JP4462105B2 - テストトーン信号の形成方法およびその形成回路 - Google Patents

Description

この発明は、テストトーン信号の形成方法およびその形成回路に関する。

オーディオ再生は、デジタルオーディオ技術やＡＶ機器の発展にともない、これまでの２チャンネルステレオから5.1チャンネルステレオや7.1チャンネルステレオ、あるいはさらに多くのチャンネルによるステレオ再生を提供する方向にある。しかし、このようなマルチチャンネルオーディオにおいては、ユーザが手動操作によりチャンネル間の音量バランスや周波数特性などを適切に設定することが困難になってくる。

このため、音量バランスや周波数特性などを自動的に設定する音場補正装置が考えられている。これは、各チャンネルのスピーカにテストトーン信号を供給するとともに、このテストトーン信号によりスピーカから出力されるテストトーン（再生音）をマイクロフォンにより収音し、この収音信号によりフィードバック制御を行って音量バランスや周波数特性などを適正値に補正するものである。

しかし、そのような音場補正を実行する場合には、まず、スピーカの接続をチェックする必要がある。つまり、スピーカが接続されていない状態では、テストトーン信号をいくら制御しても、音場の補正のための情報を得ることができない。

また、例えば、7.1チャンネルの再生が可能な再生装置であってもスピーカの配置の都合などで5.1チャンネルオーディオの再生装置として使用する場合もある。したがって、マルチチャンネルの再生装置においては、スピーカの接続をチェックする必要がある。

なお、先行技術文献として例えば以下のものがある。
特開２００１−３４６２９９号公報

ところが、上述のようにスピーカの接続のチェックや音場補正を行う場合には、スピーカから出力されたテストトーンをマイクロフォンにより収音し、その収音信号ＳMCをもとにそれぞれの処理を実行するのであるから、テストトーンの音量は部屋の暗騒音（背景雑音）を考慮する必要がある。

つまり、テストトーンの音量が小さければ、マイクロフォンの収音信号のＳ／Ｎが悪くなって正確な処理ができなくなってしまう。逆にテストトーンの音量が大きければ、収音信号のＳ／Ｎは良好になるが、収音信号がクリップされてしまい、やはり適切な処理ができなくなってしまう。また、ユーザにとってテストトーンが耳障りになってしまう。

しかし、マイクロフォンの設置位置（スピーカとマイクロフォンとの間隔）、スピーカの効率、部屋の状況などは、一般にまちまちである。このため、スピーカに供給するテストトーン信号のレベルを適切に設定し、テストトーンを適正な音量にする必要がある。

この発明は、このような要求に答えて、テストトーンの音量を適正化しようとするものである。

この発明においては、正弦波信号の１サイクルに変換されるデジタルデータを、そのｍサンプル（ｍは自然数）ごとにメモリから読み出して上記正弦波信号のｍ倍の周波数の基音信号を形成し、この基音信号あるいは上記デジタルデータから上記基音信号の倍音信号を形成し、上記基音信号と上記複数の倍音信号とを加算してテストトーン信号を形成するとともに、上記基音信号および上記複数の倍音信号の周波数が互いに異なる複数のテストトーン信号を形成し、この複数のテストトーン信号のそれぞれを、対象とするオーディオ装置の複数のスピーカのそれぞれに同時に供給して上記複数のスピーカからテストトーンを同時に出力し、このテストトーンをマイクロフォンにより収音した収音信号を周波数解析して上記複数のスピーカから出力されたテストトーンのエネルギ値を、上記複数のスピーカのスピーカごとに求め、この求めたエネルギ値を規定値と比較し、この比較結果が上記規定値以上になるまで、上記テストトーン信号のレベルを所定値ずつ大きくして上記テストトーンの出力を繰り返し、上記比較結果が上記規定値以上になったとき、このときの上記テストトーン信号のレベルを、以後に本処理を実行するときの上記テストトーン信号のレベルに設定するとともに、事前に暗騒音のレベルを測定し、この暗騒音のレベルに基づき上記複数のスピーカから出力されるテストトーンのレベルの初期値及び上記規定値のレベルを設定するようにしたようにしたものである。

この発明によれば、テストトーンにより複数のスピーカの接続のチェックをする場合、まず、仮のテストトーンを出力して本処理時のテストトーンの音量を設定しているので、収音用のマイクロフォンの設置位置、スピーカの効率、部屋の状況などにかかわらず、本処理時のテストトーンを適正な音量に設定することができる。

また、テストトーンに複数の周波数成分を含ませているので、スピーカの周波数特性にディップがあったり、部屋に定在波を生じたりしていても、本処理時にスピーカに供給するテストトーン信号のレベルを適正に設定することができ、結果として、スピーカを正確にチェックすることができる。

〔１〕 アウトライン
図１は、実施例のアウトラインを説明するための図であり、この図においては、簡単のため、３チャンネルのオーディオ再生の場合を示す。

まず、周波数成分が互いに異なるテストトーン信号ＳTX〜ＳTZを形成し（図１Ａ）、これら信号ＳTX〜ＳTZをその３チャンネルのスピーカＳＰX〜ＳＰZに同時に供給する（図１Ｂ）。すると、スピーカＳＰX〜ＳＰZからは、テストトーン信号ＳTX〜ＳTZに対応した周波数成分のテストトーンが同時に出力されるが、このテストトーンをマイクロフォンＭＣにより収音し、収音信号ＳMCを得る（図１Ｃ）。

この収音信号ＳMCは、スピーカＳＰX〜ＳＰZが正常であれば、もとのテストトーン信号ＳTX〜ＳTZと同じ周波数成分を有する。そこで、この収音信号ＳMCをＦＦＴなどにより周波数解析してもとのテストトーン信号（周波数成分）ＳTX〜ＳTZに分離する（図１Ｄ）。そして、これら信号ＳTX〜ＳTZのレベルから、実際にスピーカＳＰX〜ＳＰZの接続をチェックするときのテストトーンの音量を決定する（図１Ｅ）。

なお、実際には、最初にテストトーンを出力するとき（図１Ｂ）、スピーカＳＰX〜ＳＰZが過大入力になったり、テストトーンの音量が過大になったりすることを防ぐため、まず、小さいレベルのテストトーン信号ＳTX〜ＳTZにより上記の処理を実行し、その後、適切な音量になるまで、テストトーン信号ＳTX〜ＳTZのレベルを大きくしながら上記の処理を繰り返すのが一般的である。後述する実施例においても、そのような処理としている。

