JP4257079B2 - 周波数特性調整装置および周波数特性調整方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば音声信号等の周波数特性を変化させるイコライザ等の周波数特性調整装置および周波数特性調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンパクトディスク（ＣＤ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ ＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）に記録された音楽や映画を楽しむためのオーディオシステムは、グラフィックイコライザを備えている場合が多い。グラフィックイコライザは、例えば音声信号の周波数帯域を複数の帯域に分割し、各帯域のレベルを強調（ブースト）または減衰（カット）することができる回路を備えている。グラフィックイコライザによって音声信号における各帯域のレベルを調整することにより、音声信号の周波数特性を、スピーカその他の音響機器の特性や、音楽や映画を視聴する場所の環境に合うように調整することができる。
【０００３】
また、近年普及しているマルチチャンネルサラウンドオーディオシステムは、例えば５〜８程度のチャンネルを有し、これらのチャンネルの音声出力を制御するアンプ装置と、これらのチャンネルに対応する数のスピーカを備えている。サラウンド再生を実現するためには、各スピーカを適切な位置に設置すると共に、各スピーカの特性に適合するように音声信号の音圧レベルや周波数特性を適切に設定することが要求される。そこで、かかるサラウンドオーディオシステムにおけるアンプ装置は、チャンネルごとにイコライザや増幅器を備えていているものが多い。
【０００４】
さらに、かかるサラウンドオーディオシステムの中には、音声信号の音圧レベルや周波数特性をチャンネルごとに自動的に設定する自動音場補正システムを有しているものもある。すなわち、かかる自動音場補正システムは、スピーカの位置や特性およびスピーカの設置されている部屋の環境を検知・分析し、その結果に基づいて各チャンネルの音声信号に設定すべき周波数特性（目標周波数特性）を算出する。そして、その目標周波数特性に一致するように、各音声信号における各帯域のレベルを強調または減衰させ、各音声信号の周波数特性を自動的に設定する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、イコライザのバンド数（周波数帯域の分割数）を増やすと、周波数分解能が高くなり、周波数特性調整の精度が良くなるが、製造コストが高くなる。一方、バンド数を減らすと、製造コストは安くなるが、周波数分解能が低下し、周波数特性調整の精度が落ちる。このように、従来のイコライザでは、周波数特性調整精度の維持または向上を図りながら、製造コストを抑えることが難しいという問題がある。
【０００６】
一方、従来のイコライザにはさらに別の問題がある。すなわち、音の周波数帯域には、人間が聴感上、音圧レベルの変化を敏感に感じとる帯域とそうでない帯域とがある。例えば、１ｋＨｚ（キロヘルツ）付近の帯域において音圧レベルが変化すると、人間はその変化を敏感に感じとる。そのため、人間が聴感上音圧レベルの変化を敏感に感じとる帯域のレベルをイコライザによって強調または減衰させると、イコライザのオン・オフによって聴感上の音圧レベルが大きく変化する。例えば、チャンネルごとにイコライザを備えたサラウンドオーディオシステムにおいて、各イコライザで１ＫＨｚ付近のレベルを様々に変更すると、各スピーカから出力される音声の聴感上の音圧レベルが様々に変化する。この結果、各スピーカの出力レベルのバランスが崩れてしまい、サラウンド再生が実現できないという不都合が生じる。
【０００７】
かかる不都合を防止するために、従来のオーディオシステムには、イコライザの後段に増幅器や減衰器を設け、イコライザから出力された音声信号のレベルを全体的に上げ下げすることによって、イコライザの設定に伴う音圧レベルの変化を調整するものがある。しかし、イコライザから出力された音声信号のレベルを上げるために、音声信号を増幅器によって増幅すると、音声信号と共にノイズまでも増幅してしまう。このため、オーディオシステムにおける再生の高音質化を図ることが困難となるという問題がある。
【０００８】
本発明は上記に例示したような問題点に鑑みなされたものであり、本発明の第１の目的は、周波数特性調整の精度を維持または向上させながら、製造コストを抑えることができる周波数特性調整装置および周波数特性調整方法を提供することにある。
【０００９】
本発明の第２の目的は、信号の周波数特性を変化させたことによって、信号の聴感上の音圧レベルが変化する量を小さくすることができる周波数特性調整装置および周波数特性調整方法を提供することにある。
【００１０】
本発明の第３の目的は、ノイズを抑制することができ、信号再生の品質を高めることができる周波数特性調整装置および周波数特性調整方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１に記載の周波数特性調整装置は、音声信号の周波数特性を目標周波数特性と一致するように変化させる周波数特性調整装置であって、外部から入力された前記音声信号を受け取る受取手段と、前記受取手段により受け取られた音声信号の周波数帯域を１の固定レベル帯域と１または複数の可変レベル帯域に分割し、前記目標周波数特性における前記固定レベル帯域のレベルを基準とした各可変レベル帯域の相対レベルを、人間の聴感特性に応じて算定する算定手段と、前記算定手段により算定された前記各可変レベル帯域の相対レベルに基づいて、前記音声信号における前記各可変レベル帯域のレベルを強調または減衰させる調整手段と、前記調整手段により前記各可変レベル帯域のレベルの強調または減衰が施された前記音声信号を出力する出力手段と、前記受取手段に受け取られる前の音声信号のレベルと前記出力手段によって出力された後の音声信号のレベルとが等しくなるように、前記出力手段から出力された音声信号のレベルを調整するレベル調整手段とを備え、前記固定レベル帯域は、人間が聴感上音圧レベルの変化を敏感に感じとる所定の帯域であることを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決するために請求項２に記載の周波数特性調整装置は、外部から入力された音声信号を受け取る受取手段と、前記受取手段により受け取られた音声信号の周波数帯域を１の固定レベル帯域と１または複数の可変レベル帯域とに分割し、前記音声信号における前記各可変レベル帯域のみのレベルを、人間の聴感特性に応じて強調または減衰させる調整手段と、前記調整手段により前記各可変レベル帯域のレベルの強調または減衰が施された前記音声信号を出力する出力手段と、前記受取手段に受け取られる前の音声信号のレベルと前記出力手段によって出力された後の音声信号のレベルとが等しくなるように、前記出力手段から出力された音声信号のレベルを調整するレベル調整手段とを備え、前記固定レベル帯域は、人間が聴感上音圧レベルの変化を敏感に感じとる所定の帯域であることを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決するために請求項７に記載のコンピュータプログラムは、コンピュータを請求項１ないし６のいずれかに記載の周波数調整装置として機能させることを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決するために請求項８に記載の周波数特性調整方法は、音声信号の周波数特性を目標周波数特性と一致するように変化させる周波数特性調整方法であって、外部から入力された前記音声信号を受け取る受取工程と、前記受取工程において受け取られた音声信号の周波数帯域を１の固定レベル帯域と１または複数の可変レベル帯域に分割し、前記目標周波数特性における前記固定レベル帯域のレベルを基準とした各可変レベル帯域の相対レベルを、人間の聴感特性に応じて算定する算定工程と、前記算定工程において算定された前記各可変レベル帯域の相対レベルに基づいて、前記音声信号における前記各可変レベル帯域のレベルを強調または減衰させる調整工程と、前記調整工程において前記各可変レベル帯域のレベルの強調または減衰が施された前記音声信号を出力する出力工程と、前記受取工程において受け取られる前の音声信号のレベルと前記出力工程において出力された後の音声信号のレベルとが等しくなるように、前記出力工程において出力された音声信号のレベルを調整するレベル調整工程とを備え、前記固定レベル帯域は、人間が聴感上音圧レベルの変化を敏感に感じとる所定の帯域であることを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決するために請求項９に記載の周波数特性調整方法は、外部から入力された音声信号を受け取る受取工程と、前記受取工程において受け取られた音声信号の周波数帯域を１の固定レベル帯域と１または複数の可変レベル帯域とに分割し、前記音声信号における前記各可変レベル帯域のみのレベルを、人間の聴感特性に応じて強調または減衰させる調整工程と、前記調整工程において前記各可変レベル帯域のレベルの強調または減衰が施された前記音声信号を出力する出力工程と、前記受取工程において受け取られる前の音声信号のレベルと前記出力工程において出力された後の音声信号のレベルとが等しくなるように、前記出力工程において出力された音声信号のレベルを調整するレベル調整工程とを備え、前記固定レベル帯域は、人間が聴感上音圧レベルの変化を敏感に感じとる所定の帯域であることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態にかかる周波数特性調整装置の構成について説明する。本発明の第１実施形態にかかる周波数特性調整装置は、音声信号の周波数特性を目標周波数特性と一致するように変化させる装置である。例えば、周波数特性調整装置は、音声信号の周波数帯域を複数の帯域に分割し、各帯域のレベルを強調（ブースト）または減衰（カット）することによって、音声信号の周波数特性を変化させるグラフィックイコライザである。なお、本実施形態にかかる周波数特性調整装置による処理の対象となる音声信号はアナログ信号であってもデジタル信号であってもよい。また、本実施形態にかかる周波数特性調整装置による処理の対象は、音声信号に限らず、動画信号、静止画信号、通信信号、何らかの低周波信号および高周波信号など、周波数特性を有する信号であれば何でもよい。さらに、本発明はグラフィックイコライザに限らず、複数帯域を有するパラメトリックイコライザにも適用することができる。
【００１８】
本実施形態にかかる周波数特性調整装置は、音声信号の周波数特性を目標周波数特性に一致するように変化させる。すなわち、周波数特性調整装置は、音声信号の周波数帯域を複数の帯域に分割し、各帯域のレベルを目標周波数特性における各帯域のレベルに一致させるように、当該各帯域（固定レベル帯域を除く）のレベルを強調または減衰させる。目標周波数特性とは、当該周波数特性調整装置に設定された周波数特性であって、当該周波数特性調整装置の処理の対象となる音声信号に持たせるべき周波数特性を意味する。例えば、本実施形態にかかる周波数特性調整装置がマニュアルタイプのグラフィックイコライザである場合には、目標周波数は、当該グラフィックイコライザのパネル面に設けられた複数の帯域レベル調整用のボリュームをユーザが手動で調整することによって定められる。また、本実施形態にかかる周波数特性調整装置が例えば自動音場補正システムにおけるオートタイプのグラフィックイコライザである場合には、目標周波数は、自動音場補正システムにより自動検出または自動算出されて定められる。なお、目標周波数を外部のオーディオ機器またはコンピュータから周波数特性調整装置に提供する構成としてもよいし、周波数特性調整装置が外部のオーディオ機器またはコンピュータに問い合わせて目標周波数を取得する構成としてもよい。
【００１９】
また、本実施形態にかかる周波数特性調整装置は、外部から入力された音声信号を受け取る受取手段と、受取手段により受け取られた音声信号の周波数帯域を１の固定レベル帯域と１または複数の可変レベル帯域に分割し、目標周波数特性における固定レベル帯域のレベルを基準とした各可変レベル帯域の相対レベルを算定する算定手段と、算定手段により算定された各可変レベル帯域の相対レベルに基づいて、音声信号における各可変レベル帯域のレベルを強調または減衰させる調整手段と、調整手段により各可変レベル帯域のレベルの強調または減衰が施された音声信号を出力する出力手段とを備えている。
【００２０】
算定手段は、受取手段により受け取られた音声信号の周波数帯域を複数の帯域に分割し、そのうちの１つの帯域を固定レベル帯域として選択し、残りの帯域を可変レベル帯域として選択する。帯域分割の方法は、例えば、音声信号の経路に中心周波数の異なる複数のバンドパスフィルタを直列に接続する方法でもよいし、音声信号の経路を複数に分岐させ、分岐したそれぞれの経路に中心周波数の異なるバンドパスフィルタを並列に接続する方法でもよい。また、これら以外の既知の方法を用いてもよい。
【００２１】
さらに、算定手段は、目標周波数特性における固定レベル帯域のレベルを基準とした各可変レベル帯域の相対レベルを算定する。例えば、算定手段は、演算回路、記憶回路、および目標周波数特性における固定レベル帯域のレベルを基準とした各可変レベル帯域の相対レベルを算定する算定処理プログラムを、周波数特性調整装置内に設けることによって実現することができる。すなわち、記憶回路が目標周波数特性の各帯域におけるレベルを記憶し、演算回路がその記憶回路に記憶された各レベルを参照しつつ、算定処理プログラムを実行し、目標周波数特性における固定レベル帯域のレベルを基準とした各可変レベル帯域の相対レベルを算定する。
【００２２】
調整手段は、算定手段により算定された各可変レベル帯域の相対レベルに基づいて、音声信号における各可変レベル帯域のレベルを強調または減衰させる。例えば、調整手段は、各可変レベル帯域の信号成分を増幅または減衰させる増幅・減衰手段等により実現することができる。
【００２３】
なお、帯域分割の手段や増幅・減衰手段は、アナログ回路によって構成してもよいし、デジタル回路によって構成してもよい。
【００２４】
調整手段は、各可変レベル帯域のレベルを調整するのみであり、固定レベル帯域のレベルは調整しない。すなわち、本実施形態にかかる周波数特性調整装置は、各可変レベル帯域のレベルを調整するための調整手段は有しているが、固定レベル帯域のレベルを調整するための手段は有していない。そのため、固定レベル帯域の信号成分のレベルは維持される。そして、調整手段により各可変レベル帯域のレベルの強調または減衰が施された音声信号は、出力手段によって出力される。
【００２５】
次に、第１実施形態にかかる周波数特性調整装置の動作について図１を参照して説明する。図１は目標周波数特性Ｆ１と、周波数特性調整装置に処理が行われた音声信号の周波数特性Ｆ２を示している。
【００２６】
図１において、例えば、音声信号の周波数成分を、中心周波数３１．５Ｈｚ、６３Ｈｚ、１２５Ｈｚ、５００Ｈｚ、１ｋＨｚ、２ｋＨｚ、４ｋＨｚ、８ｋＨｚ、１６ｋＨｚの１０個の帯域に分割し、中心周波数１ｋＨｚの帯域を固定レベル帯域に選択し、他の各帯域を可変レベル帯域に選択したとする。
【００２７】
かかる設定下で、算定手段は、目標周波数特性Ｆ１における固定レベル帯域のレベルを基準とした各可変レベル帯域の相対レベルを算定する。図１によれば、例えば、目標周波数特性Ｆ１における周波数１ｋＨｚのレベルを基準とした周波数２５０Ｈｚの相対レベルは、＋１１ｄＢ（デシベル）である。また、目標周波数特性Ｆ１における周波数１ｋＨｚのレベルを基準とした周波数４ｋの相対レベルは＋８ｄＢである。
【００２８】
次に、調整手段は、算定手段により算定された各可変レベル帯域の相対レベルに基づいて、音声信号における各可変レベル帯域のレベルを強調または減衰させる。例えば、音声信号の元の周波数特性が各帯域において０ｄＢであると仮定した場合、周波数２５０Ｈｚの相対レベルは＋１１ｄＢであるので、調整手段は、音声信号の周波数２５０Ｈｚのレベルを＋１１ｄＢ強調する。また、周波数４ｋＨｚの相対レベルは＋８ｄＢであるので、調整手段は、音声信号の周波数４ｋＨｚのレベルを＋８ｄＢ強調する。
【００２９】
このような算定手段および調整手段の処理によって、周波数特性調整装置の処理の対象となっている音声信号の周波数特性は、図１中の周波数特性Ｆ２のようになる。音声信号の周波数特性Ｆ２を目標周波数特性Ｆ１と比較すると、両者は、全体的なレベルが異なるものの、周波数特性は共通している。また、音声信号の周波数特性Ｆ２を見ると、各可変レベル帯域におけるレベルは、目標周波数特性Ｆ１における固定レベル帯域のレベルを基準とした各可変レベル帯域の相対レベル分だけ強調されている。ところが、固定レベル帯域のレベルは、音声信号の元のレベルから変わっておらず、０ｄＢである。
