JP3889535B2 - 遅延時間測定装置及びオーディオ装置 - Google Patents
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【発明の属する技術分野】
本発明は遅延時間測定装置及びオーディオ装置に係わり、特に、スピーカからオーディオ聴取点までの遅延時間を測定する遅延時間測定装置並びに各スピーカから放射された音が同時に聴取点に到達するようにしたオーディオ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
多数のスピーカを備えたオーディオ装置、例えば、フロント側左/右及びリア側左/右にスピーカを有する車載用オーディオ装置において、各スピーカから主たる聴取者であるドライバの耳元までの距離が相違する。図4は車室内におけるスピーカの配置例であり、フロント側左右ドアにフロント側Lチャンネル用のスピーカSPFL、フロント側Rチャンネル用のスピーカSPFRが設けられ、リアトレイRTRの左右にリア側Lチャンネル用のスピーカSPRL、リア側Rチャンネル用のスピーカSPRRがそれぞれ設けられており、各スピーカからドライバの耳元までの距離が異なる。尚、図4において、HDLはハンドル、DSは運転席、ASは助手席、RSは後部座席である。
【0003】
スピーカから聴取点までの距離が異なると、各スピーカから同時に音を発生してもドライバの耳に音が到達する時間が異なり、快適な音楽を楽しむことができない。このため、各スピーカから聴取点までの遅延時間を測定し、かつ、遅延時間のうち最大遅延時間を求め、各スピーカに入力するオーディオ信号を最大遅延時間と該スピーカから聴取点までの遅延時間との差分に応じた時間遅延することにより、各スピーカからの音が同時に聴取点に到達するようにしている。
【0004】
図5は従来の遅延時間測定装置の構成図であり、▲1▼遅延時間測定の基準となるパルスPLやVOL/TONE制御信号を出力すると共に、マイクロホン検出信号MDTSを取り込んで遅延時間を測定するプロセッサ(CPU)1、▲2▼CPU1からのパルスPLを適量に増幅するアンプ(Amp-a)2、▲3▼オーディオ信号の音量/音質(VOL/TONE)を可変制御するVOL/TONE制御部3、▲4▼スピーカ駆動用のアンプ(Amp-b)4、▲5▼オーディオ信号を入力されて音を車室内空間に放射するスピーカ5、▲6▼聴取位置、例えば、運転席のヘッドレストに設けられ、スピーカから放射された音を検出するマイクロホン6、▲7▼マイクロホンの検出信号MDTSを増幅するアンプ(Amp-C)7を有している。
【0005】
CPU1から出力するパルスPLはアンプ2→VOl/TONE制御部3→アンプ4を介してスピーカ5に入力し、スピーカは該パルスに応じた音を車室内空間に放射し、マイクロホン6は該音を検出する。アンプ7はマイクロホン検出信号を増幅し、CPU1はA/D端子を介してマイクロホン検出信号を取り込む。CPU1がパルスPLを出力したときのマイクロホン検出信号MDTSは図6のSFR、SRLのようになる。ただし、マイクロホン検出信号SFRはフロント側Rチャンネル用スピーカSPFRにパルスPLを入力した場合、マイクロホン検出信号SRLはリア側Lチャンネル用スピーカSPRLにパルスPLを入力した場合である。
【0006】
CPU1は、パルスPLの出力と同時に予め定められた時間間隔、例えば0.1msec毎に、A/D端子に入力するマイクロホン検出信号MDTSをサンプリングする。規定のサンプリング回数、例えば、100回(=10msec)を終えれば、サンプリング中で最大電圧値を取得した時間をスピーカ5から聴取点までの遅延時間とする。図6においてt1はフロント側Rチャンネル用スピーカSPFRから聴取位置までの遅延時間、t2はリア側Lチャンネル用スピーカSPRLから聴取位置までの遅延時間である。尚、上記動作を複数回繰り返して平均値を求め、該平均値を遅延時間とみなすこともできる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
マイクロホン検出信号MDTSが図7のSIDLに示すように時間と共にリニアに減衰する理想的な波形を有している場合には、正確に遅延時間t1を測定できる。しかし、マイクロホン検出信号が図7のSNOSに示すように外来ノイズなどの影響で2番目以降のピークで最大になると検出誤差を生じる。すなわち、かかる場合、従来の遅延時間測定装置は(t1+tsft)を遅延時間とみなし、tsftの検出誤差を発生する。この現象に対応するため、従来は1つのスピーカに対して遅延時間測定を複数回行い、その平均値を遅延時間とすることにより測定精度を高めている。しかし、かかる方法では、測定に長時間必要となる問題がある。
以上から本発明の目的は、1回の測定動作でスピーカから聴取点までの遅延時間を測定でき、しかも、正確に各スピーカからの音が同時に聴取点に到達できるようにすることである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
