JP2017017717A - Sound reproducer, sound reproduction method and sound reproduction program - Google Patents

Sound reproducer, sound reproduction method and sound reproduction program Download PDF

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Akihiro Iseki
晃広 井関
佳樹 太田
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佳樹 太田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sound reproducer capable of increasing the reproduction sound level at a specific hearing position, with no adverse effect on the surroundings, and without requiring a large scale system.SOLUTION: A sound reproducer is applied to an acoustic space, e.g., a passenger compartment, and controls the level of a reproduction sound at two evaluation points set at the seat, or the like, in the passenger compartment. The sound reproducer controls the phase of an audio signal from a sound source 2 of 1 channel inputted externally, at a phase correction unit 6, and supplies to a pair of speakers SP1, SP2. Phase control is carried out so that the sum of reproduction sound level at two evaluation points becomes larger compared with a case where the audio signal is reproduced with only one of the pair of speakers SP1, SP2, in the whole audible band.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、車室などの音響空間において聴取者が聴く音のレベルを調整する技術に関する。   The present invention relates to a technique for adjusting the level of sound heard by a listener in an acoustic space such as a passenger compartment.

車室などの音響空間において、再生音の音圧レベルを調整する手法が提案されている。例えば、特許文献1は、イコライザにより再生音のレベルを周波数帯域毎に補正することにより、音響空間や聴取位置に応じた音圧レベルの調整を行う手法を提案している。また、特許文献2は、複数のスピーカを含むスピーカアレイを配置し、各スピーカから出力される音声信号の位相及び音量を制御することにより、特定の場所に高音圧領域を形成する方法を提案している。   A method for adjusting the sound pressure level of reproduced sound in an acoustic space such as a passenger compartment has been proposed. For example, Patent Document 1 proposes a method of adjusting the sound pressure level according to the acoustic space and listening position by correcting the level of reproduced sound for each frequency band using an equalizer. Patent Document 2 proposes a method of forming a high sound pressure region in a specific place by arranging a speaker array including a plurality of speakers and controlling the phase and volume of an audio signal output from each speaker. ing.

特許第4757034号公報Japanese Patent No. 4757034 特開2011−151559号公報JP 2011-151559 A

一般的に、車室内において、運転席にいる聴取者(運転者)にとっては、フロントスピーカの音に比べてリアスピーカの音が小さく、聴きづらくなる傾向がある。これは、リアスピーカから出力される音が座席により遮られたり、窓により反射したりすることが原因と考えられる。   Generally, in a passenger compartment, a listener (driver) in a driver's seat tends to have difficulty in listening because the sound of a rear speaker is smaller than the sound of a front speaker. This is probably because the sound output from the rear speaker is blocked by the seat or reflected by the window.

運転席においてリアスピーカの再生音を聴きやすくするためには、特許文献1のようにイコライザを利用し、ある帯域の再生音レベルを大きくする方法がある。しかし、この方法ではリアスピーカの音量が大きくなるため、後部座席にいる者にとっては音量が大きすぎてしまうという不具合がある。   In order to make it easier to listen to the reproduced sound of the rear speaker in the driver's seat, there is a method of using an equalizer to increase the reproduced sound level in a certain band as in Patent Document 1. However, this method has a disadvantage that the volume of the rear speaker is increased, so that the volume is too high for the person in the rear seat.

一方、特許文献2のようにスピーカアレイを用いて運転席付近の音圧を高くする方法も考えられる。しかし、特許文献2の方法は、複数のスピーカを利用して制御を行うため大規模なシステムを必要とし、車両に適用するには不向きである。   On the other hand, a method of increasing the sound pressure near the driver's seat using a speaker array as in Patent Document 2 is also conceivable. However, the method of Patent Document 2 requires a large-scale system to perform control using a plurality of speakers, and is not suitable for application to a vehicle.

本発明が解決しようとする課題としては、上記のものが例として挙げられる。本発明は、周囲に悪影響を生じることなく、また、大規模なシステムを必要とすることなく、特定の聴取位置における再生音レベルを高くすることが可能な音声再生装置を提供することを目的とする。   Examples of the problems to be solved by the present invention include those described above. An object of the present invention is to provide an audio reproduction device capable of increasing the reproduction sound level at a specific listening position without causing adverse effects on the surroundings and without requiring a large-scale system. To do.

請求項1に記載の発明は、音声再生装置であって、音響空間内の2つの評価点に対して前後に配置された一対のスピーカと、1チャンネルの音声信号を受け取る入力手段と、前記2つの評価点における再生音レベルの和が、少なくとも可聴帯域のうち所望とする帯域において、前記一対のスピーカのうちの一方のスピーカのみで前記音声信号を再生した場合よりも大きくなるように、前記一対のスピーカに供給する音声信号の位相差を制御する位相制御手段と、を備える。   The invention according to claim 1 is an audio reproducing device, wherein a pair of speakers arranged before and after two evaluation points in an acoustic space, an input means for receiving an audio signal of one channel, and the 2 The sum of the reproduced sound levels at the two evaluation points is larger than the case where the audio signal is reproduced by only one speaker of the pair of speakers in at least a desired band of the audible band. And a phase control means for controlling the phase difference of the audio signal supplied to the speaker.

請求項11に記載の発明は、音響空間内の2つの評価点に対して前後に配置された一対のスピーカを備える音声再生装置により実行される音声再生方法であって、1チャンネルの音声信号を受け取る入力工程と、前記2つの評価点における再生音レベルの和が、少なくとも可聴帯域のうち所望とする帯域において、前記一対のスピーカのうちの一方のスピーカのみで前記音声信号を再生した場合よりも大きくなるように、前記一対のスピーカに供給する音声信号の位相差を制御する位相制御工程と、を備える。   The invention according to claim 11 is an audio reproducing method executed by an audio reproducing apparatus including a pair of speakers arranged in front and back with respect to two evaluation points in an acoustic space. More than the case where the audio signal is reproduced by only one speaker of the pair of speakers in the receiving step and the sum of the reproduced sound levels at the two evaluation points at least in a desired band of the audible band. A phase control step of controlling a phase difference between audio signals supplied to the pair of speakers so as to increase.

請求項12に記載の発明は、音響空間内の2つの評価点に対して前後に配置された一対のスピーカを備える音声再生装置により実行される音声再生プログラムであって、1チャンネルの音声信号を受け取る入力手段と、前記2つの評価点における再生音レベルの和が、少なくとも可聴帯域のうち所望とする帯域において、前記一対のスピーカのうちの一方のスピーカのみで前記音声信号を再生した場合よりも大きくなるように、前記一対のスピーカに供給する音声信号の位相差を制御する位相制御手段、として前記音声再生装置を機能させる。   A twelfth aspect of the present invention is an audio reproduction program executed by an audio reproduction device including a pair of speakers arranged before and after two evaluation points in an acoustic space. The input means for receiving and the sum of the reproduced sound levels at the two evaluation points are at least in a desired band of the audible band, compared to the case where the audio signal is reproduced by only one speaker of the pair of speakers. The audio reproduction device is caused to function as phase control means for controlling a phase difference between audio signals supplied to the pair of speakers so as to increase.

車室の環境を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the environment of a vehicle interior. 聴取位置と一対のスピーカの配置例を示す。An arrangement example of a listening position and a pair of speakers is shown. 2つのスピーカへの信号に位相差を与える手法を模式的に示す。A method for giving a phase difference to signals to two speakers will be schematically shown. 本発明に係る音声再生装置の第1実施例の概略構成を示す。1 shows a schematic configuration of a first embodiment of an audio reproducing apparatus according to the present invention. 遅延量Zの計算方法の例を示す。An example of a method of calculating the delay amount Z will be shown. 第1実施例における特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic in 1st Example. 本発明に係る音声再生装置の第2実施例の概略構成を示す。The schematic structure of 2nd Example of the audio | voice reproduction apparatus based on this invention is shown. 無響室及び車室の位相特性を示す。The phase characteristics of an anechoic room and a passenger compartment are shown. 2つのスピーカの再生音が同期する軸と聴取位置との関係を示す。The relationship between the axis | shaft with which the reproduced sound of two speakers synchronizes and a listening position is shown. 2つの正弦波を異なる位相差で合成した合成波の振幅レベルを示す。The amplitude level of a synthesized wave obtained by synthesizing two sine waves with different phase differences is shown. 2つの正弦波を異なる位相差で合成した合成波の振幅レベルを示す。The amplitude level of a synthesized wave obtained by synthesizing two sine waves with different phase differences is shown. 第2実施例における特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic in 2nd Example. 第2実施例における特性を示す他の図である。It is another figure which shows the characteristic in 2nd Example. 第2実施例における特性を示す他の図である。It is another figure which shows the characteristic in 2nd Example. 第2実施例による効果を従来技術と比較して示す図である。It is a figure which shows the effect by 2nd Example compared with a prior art.