〔２〕 テストトーンのレベルの決定方法
実際にスピーカＳＰX〜ＳＰZの接続をチェックするときのテストトーンの音量は、例えば以下の方法により決定することができる。

いま、テストトーン信号ＳTX〜ＳTZがそれぞれ６種類の周波数成分を有しているとする。なお、すべての周波数成分は、互いに異なる周波数とする。すると、スピーカＳＰX〜ＳＰZが正常であれば、スピーカＳＰX〜ＳＰZから出力されるテストトーンは、それぞれ６種類の周波数成分を有することになる。

そこで、
ＥX ：スピーカＳＰXから出力されるテストトーンの総エネルギ値
ＭX1〜ＭX6：テストトーンに含まれる周波数成分のそれぞれのレベル
Ｎ ：テストトーン信号ＳTXの１周期分のサンプル数（詳細は後述）
^ ：べき乗
とするとき、総エネルギ値ＥXを、
ＥX＝（（ＭX1）^2＋（ＭX2）^2＋・・・＋（ＭX6）^2）／Ｎ ・・・ (1X)
により求める。

他のスピーカＳＰY、ＳＰZについても同様に、総エネルギ値ＥY、ＥZを、
ＥY＝（（ＭY1）^2＋（ＭY2）^2＋・・・＋（ＭY6）^2）／Ｎ ・・・ (1Y)
ＥZ＝（（ＭZ1）^2＋（ＭZ2）^2＋・・・＋（ＭZ6）^2）／Ｎ ・・・ (1Z)
により求める。なお、それぞれの符号の意味は、(1X)式のそれと同様である。

こうして求めたエネルギ値ＥX〜ＥZと、規定の目標値Ｅdとをそれぞれ比較する。なお、この目標値Ｅdは、あらかじめ誤差を考慮した値としておく。

そして、この比較の結果、
(A) ＥX≧Ｅd、ＥY≧Ｅd、ＥZ≧Ｅdのどれか１つでも成立しないとき
テストトーン信号ＳTX〜ＳTZのレベルを所定量だけ大きくして、上記の処理を繰り返す。ただし、この繰り返しは規定の回数までとする。
(B) ＥX≧Ｅd、ＥY≧Ｅd、ＥZ≧Ｅdがすべて成立するとき
このときのテストトーン信号ＳTX〜ＳTZのレベルを、スピーカＳＰX〜ＳＰZの接続をチェックするときのレベルとする。

こうしてスピーカＳＰX〜ＳＰZの接続をチェックするときのテストトーン信号のレベルを決定し、その後、実際にスピーカＳＰX〜ＳＰZの接続をチェックする。

〔３〕 テストトーンのレベルの変更量
上記(A)項のときには、テストトーンのレベル所定量だけ大きくするが、これは例えば以下のように行うことができる。

いま、
ＭTX(NEXT)：次回のテストトーン信号ＳTXのレベル
ＭTX ：今回のテストトーン信号ＳTXのレベル
ＥX ：(1X)式のとおりであるが、今回の総エネルギ値
とするとき、
ＭTX(NEXT)＝ＭTX×（Ｅd／ＥX）^(1/2) ・・・ (2X)
とする。

さらに、他のテストトーン信号ＳTY、ＳTZについても、同様に、
ＭTY(NEXT)＝ＭTY×（Ｅd／ＥY）^(1/2) ・・・ (2Y)
ＭTZ(NEXT)＝ＭTZ×（Ｅd／ＥZ）^(1/2) ・・・ (2Z)
とする。なお、それぞれの符号の意味は、(2X)式のそれと同様である。

また、〔１〕〜〔３〕を実行する前に、暗騒音の大きさを測定し、この測定レベルから最初のテストトーン信号ＳTX〜ＳTZのレベルおよび目標値Ｅdを決定することができる。

〔４〕 テストトーン信号のレベルの補正
(2X)〜(2Z)式によりテストトーン信号ＳTX〜ＳTZのレベルを設定した場合、テストトーンのそれぞれの音量（音圧）は所定の大きさになるが、それぞれのテストトーンがマイクロフォンに到達に到達したときの位相によっては、マイクロフォンの収音信号ＳMCのレベルが後段のＡ／Ｄコンバータ回路のダイナミックレンジを越えることがある。このようなときには、テストトーン信号ＳTX〜ＳTZのレベルを補正する必要がある。

このため、
(a) 収音信号ＳMCを周波数解析し、得られた周波数成分をもとのテストトーン信号ＳTX〜ＳTZに合成する。
(b) (a)の結果に（〔３〕による次回のレベル／今回のレベル）を乗算する。
(c) (b)の結果の信号ＳTX〜ＳTZを加算する。
(d) (c)の結果のピーク値から、Ａ／Ｄコンバータ回路のダイナミックレンジを越える可能性を判定する。

〔５〕 テストトーン信号の基本となる正弦波信号について
いま、図２Ａに示すように、Ｄ／Ａ変換したときに正弦波信号Ｓ1の１サイクルに変換されるデジタルデータＤDが、メモリに格納されているとする。この場合、デジタルデータＤDは、正弦波信号Ｓ1の１サイクルを、Ｎサンプルにサンプリングしたときのデータに相当するものであり、したがって、１サイクルがＮサンプルから構成されているものとする。なお、(1X)〜(1Z)式における値Ｎは、このサンプル数Ｎである。

また、このとき、
Ｎ＝２のべき乗 ・・・ (3)
であるとする。

さらに、デジタルデータＤDの各サンプルは、そのサンプルごとに、メモリの０番地から（Ｎ−１）番地までに正順に書き込まれているものとする。なお、デジタルデータＤDは、デジタルオーディオにおいて一般的なフォーマットのデータ、すなわち、量子化ビット数が16ビットで、２の補数形式のデータでよい。

そして、
ｆS：データＤDをメモリから読み出すときのクロック周波数
ｆ1：正弦波信号Ｓ1の周波数。ｆ1＝ｆS／Ｎ
ＴN：正弦波信号Ｓ1の１サイクル期間。ＴN＝１／ｆ1
とする。

すると、
ｆS＝48〔ｋHz〕
とすれば、
ｆ1＝ｆS／Ｎ ・・・ (4)
＝48000／4096
≒11.72〔Hz〕
となる。

したがって、メモリからデジタルデータＤDをクロック周波数ｆSで読み出す場合、メモリの各番地から１サンプルずつ順に読み出せば、図２Ｂにｍ＝１として示すように、期間ＴNに周波数ｆ1（≒11.72Hz）の正弦波信号Ｓ1の１サイクルを得ることができる。