遅延時間測定部はパルス信号をスピーカに入力し、スピーカは該パルスに応じた音を空間に放射する。聴取点に設けたマイクロホンは該スピーカより放射された音を検出して遅延時間測定部に入力する。遅延時間測定部はパルス信号発生時刻からマイクロホン検出信号より最初の正及び負のピーク値を検出するまでの時間を測定し、該正及び負のピーク検出時間の中間をスピーカからオーディオ聴取点までの遅延時間とする。マイクロホン検出信号の最大ピーク位置が外来ノイズ等により変化しても、最初の正及び負のピーク検出時刻の中間時刻は変化しない。このため、測定した遅延時間に一定の検出誤差が含まれるが、該検出誤差は全てのスピーカから聴取点までの測定遅延時間に含まれる。従って、各スピーカに入力するオーディオ信号を、遅延時間のうち最大遅延時間と該スピーカから聴取点までの遅延時間との差分に応じた時間遅延するようにすれば、正確に各スピーカからの音を同時に聴取点に到達させることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
(A)オーディオ装置の構成
図1は本発明のオーディオ装置の要部構成図であり、11はスピーカであり、フロント側Rチャンネル用スピーカ11FR、フロント側Lチャンネル用スピーカ11FL、リア側Rチャンネル用スピーカ11RR、リア側Lチャンネル用スピーカ11RLを有している。12は遅延時間測定時に聴取位置、例えば、運転席のヘッドレストに設けられ、各チャンネル用スピーカから放射された音を検出するマイクロホンである。13はアンプであり、各チャンネル用スピーカ11FR,11FL,11RR,11RLをそれぞれ駆動するスピーカ駆動アンプ13FR,13FL,13RR,13RLを有している。14FR,14FL,14RR,14RLは各チャンネルのオーディオ信号の音量/音質(VOL/TONE)を可変制御する音量/音質制御部である。15は遅延回路であり、オーディオソース(CD、MD、チューナ等)から入力する各チャンネルのオーディオ信号AFR,AFL,ARR,ARLを指示された時間遅延して出力する。
【0010】
16は遅延時間測定部としてのプロセッサ(CPU)であり、各スピーカから聴取点までの遅延時間を測定し、各チャンネルのオーディオ信号の遅延制御を行う。CPU16は、▲1▼遅延時間測定の基準となるパルスPL、▲2▼いずれのスピーカにパルスPLを出力するかを選択するスピーカ選択信号SPSL、▲3▼各チャンネルのVOL/TONE制御信号VTCを出力すると共に、▲4▼マイクロホン検出信号MDTSを取り込んで遅延時間を測定する。又、CPU16は、▲5▼全スピーカからオーディオ聴取点までの遅延時間を測定後、最大遅延時間を求め、該最大遅延時間と各スピーカから聴取点までの遅延時間との差分dFR,dFL,dRR,dRLを演算し、各チャンネルのオーディオ信号AFR,AFL,ARR,ARLに付与する遅延時間として遅延回路15に指示する。
17はCPUから出力するパルスPLを適量に増幅するアンプ、18はスピーカ選択信号SPSLが指示するスピーカにパルスPLが入力するように出力経路を切り替える切換回路、19はマイクロホン12の検出信号MDTSを増幅するアンプである。
【0011】
(B)遅延時間測定原理
遅延時間の測定に際して検出誤差が存在しても、該検出誤差が一定で、かつ、全スピーカから聴取点までの測定遅延時間に含まれていれば、任意の2つの測定遅延時間の差分は検出誤差が零の場合と同じ値になる。そこで、検出誤差が一定で、かつ、全ての測定遅延時間に含まれるようにする。そして、遅延時間のうち最大遅延時間を求めると共に最大遅延時間と各遅延時間の差分を求め、該差分に応じた時間各スピーカに入力するオーディオ信号を遅延する。このようにすれば、各スピーカからの音が同時に聴取点に到達する。
以上より、本発明では、図2(a)に示すように、パルス信号PLの発生時刻から最初の正及び負のピーク値を検出するまでの時間tp, tbを測定し、該正及び負のピーク検出時間の中間時間td
td=(tp+tb)/2 (1)
をスピーカからオーディオ聴取点までの遅延時間とする。尚、ノイズの影響を防止するためにスレショールドレベル±VTHを設定し、−VTH〜+VTHの範囲内のピークは除外する。
【0012】
ところで、何らかの理由で図2(b)に示すように、最初の正ピークがスレショールドレベル+VTH以下になることがある。かかる場合には、2番目の正のピーク時刻が検出されてしまい、各スピーカの測定遅延時間に含まれる検出誤差が一定でなくなる。パルスPLが正極性であれば、マイクロホン検出信号MDTSは最初に正ピークを示し、ついで負のピークを示し、以後、交互に正、負のピークを繰り返し最終的に零になる。そこで、負のピーク検出時刻tmが正の検出時刻tpより早いかチェックし、早ければ、スレショールドレベル以下であっても直前の正ピークPKを最初の正ピークとみなし、そのピーク時刻tm′を採用する。このようにすれば、全スピーカから聴取位置までの測定遅延時間に含まれる検出誤差を一定にできる。
【0013】
(C)遅延時間測定制御