本発明の好適な実施形態では、音声再生装置は、音響空間内の2つの評価点に対して前後に配置された一対のスピーカと、1チャンネルの音声信号を受け取る入力手段と、前記音声信号の位相を制御し、前記一対のスピーカに供給する位相制御手段と、を備え、前記位相制御手段は、前記2つの評価点における再生音レベルの和が、可聴帯域全体において、前記一対のスピーカのうちの一方のスピーカのみで前記音声信号を再生した場合よりも大きくなるように、前記一対のスピーカに供給する音声信号の位相差を制御する。好適な例では、前記一方のスピーカは、前記2つの評価点における再生音のレベル和が小さい方のスピーカである。   In a preferred embodiment of the present invention, the audio reproducing device includes a pair of speakers arranged in front of and behind two evaluation points in the acoustic space, input means for receiving an audio signal of one channel, and the audio signal. Phase control means for controlling the phase and supplying the phase to the pair of speakers, wherein the phase control means has a sum of reproduced sound levels at the two evaluation points of the pair of speakers in the entire audible band. The phase difference between the audio signals supplied to the pair of speakers is controlled to be larger than when the audio signal is reproduced by only one of the speakers. In a preferred example, the one speaker is a speaker with a smaller sum of levels of reproduced sound at the two evaluation points.

上記の音声再生装置は、例えば車室などの音響空間に適用され、車室内の座席などに設定される2つの評価点における再生音のレベルを制御する。具体的には、音声再生装置は、外部より入力された1チャンネルの音声信号の位相を制御して、一対のスピーカに供給する。ここで、位相制御は、2つの評価点における再生音レベルの和が、可聴帯域全体において、一対のスピーカのうちの一方のスピーカのみで音声信号を再生した場合よりも大きくなるように行われる。よって、音響空間内の2つの評価点に相当する場所において、再生音が明確に聴こえるように制御することができる。   The above sound reproducing device is applied to an acoustic space such as a passenger compartment, for example, and controls the level of reproduced sound at two evaluation points set on a seat in the passenger compartment. Specifically, the audio reproduction device controls the phase of an audio signal of one channel input from the outside and supplies it to a pair of speakers. Here, the phase control is performed so that the sum of the reproduced sound levels at the two evaluation points becomes larger in the entire audible band than when the audio signal is reproduced by only one speaker of the pair of speakers. Therefore, it is possible to control so that the reproduced sound can be clearly heard at a place corresponding to two evaluation points in the acoustic space.

上記の音声再生装置の一態様では、前記位相制御手段は、前記一対のスピーカに供給される音声信号に対して、帯域毎に異なる位相差を付与する。これにより、車室のように音響特性が複雑な環境においても、可聴帯域の全体において、評価点における再生音レベルを大きくすることができる。   In one aspect of the above-described audio reproduction device, the phase control unit gives a different phase difference for each band to the audio signal supplied to the pair of speakers. As a result, even in an environment where the acoustic characteristics are complicated such as in a passenger compartment, the reproduced sound level at the evaluation point can be increased in the entire audible band.

上記の音声再生装置の他の一態様では、前記位相差は、前記2つの評価点における再生音レベルの和が最大になるときの位相差と±120度の範囲内の値である。これにより、一対のスピーカから出力される再生音が打ち消しあい、再生音のレベルが低下することが防止される。   In another aspect of the above sound reproducing device, the phase difference is a value within a range of ± 120 degrees from the phase difference when the sum of the reproduced sound levels at the two evaluation points is maximized. As a result, the reproduced sounds output from the pair of speakers cancel each other, and the level of the reproduced sound is prevented from being lowered.

上記の音声再生装置の他の一態様では、前記位相制御手段は、前記一対のスピーカに供給される音声信号に対して、全帯域において固定遅延量の遅延を付与する。この態様では、例えば無響室のように音響特性が単純な音響空間では、単純な位相制御により評価点における再生音レベルを大きくすることができる。   In another aspect of the above-described audio reproduction device, the phase control unit gives a fixed delay amount to the audio signals supplied to the pair of speakers in all bands. In this aspect, for example, in an acoustic space with simple acoustic characteristics such as an anechoic room, the reproduced sound level at the evaluation point can be increased by simple phase control.

上記の音声再生装置の他の一態様では、前記一対のスピーカのうちの一方のスピーカは、前記2つの評価点を結ぶ線分に対して、前記一対のスピーカのうちの他方のスピーカと反対側に配置されている。これにより、2つのスピーカから出力される再生音を同期させ、効果的にレベルを増大させることが可能となる。   In another aspect of the above sound reproduction device, one speaker of the pair of speakers is opposite to the other speaker of the pair of speakers with respect to a line segment connecting the two evaluation points. Is arranged. As a result, it is possible to synchronize the reproduced sound output from the two speakers and effectively increase the level.

好適な例では、前記2つの評価点は、前記音響空間内の聴取位置に位置する聴取者の2つの耳の位置に相当する。また、他の好適な例では、前記音響空間は車両の車室であり、前記一対のスピーカは車室の右側又は左側に配置されたフロントスピーカ及びリアスピーカであり、前記2つの評価点は前記車室内の前方座席に位置する聴取者の左右の耳の位置に相当する。   In a preferred example, the two evaluation points correspond to the positions of two ears of a listener located at a listening position in the acoustic space. In another preferred example, the acoustic space is a vehicle cabin, the pair of speakers is a front speaker and a rear speaker arranged on the right or left side of the vehicle cabin, and the two evaluation points are This corresponds to the positions of the left and right ears of the listener located in the front seat in the passenger compartment.

本発明の他の好適な実施形態では、音響空間内の2つの評価点に対して前後に配置された一対のスピーカを備える音声再生装置により実行される音声再生方法は、1チャンネルの音声信号を受け取る入力工程と、前記音声信号の位相を制御し、前記一対のスピーカに供給する位相制御工程と、を備え、前記位相制御工程は、前記2つの評価点における再生音レベルの和が、可聴帯域全体において、前記一対のスピーカのうちの一方のスピーカのみで前記音声信号を再生した場合よりも大きくなるように、前記一対のスピーカに供給する音声信号の位相差を制御する。これにより、音響空間内の2つの評価点に相当する場所において、再生音が明確に聴こえるように制御することができる。   In another preferred embodiment of the present invention, an audio reproducing method executed by an audio reproducing apparatus including a pair of speakers arranged in front and back with respect to two evaluation points in an acoustic space, outputs a one-channel audio signal. An input step for receiving, and a phase control step for controlling the phase of the audio signal and supplying the phase to the pair of speakers, wherein the sum of the reproduced sound levels at the two evaluation points is an audible band. Overall, the phase difference between the audio signals supplied to the pair of speakers is controlled to be larger than when the audio signal is reproduced by only one speaker of the pair of speakers. Thereby, it is possible to control so that the reproduced sound can be heard clearly in a place corresponding to two evaluation points in the acoustic space.

本発明の他の好適な実施形態では、音響空間内の2つの評価点に対して前後に配置された一対のスピーカを備える音声再生装置により実行される音声再生プログラムは、1チャンネルの音声信号を受け取る入力手段と、前記音声信号の位相を制御し、前記一対のスピーカに供給する位相制御手段、として前記音声再生装置を機能させ、前記位相制御手段は、前記2つの評価点における再生音レベルの和が、可聴帯域全体において、前記一対のスピーカのうちの一方のスピーカのみで前記音声信号を再生した場合よりも大きくなるように、前記一対のスピーカに供給する音声信号の位相差を制御する。これにより、音響空間内の2つの評価点に相当する場所において、再生音が明確に聴こえるように制御することができる。   In another preferred embodiment of the present invention, an audio reproduction program executed by an audio reproduction apparatus including a pair of speakers arranged in front of and behind two evaluation points in an acoustic space outputs a one-channel audio signal. The audio reproduction device functions as an input means for receiving and a phase control means for controlling the phase of the audio signal and supplying it to the pair of speakers, and the phase control means determines the level of the reproduced sound at the two evaluation points. The phase difference between the audio signals supplied to the pair of speakers is controlled so that the sum is larger in the entire audible band than when the audio signal is reproduced by only one of the pair of speakers. Thereby, it is possible to control so that the reproduced sound can be heard clearly in a place corresponding to two evaluation points in the acoustic space.

