JP2019033411A - 音場補正データ算出装置及び音場補正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】音場補正データを算出するには、スピーカから出力される音を、機器として独立したマイクロフォンを用いて収音する必要がある。
【解決手段】音場補正データ算出装置を、所定の音をスピーカから出力させる出力部と、スピーカが所定の音の反射波を受けたことによってスピーカ内で逆起電力が発生すると、発生した逆起電力によって生じる信号を検出する検出部と、検出部によって検出された検出信号の周波数特性を計算する計算部と、計算部によって計算された検出信号の周波数特性に基づいて音場補正データを算出する算出部とを備える構成とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、音場補正データ算出装置及び音場補正装置に関する。

一般に、スピーカから出力される音は、ユーザの耳に届くまでの間に、例えば、部屋の壁や椅子等での反射時に特定の周波数帯域が他の周波数帯域よりも減衰したり、部屋の壁や椅子等で反射した反射波同士が干渉して強めあったり弱めあったりすることにより、周波数特性が変化する。スピーカから出力される音の周波数特性が変化することにより、スピーカから出力される音によって生じる音場が変化し、ユーザの耳に届く音の周波数特性も変化する。例えば、中低域が他の周波数帯域よりも減衰する音がユーザの耳に届くような音場になってしまうと、ユーザは、例えば中低域（ボーカル等）が聴き難くなってしまう。

そこで、スピーカから出力される音の周波数特性を補正することにより、本来の音に近いものに音場を補正することが可能な音場補正システムが知られている。この種の音場補正システムでは、記録媒体に記録された音（例えばフラットな周波数特性を持つ音）が、ユーザの耳においてもフラットな周波数特性を持つ音として聴こえる音場となるように、周波数特性が補正された音がスピーカから出力される。すなわち、周波数特性が忠実に再現された音（この例では、フラットな周波数特性を持つ音）がユーザの耳に届くように、音場補正が行われる。例えば特許文献１に、この種の音場補正システムの具体的構成が記載されている。

特許文献１には、車両内に設置された音場補正システムが記載されている。この音場補正システムは、音場補正装置と、音場補正装置に接続されたスピーカを備えている。この音場補正システムに備えられた音場補正装置は、スピーカから出力される音の周波数特性を補正する音場補正データを算出する機能を有している（言い換えると、この音場補正装置は、音場補正データを算出する音場補正データ算出装置を内蔵している。）。この音場補正装置は、当該機能によって算出された音場補正データに基づき、スピーカから出力される音の周波数特性を補正することにより、スピーカから出力される音によって生じる音場を補正する。

具体的には、特許文献１に記載の音場補正装置は、車両内に設置された複数のスピーカから出力される音を、車室内にセッティングされたマイクロフォンによって収音する。この音場補正装置は、マイクロフォンによる収音によって得られた音の信号の周波数特性を計算し、計算結果に基づいて音場補正データ（例えば周波数帯域毎のゲイン値）をスピーカ毎に算出する。この音場補正装置は、算出された音場補正データに基づいて各スピーカから出力される音の周波数特性を補正することにより、車室内における音場を補正する。

特開２００７−１８９３１７号公報

このように、特許文献１に記載の音場補正システムでは、スピーカから出力される音を、音場補正装置に接続されたマイクロフォンを用いて収音し、マイクロフォンによる収音によって得られた音の信号の周波数特性を計算することによって、はじめて、音場補正データを算出することが可能となっている。すなわち、特許文献１に記載の構成では、機器として独立したマイクロフォンを用いてスピーカから出力される音を収音しなければ、音場補正データを算出することができない。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、機器として独立したマイクロフォンを用いた収音を行わない構成でありながらも、音場補正データを算出することが可能な音場補正データ算出装置、及びこのような音場補正データ算出装置を有する音場補正装置を提供することである。

本発明の一実施形態に係る音場補正データ算出装置は、スピーカから出力される音の周波数特性を補正することにより、スピーカから出力される音によって生じる音場を補正する、音場補正データを算出する装置であり、所定の音をスピーカから出力させる出力部と、スピーカが所定の音の反射波を受けたことによってスピーカ内で逆起電力が発生すると、発生した逆起電力によって生じる信号を検出する検出部と、検出部によって検出された検出信号の周波数特性を計算する計算部と、計算部によって計算された検出信号の周波数特性に基づいて音場補正データを算出する算出部とを備える。

また、本発明の一実施形態において、出力部は、所定の音をスピーカから一定時間出力させる構成としてもよい。この場合、検出部は、スピーカからの所定の音の出力の停止後に、スピーカが所定の音の反射波を受けたことによって逆起電力が発生すると、発生した逆起電力によって生じる信号を検出する。

また、本発明の一実施形態において、出力部は、所定の音をスピーカから断続的に出力させる構成としてもよい。この場合、検出部は、スピーカから所定の音が出力されていない各期間に、スピーカが所定の音の反射波を受けたことによって逆起電力が発生すると、発生した逆起電力によって生じる信号を検出する。また、計算部は、検出部によって検出された各期間の検出信号の周波数特性を計算し、計算された各期間の検出信号の周波数特性を平均化する。また、算出部は、平均化された検出信号の周波数特性に基づいて音場補正データを算出する。

