JP2014175883A - チャンネルデバイダおよびこれを含む音声再生システム - Google Patents

Abstract

【課題】 ３ｗａｙ以上のスピーカーシステムに対応して、いずれかのスピーカーユニットへの出力信号を位相反転しても振幅周波数特性が変わらずに、マルチウェイスピーカーシステムの再生音質を適切に変更することが可能なチャンネルデバイダおよび音響再生システムを提供する。
【解決手段】 チャンネルデバイダは、低域通過フィルタ部が、少なくとも第１低域通過フィルタ特性および第２低域通過フィルタ特性の積を含むフィルタ特性を有し、高域通過フィルタ部が、少なくとも第１高域通過フィルタ特性および第２高域通過フィルタ特性の積を含むフィルタ特性を有し、帯域通過フィルタ部が、少なくとも第１高域通過フィルタ特性と第２低域通過フィルタ特性との積、および、第１低域通過フィルタ特性と第２高域通過フィルタ特性との積、の和を含むフィルタ特性を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、マルチウェイスピーカーシステムによる音声信号再生で使用するチャンネルデバイダおよびこれを含む音声再生システムであって、特に、３ｗａｙ以上のスピーカーシステムに対応して、いずれかのスピーカーユニットへの出力信号を位相反転しても振幅周波数特性が変わらずに、マルチウェイスピーカーシステムの再生音質を適切に変更することが可能なチャンネルデバイダに関する。

低音域再生用のウーファー及び高音域再生用のツィーターを含むマルチウェイスピーカーシステムでは、各スピーカーユニットの再生周波数帯域に合わせてアンプで増幅された音声信号を帯域分割するネットワーク回路を含む場合が一般的である。近年では、ウーファーに対応するネットワーク回路とツィーターに対応するネットワーク回路をそれぞれに独立することができ、それぞれに接続する入力端子を備えるバイワイヤリング接続に対応するスピーカーシステムが普及している。バイワイヤリング接続では、ウーファーのネットワーク回路に接続するパワーアンプと、ツィーターのネットワーク回路に接続する他のパワーアンプと、を用いるバイアンプ駆動を採用することになる。

一方で、スピーカーシステムのネットワーク回路を使用せずにマルチアンプ（バイアンプ）駆動を実現する方法として、パワーアンプの前段にチャンネルデバイダを設けて、このチャンネルデバイダによって音声信号を帯域分割する場合がある。チャンネルデバイダは、上記のようなマルチアンプ−マルチウェイスピーカーシステムの音声再生システムにおいて、入力される音声信号を少なくとも低音域側出力信号と高音域側出力信号とに帯域分割して、マルチアンプに出力する。チャンネルデバイダを用いることで、スピーカーシステムのネットワークよりも急峻な過渡帯域を持つＬＰＦ（低域通過フィルタ）あるいはＨＰＦ（高域通過フィルタ）を設定できる、クロスオーバー周波数を比較的自由に設定できる、等の利点がある（例えば、特許文献１）。また、チャンネルデバイダを採用する場合には、低音域用のアンプ回路と高音域用のアンプ回路が独立するので、低音成分と高音成分とが重畳して発生する混変調歪が低減し、再生音質に優れるという利点があると言われている。

近年、ＤＳＰおよびマルチアンプを含むＡＶレシーバー等を利用してネットワーク回路を備えないスピーカーシステムを接続できるように、ＤＳＰにチャンネルデバイダの機能を持たせようとするものがある（特許文献２、特許文献３）。チャンネルデバイダをデジタルフィルタで実現する場合にはＦＩＲフィルタまたはＩＩＲフィルタによる場合がある。チャンネルデバイダを使用するには、マイクロホン等を用いてスピーカーシステムの各スピーカーユニットの再生帯域を測定して、クロスオーバー周波数を適切に設定する必要がある（特許文献４、特許文献５）。

マルチウェイスピーカーシステムが、低音域再生用のウーファー及び高音域再生用のツィーターに加えて中音域再生用のスコーカー（ミッドレンジスピーカーと呼ぶ場合もある。フルレンジスピーカーの場合もある。）を備える場合には、チャンネルデバイダは、さらにＢＰＦ（帯域通過フィルタ）を設定できるようにする必要がある。ＢＰＦを設定するには、ウーファーとスコーカーとの帯域分割を規定する第１クロスオーバー周波数と、スコーカーとツィーターとの帯域分割を規定する第２クロスオーバー周波数と、を定める。ＢＰＦは、第１クロスオーバー周波数および第２クロスオーバー周波数から導出して構成しても良いが、ＢＰＦは、低音域側のクロスオーバー周波数を設定するＨＰＦと、高音域側の低音域側のクロスオーバー周波数を設定するＬＰＦと、を直列接続して構成しても良い。３Ｗａｙ以上のマルチウェイスピーカーシステムの場合には、それぞれのスピーカーユニットへの出力信号を位相反転しない場合、または、それぞれのフィルタ特性の設定が複雑になるとともに、位相反転する場合の組み合わせが非常に多くなるので、第１クロスオーバー周波数または第２クロスオーバー周波数のいずれか一方においてスムーズな振幅周波数特性が得られても、他方の周波数ではディップができてしまい振幅周波数特性が変化してしまうことがあるという問題がある。

従来のチャンネルデバイダでは、低音域側のＬＰＦおよび中音域側のＢＰＦおよび高音域側のＨＰＦは、幾つかの標準的なフィルタ特性の中から選択できるものが多く、非直線位相の位相シフト特性を有する巡回型フィルタ（無限長インパルスレスポンスフィルタ、ＩＩＲフィルタ）が用いられる場合がある。標準的なフィルタ特性の具体例としては、バターワースフィルタ、ベッセルフィルタ、Ｌｉｎｋｗｉｔｚ−Ｒｉｌｅｙフィルタ、等の様々なフィルタが存在する。巡回型フィルタの次数を増やしてフィルタを設定する場合には、フィルタの通過域と、阻止域と、これらの間の遷移域の設定において、遷移域のゲイン特性を急峻にすることができる一方で、位相回転が増えて遅延が生じ、位相遅延特性および群遅延特性が周波数によって大きく異なるようになる場合がある。他方で、非巡回型フィルタ（有限長インパルスレスポンスフィルタ、ＦＩＲフィルタ）を用いる場合には、直線位相の位相シフト特性を有するフィルタが設定可能である。直線位相の位相シフト特性の場合は、遅延が周波数に対して一定であり、位相遅延特性および群遅延特性がフラットになる。

ただし、非直線位相の位相シフト特性を有するフィルタでは、入力された信号の波形が時間的に歪んで出力されることになる。したがって、チャンネルデバイダにおいて、例えば、９６ｄＢ／Ｏｃｔ．〜１９２ｄＢ／Ｏｃｔ．と言った急峻なゲイン特性を有する高次の非直線位相のＩＩＲフィルタを用いる場合には、出力信号の波形の歪みが大きくなり、再生音声の音色変化として現れてしまうという問題がある。また、スピーカーシステムのネットワーク回路のフィルタも非直線位相のパッシブフィルタであるので、急峻なゲイン特性を持たせているような場合には、同様の問題を有している。したがって、所望のゲイン特性をチャンネルデバイダおよびスピーカーシステムのネットワーク回路のフィルタに設定する場合であっても、非直線位相の位相シフト特性を直線位相化できるのが好ましい。