【００３０】
以上より、第１実施形態にかかる周波数特性調整装置によれば、目標周波数特性における固定レベル帯域のレベルを基準とした各可変レベル帯域の相対レベルを算定し、当該各可変レベル帯域の相対レベルに基づいて、音声信号における各可変レベル帯域のレベルを強調または減衰させる構成としたから、固定レベル帯域における信号成分のレベルを強調または減衰させることなく、音声信号の周波数特性を目標周波数特性に一致させることができる。
【００３１】
これにより、固定レベル帯域の信号レベルを強調または減衰させる手段が不要となり、バンド数（周波数帯域の分割数）を減らすことなしに、帯域レベルの調整機構を１個減らすことができる。例えば、図１に示す例では、音声信号の周波数帯域が１０個の帯域に分割されているが、固定レベル帯域である中心周波数１ｋＨｚの帯域については調整機構が不要となる。したがって、可変レベル帯域のそれぞれに対応する９個の調整機構を設ければ足りる。よって、周波数分解能ひいては周波数特性調整精度を維持または向上させながら、周波数特性調整装置の製造コストを低減させまたは抑制することができる。
【００３２】
次に、本発明の第１実施形態の各種態様について説明する。
【００３３】
上述したように、第１実施形態にかかる周波数特性調整装置においては、音声信号の周波数特性を１つの固定レベル帯域と１または複数の可変レベル帯域に分割する。この場合、固定レベル帯域の中心周波数または周波数範囲をいかに設定するかは任意である。しかし、固定レベル帯域を、人間が聴感上、音圧レベルの変化を敏感に感じとる所定の帯域に設定する構成としてもよい。これにより、周波数特性調整装置によって音声信号の周波数特性を変化させたときに、音声信号の聴感上の音圧レベルが大幅に変化するのを防止することができる。
【００３４】
すなわち、人間の聴感は周波数によって異なり、同じ音圧レベルの音でも周波数が異なると大きさが違って感じられる。そのため、人間の聴感上の音圧レベルの変化も周波数によって異なる。言い換えれば、人間が聴感上、音圧レベルの変化を敏感に感じとる帯域とそうでない帯域がある。そこで、固定レベル帯域を、人間が聴感上、音圧レベルの変化を敏感に感じとる帯域、言い換えれば、音圧レベルの変化を人間に感知させるにあたり支配的な周波数帯域に設定する。すると、図１に示す周波数特性Ｆ２を見ればわかるように、固定レベル帯域の信号レベルは、周波数特性調整装置による処理の前後で変化しないので、周波数特性調整装置による処理の前後で音声信号の聴感上の音声レベルの変化を小さくすることができる。
【００３５】
また、本実施態様によれば、上述したように、周波数特性調整装置により音声信号の周波数特性を変化させても、音声信号の聴感上の音圧レベルは大幅に変化しない。したがって、周波数特性調整装置による処理によって生じる音声信号の音圧レベルの変動を吸収するために、処理後の音声信号の音圧レベルを増幅または減衰させる量が小さくなる。したがって、デジタル信号の音声信号に対して周波数特性を変化させた後に、当該音声信号をデジタル−アナログ変換し、増幅器で増幅するという構成の回路において、最終的に出力されるノイズの量を減らすことができる。すなわち、本実施形態による周波数特性調整装置により音声信号の周波数特性を変化させても、当該音声信号の音圧レベルが大幅に減少することはない。とすれば、後段の増幅器によって音声信号の音圧レベルを増幅する量は小さくなる。したがって、デジタル−アナログ変換の際に音声信号にノイズが混在しても、そのノイズが音声信号の増幅に伴って大幅に増幅してしまうのを防ぐことができる。
【００３６】
また、固定レベル帯域を、１ｋＨｚを含む所定の帯域に設定してもよい。
【００３７】
これにより、周波数特性調整装置によって音声信号の周波数特性を変化させたときに、音声信号の聴感上の音圧レベルが大幅に変化するのを防止することができる。そして、この場合、上述したように、周波数特性調整装置による処理後の音声信号を増幅する量を小さくできるので、ノイズの抑制を図ることができる。
【００３８】
すなわち、一般に、１ｋＨｚ付近の帯域における聴感上の音圧レベルの変化は大きいとされている。この根拠は、等ラウドネス曲線に基づいて説明することができる。図２は人間の可聴範囲を表す等ラウドネス曲線を示している。等ラウドネス曲線は、１ｋＨｚの純音を基準にして、その音と同じ大きさに聞こえる音の音圧レベルを結んだ曲線である。図２によれば、１ｋＨｚ付近の音圧レベルは、６００Ｈｚ付近および４ｋＨｚ付近の音圧レベルと比較して大きいことがわかる。このことは、１ｋＨｚ付近の帯域における聴感上の音圧レベルの変化が大きいことを意味する。
【００３９】
また、固定レベル帯域を、５００Ｈｚないし２ｋＨｚを含む所定の帯域に設定してもよい。
【００４０】
かかる構成によっても、周波数特性調整装置によって音声信号の周波数特性を変化させたときに、音声信号の聴感上の音圧レベルが大幅に変化するのを防止することができる。そして、この場合、上述したように、周波数特性調整装置による処理後の音声信号を増幅する量を小さくできるので、ノイズの抑制を図ることができる。
【００４１】
すなわち、５００Ｈｚないし２ｋＨｚの帯域は、一般に、音声信号の聴感上の音圧レベルの変化が大きいとされる。この根拠は、例えば騒音計に関する学問研究に求めることができる。騒音計は物理的意味および感覚的意味において、音が大きいか小さいかを判定し、数値化する測定器である。騒音計では、音圧レベルを人間の聴感度に擬した周波数補正特性で補正した値が騒音レベルとして用いられている。そこで、かかる周波数補正特性に基づいて、人間の聴感上の音圧レベルの変化が大きく現れる帯域を知ることができる。図３はＩＥＣ（国際電気標準会議）規格に基づく３つの周波数補正曲線（Ａ曲線、Ｂ曲線、Ｃ曲線）を示している。図３によれば、いずれの曲線においても５００Ｈｚないし２ｋＨｚの帯域において、聴感上の音圧レベルの変化が大きいことがわかる。このことは、５００Ｈｚないし２ｋＨｚの帯域において、音声信号の聴感上の音圧レベルの変化が大きいことを意味する。
【００４２】
また、固定レベル帯域を、５００Ｈｚないし２ｋＨｚの帯域に含まれる所定の帯域に設定しても、同様の作用・効果が実現される。
【００４３】
また、第１実施形態にかかる周波数特性調整装置において、受取手段により受け取られる前の音声信号のレベルと出力手段によって出力された後の音声信号のレベルとが等しくなるように、出力手段から出力された信号のレベルを調整するレベル調整手段を備えてもよい。
【００４４】
かかる構成によれば、例えば、当該周波数特性調整装置をオフにしたときに当該周波数特性調整装置の出力端側に現れる音声信号のレベルと、当該周波数特性調整装置をオンにしたときに当該周波数特性調整装置の出力端側に現れる音声信号のレベルとを自動的に等しくすることができる。これにより、周波数特性調整装置のオン・オフによって周波数特性調整装置の出力端側に現れる音声信号のレベルが変化するのを防止できる。
【００４５】
また、第１実施形態にかかる周波数特性調整装置において、人間が聴感上音圧レベルの変化を敏感に感じ取る所定の周波数帯域を有する測定用信号を受取手段に出力する測定用信号発生手段を備えてもよい。
【００４６】
かかる構成を有する周波数特性調整装置において、測定用信号発生手段から出力された測定用信号は、周波数特性調整装置の各手段による処理を経て、出力手段により出力される。これにより、受取手段に受け取られる前の測定用信号のレベルと、出力手段から出力された後の測定用信号のレベルとを比較すれば、周波数特性調整装置のオン・オフによって周波数特性調整装置の出力端側に現れる音声信号のレベルの変化量を知ることができる。したがって、周波数特性調整装置の出力側に手動の増幅器または減衰器を設ければ、ユーザは、その増幅器または減衰器を操作して、周波数特性調整装置のオン・オフによって周波数特性調整装置の出力端側に現れる測定用信号のレベルが等しくなるように、レベル調整をすることができる。また、上述したレベル調整手段を備えた周波数特性調整装置に測定用信号発生手段を追加すれば、測定用信号を用いたレベル調整を自動的に行うことができる。さらに、測定用信号の周波数を、人間が聴感上音圧レベルの変化を敏感に感じ取る所定の周波数帯域に設定することにより、周波数特性調整装置のオン・オフにより周波数特性調整装置の出力端側に現れる音声信号の聴感上の音圧レベルが変化するのを高精度にかつ効率よく防止することができる。
【００４７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態にかかる周波数特性調整装置は、外部から入力された音声信号を受け取る受取手段と、受取手段により受け取られた音声信号の周波数帯域を１の固定レベル帯域と１または複数の可変レベル帯域とに分割し、音声信号における各可変レベル帯域のみのレベルを強調または減衰させる調整手段と、調整手段により各可変レベル帯域のレベルの強調または減衰が施された音声信号を出力する出力手段とを備えている。そして、かかる周波数特性調整装置において、固定レベル帯域は、人間が聴感上音圧レベルの変化を敏感に感じとる所定の帯域に設定される。
【００４８】
かかる構成を有する第２実施形態にかかる周波数特性調整装置において、調整手段によってレベルを強調または減衰させることができるのは、各可変レベル帯域の信号成分のみである。すなわち、固定レベル帯域の信号成分はレベル調整がなされず、元のレベルのまま出力手段から出力される。このように、固定レベル帯域のレベル調整ができない構成であっても、各可変レベル帯域のレベルを調整し、固定レベル帯域のレベルを基準とした各可変レベル帯域の相対レベルを設定することができる。これにより、音声信号の全周波数帯域について所望の周波数特性を設定することができる。
【００４９】
このように第２実施形態にかかる周波数特性調整装置によれば、固定レベル帯域のレベルを強調または減衰させることなく、音声信号の全周波数帯域における周波数特性を設定することができる。したがって、固定レベル帯域の信号レベルを強調または減衰させる手段が不要となり、バンド数（周波数帯域の分割数）を減らすことなしに、帯域レベルの調整機構を１個減らすことができる。よって、周波数分解能ひいては周波数特性調整精度を維持または向上させながら、周波数特性調整装置の製造コストを低減させまたは抑制することができる。
【００５０】
さらに、第２実施形態にかかる周波数特性調整装置によれば、固定レベル帯域を、人間が聴感上、音圧レベルの変化を敏感に感じとる所定の帯域に設定されている。これにより、周波数特性調整装置によって音声信号の周波数特性を変化させたときに、音声信号の聴感上の音圧レベルが大幅に変化するのを防止することができる。したがって、上述した第１実施形態にかかる周波数特性調整装置の各種態様と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
なお、以上のような第１および第２の実施形態は、専用の装置としてハードウェアと一体的に構成する形態で実現してもよいし、コンピュータにプログラムを読み込ませることによって実現してもよい。
【００５２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。以下の実施例は、本発明の周波数特性調整装置をマルチチャンネルオーディオシステムにおけるマルチチャンネルアンプ装置に適用した例である。
【００５３】
まず、マルチチャンネルオーディオシステムの構成について図４および図５を参照して説明する。
【００５４】
図４はマルチチャンネルオーディオシステムの構成およびアンプ装置の構成を示している。図５はマルチチャンネルオーディオシステムにおけるスピーカおよびマイクの配置を示している。
【００５５】
マルチチャンネルオーディオシステム１は、例えば５．１サラウンドのマルチチャンネル再生を実現することができるオーディオシステムである。図４に示すように、マルチチャンネルオーディオシステム１は、ＤＶＤプレーヤ２、アンプ装置３、例えば６個のスピーカ４Ａないし４Ｆ、およびマイク５を備えている。
【００５６】
ＤＶＤプレーヤ２は、ＤＶＤに記録された音声データを再生し、音声データに対応する音声信号ＳＡないしＳＦを出力する情報再生装置である。ＤＶＤプレーヤ２は、マルチチャンネル再生に対応している。したがって、マルチチャンネル再生に対応した音声データがＤＶＤに記録されているときには、ＤＶＤプレーヤ２は例えば６チャンネルの音声信号ＳＡないしＳＦを出力する。なお、ＤＶＤプレーヤ２から出力される音声信号ＳＡないしＳＦは、アナログ信号でもデジタル信号でもよいが、本実施例におけるＤＶＤプレーヤ２はデジタル信号の音声信号ＳＡないしＳＦを出力するものとする。
【００５７】
アンプ装置３は、マルチチャンネル対応の音声出力制御装置である。アンプ装置３は、ＤＶＤプレーヤ２から出力された６チャンネルの音声信号ＳＡないしＳＦを受け取り、これら音声信号ＳＡないしＳＦの周波数特性、遅延特性および音圧レベル等を調整し、さらに、これら音声信号ＳＡないしＳＦをチャンネルごとに６個のスピーカ４Ａないし４Ｆに分配して出力する。また、アンプ装置３は、自動音場補正処理を行う機能を有している。自動音場補正処理とは、各チャンネルの音声信号ＳＡないしＳＦの周波数特性、遅延特性および音圧レベルを自動的に設定する機能である。
【００５８】
アンプ装置３には６個のスピーカ４Ａないし４Ｆが接続されている。６個のスピーカ４Ａないし４Ｆは、具体的には、左側フロントスピーカ４Ａ、右側フロントスピーカ４Ｂ、センタスピーカ４Ｃ、サブウーファー４Ｄ、左側リアスピーカ４Ｅ、右側リアスピーカ４Ｆである。これらのスピーカ４Ａないし４Ｆは、図５に示すように配置されている。スピーカ４Ａないし４Ｆをこのように配置することにより、サラウンド再生を実現することができる。
【００５９】
また、図４に示すように、アンプ装置３にはマイク５が接続されている。マイク５は、アンプ装置３が自動音場補正処理を行うときに用いられるものある。マイク５は、図５に示すように、自動音場補正処理を行うときには、各スピーカ４Ａないし４Ｆの配置された領域の中央に置かれる。
【００６０】
次に、アンプ装置３の構成について図４を参照して説明する。図４に示すように、アンプ装置３は、信号処理ユニット１１、測定用信号発生器１２、６個のＤ／Ａ（デジタル／アナログ）変換器１３Ａないし１３Ｆ、６個の可変増幅器１４Ａないし１４Ｆ、増幅器１５、およびＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器１６を備えている。
【００６１】
信号処理ユニット１１は、ＤＶＤプレーヤ２からアンプ装置３に入力された音声信号ＳＡないしＳＦの周波数特性、遅延特性および音圧レベルを設定・調整する回路群である。
【００６２】
測定用信号発生器１２は、自動音場補正処理を実行するときに用いられるものである。自動音声補正処理を行うとき、測定信号発生器１２は、測定用信号ＳＮ１ないしＳＮ３を生成し、これを信号処理ユニット１１に出力する。なお、測定用信号ＳＮ１ないしＳＮ３は、例えばピンクノイズである。
【００６３】
Ｄ／Ａ変換器１３Ａないし１３Ｆは、信号処理ユニット１１から出力された音声信号ＳＡないしＳＦ（デジタル信号）をアナログ信号にそれぞれ変換する回路である。
【００６４】
可変増幅器１４Ａないし１４Ｆは、Ｄ／Ａ変換器１３Ａないし１３Ｆから出力された音声信号ＳＡないしＳＦを増幅する回路である。可変増幅器１４Ａないし１４Ｆの増幅率は、信号処理ユニット１１内の制御部２２に設けられた増幅制御部７３から出力される増幅制御信号ＡＡないしＡＦによって制御される。
【００６５】
増幅器１５は、自動音場補正処理を行うときに、マイク５から出力される集音信号を増幅する回路である。
【００６６】
Ａ／Ｄ変換器１６は、自動音場補正処理を行うときに、マイク５から出力され、増幅器１５によって増幅された集音信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換し、これを集音信号ＳＴとして信号処理ユニット１１に供給する回路である。
【００６７】
次に、信号処理ユニット１１の構成について図６ないし図８を参照して説明する。
【００６８】
図６は信号処理ユニット１１の構成を示している。図６に示すように、信号処理ユニット１１は、信号処理部２１および制御部２２を備えている。
【００６９】
信号処理部２１は、ＤＶＤプレーヤ２からアンプ装置３に出力された音声信号ＳＡないしＳＦの周波数特性および遅延特性を設定・調整する回路群である。信号処理部２１は、６個のスイッチ３１Ａないし３１Ｆ、６個のイコライザ３２Ａないし３２Ｆ、および６個の遅延回路３３Ａないし３３Ｆを備えている。
【００７０】