また、本発明の一実施形態に係る音場補正データ算出装置は、所定の初期補正データを予め格納する格納部を更に備える構成としてもよい。この場合、出力部は、初期補正データによって補正された所定の音をスピーカから出力させる。

また、本発明の一実施形態に係る音場補正データ算出装置は、上記の発生した逆起電力によって生じる信号を増幅する増幅部を更に備える構成としてもよい。この場合、検出部は、増幅部によって増幅された信号を検出する。計算部は、検出部によって検出された検出信号の周波数特性を計算する。算出部は、計算部によって計算された検出信号の周波数特性と、リファレンスの周波数特性に基づいて、音場補正データを算出する。

また、本発明の一実施形態において、スピーカは、例えば、車両内の座席のヘッドレストに設置される。

また、本発明の一実施形態に係る音場補正装置は、上記の何れかに記載の音場補正データ算出装置と、音場補正データ算出装置によって算出された音場補正データに基づいて、スピーカから出力される音の周波数特性を補正することにより、スピーカから出力される音によって生じる音場を補正する補正部とを備える。

本発明の一実施形態によれば、機器として独立したマイクロフォンを用いた収音を行わない構成でありながらも、音場補正データを算出することが可能な音場補正データ算出装置及びこのような音場補正データ算出装置を有する音場補正装置が提供される。

本発明の一実施形態に係る音場補正システムが設置された車両を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る音場補正システムの構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る音場補正システムに備えられた音場補正装置によって実行される音場補正データ算出処理をフローチャートで示す図である。 図３の音場補正データ算出処理によって算出される音場補正データによる音場補正の効果を説明するための図である。 本発明の別の一実施形態に係る音場補正システムが設置された車両を模式的に示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る音場補正システムについて説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る音場補正システム１が設置されたユーザの車両Ａを模式的に示す図である。図１では、車両内に設置された音場補正システム１が見えるように、車両Ａのボディの一部を透明にして示している。

図１に示されるように、音場補正システム１は、音場補正装置２及び音場補正装置２に接続されたスピーカＳＰ_ＦＲ、ＳＰ_ＦＬ、ＳＰ_ＲＲ、ＳＰ_ＲＬを有している。音場補正装置２は、例えばダッシュボードに設置されており、各スピーカＳＰ_ＦＲ、ＳＰ_ＦＬ、ＳＰ_ＲＲ、ＳＰ_ＲＬから出力される音の周波数特性を補正する音場補正データを算出する機能を有している（言い換えると、音場補正装置２は、音場補正データを算出する音場補正データ算出装置を内蔵している。）。スピーカＳＰ_ＦＲ、ＳＰ_ＦＬ、ＳＰ_ＲＲ、ＳＰ_ＲＬは、それぞれ、運転席側のドア部Ｄ_ＦＲ、助手席側のドア部Ｄ_ＦＬ、後部座席右側のドア部Ｄ_ＲＲ、後部座席左側のドア部Ｄ_ＲＬに設置されている。

音場補正装置２は、記録媒体ＲＭに格納されたオーディオ信号をスピーカＳＰ_ＦＲ、ＳＰ_ＦＬ、ＳＰ_ＲＲ、ＳＰ_ＲＬに出力する。これにより、記録媒体ＲＭに収録された楽曲等が再生される。記録媒体ＲＭは、例えば、ＣＤ（Compact Disc）、ＳＡＣＤ（Super Audio CD）等のディスクメディアや、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等のストレージメディアである。

図２は、本発明の一実施形態に係る音場補正システム１の構成を示すブロック図である。図２に示されるように、音場補正装置２は、マイクロコンピュータ１２、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）１４、出力回路１６、操作部１８、テスト信号発生回路２０、増幅回路２２_ＦＲ、２２_ＦＬ、２２_ＲＲ、２２_ＲＬを備えている。なお、図２では、本実施形態の説明に必要な主たる構成要素を図示しており、音場補正装置として一般的な構成要素である筐体など、一部の構成要素については、その図示を適宜省略している。

また、本実施形態では、便宜上、音場補正装置２の構成要素間で信号遅延がないものとして説明を行う。また、下付き文字（_ＦＲ、_ＦＬ、_ＲＲ、_ＲＬ）が付された構成要素に関し、区別して説明する場合には例えば「スピーカＳＰ_ＦＲ、ＳＰ_ＦＬ、ＳＰ_ＲＲ、ＳＰ_ＲＬ」のように下付き文字を付し、区別して説明しない場合には例えば「スピーカＳＰ」のように下付き文字を付さないこととする。

マイクロコンピュータ１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１２２、ＣＰＵ１２２によって実行される制御プログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）１２４、制御プログラムの実行に必要な各種データを一時的に格納するＲＡＭ（Random Access Memory）１２６及びフラッシュメモリ１２８を有している。ＲＯＭ１２４には、後述する音場補正データ算出処理を実行するための、周波数特性計算プログラム１２４Ａ及び音場補正データ算出プログラム１２４Ｂが格納されている。