従来には、直線位相特性を有するＩＩＲ型デジタルフィルタの構成を有する時間軸反転型直線位相フィルタに関して、ＩＩＲフィルタのインパルス応答期間の２倍程度の時間単位で信号を反転させる時間軸反転回路及び時間軸反転された信号を処理するＩＩＲ型フィルタが２系統用意されている構成を、必要メモリ量を従来に比べて格段に少なくして実現しようとするものがある（特許文献６）。また、所望周波数振幅特性を与える巡回型デジタルフィルタのインパルス応答を測定し、インパルス応答を所定の応答時間に制限した制限インパルス応答を求め、制限インパルス応答と制限インパルス応答の時間軸を前後反転した反転インパルス応答をそれぞれインパルス応答係数とするように第１および第２の非巡回型デジタルフィルタの係数を設定する非巡回型デジタルフィルタの設計法がある（特許文献７）。また、アナログ入力信号を一連のデジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータと、Ａ／Ｄコンバータの出力側に接続されるフィルタユニットとを有するフィルタ処理されたＥＣＧ信号のリンギングを除去する装置において、フィルタユニットは、巡回ＩＩＲフィルタと、ＩＩＲフィルタの２倍の位相シフトと等しい位相シフトを持つ後続のオールパスフィルタとを有し、オールパスフィルタ処理は、ＩＩＲフィルタ処理と関連して時間を反転して実行されることを特徴とするフィルタ処理されたＥＣＧ信号のリンギングを除去する装置がある（特許文献８）。

特開２００５−１０９９６９号公報 特開２００２−１１１３９９号公報 特開２００５−１８４１４９号公報 特許第４３２１３１５号公報 実開平５−３９０９７号公報 特公平７−１０７９７０号公報 特開平６−９７７７７号公報 特開平７−５１２３６号公報

本発明は、上記の従来技術が有する問題を解決するためになされたものであり、その目的は、マルチウェイスピーカーシステムによる音声信号再生で使用するチャンネルデバイダおよび音響再生システムであって、特に、３ｗａｙ以上のスピーカーシステムに対応して、いずれかのスピーカーユニットへの出力信号を位相反転しても振幅周波数特性が変わらずに、チャンネルデバイダのフィルタの位相シフト特性、および、スピーカーシステムが含むネットワーク回路の位相シフト特性を略直線位相化して、マルチウェイスピーカーシステムの再生音質を適切に変更することが可能なチャンネルデバイダおよび音響再生システムを提供することにある。

本発明のチャンネルデバイダは、入力される音声信号を低音域側の第１出力信号に帯域分割して第１出力端子に出力する低域通過フィルタ部と、音声信号を第１出力信号よりも高音域側の第２出力信号に帯域分割して第２出力端子に出力する高域通過フィルタ部と、音声信号を第１出力信号よりも高音域側でかつ第２出力信号よりも低音域側の第３出力信号に帯域分割して第３出力端子に出力する帯域通過フィルタ部と、を含むチャンネルデバイダであって、低域通過フィルタ部が、第１低域通過フィルタ特性と帯域通過フィルタ部の低域通過特性を規定する第２低域通過フィルタ特性との積を含むフィルタ特性を有し、高域通過フィルタ部が、帯域通過フィルタ部の高域通過特性を規定する第１高域通過フィルタ特性と第２高域通過フィルタ特性との積を含むフィルタ特性を有し、帯域通過フィルタ部が、少なくとも第１高域通過フィルタ特性と第２低域通過フィルタ特性との積、および、第１低域通過フィルタ特性と第２高域通過フィルタ特性との積、の和を含むフィルタ特性を有し、低域通過フィルタ部のフィルタ特性と、高域通過フィルタ部のフィルタ特性と、帯域通過フィルタ部のフィルタ特性と、の和が全帯域通過フィルタの特性に略等しく、かつ、第１低域通過フィルタ特性と第１高域通過フィルタ特性との和特性、並びに、第２低域通過フィルタ特性と第２高域通過フィルタ特性との和特性、の積に等しい。

好ましくは、本発明のチャンネルデバイダは、帯域通過フィルタ部が、複数Ｎ（Ｎ：２以上の整数）の第３出力信号を出力する複数Ｎの帯域フィルタから構成され、複数のそれぞれの帯域フィルタが、少なくとも高域通過フィルタと低域通過フィルタとの積、並びに、低域通過フィルタと低域通過フィルタとの積、並びに、高域通過フィルタと高域通過フィルタとの積、の和を含むフィルタ特性を有し、低域通過フィルタ部が、第１低域通過フィルタ特性と第２低域通過フィルタ特性とを含む（Ｎ＋１）の低域通過フィルタ特性の積を含むフィルタ特性を有し、高域通過フィルタ部が、第１高域通過フィルタ特性と第２高域通過フィルタ特性とを含む（Ｎ＋１）の高域通過フィルタ特性の積を含むフィルタ特性を有するように構成される。

また、好ましくは、本発明のチャンネルデバイダは、第１低域通過フィルタ特性および第１高域通過フィルタ特性が、第１出力信号と第３出力信号との帯域分割を定めて第１クロスオーバー周波数を規定し、第２低域通過フィルタ特性および第２高域通過フィルタ特性が、第３出力信号と第２出力信号との帯域分割を定めて第２クロスオーバー周波数を規定する。

また、好ましくは、本発明のチャンネルデバイダは、第１低域通過フィルタ特性、第１高域通過フィルタ特性、第２低域通過フィルタ特性、および、第２高域通過フィルタ特性が、それぞれ奇数次バターワースフィルタのフィルタ特性と一致し、第１出力信号と第２出力信号と第３出力信号との和である和信号の振幅周波数特性と、第１出力信号と第２出力信号と第３出力信号とのいずれか一つを位相反転した信号と他の位相反転しない２つの信号との和である位相反転和信号の振幅周波数特性と、がいずれも音声信号の振幅周波数特性と一致する。

また、好ましくは、本発明のチャンネルデバイダは、音声信号に対する和信号もしくは位相反転和信号の位相シフト特性と略等しい位相シフト特性を有する全帯域通過フィルタの有限長インパルスレスポンスを時間軸反転させた係数を有するＦＩＲフィルタである全帯域通過フィルタ部をさらに含み、音声信号を全帯域通過フィルタ部へ入力し、全帯域通過フィルタ部からの出力信号を、音声信号に代えてそれぞれ低域通過フィルタ部と、高域通過フィルタ部と、帯域通過フィルタ部と、に入力する。

また、好ましくは、本発明のチャンネルデバイダは、第１出力信号または第２出力信号または第３出力信号のレベル調整を行なうレベル調整回路と、第１出力信号または第２出力信号または第３出力信号の位相反転を行なう位相反転回路と、第１出力信号または第２出力信号または第３出力信号の遅延時間を調整する遅延回路と、をさらに含む。

また、本発明の音響再生システムは、上記のチャンネルデバイダと、チャンネルデバイダの第１出力端子および第２出力端子および第３出力端子に対応する増幅回路を含む増幅器と、少なくとも第１出力信号に対応するウーファーまたはサブウーファーと、第２出力信号に対応するツィーターと、第３出力信号に対応するツィーターまたはスコーカーまたはウーファーと、を含み増幅器とバイワイヤリング接続が可能なスピーカーシステムと、を含む。