また、メモリからデジタルデータＤDを読み出す場合、２番地につき１番地の割り合いで読み出すとともに、この２番地につき１番地の割り合いの読み出しを２回繰り返すときには、図２Ｂにｍ＝２として示すように、期間ＴNに２倍の周波数２ｆ1（≒23.44Hz）の正弦波信号Ｓ2を２サイクル得ることができる。

さらに、メモリからデジタルデータＤDを読み出す場合、３番地につき１番地の割り合いで読み出すとともに、この３番地につき１番地の割り合いの読み出しを３回繰り返すときには、図２Ｃにｍ＝３として示すように、期間ＴNに３倍の周波数３ｆ1（≒35.16Hz）の正弦波信号Ｓ3を３サイクル得ることができる。

以下、同様に、メモリからデジタルデータＤDを読み出す場合、ｍ番地につき１番地の割り合いで読み出すとともに、このｍ番地につき１番地の割り合いの読み出しをｍ回繰り返すときには、期間ＴNにｍ倍の周波数ｍ・ｆ1の正弦波信号Ｓmをｍサイクル得ることができる。

以上のことから
ｆm：期間ＴNに得られる正弦波信号Ｓmの周波数
とすれば、(4)式から
ｆm＝ｆ1×ｍ
＝ｆS／Ｎ×ｍ ・・・ (5)
となる。

そして、このように期間ＴNに正弦波信号Ｓmのｍサイクル（ｍは自然数）がちょうど収まる場合には、その正弦波信号Ｓmを例えばＦＦＴにより周波数解析するとき、その正弦波信号Ｓmの周波数の位置にだけ振幅を生じ、他の周波数の位置には振幅を生じなくなる。したがって、周波数解析を行う場合、窓関数の処理を実行する必要がなくなり、解析処理が簡単になる。

また、メモリにおけるサンプル数Ｎを(3)式の関係としているので、メモリにむだを生じにくくなる。さらに、例えば、デジタルデータＤDは最初の1/4サイクル分だけをメモリに用意し、データＤDを読み出すとき、最初の1/4サイクル期間には読み出しアドレスを正順とし、第２番目の1/4サイクル期間には逆順とし、また、第３番目の1/4サイクル期間および第４番目の1/4サイクル期間には、同様の順序で読み出しを行うとともに、読み出したデータの符号（極性）を反転すれば、１サイクル分のデジタルデータＤDを得ることができ、メモリを節約することもできる。

なお、以下において、具体的に数値を示すときには、上記の数値例であるＮ＝4096、ｆS＝48ｋHzの場合により説明する。

〔６〕 音階について
上記の数値例の場合、ｍ＝18〜37について、正弦波信号Ｓmの周波数ｆmを具体的に計算すると、その周波数ｆmは(5)式から図３の第２列のようになる。そして、一般に、音の高さ（ピッチ）は３セント程度以下であれば、違いを識別できないといわれている。

そこで、この第２列の周波数ｆmに、絶対音における音名および平均律における周波数を対応させると、図３の第３列のようになる。例えば、ｍ＝20のとき、正弦波信号Ｓ20の周波数ｆ20は234.375Hzになるが、この周波数ｆ20は音名Ａ#の音（音の高さが平均律における周波数235.896Hzの音）とみなすことができる。なお、図３の平均律における周波数は、周波数445Hzを基準とする近似値である。

したがって、値ｍを変更すれば、図３の第３列に示すような音名の音を得ることができる。このことは、正弦波信号Ｓmをスピーカに供給するとともに、その信号Ｓmの値ｍを変化させれば、図３の第３列に示す音名Ａ、Ａ#、Ｂ、Ｃ#、Ｄ#、Ｆ、Ｆ#、Ｇ、Ｇ#の音を使ってメロディ（音楽）を演奏できることを示している。つまり、正弦波信号Ｓmをテストトーン信号として使用するとともに、値ｍを順次変更すれば、スピーカの接続のチェックができるとともに、そのチェック時、テストトーンをメロディとすることができる。

なお、図示はしないが、値ｍを図３の値に対して２のべき乗倍とすれば、図２の音名の音に対してオクターブの関係にある周波数の音を使うこともできる。

〔７〕 倍音について
ここで、
Ｓmp：正弦波信号Ｓmのｐ次の高調波信号（ｐは２以上の整数）
ｆmp：ｐ次の高調波信号Ｓmpの周波数
とすると、
ｆmp＝ｆm×ｐ
＝ｆS／Ｎ×ｍ×ｐ ・・・ (6)
となる。なお、ｐ＝１のとき、ｆmp＝ｆmであり、Ｓmp＝Ｓmである。

このｐ次の高調波信号Ｓmpは、正弦波信号Ｓmにより得られる音を基音とする倍音の信号でもある。つまり、信号Ｓmが基音信号であり、信号Ｓmpがその倍音信号である。

そして、基音信号Ｓmと倍音信号Ｓmpとの混合信号を音として再生するとき、基音信号Ｓmの周波数ｆmが同じであれば、倍音の信号Ｓmpの周波数ｆmpが異なっても、演奏される音程は同じで、音色が異なるだけである。

〔８〕 テストトーン信号の周波数成分について
この発明においては、テストトーン信号ＳTTを、基音信号Ｓmと、その倍音信号Ｓmpとの加算信号により構成する。

図４は、そのようなテストトーン信号ＳTTを構成する基音信号Ｓmと倍音信号Ｓmpとの組み合わせの例を示し、この例においては、１つの基音信号Ｓm対して５つの倍音信号Ｓmp〜Ｓmpを加算ないし混合する場合である。

そして、図４において、第１列および第２列は、テストトーン信号ＳTTの基音信号Ｓmにより提供される音の音名およびその値ｍを示し、これらは図３の第３列および第１列のそれと同じである。また、第３列〜第８列は、基音信号Ｓmと、これに加算する５つの倍音信号Ｓmp〜Ｓmpの次数ｐ〜ｐを示す。

なお、以下においては、必要に応じて、基音信号Ｓmおよび５つの倍音信号Ｓmp〜Ｓmpを、正弦波信号Ｓmp1〜Ｓmp6し、それらの次数ｐ〜ｐを次数ｐ1〜p6とする。したがって、テストトーン信号ＳTTは、信号Ｓmp1〜Ｓmp6の混合信号あるいは加算信号である。

例えば、音名Ａ#のテストトーン信号ＳTTの場合には、図５にも示すように、ｍ＝20（p1＝１）の基音信号Ｓ2001に対して、p2＝２、p3＝４、p4＝11、p5＝20、p6＝33の倍音信号Ｓ2002、Ｓ2004、Ｓ2011、Ｓ2020、Ｓ2033を混合する。また、音名Ｃ#のテストトーン信号ＳTTを形成する場合には、ｍ＝24（p1＝１）の基音信号Ｓ2401に対して、p2＝２、p3＝４、p4＝13、p5＝16、p6＝35の倍音信号Ｓ2002、Ｓ2004、Ｓ2013、Ｓ2016、Ｓ2035を加算する。