[基本原理]
まず、実施例の基本的な原理について説明する。本実施例は、車室などの音響空間内の特定の場所、例えば運転席における音圧レベルを大きくすることを目的とする。そのために、本実施例では車内の特殊な環境を利用する。
[Basic principle]
First, the basic principle of the embodiment will be described. The present embodiment aims to increase the sound pressure level at a specific place in an acoustic space such as a passenger compartment, for example, a driver's seat. Therefore, in this embodiment, a special environment in the vehicle is used.

図1は、本実施例による車内環境を模式的に示す平面図である。図1において、車内には4つの座席があり、聴取位置に相当する運転席には聴取者L(運転者)が座っている。ここで、運転席の右側には、フロントスピーカSP1とリアスピーカSP2が設けられている。なお、実際の車両では、車両の左側にも同様にフロントスピーカとリアスピーカが設けられるが、ここではその図示は省略する。図1に示すように、本実施例では、車内の特殊な環境として、運転席を挟むように2つのスピーカSP1、SP2が前後に配置されていることを利用する。そして、本実施例では、運転席にいる聴取者Lが再生音を聴きやすくするために、聴取者Lの左右の耳の音圧レベルを同時に制御する。   FIG. 1 is a plan view schematically showing an in-vehicle environment according to the present embodiment. In FIG. 1, there are four seats in the vehicle, and a listener L (driver) is seated in the driver seat corresponding to the listening position. Here, a front speaker SP1 and a rear speaker SP2 are provided on the right side of the driver's seat. In an actual vehicle, a front speaker and a rear speaker are similarly provided on the left side of the vehicle, but illustration thereof is omitted here. As shown in FIG. 1, in this embodiment, as a special environment in the vehicle, the fact that two speakers SP1 and SP2 are arranged in front and back so as to sandwich the driver's seat is used. In this embodiment, the sound pressure levels of the left and right ears of the listener L are simultaneously controlled so that the listener L in the driver's seat can easily hear the reproduced sound.

一般的に、人間が感じる音の大きさは、両耳の音の強さを加算した値をもとに決まる。即ち、人間は両耳でそれぞれ6dBの音圧で音を聴いた場合と、片耳のみで12dBの音圧で音を聴いた場合とで同じ音の大きさを感じる。これは、下記の文献においても指摘されている。   In general, the volume of sound perceived by humans is determined based on a value obtained by adding the strengths of both ears. That is, humans feel the same loudness when listening to sound with a sound pressure of 6 dB in both ears and listening to sound with a sound pressure of 12 dB with only one ear. This is also pointed out in the following literature.

参考文献:『境久雄、中島剛、「日本音響学会編 聴覚と音響心理」、コロナ社、pp.173〜174、「両耳で聴いたときの音の大きさは、両耳に加えられている音の音圧レベルを6dB大きくして、それを片耳で聴いたときの音の大きさに等しい。」』
よって、本実施例では、聴取者Lの左右の耳の位置を評価点とし、その2つの評価点における音圧レベルの和が大きくなるように、スピーカSP1、SP2に入力される信号を制御する。これにより、聴取者Lは再生音を大きいと感じる。
References: “Hisao Sakai, Tsuyoshi Nakajima,“ The Acoustical Society of Japan, Auditory and Acoustic Psychology ”, Corona, pp. 173 to 174, “The volume of sound when listening with both ears is equal to the volume of sound when listening with one ear by increasing the sound pressure level of the sound applied to both ears by 6 dB. ""
Therefore, in this embodiment, the positions of the left and right ears of the listener L are used as evaluation points, and the signals input to the speakers SP1 and SP2 are controlled so that the sum of the sound pressure levels at the two evaluation points is increased. . As a result, the listener L feels that the reproduced sound is loud.

ここで、まず、聴取者Lと一対のスピーカSP1、SP2との位置関係について検討する。図2に示すように、一対のスピーカSP1、SP2から等距離にある中心線CL上に聴取者Lが位置し、かつ、聴取者Lの左右の耳が中心線CL上にある場合、聴取者LはスピーカSP1、SP2から出力される音を同期して聴くことができる。即ち、聴取者Lの左右の耳における音圧レベルの和(以下、「両耳レベル和」とも呼ぶ。)は最大となる。よって、運転席に対してスピーカSP1、SP2を図2に示すような位置関係で配置することができれば、音声信号を2つのスピーカSP1、SP2からそのまま出力するだけで、聴取者Lの両耳レベル和は最大となる。この場合、スピーカSP1、SP2に供給される音声信号に対して何らの処理、調整を行う必要もない。   Here, first, the positional relationship between the listener L and the pair of speakers SP1 and SP2 will be examined. As shown in FIG. 2, when the listener L is located on the center line CL equidistant from the pair of speakers SP1 and SP2, and the left and right ears of the listener L are on the center line CL, the listener L can listen to the sound output from the speakers SP1 and SP2 in synchronization. That is, the sum of the sound pressure levels in the left and right ears of the listener L (hereinafter also referred to as “the binaural level sum”) is maximized. Therefore, if the speakers SP1 and SP2 can be arranged in the positional relationship as shown in FIG. 2 with respect to the driver's seat, the audio signal is output as it is from the two speakers SP1 and SP2, and the binaural level of the listener L is obtained. The sum is the maximum. In this case, it is not necessary to perform any processing or adjustment on the audio signal supplied to the speakers SP1 and SP2.

しかしながら、実際の車室では、運転席に対して2つのスピーカSP1、SP2を図2のような位置関係に配置できるとは限らない。そこで、本実施例では、2つのスピーカSP1、SP2に供給する音声信号に適当な位相差を与えることにより、運転席における両耳レベル和を最大とする。   However, in an actual passenger compartment, it is not always possible to arrange the two speakers SP1 and SP2 in the positional relationship as shown in FIG. Therefore, in the present embodiment, the sum of the binaural levels in the driver's seat is maximized by giving an appropriate phase difference to the audio signals supplied to the two speakers SP1 and SP2.

図3は、2つのスピーカSP1、SP2へ供給される音声信号に位相差を与える手法を模式的に示す。図3(A)は、2つのスピーカSP1、SP2へ音声信号を供給する構成を示している。無響室において、聴取位置にダミーヘッド3を配置し、その右側の前後にフロントスピーカSP1、リアスピーカSP2を配置する。音源2からの音声信号は、そのままリアスピーカSP2に入力されるとともに、遅延器4により全帯域において固定の遅延量「Z」で遅延された後、フロントスピーカSP1に入力される。   FIG. 3 schematically shows a method of giving a phase difference to the audio signals supplied to the two speakers SP1 and SP2. FIG. 3A shows a configuration for supplying an audio signal to the two speakers SP1 and SP2. In the anechoic chamber, the dummy head 3 is disposed at the listening position, and the front speaker SP1 and the rear speaker SP2 are disposed before and after the right side thereof. The audio signal from the sound source 2 is input as it is to the rear speaker SP2, and after being delayed by a fixed delay amount “Z” in the entire band by the delay device 4, is input to the front speaker SP1.

図3(A)に示すように、一対のスピーカが縦方向に配置されている場合、スピーカから出力される再生音の音圧分布は干渉により横縞となる。具体的に、図3(A)において、ダミーヘッド3の位置を含む黒色の領域は音圧レベルが大きく、白色の領域は音圧レベルが小さく、音圧分布は横縞を形成している。よって、遅延量Zを変化させることにより、両耳のレベルを同期して変化させ、両耳レベル和を制御することができる。   As shown in FIG. 3A, when a pair of speakers are arranged in the vertical direction, the sound pressure distribution of the reproduced sound output from the speakers becomes horizontal stripes due to interference. Specifically, in FIG. 3A, the black region including the position of the dummy head 3 has a high sound pressure level, the white region has a low sound pressure level, and the sound pressure distribution forms horizontal stripes. Therefore, by changing the delay amount Z, the binaural level can be changed synchronously, and the binaural level sum can be controlled.

遅延量Zを変化させた場合の、ダミーヘッド3近傍の音圧分布の例を図3(B)に示している。図中に等高線表示された数値は音圧レベル値を示す。図3(B)の例では、遅延量Z=2.0[ms]のときに、ダミーヘッド3の両耳付近の音圧レベルが4.247[dB]で最大となっている。よって、この例では、遅延量Z=2.0[ms]が最適となっている。   FIG. 3B shows an example of the sound pressure distribution near the dummy head 3 when the delay amount Z is changed. The numerical values displayed as contour lines in the figure indicate the sound pressure level value. In the example of FIG. 3B, when the delay amount Z = 2.0 [ms], the sound pressure level near the both ears of the dummy head 3 is maximum at 4.247 [dB]. Therefore, in this example, the delay amount Z = 2.0 [ms] is optimal.

