JP3677059B2 - ステレオ再生装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は主請求項の上位概念に示された装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人の聴覚はその方向情報を、右と左の耳で受信した音響信号のレベル差と伝搬時間差の評価から得る。左スピーカと右スピーカと聴取者から成るいわゆるステレオ三角形の中心における理想的な聴取位置の場合、方向情報はステレオ録音に相応する。
【０００３】
他方、聴取者が２スピーカまたは多スピーカ装置に対して非対称的に位置すると、音像はそれぞれ隣りのスピーカの方へ空間的に著しくずれる。
【０００４】
レベル差は従来のバランス調整器と減衰器により手動で除去できるのに対し、個々のスピーカ装置の音響信号の伝搬時間差は通常は除去はされない。しかしこれは、最初の波面の音響心理的法則による方向聴取にとって重要である。
【０００５】
遅延伝搬時間等化装置を有するカーラジオがいくつか公知ではあるが、これらのカーラジオでは、聴取場所とスピーカとの間の距離を手動によって測定した後、その距離の入力を入力しなければならない。
【０００６】
【発明の解決すべき課題】
本発明の課題は、請求項１の上位概念に示された装置において、遅延時間の調整を容易化することである。
【０００７】
【課題を解決する手段】
この課題は本発明により次のようにして解決されている。即ち個々のスピーカを用いて再生するために、設けられたオーディオ信号が遅延装置を伝搬し、該遅延装置の遅延時間は調整可能であり、個々のスピーカから聴取場所への音響伝搬時間を測定する手段が設けられており、該遅延時間は、音響伝搬時間とそれぞれ調整された遅延時間との和が全部のスピーカに対して等しくなるように自動的に調整される構成により、解決されている。
【０００８】
本発明による装置は、操作を簡易化することの他に、該当するスピーカと聴取場所との間の音波の推定の経路を手動で測定するのとは対照的に実際の音波伝搬時間を考慮するという利点を有する。後者の場合は例えば、音波の反射または方向変換は考慮されない。
【０００９】
聴取場所におけるレベル差は、本発明による装置の構成によれば次のように考慮される。即ち、測定信号たとえばノイズ信号を再生することによって、個々のスピーカにより聴取個所にて引き起こされた音響レベルを測定する装置が設けられており、個々のスピーカの音量がレベル差を解消するように自動的に設定されることにより、考慮される。
【００１０】
本発明による装置の別の構成によれば、複数の聴取場所のための調整された時間と、場合によっては音量の設定値とが不揮発的に記憶される。
【００１１】
その際にはさらに、記憶された遅延時間のうちどれを該装置のスイッチオン時に遅延装置に供給するかということに関する情報も不揮発的に記憶される。前記情報は場合によっては、記憶された音量の設定値のうちどれを該装置のスイッチオン時に音量調整器に供給するかということに関する情報でもある。
【００１２】
この発展形態によって、本発明による装置を有するカーラジオは、個々の座席位置のための音響伝搬時間の測定後に、次のようにプログラミングされる。すなわち、キー押圧によって再生が個々の座席位置に対して最適化され、さらに装置のスイッチオンの際に、１つの所定の座席位置に所属する遅延時間が調整されるようにプログラミングされる。この座席位置は通常は、運転者の座席位置である。
【００１３】
現行の受信装置たとえばカーラジオはディジタル式の信号処理装置を含むことが多い。この場合、本発明の実施例によれば、遅延装置がディジタルメモリにより構成され、該ディジタルメモリの中から、書き込み時点からその都度に遅延されるべきオーディオ信号が時間的に遅延されて読み出される。
【００１４】