〔９〕 テストトーン信号ＳTTの出力フォーマットについて
図６Ａは、テストトーン信号ＳTTを出力するときのフォーマット（タイミングチャート）を示す。このテストトーン信号ＳTTは、テスト期間ＴTに形成されるものであるが、このテスト期間ＴTは、無音期間ＴMと、準備期間ＴRと、チェック期間ＴCと、演出期間ＴEとから構成される。

ここで、無音期間ＴMは、スピーカが設置されている部屋の暗騒音を測定するための期間であり、テストトーン信号ＳTTは無信号とされる。また、準備期間ＴRは、前処理の期間であり、続くチェック期間ＴCにスピーカからテストトーンを出力するとき、その音量を適正値に設定するための期間である。さらに、チェック期間ＴCは、本処理の期間であり、各チャンネルのスピーカの接続を実際にチェックするための期間である。そして、演出期間ＴEは、テストトーンの終了の演出に使用するための期間であり、スピーカのチェックには使用されない。

そして、図６Ａの場合、無音期間ＴMおよび準備期間ＴRは１つの単位期間ＴUから構成され、チェック期間ＴCおよび演出期間ＴEは４つの単位期間ＴUから構成される。ただし、無音期間ＴMおよび準備期間ＴRは、必要に応じて複数の単位期間ＴUとされる。

また、図６Ｂにも示すように（図６Ｂ以降は時間軸を伸張して示す）、単位期間ＴUは図２における２つの期間ＴN、ＴNに等しい長さとされる。そして、テストトーン信号ＳTTの周波数成分は、単位期間ＴUを単位として変更される。

この場合、テストトーン信号ＳTTは、基音信号Ｓmおよび倍音信号Ｓmpの加算信号であり、期間ＴNにおける正弦波信号Ｓmp1〜Ｓmp6（Ｓm、Ｓmp〜Ｓmp）のサイクル数は整数とされているので、単位期間ＴUにおける期間ＴNとＴNとのつなぎ目、および単位期間ＴUと次の単位期間ＴUとのつなぎ目でも、テストトーン信号ＳTTの位相は滑らかに変化する。

なお、上記の数値例の場合、
ＴU＝ＴN×２
＝4096／48000×２
≒171〔ｍ秒〕
である。また、図６の場合、テスト期間ＴTは、
ＴT＝ＴM＋ＴR＋ＴC＋ＴE
＝ＴU×（１＋１＋４＋４）
≒1.711〔秒〕
である。

このようなテストトーン信号ＳTTを被試験スピーカに供給すると、その被試験スピーカからはテストトーンが出力されるので、このテストトーンをマイクロフォンＭＣにより収音し、収音信号ＳMCを得る。この収音信号ＳMCは、図６Ｃに示すように、スピーカに供給されたテストトーン信号ＳTT（図６Ｂ）に対して、被試験スピーカと、マイクロフォンとの間隔に対応した時間τだけ遅れるが、被試験スピーカが正常であれば、もとのテストトーン信号ＳTTと同じ周波数成分（信号Ｓmp1〜Ｓmp6）を有する。

したがって、図６Ｄに示すように、マイクロフォンの収音信号ＳMCを所定の期間ＴAにわたって周波数解析し、その解析結果を処理すれば、その被試験スピーカについてチェックのできることになる。

そして、その場合、図６Ｃにも示すように、マイクロフォンからの収音信号ＳMCは、単位期間ＴUの期間ＴN、ＴNに同じ内容が２回繰り返されているので、解析期間ＴAの時間位置には十分な余裕がある。また、図６によれば、τ≦ＴNであれば、解析期間ＴAを確保でき、このとき、期間ＴNは、音の到達距離に換算すると、
4096／48000×340≒29〔ｍ〕
である。したがって、例えば、マイクロフォンから収音信号ＳMCが出力されたら、その収音信号ＳMCの立ち上がりを単位期間ＴUの基準として収音信号ＳMCの周波数解析を開始することができ、収音した収音信号ＳMCの遅延時間τをあまり考慮する必要がない。

また、テストトーン信号ＳTTは信号Ｓmp1〜Ｓmp6、つまり、基音信号Ｓmおよび倍音信号Ｓmp〜Ｓmpの加算信号なので、解析期間ＴAをＴA＝ＴNとすることにより、解析期間ＴAにおける収音信号ＳMCのサイクル数は整数となる。したがって、周波数解析を行う場合、窓関数の処理を実行する必要がなくなり、その解析処理が簡単になる。

〔１０〕 テストトーン信号ＳTTの周波数成分について
図７は、オーディオのチャンネルと、そのチャンネルに使用されるテストトーン信号ＳTTとの関係を示す。図７は７チャンネル再生の場合であり、縦軸は、オーディオのチャンネルを、
Ｃ ：センタチャンネル
Ｌ ：左前方チャンネル Ｒ ：右前方チャンネル
ＬS：左サラウンドチャンネル ＲS：右サラウンドチャンネル
ＬB：左後方チャンネル ＲB：右後方チャンネル
により区切ったものである。また、横軸は、テスト期間ＴTを、期間ＴM、ＴR、ＴC、ＴEで区切るとともに、さらに単位期間ＴUで区切ったものである。

そして、図７の各セルは、該当するチャンネルおよび期間ＴUに使用されるテストトーン信号ＳTT（およびテストトーン）の内容を、図４の音名により示している。なお、空白のセルは無信号（無音）である。また、これらのチャンネルＣ〜ＲBで使用されるテストトーン信号ＳTTを、テストトーン信号ＳTC〜ＳTRBとする。

つまり、無音期間ＴMには、すべてのチャンネルのテストトーン信号ＳTC〜ＳTRBは無信号とされる。また、準備期間ＴRには、センタチャンネルＣのテストトーン信号ＳTCは、図４における音名Ａ#の信号とされ、左前方チャンネルＬのテストトーン信号ＳTLは音名Ｃ#の信号とされ、右前方チャンネルＲのテストトーン信号ＳTRは音名Ｄ#の信号とされ、・・・、右後方チャンネルＲBのテストトーン信号ＳTRBは音名Ｇ#の信号とされる。