以下、本発明の作用について説明する。

本発明のチャンネルデバイダは、入力される音声信号を、少なくとも低音域側の第１出力信号と、第１出力信号よりも高音域側の第２出力信号と、第１出力信号よりも高音域側でかつ第２出力信号よりも低音域側の第３出力信号と、に帯域分割して、それぞれ第１出力端子および第２出力端子および第３出力端子に出力する。チャンネルデバイダは、それぞれの出力端子に対応する増幅回路を含む増幅器と、少なくとも第１出力信号に対応するウーファーまたはサブウーファーと、第２出力信号に対応するツィーターと、第３出力信号に対応するツィーターまたはスコーカーまたはウーファーと、を少なくとも含んで増幅器とバイワイヤリング接続が可能なスピーカーシステムと、を含む音響再生システムを構成する。なお、３Ｗａｙのマルチウェイスピーカーシステムとは、ウーファーおよびツィーターを含む２Ｗａｙのマルチウェイスピーカーシステムに、さらに低音域側を再生するサブウーファーを付加する場合を含む。したがって、ユーザーは、チャンネルデバイダを調整して、それぞれのスピーカーユニットが重複して再生する周波数帯域とその再生レベルを変更できるので、スピーカーシステムの再生音質の調整が容易になるという利点がある。なお、一般的なスピーカーシステムのネットワーク回路は、±６〜１８ｄＢ／Ｏｃｔ．の遷移域特性が一般的であるのに対して、チャンネルデバイダのＬＰＦ、ＢＰＦ、およびＨＰＦは、±２４〜９６ｄＢ／Ｏｃｔ．以上の遷移域特性も可能であり、チャンネルデバイダを導入することで遷移域および阻止域の減衰率を大きくすることができる。

本発明のチャンネルデバイダは、入力される音声信号を低音域側の第１出力信号に帯域分割して第１出力端子に出力する低域通過フィルタ部と、音声信号を第１出力信号よりも高音域側の第２出力信号に帯域分割して第２出力端子に出力する高域通過フィルタ部と、音声信号を第１出力信号よりも高音域側でかつ第２出力信号よりも低音域側の第３出力信号に帯域分割して第３出力端子に出力する帯域通過フィルタ部と、を含む。低域通過フィルタ部は、第１低域通過フィルタ特性と帯域通過フィルタ部の低域通過特性を規定する第２低域通過フィルタ特性との積を含むフィルタ特性を有し、高域通過フィルタ部は、帯域通過フィルタ部の高域通過特性を規定する第１高域通過フィルタ特性と第２高域通過フィルタ特性との積を含むフィルタ特性を有し、帯域通過フィルタ部は、少なくとも第１高域通過フィルタ特性と第２低域通過フィルタ特性との積、および、第１低域通過フィルタ特性と第２高域通過フィルタ特性との積、の和を含むフィルタ特性を有する。

ここで、低域通過フィルタ部の第１低域通過フィルタ特性および帯域通過フィルタ部の第１高域通過フィルタ特性が、第１出力信号と第３出力信号との帯域分割を定めて第１クロスオーバー周波数を規定する。また、低域通過フィルタ部のフィルタ特性と、高域通過フィルタ部のフィルタ特性と、帯域通過フィルタ部のフィルタ特性と、の和が全帯域通過フィルタの特性に略等しく、かつ、第１低域通過フィルタ特性と第１高域通過フィルタ特性との和特性、並びに、第２低域通過フィルタ特性と第２高域通過フィルタ特性との和特性、の積に等しい。その結果、本発明のチャンネルデバイダは、３Ｗａｙのマルチウェイスピーカーシステムに適するように低域通過フィルタ部および高域通過フィルタ部および帯域通過フィルタ部を設計する場合に、振幅周波数特性が変わらずに、クロスオーバー周波数付近にピークまたはディップができてしまうことがない。

帯域通過フィルタ部の出力である第３出力信号は、さらに複数Ｎ（Ｎ：２以上の整数）に帯域分割してもよい。つまり、チャンネルデバイダは、帯域通過フィルタ部が、複数Ｎの第３出力信号を出力する複数Ｎの帯域フィルタから構成される場合には、複数のそれぞれの帯域フィルタが、少なくとも高域通過フィルタと低域通過フィルタとの積、並びに、低域通過フィルタと低域通過フィルタとの積、並びに、高域通過フィルタと高域通過フィルタとの積、の和を含むフィルタ特性を有し、低域通過フィルタ部が、第１低域通過フィルタ特性と第２低域通過フィルタ特性とを含む（Ｎ＋１）の低域通過フィルタ特性の積を含むフィルタ特性を有し、高域通過フィルタ部が、第１高域通過フィルタ特性と第２高域通過フィルタ特性とを含む（Ｎ＋１）の高域通過フィルタ特性の積を含むフィルタ特性を有するように構成される。したがって、４Ｗａｙ（Ｎ＝２の場合）以上のマルチウェイスピーカーシステムに対応が可能であり、同様に、振幅周波数特性が変わらずに、クロスオーバー周波数付近にピークまたはディップができてしまうことがない。

また、第１低域通過フィルタ特性、第１高域通過フィルタ特性、第２低域通過フィルタ特性、および、第２高域通過フィルタ特性は、それぞれ奇数次バターワースフィルタのフィルタ特性と一致するように規定されている場合には、第１クロスオーバー周波数を規定する第１低域通過フィルタ特性と第１高域通過フィルタ特性とを考慮すると、第１クロスオーバー周波数において９０°位相がずれているので、いずれか一方を位相反転してもそれらの和の周波数特性は変化しないという性質がある。第２クロスオーバー周波数を規定する第２低域通過フィルタ特性と第２高域通過フィルタ特性についても、同様である。したがって、本発明のチャンネルデバイダでは、第１出力信号と第２出力信号と第３出力信号との和である和信号の振幅周波数特性と、第１出力信号と第２出力信号と第３出力信号とのいずれか一つを位相反転した信号と他の位相反転しない２つの信号との和である位相反転和信号の振幅周波数特性と、がいずれも音声信号の振幅周波数特性と一致する。つまり、本発明のチャンネルデバイダは、３Ｗａｙのマルチウェイスピーカーシステムのいずれかのスピーカーユニットへの出力信号を位相反転しても振幅周波数特性が変わらずに、クロスオーバー周波数付近にピークまたはディップができてしまうことがない。

なお、本発明のチャンネルデバイダは、第１出力信号または第２出力信号または第３出力信号のレベル調整を行なうレベル調整回路と、第１出力信号または第２出力信号または第３出力信号の位相反転を行なう位相反転回路と、第１出力信号または第２出力信号または第３出力信号の遅延時間を調整する遅延回路と、をさらに含むようにしてもよい。再生音質を調整する範囲が広がり、様々なマルチウェイスピーカーシステムにも対応できるようになる。

本発明のチャンネルデバイダは、音声信号に対する和信号もしくは位相反転和信号の位相シフト特性と略等しい位相シフト特性を有する全帯域通過フィルタの有限長インパルスレスポンスを時間軸反転させた係数を有するＦＩＲフィルタである全帯域通過フィルタ部をさらに含むようにしてもよい。このチャンネルデバイダでは、音声信号を全帯域通過フィルタ部へ入力し、全帯域通過フィルタ部からの出力信号を、音声信号に代えてそれぞれ低域通過フィルタ部と、高域通過フィルタ部と、帯域通過フィルタ部と、に入力する。このＦＩＲフィルタは、全帯域通過フィルタ（オールパスフィルタ、ＡＰＦ）であってゲイン特性が周波数にかかわらず一定でフラットであり、例えば、低域通過フィルタ部と、高域通過フィルタ部と、帯域通過フィルタ部と、をそれぞれ構成する巡回型フィルタでの位相遅延を伴う位相シフトを対象とする場合には、有限長インパルスレスポンスを時間軸反転させたＦＩＲフィルタ係数を用いることで、所定の位相進みを含む位相特性を実現する。