このように、聴取者の位置に対して前後に一対のスピーカを配置し、それらのスピーカに供給される音声信号に適切な位相差を与えることにより、聴取者の両耳レベル和を大きくすることができる。   In this way, by arranging a pair of speakers before and after the listener's position and giving an appropriate phase difference to the audio signal supplied to those speakers, the listener's binaural level sum is increased. Can do.

[第1実施例]
図4は、音声再生装置の第1実施例の概略構成を示す。第1実施例は、音響空間として無響室を想定する。
[First embodiment]
FIG. 4 shows a schematic configuration of the first embodiment of the audio reproducing apparatus. The first embodiment assumes an anechoic room as the acoustic space.

図4に示すように、聴取者Lの聴取位置に対して、前後に一対のスピーカ、即ち、フロントスピーカSP1とリアスピーカSP2が配置される。なお、この例では、聴取者Lからは、リアスピーカSP2よりもフロントスピーカSP1の方が遠い。   As shown in FIG. 4, a pair of speakers, that is, a front speaker SP1 and a rear speaker SP2 are arranged in front and rear with respect to the listening position of the listener L. In this example, the front speaker SP1 is farther from the listener L than the rear speaker SP2.

音源2から出力される音声信号は、そのままリアスピーカSP2に供給されるとともに、遅延器4により所定の遅延量Zで遅延されてフロントスピーカSP1へ供給される。遅延器4は、音源から出力される音声信号の全帯域において固定の遅延量Zを与える。   The audio signal output from the sound source 2 is supplied to the rear speaker SP2 as it is, and is delayed by a predetermined delay amount Z by the delay device 4 and supplied to the front speaker SP1. The delay device 4 gives a fixed delay amount Z in the entire band of the audio signal output from the sound source.

固定の遅延量Zの決定方法について説明する。遅延量Zは、聴取者Lの両耳レベル和が大きくなるように決定される。なお、聴取者Lの左右の耳の位置は、2つの評価点に相当する。   A method for determining the fixed delay amount Z will be described. The delay amount Z is determined so that the sum of the binaural levels of the listener L increases. Note that the positions of the left and right ears of the listener L correspond to two evaluation points.

遅延量Zは、聴取者Lの両耳の位置と、前後のスピーカSP1、SP2との距離に基づいて決定することができる。図5は、この遅延量Zの決定方法を説明する図である。いま、左右の耳の中央点、即ち2つの評価点の中央点MからフロントスピーカSP1までの距離を「d1」とし、中央点MからリアスピーカSP2までの距離を「d2」とすると、遅延量Zは以下の式で与えられる。   The delay amount Z can be determined based on the distance between the ears of the listener L and the front and rear speakers SP1, SP2. FIG. 5 is a diagram for explaining a method of determining the delay amount Z. If the distance from the center point of the left and right ears, that is, the center point M of the two evaluation points, to the front speaker SP1 is “d1”, and the distance from the center point M to the rear speaker SP2 is “d2”, the delay amount Z is given by the following equation.

遅延量Z = (d1−d2)/c [m/s] (1)
なお、「c」は音速(約340[m/s])である。
Delay amount Z = (d1-d2) / c [m / s] (1)
Note that “c” is the speed of sound (about 340 [m / s]).

いま、図4に示す音響空間で、中央点MからフロントスピーカSP1までの距離d1=1.06m、中心MからリアスピーカSP2までの距離d2=0.83mの場合、遅延量Zは、
Z = (1.06−0.83)/340 = 0.70[m/s]となる。
Now, in the acoustic space shown in FIG. 4, when the distance d1 from the center point M to the front speaker SP1 is 1.06 m and the distance d2 from the center M to the rear speaker SP2 is 0.83 m, the delay amount Z is
Z = (1.06-0.83) /340=0.70 [m / s].

その代わりに、遅延量Zは、各スピーカSP1、SP2と聴取者Lの両耳(2つの評価点)との伝達関数に基づいて算出することもできる。   Instead, the delay amount Z can be calculated based on transfer functions between the speakers SP1 and SP2 and both ears (two evaluation points) of the listener L.

図6は、上記の場合の特性を示す。具体的に、図6(A)は両耳レベル和の周波数特性を示す。図6(A)において、グラフ21は、リアスピーカSP2のみに音声信号を入力した場合の両耳のレベル和を示す。グラフ22は、2つのスピーカSP1、SP2に音声信号を入力するが、それらに位相差を与えない(Z=0.0[ms])場合の両耳レベル和を示す。グラフ23は、2つのスピーカに音声信号を入力し、それらに位相差Z=0.7[ms]を与えた場合の両耳レベル和を示す。なお、グラフ23では、実際にはフロントスピーカSP1へ入力される音声信号に対して、リアスピーカSP2に入力される音声信号を遅延量Zだけ遅らせている。   FIG. 6 shows the characteristics in the above case. Specifically, FIG. 6A shows the frequency characteristics of the binaural level sum. In FIG. 6A, a graph 21 shows the sum of levels of both ears when an audio signal is input only to the rear speaker SP2. The graph 22 shows the binaural level sum when audio signals are input to the two speakers SP1 and SP2 but no phase difference is given to them (Z = 0.0 [ms]). The graph 23 shows the binaural level sum when audio signals are input to two speakers and a phase difference Z = 0.7 [ms] is given to them. In the graph 23, the audio signal input to the rear speaker SP2 is actually delayed by the delay amount Z with respect to the audio signal input to the front speaker SP1.

位相差を与えて2つのスピーカに音声信号を入力した場合の両耳レベル和(グラフ23)は、100Hz〜1kHzの全帯域において、リアスピーカSP2のみに音声信号を入力した場合の両耳のレベル和(グラフ21)より大きくなっている。また、位相差を与えずに2つのスピーカに音声信号を入力した場合の両耳レベル和(グラフ22)は、100〜500Hz程度まではリアスピーカSP2のみに音声信号を入力した場合の両耳レベル和(グラフ21)より大きくなっているが、600〜800Hz付近においては、逆にリアスピーカSP2のみに音声信号を入力した場合の両耳レベル和(グラフ21)より小さくなっている。これは、位相差を与えずに2つのスピーカに音声信号を入力した場合には、2つのスピーカからの再生音の位相の関係により、両耳レベル和がかえって小さくなってしまう帯域があることを意味している。よって、所望の帯域において両耳のレベル和を大きくするためには、グラフ23のように、2つのスピーカに適切な位相差で音声信号を入力することが必要となる。   The binaural level sum (graph 23) when the audio signal is input to the two speakers with a phase difference is the binaural level when the audio signal is input only to the rear speaker SP2 in the entire band of 100 Hz to 1 kHz. It is larger than the sum (graph 21). Also, the binaural level sum (graph 22) when the audio signal is input to the two speakers without giving the phase difference is the binaural level when the audio signal is input only to the rear speaker SP2 up to about 100 to 500 Hz. Although it is larger than the sum (graph 21), in the vicinity of 600 to 800 Hz, it is smaller than the binaural level sum (graph 21) when an audio signal is input only to the rear speaker SP2. This is because when a sound signal is input to two speakers without giving a phase difference, there is a band where the sum of binaural levels becomes smaller due to the relationship of the phase of the reproduced sound from the two speakers. I mean. Therefore, in order to increase the level sum of both ears in a desired band, it is necessary to input an audio signal to the two speakers with an appropriate phase difference as shown in the graph 23.

図6(B)は、2つのスピーカに入力する音声信号に与える位相差及び音声信号の周波数と、両耳レベル和との関係を示す。図6(B)に示す実線24は、2つのスピーカに入力する音声信号に位相差(Z=0.7[ms])を与えた場合の両耳レベル和を示しており、両耳レベル和が大きい領域を通過している。破線25は、2つのスピーカに入力する音声信号に位相差を与えない(Z=0.0[ms])場合の両耳レベル和を示しており、図6(A)のグラフ22と同様に、100〜500Hz程度までは両耳レベル和が大きい領域を通過しているが、600〜800Hz付近では両耳レベル和が小さい領域を通過している。つまり、図6(B)も、100〜1kHzの全帯域で両耳レベル和を大きくするためには、2つのスピーカSP1、SP2へ入力される音声信号に適切な位相差を与える必要があることを示している。   FIG. 6B shows the relationship between the phase difference given to the audio signals input to the two speakers, the frequency of the audio signals, and the binaural level sum. A solid line 24 shown in FIG. 6B indicates the binaural level sum when a phase difference (Z = 0.7 [ms]) is given to the audio signals input to the two speakers. Is passing through a large area. A broken line 25 indicates the binaural level sum when no phase difference is given to the audio signals input to the two speakers (Z = 0.0 [ms]), and is similar to the graph 22 in FIG. In the vicinity of 100 to 500 Hz, the region where the binaural level sum is large passes, but in the vicinity of 600 to 800 Hz, the region where the binaural level sum is small passes. That is, in FIG. 6B as well, in order to increase the binaural level sum in the entire band of 100 to 1 kHz, it is necessary to give an appropriate phase difference to the audio signals input to the two speakers SP1 and SP2. Is shown.