このように、準備期間ＴRにおけるテストトーン信号ＳTL〜ＳTRBは、周波数成分が互いに異なるものとされる。したがって、準備期間ＴRには、すべてのチャンネルのスピーカから互いに異なる周波数成分のテストトーンが同時に出力されることになる。これが、図１において、スピーカＳＰX〜ＳＰZからテストトーンを出力した状態である。

さらに、チェック期間ＴRにおける第１番目の単位期間ＴUには、センタチャンネルＣのテストトーン信号ＳTCは図４の音名Ｇ#の信号Ｓmp1〜Ｓmp6とされ、他のチャンネルのテストトーン信号ＳTL〜ＳTRBは無信号とされる。したがって、この第１番目の単位期間ＴUには、センタチャンネルのスピーカから音名Ｇ#のテストトーンが出力されることになる。

また、チェック期間ＴCにおける第２番目の単位期間ＴUには、左前方チャンネルＬのテストトーン信号ＳTLは音名Ｄ#の信号Ｓmp1〜Ｓmp6とされ、右前方チャンネルのテストトーン信号ＳTRは音名Ａ#の信号Ｓmp1〜Ｓmp6とされ、残るチャンネルのテストトーン信号ＳTC、ＳTLS〜ＳTRBは無信号とされる。したがって、この第２番目の単位期間ＴUには、左前方チャンネルＬのスピーカから音名Ｄ#のテストトーンが出力されるとともに、右前方チャンネルＲのスピーカから音名Ａ#のテストトーンが出力されることになる。

そして、以後同様に、それぞれの音名のテストトーン信号ＳTC〜ＳTRBが各チャンネルに供給され、したがって、各チャンネルのスピーカからは、そのスピーカが正常であれば、図７に示すようなパターンでそれぞれの音名のテストトーンが出力される。

なお、図７に示すように、テストトーン信号ＳTTの周波数成分を変化させるには、「トーン周波数リスト」と「トーンシーケンスリスト」とを用意しておけばよい。つまり、トーン周波数リストは、例えば図４に示すように、音名と変数ｍ、ｐとの対応関係を示すものとする。また、トーンシーケンスリストは、例えば図７に示すように、チャンネルと音名との対応関係を単位期間ＴUごとに示すものとする。

したがって、テストトーン信号ＳTC〜ＳTRBを形成するとき、そのトーン周波数リストおよびトーンシーケンスリストを参照して、変数ｍ、ｐを、チャンネルごとに、単位期間ＴUごとに変更することにより、図７に示すようなパターンでテストトーン信号ＳTC〜ＳTRBを形成することができる。

また、テスト期間ＴTにトーン周波数リストおよびトーンシーケンスリストを参照すれば、そのとき各チャンネルのスピーカに出力されているテストトーンの周波数成分を知ることができ、収音信号ＳCの周波数成分をチャンネル別に分離することができるとともに、暗騒音成分のうち、テストトーン信号ＳTC〜ＳTRBに含まれる周波数成分と等しい暗騒音成分を判別して除去することができる。

〔１１〕 再生装置
図８は、この発明を音場補正装置に適用した場合の一例を示し、この例においては、音場補正装置を既存のＡＶ再生装置に対してアダプタ形式に構成した場合である。

〔１１−１〕 ＡＶ再生装置の例
図８において、対象となるＡＶ再生装置は、ＡＶ信号の信号源１１、ディスプレイ１２、デジタルアンプ１３、スピーカ１４Ｃ〜１４ＲBから構成されている。この場合、信号源１１は、ＤＶＤプレーヤや衛星放送のチューナなどである。そして、この例においては、信号源１１の出力はＤＶＩ形式とされ、ビデオ信号ＤVがデジタル信号の状態で出力されるとともに、７チャンネル分のデジタルオーディオ信号が１つのシリアル信号ＤAにエンコードされた状態で出力される。

また、ディスプレイ１２はその入力がＤＶＩ形式とされ、本来ならば、信号源１１から出力されるデジタルビデオ信号ＤVをそのまま入力できるものである。さらに、デジタルアンプ１３は、この例においては、チャンネルデコーダを有するとともに、いわゆるＤ級アンプの構成とされている。すなわち、このアンプ１３も、本来ならば信号源１１から出力されるデジタルオーディオ信号ＤAをそのまま入力できるものであり、その信号ＤAを各チャンネルの信号に分離するとともに、その分離された各チャンネルの信号をＤ級パワー増幅して各チャンネルのアナログオーディオ信号を出力するものである。

このアンプ１３から出力されたオーディオ信号が、各チャンネルのスピーカ１４Ｃ〜１４ＲBにそれぞれ供給される。なお、スピーカ１４Ｃ〜１４ＲBは、リスナの中央前方、左前方、右前方、左側方、右側方、左後方および右後方にそれぞれ配置されているものである。

〔１１−２〕 音場補正装置
〔１１−２−１〕 音場補正装置の構成例
図８において、符号２０が、この発明を適用した音場補正装置を示す。この音場補正装置２０は、信号源１１と、ディスプレイ１２およびアンプ１３との間の信号ラインに接続されるものである。そして、信号源１１から出力されたデジタルビデオ信号ＤVは、遅延回路２１を通じてディスプレイ１２に供給される。遅延回路２１は、デジタルオーディオ信号ＤAが、音場補正処理のために遅延するので、その遅延に見合った時間だけデジタルビデオ信号ＤVを遅延させて画像と再生音とを同期させる、いわゆるリップシンクを取るためのものであり、フィールドメモリなどにより構成される。

さらに、音場補正装置２０においては、信号源１１から出力されたデジタルオーディオ信号ＤAが、デコーダ回路２２に供給されて各チャンネルのデジタルオーディオ信号ＤC〜ＤRBに分離され、その分離結果のオーディオ信号のうち、センタチャンネルのオーディオ信号ＤCが、センタチャンネルの補正回路２３Ｃに供給される。この補正回路２３Ｃは、イコライザ回路２３１およびスイッチ回路２３２により構成され、デコーダ回路２２からのオーディオ信号ＤCがイコライザ回路２３１を通じてスイッチ回路２３２に供給される。

この場合、イコライザ回路２３１は、例えばＤＳＰにより構成され、これに供給されたオーディオ信号ＤCの遅延特性、周波数特性、位相特性、レベルなどを制御することにより、信号ＤCに対して音場補正の処理を行うものである。また、スイッチ回路２３２は、通常の視聴時には図の状態に接続され、テスト期間ＴTには図とは逆の状態に接続されるものである。したがって、通常の視聴時には、イコライザ回路２３１からの音場補正されたオーディオ信号ＤCがスイッチ回路２３２から出力される。このオーディオ信号ＤCはエンコーダ回路２４に供給される。