その結果、本発明のチャンネルデバイダまたは音声再生システムでは、チャンネルデバイダの低域通過フィルタ部と、高域通過フィルタ部と、帯域通過フィルタ部と、をそれぞれ構成するフィルタに関して、位相シフト特性を直線位相化できる。チャンネルデバイダならびにスピーカーシステムを含む音声再生システムにおいて、急峻なゲイン特性を有する高次の非直線位相のフィルタを用いても、位相遅延特性および群遅延特性が周波数によって大きく異なる位相シフトを補正して直線位相化するので、出力信号の波形が歪むのを防ぐことが出来る。第１出力信号と第２出力信号と第３出力信号との和である和信号の振幅周波数特性は、入力される音声信号の振幅周波数特性と一致するので、チャンネルデバイダの総合特性は、全帯域通過フィルタとみなせるからである。したがって、全帯域通過フィルタ部は、音声信号に対する和信号もしくは位相反転和信号の位相シフト特性を規定できれば、位相シフト特性を直線位相化できる。したがって、この位相シフト特性のインパルス応答を求め、所定の長さの有限長インパルスレスポンスを得ることで、直線位相化するのに必要な時間軸反転させた全帯域通過フィルタのＦＩＲフィルタ係数を得ることができる。

本発明のチャンネルデバイダおよび音響再生システムは、３ｗａｙ以上のスピーカーシステムに対応して、いずれかのスピーカーユニットへの出力信号を位相反転しても振幅周波数特性が変わらずに、チャンネルデバイダのフィルタの位相シフト特性、および、スピーカーシステムが含むネットワーク回路の位相シフト特性を略直線位相化して、マルチウェイスピーカーシステムの再生音質を適切に変更することができる。

本発明の好ましい実施形態によるアンプ装置１を含む音響再生システムについて説明する図である。（実施例１） アンプ装置１のチャンネルデバイダ１２の低域通過フィルタＬＰＦ、帯域通過フィルタＢＰＦおよび高域通過フィルタＨＰＦの周波数特性（ゲイン特性、群遅延特性）について説明するグラフである。（実施例１） アンプ装置１のチャンネルデバイダ１２の低域通過フィルタＬＰＦ、帯域通過フィルタＢＰＦおよび高域通過フィルタＨＰＦの出力を加算した和信号、または、一部の出力を位相反転して加算した位相反転和信号の周波数特性（ゲイン特性、群遅延特性）について説明するグラフである。 直線位相化する全域通過フィルタＡＰＦを動作させた場合の周波数特性（ゲイン特性、群遅特性）について説明するグラフである。（実施例２）

以下、本発明の好ましい実施形態によるチャンネルデバイダおよびこれを含む音声再生システムについて説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。

図１は、本発明の好ましい実施形態による音響再生システムについて説明する図である。具体的には、音響再生システムは、チャンネルデバイダを含むアンプ装置１と、アンプ装置１に接続するスピーカーシステム７Ｌおよび７Ｒと、を含み、図１は、それぞれの内部構成を示すブロック図である。また、図２は、アンプ装置１のチャンネルデバイダ１２の低域通過フィルタ部１３、帯域通過フィルタ部１５および高域通過フィルタ部１４の周波数特性（ゲイン特性、群遅延特性）について説明するグラフである。また、図３は、アンプ装置１のチャンネルデバイダ１２の低域通過フィルタ部１３、帯域通過フィルタ部１５および高域通過フィルタ部１４の出力を加算した和信号、または、一部の出力を位相反転して加算した位相反転和信号の周波数特性（ゲイン特性、群遅延特性）について説明するグラフである。なお、説明に不要な一部の構成や、内部構造等は、図示ならびに説明を省略する。

音響再生システムは、アンプ装置１と、アンプ装置１に接続するスピーカーシステム７Ｌおよび７Ｒと、を含み、アンプ装置１に入力されるデジタル信号データａｄａｔａをステレオ音声信号ＬおよびＲに変換し、アンプ装置１で増幅した後に２本のスピーカー７Ｌおよび７Ｒからなるスピーカーシステム７によってステレオ音声を再生する音声再生システムである。アンプ装置１は、ＤＳＰおよびマルチアンプを含み、チャンネルデバイダを動作させたマルチアンプ接続が可能である。また、スピーカーシステム７は、それぞれウーファーＷＯおよびスコーカーＳＱおよびツィーターＴＷを含む３ｗａｙのバイワイヤリングＳＳであり、アンプ装置１とは、スピーカーコードによってバイワイヤリング接続される。したがって、アンプ装置１を使用するユーザーは、チャンネルデバイダを調整して、ウーファーとツィーターとが重複して再生する周波数帯域とその再生レベルを変更して、スピーカーシステム７の再生音質の調整が可能になる。

アンプ装置１は、デジタル信号データａｄａｔａを信号処理するＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）１０と、ＤＳＰ１０の４チャンネル分の出力を受けてアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器２、および、これらのアナログ信号をそれぞれ増幅してスピーカーシステム７へ出力するアンプ回路３と、を少なくとも含む。ステレオ音声信号ＬおよびＲは、アナログで供給されるステレオ信号（左信号Ｌおよび右信号Ｒ）として（図示しない）Ａ／Ｄ変換器を介してＤＳＰ１０に供給されてもよい。アンプ装置１は、全体を制御する制御回路であるＣＰＵ４と、ＣＰＵ４に接続してユーザーからの指示入力を受ける操作部５と、ディスプレイを含む表示回路６と、を含む。具体的には、アンプ装置１は、マルチチャンネル音声に対応したＤＳＰおよびマルチチャンネルアンプ回路を内蔵するＡＶレシーバー等により構成し得る。操作部５は、スイッチ、ジョグダイヤル、あるいは、リモコン装置、等の入力デバイスを含む。表示回路６は、内蔵するＦＬディスプレイ、液晶ディスプレイ等でもよく、又は他に接続するディスプレイ装置であってもよい。もちろん、アンプ装置１は、ＤＳＰ１０と、Ｄ／Ａ変換器２と、マルチチャンネルアンプ回路３と、マイコン等のＣＰＵ４と、を含む他の音響再生装置により構成してもよい。また、アンプ装置１が含むＤＳＰ１０は、単独のチャンネルデバイダ装置として独立していても良い。

スピーカーシステム７は、ウーファーＷＯおよびスコーカーＳＱおよびツィーターＴＷを含む３ｗａｙのバイワイヤリングＳＳであり、それぞれのスピーカーユニットに対応するネットワーク回路と入力端子を含む。左スピーカー７Ｌおよび右スピーカー７Ｒの低音域再生用のウーファーＷＯは、それぞれ入力端子ｔＬに接続する。また、中音域再生用のスコーカーＳＱは、それぞれ入力端子ｔＭに接続する。また、高音域再生用のツィーターＴＷは、それぞれ入力端子ｔＨに接続する。