スイッチ３１Ａないし３１Ｆは、信号処理部２１に入力すべき信号を、ＤＶＤプレーヤ２から出力された音声信号ＳＡないしＳＦとするか、測定用信号発生器１２から出力された測定用信号ＳＮ１ないしＳＮ３とするかを選択するためのスイッチである。自動音場補正処理を行うときには、スイッチ３１Ａないし３１Ｆにおける図６中の上側に位置する入力端子と出力端子とを接続する。これにより、測定用信号ＳＮ１ないしＳＮ３が信号処理部２１に供給される。一方、ＤＶＤを再生するときには、スイッチ３１Ａないし３１Ｆにおける図６中の下側に位置する入力端子と出力端子とを接続する。これにより、音声信号ＳＡないしＳＦが信号処理部２１に供給される。スイッチ３１Ａないし３１Ｆの切換は、制御部２２に設けられたメインコントローラ７４によって制御される。
【００７１】
イコライザ３２Ａないし３２Ｆは、音声信号ＳＡないしＳＦの周波数特性をそれぞれ設定する回路である。イコライザ３２Ａないし３２Ｆは、制御部２２に設けられた周波数特性制御部７１から出力されるレベル制御信号ＬＡないしＬＦによってそれぞれ制御される。
【００７２】
図７は、６個のイコライザ３２Ａないし３２Ｆのうちの１個であるイコライザ３２Ａの構成を示している。図７に示すように、イコライザ３２Ａは、６個のバンドパスフィルタ４１ないし４６、５個のレベル設定部５１ないし５５、および合成器６１を備えている。
【００７３】
バンドパスフィルタ４１ないし４６のそれぞれは、音声信号ＳＡにおける所定の周波数成分のみを通過させ、他の周波数成分を遮断するフィルタ回路である。具体的には、バンドパスフィルタ４１は、音声信号ＳＡにおける１１．３ｋＨｚ付近の周波数成分のみを通過させる。バンドパスフィルタ４２は、音声信号ＳＡにおける４ｋＨｚ付近の周波数成分のみを通過させる。バンドパスフィルタ４３は、音声信号ＳＡにおける２５０Ｈｚ付近の周波数成分のみを通過させる。バンドパスフィルタ４４は、音声信号ＳＡにおける１２５Ｈｚ付近の周波数成分のみを通過させる。バンドパスフィルタ４５は、音声信号ＳＡにおける６３Ｈｚ付近の周波数成分のみを通過させる。バンドパスフィルタ４６は、音声信号ＳＡにおける５００Ｈｚないし２ｋＨｚ付近の周波数成分のみを通過させる。
【００７４】
レベル設定部５１ないし５５は、バンドパスフィルタ４１ないし４５を通過した音声信号ＳＡの周波数成分のレベルを実際に設定する回路である。レベル設定部５１ないし５５は、周波数特性制御部７１から出力されるレベル制御信号ＬＡ１ないしＬＡ５（これらの信号はレベル制御信号ＬＡに含まれている）によってそれぞれ制御される。具体的には、レベル設定部５１ないし５５によって音声信号ＳＡのそれぞれの周波数成分に設定すべきレベルは、レベル制御信号ＬＡ１ないしＬＡ５によって定められる。
【００７５】
合成器６１は、レベル設定部５１ないし５５およびバンドパスフィルタ４６から出力された音声信号ＳＡのそれぞれの周波数成分を合成する回路である。合成器６１により合成された音声信号ＳＡは、遅延回路３３Ａ（図６参照）に出力される。
【００７６】
ここで、図７に示すように、バンドパスフィルタ４１ないし４５の後段にはレベル設定部５１ないし５５が設けられている。したがって、バンドパスフィルタ４１ないし４５によって分割された音声信号ＳＡのそれぞれの周波数成分は、レベル設定部５１ないし５５によってそれぞれのレベルがレベル制御信号ＬＡ１ないしＬＡ５に基づいて変更された後に、合成器６１に供給される。すなわち、バンドパスフィルタ４１ないし４５のそれぞれに対応する複数の周波数帯域（中心周波数が６３Ｈｚ、１２５Ｈｚ、２５０Ｈｚ、４ｋＨｚ、１１．３ｋＨｚ）は、可変レベル帯域である。
【００７７】
これに対し、音声信号ＳＡにおける５００Ｈｚないし２ｋＨｚ付近の周波数成分を通過させるバンドパスフィルタ４６の後段には、レベル設定部は設けられていない。すなわち、このバンドパスフィルタ４６の出力端子は、合成器に直接接続されている。したがって、音声信号ＳＡにおける５００Ｈｚないし２ｋＨｚ付近の周波数成分は、そのレベルが変更されることなしに、そのまま合成器６１に供給される。すなわち、バンドパスフィルタ４６に対応する周波数帯域（５００Ｈｚ〜２ｋＨｚ）は、固定レベル帯域である。このように、固定レベル帯域は、人間が聴感上音圧レベルの変化を敏感に感じとる所定の帯域、言い換えれば、音圧レベルの変化を人間に感知させる支配的な周波数帯域に設定されている。
【００７８】
以上、図７に基づいてイコライザ３２Ａについて説明したが、イコライザ３２Ｂないし３２Ｆも同様の構成を有する。
【００７９】
図６に戻り、遅延回路３３Ａないし３３Ｆは、イコライザ３２Ａないし３２Ｆから出力された音声信号ＳＡないしＳＦの遅延特性をそれぞれ調整する回路である。遅延回路３３Ａないし３３Ｆは、制御部２２に設けられた遅延制御部７２から出力される遅延制御信号ＤＡないしＤＦによってそれぞれ制御される。
【００８０】
一方、制御部２２は、主として自動音場補正処理の制御を行う回路群である。具体的には、制御部２２は、自動音場補正処理において、音声信号ＳＡないしＳＦに設定すべき周波数特性（各周波数成分におけるレベル）、遅延特性（遅延量）および音圧レベル（増幅率）を算定し、これら算定結果に基づいて信号処理部２１のイコライザ３２Ａないし３２Ｆ、遅延回路３３Ａないし３３Ｆおよび可変増幅器１４Ａないし１４Ｆを制御する。図６に示すように、制御部２２は、周波数特性制御部７１、遅延制御部７２、増幅制御部７３およびメインコントローラ７４を備えている。
【００８１】
図８は周波数特性制御部７１の構成を示している。周波数特性制御部７１は、音声信号ＳＡないしＳＦに設定すべき周波数特性を算定し、この算定結果に基づいて信号処理部２１のイコライザ３２Ａないし３２Ｆを制御する回路群である。図８に示すように、周波数特性制御部７１は、バンドパスフィルタユニット８１および周波数特性演算部８２を備えている。
【００８２】
バンドバスフィルタユニット８１は、集音信号ＳＴを９個の帯域に分割する回路である。自動音場補正処理が行われるとき、バンドバスフィルタユニット８１には、マイク５、増幅器１５およびＡ／Ｄ変換器１６を介して信号処理ユニット１１に供給された集音信号ＳＴ（図４参照）が入力される。バンドパスフィルタユニット８１には、中心周波数が例えば６３Ｈｚ、１２５Ｈｚ、２５０Ｈｚ、５００Ｈｚ、１ｋＨｚ、２ｋＨｚ、４ｋＨｚ、８ｋＨｚ、１６ｋＨｚにそれぞれ設定された９個のバンドパスフィルタ（図示せず）が設けられている。バンドパスフィルタユニット８１に入力された集音信号ＳＴは、これら９個のバンドパスフィルタによって９個の周波数成分に分割され、周波数特性演算部８２に出力される。
【００８３】
周波数特性演算部８２は、音声信号ＳＡないしＳＦに設定すべき周波数特性を実際に算定する回路である。周波数特性演算部８２は、例えば演算処理用のＭＰＵ（マルチプロセッシングユニット）、演算処理に用いられる係数テーブルなどを記憶したメモリなど（いずれも図示せず）を備えている。具体的には、周波数特性演算部８２は、バンドパスフィルタユニット８１から出力された集音信号ＳＴの各周波数成分を用いて、イコライザ３２Ａないし３２Ｆを制御するためのレベル制御信号ＬＡないしＬＦを生成し、これらをイコライザ３２Ａないし３２Ｆに出力する。
【００８４】
図６に戻り、遅延制御部７２は、音声信号ＳＡないしＳＦに設定すべき遅延特性（遅延量）を算定し、この算定結果に基づいて信号処理部２１の遅延回路３３Ａないし３３Ｆを制御する回路群である。具体的には、遅延制御部７２は、集音信号ＳＴを用いて、遅延回路３３Ａないし３３Ｆを制御するための遅延制御信号ＤＡないしＤＦを生成し、これらを遅延回路３３Ａないし３３Ｆに出力する。
【００８５】
増幅制御部７３は、音声信号ＳＡないしＳＦに設定すべき音圧レベル（増幅率）を算定し、この算定結果に基づいて可変増幅器１４Ａないし１４Ｆ（図４参照）を制御する回路群である。具体的には、増幅制御部７３は、集音信号ＳＴを用いて、可変増幅器１４Ａないし１４Ｆを制御するための増幅制御信号ＡＡないしＡＦを生成し、これらを可変増幅器１４Ａないし１４Ｆに出力する。ここで、図９は増幅制御部７３の構成を示している。図９に示すように、増幅制御部７３は、演算処理用のＭＰＵからなる増幅率演算部９１および基準レベルデータ等を記憶した記憶部９２を備えている。
【００８６】
メインコントローラ７４は、周波数特性制御部７１、遅延制御部７２および増幅制御部７３の制御、並びに信号処理部２１のスイッチ３１Ａないし３１Ｆの切換制御などを行う。メインコントローラ７４は、ＣＰＵ（セントラルコントロールユニット）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）およびＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）等の演算回路および記憶回路を備えている。
【００８７】
次に、マルチチャンネルオーディオシステム１の再生動作について説明する。図４に示すように、ＤＶＤソフトを再生するとき、ＤＶＤプレーヤ２から出力された音声信号ＳＡないしＳＦは、アンプ装置３における信号処理ユニットの信号処理部２１に入力される。このとき、図６に示すように、信号処理部２１のスイッチ３１Ａないし３１Ｆは図６中の下側に位置する入力端子と出力端子を接続するように切り換えられている。これにより、音声信号ＳＡないしＳＦはイコライザ３２Ａないし３２Ｆに供給される。そして、音声信号ＳＡないしＳＦは、その周波数特性がイコライザ３２Ａないし３２Ｆによって調整され、その遅延特性が遅延回路３３Ａないし３３Ｆによって調整される。さらに、図４に示すように、調整された後の音声信号ＳＡないしＳＦは、Ｄ／Ａ変換器１３Ａないし１３Ｆによってアナログ信号に変換され、続いて可変増幅器１４Ａないし１４Ｆによって増幅され、スピーカ４Ａないし４Ｆに出力される。
【００８８】
次に、マルチチャンネルオーディオシステム１の自動音場補正処理について図１０ないし図１６を参照して説明する。
【００８９】
自動音場補正処理は、マルチサウンドオーディオシステム１を新たに構築するときや、スピーカ４Ａないし４Ｆの設置位置を変更したときなど、ＤＶＤの再生の準備段階において行われる。例えば、ユーザは、図５に示すように、スピーカ４Ａないし４Ｆを所定の位置に設置し、スピーカ４Ａないし４Ｆの設置された領域の中央にマイク５を置く。そして、ユーザは、アンプ装置３に対し、自動音場補正処理を開始すべき旨の指示を入力する。これにより、主としてアンプ装置３の制御部２２の制御の下、自動音場補正処理が開始される。
【００９０】
図１０は自動音場補正処理のメインルーチンを示している。図１０に示すように、自動音場補正処理は、周波数特性設定処理（ステップＳ１）、遅延特性設定処理（ステップＳ２）および音圧レベル設定処理（ステップＳ３）の順で行われる。
【００９１】
では、周波数特性設定処理について図１１ないし図１５を参照して説明する。図１１は周波数特性設定処理を示している。周波数特性設定処理は、信号処理部２１のイコライザ３２Ａないし３２Ｆにおける各帯域のレベルを設定する処理である。この処理により、イコライザ３２Ａないし３２Ｆにおける各帯域のレベルが設定されると、ＤＶＤの再生時における各チャンネルの音声信号ＳＡないしＳＦに、スピーカ４Ａないし４Ｆおよび室内環境等に応じた適切な周波数特性が設定され、サラウンド再生が実現される。この周波数特性設定処理は、スピーカ４Ａないし４Ｆの個々のスピーカごとに行われる。まず、スピーカ４Ａについて周波数特性設定処理が行われる。
【００９２】
すなわち、図１１に示すように、制御部２２のメインコントローラ７４は、信号処理部２１のスイッチ３１Ａないし３１Ｆに制御信号を送り、スイッチ３１Ａにおける図６中の上側に位置する入力端子と出力端子とを接続すると共に、他のスイッチ３１Ｂないし３１Ｆにおける図６中の上側に位置する入力端子と出力端子とを切り離す（図６参照）。そして、メインコントローラ７４は、測定用信号発生器１２に制御信号を送り、測定用信号ＳＮ１を発生させる（ステップＳ１１）。これにより、測定用信号ＳＮ１は、スイッチ３１Ａを介してイコライザ３２Ａおよび遅延回路３３Ａ等が設けられた経路のみに供給される。すなわち、測定用信号ＳＮ１は、スイッチ３１Ａ、イコライザ３２Ａ、遅延回路３３Ａ、Ｄ／Ａ変換器１３Ａおよび可変増幅器４Ａを介してスピーカ１４Ａに供給され、スピーカ１４Ａから出力される（図４参照）。なお、測定用信号ＳＮ１は、人間の可聴範囲をカバーする程度の周波数帯域（例えば２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚ）を有している。
【００９３】
スピーカ１４Ａから出力された測定用信号ＳＮ１は、マイク５に入力され、増幅器１５およびＡ／Ｄ変換器１６を介し、集音信号ＳＴとして信号処理ユニット１１の制御部２２に供給される（図４参照）。
【００９４】
制御部２２に供給された集音信号ＳＴは、制御部２２内の周波数特性制御部７１のバンドパスフィルタユニット８１に供給される（図８参照）。そして、バンドパスフィルタユニット８１は、集音信号ＳＴを、中心周波数６３Ｈｚ、１２５Ｈｚ、２５０Ｈｚ、５００Ｈｚ、１ｋＨｚ、２ｋＨｚ、４ｋＨｚ、８ｋＨｚ、１６ｋＨｚの９個の帯域に分割し、周波数特性演算部８２に出力する（ステップＳ１２）。図１２は９個の帯域に分割された集音信号ＳＴの周波数特性を示している。
【００９５】
次に、周波数特性演算部８２は、９個の帯域に分割された集音信号ＳＴを６個の帯域となるようにグルーピングする（ステップＳ１３）。具体的には、５００ｋＨｚないし２ｋＨｚの帯域を１つにグルーピングすると共に、８ｋＨｚないし１６ｋＨｚの帯域を１つにグルーピングする。なお、８ｋＨｚないし１６ｋＨｚの帯域の中心周波数は１１．３ｋＨｚとなる。図１３は６個の帯域にグルーピングされた集音信号ＳＴの周波数特性を示している。
【００９６】
次に、周波数特性演算部８２は、集音信号ＳＴの６個の帯域のレベルを認識する（ステップＳ１４）。
【００９７】
次に、周波数特性演算部８２は、集音信号ＳＴの６個の帯域レベルから、集音信号ＳＴの周波数特性の逆特性（逆周波数特性）を算出する（ステップＳ１５）。図１４はこの逆周波数特性を示している。なお、この逆周波数特性が目標周波数特性に当たる。
【００９８】
次に、周波数特性演算部８２は、この逆周波数特性における固定レベル帯域のレベルを基準とした各可変レベル帯域の相対レベルを算定する（ステップＳ１６）。具体的には、上述したように、本実施例における固定レベル帯域は、５００Ｈｚないし２ｋＨｚである。また、可変レベル帯域は、残り５個の帯域、すなわち中心周波数が６３Ｈｚ、１２５Ｈｚ、２５０Ｈｚ、４ｋＨｚ、１１．３ｋＨｚの帯域である。したがって、集音信号ＳＴの逆周波数特性における５００Ｈｚないし２ｋＨｚの帯域のレベルを基準とし、当該逆周波数特性の残り５個の帯域の相対レベルをそれぞれ算出する。図１４は、この算出結果によって得られた周波数特性（以下、これを「相対周波数特性」という）を示している。図１４からわかるとおり、固定レベル帯域である５００Ｈｚないし２ｋＨｚの帯域は、レベルが０ｄＢである。
【００９９】
次に、周波数特性演算部８２は、この相対周波数特性における各帯域のレベルを、それぞれレベル制御信号ＬＡ１ないしＬＡ５として出力する。そして、レベル制御信号ＬＡ１ないしＬＡ５は、イコライザ３２Ａのレベル設定部５１ないし５５にそれぞれ供給される。これにより、イコライザ３２Ａのレベル設定部５１ないし５５には、相対周波数特性における各帯域のレベルがそれぞれ設定される。なお、固定レベル帯域である５００Ｈｚないし２ｋＨｚのレベルは０ｄＢなので、この帯域のレベルをイコライザ３２Ａに設定する必要はない。このため、図７に示すように、イコライザ３２Ａにおける固定レベル帯域の経路には、レベル設定部が排除されている。
【０１００】
メインコントローラ７４は、ステップＳ１２ないしＳ１７までの処理をスピーカ４Ａについて４回繰り返し実行する。１個のスピーカについて同じ処理を４回実行することで、イコライザにおける各帯域のレベル設定の誤差をなくし、または少なくすることができる。
【０１０１】
スピーカ４ＡについてステップＳ１２ないしＳ１７までの処理が４回実行されたときには（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、システムコントローラ７４は、次に、スピーカ４Ｂについて周波数特性設定処理を行うために、処理をステップＳ１１に戻す。そして、メインコントローラ７４は、信号処理部２１のスイッチ３１Ａないし３１Ｆに制御信号を送り、スイッチ３１Ｂにおける図６中の上側に位置する入力端子と出力端子とを接続すると共に、他のスイッチ３１Ａおよびスイッチ３１Ｃないし３１Ｆにおけるに図６中の上側に位置する入力端子と出力端子とを切り離す（図６参照）。これにより、測定用信号ＳＮ１は、スイッチ３１Ｂを介してイコライザ３２Ｂおよび遅延回路３３Ｂ等が設けられた経路に供給される。この状態で、ステップＳ１２ないしＳ１８の処理を実行し、イコライザ３２Ｂの各帯域のレベルを設定する。
【０１０２】
同様に、システムコントローラ７４は、スピーカ４Ｃないし４Ｆに対しても周波数特性設定処理を行い、イコライザ３２Ｃないし３２Ｆにおける各帯域のレベルを設定する。
【０１０３】