この実施形態の有利な実施例によれば、ディジタルメモリはディジタルオーディオ信号処理装置の一部であり、全部のスピーカのための音響伝搬時間Ｔ_ｘの測定後に、この中から最大の音響伝搬時間Ｔ_ｍａｘが選択され、個々の遅延時間が式Ｔａ_ｘ＝（Ｔ_ｍａｘ−Ｔ_ｘ）・Ｋにより算出される。ただしＴａは、ディジタルのオーディオ信号処理装置のサンプリングサイクルにおける調整すべき遅延時間であり、ｘはそれぞれのスピーカであり、Ｋは、音響伝搬時間Ｔ _ｘ が測定されたプロセッサのサイクル期間とサンプリングサイクル期間との比である。
【００１５】
本発明による装置は有利には、次のような構成によって、スピーカおよび聴取場所のそれぞれの配置に対して適合化される。即ち、音響伝搬時間の測定のために連続してそれぞれのスピーカにパルス信号が供給され、この際に同時に時間測定器がスタートされ、該時間測定器は、測定マイクロフォンにおいて音響レベルが所定の閾値を上回るまで、時間を測定する構成によって適合化される。高音スピーカの過負荷を回避する目的で、パルス信号が、たとえば遮断周波数が１１ｋＨｚの３次の低域通過フィルタを介してスピーカへ供給される。パルス信号自体は、少なくとも３ｍｓの長さの方形波パルスにより実現されている。
【００１６】
音響伝搬時間への自動的な適合のほかに本発明による装置においては、別の適合も構成および記憶することができる。例えば本発明によれば、オーディオ信号がさらに周波数特性等化回路を通過して伝搬し、該周波数特性を測定する手段がスピーカと測定マイクロフォンの間に設けられており、該周波数特性等化回路は測定結果に応じて調整され、相異なる聴取場所のために個々のスピーカの、その都度に調整される周波数特性が記憶される。
【００１７】
【実施例】
次に本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【００１８】
図１に示されているブロック回路図は、カーラジオのＬＦ（低周波）部を示す。このＬＦ部は、たとえばカーラジオのＬＦ部である。このカーラジオは受信部とカセットプレーヤとＣＤプレーヤのための入力側１，２，３を有する。ステレオ信号の１つだけのために設けられている別の入力側４へ、マイクロフォン増幅器５の信号が供給される。前記ステレオ信号の１つは、たとえば左信号Ｒである。作動モード“測定”の間中は入力切り換えスイッチ６は位置４にあり、マイクロフォン増幅器５の信号が伝送される。作動モード“再生”では、信号は入力側１，２または３のうちの１つから、切り換えスイッチ６を介してステレオアナログ／ディジタル変換器７へ導びかれる。入力切り換えスイッチ６と後述の別の切り換えスイッチは制御装置８により制御される。
【００１９】
アナログ／ディジタル変換器７の出力側は、同じく制御装置８により制御される２重切り換えスイッチ９の入力側と接続されている。２重切り換えスイッチ９の上側位置において、ディジタル化されたオーディオ信号ＬとＲはそれぞれ２つの可制御の遅延装置１０，１１；１２，１３へ達する。これらは書き込み読み出しメモリ（ＲＡＭ）としてディジタル信号プロセッサにおいて実現できるか、または外部においてディタル信号プロセッサに接続できる。メモリへのアクセスは、ディジタル信号プロセッサの内部アドレスおよびデータ管理部により行われる。スタート制御、切り換え制御およびレベル制御は、ディジタル信号プロセッサそのものによって行われるか、または外部のマイクロコントローラにより行われる。
【００２０】
可制御の遅延装置の出力信号は、それぞれ左のフロントスピーカ、左のリヤスピーカ、右のフロントスピーカおよび右のリヤスピーカのために設けられているので、ＬＦ，ＬＲ，ＲＦとＲＲで示されている。これらの信号は４重切り換えスイッチ１４の入力側へ供給され、４重切り換えスイッチの上側位置において、２つのステレオディジタル／アナログ変換器１５，１６へ供給される。
【００２１】