図3はCPU16による遅延時間測定制御処理フローである。
遅延時間測定に際して、CPU16はスピーカ選択信号SPSLにより所定のスピーカ(一例としてフロント側Rチャンネル用スピーカ11FR)を選択すると共に、サンプリング回数SNを1に初期化する(ステップ101)。ついで、Pulse Out端子よりパルスPLを出力する(ステップ102)。アンプ17はこのパルスPLを適量増幅し、切換回路18はパルスPLをスピーカ選択信号SPSLで指示されたスピーカに応じたVOL/TONE制御回路14FRに入力し、以後スピーカ駆動アンプ13FRを介してスピーカ11FRに入力する。スピーカ11FRはパルス入力により音を放出し、マイクロホン12は該音を検出し、アンプ19は該マイクロホン検出信号MDTSを増幅してCPU16のA/D端子に入力する。
【0014】
CPU16はA/D端子に入力する検出電圧を0.1ms毎にサンプリングし、サンプリング時刻(パルス発生時刻を零とする)とサンプリング値を保存し(ステップ103)、サンプリング回数SNが所定回数例えば100回になったかチェックし(ステップ104)、100<SNであれば、SNを歩進して(ステップ105)、ステップ103以降のサンプリング動作を継続する。
サンプリング回数が100になれば、最初の正のピーク時刻tp及び負のピーク時刻tmを求める(ステップ106)。ついで、次式
td=(tp+tm)/2
により、正ピークと負ピークの中間時刻tdを求め、遅延時間とする(ステップ107)。以後、全スピーカについて遅延時間を測定したかチェックし(ステップ108)、測定してなければステップ101以降の処理により次のスピーカから聴取点までの遅延時間を測定する。
【0015】
全スピーカについて遅延時間の測定が完了すれば、測定遅延時間のうち最大遅延時間を求め(ステップ109)、該最大遅延時間と各スピーカから聴取点までの遅延時間との差分dFR,dFL,dRR,dRLを演算し、各チャンネルのオーディオ信号AFR,AFL,ARR,ARLに付与する遅延時間として遅延回路15に指示する。これにより、遅延回路15は各チャンネルのオーディオ信号AFR,AFL,ARR,ARLをそれぞれdFR,dFL,dRR,dRL遅延する。この結果、各チャンネルのオーディオ音は聴取点に同時に到達する。
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は請求の範囲に記載した本発明の主旨に従い種々の変形が可能であり、本発明はこれらを排除するものではない。
【0016】
【発明の効果】
以上本発明によれば、測定遅延時間に常に一定の検出誤差を含ませ、かつ、該検出誤差を全てのスピーカから聴取点までの測定遅延時間に含ませることができる。このため、各スピーカに入力するオーディオ信号を、最大遅延時間と該スピーカから聴取点までの遅延時間との差分に応じた時間遅延することにより、正確に各スピーカからの音を同時に聴取点に到達させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のオーディオ装置の要部構成図である。
【図2】本発明の遅延時間測定の原理説明図である。
【図3】本発明の遅延時間測定処理フローである。
【図4】車室内におけるスピーカ配置説明図である。
【図5】従来の遅延時間測定装置の構成図である。
【図6】従来の遅延時間測定説明図である。
【図7】従来の遅延時間検出の問題点説明図である。
【符号の説明】
11FR・・フロントRチャンネル用スピーカ
11FL・・フロントLチャンネル用スピーカ
11RR・・リアRチャンネル用スピーカ
11RL・・リアLチャンネル用スピーカ
12・・マイクロホン
13・・スピーカ駆動アンプ
14FR,14FL,14RR,14RL・・音量/音質制御部
15・・遅延回路
16・・プロセッサ(CPU)
17,19・・アンプ
18・・切換回路
Claims (2)
- パルス信号をスピーカに入力して発生する音を聴取点に設けたセンサーで検出することにより、スピーカからオーディオ聴取点までの遅延時間を測定する遅延時間測定装置において、
パルス信号発生時刻から最初の正及び負のピーク値を検出するまでの時間を測定し、該正及び負のピーク検出時間の中間時間をスピーカからオーディオ聴取点までの遅延時間とすることを特徴とする遅延時間測定装置。 - 各スピーカから放射された音が同時に聴取点に到達するようにしたオーディオ装置において、
パルス信号をスピーカに入力してから聴取点に設けたセンサーが最初の正及び負のピーク値を検出するまでの時間を測定し、該正及び負のピーク検出時間の中間時間をスピーカからオーディオ聴取点までの遅延時間とし、同様にして全スピーカからオーディオ聴取点までの遅延時間を測定する遅延時間測定部、
各スピーカに入力するオーディオ信号を、前記遅延時間のうち最大遅延時間と該スピーカから聴取点までの遅延時間との差分に応じた時間遅延するオーディオ信号遅延回路、
を備えたことを特徴とするオーディオ装置。
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