図6(C)は、20〜16kHz、即ち、いわゆる可聴帯域における両耳レベル和の周波数特性を示す。図6(A)と同様に、グラフ21は、リアスピーカSP2のみに音声信号を入力した場合の両耳のレベル和を示す。グラフ23は、2つのスピーカに音声信号を入力し、それらに位相差(Z=0.7[ms])を与えた場合の両耳のレベルを示す。図6(C)によれば、2つのスピーカに入力される音声信号に適切な位相差を与えることにより、可聴帯域全体において両耳レベル和を大きくすることができることが理解される。   FIG. 6C shows the frequency characteristics of the binaural level sum in the so-called audible band of 20 to 16 kHz. Similar to FIG. 6A, the graph 21 shows the level sum of both ears when an audio signal is input only to the rear speaker SP2. The graph 23 shows the levels of both ears when audio signals are input to two speakers and a phase difference (Z = 0.7 [ms]) is given to them. According to FIG. 6C, it is understood that the binaural level sum can be increased in the entire audible band by giving an appropriate phase difference to the audio signals input to the two speakers.

[第2実施例]
次に、第2実施例について説明する。図7は、音声再生装置の第2実施例の概略構成を示す。第2実施例は、音響空間として車室を想定する。図7に示すように、運転席の右側にフロントスピーカSP1とリアスピーカSP2が配置される。音源2からの音声信号は、リアスピーカSP2に供給されるともに、位相補正部6により位相が補正された後、フロントスピーカSP1に供給される。ここで、位相補正部6は、音声信号の帯域f毎に異なる位相差(位相補正値)θ(f)を与える。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. FIG. 7 shows a schematic configuration of the second embodiment of the audio reproducing apparatus. The second embodiment assumes a passenger compartment as an acoustic space. As shown in FIG. 7, a front speaker SP1 and a rear speaker SP2 are arranged on the right side of the driver's seat. The audio signal from the sound source 2 is supplied to the rear speaker SP2, and after the phase is corrected by the phase correction unit 6, it is supplied to the front speaker SP1. Here, the phase correction unit 6 gives a different phase difference (phase correction value) θ (f) for each band f of the audio signal.

具体的に位相差θ(f)は、以下のように設定される。   Specifically, the phase difference θ (f) is set as follows.

θ(f) = A+α (2)
ここで、「A」は、聴取者の両耳レベル和が最大となる位相値であり、2つのスピーカと2つの評価点との間の伝達関数に基づいて算出される。具体的には、2つのスピーカSP1、SP2と聴取者の両耳(評価点)との位置関係に基づいて、各スピーカと聴取者の両耳との間の伝達関数を求め、その伝達関数に基づいてシミュレーションなどにより、後述する図12(B)に示すように、位相及び周波数に対する両耳レベル和の分布を生成する。そして、その分布上で、両耳レベル和が最も高い領域を結んだ線分(図12(B)の線分34)が、帯域毎の位相差θ(f)を示すものとなる。
θ (f) = A + α (2)
Here, “A” is a phase value that maximizes the binaural level sum of the listener, and is calculated based on a transfer function between two speakers and two evaluation points. Specifically, based on the positional relationship between the two speakers SP1, SP2 and the listener's ears (evaluation points), a transfer function between each speaker and the listener's ears is obtained, and the transfer function is Based on the simulation, a binaural level sum distribution with respect to phase and frequency is generated as shown in FIG. In the distribution, a line segment connecting the regions with the highest binaural level sum (line segment 34 in FIG. 12B) indicates the phase difference θ (f) for each band.

なお、音響空間として車室を想定した第2実施例において、2つのスピーカへ入力される音声信号に対して帯域毎に異なる位相差θ(f)を与える理由は以下の通りである。図8(A)は無響室における位相特性を示し、図8(B)はある車室における位相特性を示している。無響室では図8(A)に示すような直線的な位相特性が得られるのに対し、実際の車両の車室では再生音が窓で反射したり、障害物により遮断されたりして、図8(B)に示すように位相特性が複雑となる。このため、音響空間として無響室を想定した第1実施例のように、全帯域に固定の遅延量Zを与えても、両耳レベル和が減少してしまう帯域が出てくる。そこで、第2実施例では、各スピーカと2つの評価点との間の伝達関数に基づいて、両耳レベル和が最大となる位相差を周波数帯域毎に算出し、2つのスピーカへ入力される音声信号に与えることが必要となる。   Note that, in the second embodiment in which the passenger compartment is assumed as the acoustic space, the reason why the phase difference θ (f) different for each band is given to the audio signals input to the two speakers is as follows. FIG. 8A shows the phase characteristics in an anechoic chamber, and FIG. 8B shows the phase characteristics in a certain cabin. In an anechoic room, a linear phase characteristic as shown in FIG. 8 (A) is obtained, whereas in an actual vehicle compartment, the reproduced sound is reflected by a window or blocked by an obstacle, As shown in FIG. 8B, the phase characteristics become complicated. For this reason, as in the first embodiment assuming an anechoic room as the acoustic space, there is a band where the binaural level sum is reduced even if a fixed delay amount Z is given to the entire band. Therefore, in the second embodiment, a phase difference that maximizes the binaural level sum is calculated for each frequency band based on the transfer function between each speaker and the two evaluation points, and is input to the two speakers. It is necessary to give to the audio signal.

第2実施例の方法では、2つのスピーカSP1、SP2から音を再生するが、後部座席にいる者に与える影響は少ない。即ち、後部座席にいる者が再生音をうるさいと感じることはない。これは2つの理由による。第1の理由は、フロントスピーカSP1と後部座席との間にはある程度の距離があり、また後部座席との間に運手席のシートなどの障害物があるため、基本的にフロントスピーカSP1からの再生音が後部座席に届きにくいことが挙げられる。第2の理由は、後部座席が2つのスピーカの外側に位置するため、2つのスピーカからの再生音が同期しにくいからである。これについて図9を参照して説明する。   In the method of the second embodiment, sound is reproduced from the two speakers SP1 and SP2, but the influence on the person in the rear seat is small. That is, the person in the rear seat does not feel that the reproduced sound is noisy. This is due to two reasons. The first reason is that there is a certain distance between the front speaker SP1 and the rear seat, and there is an obstacle such as a driver's seat between the front seat and the front speaker SP1. Is difficult to reach the back seat. The second reason is that the reproduced sound from the two speakers is difficult to synchronize because the rear seat is located outside the two speakers. This will be described with reference to FIG.

図9は、2つのスピーカと聴取者Lとの位置関係を示す。図9(A)に示すように、2つのスピーカSP1、SP2から音を再生する場合、2つのスピーカからの再生音が同期する軸は、2つのスピーカの中心線CLとなる。聴取者Lが2つのスピーカの内側に位置する場合、聴取者Lの両耳がこの中心線CL上又は中心線CLに近い位置にあるため、両耳に至る再生音が同期し、両耳レベル和が変化しやすくなる。   FIG. 9 shows the positional relationship between the two speakers and the listener L. As shown in FIG. 9A, when sounds are reproduced from the two speakers SP1 and SP2, the axis at which the reproduced sounds from the two speakers are synchronized is the center line CL of the two speakers. When the listener L is located inside the two speakers, both ears of the listener L are on the center line CL or close to the center line CL. The sum is likely to change.

一方、図9(B)に示すように、聴取者Lが2つのスピーカSP1、SP2の外側に位置する場合、聴取者Lは2つのスピーカからの再生音が同期する中心線CL上に位置していても、聴取者の両耳を結ぶ方向は中心線CLからずれるため、両耳レベル和は変化しにくい。このため、第2実施例では、フロントスピーカSP1とリアスピーカSP2から音を再生しても、後部座席における音圧が過大となり、後部座席にいる者が再生音をうるさいと感じることはない。   On the other hand, as shown in FIG. 9B, when the listener L is positioned outside the two speakers SP1 and SP2, the listener L is positioned on the center line CL where the reproduced sounds from the two speakers are synchronized. Even so, since the direction connecting the listener's ears is shifted from the center line CL, the binaural level sum is unlikely to change. For this reason, in the second embodiment, even if sound is reproduced from the front speaker SP1 and the rear speaker SP2, the sound pressure in the rear seat becomes excessive, and the person in the rear seat does not feel that the reproduced sound is noisy.