そして、全チャンネルについて周波数特性設定処理が終了したときには（ステップ１９：ＹＥＳ）、測定用信号発生器１２に制御信号を送り、測定用信号ＳＮ１の出力を停止させる。以上より、周波数特性設定処理は終了する。
【０１０４】
次に、遅延特性設定処理について説明する。遅延特性設定処理は、信号処理部２１の遅延回路３３Ａないし３３Ｆの遅延量を設定する処理である。この処理により、遅延回路３３Ａないし３３Ｆの遅延量が設定されると、ＤＶＤの再生時における各チャンネルの音声信号ＳＡないしＳＦの遅延量が一致し、サラウンド再生が実現される。
【０１０５】
遅延特性設定処理は、システムコントローラ７４および遅延特性制御部７２によって行われる。遅延特性設定処理も、周波数特性設定処理と同様に、スピーカ４Ａないし４Ｆの個々のスピーカごとに行われる。すなわち、システムコントローラ７４は、信号処理部２１のスイッチ３１Ａないし３１Ｆを制御し、測定用信号ＳＮ２をスピーカ４Ａないし４Ｆが接続された６個の経路に順次供給する。なお、測定用信号ＳＮ２は遅延特性を分析・設定するのに相応しい周波数帯域を有している。そして、遅延特性制御部７２は、集音信号ＳＴに基づいて、各チャンネルの遅延特性を分析し、各チャンネルの遅延特性が等しくなるように、遅延回路３３Ａないし３３Ｆに設定すべき遅延量を算定する。このようにして算定された遅延量を遅延制御信号ＤＡないしＤＦとして遅延回路３３Ａないし３３Ｆに出力する。これにより、当該遅延量が遅延回路３３Ａないし３３Ｆに設定される。そして、遅延特性設定処理が終了したときには、メインコントローラ７４は、測定用信号発生器１２に制御信号を送り、測定用信号ＳＮ２の出力を停止させる。次に、音圧レベル設定処理について図１６を参照して説明する。図１６は音圧レベル設定処理を示している。音圧レベル設定処理は、可変増幅器１４Ａないし１４Ｆの増幅率を設定する処理である。この処理により、可変増幅器１４Ａないし１４Ｆの増幅率が設定されると、ＤＶＤの再生時における各チャンネル相互間の音声信号の音圧レベルが等しくなり、サラウンド再生が実現される。また、この音圧レベル設定処理では、スピーカ４Ａないし４Ｆから出力される音声信号の音声レベルが、イコライザ３２Ａないし３２Ｆのオン時とオフ時とで少なくとも聴感上等しくなるように、可変増幅器１４Ａないし１４Ｆの増幅率を設定する。
【０１０６】
なお、この音圧レベル設定処理も、周波数特性設定処理および遅延特性設定処理と同様に、スピーカ４Ａないし４Ｆの個々のスピーカごとに行われる。まず、スピーカ４Ａについて音圧レベル設定処理が行われる。
【０１０７】
図１６に示すように、メインコントローラ７４は、イコライザ３２Ａに制御信号を送り、イコライザ３２Ａをオフにする（ステップＳ２１）。
【０１０８】
次に、システムコントローラ７４は、スイッチ３１Ａないし３１Ｆを制御し、測定用信号ＳＮ３がスピーカ４Ａの接続された経路のみに供給されるようにする。そして、システムコントローラ７４は、測定用信号発生器１２を制御して、測定用信号ＳＮ３を出力させる（ステップＳ２２）。これにより、測定用信号ＳＮ３は、オフ状態のイコライザ３２Ａ等を介してスピーカ４Ａに供給され、スピーカ４Ａから出力される。
【０１０９】
ここで、測定用信号ＳＮ３の周波数帯域は、人間が聴感上、音圧レベルの変化を敏感に感じとる帯域、例えば、５００ｋＨｚないし２ｋＨｚに設定されている。このように、測定用信号ＳＮ３の周波数帯域に、人間が聴感上の音圧レベルの変化を敏感に感じとる帯域を含ませることによって、音声信号の音圧レベルがイコライザ３２Ａないし３２Ｆのオン時とオフ時とで聴感上等しくなるように、可変増幅器１４Ａないし１４Ｆの増幅率を決定することができる。 スピーカ４Ａから出力された測定用信号ＳＮ３は、マイク５に入力され、集音信号ＳＴとして信号処理ユニット１１の制御部２２内に設けられた増幅制御部７３に供給される（図６参照）。
【０１１０】
増幅制御部７３は、記憶部９２に記憶された基準レベルを読み出し、集音信号ＳＴの音圧レベルがこの基準レベルと等しくなるように、可変増幅器１４Ａの増幅率を算出する（ステップＳ２４）。そして、この増幅率をイコライザオフ用増幅率として記憶部９２（図９参照）に記憶する（ステップＳ２５）。
【０１１１】
次に、メインコントローラ７４は、イコライザ３２Ａに制御信号を送り、イコライザ３２Ａをオンにする（ステップＳ２５）。これにより、測定用信号ＳＮ３はオン状態のイコライザ３２Ａ等を介してスピーカ４Ａに供給され、スピーカ４Ａから出力され、さらに、マイク５等を介し、集音信号ＳＴとして増幅制御部７３に供給される。
【０１１２】
次に、増幅制御部７３は、記憶部９２から基準レベルを再び読み出し、集音信号ＳＴの音圧レベルがこの基準レベルと等しくなるように、可変増幅器１４Ａの増幅率（以下、これを「イコライザオン用増幅率」という）を算出する（ステップ２６）。
【０１１３】
次に、増幅制御部７３は、このイコライザオン用増幅率を、記憶部９２に記憶すると共に（ステップＳ２７）、増幅制御信号ＡＡとして可変増幅器１４Ａに出力する（ステップＳ２８）。これにより、可変増幅器１４Ａの増幅率が、イコライザオン用増幅率に設定される。
【０１１４】
以上のステップＳ２１ないしＳ２８の処理を他のスピーカ４Ｂないし４Ｆについても実行し、全チャンネルについて処理が終わったときには（ステップＳ２９：ＹＥＳ）、メインコントローラ７４は、測定用信号発生器１２に制御信号を送り、測定用信号ＳＮ３の発生を停止させる。以上により音圧レベル設定処理は終了する。
【０１１５】
ここで、上記音圧レベル設定処理では、すべてのチャンネルについてイコライザオフ用増幅率とイコライザオン用増幅率を算出する。イコライザオフ用増幅率は、イコライザ３２Ａないし３２Ｆがオフのときにチャンネル相互間の聴感上の音圧レベルを等しくするための増幅率であり、イコライザオン用増幅率は、イコライザ３２Ａないし３２Ｆがオンのときにチャンネル相互間の聴感上の音圧レベルを等しくするための増幅率である。また、イコライザオフ用増幅率およびイコライザオン用増幅率は、イコライザ３２Ａないし３２Ｆのオン時とオフ時との間の聴感上の音圧レベルを等しくするための増幅率でもある。ＤＶＤ再生時において、イコライザ３２Ａないし３２Ｆをオフにすると、増幅制御部７３の記憶部９２に記憶されたイコライザオフ用増幅率が読み取られ、これらが増幅制御信号ＡＡないしＡＦとして可変増幅器１４Ａないし１４Ｆに出力される。これにより、可変増幅器１４Ａないし１４Ｆには、イコライザオフ用増幅率が設定される。一方、ＤＶＤ再生時において、イコライザ３２Ａないし３２Ｆをオンにすると、増幅制御部７３の記憶部９２に記憶されたイコライザオン用増幅率が読み取られ、これらが増幅制御信号ＡＡないしＡＦとして可変増幅器１４Ａないし１４Ｆに出力される。これにより、可変増幅器１４Ａないし１４Ｆには、イコライザオン用増幅率が設定される。この結果、イコライザ３２Ａないし３２Ｆのオン・オフによって音声信号ＳＡないしＳＦの聴感上の音圧レベルは変化しない。なお、上記音圧レベル設定処理では、イコライザ３２Ａないし３２Ｆがオンになった状態で自動音場補正処理が終了するので、イコライザオン用増幅率を可変増幅器１４Ａないし１４Ｆに設定している。
【０１１６】
以上より、実施例にかかるアンプ装置３によれば、周波数特性設定処理において、集音信号ＳＴの逆周波数特性（目標周波数特性）における固定レベル帯域のレベルを基準とした各可変レベル帯域の相対レベルを算定し、当該可変レベル帯域の相対レベルの値を用いて、イコライザ３２Ａないし３２Ｆの各帯域のレベルを設定する構成としたから、固定レベル帯域における周波数成分のレベルを変化させることなく、音声信号ＳＡないしＳＦの周波数特性を調整することができる。これにより、固定レベル帯域の周波数成分のレベルを設定する手段が不要となる。具体的には、図７に示すように、各イコライザ３２Ａないし３２Ｆは各音声信号ＳＡないしＳＦの周波数帯域を６個の帯域に分割するが、固定レベル帯域（５００Ｈｚないし２ｋＨｚ）についてはレベル設定部が設けられていない。また、周波数特性設定処理においても、５個の可変レベル帯域について相対レベルを算出するのみである。また、周波数制御部７３による各イコライザ３２Ａないし３２Ｆに対するレベル制御も、５個の可変レベル帯域について行うのみである。このように、本実施例によれば、実質的には５帯域分の機構および処理によって、結果的には６帯域分の周波数特性設定処理を実現することができる。したがって、周波数分解能ひいては周波数特性調整精度を維持しながら、アンプ装置３の製造コストを低減させることができる。
【０１１７】
また、実施例にかかるアンプ装置３によれば、周波数特性設定処理における固定レベル帯域を５００Ｈｚないし２ｋＨｚに設定する構成としたから、イコライザ３２Ａないし３２Ｆによって音声信号ＳＡないしＳＦの周波数特性を変化させたときに、音声信号ＳＡないしＳＦの聴感上の音圧レベルが変化する量を小さくすることができる。
【０１１８】
さらに、本実施態様によれば、イコライザ３２Ａないし３２Ｆによって音声信号ＳＡないしＳＦの聴感上の音圧レベルが大幅に変化しないので、イコライザ３２Ａないし３２Ｆによって音声信号ＳＡないしＳＦの聴感上の音圧レベルが大幅に減少するのを防止することができる。したがって、後段の可変増幅器１４Ａないし１４Ｆで、音声信号ＳＡないしＳＦを増幅する量を小さくすることができる。この結果、Ｄ／Ａ変換器１３Ａないし１３Ｆから生じるノイズが可変増幅器１４Ａないし１４Ｆによって増幅されるのを抑えることができる。よって、音声信号ＳＡないしＳＦと共にスピーカ４Ａないし４Ｆから出力されるノイズを減少させることができ、高音質の音楽または映画再生を実現することができる。
【０１１９】
さらに、音声レベル設定処理において、音声信号の音圧レベルがイコライザ３２Ａないし３２Ｆのオン時とオフ時とで等しくなるように、可変増幅器１４Ａないし１４Ｆの増幅率を設定することとしたから、イコライザ３２Ａないし３２Ｆのオン・オフによって音圧信号の音圧レベルが変化するのを防止することができる。さらに、音声レベル設定処理において、音声レベルの測定に用いる測定用信号ＳＮ３の周波数帯域を、人間が聴感上、音圧レベルの変換を敏感に感じとる領域に設定したから、イコライザ３２Ａないし３２Ｆのオン時とオフ時との間に生じる音圧信号の音圧レベルの変動を聴感上なくすことができる。これにより、人間の聴感に影響を与える範囲で音圧レベルの変化を補正することができ、音圧レベル設定処理の効率化を図ることができる。なお、上述した実施例では、測定用信号ＳＮ３の周波数帯域を、５００ｋＨｚないし２ｋＨｚとし、固定レベル帯域と一致させた。固定レベル帯域も測定用信号ＳＮ３の周波数帯域も、人間が聴感上の音圧レベルの変化を敏感に感じとる領域に設定すべき点で共通しているので、両者を一致させることが好ましい。しかし、両者を必ずしも一致させる必要はない。例えば、測定用信号ＳＮ３を中心周波数１ｋＨｚの信号としてもよい。
【０１２０】
なお、上述した実施例では、音声信号の周波数帯域を６個の帯域に分割し、周波数特性設定処理を行う場合を例に挙げたが、本発明はこれに限らない。周波数帯域の分割数は２以上であればいくつでもよい。また、各帯域の中心周波数も限定されない。さらに、上述した実施例では、周波数特性設定処理において、２以上の帯域をグルーピングする処理を行う場合を例に挙げたが、本発明は、グルーピング処理を行わない場合にも適用することができる。
【０１２１】
また、上述した実施例では、周波数特性設定処理において、各可変レベル帯域の相対レベルをレベル制御信号ＬＡないしＬＦとしてイコライザ３２Ａないし３２Ｆに出力する構成としたが、本発明はこれに限らず、各可変レベル帯域の相対レベルに何らかの演算処理（例えば、所定のオフセットを加える処理や、所定の定数を乗じる処理など）を行った結果得られたレベル値をレベル制御信号ＬＡないしＬＦとしてイコライザ３２Ａないし３２Ｆに出力する構成としてもよい。このような場合でも、固定レベル帯域のレベルを変えることなく、音声信号の周波数特性を目標周波数特性に一致させることができるのであれば、上述した本発明の効果を得ることができる。
【０１２２】
また、本発明は、請求の範囲および明細書全体から読み取るこのできる発明の要旨または思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う周波数特性調整装置および周波数特性調整方法並びにこれらの機能を実現するコンピュータプログラムもまた本発明の技術思想に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における目標周波数特性および周波数特性調整装置によって設定された信号の周波数特性を示す特性線図である。
【図２】等ラウドネス曲線を示す特性線図である。
【図３】騒音計で用いられる周波数補正特性を示す特性線図である。
【図４】実施例におけるマルチチャンネルオーディオシステムの構成およびアンプ装置の構成を示すブロック図である。
【図５】実施例のマルチチャンネルオーディオシステムにおけるスピーカおよびマイクの位置を示す説明図である。
【図６】実施例における信号処理ユニットの構成を示すブロック図である。
【図７】実施例におけるイコライザの構成を示すブロック図である。
【図８】実施例における周波数特性制御部の構成を示すブロック図である。
【図９】実施例における増幅制御部の構成を示すブロック図である。
【図１０】実施例における自動音場補正処理のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】自動音場補正処理において行われる周波数特性設定処理を示すフローチャートである。
【図１２】周波数特性設定処理の過程における集音信号の周波数特性を示す特性線図である。
【図１３】周波数特性設定処理の過程においてグルーピング処理が行われたときの集音信号の周波数特性を示す特性線図である。
【図１４】周波数特性設定処理の過程において集音信号の周波数特性の逆特性を示す特性線図である。
【図１５】周波数特性設定処理の過程においてオフセット操作が行われたときのイコライザに設定すべき周波数特性（各帯域のレベル）を示す特性線図である。
【図１６】自動音場補正処理において行われる音圧レベル設定処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
３…アンプ装置（周波数特性調整装置）
１２…測定用信号発生器（測定用信号発生手段）
１４Ａ〜１４Ｆ…可変増幅器（レベル調整手段）
３２Ａ〜３２Ｆ…イコライザ（調整手段）
５１〜５５…レベル設定部（調整手段）
７１…周波数特性演算部（算定手段）
７３…増幅制御部（レベル調整手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば音声信号等の周波数特性を変化させるイコライザ等の周波数特性調整装置および周波数特性調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンパクトディスク（ＣＤ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ ＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）に記録された音楽や映画を楽しむためのオーディオシステムは、グラフィックイコライザを備えている場合が多い。グラフィックイコライザは、例えば音声信号の周波数帯域を複数の帯域に分割し、各帯域のレベルを強調（ブースト）または減衰（カット）することができる回路を備えている。グラフィックイコライザによって音声信号における各帯域のレベルを調整することにより、音声信号の周波数特性を、スピーカその他の音響機器の特性や、音楽や映画を視聴する場所の環境に合うように調整することができる。
【０００３】
また、近年普及しているマルチチャンネルサラウンドオーディオシステムは、例えば５〜８程度のチャンネルを有し、これらのチャンネルの音声出力を制御するアンプ装置と、これらのチャンネルに対応する数のスピーカを備えている。サラウンド再生を実現するためには、各スピーカを適切な位置に設置すると共に、各スピーカの特性に適合するように音声信号の音圧レベルや周波数特性を適切に設定することが要求される。そこで、かかるサラウンドオーディオシステムにおけるアンプ装置は、チャンネルごとにイコライザや増幅器を備えていているものが多い。
【０００４】
さらに、かかるサラウンドオーディオシステムの中には、音声信号の音圧レベルや周波数特性をチャンネルごとに自動的に設定する自動音場補正システムを有しているものもある。すなわち、かかる自動音場補正システムは、スピーカの位置や特性およびスピーカの設置されている部屋の環境を検知・分析し、その結果に基づいて各チャンネルの音声信号に設定すべき周波数特性（目標周波数特性）を算出する。そして、その目標周波数特性に一致するように、各音声信号における各帯域のレベルを強調または減衰させ、各音声信号の周波数特性を自動的に設定する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、イコライザのバンド数（周波数帯域の分割数）を増やすと、周波数分解能が高くなり、周波数特性調整の精度が良くなるが、製造コストが高くなる。一方、バンド数を減らすと、製造コストは安くなるが、周波数分解能が低下し、周波数特性調整の精度が落ちる。このように、従来のイコライザでは、周波数特性調整精度の維持または向上を図りながら、製造コストを抑えることが難しいという問題がある。