スピーカーシステム７のウーファーＷＯおよびスコーカーＳＱおよびツィーターＴＷは、主に音声再生可能な周波数帯域が予め定まっているので、ウーファーＷＯおよびスコーカーＳＱの間のクロスオーバー周波数ｆｃ１と、スコーカーＳＱおよびツィーターＴＷの間のクロスオーバー周波数ｆｃ２と、を境にしてチャンネルデバイダにより帯域分割する。低音域再生用のウーファーＷＯは、クロスオーバー周波数ｆｃ１以下の周波数帯域を主に再生し、スコーカーＳＱは、クロスオーバー周波数ｆｃ１以上ｆｃ２以下の周波数帯域を主に再生し、ツィーターＴＷは、クロスオーバー周波数ｆｃ２以上の周波数帯域を主に再生する。スピーカーシステム７は、チャンネルデバイダを用いて比較的にフラットな合成音圧周波数特性を実現するように調整される。

ＤＳＰ１０は、入力データａｄａｔａをステレオ信号ＬおよびＲに変換するデコーダ１１と、デジタルフィルタを含むチャンネルデバイダ１２と、を内部に含む。ＤＳＰ１０は、チャンネルデバイダ１２の６チャンネル分の出力端子（ＤＬ１、ＤＬ２、ＤＬ３、ＤＲ１、ＤＲ２、ＤＲ３）をＤ／Ａ変換器２へ出力する。チャンネルデバイダ１２は、左信号Ｌおよび右信号Ｒにそれぞれ対応する低域通過フィルタ部１３と、帯域通過フィルタ部１５と、高域通過フィルタ部１４と、第１出力調整回路１３ａと、第３出力調整回路１５ａと、第２出力調整回路１４ａと、を含む。ＤＳＰ１０のチャンネルデバイダ１２の低域通過フィルタ部１３および帯域通過フィルタ部１５および高域通過フィルタ部１４のフィルタ設定等は、ＣＰＵ４により制御される。

本実施例のチャンネルデバイダ１２の低域通過フィルタ部１３および帯域通過フィルタ部１５および高域通過フィルタ部１４はそれぞれ、ＩＩＲフィルタにより構成される低域通過フィルタＬＰＦまたは高域通過フィルタＨＰＦまたは帯域通過フィルタＢＰＦを含んで構成されているデジタルフィルタである。低域通過フィルタ部１３は、入力される音声信号を低音域側の第１出力信号に帯域分割し、第１出力端子Ｄ１に出力する。また、高域通過フィルタ部１４は、入力される音声信号を高音域側の第２出力信号に帯域分割し、第２出力端子Ｄ２に出力する。また、帯域通過フィルタ部１５は、入力される音声信号を第１出力信号よりも高音域側でかつ第２出力信号よりも低音域側の第３出力信号に帯域分割し、第３出力端子Ｄ３に出力する。

ＤＳＰ１０のデコーダ１１の出力信号であるステレオ信号ＬおよびＲは、それぞれＦＩＲフィルタである全帯域通過フィルタ部１６に入力されて、その全帯域通過フィルタ部１６の出力が、低域通過フィルタ部１３または高域通過フィルタ部１４または帯域通過フィルタ部１５に分岐されて入力される。振幅周波数特性がフラットである全帯域通過フィルタ部１６は、全帯域通過フィルタＡＰＦを含み、ＦＩＲフィルタの係数を変更することで、位相特性（群遅延特性）を変更できる。つまり、全帯域通過フィルタ部１６は、単純な遅延素子のように直線位相特性（群遅延時間が一定値）であるか、非直線位相特性（群遅延時間が一定値でない）であるか、を切り換えることができる。本実施例１では、全帯域通過フィルタ部１６が単純な遅延素子（任意のｔａｐにおいて係数が１であり、その他全てのｔａｐにおいて係数が０である。）で直線位相特性（群遅延時間が一定値）である場合を説明する。したがって、本実施例の場合には、全帯域通過フィルタ部１６を省略しても良い。

低域通過フィルタ部１３の出力は、第１出力調整回路１３ａに入力されて、第１音声出力信号Ｄ１として、ＤＳＰ１０の出力端子（ＤＬ１、ＤＲ１）に出力される。また、高域通過フィルタ部１４の出力は、第２出力調整回路１４ａに入力されて、第２音声出力信号Ｄ２として、ＤＳＰ１０の出力端子（ＤＬ２、ＤＲ２）に出力される。また、帯域通過フィルタ部１５の出力は、第３出力調整回路１５ａに入力されて、第３音声出力信号Ｄ３として、ＤＳＰ１０の出力端子（ＤＬ３、ＤＲ３）に出力される。なお、第１出力調整回路１３ａおよび第２出力調整回路１４ａおよび第３出力調整回路１５ａは、再生音質を調整する範囲を広げて幅広いスピーカーシステム７にも対応できるように、第１音声出力信号Ｄ１と第２音声出力信号Ｄ２と第３音声出力信号Ｄ３それぞれに、レベル調整を行なうレベル調整回路と、位相反転を行なう位相反転回路と、遅延時間を調整する遅延回路と、をそれぞれ含む。

本実施例のチャンネルデバイダ１２では、例えば、図２のグラフ（左：基準化した振幅周波数特性、右：基準化した群遅延特性）にそれらの周波数特性を図示するように、図２（ａ）：低域通過フィルタ部１３と、図２（ｂ）：帯域通過フィルタ部１５と、図２（ｃ）：高域通過フィルタ部１４と、を設定して入力される音声信号を帯域分割することができる。図２に図示する低域通過フィルタ部１３、帯域通過フィルタ部１５および高域通過フィルタ部１４のそれぞれのフィルタ特性は、入力音声信号としてインパルスを入力した場合のそれぞれの出力信号（第１音声出力信号Ｄ１、第２音声出力信号Ｄ２、第３音声出力信号Ｄ３）に相当する。ここでは、ウーファーＷＯおよびスコーカーＳＱの間のクロスオーバー周波数ｆｃ１は３００Ｈｚに設定され、スコーカーＳＱおよびツィーターＴＷの間のクロスオーバー周波数ｆｃ２は１．２ｋＨｚに設定されている。上記の通り、低域通過フィルタ部１３および帯域通過フィルタ部１５および高域通過フィルタ部１４はそれぞれ、ＩＩＲフィルタにより構成される低域通過フィルタＬＰＦまたは高域通過フィルタＨＰＦまたは帯域通過フィルタＢＰＦを含んで構成されているので、群遅延特性は周波数の変化に対して一定値にならずに、クロスオーバー周波数ｆｃ１およびｆｃ２付近に変曲点が現れるように変化している。つまり、低域通過フィルタ部１３および帯域通過フィルタ部１５および高域通過フィルタ部１４はそれぞれ、非直線位相のフィルタである。

低域通過フィルタ部１３は、下記の式（１）により表されるフィルタ特性Ｈ_ＬＰ（ｓ）を有する低域通過フィルタＬＰＦにより構成される。なお、ｓは、ラプラス演算子を意味する。

Ｈ_ＬＰ（ｓ）＝Ｇ_ＬＰ１（ｓ）Ｇ_ＬＰ２（ｓ） （１）

つまり、低域通過フィルタ部１３は、第１低域通過フィルタ特性Ｇ_ＬＰ１および第２低域通過フィルタ特性Ｇ_ＬＰ２の積を含むフィルタ特性を有する。第１低域通過フィルタ特性Ｇ_ＬＰ１は、クロスオーバー周波数ｆｃ１をカットオフ周波数とする５次バターワース低域通過フィルタであり、一方、第２低域通過フィルタ特性Ｇ_ＬＰ２は、クロスオーバー周波数ｆｃ２をカットオフ周波数とする１５次バターワース低域通過フィルタである。したがって、低域通過フィルタＬＰＦは、ＩＩＲフィルタを多段にして、合計２０次のＩＩＲフィルタとして構成することができる。