ＤＳＰ１４には、光ピックアップ等の読取装置によって記録媒体ＲＭから読み取られたオーディオ信号が入力される。ＤＳＰ１４は、記録媒体ＲＭから読み取られたオーディオ信号に対し、イコライジングをはじめとする各種信号処理を施して、出力回路１６に出力する。

イコライジングは、ＤＳＰ１４が有するイコライザ部１４２によって行われる。イコライザ部１４２は、例えばＩＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタ回路を備えている。イコライザ部１４２は、記録媒体ＲＭから読み取られたオーディオ信号にフィルタ係数をかけることによって、オーディオ信号の周波数帯域毎のレベル補正（すなわちイコライジング）を行う。フィルタ係数は、例えば、フラッシュメモリ１２８に予め格納されたものであったり、後述する音場補正データ算出処理の実行によって算出されたもの（後述のフィルタ係数ＦＣ）であったりする。

出力回路１６は、ＤＳＰ１４より入力されるオーディオ信号をＤＡ変換及び増幅し、各スピーカＳＰに出力する。

各スピーカＳＰには、磁気回路Ｍ（例えば磁石とヨークを組み合わせたもの）、ボイスコイルＣ及びコーン型振動板Ｖが備えられている。なお、図２では、便宜上、スピーカＳＰ_ＦＲに備えられる磁気回路、ボイスコイル、コーン型振動板Ｖに対してのみ、それぞれ、符号Ｍ、Ｃ、Ｖを付す。

ボイスコイルＣは、磁気回路Ｍによる磁界内に置かれている。そのため、スピーカＳＰに入力されたオーディオ信号がボイスコイルＣに流れると、ボイスコイルＣは、フレミングの左手の法則によって振動する。ボイスコイルＣが振動することにより、ボイスコイルＣが取り付けられたコーン型振動板Ｖも振動する。コーン型振動板Ｖが振動することにより、オーディオ信号に応じた音波が各スピーカＳＰから出力される。これにより、ユーザは、記録媒体ＲＭに収録された楽曲等を聴くことができる。

次に、音場補正データを算出する音場補正データ算出処理について説明する。本処理において算出される音場補正データに基づいて各スピーカＳＰから出力される音の周波数特性を補正することにより、各スピーカＳＰから出力される音によって生じる、車室内における音場が補正される。

図２に示されるように、音場補正装置２にはマイクロフォンが接続されていない。ここで、スピーカ内のボイスコイルが振動すると、ボイスコイルに加わる磁束が変化し、磁束の変化分に応じた逆起電力がボイルコイルに流れて、スピーカと接続された回路に流れ込むことが知られている。本実施形態では、機器として独立したマイクロフォンを用いない代わりに、スピーカ内で発生する上記の逆起電力を利用することによって、音場補正データが算出される。

図３に、音場補正装置２によって実行される音場補正データ算出処理をフローチャートで示す。例えばユーザが操作部１８に対し、音場補正データの算出を指示する所定の操作を行うと、図３に示される音場補正データ算出処理の実行が開始される。

図３に示されるように、音場補正データ算出処理の実行が開始されると、マイクロコンピュータ１２は、過去の音場補正データ算出処理の実行によって音場補正データ（後述のフィルタ係数ＦＣ）がフラッシュメモリ１２８に格納されているか否かを判定する（ステップＳ１１）。

マイクロコンピュータ１２は、音場補正データがフラッシュメモリ１２８に格納されている場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、リセット処理（音場補正データの消去）を行う（ステップＳ１２）。

マイクロコンピュータ１２は、所定のテスト信号の発生をテスト信号発生回路２０に命令する。テスト信号発生回路２０は、マイクロコンピュータ１２から命令を受けて所定のテスト信号を発生させ、発生されたテスト信号をＤＳＰ１４に出力する。テスト信号発生回路２０にて発生されるテスト信号は、例えばピンクノイズやホワイトノイズである。

ＤＳＰ１４のイコライザ部１４２は、出力回路１６を介してスピーカＳＰ_ＦＲ、ＳＰ_ＦＬ、ＳＰ_ＲＲ、ＳＰ_ＲＬに出力されるテスト信号を、それぞれ、初期フィルタ係数Ｉ_ＦＲ、Ｉ_ＦＬ、Ｉ_ＲＲ、Ｉ_ＲＬで補正する（ステップＳ１３）。以下、便宜上、初期フィルタ係数Ｉによるテスト信号の補正を「初期補正」と記す。初期補正の詳細については後述する。

ＤＳＰ１４は、イコライザ部１４２で初期補正されたテスト信号を断続的に（本実施形態では所定の周期で）出力回路１６に出力する。これにより、テスト音は、出力回路１６を介して各スピーカＳＰから所定の周期で出力される（ステップＳ１４）。

車室内は無響室でないため、各スピーカＳＰから出力されたテスト音は車室内で反射する。そのため、各スピーカＳＰには、自身が出力したテスト音の反射波並びに他のスピーカ（自身以外の３つのスピーカ）ＳＰから出力されたテスト音の直接波及び反射波が到達する。到達したこれらの音波（便宜上「到達波」と記す。）によってコーン型振動板Ｖが振動すると、コーン型振動板Ｖに取り付けられたボイスコイルＣがコーン型振動板Ｖと共に振動する。ボイスコイルＣが振動してボイスコイルＣに加わる磁束が変化することにより、磁束の変化分に応じた逆起電力が発生する。