【０００６】
一方、従来のイコライザにはさらに別の問題がある。すなわち、音の周波数帯域には、人間が聴感上、音圧レベルの変化を敏感に感じとる帯域とそうでない帯域とがある。例えば、１ｋＨｚ（キロヘルツ）付近の帯域において音圧レベルが変化すると、人間はその変化を敏感に感じとる。そのため、人間が聴感上音圧レベルの変化を敏感に感じとる帯域のレベルをイコライザによって強調または減衰させると、イコライザのオン・オフによって聴感上の音圧レベルが大きく変化する。例えば、チャンネルごとにイコライザを備えたサラウンドオーディオシステムにおいて、各イコライザで１ＫＨｚ付近のレベルを様々に変更すると、各スピーカから出力される音声の聴感上の音圧レベルが様々に変化する。この結果、各スピーカの出力レベルのバランスが崩れてしまい、サラウンド再生が実現できないという不都合が生じる。
【０００７】
かかる不都合を防止するために、従来のオーディオシステムには、イコライザの後段に増幅器や減衰器を設け、イコライザから出力された音声信号のレベルを全体的に上げ下げすることによって、イコライザの設定に伴う音圧レベルの変化を調整するものがある。しかし、イコライザから出力された音声信号のレベルを上げるために、音声信号を増幅器によって増幅すると、音声信号と共にノイズまでも増幅してしまう。このため、オーディオシステムにおける再生の高音質化を図ることが困難となるという問題がある。
【０００８】
本発明は上記に例示したような問題点に鑑みなされたものであり、本発明の第１の目的は、周波数特性調整の精度を維持または向上させながら、製造コストを抑えることができる周波数特性調整装置および周波数特性調整方法を提供することにある。
【０００９】
本発明の第２の目的は、信号の周波数特性を変化させたことによって、信号の聴感上の音圧レベルが変化する量を小さくすることができる周波数特性調整装置および周波数特性調整方法を提供することにある。
【００１０】
本発明の第３の目的は、ノイズを抑制することができ、信号再生の品質を高めることができる周波数特性調整装置および周波数特性調整方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１に記載の周波数特性調整装置は、音声信号の周波数特性を目標周波数特性と一致するように変化させる周波数特性調整装置であって、外部から入力された前記音声信号を受け取る受取手段と、前記受取手段により受け取られた音声信号の周波数帯域を１の固定レベル帯域と１または複数の可変レベル帯域に分割し、前記目標周波数特性における前記固定レベル帯域のレベルを基準とした各可変レベル帯域の相対レベルを、人間の聴感特性に応じて算定する算定手段と、前記算定手段により算定された前記各可変レベル帯域の相対レベルに基づいて、前記音声信号における前記各可変レベル帯域のレベルを強調または減衰させる調整手段と、前記調整手段により前記各可変レベル帯域のレベルの強調または減衰が施された前記音声信号を出力する出力手段と、前記受取手段に受け取られる前の音声信号のレベルと前記出力手段によって出力された後の音声信号のレベルとが等しくなるように、前記出力手段から出力された音声信号のレベルを調整するレベル調整手段とを備え、前記固定レベル帯域は、人間が聴感上音圧レベルの変化を敏感に感じとる所定の帯域であることを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決するために請求項２に記載の周波数特性調整装置は、外部から入力された音声信号を受け取る受取手段と、前記受取手段により受け取られた音声信号の周波数帯域を１の固定レベル帯域と１または複数の可変レベル帯域とに分割し、前記音声信号における前記各可変レベル帯域のみのレベルを、人間の聴感特性に応じて強調または減衰させる調整手段と、前記調整手段により前記各可変レベル帯域のレベルの強調または減衰が施された前記音声信号を出力する出力手段と、前記受取手段に受け取られる前の音声信号のレベルと前記出力手段によって出力された後の音声信号のレベルとが等しくなるように、前記出力手段から出力された音声信号のレベルを調整するレベル調整手段とを備え、前記固定レベル帯域は、人間が聴感上音圧レベルの変化を敏感に感じとる所定の帯域であることを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決するために請求項７に記載のコンピュータプログラムは、コンピュータを請求項１ないし６のいずれかに記載の周波数調整装置として機能させることを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決するために請求項８に記載の周波数特性調整方法は、音声信号の周波数特性を目標周波数特性と一致するように変化させる周波数特性調整方法であって、外部から入力された前記音声信号を受け取る受取工程と、前記受取工程において受け取られた音声信号の周波数帯域を１の固定レベル帯域と１または複数の可変レベル帯域に分割し、前記目標周波数特性における前記固定レベル帯域のレベルを基準とした各可変レベル帯域の相対レベルを、人間の聴感特性に応じて算定する算定工程と、前記算定工程において算定された前記各可変レベル帯域の相対レベルに基づいて、前記音声信号における前記各可変レベル帯域のレベルを強調または減衰させる調整工程と、前記調整工程において前記各可変レベル帯域のレベルの強調または減衰が施された前記音声信号を出力する出力工程と、前記受取工程において受け取られる前の音声信号のレベルと前記出力工程において出力された後の音声信号のレベルとが等しくなるように、前記出力工程において出力された音声信号のレベルを調整するレベル調整工程とを備え、前記固定レベル帯域は、人間が聴感上音圧レベルの変化を敏感に感じとる所定の帯域であることを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決するために請求項９に記載の周波数特性調整方法は、外部から入力された音声信号を受け取る受取工程と、前記受取工程において受け取られた音声信号の周波数帯域を１の固定レベル帯域と１または複数の可変レベル帯域とに分割し、前記音声信号における前記各可変レベル帯域のみのレベルを、人間の聴感特性に応じて強調または減衰させる調整工程と、前記調整工程において前記各可変レベル帯域のレベルの強調または減衰が施された前記音声信号を出力する出力工程と、前記受取工程において受け取られる前の音声信号のレベルと前記出力工程において出力された後の音声信号のレベルとが等しくなるように、前記出力工程において出力された音声信号のレベルを調整するレベル調整工程とを備え、前記固定レベル帯域は、人間が聴感上音圧レベルの変化を敏感に感じとる所定の帯域であることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態にかかる周波数特性調整装置の構成について説明する。本発明の第１実施形態にかかる周波数特性調整装置は、音声信号の周波数特性を目標周波数特性と一致するように変化させる装置である。例えば、周波数特性調整装置は、音声信号の周波数帯域を複数の帯域に分割し、各帯域のレベルを強調（ブースト）または減衰（カット）することによって、音声信号の周波数特性を変化させるグラフィックイコライザである。なお、本実施形態にかかる周波数特性調整装置による処理の対象となる音声信号はアナログ信号であってもデジタル信号であってもよい。また、本実施形態にかかる周波数特性調整装置による処理の対象は、音声信号に限らず、動画信号、静止画信号、通信信号、何らかの低周波信号および高周波信号など、周波数特性を有する信号であれば何でもよい。さらに、本発明はグラフィックイコライザに限らず、複数帯域を有するパラメトリックイコライザにも適用することができる。
【００１８】
本実施形態にかかる周波数特性調整装置は、音声信号の周波数特性を目標周波数特性に一致するように変化させる。すなわち、周波数特性調整装置は、音声信号の周波数帯域を複数の帯域に分割し、各帯域のレベルを目標周波数特性における各帯域のレベルに一致させるように、当該各帯域（固定レベル帯域を除く）のレベルを強調または減衰させる。目標周波数特性とは、当該周波数特性調整装置に設定された周波数特性であって、当該周波数特性調整装置の処理の対象となる音声信号に持たせるべき周波数特性を意味する。例えば、本実施形態にかかる周波数特性調整装置がマニュアルタイプのグラフィックイコライザである場合には、目標周波数は、当該グラフィックイコライザのパネル面に設けられた複数の帯域レベル調整用のボリュームをユーザが手動で調整することによって定められる。また、本実施形態にかかる周波数特性調整装置が例えば自動音場補正システムにおけるオートタイプのグラフィックイコライザである場合には、目標周波数は、自動音場補正システムにより自動検出または自動算出されて定められる。なお、目標周波数を外部のオーディオ機器またはコンピュータから周波数特性調整装置に提供する構成としてもよいし、周波数特性調整装置が外部のオーディオ機器またはコンピュータに問い合わせて目標周波数を取得する構成としてもよい。
【００１９】
また、本実施形態にかかる周波数特性調整装置は、外部から入力された音声信号を受け取る受取手段と、受取手段により受け取られた音声信号の周波数帯域を１の固定レベル帯域と１または複数の可変レベル帯域に分割し、目標周波数特性における固定レベル帯域のレベルを基準とした各可変レベル帯域の相対レベルを算定する算定手段と、算定手段により算定された各可変レベル帯域の相対レベルに基づいて、音声信号における各可変レベル帯域のレベルを強調または減衰させる調整手段と、調整手段により各可変レベル帯域のレベルの強調または減衰が施された音声信号を出力する出力手段とを備えている。
【００２０】
算定手段は、受取手段により受け取られた音声信号の周波数帯域を複数の帯域に分割し、そのうちの１つの帯域を固定レベル帯域として選択し、残りの帯域を可変レベル帯域として選択する。帯域分割の方法は、例えば、音声信号の経路に中心周波数の異なる複数のバンドパスフィルタを直列に接続する方法でもよいし、音声信号の経路を複数に分岐させ、分岐したそれぞれの経路に中心周波数の異なるバンドパスフィルタを並列に接続する方法でもよい。また、これら以外の既知の方法を用いてもよい。
【００２１】
さらに、算定手段は、目標周波数特性における固定レベル帯域のレベルを基準とした各可変レベル帯域の相対レベルを算定する。例えば、算定手段は、演算回路、記憶回路、および目標周波数特性における固定レベル帯域のレベルを基準とした各可変レベル帯域の相対レベルを算定する算定処理プログラムを、周波数特性調整装置内に設けることによって実現することができる。すなわち、記憶回路が目標周波数特性の各帯域におけるレベルを記憶し、演算回路がその記憶回路に記憶された各レベルを参照しつつ、算定処理プログラムを実行し、目標周波数特性における固定レベル帯域のレベルを基準とした各可変レベル帯域の相対レベルを算定する。
【００２２】
調整手段は、算定手段により算定された各可変レベル帯域の相対レベルに基づいて、音声信号における各可変レベル帯域のレベルを強調または減衰させる。例えば、調整手段は、各可変レベル帯域の信号成分を増幅または減衰させる増幅・減衰手段等により実現することができる。
【００２３】
なお、帯域分割の手段や増幅・減衰手段は、アナログ回路によって構成してもよいし、デジタル回路によって構成してもよい。
【００２４】
調整手段は、各可変レベル帯域のレベルを調整するのみであり、固定レベル帯域のレベルは調整しない。すなわち、本実施形態にかかる周波数特性調整装置は、各可変レベル帯域のレベルを調整するための調整手段は有しているが、固定レベル帯域のレベルを調整するための手段は有していない。そのため、固定レベル帯域の信号成分のレベルは維持される。そして、調整手段により各可変レベル帯域のレベルの強調または減衰が施された音声信号は、出力手段によって出力される。
【００２５】
次に、第１実施形態にかかる周波数特性調整装置の動作について図１を参照して説明する。図１は目標周波数特性Ｆ１と、周波数特性調整装置に処理が行われた音声信号の周波数特性Ｆ２を示している。
【００２６】
図１において、例えば、音声信号の周波数成分を、中心周波数３１．５Ｈｚ、６３Ｈｚ、１２５Ｈｚ、５００Ｈｚ、１ｋＨｚ、２ｋＨｚ、４ｋＨｚ、８ｋＨｚ、１６ｋＨｚの１０個の帯域に分割し、中心周波数１ｋＨｚの帯域を固定レベル帯域に選択し、他の各帯域を可変レベル帯域に選択したとする。
【００２７】
かかる設定下で、算定手段は、目標周波数特性Ｆ１における固定レベル帯域のレベルを基準とした各可変レベル帯域の相対レベルを算定する。図１によれば、例えば、目標周波数特性Ｆ１における周波数１ｋＨｚのレベルを基準とした周波数２５０Ｈｚの相対レベルは、＋１１ｄＢ（デシベル）である。また、目標周波数特性Ｆ１における周波数１ｋＨｚのレベルを基準とした周波数４ｋの相対レベルは＋８ｄＢである。
【００２８】
次に、調整手段は、算定手段により算定された各可変レベル帯域の相対レベルに基づいて、音声信号における各可変レベル帯域のレベルを強調または減衰させる。例えば、音声信号の元の周波数特性が各帯域において０ｄＢであると仮定した場合、周波数２５０Ｈｚの相対レベルは＋１１ｄＢであるので、調整手段は、音声信号の周波数２５０Ｈｚのレベルを＋１１ｄＢ強調する。また、周波数４ｋＨｚの相対レベルは＋８ｄＢであるので、調整手段は、音声信号の周波数４ｋＨｚのレベルを＋８ｄＢ強調する。
【００２９】
このような算定手段および調整手段の処理によって、周波数特性調整装置の処理の対象となっている音声信号の周波数特性は、図１中の周波数特性Ｆ２のようになる。音声信号の周波数特性Ｆ２を目標周波数特性Ｆ１と比較すると、両者は、全体的なレベルが異なるものの、周波数特性は共通している。また、音声信号の周波数特性Ｆ２を見ると、各可変レベル帯域におけるレベルは、目標周波数特性Ｆ１における固定レベル帯域のレベルを基準とした各可変レベル帯域の相対レベル分だけ強調されている。ところが、固定レベル帯域のレベルは、音声信号の元のレベルから変わっておらず、０ｄＢである。
【００３０】
以上より、第１実施形態にかかる周波数特性調整装置によれば、目標周波数特性における固定レベル帯域のレベルを基準とした各可変レベル帯域の相対レベルを算定し、当該各可変レベル帯域の相対レベルに基づいて、音声信号における各可変レベル帯域のレベルを強調または減衰させる構成としたから、固定レベル帯域における信号成分のレベルを強調または減衰させることなく、音声信号の周波数特性を目標周波数特性に一致させることができる。
【００３１】
これにより、固定レベル帯域の信号レベルを強調または減衰させる手段が不要となり、バンド数（周波数帯域の分割数）を減らすことなしに、帯域レベルの調整機構を１個減らすことができる。例えば、図１に示す例では、音声信号の周波数帯域が１０個の帯域に分割されているが、固定レベル帯域である中心周波数１ｋＨｚの帯域については調整機構が不要となる。したがって、可変レベル帯域のそれぞれに対応する９個の調整機構を設ければ足りる。よって、周波数分解能ひいては周波数特性調整精度を維持または向上させながら、周波数特性調整装置の製造コストを低減させまたは抑制することができる。
【００３２】
次に、本発明の第１実施形態の各種態様について説明する。
【００３３】
上述したように、第１実施形態にかかる周波数特性調整装置においては、音声信号の周波数特性を１つの固定レベル帯域と１または複数の可変レベル帯域に分割する。この場合、固定レベル帯域の中心周波数または周波数範囲をいかに設定するかは任意である。しかし、固定レベル帯域を、人間が聴感上、音圧レベルの変化を敏感に感じとる所定の帯域に設定する構成としてもよい。これにより、周波数特性調整装置によって音声信号の周波数特性を変化させたときに、音声信号の聴感上の音圧レベルが大幅に変化するのを防止することができる。
【００３４】
すなわち、人間の聴感は周波数によって異なり、同じ音圧レベルの音でも周波数が異なると大きさが違って感じられる。そのため、人間の聴感上の音圧レベルの変化も周波数によって異なる。言い換えれば、人間が聴感上、音圧レベルの変化を敏感に感じとる帯域とそうでない帯域がある。そこで、固定レベル帯域を、人間が聴感上、音圧レベルの変化を敏感に感じとる帯域、言い換えれば、音圧レベルの変化を人間に感知させるにあたり支配的な周波数帯域に設定する。すると、図１に示す周波数特性Ｆ２を見ればわかるように、固定レベル帯域の信号レベルは、周波数特性調整装置による処理の前後で変化しないので、周波数特性調整装置による処理の前後で音声信号の聴感上の音声レベルの変化を小さくすることができる。