高域通過フィルタ部１４は、下記の式（２）により表されるフィルタ特性Ｈ_ＨＰ（ｓ）を有する高域通過フィルタＨＰＦにより構成される。

Ｈ_ＨＰ（ｓ）＝Ｇ_ＨＰ１（ｓ）Ｇ_ＨＰ２（ｓ） （２）

つまり、高域通過フィルタ部１４は、第１高域通過フィルタ特性Ｇ_ＨＰ１および第２高域通過フィルタ特性Ｇ_ＨＰ２の積を含むフィルタ特性を有する。第１高域通過フィルタ特性Ｇ_ＨＰ１は、クロスオーバー周波数ｆｃ１をカットオフ周波数とする５次バターワース高域通過フィルタであり、一方、第２高域通過フィルタ特性Ｇ_ＨＰ２は、クロスオーバー周波数ｆｃ２をカットオフ周波数とする１５次バターワース高域通過フィルタである。したがって、高域通過フィルタＨＰＦは、ＩＩＲフィルタを多段にして、合計２０次のＩＩＲフィルタとして構成することができる。

帯域通過フィルタ部１５は、下記の式（３）により表されるフィルタ特性Ｈ_ＢＰ（ｓ）を有する帯域通過フィルタＢＰＦにより構成される。

Ｈ_ＢＰ（ｓ）＝Ｇ_ＨＰ１（ｓ）Ｇ_ＬＰ２（ｓ）＋Ｇ_ＬＰ１（ｓ）Ｇ_ＨＰ２（ｓ） （３）

つまり、帯域通過フィルタ部１５は、第１高域通過フィルタ特性Ｇ_ＨＰ１と第２低域通過フィルタ特性Ｇ_ＬＰ２との積、および、第１低域通過フィルタ特性Ｇ_ＬＰ１と第２高域通過フィルタ特性Ｇ_ＨＰ２との積、の和を含むフィルタ特性を有する。上記の通り、第１高域通過フィルタ特性Ｇ_ＨＰ１および第１低域通過フィルタ特性Ｇ_ＬＰは、クロスオーバー周波数ｆｃ１をカットオフ周波数とする５次バターワースフィルタであり、一方、第２低域通過フィルタ特性Ｇ_ＬＰ２および第２高域通過フィルタ特性Ｇ_ＨＰ２は、クロスオーバー周波数ｆｃ２をカットオフ周波数とする１５次バターワースフィルタである。したがって、帯域通過フィルタＢＰＦは、ＩＩＲフィルタを多段にして、合計２０次のＩＩＲフィルタを２つ並列に設けてそれらの出力を加算して和信号を出力するようにして構成することができる。

図３は、アンプ装置１のチャンネルデバイダ１２の低域通過フィルタ部１３、帯域通過フィルタ部１５および高域通過フィルタ部１４の出力を加算した和信号、または、一部の出力を位相反転して加算した位相反転和信号の周波数特性（ゲイン特性、群遅延特性）について説明するグラフである。具体的には、図３（ａ）は、低域通過フィルタ部１３の出力Ｄ１、帯域通過フィルタ部１５の出力Ｄ３および高域通過フィルタ部１４の出力Ｄ２を加算した和信号（ＬＰＦ＋ＢＰＦ＋ＨＰＦ）の場合である。また、図３（ｂ）は、位相反転した低域通過フィルタ部１３の出力（−Ｄ１）、帯域通過フィルタ部１５の出力Ｄ３および高域通過フィルタ部１４の出力Ｄ２を加算した位相反転和信号（−ＬＰＦ＋ＢＰＦ＋ＨＰＦ）の場合である。また、図３（ｃ）は、低域通過フィルタ部１３の出力Ｄ１と、位相反転した帯域通過フィルタ部１５の出力（−Ｄ３）および高域通過フィルタ部１４の出力Ｄ２を加算した位相反転和信号（ＬＰＦ−ＢＰＦ＋ＨＰＦ）の場合である。また、図３（ｄ）は、低域通過フィルタ部１３の出力Ｄ１と、帯域通過フィルタ部１５の出力Ｄ３および位相反転した高域通過フィルタ部１４の出力（−Ｄ２）を加算した位相反転和信号（ＬＰＦ＋ＢＰＦ−ＨＰＦ）の場合である。

図３（ａ）に示すようには、本実施例のアンプ装置１のチャンネルデバイダ１２では、チャンネルデバイダ１２の総合特性と言える帯域分割する各フィルタ特性の和の振幅周波数特性がフラットになり、ゲインが周波数に因らずに一定値になる。すなわち、第１出力信号Ｄ１と第２出力信号Ｄ２と第３出力信号Ｄ３との和である和信号の振幅周波数特性が、チャンネルデバイダ１２に入力される音声信号の振幅周波数特性と一致することになる。

これは、第１クロスオーバー周波数ｆｃ１を規定する低域通過フィルタ部１３の第１低域通過フィルタ特性Ｇ_ＬＰ１および帯域通過フィルタ部１５の第１高域通過フィルタ特性Ｇ_ＨＰ１が、それぞれ５次バターワースフィルタの特性に一致するように規定されており、さらに、第２クロスオーバー周波数ｆｃ２を規定する帯域通過フィルタ部１５の第２低域通過フィルタ特性Ｇ_ＬＰ２および高域通過フィルタ部１４の第２高域通過フィルタ特性Ｇ_ＨＰ２が、それぞれ１５次バターワースフィルタの特性に一致するように規定されているからである。したがって、チャンネルデバイダ１２の出力段階においては、振幅周波数特性が変わらずに、クロスオーバー周波数ｆｃ１およびｆｃ２付近にピークまたはディップができてしまうことがなく、３Ｗａｙのスピーカーシステム７の再生音質を適切に変更することができる。

一方で、図３（ｂ）〜図３（ｄ）に示すようには、本実施例のアンプ装置１のチャンネルデバイダ１２では、帯域分割する各フィルタのいずれか一つを位相反転して他の２つは位相反転しない場合に、各フィルタ特性の位相反転を含む和の振幅周波数特性もフラットになり、ゲインが周波数に因らずに一定値になる。すなわち、第１出力信号Ｄ１と第２出力信号Ｄ２と第３出力信号Ｄ３とのいずれか一つを位相反転した信号と他の位相反転しない２つの信号との和である位相反転和信号の振幅周波数特性と、がいずれもチャンネルデバイダ１２に入力される音声信号の振幅周波数特性と一致することになる。

これは、第１クロスオーバー周波数ｆｃ１を規定する低域通過フィルタ部１３の第１低域通過フィルタ特性Ｇ_ＬＰ１および帯域通過フィルタ部１５の第１高域通過フィルタ特性Ｇ_ＨＰ１と、第２クロスオーバー周波数ｆｃ２を規定する帯域通過フィルタ部１５の第２低域通過フィルタ特性Ｇ_ＬＰ２および高域通過フィルタ部１４の第２高域通過フィルタ特性Ｇ_ＨＰ２とが、それぞれ奇数次バターワースフィルタの特性に一致するように規定されているので、それぞれいずれか一方を位相反転してもそれらの和の周波数特性は変化しないという性質があるからである。