なお、座席やスピーカＳＰのレイアウト、車室内の形状等によっては、他のスピーカＳＰからの直接音が（例えば座席に阻まれて）到達しないこともあり得る。この場合、各スピーカＳＰには、自身及び他の３つのスピーカＳＰから出力された各テスト音の反射波のみが到達する。

スピーカＳＰ内で逆起電力が発生すると、発生した逆起電力によって生じた信号（逆起電力によってレベルが変化した電圧信号）がスピーカＳＰから出力回路１６側に出力される。ここで、スピーカＳＰからテスト音が出力される出力期間中は、主に、出力回路１６からボイスコイルＣに入力されたテスト信号に由来する逆起電力が発生する。一方、スピーカＳＰからテスト音が出力されない非出力期間中（厳密には、ボイスコイルＣに入力されたテスト信号によるボイスコイルＣの振動が無くなった後の非出力期間中）は、実質、到達波に由来する逆起電力だけが発生する。

そのため、テスト音の出力期間中は、主に、出力回路１６からボイスコイルＣに入力されたテスト信号に由来する、逆起電力によって生じる信号が、スピーカＳＰから出力回路１６側に出力される。また、テスト音の非出力期間中は、実質、到達波に由来する、逆起電力によって生じる信号だけが、スピーカＳＰから出力回路１６側に出力される。

以下、便宜上、テスト音の出力期間中にスピーカＳＰ_ＦＲ、ＳＰ_ＦＬ、ＳＰ_ＲＲ、ＳＰ_ＲＬから出力回路１６側に出力される、逆起電力によって生じる信号を、それぞれ、「入力信号由来の逆起電力信号Ｓ_ＦＲ、Ｓ_ＦＬ、Ｓ_ＲＲ、Ｓ_ＲＬ」と記す。また、テスト音の非出力期間中にスピーカＳＰ_ＦＲ、ＳＰ_ＦＬ、ＳＰ_ＲＲ、ＳＰ_ＲＬから出力回路１６側に出力される、逆起電力によって生じる信号を、それぞれ、「到達波由来の逆起電力信号Ｓ’_ＦＲ、Ｓ’_ＦＬ、Ｓ’_ＲＲ、Ｓ’_ＲＬ」と記す。

各増幅回路２２は、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）回路を備えている。増幅回路２２_ＦＲ、２２_ＦＬ、２２_ＲＲ、２２_ＲＬの入力端は、それぞれ、スピーカＳＰ_ＦＲ、ＳＰ_ＦＬ、ＳＰ_ＲＲ、ＳＰ_ＲＬと出力回路１６との間の分岐点Ｐ_ＦＲ、Ｐ_ＦＬ、Ｐ_ＲＲ、Ｐ_ＲＬと接続されている。そのため、各スピーカＳＰ内で発生した逆起電力によって生じた信号は、分岐点Ｐを介して各増幅回路２２に入力される。

ここで、スピーカＳＰに到達する到達波は、スピーカＳＰの設置位置で聴こえる音（音波）そのものである。そこで、本実施形態では、到達波に応じてスピーカＳＰ内で発生する逆起電力信号Ｓ’を利用して、音場補正データの算出が行われる。

但し、到達波由来の逆起電力信号Ｓ’は、出力回路１６からボイスコイルＣに入力される信号でなく、あくまで、外部から受ける音波によってボイスコイルＣが振動することに伴って発生する微弱な信号である。微弱なレベルのままでは、到達波由来の逆起電力信号Ｓ’を利用して音場補正データを算出することは難しい。また、スピーカＳＰに到達する到達波の強さは、座席やスピーカＳＰのレイアウト、車室内の形状等の影響を受けて、車両毎にばらつく。その結果、到達波由来の逆起電力信号Ｓ’も車両毎にばらつく。また、各スピーカＳＰには、それぞれ異なる経路を経て到達波が到達する。そのため、到達波の強さは、スピーカＳＰ毎でもばらつく。そのため、到達波由来の逆起電力信号Ｓ’は、ＡＧＣ回路を備える増幅回路２２により、当該増幅回路への入力レベルに拘わらず音場補正データ算出処理の実行に必要な一定のレベルまで増幅される（ステップＳ１５）。すなわち、逆起電力信号Ｓ’_ＦＲ、Ｓ’_ＦＬ、Ｓ’_ＲＲ、Ｓ’_ＲＬは、音場補正データ算出処理の実行に必要な一定のレベルに揃えられる。

各増幅回路２２にて増幅された、到達波由来の逆起電力信号Ｓ’は、マイクロコンピュータ１２に入力される。より詳細には、マイクロコンピュータ１２には、テスト音の非出力期間中、到達波由来の逆起電力信号Ｓ’が入力される一方、テスト音の出力期間中は、入力信号由来の逆起電力信号Ｓが入力される。

マイクロコンピュータ１２は、ＲＯＭ１２４に格納された周波数特性計算プログラム１２４Ａを実行することにより、到達波由来の逆起電力信号Ｓ’の周波数特性を計算する（ステップＳ１６）。