さらに、デコーダ回路２２により分離された残るチャンネルのオーディオ信号ＤL〜ＤRBが、補正回路２３Ｌ〜２３ＲBを通じてエンコーダ回路２４に供給される。このとき、補正回路２３Ｌ〜２３ＲBは、補正回路２３Ｃと同様に構成されているものであり、したがって、通常の視聴時には、音場補正されたオーディオ信号ＤL〜ＤRBが補正回路２３Ｌ〜２３ＲBから出力される。

そして、エンコーダ回路２４において、これに供給された各チャンネルのオーディオ信号ＤC〜ＤRBが１つのシリアル信号ＤSに合成され、この信号ＤSがデジタルアンプ１３に供給される。したがって、通常の視聴時には、信号源１１から出力されたオーディオ信号ＤAが補正回路２３Ｃ〜２３ＲBにより音場補正されてスピーカ１４Ｃ〜１４ＲBに供給されることになる。この結果、スピーカ１４Ｃ〜１４ＲBから出力される音は、そのスピーカを配置した環境に適した状態に音場補正された再生音となる。

また、制御回路２５がマイクロコンピュータを有して構成され、この制御回路２５により補正回路２３Ｃ〜２３ＲＢのイコライザ回路２３１〜２３１の特性が制御されるとともに、スイッチ回路２３２〜２３２が制御される。さらに、制御回路３２には、各種の操作スイッチ２６が接続されるとともに、各種の情報を表示する表示素子、例えばＬＣＤパネル２７が接続される。

さらに、テストトーン信号ＳTC〜ＳTRBを形成するため、信号形成回路３１がＤＳＰを有して構成されるとともに、制御回路２５から所定の制御信号が供給される。この場合、制御回路２５は、信号形成回路３１がテストトーン信号ＳTC〜ＳTRBを形成するとき、トーン周波数リストおよびトーンシーケンスリストを参照してテストトーン信号ＳTC〜ＳTRBの形成を制御するとともに、その信号レベルを制御するものである。さらに、制御回路２５は、解析期間ＴAにおける周波数解析やスピーカ１４Ｃ〜１４ＲBの接続の判定なども行う。

また、スピーカ１４Ｃ〜１４ＲBからテストトーンが出力されたとき、そのテストトーンを収音するマイクロフォン３２が設けられ、このマイクロフォン３２から出力される収音信号ＳMCがマイクアンプ３３を通じてＡ／Ｄコンバータ回路３４に供給されてデジタル信号にＡ／Ｄ変換される。そして、このデジタル信号が制御回路２５に供給され、上述の解析期間ＴAに、スピーカ１４Ｃ〜１４ＲBから出力されたテストトーンの周波数解析が行われる。

〔１１−２−２〕 音場補正装置２０の動作
操作スイッチ２６のうちのチェックスイッチを操作すると、テスト期間ＴTがスタートし、まず、制御回路２５により補正回路２３Ｃ〜２３ＲBのスイッチ回路２３２〜２３２が図とは逆の状態に接続され、無音期間ＴMとなる。この無音期間ＴMには、制御回路２５により信号形成回路３１が制御され、テストトーン信号ＳTC〜ＳTRBは無信号とされる。したがって、スピーカ１４Ｃ〜１４ＲBから何も音が出力されない状態となる。

そして、この無音期間ＴMにおける暗騒音がマイクロフォン３２により収音されるとともに、その暗騒音の収音信号ＳMCが制御回路２５により周波数解析され、その解析結果のうち、チェック期間ＴCに使用されるテストトーン信号ＳTC〜ＳTRBと等しい周波数の暗騒音成分のレベルが制御回路２５に記憶される。

続いて、この音場補正装置２０は準備期間ＴRに入り、制御回路２５により信号形成回路３１が制御されてテストトーン信号ＳTC〜ＳTRBが形成され、スイッチ回路２３２〜２３２に供給される。このテストトーン信号ＳTC〜ＳTRBは、単位期間ＴUごとに変数ｍ、ｐが変化することにより、図７に示すように、周波数成分、すなわち、信号Ｓmp1〜Ｓmp7が変化するものである。

そして、このテストトーン信号ＳTC〜ＳTRBがスイッチ回路２３２〜２３２を通じてエンコーダ回路２４に供給されて１つのシリアル信号ＤSに合成され、この信号ＤSがデジタルアンプ１３に供給される。こうして、テスト期間ＴTにおける期間ＴR、ＴC、ＴEには、スピーカ１４Ｃ〜１４ＲBから図７に示すシーケンスでテストトーンが出力される。

そこで、このテストトーンがマイクロフォン３２により収音され、その収音された収音信号ＳMCが制御回路２５により解析期間ＴAごとに周波数解析される。

この場合、準備期間ＴRにおけるテストトーン信号ＳTC〜ＳTRBは、続くチェック期間ＴCにおけるスピーカ１４Ｃ〜１４ＲBの出力レベルを適正値に設定するためのものなので、テストトーン信号ＳTC〜ＳTRBのレベルは比較的小さなレベルとされる。なお、このときのテストトーン信号ＳTC〜ＳTRBのレベルは、その直前の無音期間ＴMにおける暗騒音の解析結果を考慮して設定される。

さらに、この準備期間ＴRにおける解析期間ＴAに、〔２〕〜〔４〕の処理が実行され、テストトーン信号ＳTC〜ＳTRBにより形成されるテストトーンのレベルが最適値に設定される。なお、〔２〕における(A)項が繰り返されるときには、この準備期間ＴRを単位として繰り返される。

そして、テストトーンのレベルが最適値に設定されると、処理はチェック期間ＴCに移り、テストトーン信号ＳTC〜ＳTRBが図７に示すパターンでスピーカ１４Ｃ〜１４ＲBに供給される。また、このチェック期間ＴCの解析期間ＴAに、制御回路２５において、収音信号ＳMCが周波数解析される。

この周波数解析の結果、収音信号ＳMCにテストトーン信号ＳTi（信号ＳTiは、信号ＳTC〜ＳTRBのどれか）が所定のレベル以上で含まれていれば、そのテストトーン信号ＳTiに対応するスピーカは接続されているとみなすことができ、そのテストトーン信号が所定のレベル未満であれば、対応するスピーカは接続されていないとみなすことができる。そこで、この周波数解析の結果から各チャンネルのスピーカの接続の有無が判定され、その判定結果がＬＣＤパネル２７に供給され、スピーカ１４Ｃ〜１４ＲBの接続状況が表示される。