【００３５】
また、本実施態様によれば、上述したように、周波数特性調整装置により音声信号の周波数特性を変化させても、音声信号の聴感上の音圧レベルは大幅に変化しない。したがって、周波数特性調整装置による処理によって生じる音声信号の音圧レベルの変動を吸収するために、処理後の音声信号の音圧レベルを増幅または減衰させる量が小さくなる。したがって、デジタル信号の音声信号に対して周波数特性を変化させた後に、当該音声信号をデジタル−アナログ変換し、増幅器で増幅するという構成の回路において、最終的に出力されるノイズの量を減らすことができる。すなわち、本実施形態による周波数特性調整装置により音声信号の周波数特性を変化させても、当該音声信号の音圧レベルが大幅に減少することはない。とすれば、後段の増幅器によって音声信号の音圧レベルを増幅する量は小さくなる。したがって、デジタル−アナログ変換の際に音声信号にノイズが混在しても、そのノイズが音声信号の増幅に伴って大幅に増幅してしまうのを防ぐことができる。
【００３６】
また、固定レベル帯域を、１ｋＨｚを含む所定の帯域に設定してもよい。
【００３７】
これにより、周波数特性調整装置によって音声信号の周波数特性を変化させたときに、音声信号の聴感上の音圧レベルが大幅に変化するのを防止することができる。そして、この場合、上述したように、周波数特性調整装置による処理後の音声信号を増幅する量を小さくできるので、ノイズの抑制を図ることができる。
【００３８】
すなわち、一般に、１ｋＨｚ付近の帯域における聴感上の音圧レベルの変化は大きいとされている。この根拠は、等ラウドネス曲線に基づいて説明することができる。図２は人間の可聴範囲を表す等ラウドネス曲線を示している。等ラウドネス曲線は、１ｋＨｚの純音を基準にして、その音と同じ大きさに聞こえる音の音圧レベルを結んだ曲線である。図２によれば、１ｋＨｚ付近の音圧レベルは、６００Ｈｚ付近および４ｋＨｚ付近の音圧レベルと比較して大きいことがわかる。このことは、１ｋＨｚ付近の帯域における聴感上の音圧レベルの変化が大きいことを意味する。
【００３９】
また、固定レベル帯域を、５００Ｈｚないし２ｋＨｚを含む所定の帯域に設定してもよい。
【００４０】
かかる構成によっても、周波数特性調整装置によって音声信号の周波数特性を変化させたときに、音声信号の聴感上の音圧レベルが大幅に変化するのを防止することができる。そして、この場合、上述したように、周波数特性調整装置による処理後の音声信号を増幅する量を小さくできるので、ノイズの抑制を図ることができる。
【００４１】
すなわち、５００Ｈｚないし２ｋＨｚの帯域は、一般に、音声信号の聴感上の音圧レベルの変化が大きいとされる。この根拠は、例えば騒音計に関する学問研究に求めることができる。騒音計は物理的意味および感覚的意味において、音が大きいか小さいかを判定し、数値化する測定器である。騒音計では、音圧レベルを人間の聴感度に擬した周波数補正特性で補正した値が騒音レベルとして用いられている。そこで、かかる周波数補正特性に基づいて、人間の聴感上の音圧レベルの変化が大きく現れる帯域を知ることができる。図３はＩＥＣ（国際電気標準会議）規格に基づく３つの周波数補正曲線（Ａ曲線、Ｂ曲線、Ｃ曲線）を示している。図３によれば、いずれの曲線においても５００Ｈｚないし２ｋＨｚの帯域において、聴感上の音圧レベルの変化が大きいことがわかる。このことは、５００Ｈｚないし２ｋＨｚの帯域において、音声信号の聴感上の音圧レベルの変化が大きいことを意味する。
【００４２】
また、固定レベル帯域を、５００Ｈｚないし２ｋＨｚの帯域に含まれる所定の帯域に設定しても、同様の作用・効果が実現される。
【００４３】
また、第１実施形態にかかる周波数特性調整装置において、受取手段により受け取られる前の音声信号のレベルと出力手段によって出力された後の音声信号のレベルとが等しくなるように、出力手段から出力された信号のレベルを調整するレベル調整手段を備えてもよい。
【００４４】
かかる構成によれば、例えば、当該周波数特性調整装置をオフにしたときに当該周波数特性調整装置の出力端側に現れる音声信号のレベルと、当該周波数特性調整装置をオンにしたときに当該周波数特性調整装置の出力端側に現れる音声信号のレベルとを自動的に等しくすることができる。これにより、周波数特性調整装置のオン・オフによって周波数特性調整装置の出力端側に現れる音声信号のレベルが変化するのを防止できる。
【００４５】
また、第１実施形態にかかる周波数特性調整装置において、人間が聴感上音圧レベルの変化を敏感に感じ取る所定の周波数帯域を有する測定用信号を受取手段に出力する測定用信号発生手段を備えてもよい。
【００４６】
かかる構成を有する周波数特性調整装置において、測定用信号発生手段から出力された測定用信号は、周波数特性調整装置の各手段による処理を経て、出力手段により出力される。これにより、受取手段に受け取られる前の測定用信号のレベルと、出力手段から出力された後の測定用信号のレベルとを比較すれば、周波数特性調整装置のオン・オフによって周波数特性調整装置の出力端側に現れる音声信号のレベルの変化量を知ることができる。したがって、周波数特性調整装置の出力側に手動の増幅器または減衰器を設ければ、ユーザは、その増幅器または減衰器を操作して、周波数特性調整装置のオン・オフによって周波数特性調整装置の出力端側に現れる測定用信号のレベルが等しくなるように、レベル調整をすることができる。また、上述したレベル調整手段を備えた周波数特性調整装置に測定用信号発生手段を追加すれば、測定用信号を用いたレベル調整を自動的に行うことができる。さらに、測定用信号の周波数を、人間が聴感上音圧レベルの変化を敏感に感じ取る所定の周波数帯域に設定することにより、周波数特性調整装置のオン・オフにより周波数特性調整装置の出力端側に現れる音声信号の聴感上の音圧レベルが変化するのを高精度にかつ効率よく防止することができる。
【００４７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態にかかる周波数特性調整装置は、外部から入力された音声信号を受け取る受取手段と、受取手段により受け取られた音声信号の周波数帯域を１の固定レベル帯域と１または複数の可変レベル帯域とに分割し、音声信号における各可変レベル帯域のみのレベルを強調または減衰させる調整手段と、調整手段により各可変レベル帯域のレベルの強調または減衰が施された音声信号を出力する出力手段とを備えている。そして、かかる周波数特性調整装置において、固定レベル帯域は、人間が聴感上音圧レベルの変化を敏感に感じとる所定の帯域に設定される。
【００４８】
かかる構成を有する第２実施形態にかかる周波数特性調整装置において、調整手段によってレベルを強調または減衰させることができるのは、各可変レベル帯域の信号成分のみである。すなわち、固定レベル帯域の信号成分はレベル調整がなされず、元のレベルのまま出力手段から出力される。このように、固定レベル帯域のレベル調整ができない構成であっても、各可変レベル帯域のレベルを調整し、固定レベル帯域のレベルを基準とした各可変レベル帯域の相対レベルを設定することができる。これにより、音声信号の全周波数帯域について所望の周波数特性を設定することができる。
【００４９】
このように第２実施形態にかかる周波数特性調整装置によれば、固定レベル帯域のレベルを強調または減衰させることなく、音声信号の全周波数帯域における周波数特性を設定することができる。したがって、固定レベル帯域の信号レベルを強調または減衰させる手段が不要となり、バンド数（周波数帯域の分割数）を減らすことなしに、帯域レベルの調整機構を１個減らすことができる。よって、周波数分解能ひいては周波数特性調整精度を維持または向上させながら、周波数特性調整装置の製造コストを低減させまたは抑制することができる。
【００５０】
さらに、第２実施形態にかかる周波数特性調整装置によれば、固定レベル帯域を、人間が聴感上、音圧レベルの変化を敏感に感じとる所定の帯域に設定されている。これにより、周波数特性調整装置によって音声信号の周波数特性を変化させたときに、音声信号の聴感上の音圧レベルが大幅に変化するのを防止することができる。したがって、上述した第１実施形態にかかる周波数特性調整装置の各種態様と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
なお、以上のような第１および第２の実施形態は、専用の装置としてハードウェアと一体的に構成する形態で実現してもよいし、コンピュータにプログラムを読み込ませることによって実現してもよい。
【００５２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。以下の実施例は、本発明の周波数特性調整装置をマルチチャンネルオーディオシステムにおけるマルチチャンネルアンプ装置に適用した例である。
【００５３】
まず、マルチチャンネルオーディオシステムの構成について図４および図５を参照して説明する。
【００５４】
図４はマルチチャンネルオーディオシステムの構成およびアンプ装置の構成を示している。図５はマルチチャンネルオーディオシステムにおけるスピーカおよびマイクの配置を示している。
【００５５】
マルチチャンネルオーディオシステム１は、例えば５．１サラウンドのマルチチャンネル再生を実現することができるオーディオシステムである。図４に示すように、マルチチャンネルオーディオシステム１は、ＤＶＤプレーヤ２、アンプ装置３、例えば６個のスピーカ４Ａないし４Ｆ、およびマイク５を備えている。
【００５６】
ＤＶＤプレーヤ２は、ＤＶＤに記録された音声データを再生し、音声データに対応する音声信号ＳＡないしＳＦを出力する情報再生装置である。ＤＶＤプレーヤ２は、マルチチャンネル再生に対応している。したがって、マルチチャンネル再生に対応した音声データがＤＶＤに記録されているときには、ＤＶＤプレーヤ２は例えば６チャンネルの音声信号ＳＡないしＳＦを出力する。なお、ＤＶＤプレーヤ２から出力される音声信号ＳＡないしＳＦは、アナログ信号でもデジタル信号でもよいが、本実施例におけるＤＶＤプレーヤ２はデジタル信号の音声信号ＳＡないしＳＦを出力するものとする。
【００５７】
アンプ装置３は、マルチチャンネル対応の音声出力制御装置である。アンプ装置３は、ＤＶＤプレーヤ２から出力された６チャンネルの音声信号ＳＡないしＳＦを受け取り、これら音声信号ＳＡないしＳＦの周波数特性、遅延特性および音圧レベル等を調整し、さらに、これら音声信号ＳＡないしＳＦをチャンネルごとに６個のスピーカ４Ａないし４Ｆに分配して出力する。また、アンプ装置３は、自動音場補正処理を行う機能を有している。自動音場補正処理とは、各チャンネルの音声信号ＳＡないしＳＦの周波数特性、遅延特性および音圧レベルを自動的に設定する機能である。
【００５８】
アンプ装置３には６個のスピーカ４Ａないし４Ｆが接続されている。６個のスピーカ４Ａないし４Ｆは、具体的には、左側フロントスピーカ４Ａ、右側フロントスピーカ４Ｂ、センタスピーカ４Ｃ、サブウーファー４Ｄ、左側リアスピーカ４Ｅ、右側リアスピーカ４Ｆである。これらのスピーカ４Ａないし４Ｆは、図５に示すように配置されている。スピーカ４Ａないし４Ｆをこのように配置することにより、サラウンド再生を実現することができる。
【００５９】
また、図４に示すように、アンプ装置３にはマイク５が接続されている。マイク５は、アンプ装置３が自動音場補正処理を行うときに用いられるものある。マイク５は、図５に示すように、自動音場補正処理を行うときには、各スピーカ４Ａないし４Ｆの配置された領域の中央に置かれる。
【００６０】
次に、アンプ装置３の構成について図４を参照して説明する。図４に示すように、アンプ装置３は、信号処理ユニット１１、測定用信号発生器１２、６個のＤ／Ａ（デジタル／アナログ）変換器１３Ａないし１３Ｆ、６個の可変増幅器１４Ａないし１４Ｆ、増幅器１５、およびＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器１６を備えている。
【００６１】
信号処理ユニット１１は、ＤＶＤプレーヤ２からアンプ装置３に入力された音声信号ＳＡないしＳＦの周波数特性、遅延特性および音圧レベルを設定・調整する回路群である。
【００６２】
測定用信号発生器１２は、自動音場補正処理を実行するときに用いられるものである。自動音声補正処理を行うとき、測定信号発生器１２は、測定用信号ＳＮ１ないしＳＮ３を生成し、これを信号処理ユニット１１に出力する。なお、測定用信号ＳＮ１ないしＳＮ３は、例えばピンクノイズである。
【００６３】
Ｄ／Ａ変換器１３Ａないし１３Ｆは、信号処理ユニット１１から出力された音声信号ＳＡないしＳＦ（デジタル信号）をアナログ信号にそれぞれ変換する回路である。
【００６４】
可変増幅器１４Ａないし１４Ｆは、Ｄ／Ａ変換器１３Ａないし１３Ｆから出力された音声信号ＳＡないしＳＦを増幅する回路である。可変増幅器１４Ａないし１４Ｆの増幅率は、信号処理ユニット１１内の制御部２２に設けられた増幅制御部７３から出力される増幅制御信号ＡＡないしＡＦによって制御される。
【００６５】
増幅器１５は、自動音場補正処理を行うときに、マイク５から出力される集音信号を増幅する回路である。
【００６６】
Ａ／Ｄ変換器１６は、自動音場補正処理を行うときに、マイク５から出力され、増幅器１５によって増幅された集音信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換し、これを集音信号ＳＴとして信号処理ユニット１１に供給する回路である。
【００６７】
次に、信号処理ユニット１１の構成について図６ないし図８を参照して説明する。
【００６８】
図６は信号処理ユニット１１の構成を示している。図６に示すように、信号処理ユニット１１は、信号処理部２１および制御部２２を備えている。
【００６９】
信号処理部２１は、ＤＶＤプレーヤ２からアンプ装置３に出力された音声信号ＳＡないしＳＦの周波数特性および遅延特性を設定・調整する回路群である。信号処理部２１は、６個のスイッチ３１Ａないし３１Ｆ、６個のイコライザ３２Ａないし３２Ｆ、および６個の遅延回路３３Ａないし３３Ｆを備えている。
【００７０】
スイッチ３１Ａないし３１Ｆは、信号処理部２１に入力すべき信号を、ＤＶＤプレーヤ２から出力された音声信号ＳＡないしＳＦとするか、測定用信号発生器１２から出力された測定用信号ＳＮ１ないしＳＮ３とするかを選択するためのスイッチである。自動音場補正処理を行うときには、スイッチ３１Ａないし３１Ｆにおける図６中の上側に位置する入力端子と出力端子とを接続する。これにより、測定用信号ＳＮ１ないしＳＮ３が信号処理部２１に供給される。一方、ＤＶＤを再生するときには、スイッチ３１Ａないし３１Ｆにおける図６中の下側に位置する入力端子と出力端子とを接続する。これにより、音声信号ＳＡないしＳＦが信号処理部２１に供給される。スイッチ３１Ａないし３１Ｆの切換は、制御部２２に設けられたメインコントローラ７４によって制御される。
【００７１】
イコライザ３２Ａないし３２Ｆは、音声信号ＳＡないしＳＦの周波数特性をそれぞれ設定する回路である。イコライザ３２Ａないし３２Ｆは、制御部２２に設けられた周波数特性制御部７１から出力されるレベル制御信号ＬＡないしＬＦによってそれぞれ制御される。
【００７２】
図７は、６個のイコライザ３２Ａないし３２Ｆのうちの１個であるイコライザ３２Ａの構成を示している。図７に示すように、イコライザ３２Ａは、６個のバンドパスフィルタ４１ないし４６、５個のレベル設定部５１ないし５５、および合成器６１を備えている。
【００７３】
バンドパスフィルタ４１ないし４６のそれぞれは、音声信号ＳＡにおける所定の周波数成分のみを通過させ、他の周波数成分を遮断するフィルタ回路である。具体的には、バンドパスフィルタ４１は、音声信号ＳＡにおける１１．３ｋＨｚ付近の周波数成分のみを通過させる。バンドパスフィルタ４２は、音声信号ＳＡにおける４ｋＨｚ付近の周波数成分のみを通過させる。バンドパスフィルタ４３は、音声信号ＳＡにおける２５０Ｈｚ付近の周波数成分のみを通過させる。バンドパスフィルタ４４は、音声信号ＳＡにおける１２５Ｈｚ付近の周波数成分のみを通過させる。バンドパスフィルタ４５は、音声信号ＳＡにおける６３Ｈｚ付近の周波数成分のみを通過させる。バンドパスフィルタ４６は、音声信号ＳＡにおける５００Ｈｚないし２ｋＨｚ付近の周波数成分のみを通過させる。
【００７４】
レベル設定部５１ないし５５は、バンドパスフィルタ４１ないし４５を通過した音声信号ＳＡの周波数成分のレベルを実際に設定する回路である。レベル設定部５１ないし５５は、周波数特性制御部７１から出力されるレベル制御信号ＬＡ１ないしＬＡ５（これらの信号はレベル制御信号ＬＡに含まれている）によってそれぞれ制御される。具体的には、レベル設定部５１ないし５５によって音声信号ＳＡのそれぞれの周波数成分に設定すべきレベルは、レベル制御信号ＬＡ１ないしＬＡ５によって定められる。
【００７５】