具体的には、マイクロコンピュータ１２は、所定の周期で（テスト音の各非出力期間中に）入力される到達波由来の逆起電力信号Ｓ’のみ、その入力タイミングに基づいて検出してバッファし、バッファされた逆起電力信号Ｓ’（検出信号）に対してのみ、周波数特性の計算を行う。周波数特性の計算は、例えばＦＦＴ（Fast Fourier Transform）を用いて行われる。

本実施形態では、テスト音をスピーカＳＰから所定の周期で出力することにより、入力信号由来の逆起電力信号Ｓと到達波由来の逆起電力信号Ｓ’とがマイクロコンピュータ１２に時間軸上で分離されて入力されるようになっている。すなわち、逆起電力信号Ｓと逆起電力信号Ｓ’とを分離させてマイクロコンピュータ１２に入力させるにあたり、複雑な分離回路が不要となっている。

マイクロコンピュータ１２は、次いで、上記の計算によって得た、各非出力期間の逆起電力信号Ｓ’_ＦＲの周波数特性を平均化する。マイクロコンピュータ１２は、残りの逆起電力信号Ｓ’_ＦＬ、Ｓ’_ＲＲ、Ｓ’_ＲＬの周波数特性に関しても同様に平均化する。

フラッシュメモリ１２８には、所定のリファレンス特性を示すリファレンスデータが格納されている。このリファレンス特性は、理想的な（歪やノイズの無い）テスト音の周波数特性を示すものである。

マイクロコンピュータ１２は、ＲＯＭ１２４に格納された音場補正データ算出プログラム１２４Ｂを実行することにより、音場補正データを算出する（ステップＳ１７）。

具体的には、マイクロコンピュータ１２は、ステップＳ１６にて平均化された逆起電力信号Ｓ’_ＦＲの周波数特性とリファレンス特性とを比較し、両者の周波数特性の差に相当するフィルタ係数ＦＣ_ＦＲを、音場補正データとして算出する。マイクロコンピュータ１２は、残りの逆起電力信号Ｓ’_ＦＬ、Ｓ’_ＲＲ、Ｓ’_ＲＬの周波数特性に関しても同様にリファレンス特性との比較を行い、フィルタ係数ＦＣ_ＦＬ、ＦＣ_ＲＲ、ＦＣ_ＲＬを算出する。マイクロコンピュータ１２は、算出された各フィルタ係数ＦＣをフラッシュメモリ１２８に保存する。

ここで、一般に、受音点（本実施形態ではスピーカＳＰの設置位置）で収音されたテスト音（以下「測定音」と記す。）の周波数特性とリファレンス特性との差が大きいほど、タップ数の多いフィルタ回路を用いなければ、精度の高い（すなわち、測定音の周波数特性をリファレンス特性と同程度にまで補正する）フィルタ係数を算出することは難しい。

そこで、本実施形態では、ユーザの車両Ａ内で測定される測定音（すなわちスピーカＳＰに到達する到達波）の周波数特性が、フラッシュメモリ１２８に格納されたリファレンス特性にある程度近いものとなるように、ステップＳ１１においてテスト信号が初期フィルタ係数Ｉ（初期補正データ）によって初期補正されている。

初期フィルタ係数Ｉは、例えば音場補正装置２の出荷前にメーカ側で作成されたものである。例示的には、複数タイプの車両（例えばスピーカを４つ搭載したセダン、スピーカを８つ搭載したセダン、スピーカを４つ搭載したミニバン等）のそれぞれで、車両内にセッティングされたマイクロフォンを用いた音場測定が行われ、音場測定の結果に基づいて初期フィルタ係数Ｉが算出される。一例として、各スピーカの設置位置近傍にマイクがセッティングされて音場測定が行われ、各セッティング位置（各スピーカの設置位置）に応じた初期フィルタ係数Ｉが算出される。以下、初期フィルタ係数Ｉを算出するためにメーカ側で用いられる車両を便宜上「サンプル車両」と記す。すなわち、メーカ側では、複数タイプのサンプル車両に関し、特許文献１に例示されるマイクロフォンを用いた周知の方法で初期フィルタ係数Ｉが算出される。

フラッシュメモリ１２８には、例えば音場補正装置２の出荷前に、複数タイプのサンプル車両のうち、ユーザの車両Ａと同タイプのサンプル車両を用いて算出された初期フィルタ係数Ｉが格納される。例えば本実施形態において車両Ａがセダンである場合、運転席側のドア部、助手席側のドア部、後部座席右側のドア部、後部座席左側のドア部の各ドア部に計４つのスピーカが設置されたセダンのサンプル車両が、車両Ａと同タイプとなる。

ユーザの車両Ａと同タイプのサンプル車両は、座席やスピーカのレイアウト、車室内の形状等が車両Ａと比較的近い。そのため、車両Ａ内において、テスト音は、スピーカＳＰから出力されると、サンプル車両内と同じような経路で反射を繰り返し、減衰したり位相干渉を起こしたりしながら、スピーカＳＰに到達する。そのため、スピーカＳＰから出力されるテスト音を、サンプル車両を用いて作成した初期フィルタ係数Ｉによって予め補正しておくことにより、各スピーカＳＰに到達する到達波の周波数特性をリファレンス特性にある程度近付けることができる。到達波の周波数特性とリファレンス特性との差を抑えられるため、フィルタ係数ＦＣを算出するのに必要なタップ数が抑えられる。