さらに、演出期間ＴEになると、制御回路２５によりチェック期間ＴCの解析結果に基づいて補正回路２３Ｃ〜２３ＲBのイコライザ回路２３１〜２３１が制御され、終了を演出するテストトーン信号ＳTC〜ＳTRBが形成され、スピーカ１４Ｃ〜１４ＲBに出力される。

そして、演出期間ＴEを終了すると、テスト期間ＴTの終了であり、制御回路２５により補正回路２３Ｃ〜２３ＲBのスイッチ回路２３２〜２３２が図の状態に接続される。また、制御回路２５により信号形成回路３１が制御され、テストトーン信号ＳTC〜ＳTRBは無信号とされる。したがって、以後、信号源１１からのビデオ信号ＤVおよびオーディオ信号ＤAを適切に再生できることになる。

〔１２〕 信号形成回路３１の例
図９は、信号形成回路３１を個別の回路により構成した場合の一例を示す。この例においては、ＲＯＭ４１に、図２Ａに示すように、正弦波信号Ｓ1の１サイクルに変換されるデジタルデータＤDが格納されている。また、正弦波信号Ｓmp1〜Ｓmp6を同時に得るため、メモリ４２１〜４２６が設けられるとともに、メモリコントロール回路４０からメモリ４１、４２１〜４２６に所定のアドレス信号および読み出し・書き込み信号が供給される。

そして、期間ＴNに、このデジタルデータＤDが、ＲＯＭ４１のｍ番地につき１番地の割り合いで読み出されるとともに、その読み出しがｍ回繰り返されて正弦波信号Ｓmが取り出され、この正弦波信号Ｓmがメモリ４２１に書き込まれる。

続いて、メモリ４２１の信号Ｓmが、メモリ４２１のp2番地につき１番地の割り合いで読み出されるとともに、その読み出しがp2回繰り返されて正弦波信号Ｓmp2が取り出され、この信号Ｓmp2がメモリ４２２に書き込まれる。また、同様にして、メモリ４２３〜４２６に正弦波信号Ｓmp3〜Ｓmp6が書き込まれる。

そして、次の期間ＴNに、メモリ４２２〜４２６に書き込ている正弦波信号Ｓmp2〜Ｓmp6が同時に読み出される。また、このとき、メモリ４２１の信号Ｓmが、メモリ４２１のp1番地につき１番地の割り合いで読み出されるとともに、その読み出しがp1回繰り返えされて正弦波信号Ｓmp1が取り出される。こうして、正弦波信号Ｓmp1〜Ｓmp6が同時化される。そして、これら信号Ｓmp1〜Ｓmp6がレベル調整回路４３１〜４３６によりレベルが調整されてから加算回路４４に供給されて加算され、この加算信号が端子４５に、例えばセンタチャンネルＣのテストトーン信号ＳTCとして取り出される。さらに、他のチャンネルのテストトーン信号ＳTL〜ＳTRBも同様にして形成される。

したがって、所定の周波数成分のテストトーン信号ＳTC〜ＳTRBを得ることができるとともに、そのレベルを任意に調整することができる。

なお、メモリ４２１に書き込まれている正弦波信号Ｓmから正弦波信号Ｓmp2〜Ｓmp6を形成する代わりに、ＲＯＭ４１のデジタルデータＤDを、ＲＯＭ４１のｍ×ｐ2番地につき１番地の割り合いで読み出すとともに、その読み出しをｍ×ｐ2回繰り返して正弦波信号Ｓmp2を取り出し、同様に、ＲＯＭ４１のデジタルデータＤDを、ＲＯＭ４１のｍ×ｐ3〜ｍ×ｐ6番地につき１番地の割り合いで読み出すとともに、その読み出しをｍ×ｐ3〜ｍ×ｐ6回繰り返して正弦波信号Ｓmp3〜Ｓmp6を取り出すこともできる。

また、正弦波信号Ｓmp1〜Ｓmp6を演算により形成することもでき、あるいは余弦波信号とすることもできる。さらに、信号形成回路３１をＤＳＰやＣＰＵにより構成する場合には、ＲＯＭ４１のデジタルデータＤDに対してメモリ４２１以降の処理を行えばよい。

〔１３〕 接続のチェックをするためのソフトウェア
図１０は、制御回路２５が上述したテストトーンスピーカの接続のチェックを行うときに実行するルーチン１００を示す。なお、実際には、図６Ｂ〜Ｄにも示すように、テストトーン信号ＳTC〜ＳTRBを形成する処理（単位期間ＴUの処理）と、応答信号ＳMCを周波数解析する処理（解析期間ＴAの処理）とが重複するが、ルーチン１００においては、簡単のため、重複しない状態で説明する。

操作スイッチ２６のうちのチェックスイッチを操作すると、制御回路２５の処理がルーチン１００のステップ１０１からスタートし（テスト期間ＴTの開始）、次にステップ１０２において、スイッチ回路２３２〜２３２が図８とは逆の状態に接続されるなどの初期設定が行われる。

そして、ステップ１０３において、無音期間ＴMの処理が実行される。すなわち、暗騒音の収音信号ＳMCが周波数解析され、その解析結果のうち、チェック期間ＴCで使用されるテストトーン信号ＳTC〜ＳTRBと等しい周波数の暗騒音成分のレベルが制御回路２５に記憶される。なお、このとき、暗騒音のレベルから、準備期間ＴRに形成されるテストトーン信号ＳTC〜ＳTRBのレベルの初期値が算出される。

続いて、ステップ１１１から準備期間ＴRとなり、このステップ１１１において、準備制御回路２５により信号形成回路３１が制御されてテストトーン信号ＳTC〜ＳTRBが形成される。このときのテストトーン信号ＳTC〜ＳTRBのレベルは、レベル調整回路４３１〜４３６により設定されるものであり、今の場合、ステップ１０３により求めた初期値とされる。

そして、これらテストトーン信号ＳTC〜ＳTRBが、スイッチ回路２３２〜２３２を通じて、さらに、エンコーダ回路２４およびアンプ１３を通じてスピーカ１４Ｃ〜１４ＲBにそれぞれ供給される。したがって、スピーカ１４Ｃ〜１４ＲBからは、互いに周波数成分の異なるテストトーンが同時に出力される。

そして、ステップ１１２において、マイクロフォン３２の収音信号ＳMCがＦＦＴなどにより周波数解析されて信号ＳTC〜ＳTRBのそれぞれの周波数成分に分離され、ステップ１１３において、その分離された周波数成分のそれぞれについて(1X)〜(1Z)式と同様の演算処理が行われて信号ＳTC〜ＳTRBのそれぞれの総エネルギ値ＥTC〜ＥTRBが算出される。