合成器６１は、レベル設定部５１ないし５５およびバンドパスフィルタ４６から出力された音声信号ＳＡのそれぞれの周波数成分を合成する回路である。合成器６１により合成された音声信号ＳＡは、遅延回路３３Ａ（図６参照）に出力される。
【００７６】
ここで、図７に示すように、バンドパスフィルタ４１ないし４５の後段にはレベル設定部５１ないし５５が設けられている。したがって、バンドパスフィルタ４１ないし４５によって分割された音声信号ＳＡのそれぞれの周波数成分は、レベル設定部５１ないし５５によってそれぞれのレベルがレベル制御信号ＬＡ１ないしＬＡ５に基づいて変更された後に、合成器６１に供給される。すなわち、バンドパスフィルタ４１ないし４５のそれぞれに対応する複数の周波数帯域（中心周波数が６３Ｈｚ、１２５Ｈｚ、２５０Ｈｚ、４ｋＨｚ、１１．３ｋＨｚ）は、可変レベル帯域である。
【００７７】
これに対し、音声信号ＳＡにおける５００Ｈｚないし２ｋＨｚ付近の周波数成分を通過させるバンドパスフィルタ４６の後段には、レベル設定部は設けられていない。すなわち、このバンドパスフィルタ４６の出力端子は、合成器に直接接続されている。したがって、音声信号ＳＡにおける５００Ｈｚないし２ｋＨｚ付近の周波数成分は、そのレベルが変更されることなしに、そのまま合成器６１に供給される。すなわち、バンドパスフィルタ４６に対応する周波数帯域（５００Ｈｚ〜２ｋＨｚ）は、固定レベル帯域である。このように、固定レベル帯域は、人間が聴感上音圧レベルの変化を敏感に感じとる所定の帯域、言い換えれば、音圧レベルの変化を人間に感知させる支配的な周波数帯域に設定されている。
【００７８】
以上、図７に基づいてイコライザ３２Ａについて説明したが、イコライザ３２Ｂないし３２Ｆも同様の構成を有する。
【００７９】
図６に戻り、遅延回路３３Ａないし３３Ｆは、イコライザ３２Ａないし３２Ｆから出力された音声信号ＳＡないしＳＦの遅延特性をそれぞれ調整する回路である。遅延回路３３Ａないし３３Ｆは、制御部２２に設けられた遅延制御部７２から出力される遅延制御信号ＤＡないしＤＦによってそれぞれ制御される。
【００８０】
一方、制御部２２は、主として自動音場補正処理の制御を行う回路群である。具体的には、制御部２２は、自動音場補正処理において、音声信号ＳＡないしＳＦに設定すべき周波数特性（各周波数成分におけるレベル）、遅延特性（遅延量）および音圧レベル（増幅率）を算定し、これら算定結果に基づいて信号処理部２１のイコライザ３２Ａないし３２Ｆ、遅延回路３３Ａないし３３Ｆおよび可変増幅器１４Ａないし１４Ｆを制御する。図６に示すように、制御部２２は、周波数特性制御部７１、遅延制御部７２、増幅制御部７３およびメインコントローラ７４を備えている。
【００８１】
図８は周波数特性制御部７１の構成を示している。周波数特性制御部７１は、音声信号ＳＡないしＳＦに設定すべき周波数特性を算定し、この算定結果に基づいて信号処理部２１のイコライザ３２Ａないし３２Ｆを制御する回路群である。図８に示すように、周波数特性制御部７１は、バンドパスフィルタユニット８１および周波数特性演算部８２を備えている。
【００８２】
バンドバスフィルタユニット８１は、集音信号ＳＴを９個の帯域に分割する回路である。自動音場補正処理が行われるとき、バンドバスフィルタユニット８１には、マイク５、増幅器１５およびＡ／Ｄ変換器１６を介して信号処理ユニット１１に供給された集音信号ＳＴ（図４参照）が入力される。バンドパスフィルタユニット８１には、中心周波数が例えば６３Ｈｚ、１２５Ｈｚ、２５０Ｈｚ、５００Ｈｚ、１ｋＨｚ、２ｋＨｚ、４ｋＨｚ、８ｋＨｚ、１６ｋＨｚにそれぞれ設定された９個のバンドパスフィルタ（図示せず）が設けられている。バンドパスフィルタユニット８１に入力された集音信号ＳＴは、これら９個のバンドパスフィルタによって９個の周波数成分に分割され、周波数特性演算部８２に出力される。
【００８３】
周波数特性演算部８２は、音声信号ＳＡないしＳＦに設定すべき周波数特性を実際に算定する回路である。周波数特性演算部８２は、例えば演算処理用のＭＰＵ（マルチプロセッシングユニット）、演算処理に用いられる係数テーブルなどを記憶したメモリなど（いずれも図示せず）を備えている。具体的には、周波数特性演算部８２は、バンドパスフィルタユニット８１から出力された集音信号ＳＴの各周波数成分を用いて、イコライザ３２Ａないし３２Ｆを制御するためのレベル制御信号ＬＡないしＬＦを生成し、これらをイコライザ３２Ａないし３２Ｆに出力する。
【００８４】
図６に戻り、遅延制御部７２は、音声信号ＳＡないしＳＦに設定すべき遅延特性（遅延量）を算定し、この算定結果に基づいて信号処理部２１の遅延回路３３Ａないし３３Ｆを制御する回路群である。具体的には、遅延制御部７２は、集音信号ＳＴを用いて、遅延回路３３Ａないし３３Ｆを制御するための遅延制御信号ＤＡないしＤＦを生成し、これらを遅延回路３３Ａないし３３Ｆに出力する。
【００８５】
増幅制御部７３は、音声信号ＳＡないしＳＦに設定すべき音圧レベル（増幅率）を算定し、この算定結果に基づいて可変増幅器１４Ａないし１４Ｆ（図４参照）を制御する回路群である。具体的には、増幅制御部７３は、集音信号ＳＴを用いて、可変増幅器１４Ａないし１４Ｆを制御するための増幅制御信号ＡＡないしＡＦを生成し、これらを可変増幅器１４Ａないし１４Ｆに出力する。ここで、図９は増幅制御部７３の構成を示している。図９に示すように、増幅制御部７３は、演算処理用のＭＰＵからなる増幅率演算部９１および基準レベルデータ等を記憶した記憶部９２を備えている。
【００８６】
メインコントローラ７４は、周波数特性制御部７１、遅延制御部７２および増幅制御部７３の制御、並びに信号処理部２１のスイッチ３１Ａないし３１Ｆの切換制御などを行う。メインコントローラ７４は、ＣＰＵ（セントラルコントロールユニット）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）およびＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）等の演算回路および記憶回路を備えている。
【００８７】
次に、マルチチャンネルオーディオシステム１の再生動作について説明する。図４に示すように、ＤＶＤソフトを再生するとき、ＤＶＤプレーヤ２から出力された音声信号ＳＡないしＳＦは、アンプ装置３における信号処理ユニットの信号処理部２１に入力される。このとき、図６に示すように、信号処理部２１のスイッチ３１Ａないし３１Ｆは図６中の下側に位置する入力端子と出力端子を接続するように切り換えられている。これにより、音声信号ＳＡないしＳＦはイコライザ３２Ａないし３２Ｆに供給される。そして、音声信号ＳＡないしＳＦは、その周波数特性がイコライザ３２Ａないし３２Ｆによって調整され、その遅延特性が遅延回路３３Ａないし３３Ｆによって調整される。さらに、図４に示すように、調整された後の音声信号ＳＡないしＳＦは、Ｄ／Ａ変換器１３Ａないし１３Ｆによってアナログ信号に変換され、続いて可変増幅器１４Ａないし１４Ｆによって増幅され、スピーカ４Ａないし４Ｆに出力される。
【００８８】
次に、マルチチャンネルオーディオシステム１の自動音場補正処理について図１０ないし図１６を参照して説明する。
【００８９】
自動音場補正処理は、マルチサウンドオーディオシステム１を新たに構築するときや、スピーカ４Ａないし４Ｆの設置位置を変更したときなど、ＤＶＤの再生の準備段階において行われる。例えば、ユーザは、図５に示すように、スピーカ４Ａないし４Ｆを所定の位置に設置し、スピーカ４Ａないし４Ｆの設置された領域の中央にマイク５を置く。そして、ユーザは、アンプ装置３に対し、自動音場補正処理を開始すべき旨の指示を入力する。これにより、主としてアンプ装置３の制御部２２の制御の下、自動音場補正処理が開始される。
【００９０】
図１０は自動音場補正処理のメインルーチンを示している。図１０に示すように、自動音場補正処理は、周波数特性設定処理（ステップＳ１）、遅延特性設定処理（ステップＳ２）および音圧レベル設定処理（ステップＳ３）の順で行われる。
【００９１】
では、周波数特性設定処理について図１１ないし図１５を参照して説明する。図１１は周波数特性設定処理を示している。周波数特性設定処理は、信号処理部２１のイコライザ３２Ａないし３２Ｆにおける各帯域のレベルを設定する処理である。この処理により、イコライザ３２Ａないし３２Ｆにおける各帯域のレベルが設定されると、ＤＶＤの再生時における各チャンネルの音声信号ＳＡないしＳＦに、スピーカ４Ａないし４Ｆおよび室内環境等に応じた適切な周波数特性が設定され、サラウンド再生が実現される。この周波数特性設定処理は、スピーカ４Ａないし４Ｆの個々のスピーカごとに行われる。まず、スピーカ４Ａについて周波数特性設定処理が行われる。
【００９２】
すなわち、図１１に示すように、制御部２２のメインコントローラ７４は、信号処理部２１のスイッチ３１Ａないし３１Ｆに制御信号を送り、スイッチ３１Ａにおける図６中の上側に位置する入力端子と出力端子とを接続すると共に、他のスイッチ３１Ｂないし３１Ｆにおける図６中の上側に位置する入力端子と出力端子とを切り離す（図６参照）。そして、メインコントローラ７４は、測定用信号発生器１２に制御信号を送り、測定用信号ＳＮ１を発生させる（ステップＳ１１）。これにより、測定用信号ＳＮ１は、スイッチ３１Ａを介してイコライザ３２Ａおよび遅延回路３３Ａ等が設けられた経路のみに供給される。すなわち、測定用信号ＳＮ１は、スイッチ３１Ａ、イコライザ３２Ａ、遅延回路３３Ａ、Ｄ／Ａ変換器１３Ａおよび可変増幅器４Ａを介してスピーカ１４Ａに供給され、スピーカ１４Ａから出力される（図４参照）。なお、測定用信号ＳＮ１は、人間の可聴範囲をカバーする程度の周波数帯域（例えば２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚ）を有している。
【００９３】
スピーカ１４Ａから出力された測定用信号ＳＮ１は、マイク５に入力され、増幅器１５およびＡ／Ｄ変換器１６を介し、集音信号ＳＴとして信号処理ユニット１１の制御部２２に供給される（図４参照）。
【００９４】
制御部２２に供給された集音信号ＳＴは、制御部２２内の周波数特性制御部７１のバンドパスフィルタユニット８１に供給される（図８参照）。そして、バンドパスフィルタユニット８１は、集音信号ＳＴを、中心周波数６３Ｈｚ、１２５Ｈｚ、２５０Ｈｚ、５００Ｈｚ、１ｋＨｚ、２ｋＨｚ、４ｋＨｚ、８ｋＨｚ、１６ｋＨｚの９個の帯域に分割し、周波数特性演算部８２に出力する（ステップＳ１２）。図１２は９個の帯域に分割された集音信号ＳＴの周波数特性を示している。
【００９５】
次に、周波数特性演算部８２は、９個の帯域に分割された集音信号ＳＴを６個の帯域となるようにグルーピングする（ステップＳ１３）。具体的には、５００ｋＨｚないし２ｋＨｚの帯域を１つにグルーピングすると共に、８ｋＨｚないし１６ｋＨｚの帯域を１つにグルーピングする。なお、８ｋＨｚないし１６ｋＨｚの帯域の中心周波数は１１．３ｋＨｚとなる。図１３は６個の帯域にグルーピングされた集音信号ＳＴの周波数特性を示している。
【００９６】
次に、周波数特性演算部８２は、集音信号ＳＴの６個の帯域のレベルを認識する（ステップＳ１４）。
【００９７】
次に、周波数特性演算部８２は、集音信号ＳＴの６個の帯域レベルから、集音信号ＳＴの周波数特性の逆特性（逆周波数特性）を算出する（ステップＳ１５）。図１４はこの逆周波数特性を示している。なお、この逆周波数特性が目標周波数特性に当たる。
【００９８】
次に、周波数特性演算部８２は、この逆周波数特性における固定レベル帯域のレベルを基準とした各可変レベル帯域の相対レベルを算定する（ステップＳ１６）。具体的には、上述したように、本実施例における固定レベル帯域は、５００Ｈｚないし２ｋＨｚである。また、可変レベル帯域は、残り５個の帯域、すなわち中心周波数が６３Ｈｚ、１２５Ｈｚ、２５０Ｈｚ、４ｋＨｚ、１１．３ｋＨｚの帯域である。したがって、集音信号ＳＴの逆周波数特性における５００Ｈｚないし２ｋＨｚの帯域のレベルを基準とし、当該逆周波数特性の残り５個の帯域の相対レベルをそれぞれ算出する。図１４は、この算出結果によって得られた周波数特性（以下、これを「相対周波数特性」という）を示している。図１４からわかるとおり、固定レベル帯域である５００Ｈｚないし２ｋＨｚの帯域は、レベルが０ｄＢである。
【００９９】
次に、周波数特性演算部８２は、この相対周波数特性における各帯域のレベルを、それぞれレベル制御信号ＬＡ１ないしＬＡ５として出力する。そして、レベル制御信号ＬＡ１ないしＬＡ５は、イコライザ３２Ａのレベル設定部５１ないし５５にそれぞれ供給される。これにより、イコライザ３２Ａのレベル設定部５１ないし５５には、相対周波数特性における各帯域のレベルがそれぞれ設定される。なお、固定レベル帯域である５００Ｈｚないし２ｋＨｚのレベルは０ｄＢなので、この帯域のレベルをイコライザ３２Ａに設定する必要はない。このため、図７に示すように、イコライザ３２Ａにおける固定レベル帯域の経路には、レベル設定部が排除されている。
【０１００】
メインコントローラ７４は、ステップＳ１２ないしＳ１７までの処理をスピーカ４Ａについて４回繰り返し実行する。１個のスピーカについて同じ処理を４回実行することで、イコライザにおける各帯域のレベル設定の誤差をなくし、または少なくすることができる。
【０１０１】
スピーカ４ＡについてステップＳ１２ないしＳ１７までの処理が４回実行されたときには（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、システムコントローラ７４は、次に、スピーカ４Ｂについて周波数特性設定処理を行うために、処理をステップＳ１１に戻す。そして、メインコントローラ７４は、信号処理部２１のスイッチ３１Ａないし３１Ｆに制御信号を送り、スイッチ３１Ｂにおける図６中の上側に位置する入力端子と出力端子とを接続すると共に、他のスイッチ３１Ａおよびスイッチ３１Ｃないし３１Ｆにおけるに図６中の上側に位置する入力端子と出力端子とを切り離す（図６参照）。これにより、測定用信号ＳＮ１は、スイッチ３１Ｂを介してイコライザ３２Ｂおよび遅延回路３３Ｂ等が設けられた経路に供給される。この状態で、ステップＳ１２ないしＳ１８の処理を実行し、イコライザ３２Ｂの各帯域のレベルを設定する。
【０１０２】
同様に、システムコントローラ７４は、スピーカ４Ｃないし４Ｆに対しても周波数特性設定処理を行い、イコライザ３２Ｃないし３２Ｆにおける各帯域のレベルを設定する。
【０１０３】
そして、全チャンネルについて周波数特性設定処理が終了したときには（ステップ１９：ＹＥＳ）、測定用信号発生器１２に制御信号を送り、測定用信号ＳＮ１の出力を停止させる。以上より、周波数特性設定処理は終了する。
【０１０４】
次に、遅延特性設定処理について説明する。遅延特性設定処理は、信号処理部２１の遅延回路３３Ａないし３３Ｆの遅延量を設定する処理である。この処理により、遅延回路３３Ａないし３３Ｆの遅延量が設定されると、ＤＶＤの再生時における各チャンネルの音声信号ＳＡないしＳＦの遅延量が一致し、サラウンド再生が実現される。
【０１０５】
遅延特性設定処理は、システムコントローラ７４および遅延特性制御部７２によって行われる。遅延特性設定処理も、周波数特性設定処理と同様に、スピーカ４Ａないし４Ｆの個々のスピーカごとに行われる。すなわち、システムコントローラ７４は、信号処理部２１のスイッチ３１Ａないし３１Ｆを制御し、測定用信号ＳＮ２をスピーカ４Ａないし４Ｆが接続された６個の経路に順次供給する。なお、測定用信号ＳＮ２は遅延特性を分析・設定するのに相応しい周波数帯域を有している。そして、遅延特性制御部７２は、集音信号ＳＴに基づいて、各チャンネルの遅延特性を分析し、各チャンネルの遅延特性が等しくなるように、遅延回路３３Ａないし３３Ｆに設定すべき遅延量を算定する。このようにして算定された遅延量を遅延制御信号ＤＡないしＤＦとして遅延回路３３Ａないし３３Ｆに出力する。これにより、当該遅延量が遅延回路３３Ａないし３３Ｆに設定される。そして、遅延特性設定処理が終了したときには、メインコントローラ７４は、測定用信号発生器１２に制御信号を送り、測定用信号ＳＮ２の出力を停止させる。次に、音圧レベル設定処理について図１６を参照して説明する。図１６は音圧レベル設定処理を示している。音圧レベル設定処理は、可変増幅器１４Ａないし１４Ｆの増幅率を設定する処理である。この処理により、可変増幅器１４Ａないし１４Ｆの増幅率が設定されると、ＤＶＤの再生時における各チャンネル相互間の音声信号の音圧レベルが等しくなり、サラウンド再生が実現される。また、この音圧レベル設定処理では、スピーカ４Ａないし４Ｆから出力される音声信号の音声レベルが、イコライザ３２Ａないし３２Ｆのオン時とオフ時とで少なくとも聴感上等しくなるように、可変増幅器１４Ａないし１４Ｆの増幅率を設定する。
【０１０６】
なお、この音圧レベル設定処理も、周波数特性設定処理および遅延特性設定処理と同様に、スピーカ４Ａないし４Ｆの個々のスピーカごとに行われる。まず、スピーカ４Ａについて音圧レベル設定処理が行われる。
【０１０７】
