JP3909065B2 - 音響信号処理装置、音響信号処理方法、音響再生システム、音響信号処理装置の設計方法 - Google Patents
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Description
D.B.Anderson et al, "The sound dimension", IEEE SPECTRUM, March 1997. M.R.Shcroeder et al, "Comparative study of European concert halls: correlation of subjective preference with geometric and acoustic parameters", J. Accoust. Soc. Am., Vol.55, No.4, October 1974. "The NXT Technology Review01"、[online]、[平成16年5月18日検索]、インターネット<URL: http://www.flatspeaker.com/nxtsound/technology/techReview.php>
左右チャンネルの信号が夫々入力される一対の入力端子と、
中心周波数、ゲイン、及び時間遅れが予め設定された複数のバンドパスフィルタを足し合わせて構成され、前記入力された左右チャンネルの信号を夫々通過させる一対の音場調整フィルタと、
前記入力された左右各チャンネルの信号から、前記フィルタを通過した他チャンネルの信号を減算し、その結果を前記スピーカの対応するチャンネルの信号として出力する演算出力部と、
を備えることを特徴とする。
左右チャンネルの入力信号を、中心周波数、ゲイン、及び時間遅れが予め設定された複数のバンドパスフィルタを足し合わせて構成されたフィルタに通過させ、
左右各チャンネルの入力信号から、前記フィルタを通過した他チャンネルの信号を減算し、
この減算した結果の信号を前記スピーカの対応するチャンネルの信号として出力する、ことを特徴とする
左右チャンネルの信号が夫々入力される一対の入力端子と、
中心周波数、ゲイン、及び時間遅れが予め設定された複数のバンドパスフィルタを足し合わせて構成され、前記入力された左右チャンネルの信号を夫々通過させる一対の音場調整フィルタと、
前記入力された左右各チャンネルの信号から、前記フィルタを通過した他チャンネルの信号を減算し、その結果を前記スピーカの対応するチャンネルの信号として出力する演算出力部と、を備えることを特徴とする。
前記第1試験信号Smiの位相を反転して第2試験信号Sciとするステップと、
前記第1試験信号Smiを前記スピーカの一方のチャンネルに入力すると共に、前記第2試験信号Sciを、時間遅れ調整器及びレベル調整器を通して前記スピーカの他方のチャンネルに入力し、前記スピーカが発生する音をステレオマイクロフォンで収音してその測定信号SLi,SRiを取得するステップと、
前記第1試験信号Smi又は前記第2試験信号Sciに応じた音を発生する音源を前記スピーカよりも左側又は右側の位置に設置した時の音を表す信号を基準信号SL* i,SR* iとして取得するステップと、
前記測定信号SLi,SRiが前記基準信号SL* i,SR* iに近似するように前記時間遅れ調整器及びレベル調整器により夫々時間遅れ及びレベルを調整するステップと、
前記調整した時間遅れを調整時間遅れτiとするステップと、
前記調整したレベルの前記第1試験信号Smiに対するゲインを調整ゲインkiとするステップと、
前記インパルス応答δiに前記調整ゲインkiを掛けると共に前記調整時間遅れτiだけ遅らせてインパルス応答hciとするステップと、
このインパルス応答hciを全周波数帯域について足し合わせて前記音場調整フィルタの応答hcを決定するステップと、を備えることを特徴とする。
前記第1試験信号Smiの位相を反転して第2試験信号Sciとするステップと、