ディジタル／アナログ変換器１５，１６の出力信号ＬＦ′，ＬＲ′，ＲＦ′，ＲＲ′は可制御の音量調整器１７，１８，１９，２０と電力増幅器２１，２２，２３，２４を介して、信号ＬＦ″，ＬＲ″，ＲＦ″、ＲＲ″として、スピーカ２５，２６，２７，２８へ供給される。測定マイクロフォン２９は相異なる聴取場所に、自動車の中の相異なる座席位置に取り付けられて、マイクロフォン増幅器５の入力側と接続されている。
【００２２】
制御装置８に操作ユニット３０、場合によっては操作表示ユニット３０が接続されている。このユニットによって、相応のキー入力による通常の操作機能のほかに、伝搬時間と音響レベルの測定も行える。これらの作動モード“測定”のために２重切り換えスイッチ９は下側位置へ制御される。さらに作動モード“測定”の間中、４重切り換えスイッチ１４の個々のスイッチは互いに依存することなく次の様に制御される。即ち相次いでその都度に切り換えスイッチの１つが中央位置（テスト信号パルスまたはノイズへの接続）を取り、他の切り換えスイッチが下側位置を取る様に制御される。この下側位置では、それぞれのスピーカに信号が入力されない。次に、信号路２９，５，４，６，７，９を介して伝搬する測定信号ＭＥＳＳは、レベル信号器３１へ続いて閾値弁別器３２へ導びかれる。その出力側は、実質的に計数器から構成されている伝搬時間測定器３３と接続されている。この計数器は制御装置によりパルス発生器３４と共にスタートされて、閾値弁別器３２の出力信号により停止される。
【００２３】
パルス発生器の出力側は低域通過フィルタ３５を介して切り換えスイッチ３６の第１の入力側と接続されている。切り換えスイッチ３６の第２の入力側へ、同じく制御装置８により制御されるノイズ発生器３７が接続されている。
【００２４】
図２は作動モード“測定”の間中の制御装置８（図１）のための、および簡略化された形式での作動モード“再生”の間中の制御装置８（図１）のためのプログラムのシーケンス図である。作動モード“再生”ないし通常の作動においては通常の機能たとえば音量調整器１７〜２０の手動制御と入力側１，２または３の間の選択が可能となる。さらに作動モード“再生”において複数の聴取場所のために前もって格納されている伝搬時間設定値および音量設定値が、制御装置８の不揮発性のメモリから読み出されて、調整器１０〜１３と１７〜２０へ導びかれる。２重スイッチ９と４重スイッチ１４は上側位置ｏへ置かれる。
【００２５】
この機能を作動するプログラム部４１は周期的に実行される。この場合、各々の繰り返しの前に、音響測定が行われるべきか否かが質問される。このことが操作装置３０を用いて入力されていると、分岐４２の出力側で作動モード“測定”が作動される。プログラム部４３において音量調整器１７〜２０（図１）が所定の公称値（中間の音量）に設定される。さらにこのプログラムにおいて、操作者が測定マイクロフォン２９（図１）を、測定されるべき第１の聴取個所へ移動させたことが前提とされる。
【００２６】
次にプログラム部４４において入力切り換えスイッチが入力側４へ切り換えられ、さらに２重切り換えスイッチ９が下側位置へ制御される。４重切り換えスイッチは、その都度に測定されるべきチャンネルのために中間位置ｍへ移され、さらに別のチャンネルのために下側位置ｕへ移される。この下側位置では、接続されているスピーカのミューティング接続が行われる。
【００２７】
４５において切り換えスイッチ３６は左位置１に切り替えられ、パルス発生器３４および伝搬時間測定器３３がスタートされる。測定マイクロフォンにおける音響レベルが所定の閾値を上回ると、４６において伝搬時間測定器が停止されて、測定値が制御装置８（図１）において記憶される。
【００２８】
次にプログラム部４７においてスイッチ３６が右位置ｒに切り替えられ、ノイズ発生器が約５００ｍｓの時間にわたり作動される。レベル測定器３１を用いて４８で、マイクロフォンにおいて平均のノイズレベルの測定が、時間窓の一部にわたって、例えば２００ｍｓにわたって行われる。この値も記憶される。
【００２９】