図１６に示すように、メインコントローラ７４は、イコライザ３２Ａに制御信号を送り、イコライザ３２Ａをオフにする（ステップＳ２１）。
【０１０８】
次に、システムコントローラ７４は、スイッチ３１Ａないし３１Ｆを制御し、測定用信号ＳＮ３がスピーカ４Ａの接続された経路のみに供給されるようにする。そして、システムコントローラ７４は、測定用信号発生器１２を制御して、測定用信号ＳＮ３を出力させる（ステップＳ２２）。これにより、測定用信号ＳＮ３は、オフ状態のイコライザ３２Ａ等を介してスピーカ４Ａに供給され、スピーカ４Ａから出力される。
【０１０９】
ここで、測定用信号ＳＮ３の周波数帯域は、人間が聴感上、音圧レベルの変化を敏感に感じとる帯域、例えば、５００ｋＨｚないし２ｋＨｚに設定されている。このように、測定用信号ＳＮ３の周波数帯域に、人間が聴感上の音圧レベルの変化を敏感に感じとる帯域を含ませることによって、音声信号の音圧レベルがイコライザ３２Ａないし３２Ｆのオン時とオフ時とで聴感上等しくなるように、可変増幅器１４Ａないし１４Ｆの増幅率を決定することができる。 スピーカ４Ａから出力された測定用信号ＳＮ３は、マイク５に入力され、集音信号ＳＴとして信号処理ユニット１１の制御部２２内に設けられた増幅制御部７３に供給される（図６参照）。
【０１１０】
増幅制御部７３は、記憶部９２に記憶された基準レベルを読み出し、集音信号ＳＴの音圧レベルがこの基準レベルと等しくなるように、可変増幅器１４Ａの増幅率を算出する（ステップＳ２４）。そして、この増幅率をイコライザオフ用増幅率として記憶部９２（図９参照）に記憶する（ステップＳ２５）。
【０１１１】
次に、メインコントローラ７４は、イコライザ３２Ａに制御信号を送り、イコライザ３２Ａをオンにする（ステップＳ２５）。これにより、測定用信号ＳＮ３はオン状態のイコライザ３２Ａ等を介してスピーカ４Ａに供給され、スピーカ４Ａから出力され、さらに、マイク５等を介し、集音信号ＳＴとして増幅制御部７３に供給される。
【０１１２】
次に、増幅制御部７３は、記憶部９２から基準レベルを再び読み出し、集音信号ＳＴの音圧レベルがこの基準レベルと等しくなるように、可変増幅器１４Ａの増幅率（以下、これを「イコライザオン用増幅率」という）を算出する（ステップ２６）。
【０１１３】
次に、増幅制御部７３は、このイコライザオン用増幅率を、記憶部９２に記憶すると共に（ステップＳ２７）、増幅制御信号ＡＡとして可変増幅器１４Ａに出力する（ステップＳ２８）。これにより、可変増幅器１４Ａの増幅率が、イコライザオン用増幅率に設定される。
【０１１４】
以上のステップＳ２１ないしＳ２８の処理を他のスピーカ４Ｂないし４Ｆについても実行し、全チャンネルについて処理が終わったときには（ステップＳ２９：ＹＥＳ）、メインコントローラ７４は、測定用信号発生器１２に制御信号を送り、測定用信号ＳＮ３の発生を停止させる。以上により音圧レベル設定処理は終了する。
【０１１５】
ここで、上記音圧レベル設定処理では、すべてのチャンネルについてイコライザオフ用増幅率とイコライザオン用増幅率を算出する。イコライザオフ用増幅率は、イコライザ３２Ａないし３２Ｆがオフのときにチャンネル相互間の聴感上の音圧レベルを等しくするための増幅率であり、イコライザオン用増幅率は、イコライザ３２Ａないし３２Ｆがオンのときにチャンネル相互間の聴感上の音圧レベルを等しくするための増幅率である。また、イコライザオフ用増幅率およびイコライザオン用増幅率は、イコライザ３２Ａないし３２Ｆのオン時とオフ時との間の聴感上の音圧レベルを等しくするための増幅率でもある。ＤＶＤ再生時において、イコライザ３２Ａないし３２Ｆをオフにすると、増幅制御部７３の記憶部９２に記憶されたイコライザオフ用増幅率が読み取られ、これらが増幅制御信号ＡＡないしＡＦとして可変増幅器１４Ａないし１４Ｆに出力される。これにより、可変増幅器１４Ａないし１４Ｆには、イコライザオフ用増幅率が設定される。一方、ＤＶＤ再生時において、イコライザ３２Ａないし３２Ｆをオンにすると、増幅制御部７３の記憶部９２に記憶されたイコライザオン用増幅率が読み取られ、これらが増幅制御信号ＡＡないしＡＦとして可変増幅器１４Ａないし１４Ｆに出力される。これにより、可変増幅器１４Ａないし１４Ｆには、イコライザオン用増幅率が設定される。この結果、イコライザ３２Ａないし３２Ｆのオン・オフによって音声信号ＳＡないしＳＦの聴感上の音圧レベルは変化しない。なお、上記音圧レベル設定処理では、イコライザ３２Ａないし３２Ｆがオンになった状態で自動音場補正処理が終了するので、イコライザオン用増幅率を可変増幅器１４Ａないし１４Ｆに設定している。
【０１１６】
以上より、実施例にかかるアンプ装置３によれば、周波数特性設定処理において、集音信号ＳＴの逆周波数特性（目標周波数特性）における固定レベル帯域のレベルを基準とした各可変レベル帯域の相対レベルを算定し、当該可変レベル帯域の相対レベルの値を用いて、イコライザ３２Ａないし３２Ｆの各帯域のレベルを設定する構成としたから、固定レベル帯域における周波数成分のレベルを変化させることなく、音声信号ＳＡないしＳＦの周波数特性を調整することができる。これにより、固定レベル帯域の周波数成分のレベルを設定する手段が不要となる。具体的には、図７に示すように、各イコライザ３２Ａないし３２Ｆは各音声信号ＳＡないしＳＦの周波数帯域を６個の帯域に分割するが、固定レベル帯域（５００Ｈｚないし２ｋＨｚ）についてはレベル設定部が設けられていない。また、周波数特性設定処理においても、５個の可変レベル帯域について相対レベルを算出するのみである。また、周波数制御部７３による各イコライザ３２Ａないし３２Ｆに対するレベル制御も、５個の可変レベル帯域について行うのみである。このように、本実施例によれば、実質的には５帯域分の機構および処理によって、結果的には６帯域分の周波数特性設定処理を実現することができる。したがって、周波数分解能ひいては周波数特性調整精度を維持しながら、アンプ装置３の製造コストを低減させることができる。
【０１１７】
また、実施例にかかるアンプ装置３によれば、周波数特性設定処理における固定レベル帯域を５００Ｈｚないし２ｋＨｚに設定する構成としたから、イコライザ３２Ａないし３２Ｆによって音声信号ＳＡないしＳＦの周波数特性を変化させたときに、音声信号ＳＡないしＳＦの聴感上の音圧レベルが変化する量を小さくすることができる。
【０１１８】
さらに、本実施態様によれば、イコライザ３２Ａないし３２Ｆによって音声信号ＳＡないしＳＦの聴感上の音圧レベルが大幅に変化しないので、イコライザ３２Ａないし３２Ｆによって音声信号ＳＡないしＳＦの聴感上の音圧レベルが大幅に減少するのを防止することができる。したがって、後段の可変増幅器１４Ａないし１４Ｆで、音声信号ＳＡないしＳＦを増幅する量を小さくすることができる。この結果、Ｄ／Ａ変換器１３Ａないし１３Ｆから生じるノイズが可変増幅器１４Ａないし１４Ｆによって増幅されるのを抑えることができる。よって、音声信号ＳＡないしＳＦと共にスピーカ４Ａないし４Ｆから出力されるノイズを減少させることができ、高音質の音楽または映画再生を実現することができる。
【０１１９】
さらに、音声レベル設定処理において、音声信号の音圧レベルがイコライザ３２Ａないし３２Ｆのオン時とオフ時とで等しくなるように、可変増幅器１４Ａないし１４Ｆの増幅率を設定することとしたから、イコライザ３２Ａないし３２Ｆのオン・オフによって音圧信号の音圧レベルが変化するのを防止することができる。さらに、音声レベル設定処理において、音声レベルの測定に用いる測定用信号ＳＮ３の周波数帯域を、人間が聴感上、音圧レベルの変換を敏感に感じとる領域に設定したから、イコライザ３２Ａないし３２Ｆのオン時とオフ時との間に生じる音圧信号の音圧レベルの変動を聴感上なくすことができる。これにより、人間の聴感に影響を与える範囲で音圧レベルの変化を補正することができ、音圧レベル設定処理の効率化を図ることができる。なお、上述した実施例では、測定用信号ＳＮ３の周波数帯域を、５００ｋＨｚないし２ｋＨｚとし、固定レベル帯域と一致させた。固定レベル帯域も測定用信号ＳＮ３の周波数帯域も、人間が聴感上の音圧レベルの変化を敏感に感じとる領域に設定すべき点で共通しているので、両者を一致させることが好ましい。しかし、両者を必ずしも一致させる必要はない。例えば、測定用信号ＳＮ３を中心周波数１ｋＨｚの信号としてもよい。
【０１２０】
なお、上述した実施例では、音声信号の周波数帯域を６個の帯域に分割し、周波数特性設定処理を行う場合を例に挙げたが、本発明はこれに限らない。周波数帯域の分割数は２以上であればいくつでもよい。また、各帯域の中心周波数も限定されない。さらに、上述した実施例では、周波数特性設定処理において、２以上の帯域をグルーピングする処理を行う場合を例に挙げたが、本発明は、グルーピング処理を行わない場合にも適用することができる。
【０１２１】
また、上述した実施例では、周波数特性設定処理において、各可変レベル帯域の相対レベルをレベル制御信号ＬＡないしＬＦとしてイコライザ３２Ａないし３２Ｆに出力する構成としたが、本発明はこれに限らず、各可変レベル帯域の相対レベルに何らかの演算処理（例えば、所定のオフセットを加える処理や、所定の定数を乗じる処理など）を行った結果得られたレベル値をレベル制御信号ＬＡないしＬＦとしてイコライザ３２Ａないし３２Ｆに出力する構成としてもよい。このような場合でも、固定レベル帯域のレベルを変えることなく、音声信号の周波数特性を目標周波数特性に一致させることができるのであれば、上述した本発明の効果を得ることができる。
【０１２２】
また、本発明は、請求の範囲および明細書全体から読み取るこのできる発明の要旨または思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う周波数特性調整装置および周波数特性調整方法並びにこれらの機能を実現するコンピュータプログラムもまた本発明の技術思想に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における目標周波数特性および周波数特性調整装置によって設定された信号の周波数特性を示す特性線図である。
【図２】等ラウドネス曲線を示す特性線図である。
【図３】騒音計で用いられる周波数補正特性を示す特性線図である。
【図４】実施例におけるマルチチャンネルオーディオシステムの構成およびアンプ装置の構成を示すブロック図である。
【図５】実施例のマルチチャンネルオーディオシステムにおけるスピーカおよびマイクの位置を示す説明図である。
【図６】実施例における信号処理ユニットの構成を示すブロック図である。
【図７】実施例におけるイコライザの構成を示すブロック図である。
【図８】実施例における周波数特性制御部の構成を示すブロック図である。
【図９】実施例における増幅制御部の構成を示すブロック図である。
【図１０】実施例における自動音場補正処理のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】自動音場補正処理において行われる周波数特性設定処理を示すフローチャートである。
【図１２】周波数特性設定処理の過程における集音信号の周波数特性を示す特性線図である。
【図１３】周波数特性設定処理の過程においてグルーピング処理が行われたときの集音信号の周波数特性を示す特性線図である。
【図１４】周波数特性設定処理の過程において集音信号の周波数特性の逆特性を示す特性線図である。
【図１５】周波数特性設定処理の過程においてオフセット操作が行われたときのイコライザに設定すべき周波数特性（各帯域のレベル）を示す特性線図である。
【図１６】自動音場補正処理において行われる音圧レベル設定処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
３…アンプ装置（周波数特性調整装置）
１２…測定用信号発生器（測定用信号発生手段）
１４Ａ〜１４Ｆ…可変増幅器（レベル調整手段）
３２Ａ〜３２Ｆ…イコライザ（調整手段）
５１〜５５…レベル設定部（調整手段）
７１…周波数特性演算部（算定手段）
７３…増幅制御部（レベル調整手段）
Claims (9)
- 音声信号の周波数特性を目標周波数特性と一致するように変化させる周波数特性調整装置であって、
外部から入力された前記音声信号を受け取る受取手段と、
前記受取手段により受け取られた音声信号の周波数帯域を１の固定レベル帯域と１または複数の可変レベル帯域に分割し、前記目標周波数特性における前記固定レベル帯域のレベルを基準とした各可変レベル帯域の相対レベルを、人間の聴感特性に応じて算定する算定手段と、
前記算定手段により算定された前記各可変レベル帯域の相対レベルに基づいて、前記音声信号における前記各可変レベル帯域のレベルを強調または減衰させる調整手段と、
前記調整手段により前記各可変レベル帯域のレベルの強調または減衰が施された前記音声信号を出力する出力手段と、
前記受取手段に受け取られる前の音声信号のレベルと前記出力手段によって出力された後の音声信号のレベルとが等しくなるように、前記出力手段から出力された音声信号のレベルを調整するレベル調整手段と
を備え、
前記固定レベル帯域は、人間が聴感上音圧レベルの変化を敏感に感じとる所定の帯域である
ことを特徴とする周波数特性調整装置。 - 外部から入力された音声信号を受け取る受取手段と、
前記受取手段により受け取られた音声信号の周波数帯域を１の固定レベル帯域と１または複数の可変レベル帯域とに分割し、前記音声信号における前記各可変レベル帯域のみのレベルを、人間の聴感特性に応じて強調または減衰させる調整手段と、
前記調整手段により前記各可変レベル帯域のレベルの強調または減衰が施された前記音声信号を出力する出力手段と、
前記受取手段に受け取られる前の音声信号のレベルと前記出力手段によって出力された後の音声信号のレベルとが等しくなるように、前記出力手段から出力された音声信号のレベルを調整するレベル調整手段と
を備え、
前記固定レベル帯域は、人間が聴感上音圧レベルの変化を敏感に感じとる所定の帯域であることを特徴とする周波数特性調整装置。 - 前記固定レベル帯域は、１ｋＨｚを含む所定の帯域であることを特徴とする請求項１または２に記載の周波数特性調整装置。
- 前記固定レベル帯域は、５００Ｈｚないし２ｋＨｚを含む所定の帯域であることを特徴とする請求項１または２に記載の周波数特性調整装置。
- 前記固定レベル帯域は、５００Ｈｚないし２ｋＨｚの帯域に含まれる所定の帯域であること特徴とする請求項１または２に記載の周波数調整装置。
- 人間が聴感上音圧レベルの変化を敏感に感じ取る所定の周波数帯域を有する測定用信号を前記受取手段に出力する測定用信号発生手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の周波数特性調整装置。
- コンピュータを請求項１ないし６のいずれかに記載の周波数調整装置として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
- 音声信号の周波数特性を目標周波数特性と一致するように変化させる周波数特性調整方法であって、
外部から入力された前記音声信号を受け取る受取工程と、
前記受取工程において受け取られた音声信号の周波数帯域を１の固定レベル帯域と１または複数の可変レベル帯域に分割し、前記目標周波数特性における前記固定レベル帯域のレベルを基準とした各可変レベル帯域の相対レベルを、人間の聴感特性に応じて算定する算定工程と、
前記算定工程において算定された前記各可変レベル帯域の相対レベルに基づいて、前記音声信号における前記各可変レベル帯域のレベルを強調または減衰させる調整工程と、
前記調整工程において前記各可変レベル帯域のレベルの強調または減衰が施された前記音声信号を出力する出力工程と、
前記受取工程において受け取られる前の音声信号のレベルと前記出力工程において出力された後の音声信号のレベルとが等しくなるように、前記出力工程において出力された音声信号のレベルを調整するレベル調整工程と
を備え、
前記固定レベル帯域は、人間が聴感上音圧レベルの変化を敏感に感じとる所定の帯域である
ことを特徴とする周波数特性調整方法。 - 外部から入力された音声信号を受け取る受取工程と、
前記受取工程において受け取られた音声信号の周波数帯域を１の固定レベル帯域と１または複数の可変レベル帯域とに分割し、前記音声信号における前記各可変レベル帯域のみのレベルを、人間の聴感特性に応じて強調または減衰させる調整工程と、
前記調整工程において前記各可変レベル帯域のレベルの強調または減衰が施された前記音声信号を出力する出力工程と、
前記受取工程において受け取られる前の音声信号のレベルと前記出力工程において出力された後の音声信号のレベルとが等しくなるように、前記出力工程において出力された音声信号のレベルを調整するレベル調整工程と
を備え、
前記固定レベル帯域は、人間が聴感上音圧レベルの変化を敏感に感じとる所定の帯域であることを特徴とする周波数特性調整方法。
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