前記第1試験信号Smiを前記スピーカの一方のチャンネルに入力すると共に、前記第2試験信号Sciを、時間遅れ調整器及びレベル調整器を通して前記スピーカの他方のチャンネルに入力し、前記スピーカが発生する音をステレオマイクロフォンで収音してその測定信号SLi,SRiを取得するステップと、
前記第1試験信号Smiと、当該周波数帯域iに対応する周波数帯域についての前記スピーカよりも左側又は右側の位置から聴取者の頭部までの伝達関数HRTFのフーリエ逆変換である両耳のインパルス応答とを畳み込んだ信号を基準信号SL* i,SR* iとして取得するステップと、
前記測定信号SLi,SRiが前記基準信号SL* i,SR* iに近似するように前記時間遅れ調整器及びレベル調整器により夫々時間遅れ及びレベルを調整するステップと、
前記調整した時間遅れを調整時間遅れτiとするステップと、
前記調整したレベルの前記第1試験信号Smiに対するゲインを調整ゲインkiとするステップと、
前記インパルス応答δiに前記調整ゲインkiを掛けると共に前記調整時間遅れτiだけ遅らせてインパルス応答hciとするステップと、
このインパルス応答hciを全周波数帯域について足し合わせて前記音場調整フィルタの応答hcを決定するステップと、を備えることを特徴とする。
図3は、音場調整フィルタ38を設計する手順を示すフローチャートである。また、図4〜図11は、図3の各手順を説明するための図である。
ステップ114において、図10に示すように、音場調整フィルタ38における各帯域のバンドパスフィルタBP i (BP1・・・BPN)の時間遅れ設定手段の追加時間遅れτ1・・・τN及びゲイン設定手段の追加ゲインK1・・・KNを、それぞれ先にステップ106で得た該当する帯域iの調整時間遅れτi 及び調整ゲインk i に設定することにより、インパルス応答δ i を調整時間遅れτiだけ遅らせると共に、インパルス応答δ i に調整ゲインkiを掛けて、インパルス応答hci (hc1・・・hcN)とする。
そしてステップ116において、図11に示すように、インパルス応答hci(hc1・・・hcN)を全て足し合わせて一つのインパルス応答hcとし、このインパルス応答hcを音場調整フィルタ38の通過特性とする。
Smi 第1試験信号
Sci 第2試験信号
SLi,SRi 測定信号
SL* i,SR* i 基準信号
τi 調整時間遅れ
ki 調整ゲイン
δi,hci、hc インパルス応答
10 音響再生システム
20 スピーカ
22 液晶ユニット
24 透明パネル
26(26L,26R) 加振器
30 音響信号処理装置
32(32L,32R) 入力端子
34(34L,34R) 遅延回路
36(36L,36R) 演算出力器
38(38L,38R) 音場調整フィルタ
Claims (4)
- 左右のチャンネルに共通に設けられた振動板と、左右各チャンネルの信号に応じて前記振動板を加振する左右各チャンネルに対応した加振器とを備えるスピーカにより音を再生させるための音響信号処理装置であって、
左右チャンネルの信号が夫々入力される一対の入力端子と、
前記入力された左右チャンネルの信号を所定の時間遅れをもって夫々通過させる一対の遅延回路と、
前記各遅延回路を通過した左右チャンネルの信号を演算処理して前記各加振器へ出力する一対の演算出力器と、
前記入力された左右チャンネルの信号を他チャンネル側の前記演算出力器へ夫々通過させる一対の音場調整フィルタと、を備え、
前記音場調整フィルタは、協働して所望の周波数帯域をカバーし同一の遅延時間を持つように設定された複数のバンドパスフィルタと、これら各バンドパスフィルタにそれぞれ所定の追加時間遅れを付加する時間遅れ設定手段と、所定の追加ゲインを付加するゲイン設定手段とを含み、
前記遅延回路の遅延時間は、前記複数のバンドパスフィルタの遅延時間に対応するように設定され、
前記演算出力器は、前記遅延回路を経て入力された左右各チャンネルの信号から、前記音場調整フィルタを経て入力された他チャンネルの信号を減算し、その結果を前記スピーカの対応するチャンネルの信号として各加振器へ出力するように設定され、