図４（ａ）に、図３のステップＳ１６にて計算される、到達波由来の逆起電力信号Ｓ’の周波数特性（すなわち、フィルタ係数ＦＣによる補正が無い場合に測定される測定音の周波数特性）を例示する。また、図４（ｂ）に、図３のステップＳ１７にて算出されたフィルタ係数ＦＣによって実現されるフィルタ特性を例示する。また、図４（ｃ）に、テスト音をフィルタ係数ＦＣ（及び初期フィルタ係数Ｉ）で補正した場合に測定される測定音の周波数特性を例示する。図４（ａ）〜図４（ｃ）の各図中、縦軸はゲイン（単位：ｄＢ）を示し、横軸は周波数（単位：Ｈｚ）を示す。図４の例では、テスト音としてピンクノイズが用いられる。

フィルタ係数ＦＣによる補正が無い場合、図４（ａ）に示されるように、測定音の周波数特性は、例えば異なる経路を経てスピーカＳＰに到達した到達波同士の干渉によるディップの発生等により、理想的なピンクノイズに対して歪む。これに対し、フィルタ係数ＦＣによる補正がある場合、図４（ｃ）に示されるように、測定音の周波数特性は、図４（ａ）の周波数特性とほぼ逆の特性（図４（ｂ）参照）によって補正された結果、理想的なピンクノイズに近いものとなっている。このように、本実施形態に係る音場補正データ算出処理の実行によって得られた音場補正データを用いることにより、車室内における音場が補正されることが判る。

なお、本実施形態では、各スピーカＳＰの設置位置がテスト音の受音点となるため、車室内において各スピーカＳＰの設置位置付近で特に高い音場補正効果（各スピーカＳＰからテスト音を出力した場合には、図４（ｃ）に示される周波数特性を持つ音）が得られる。また、各スピーカＳＰが各座席近傍のドア部に設置されていることから、各座席においても音場補正効果が得られる。

また、本実施形態では、上述したように、スピーカＳＰ_ＦＲ、ＳＰ_ＦＬ、ＳＰ_ＲＲ、ＳＰ_ＲＬは、それぞれ、運転席側のドア部Ｄ_ＦＲ、助手席側のドア部Ｄ_ＦＬ、後部座席右側のドア部Ｄ_ＲＲ、後部座席左側のドア部Ｄ_ＲＬに設置されている。このように設置された各スピーカＳＰの夫々で発生する逆起電力を利用することにより、各ドア部付近のエリア（各スピーカＳＰの設置エリア）での音場補正データの算出を独立して行うことができ、各スピーカの設置エリアの音場を適切に補正することができる。別の観点によれば、各スピーカＳＰは、車両Ａ内の前側、後側、右側、左側の各位置に設置されている。このように、各スピーカＳＰを車両Ａ内の前後左右の各位置に設置することで、車両Ａ内の前側、後側、右側、左側の各エリアの席付近にスピーカＳＰが位置することになる。そのため、各席付近で高い音場補正効果が得られる。また、各スピーカＳＰを車両Ａ内の前後左右の各位置に設置することで、ユーザが車室内の何れの席に座る場合にも、スピーカＳＰによって再生される音が全方位からユーザの耳に届くようになる。そのため、ユーザは、広がりのある音を知覚することができる。

以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば明細書中に例示的に明示される実施例等又は自明な実施例等を適宜組み合わせた内容も本願の実施形態に含まれる。

上記の実施形態では、テスト音をスピーカＳＰから所定の周期で出力させ、テスト音が出力されていない各期間に生じる、到達波由来の逆起電力信号Ｓ’の周波数特性を平均化することにより、逆起電力信号Ｓ’の周波数特性の計算精度を向上させている。別の実施形態では、テスト音をスピーカＳＰから一定時間だけ出力させ（すなわち、一回だけ出力させ）、テスト音の出力が停止された後の逆起電力信号Ｓ’の周波数特性を計算（すなわち、逆起電力信号Ｓ’の周波数特性を一度計算）するだけでもよい。この場合、マイクロコンピュータ１２による周波数特性の計算の負荷が抑えられる。

スピーカＳＰの設置数や設置位置は、上記の実施形態に例示されるものに限らない。本発明の別の一実施形態では、スピーカＳＰは、例えば座席のヘッドレストに設置されたものであってもよい。図５に、本発明の別の一実施形態に係る音場補正システムが設置された車両を模式的に示す。

図５に示されるように、本発明の別の一実施形態では、スピーカＳＰ_ＦＲ、ＳＰ_ＦＬ、ＳＰ_ＲＲ、ＳＰ_ＲＬは、それぞれ、運転席のヘッドレストＨＲ_ＦＲ、助手席のヘッドレストＨＲ_ＦＬ、後部座席右のヘッドレストＨＲ_ＲＲ、後部座席左のヘッドレストＨＲ_ＲＬに設置されている。この場合、受音点（スピーカＳＰの設置位置）が席に座るユーザの耳元に近い。そのため、ユーザの耳元付近で特に高い音場補正効果（各スピーカＳＰからテスト音を出力した場合には、図４（ｃ）に示される周波数特性を持つ音）が得られる。