次に、位相差θ(f)の式(2)における「α」について説明する。式(2)において、「α」は、以下の範囲の値である。   Next, “α” in Expression (2) of the phase difference θ (f) will be described. In Formula (2), “α” is a value in the following range.

−120°<α<120° (3)
これは、評価点において、SP1及びSP2の振幅が概ね同一で、αがこの範囲内にあれば、運転席における両耳レベル和は、リアスピーカのみから音を再生した場合よりも大きくなるからである。これについて、図10を参照して説明する。図10は、2つの正弦波を異なる位相差で合成した合成波の振幅レベルを示す。2つの正弦波を同相(位相差=0)で合成すると、グラフ41に示すように、合成波の振幅は元の正弦波の振幅の2倍になる。2つの正弦波を位相差120°で合成すると、グラフ42に示すように、2つの正弦波の振幅と合成波の振幅は等しくなる。一方、2つの正弦波を逆相(位相差180°)で合成すると、合成波の振幅はもとの正弦波の振幅よりも小さくなってしまう。
-120 ° <α <120 ° (3)
This is because, at the evaluation point, if the amplitudes of SP1 and SP2 are substantially the same and α is within this range, the binaural level sum at the driver's seat will be larger than when sound is reproduced from the rear speaker alone. is there. This will be described with reference to FIG. FIG. 10 shows the amplitude level of a combined wave obtained by combining two sine waves with different phase differences. When two sine waves are synthesized in phase (phase difference = 0), the amplitude of the synthesized wave is twice the amplitude of the original sine wave, as shown in graph 41. When two sine waves are combined with a phase difference of 120 °, the amplitude of the two sine waves and the amplitude of the combined wave are equal as shown in the graph 42. On the other hand, when two sine waves are synthesized with opposite phases (phase difference 180 °), the amplitude of the synthesized wave becomes smaller than the amplitude of the original sine wave.

グラフ40に示すように、位相差が0〜120°の場合、2つの正弦波の合成波の振幅は少なくとも元の正弦波の振幅以上となる。一方、位相差が120°を超えると、2つの正弦波の合成波の振幅は元の正弦波の振幅よりも小さくなる。   As shown in the graph 40, when the phase difference is 0 to 120 °, the amplitude of the combined wave of the two sine waves is at least equal to or larger than the amplitude of the original sine wave. On the other hand, when the phase difference exceeds 120 °, the amplitude of the combined wave of the two sine waves becomes smaller than the amplitude of the original sine wave.

従って、聴取位置における両耳レベル和は、2つのスピーカに供給される信号に与える位相差θ(f)がα=0(同相)、即ちθ(f)=Aのときに最も大きくなるが、αが±120°の範囲内であれば、少なくともリアスピーカのみから音を再生した場合よりも両耳レベル和を大きくすることができる。この理由から、αの値は±120°の範囲内とされる。   Accordingly, the binaural level sum at the listening position becomes the largest when the phase difference θ (f) given to the signals supplied to the two speakers is α = 0 (in phase), that is, θ (f) = A. If α is in the range of ± 120 °, the binaural level sum can be made larger than at least when the sound is reproduced from only the rear speaker. For this reason, the value of α is in the range of ± 120 °.

なお、評価点において、SP1とSP2の振幅が異なる場合でも、どちらか振幅の小さい方のレベルと比較して運転席における両耳レベル和を大きくすることが目的であれば、αの値を±120°の範囲内とすることにより、両耳レベル和を確実に大きくすることができる。   Even if the amplitudes of SP1 and SP2 are different at the evaluation point, if the purpose is to increase the binaural level sum at the driver's seat compared to the level of the smaller amplitude, the value of α is ± By setting the angle within the range of 120 °, the binaural level sum can be reliably increased.

この理由を図11を使って説明する。図11は、図10と同じく、2つの正弦波を異なる位相差で合成した合成波の振幅レベルを示す。但し、各正弦波の振幅が同一でない場合である。   The reason for this will be described with reference to FIG. FIG. 11 shows the amplitude level of a combined wave obtained by combining two sine waves with different phase differences, as in FIG. However, this is a case where the amplitude of each sine wave is not the same.

実線71はリアスピーカのみで再生したときのレベルを基準(0dB)としたとき、リアスピーカがフロントスピーカよりも小さい場合(ここでは、リアスピーカのみでのレベル=フロントスピーカのみでのレベルの3/2倍としている)の振幅レベルを示す。これを見ると、リアスピーカのみで再生したレベルよりも合成波のレベルが大きくなる範囲は120°よりも広くなっていることがわかる。この理由は、リアスピーカがフロントスピーカよりも小さい場合、αが120°より大きく、お互いの波が打ち消し合ったとしても、フロントスピーカがリアスピーカより大きいために、合成波の振幅が大きい状態を維持し易くなるからである。   The solid line 71 indicates that the level when the reproduction is performed with only the rear speaker is set as a reference (0 dB), and the rear speaker is smaller than the front speaker (here, the level with only the rear speaker = 3 / the level with only the front speaker) Amplitude level). From this, it can be seen that the range in which the level of the composite wave is larger than the level reproduced by only the rear speaker is wider than 120 °. The reason for this is that when the rear speaker is smaller than the front speaker, even if α is larger than 120 ° and the waves cancel each other out, the front speaker is larger than the rear speaker, so the amplitude of the composite wave remains large. It is because it becomes easy to do.

一方、破線72は、リアスピーカがフロントスピーカよりも大きい場合(ここでは、リアスピーカのみでのレベル=フロントスピーカのみでのレベルの2/3倍としている)の合成波の振幅レベルを示す。実線71の場合とは逆で、リアスピーカのみで再生したレベルよりも合成波のレベルが大きくなる範囲は、120°よりも狭くなっていることがわかる。   On the other hand, a broken line 72 indicates the amplitude level of the composite wave when the rear speaker is larger than the front speaker (here, the level of only the rear speaker = 2/3 times the level of only the front speaker). Contrary to the case of the solid line 71, it can be seen that the range in which the level of the synthesized wave is larger than the level reproduced by only the rear speaker is narrower than 120 °.

但し、総じて、評価点において、SP1もしくはSP2のうちどちらかレベルの小さい方のみで再生したときのレベルと比較して運転席における両耳レベル和を大きくすることが目的であれば、図11の実線71に示されるようにαの値を±120°の範囲内に設定することにより、両耳レベル和を確実に大きくすることができる
図12は第2実施例における特性を示す。具体的に、図12(A)は両耳レベル和の周波数特性を示す。図12(A)において、グラフ31は、リアスピーカSP2のみに音声信号を入力した場合の両耳レベル和を示す。グラフ32は、2つのスピーカSP1、SP2に音声信号を入力し、それらに固定の位相差(Z=0.7[ms])を与えた場合の両耳レベル和を示す。グラフ33は、2つのスピーカに音声信号を入力し、それらに上記のように帯域ごとに異なる位相差θ(f)を与えた場合の両耳レベル和を示す。
However, as a whole, if the objective is to increase the binaural level sum in the driver's seat as compared with the level when playback is performed only with the smaller one of SP1 and SP2 at the evaluation point, FIG. By setting the value of α within a range of ± 120 ° as shown by the solid line 71, the binaural level sum can be reliably increased. FIG. 12 shows characteristics in the second embodiment. Specifically, FIG. 12A shows the frequency characteristics of the binaural level sum. In FIG. 12A, a graph 31 shows a binaural level sum when an audio signal is input only to the rear speaker SP2. The graph 32 shows the binaural level sum when audio signals are input to the two speakers SP1 and SP2 and given a fixed phase difference (Z = 0.7 [ms]). The graph 33 shows the binaural level sum when audio signals are input to two speakers and different phase differences θ (f) are given to the respective bands as described above.