前記時間遅れ設定手段の追加時間遅れと、前記ゲイン設定手段の追加ゲインは、以下のように設定されたものであることを特徴とする音響信号処理装置。
前記複数のバンドパスフィルタと同等の複数の試験用バンドパスフィルタBP i にインパルスを入力したときの各出力をそれぞれ第1試験信号Sm i とし、
前記第1試験信号Sm i の位相を反転して第2試験信号Sc i とし、
前記第1試験信号Sm i を前記スピーカの一方のチャンネルに入力すると共に、前記第2試験信号Sc i を、時間遅れ調整器及びレベル調整器を通して前記スピーカの他方のチャンネルに入力し、前記スピーカが発生する音をステレオマイクロフォンで収音してその測定信号SL i ,SR i を取得し、
前記第1試験信号Sm i 又は前記第2試験信号Sc i に応じた音を発生する音源を前記スピーカよりも左側又は右側の位置に設置した時の音を表す信号を基準信号SL * i ,SR * i として取得し、
前記測定信号SL i ,SR i が前記基準信号SL * i ,SR * i に近似するように前記時間遅れ調整器及びレベル調整器により夫々時間遅れ及びレベルを調整し、
前記調整した時間遅れを調整時間遅れτ i とし、
前記調整したレベルの前記第1試験信号Sm i に対するゲインを調整ゲインk i とし、
前記音場調整フィルタの時間遅れ設定手段の追加時間遅れ及び前記ゲイン設定手段の追加ゲインは、それぞれ前記調整時間遅れτ i 及び前記調整ゲインk i となるように設定されたものである。 - 請求項1に記載の音響信号処理装置の設計方法であって、
前記遅延回路の遅延時間を、前記複数のバンドパスフィルタの遅延時間に対応するように設定するステップと、
前記音響信号処理装置における前記複数のバンドパスフィルタと同等の複数の試験用バンドパスフィルタBP i にインパルスを入力したときの各出力をそれぞれ第1試験信号Sm i とするステップと、
前記第1試験信号Sm i の位相を反転して第2試験信号Sc i とするステップと、
前記第1試験信号Sm i を前記スピーカの一方のチャンネルに入力すると共に、前記第2試験信号Sc i を、時間遅れ調整器及びレベル調整器を通して前記スピーカの他方のチャンネルに入力し、前記スピーカが発生する音をステレオマイクロフォンで収音してその測定信号SL i ,SR i を取得するステップと、
前記第1試験信号Sm i 又は前記第2試験信号Sc i に応じた音を発生する音源を前記スピーカよりも左側又は右側の位置に設置した時の音を表す信号を基準信号SL * i ,SR * i として取得するステップと、
前記測定信号SL i ,SR i が前記基準信号SL * i ,SR * i に近似するように前記時間遅れ調整器及びレベル調整器により夫々時間遅れ及びレベルを調整するステップと、
前記調整した時間遅れを調整時間遅れτ i として取得するステップと、
前記調整したレベルの前記第1試験信号Sm i に対するゲインを調整ゲインk i として取得するステップと、
前記時間遅れ設定手段の追加時間遅れと、前記ゲイン設定手段の追加ゲインを、それぞれ前記調整時間遅れτ i 及び前記調整ゲインk i となるように設定するステップと、
を備えることを特徴とする方法。 - 左右のチャンネルに共通に設けられた振動板と、左右各チャンネルの信号に応じて前記振動板を加振する左右各チャンネルに対応した加振器とを備えるスピーカにより音を再生させるための音響信号処理装置であって、
左右チャンネルの信号が夫々入力される一対の入力端子と、
前記入力された左右チャンネルの信号を所定の時間遅れをもって夫々通過させる一対の遅延回路と、
前記各遅延回路を通過した左右チャンネルの信号を演算処理して前記各加振器へ出力する一対の演算出力器と、
前記入力された左右チャンネルの信号を他チャンネル側の前記演算出力器へ夫々通過させる一対の音場調整フィルタと、を備え、