４９においてプログラムは、全部の４つのチャンネルが測定されたか否かに依存して分岐される。測定されていない時はプログラム部４４〜４９が次のチャンネルのために繰り返される。しかし全部の４つのチャンネルが測定されている時は、４つのチャンネルの伝搬時間のために測定値Ｔ_ＬＦ，Ｔ_ＲＦ，Ｔ_ＬＲ，Ｔ_ＲＲ（Ｔ_ｘ）と、音響レベルのために測定値Ｔ_ＬＦ，Ｔ_ＲＦ，Ｔ_ＬＲ，Ｔ_ＲＲ（Ｌ_ｘ）が存在する。
【００３０】
次にプログラム部５０において、遅延装置１０〜１３のための調整すべき遅延時間が、式Ｔａ_ｘ＝（Ｔ_ｍａｘ−Ｔ _ｘ ）・Ｋにより算出される。ただしＴａは、ディジタル形式のオーディオ信号処理装置のサンプリングサイクルにおける調整すべき遅延時間であり、ｘは、それぞれのスピーカ（ＬＦ，ＲＦ，ＬＲ，ＲＲ）であり、Ｋは、音響伝搬時間Ｔ _ｘ が測定されたプロセッサのサイクル期間とサンプリングサイクル期間との比である。測定された伝搬時間から、前もって最大の音響伝搬時間Ｔ_ｍａｘ（プロセッササイクルにおける）が求められた。さらにプログラム部４９において遅延装置１０〜１３は、算出された値に調整され、不揮発性メモリに４つの値と所属の聴取場所のデータとが記憶される。
【００３１】
プログラム部５１において、測定された音量レベルＬ_ｘのための相応のステップが行われる。まず最初にＬ_ｍａｘが形成される。次にＬａ_ｘ＝Ｌ_ｍａｘ−Ｌ_ｘが、相異なるスピーカのために算出される。４つの等化レベルＬａ_ｘが固定のオフセットとして、それぞれ使用者により設定された、個々のチャンネルにおける音量レベルに付加される。出力レベルはその算出後に不揮発性のメモリの中に所属の聴取場所のために格納される。
【００３２】
分岐５２は、さらに別の聴取場所が測定されるべきか否かに依存して行われる。測定すべきでない時は、５３において音量調整器が、作動モード“測定”の作動化の前に存在していた値とプログラム５１において求められたオフセットとが加算されて得られた値に調整される。さらに５３で再び、測定前に作動化された入力側１，２または３が調整される。さらにその他の切り換えスイッチが作動モード“再生”に応じて切り換えられる。次にプログラムは４１へ進む。しかしさらに別の聴取場所を調整すべき場合には、プログラムは分岐５２以降に、４３から繰り返される。このことは、相応の入力によって行われる。
【００３３】
図３は、運転者６１と４つのスピーカ２５，２６，２７，２８を有する自動車を示す。運転者の頭部から個々のスピーカへの距離ａ，ｂ，ｃ，ｄは相異なる大きさを有する。そのため冒頭に述べた不利な作用が現われる。本発明による装置では、可制御の遅延装置１０〜１３（図１）を用いて、疑似的音響的な聴取の印象を形成する、全部のスピーカまでの実効距離が等しい大きさにされる。この場合、運転者６１から最も遠くに位置するスピーカ２８はその距離ｄを維持する。別のスピーカは遅延伝搬時間等化によって、同じく距離ｄを与えられ、見掛け上は運転者６１を中心とする円周上にある位置２５′，２６′，２７′に位置するようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による装置のブロック図である。
【図２】 音響伝搬時間、音響レベルならびに後続の遅延時間および音量の測定を説明するシーケンス図である。
【図３】 ４つのスピーカと１人の運転者と、これらの聴取位置のための遅延時間により形成される見掛けのスピーカ位置を有する自動車の図である。
【符号の説明】
６ 入力スイッチ、 ４ ステレオ／アナログ／ディジタル変換器、 ８ 制御装置、 ９ ２重切り換えスイッチ、 １０，１１，１２，１３ 遅延装置、 １５，１６ ディジタル／アナログ変換器、 １７，１８，１９，２０ 音量調整器、 ２１，２２，２３，２４ 電力増幅器、 ２５，２６，２７，２８ スピーカ、 ２９ マイクロフォン、 ３０ 表示ユニット、 ３１ レベル測定器、 ３２ 閾値弁別器、 ３３ 伝搬時間測定器、 ３４ パルス発生器、 ３５ 低域通路フィルタ、 ３６ 切り換えスイッチ、 ３７ ノイズ発生器