また、上記の実施形態では、音場補正装置２が、音場補正データを算出する機能を有している（言い換えると、音場補正データ算出装置を内蔵している。）が、別の実施形態では、音場補正データ算出装置は、当該機能を実現するソフトウェアがインストールされたノートＰＣなど、音場補正装置２とは別の装置であってもよい。この場合、別の装置は、有線又は無線によって、音場補正装置２、スピーカＳＰのそれぞれと接続される。別の装置は、スピーカＳＰより入力される到達波由来の逆起電力信号Ｓ’に基づいてフィルタ係数ＦＣを算出し、音場補正装置２に送信する。音場補正装置２は、別の装置より受信したフィルタ係数ＦＣを用いてイコライジングを行い、車室内における音場を補正する。

以上のように、本発明の一実施形態に係る音場補正データ算出装置は、スピーカから出力される音の周波数特性を補正することにより、スピーカから出力される音によって生じる音場を補正する、音場補正データを算出する装置であり、所定の音をスピーカから出力させる出力部と、スピーカが所定の音の反射波を受けたことによってスピーカ内で逆起電力が発生すると、発生した逆起電力によって生じる信号を検出する検出部と、検出部によって検出された検出信号の周波数特性を計算する計算部と、計算部によって計算された検出信号の周波数特性に基づいて音場補正データを算出する算出部とを備える。

このように構成された音場補正データ算出装置では、スピーカが所定の音の反射波を受けたことによってスピーカ内で逆起電力が発生すると、発生した逆起電力によって生じる信号が検出され、検出された信号を利用した音場補正データの算出が行われる。そのため、音場補正データを算出するにあたり、スピーカから出力される音を、機器として独立したマイクロフォンを用いて収音する必要がない。すなわち、本発明の一実施形態に係る音場補正データ算出装置では、スピーカ内で発生する上記の逆起電力を利用することにより、機器として独立したマイクロフォンを用いた収音を行わなくても、音場補正データの算出を行うことが可能となっている。

また、本発明の一実施形態において、出力部は、所定の音をスピーカから断続的に出力させる構成としてもよい。この場合、検出部は、スピーカから所定の音が出力されていない各期間に、スピーカが所定の音の反射波を受けたことによって逆起電力が発生すると、発生した逆起電力によって生じる信号を検出する。また、計算部は、検出部によって検出された各期間の検出信号の周波数特性を計算し、計算された各期間の検出信号の周波数特性を平均化する。また、算出部は、平均化された検出信号の周波数特性に基づいて音場補正データを算出する。

このように、所定の音をスピーカから一定時間又は断続的に出力させることにより、例えば所定の音の信号をスピーカに流したことによって発生する逆起電力の影響を受けない信号（すなわち、スピーカが上記反射波を受けたことによって発生する逆起電力のみによって生じる信号）を検出することが可能となる。

また、本発明の一実施形態において、スピーカは、例えば、車両内の座席のヘッドレストに設置される。この場合、ヘッドレストに設置されたスピーカで受けた反射波によって発生する逆起電力によって生じた信号に基づいて（言い換えると、ヘッドレストに設置されたスピーカの位置で聴こえる音に基づいて）音場補正データが算出されるため、例えば席に座るユーザの耳元付近で高い音場補正効果が得られる。

また、本発明の一実施形態に係る音場補正データ算出装置は、複数のスピーカから出力される音の周波数特性を補正することにより、複数のスピーカから出力される音によって生じる音場を補正する、音場補正データを算出する装置であり、所定の音を複数のスピーカから出力させる出力部と、各スピーカにおいて、少なくとも、複数のスピーカの各々から出力された所定の音の反射波を受けたことによってスピーカ内で逆起電力が発生すると、発生した逆起電力によって生じる信号を検出する検出部と、検出部によって検出されたスピーカ毎の検出信号の周波数特性を計算する計算部と、スピーカ毎に計算された検出信号の周波数特性に基づいて音場補正データをスピーカ毎に算出する算出部とを備える。

このように構成された音場補正データ算出装置では、各スピーカが所定の音の反射波を受けたことによって各スピーカ内で逆起電力が発生すると、発生した逆起電力によって生じる信号が検出され、検出された信号を利用した音場補正データの算出がスピーカ毎に行われる。そのため、音場補正データを算出するにあたり、各スピーカから出力される音を、機器として独立したマイクロフォンを用いて収音する必要がない。すなわち、本発明の一実施形態に係る音場補正データ算出装置では、各スピーカ内で発生する上記の逆起電力を利用することにより、機器として独立したマイクロフォンを用いた収音を行わなくても、音場補正データの算出をスピーカ毎に行うことが可能となっている。