前記音場調整フィルタは、協働して所望の周波数帯域をカバーし同一の遅延時間を持つように設定された複数のバンドパスフィルタと、これら各バンドパスフィルタにそれぞれ所定の追加時間遅れを付加する時間遅れ設定手段と、所定の追加ゲインを付加するゲイン設定手段とを含み、
前記遅延回路の遅延時間は、前記複数のバンドパスフィルタの遅延時間に対応するように設定され、
前記演算出力器は、前記遅延回路を経て入力された左右各チャンネルの信号から、前記音場調整フィルタを経て入力された他チャンネルの信号を減算し、その結果を前記スピーカの対応するチャンネルの信号として各加振器へ出力するように設定され、
前記時間遅れ設定手段の追加時間遅れと、前記ゲイン設定手段の追加ゲインは、以下のように設定されたものであることを特徴とする音響信号処理装置。
前記複数のバンドパスフィルタと同等の複数の試験用バンドパスフィルタBP i にインパルスを入力したときの各出力をそれぞれ第1試験信号Sm i とし、
前記第1試験信号Sm i の位相を反転して第2試験信号Sc i とし、
前記第1試験信号Sm i を前記スピーカの一方のチャンネルに入力すると共に、前記第2試験信号Sc i を、時間遅れ調整器及びレベル調整器を通して前記スピーカの他方のチャンネルに入力し、前記スピーカが発生する音をステレオマイクロフォンで収音してその測定信号SL i ,SR i を取得し、
前記第1試験信号Sm i と、当該周波数帯域iに対応する周波数帯域についての前記スピーカよりも左側又は右側の位置から聴取者の頭部までの伝達関数HRTFのフーリエ逆変換である両耳のインパルス応答とを畳み込んだ信号を基準信号SL * i ,SR * i として取得し、
前記測定信号SL i ,SR i が前記基準信号SL * i ,SR * i に近似するように前記時間遅れ調整器及びレベル調整器により夫々時間遅れ及びレベルを調整し、
前記調整した時間遅れを調整時間遅れτ i とし、
前記調整したレベルの前記第1試験信号Sm i に対するゲインを調整ゲインk i とし、
前記音場調整フィルタの時間遅れ設定手段の追加時間遅れ及び前記ゲイン設定手段の追加ゲインは、それぞれ前記調整時間遅れτ i 及び前記調整ゲインk i となるように設定されたものである。 - 請求項3記載の音響信号処理装置の設計方法であって、
前記遅延回路の遅延時間を、前記複数のバンドパスフィルタの遅延時間に対応するように設定するステップと、
前記音響信号処理装置における前記複数のバンドパスフィルタと同等の複数の試験用バンドパスフィルタBP i にインパルスを入力したときの各出力をそれぞれ第1試験信号Sm i とするステップと、
前記第1試験信号Sm i の位相を反転して第2試験信号Sc i とするステップと、
前記第1試験信号Sm i を前記スピーカの一方のチャンネルに入力すると共に、前記第2試験信号Sc i を、時間遅れ調整器及びレベル調整器を通して前記スピーカの他方のチャンネルに入力し、前記スピーカが発生する音をステレオマイクロフォンで収音してその測定信号SL i ,SR i を取得するステップと、
前記第1試験信号Sm i と、当該周波数帯域iに対応する周波数帯域についての前記スピーカよりも左側又は右側の位置から聴取者の頭部までの伝達関数HRTFのフーリエ逆変換である両耳のインパルス応答とを畳み込んだ信号を基準信号SL * i ,SR * i として取得するステップと、
前記測定信号SL i ,SR i が前記基準信号SL * i ,SR * i に近似するように前記時間遅れ調整器及びレベル調整器により夫々時間遅れ及びレベルを調整するステップと、
前記調整した時間遅れを調整時間遅れτ i として取得するステップと、
前記調整したレベルの前記第1試験信号Sm i に対するゲインを調整ゲインk i として取得するステップと、
前記時間遅れ設定手段の追加時間遅れと、前記ゲイン設定手段の追加ゲインを、それぞれ前記調整時間遅れτ i 及び前記調整ゲインk i となるように設定するステップと、
を備えることを特徴とする方法。
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