Claims (9)

1. 複数のスピーカと、該スピーカから異なる距離に設けられ得る少なくとも１つの聴取場所とを有する、閉空間におけるステレオ再生装置において、
   個々のスピーカ（２５，２６，２７，２８）を用いて再生するために、用意されたオーディオ信号が遅延装置（１０，１１，１２，１３）を通過して伝搬し、該遅延装置の遅延時間は調整可能であり、
   個々のスピーカ（２５，２６，２７，２８）から聴取場所までの音響伝搬時間を測定する手段（５，２９，３１，３２，３３，３４，３５）が設けられており、
   該遅延時間は、音響伝搬時間とそれぞれ調整された遅延時間との和が全部のスピーカ（２５，２６，２７，２８）に対して等しくなるように自動的に可調整であり、
   ノイズ信号を再生することによって、個々のスピーカ（２５，２６，２７，２８）により聴取場所にて引き起こされた音響レベルを測定する装置（５，２９，３１，３７）が設けられており、
   個々のスピーカ（２５，２６，２７，２８）の音量がレベル差を解消するように自動的に設定されることを特徴とする、閉空間におけるステレオ再生装置。
2. 複数の聴取場所のための調整された遅延時間と、場合によっては音量の設定値とが不揮発的に記憶される、請求項１記載の装置。
3. 記憶された遅延時間のうちどれを該装置のスイッチオン時に遅延装置に供給するかということに関する情報も不揮発的に記憶され、
   前記情報は場合によっては、記憶された音量の設定値のうちどれを該装置のスイッチオン時に音量調整器に供給するかということに関する情報でもある、請求項２記載の装置。
4. 遅延装置（１０，１１，１２，１３）がディジタルメモリにより構成され、該ディジタルメモリから、書き込み時点からその都度に遅延すべきオーディオ信号が時間的に遅延されて読み出される、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
5. ディジタルメモリがディジタルオーディオ信号処理装置の一部であり、
   全部のスピーカの音響伝搬時間（Ｔ_ｘ）の測定後に、この中から最大の音響伝搬時間（Ｔ_ｍａｘ）が選択され、
   個々の遅延時間が式Ｔａ_ｘ＝（Ｔ_ｍａｘ−Ｔ_ｘ）・Ｋにより算出され、
   ここでは、Ｔａはディジタルオーディオ信号処理装置のサンプリングサイクルにおける調整すべき遅延時間であり、ｘは各スピーカであり、Ｋは、音響伝搬時間Ｔ_ｘないしはＴ_ｍａｘが測定されたプロセッササイクル時間とサンプリングサイクル時間との間の比である、請求項４記載の装置。
6. 音響伝搬時間の測定のために連続してその都度にスピーカにパルス信号が供給され、
   同時に時間測定器（３３）がスタートされ、該時間測定器は、測定マイクロフォン（２９）において音響レベルが所定の閾値を上回るまで、時間を測定する、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
7. パルス信号が少なくとも３ｍｓの長さの方形波パルスにより実現されている、請求項６記載の装置。
8. パルス信号が、たとえば遮断周波数が１１ｋＨｚの３次の低域通過フィルタ（３５）を介してスピーカ（２５，２６，２７，２８）へ導びかれる、請求項６又は７記載の装置。
9. オーディオ信号がさらに周波数特性等化回路を通過して伝搬し、
   該周波数特性を測定する手段がスピーカと測定マイクロフォンの間に設けられており、
   該周波数特性等化回路は測定結果に応じて調整され、相異なる聴取場所のために個々のスピーカの、その都度に調整される周波数特性が記憶される、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。

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