帯域毎に異なる位相差θ(f)を与えて2つのスピーカに音声信号を入力した場合の両耳レベル和(グラフ33)は、100Hz〜1kHzの全帯域において、リアスピーカSP2のみに音声信号を入力した場合の両耳レベル和(グラフ31)より大きくなっている。また、固定の位相差(Z=0.7[ms])を与えて2つのスピーカに音声信号を入力した場合の両耳レベル和(グラフ32)は、250〜1kHzの範囲ではリアスピーカSP2のみに音声信号を入力した場合の両耳レベル和(グラフ31)より大きくなっているが、130〜200Hz付近においては、逆にリアスピーカSP2のみに音声信号を入力した場合の両耳レベル和(グラフ31)より小さくなっている。これは、車室のような音響空間では、固定の位相差を与えて2つのスピーカに音声信号を入力した場合に両耳レベル和がかえって小さくなってしまう帯域があることを意味している。よって、所望の帯域において両耳レベル和を大きくするためには、グラフ33のように、2つのスピーカに入力される音声信号に対して、帯域毎に異なる適切な位相差を与えることが必要となる。   The binaural level sum (graph 33) when the audio signal is input to the two speakers with different phase differences θ (f) for each band is the audio signal only to the rear speaker SP2 in the entire band of 100 Hz to 1 kHz. It is larger than the binaural level sum (graph 31) when input. Also, the binaural level sum (graph 32) when a sound signal is input to two speakers with a fixed phase difference (Z = 0.7 [ms]), only the rear speaker SP2 in the range of 250 to 1 kHz. However, in the vicinity of 130 to 200 Hz, the binaural level sum when the audio signal is input only to the rear speaker SP2 (graph 31). 31) It is smaller. This means that in an acoustic space such as a passenger compartment, when a sound signal is input to two speakers with a fixed phase difference, there is a band where the binaural level sum is reduced. Therefore, in order to increase the binaural level sum in the desired band, it is necessary to give different appropriate phase differences for each band to the audio signals input to the two speakers as shown in the graph 33. Become.

図12(B)は、2つのスピーカへ入力される音声信号に与える位相差及び音声信号の周波数と、両耳レベル和との関係を示す。図12(B)に示す実線34は、2つのスピーカに入力する音声信号に帯域毎に異なる位相差θ(f)を与えた場合の両耳レベル和を示しており、両耳レベル和が大きい領域を通過している。破線35は、2つのスピーカに入力する音声信号に固定の位相差(Z=0.7[ms])を与えた場合の両耳のレベル和を示しており、図12(A)のグラフ32と同様に、250〜1kHzの範囲では両耳レベル和が大きい領域を通過しているが、130〜200Hz付近では両耳レベル和が小さい領域を通過している。つまり、図12(B)も、100〜1kHzの全帯域で両耳のレベル和を大きくするためには、2つのスピーカSP1、SP2に入力される音声信号に対して、帯域毎に適切な位相差θ(f)を与える必要があることを示している。   FIG. 12B shows the relationship between the phase difference given to the audio signals input to the two speakers and the frequency of the audio signals, and the binaural level sum. A solid line 34 shown in FIG. 12B indicates the binaural level sum when the audio signals input to the two speakers are given different phase differences θ (f) for each band, and the binaural level sum is large. Has passed through the area. A broken line 35 indicates the level sum of both ears when a fixed phase difference (Z = 0.7 [ms]) is given to the audio signals input to the two speakers, and the graph 32 in FIG. Similarly, in the range of 250 to 1 kHz, it passes through a region where the binaural level sum is large, but in the vicinity of 130 to 200 Hz, it passes through a region where the binaural level sum is small. That is, also in FIG. 12B, in order to increase the sum of the levels of both ears in the entire band of 100 to 1 kHz, the sound signal input to the two speakers SP1 and SP2 has an appropriate level for each band. It shows that the phase difference θ (f) needs to be given.

図13も第2実施例における特性を示す。図13(A)は両耳レベル和の周波数特性を示す。図13(A)において、グラフ31とグラフ33は図12(A)と同じである。グラフ36は、2つのスピーカSP1、SP2に音声信号を入力し、それらに位相差を与えない(Z=0.0[ms])場合の両耳レベル和を示す。   FIG. 13 also shows the characteristics in the second embodiment. FIG. 13A shows the frequency characteristics of the binaural level sum. In FIG. 13A, a graph 31 and a graph 33 are the same as those in FIG. The graph 36 shows the binaural level sum when audio signals are inputted to the two speakers SP1 and SP2 and no phase difference is given to them (Z = 0.0 [ms]).

位相差を与えない(Z=0.0[ms])で2つのスピーカに音声信号を入力した場合の両耳レベル和(グラフ36)は、200〜1kHzの範囲ではリアスピーカSP2のみに音声信号を入力した場合の両耳レベル和(グラフ31)より大きくなっているが、130〜170Hz付近においては、逆にリアスピーカSP2のみに音声信号を入力した場合の両耳レベル和(グラフ31)より小さくなっている。これは、車室のような音響空間では、位相差を与えずに2つのスピーカに音声信号を入力した場合に両耳のレベル和がかえって小さくなってしまう帯域があることを意味している。よって、所望の帯域において両耳のレベル和を大きくするためには、グラフ33のように、2つのスピーカに入力される音声信号に対して、帯域毎に異なる適切な位相差を与えることが必要となる。   The binaural level sum (graph 36) when the audio signal is input to the two speakers without giving a phase difference (Z = 0.0 [ms]) is the audio signal only to the rear speaker SP2 in the range of 200 to 1 kHz. However, in the vicinity of 130 to 170 Hz, the binaural level sum (graph 31) when the audio signal is input only to the rear speaker SP2 is larger. It is getting smaller. This means that in an acoustic space such as a passenger compartment, there is a band where the sum of the levels of both ears becomes smaller when an audio signal is input to two speakers without giving a phase difference. Therefore, in order to increase the level sum of both ears in a desired band, it is necessary to give an appropriate phase difference different for each band to the audio signals input to the two speakers as shown in the graph 33. It becomes.

図13(B)は、2つのスピーカへ入力される音声信号に与える位相差及び音声信号の周波数と、両耳レベル和との関係を示す。図12(B)に示す実線34は、図12(B)と同じである。破線37は、2つのスピーカに入力する音声信号に位相差を与えない(Z=0.0[ms])場合の両耳のレベル和を示しており、図13(A)のグラフ36と同様に、200〜1kHzの範囲では両耳レベル和が大きい領域を通過しているが、130〜170Hz付近では両耳レベル和が小さい領域を通過している。つまり、図13(B)も、100〜1kHzの全帯域で両耳レベル和を大きくするためには、2つのスピーカSP1、SP2に入力される音声信号に対して、帯域毎に適切な位相差θ(f)を与える必要があることを示している。   FIG. 13B shows the relationship between the phase difference and the frequency of the audio signal applied to the audio signals input to the two speakers, and the binaural level sum. A solid line 34 shown in FIG. 12B is the same as FIG. A broken line 37 indicates the sum of levels of both ears when no phase difference is given to the audio signals input to the two speakers (Z = 0.0 [ms]), which is the same as the graph 36 in FIG. In addition, in the range of 200 to 1 kHz, it passes through a region where the binaural level sum is large, but in the vicinity of 130 to 170 Hz, it passes through a region where the binaural level sum is small. That is, also in FIG. 13B, in order to increase the binaural level sum in the entire band of 100 to 1 kHz, an appropriate phase difference for each band is obtained for the audio signals input to the two speakers SP1 and SP2. This shows that θ (f) needs to be given.

図14は、20〜16kHz、即ち、いわゆる可聴帯域における両耳レベル和の周波数特性を示す。図12(A)と同様に、グラフ31は、リアスピーカSP2のみに音声信号を入力した場合の両耳レベル和を示す。グラフ33は、2つのスピーカに音声信号を入力し、それらに帯域毎に異なる位相差θ(f)を与えた場合の両耳レベル和を示す。図14によれば、2つのスピーカに入力される音声信号に対して、帯域毎に異なる適切な位相差θ(f)を与えることにより、可聴帯域全体において両耳レベル和を大きくすることができることが理解される。   FIG. 14 shows the frequency characteristics of the binaural level sum in the range of 20 to 16 kHz, that is, the so-called audible band. Similar to FIG. 12A, the graph 31 shows the binaural level sum when an audio signal is input only to the rear speaker SP2. Graph 33 shows the binaural level sum when audio signals are input to two speakers and different phase differences θ (f) are given to the respective bands. According to FIG. 14, the binaural level sum can be increased in the entire audible band by giving an appropriate phase difference θ (f) different for each band to the audio signals input to the two speakers. Is understood.

図15は、第2実施例を従来技術の方法と比較した場合の効果を説明する図である。ここで、従来技術の方法とは、イコライザにより、ある帯域においてリアスピーカの再生音を大きくして運転席における両耳レベル和を増大させる方法を指す。   FIG. 15 is a diagram for explaining the effect when the second embodiment is compared with the method of the prior art. Here, the prior art method refers to a method of increasing the binaural level sum at the driver's seat by increasing the reproduced sound of the rear speaker in a certain band by using an equalizer.