したがって、チャンネルデバイダ１２の出力段階においては、振幅周波数特性が変わらずに、クロスオーバー周波数ｆｃ１およびｆｃ２付近にピークまたはディップができてしまうことがなく、３Ｗａｙのスピーカーシステム７の再生音質を適切に変更することができる。つまり、このチャンネルデバイダ１２を含むアンプ装置１を用いる音声再生システムでは、３Ｗａｙのマルチウェイスピーカーシステム７のいずれかのスピーカーユニットへの出力信号を位相反転しても（あるいは、いずれかのスピーカーユニットの接続を位相反転させても）、振幅周波数特性が変わらずに、クロスオーバー周波数付近にピークまたはディップができてしまうことがないという利点がある。

なお、チャンネルデバイダ１２は、上記実施例のようなウーファーＷＯおよびスコーカーＳＱおよびツィーターＴＷを含む３ｗａｙのバイワイヤリングＳＳに適用するものに限られない。３Ｗａｙのマルチウェイスピーカーシステムとは、ウーファーおよびツィーターを含む２Ｗａｙのマルチウェイスピーカーシステムに、さらに低音域側を再生するサブウーファーを付加する場合を含む。その場合には、低音域側に帯域分割された第１出力信号Ｄ１をサブウーファーに出力し、高音域側に帯域分割された第２出力信号Ｄ２を２Ｗａｙのマルチウェイスピーカーシステムのツィーターに出力し、それらの間の帯域に帯域分割された第３出力信号Ｄ３を２Ｗａｙのマルチウェイスピーカーシステムのウーファーに出力するようにすればよい。

また、チャンネルデバイダ１２は、サブウーファーおよび／またはミッドレンジ（スコーカー）および／またはスーパーツィーターを含む４ｗａｙ以上のマルチウェイスピーカーである（図示しない）バイワイヤリングＳＳに対応するように、４つ以上に帯域分割した出力を含む構成にしてもよい。もちろん、ネットワーク回路を含むマルチウェイスピーカーの場合にも、本実施例のチャンネルデバイダ１２は有効である。また、スピーカーシステム７がフルレンジスピーカーを含む場合にも、同様にチャンネルデバイダ１２は有効である。フルレンジスピーカー、あるいは、ウーファー、スコーカー、ツィーター等のスピーカーの再生音圧周波数特性の限界に起因するレベル低下に対応して、他のスピーカーとの実質的なクロスオーバー周波数ｆｃが設定されている場合にも、これに合わせたチャンネルデバイダ１２の低域通過フィルタ部、帯域通過フィルタ部、または高域通過フィルタ部を設定することができる。

４Ｗａｙ以上のマルチウェイスピーカーシステムに対応する場合には、チャンネルデバイダ１２は、帯域通過フィルタ部１５が、第３出力信号Ｄ３をさらに複数Ｎ（Ｎ：２以上の整数）に帯域分割する（図示しない）複数Ｎの帯域分割フィルタ部から構成されるようにしても良い。その場合には、第１出力信号Ｄ１を出力する低域通過フィルタ部１３は、第１低域通過フィルタ特性と第２低域通過フィルタ特性とを含む（Ｎ＋１）の低域通過フィルタ特性の積を含むフィルタ特性を有するように設定される。また、第２出力信号Ｄ２を出力する高域通過フィルタ部１４は、第１高域通過フィルタ特性と第２高域通過フィルタ特性とを含む（Ｎ＋１）の高域通過フィルタ特性の積を含むフィルタ特性を有するように設定される。さらに、第３出力信号Ｄ３を出力する帯域通過フィルタ部１５は、複数Ｎのそれぞれの帯域フィルタが、少なくとも高域通過フィルタと低域通過フィルタとの積、並びに、低域通過フィルタと低域通過フィルタとの積、並びに、高域通過フィルタと高域通過フィルタとの積、の和を含むフィルタ特性を有するように設定される。本発明のチャンネルデバイダでは、再生音質を調整する範囲が広がり、様々なマルチウェイスピーカーシステムにも対応できるようになる。

上記実施例では、アンプ装置１のチャンネルデバイダ１２が含む全域通過フィルタ部１６は、全帯域通過フィルタ部１６が単純な遅延素子であり直線位相特性（群遅延時間が一定値）である場合であるが、本実施例２では、ＦＩＲフィルタの係数を変更して位相特性（群遅延特性）を非直線位相特性に設定し、チャンネルデバイダ１２が含む低域通過フィルタ部１３と、高域通過フィルタ部１４と、帯域通過フィルタ部１５と、の和の位相特性を直線位相化（群遅延特性を一定値化）する。したがって、上記実施例と共通する説明および図示を省略する。

チャンネルデバイダ１２は、図２に図示するように、ＣＰＵ４が、低域通過フィルタ部１３と、高域通過フィルタ部１４と、帯域通過フィルタ部１５と、を、急峻なゲイン特性を有する高次の非直線位相のＩＩＲフィルタを用いるように設定可能である。高次の非直線位相のＩＩＲフィルタの位相特性は、位相回転が大きくなり、群遅延特性としても周波数に対する変化量が大きくなる。したがって、非直線位相の位相シフト特性を有するＩＩＲフィルタを低域通過フィルタ部１３と、高域通過フィルタ部１４と、帯域通過フィルタ部１５と、に設定する場合では、全域通過フィルタ部１６を設けて直線位相化するように動作させることで、位相シフト特性を直線位相化でき、入力された信号の波形の歪が大きくなるのを防止できる。

図４は、直線位相化する全域通過フィルタ部１６のＡＰＦを動作させた場合の周波数特性（ゲイン特性、群遅特性）について説明するグラフである。つまり、低域通過フィルタ部１３の出力Ｄ１、帯域通過フィルタ部１５の出力Ｄ３および高域通過フィルタ部１４の出力Ｄ２を加算した和信号（ＬＰＦ＋ＢＰＦ＋ＨＰＦ）の場合である。図４に示すようには、本実施例のアンプ装置１のチャンネルデバイダ１２では、チャンネルデバイダ１２の総合特性と言える帯域分割する各フィルタ特性の和の振幅周波数特性がフラットになり、ゲインが周波数に因らずに一定値になる。すなわち、第１出力信号Ｄ１と第２出力信号Ｄ２と第３出力信号Ｄ３との和である和信号の振幅周波数特性が、チャンネルデバイダ１２に入力される音声信号の振幅周波数特性と一致することになる。さらに、本実施例の場合には、全域通過フィルタ部１６のＡＰＦを動作させているので、基準化した群遅特性も周波数に因らずに一定値となっており、直線位相化が実現されている。

つまり、全域通過フィルタ部１６の全域通過フィルタＡＰＦは、帯域分割する各フィルタ特性の和の信号が、図３（ａ）に示すような群遅延特性を有する場合に、それに対応する位相特性を時間軸で反転させたのに略等しい位相特性を有するように設定される。全域通過フィルタ部１６の全域通過フィルタＡＰＦのＦＩＲフィルタの係数は、帯域分割する各フィルタ特性の和の信号の位相特性に略等しい全帯域通過フィルタのインパルス応答を求めて、それらを有限長に制限して、これらを時間軸で反転させることで得られる。所定のフィルタ特性の中から選択するような非直線位相の位相シフト特性を有する巡回型フィルタでは、低域通過または高域通過の場合にかかわらず、カットオフ周波数および巡回型フィルタの次数が定まると、その位相特性は一意に定まる。