また、本発明の一実施形態に係る音場補正システムは、車両に設置されており、４つ以上のスピーカと、所定の音を４つ以上のスピーカから出力させる出力部と、各スピーカにおいて、少なくとも、４つ以上のスピーカの各々から出力された所定の音の反射波を受けたことによってスピーカ内で逆起電力が発生すると、発生した逆起電力によって生じる信号を検出する検出部と、検出部によって検出されたスピーカ毎の検出信号の周波数特性を計算する計算部と、スピーカ毎に計算された検出信号の周波数特性に基づいて音場補正データをスピーカ毎に算出する算出部と、算出部によって算出された各スピーカの音場補正データに基づいて、４つ以上のスピーカの各々から出力される音の周波数特性を補正することにより、４つ以上のスピーカから出力される音によって生じる音場を補正する補正部とを備える。

このように構成された音場補正システムでは、４つ以上のスピーカの夫々で発生する逆起電力を利用することにより、各スピーカの設置エリアでの音場補正データの算出を独立して行うことができ、各スピーカの設置エリアの音場を適切に補正することができる。

また、本発明の一実施形態に係る音場補正システムにおいて、４つ以上のスピーカは、例えば、車両内の前側、後側、右側、左側の各位置に少なくとも１つずつ設置される。

このように、各スピーカを前後左右の各位置に設置することで、車室内の前側、後側、右側、左側の各エリアの席付近にスピーカを位置させることができる。各席付近に設置されたスピーカで受けた反射波によって発生する逆起電力によって生じた信号に基づいて（言い換えると、各席付近に設置されたスピーカの位置で聴こえる音に基づいて）音場補正データが算出されるため、各席に座るユーザの近傍位置で高い音場補正効果が得られる。

１ 音場補正システム
２ 音場補正装置
１２ マイクロコンピュータ
１４ ＤＳＰ
１６ 出力回路
１８ 操作部
２０ テスト信号発生回路
２２_ＦＲ、２２_ＦＬ、２２_ＲＲ、２２_ＲＬ 増幅回路
１２２ ＣＰＵ
１２４ ＲＯＭ
１２４Ａ 周波数特性計算プログラム
１２４Ｂ 音場補正データ算出プログラム
１２６ ＲＡＭ
１２８ フラッシュメモリ
１４２ イコライザ部
ＳＰ_ＦＲ、ＳＰ_ＦＬ、ＳＰ_ＲＲ、ＳＰ_ＲＬ スピーカ
Ｍ 磁気回路
Ｃ ボイスコイル
Ｖ コーン型振動板

Claims (7)

1. スピーカから出力される音の周波数特性を補正することにより、前記スピーカから出力される音によって生じる音場を補正する、音場補正データを算出する音場補正データ算出装置において、
   所定の音を前記スピーカから出力させる出力部と、
   前記スピーカが前記所定の音の反射波を受けたことによって前記スピーカ内で逆起電力が発生すると、発生した逆起電力によって生じる信号を検出する検出部と、
   前記検出部によって検出された検出信号の周波数特性を計算する計算部と、
   前記計算部によって計算された検出信号の周波数特性に基づいて前記音場補正データを算出する算出部と、
   を備える、
   音場補正データ算出装置。
2. 前記出力部は、
   前記所定の音を前記スピーカから一定時間出力させ、
   前記検出部は、
   前記スピーカからの前記所定の音の出力の停止後に、前記スピーカが前記所定の音の反射波を受けたことによって前記逆起電力が発生すると、発生した逆起電力によって生じる信号を検出する、
   請求項１に記載の音場補正データ算出装置。
3. 前記出力部は、
   前記所定の音を前記スピーカから断続的に出力させ、
   前記検出部は、
   前記スピーカから前記所定の音が出力されていない各期間に、前記スピーカが前記所定の音の反射波を受けたことによって前記逆起電力が発生すると、発生した逆起電力によって生じる信号を検出し、
   前記計算部は、
   前記検出部によって検出された前記各期間の検出信号の周波数特性を計算し、
   計算された前記各期間の検出信号の周波数特性を平均化し、
   前記算出部は、
   前記平均化された前記検出信号の周波数特性に基づいて前記音場補正データを算出する、
   請求項１に記載の音場補正データ算出装置。
4. 所定の初期補正データを予め格納する格納部を更に備え、
   前記出力部は、
   前記初期補正データによって補正された前記所定の音を前記スピーカから出力させる、
   請求項１から請求項３の何れか一項の音場補正データ算出装置。
5. 前記発生した逆起電力によって生じる信号を増幅する増幅部を更に備え、
   前記検出部は、
   前記増幅部によって増幅された前記信号を検出し、
   前記計算部は、
   前記検出部によって検出された検出信号の周波数特性を計算し、
   前記算出部は、
   前記計算部によって計算された検出信号の周波数特性と、リファレンスの周波数特性に基づいて、前記音場補正データを算出する、
   請求項１から請求項４の何れか一項に記載の音場補正データ算出装置。
6. 前記スピーカは、
   車両内の座席のヘッドレストに設置された、
   請求項１から請求項５の何れか一項に記載の音場補正データ算出装置。
7. 請求項１から請求項６の何れか一項に記載の音場補正データ算出装置と、
   前記音場補正データ算出装置によって算出された前記音場補正データに基づいて、前記スピーカから出力される音の周波数特性を補正することにより、前記スピーカから出力される音によって生じる音場を補正する補正部と、
   を備える、
   音場補正装置。

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