図15の左側の2つのグラフに示すように、従来技術の方法により運転席における両耳レベル和を増加させると、後部座席では運転席に比べてさらに両耳レベル和が大きくなってしまい、後部座席の再生音が大きくなりすぎるという不具合が生じる。これに対し、図15の右側の2つのグラフに示すように、第2実施例により運転席における両耳レベル和を増加させても、前述のように後部座席では両耳レベル和はあまり変化しないので、後部座席の再生音が大きくなりすぎるという不具合は生じない。このように、第2実施例では、他の座席における再生音レベルに影響を与えることなく、運転席の再生音レベルを増加させることができる。   As shown in the two graphs on the left side of FIG. 15, when the binaural level sum in the driver's seat is increased by the conventional method, the binaural level sum is further increased in the rear seat compared to the driver's seat. There is a problem that the sound of the seat is too loud. On the other hand, as shown in the two graphs on the right side of FIG. 15, even if the binaural level sum in the driver seat is increased according to the second embodiment, the binaural level sum does not change so much in the rear seat as described above. Therefore, the trouble that the reproduced sound of the rear seat becomes too loud does not occur. Thus, in the second embodiment, the reproduced sound level of the driver's seat can be increased without affecting the reproduced sound level in other seats.

なお、上記の第2実施例では、車室の右側に設けられたフロントスピーカ及びリアスピーカを用いて、運転席、即ち右側の前方座席における両耳レベル和を大きくするものであるが、同様の手法により、車室の左側に設けられたフロントスピーカ及びリアスピーカを用いて、助手席、即ち左側の前方座席における両耳レベル和を大きくするように構成しても構わない。   In the above second embodiment, the front and rear speakers provided on the right side of the passenger compartment are used to increase the binaural level sum in the driver seat, that is, the right front seat. Depending on the method, the front and rear speakers provided on the left side of the passenger compartment may be used to increase the binaural level sum in the passenger seat, that is, the left front seat.

2 音源
3 ダミーヘッド
4 遅延器
6 位相調整部
SP1 フロントスピーカ
SP2 リアスピーカ
L 聴取位置
2 Sound source 3 Dummy head 4 Delay device 6 Phase adjuster SP1 Front speaker SP2 Rear speaker L Listening position

Claims (12)

音響空間内の2つの評価点に対して前後に配置された一対のスピーカと、
1チャンネルの音声信号を受け取る入力手段と、
前記2つの評価点における再生音レベルの和が、少なくとも可聴帯域のうち所望とする帯域において、前記一対のスピーカのうちの一方のスピーカのみで前記音声信号を再生した場合よりも大きくなるように、前記一対のスピーカに供給する音声信号の位相差を制御する位相制御手段と、
を備える音声再生装置。
A pair of speakers arranged back and forth with respect to two evaluation points in the acoustic space;
Input means for receiving a one-channel audio signal;
The sum of the reproduced sound levels at the two evaluation points is larger than when the audio signal is reproduced by only one speaker of the pair of speakers at least in a desired band of the audible band. Phase control means for controlling a phase difference between audio signals supplied to the pair of speakers;
An audio playback device comprising:
前記所望の帯域は、100Hz〜1kHzであることを特徴とする請求項1に記載の音声再生装置。   The audio reproducing apparatus according to claim 1, wherein the desired band is 100 Hz to 1 kHz. 前記位相制御手段は、前記2つの評価点における再生音レベルの和が、可聴帯域全体において、前記一対のスピーカのうちの一方のスピーカのみで前記音声信号を再生した場合よりも大きくなるように、前記一対のスピーカに供給する音声信号の位相差を制御することを特徴とする請求項1に記載の音声再生装置。   The phase control means is configured such that the sum of the reproduced sound levels at the two evaluation points is larger than the case where the audio signal is reproduced by only one of the pair of speakers in the entire audible band. The audio reproduction device according to claim 1, wherein a phase difference between audio signals supplied to the pair of speakers is controlled. 前記一方のスピーカは、前記2つの評価点における再生音のレベル和が小さい方のスピーカであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の音声再生装置。   4. The audio reproducing apparatus according to claim 1, wherein the one speaker is a speaker having a smaller level sum of reproduced sounds at the two evaluation points. 5. 前記位相制御手段は、前記一対のスピーカに供給される音声信号に対して、帯域毎に異なる位相差を付与することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の音声再生装置。   5. The audio reproduction device according to claim 1, wherein the phase control unit gives a phase difference different for each band to an audio signal supplied to the pair of speakers. 6. . 前記位相差は、前記2つの評価点における再生音レベルの和が最大になるときの位相差と±120度の範囲内の値であることを特徴とする請求項5に記載の音声再生装置。   6. The audio reproducing apparatus according to claim 5, wherein the phase difference is a value within a range of ± 120 degrees from a phase difference when the sum of reproduced sound levels at the two evaluation points is maximized. 前記位相制御手段は、前記一対のスピーカに供給される音声信号に対して、全帯域において固定遅延量の遅延を付与することを特徴とする請求項3に記載の音声再生装置。   4. The audio reproduction device according to claim 3, wherein the phase control unit gives a fixed delay amount in all bands to the audio signal supplied to the pair of speakers. 前記一対のスピーカのうちの一方のスピーカは、前記2つの評価点を結ぶ線分に対して、前記一対のスピーカのうちの他方のスピーカと反対側に配置されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の音声再生装置。   One speaker of the pair of speakers is arranged on the opposite side of the other speaker of the pair of speakers with respect to a line segment connecting the two evaluation points. The audio reproduction device according to any one of 1 to 7. 前記2つの評価点は、前記音響空間内の聴取位置に位置する聴取者の2つの耳の位置に相当することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の音声再生装置。   The sound reproduction apparatus according to claim 1, wherein the two evaluation points correspond to positions of two ears of a listener located at a listening position in the acoustic space. 前記音響空間は車両の車室であり、前記一対のスピーカは車室の右側又は左側に配置されたフロントスピーカ及びリアスピーカであり、前記2つの評価点は前記車室内の前方座席に位置する聴取者の左右の耳の位置に相当することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の音声再生装置。   The acoustic space is a vehicle compartment, the pair of speakers is a front speaker and a rear speaker arranged on the right or left side of the vehicle compartment, and the two evaluation points are listening positions located at a front seat in the vehicle compartment. The sound reproducing apparatus according to claim 1, wherein the sound reproducing apparatus corresponds to positions of left and right ears of a person. 音響空間内の2つの評価点に対して前後に配置された一対のスピーカを備える音声再生装置により実行される音声再生方法であって、
1チャンネルの音声信号を受け取る入力工程と、
前記2つの評価点における再生音レベルの和が、少なくとも可聴帯域のうち所望とする帯域において、前記一対のスピーカのうちの一方のスピーカのみで前記音声信号を再生した場合よりも大きくなるように、前記一対のスピーカに供給する音声信号の位相差を制御する位相制御工程と、
を備える音声再生方法。
An audio reproduction method executed by an audio reproduction apparatus including a pair of speakers arranged in front of and behind two evaluation points in an acoustic space,
An input process for receiving an audio signal of one channel;
The sum of the reproduced sound levels at the two evaluation points is larger than when the audio signal is reproduced by only one speaker of the pair of speakers at least in a desired band of the audible band. A phase control step for controlling a phase difference between audio signals supplied to the pair of speakers;
An audio playback method comprising:
音響空間内の2つの評価点に対して前後に配置された一対のスピーカを備える音声再生装置により実行される音声再生プログラムであって、
1チャンネルの音声信号を受け取る入力手段と、
前記2つの評価点における再生音レベルの和が、少なくとも可聴帯域のうち所望とする帯域において、前記一対のスピーカのうちの一方のスピーカのみで前記音声信号を再生した場合よりも大きくなるように、前記一対のスピーカに供給する音声信号の位相差を制御する位相制御手段、
として前記音声再生装置を機能させる音声再生プログラム。
An audio reproduction program that is executed by an audio reproduction device including a pair of speakers arranged in front of and behind two evaluation points in an acoustic space,
Input means for receiving a one-channel audio signal;
The sum of the reproduced sound levels at the two evaluation points is larger than when the audio signal is reproduced by only one speaker of the pair of speakers at least in a desired band of the audible band. Phase control means for controlling a phase difference between audio signals supplied to the pair of speakers;
An audio reproduction program for causing the audio reproduction apparatus to function as
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