したがって、巡回型フィルタである全域通過フィルタを、同一のカットオフ周波数および同一の巡回型フィルタの次数に設定すれば、全帯域通過フィルタのインパルス応答を求めることができる。全域通過フィルタ部１６の全域通過フィルタＡＰＦのインパルス応答の長さ及びＦＩＲフィルタのｔａｐ長は、カットオフ周波数および巡回型フィルタの次数に応じて、対象のフィルタのインパルス応答が十分に収束する範囲の長さがあればよく、任意に設定可能である。カットオフ周波数および巡回型フィルタの次数、ならびに、ＦＩＲフィルタのｔａｐ長は、操作部５へのユーザー操作に基づいてＣＰＵ４が設定すればよく、また、他の自動計測により求めてもよい。

その結果、チャンネルデバイダ１２の出力段階においては、第１出力信号Ｄ１および第２出力信号Ｄ２および第３出力信号Ｄ３の加算特性をフラットにすることができ、振幅周波数特性が変わらずに、クロスオーバー周波数ｆｃ１およびｆｃ２付近にピークまたはディップができてしまうことがなく、３Ｗａｙのスピーカーシステム７の再生音質を適切に変更することができる。さらに、急峻なゲイン特性を有する高次の非直線位相のフィルタをチャンネルデバイダ１２の低域通過フィルタ部１３および高域通過フィルタ部１４および帯域通過フィルタ部１５に用いても、位相遅延特性および群遅延特性が周波数によって大きく異なる位相シフトを補正して直線位相化するので、出力信号の波形が歪むのを防ぐことができる。もちろん、第１出力信号Ｄ１および第２出力信号Ｄ２の加算特性をフラットにすることができる。

本発明のチャンネルデバイダは、ステレオ音声信号を再生するステレオ装置のみならず、マルチチャンネルサラウンド音声再生装置を含む音響再生システムにも適用が可能である。

１ アンプ装置
２ Ｄ／Ａ変換器
３ アンプ回路
４ ＣＰＵ
５ 操作部
６ 表示回路
７ スピーカーシステム
１０ ＤＳＰ
１１ デコーダ
１２ チャンネルデバイダ
１３ 低域通過フィルタ部
１３ａ 第１出力調整回路
１４ 高域通過フィルタ部
１４ａ 第２出力調整回路
１５ 帯域通過フィルタ部
１５ａ 第３出力調整回路
１６ 全帯域通過フィルタ部

Claims (7)

1. 入力される音声信号を低音域側の第１出力信号に帯域分割して第１出力端子に出力する低域通過フィルタ部と、該音声信号を該第１出力信号よりも高音域側の第２出力信号に帯域分割して第２出力端子に出力する高域通過フィルタ部と、該音声信号を該第１出力信号よりも高音域側でかつ該第２出力信号よりも低音域側の第３出力信号に帯域分割して第３出力端子に出力する帯域通過フィルタ部と、を含むチャンネルデバイダであって、
   該低域通過フィルタ部が、第１低域通過フィルタ特性と該帯域通過フィルタ部の低域通過特性を規定する第２低域通過フィルタ特性との積を含むフィルタ特性を有し、
   該高域通過フィルタ部が、該帯域通過フィルタ部の高域通過特性を規定する第１高域通過フィルタ特性と第２高域通過フィルタ特性との積を含むフィルタ特性を有し、
   該帯域通過フィルタ部が、少なくとも該第１高域通過フィルタ特性と該第２低域通過フィルタ特性との積、および、該第１低域通過フィルタ特性と該第２高域通過フィルタ特性との積、の和を含むフィルタ特性を有し、
   該低域通過フィルタ部の該フィルタ特性と、該高域通過フィルタ部の該フィルタ特性と、該帯域通過フィルタ部の該フィルタ特性と、の和が全帯域通過フィルタの特性に略等しく、かつ、該第１低域通過フィルタ特性と該第１高域通過フィルタ特性との和特性、並びに、該第２低域通過フィルタ特性と該第２高域通過フィルタ特性との和特性、の積に等しい、
   チャンネルデバイダ。
2. 前記帯域通過フィルタ部が、複数Ｎ（Ｎ：２以上の整数）の前記第３出力信号を出力する複数Ｎの帯域フィルタから構成され、複数のそれぞれの該帯域フィルタが、少なくとも高域通過フィルタと低域通過フィルタとの積、並びに、低域通過フィルタと低域通過フィルタとの積、並びに、高域通過フィルタと高域通過フィルタとの積、の和を含むフィルタ特性を有し、
   前記低域通過フィルタ部が、前記第１低域通過フィルタ特性と前記第２低域通過フィルタ特性とを含む（Ｎ＋１）の低域通過フィルタ特性の積を含むフィルタ特性を有し、
   前記高域通過フィルタ部が、前記第１高域通過フィルタ特性と前記第２高域通過フィルタ特性とを含む（Ｎ＋１）の高域通過フィルタ特性の積を含むフィルタ特性を有するように構成される、
   請求項１に記載のチャンネルデバイダ。
   チャンネルデバイダ。
3. 前記第１低域通過フィルタ特性および前記第１高域通過フィルタ特性が、前記第１出力信号と前記第３出力信号との帯域分割を定めて第１クロスオーバー周波数を規定し、
   前記第２低域通過フィルタ特性および前記第２高域通過フィルタ特性が、該第３出力信号と前記第２出力信号との帯域分割を定めて第２クロスオーバー周波数を規定する、
   請求項１または２に記載のチャンネルデバイダ。
4. 前記第１低域通過フィルタ特性、前記第１高域通過フィルタ特性、前記第２低域通過フィルタ特性、および、前記第２高域通過フィルタ特性が、それぞれ奇数次バターワースフィルタのフィルタ特性と一致し、
   前記第１出力信号と前記第２出力信号と前記第３出力信号との和である和信号の振幅周波数特性と、該第１出力信号と該第２出力信号と該第３出力信号とのいずれか一つを位相反転した信号と他の位相反転しない２つの信号との和である位相反転和信号の振幅周波数特性と、がいずれも該音声信号の振幅周波数特性と一致する、
   請求項１から３のいずれかに記載のチャンネルデバイダ。
5. 前記音声信号に対する前記和信号もしくは前記位相反転和信号の位相シフト特性と略等しい位相シフト特性を有する全帯域通過フィルタの有限長インパルスレスポンスを時間軸反転させた係数を有するＦＩＲフィルタである全帯域通過フィルタ部をさらに含み、
   該音声信号を該全帯域通過フィルタ部へ入力し、該全帯域通過フィルタ部からの出力信号を、該音声信号に代えてそれぞれ前記低域通過フィルタ部と、前記高域通過フィルタ部と、前記帯域通過フィルタ部と、に入力する、
   請求項１から４のいずれかに記載のチャンネルデバイダ。
6. 前記第１出力信号または前記第２出力信号または前記第３出力信号のレベル調整を行なうレベル調整回路と、該第１出力信号または該第２出力信号または前記第３出力信号の位相反転を行なう位相反転回路と、該第１出力信号または該第２出力信号または前記第３出力信号の遅延時間を調整する遅延回路と、をさらに含む、
   請求項１から５のいずれかに記載のチャンネルデバイダ。
7. 請求項１から６のいずれかに記載のチャンネルデバイダと、該チャンネルデバイダの前記第１出力端子および前記第２出力端子および前記第３出力端子に対応する増幅回路を含む増幅器と、少なくとも前記第１出力信号に対応するウーファーまたはサブウーファーと、前記第２出力信号に対応するツィーターと、前記第３出力信号に対応するツィーターまたはスコーカーまたはウーファーと、を含み該増幅器とバイワイヤリング接続が可能なスピーカーシステムと、を含む音声再生システム。