続いて、ステップ１１４において、ステップ１１３により算出した総エネルギ値ＥTC〜ＥTRBが目標値Ｅdと比較され、上記(A)項のときには、すなわち、総エネルギＥTC〜ＥTRBのいずれか１つでも目標値Ｅdに満たないときには、処理はステップ１１４からステップ１１５に進む。

そして、このステップ１１５において、テストトーンの出力回数（ステップ１１１の処理）が規定の回数に達したか否かが判別され、規定の回数に達していないときには、処理はステップ１１５からステップ１１６に進み、(2X)〜(2Z)式と同様の演算処理により次回のテストトーン信号ＳTC〜ＳTRBのレベルが算出される。続いて、処理はステップ１１１に戻り、テストトーン信号ＳTC〜ＳTRBが形成されるとともに、レベル調整回路４３１〜４３６が制御され、今の場合、テストトーン信号ＳTC〜ＳTRBはステップ１１６により算出されたレベルに設定される。

これで、１つの準備期間ＴRを終了し、以後、１つの準備期間ＴRごとに、ステップ１１１〜１１６の処理が繰り返され、準備期間ＴRごとにテストトーンのレベルが(2X)〜(2Z)により示すように所定量ずつ大きくされていく。

そして、テストトーンのレベルが大きくされることにより、ステップ１１４の比較の結果、上記(B)項が成立するようになると、すなわち、総エネルギ値ＥTC〜ＥTRBのすべてが目標値Ｅd以上となると、処理はステップ１１４からステップ１２１に進み、このステップ１２１において、上記(a)〜(c)項と同様の処理が実行されて収音信号ＳMCのピーク値が算出される。次にステップ１２２において、ステップ１２１による算出結果を使用することにより、〔４〕の(d)項、すなわち、収音信号ＳMCのピーク値がＡ／Ｄコンバータ回路３４のダイナミックレンジを越えるか否かが予測される。

そして、越えないと予測されたときには、処理はステップ１２２からステップ１３１に進み、このステップ１３１からチェック期間ＴCに入り、スピーカ１４Ｃ〜１４ＲBの接続の有無が判定される。この判定は、テストトーン信号ＳTC〜ＳTRBを図４および図７に示すような周波数成分としてスピーカ１４Ｃ〜１４ＲBに供給するとともに、マイクロフォン３２の収音信号ＳMCをＦＦＴなどにより周波数解析し、その解析結果にスピーカ１４Ｃ〜１４ＲBから出力されるはずの周波数成分が規定値以上含まれているか否かをチェックすることにより、実現される。また、この判定の結果がＬＣＤパネル２７に供給され、スピーカ１４Ｃ〜１４ＲBの接続状況が表示される。

そして、この判定を終了すると、処理はステップ１３２に進み、このステップ１３２において、演出期間ＴEの処理が実行され、終了を示すテストトーン信号ＳTC〜ＳTRBがスピーカ１４Ｃ〜１４ＲBに供給される。その後、ステップ１３３において、スイッチ回路２３２〜２３２が図８の状態に復帰されるなど、ルーチン１００が実行される前の状態に復帰され、ステップ１３４によりルーチン１００を終了する。

なお、ステップ１２２において、マイクロフォン３２の収音信号ＳMCのピーク値がＡ／Ｄコンバータ回路３４のダイナミックレンジを越えると予測されたときには、処理はステップ１２２からステップ１２３に進む。そして、このステップ１２３において、マイクロフォン３２の収音信号ＳMCがＡ／Ｄコンバータ回路３４のダイナミックレンジを越えないように、補正の設定が行われる。この補正としては、チェック期間ＴCに、例えばマイクアンプ３３の利得を小さくしてＡ／Ｄコンバータ回路３３に供給される収音信号ＳMCのレベルを小さくすればよい。そして、その後、処理はステップ１３１に進む。

また、ステップ１１５において、テストトーンの出力回数（ステップ１１１の処理）が規定の回数に達したときには、処理はステップ１１５からステップ１１７に進み、このステップ１１７において、例えば、ＬＣＤパネル２７にマイクロフォン３２の位置を変更する必要があるなどのコメントが表示され、その後、処理はステップ１３２に進む。

こうして、ルーチン１００によれば、チェック期間ＴCに各チャンネルのスピーカ１４Ｃ〜１４ＲBの接続の有無をチェックするとき、そのテストトーンの音量を適切な大きさに設定することができる。

〔１４〕 まとめ
上述の装置によれば、複数のスピーカ１４Ｃ〜１４ＲBを使用する再生装置において、テストトーンによりスピーカ１４Ｃ〜１４ＲBの接続のチェックをする場合、準備期間ＴRに仮のテストトーンを出力してチェック期間ＴCにおけるテストトーンの音量を設定しているので、マイクロフォン３２の設置位置、スピーカ１４Ｃ〜１４ＲBの効率、部屋の状況などにかかわらず、テストトーンを適正な音量に設定することができる。

また、テストトーン信号ＳTC〜ＳTRBのそれぞれを複数の周波数成分（信号Ｓmp1〜Ｓmp6）から構成しているので、スピーカ１４Ｃ〜１４ＲBの周波数特性にディップがあったり、部屋に定在波を生じたりしていても、チェック期間ＴCにスピーカ１４Ｃ〜１４ＲBに供給するテストトーン信号ＳTC〜ＳTRBのレベルを適正に設定することができ、結果として、スピーカ１４Ｃ〜１４ＲBの接続を正確にチェックすることができる。

また、テストトーン信号ＳTC〜ＳTRBの単位期間ＴUは、その基音信号Ｓmのｍサイクル分の長さなので、テスト期間ＴTは上述のように２秒程度に短くすることができる。

〔１５〕 その他
上述において、マイクロフォン３２の位置におけるテストトーンの目標音圧をあらかじめ決めておくとともに、その目標音圧に対応する目標値Ｅdを求めておき、目標音圧が得られるように、すなわち、(1X)〜(1Z)式のエネルギ値ＥX〜ＥZに対応するエネルギ値が目標値Ｅdを越えるように、準備期間ＴRごとにテストトーンの音量を大きくしいき、チェック期間ＴCにおけるテストトーンの音量を設定することもできる。

また、このとき、無音期間ＴMに測定した暗騒音のレベルにしたがって目標値Ｅdを設定あるいは補正することもできる。

さらに、(2X)〜(2Z)式に対応する演算を行う場合、その結果をサンプル数Ｎにより除算して単位サンプルあたりのエネルギとして処理を行うこともできる。また、〔４〕においては、(a)および(b)項の処理後に、(c)項の加算を実行しているが、各周波数成分に(b)項に対応する乗算を行い、その結果に加算を実行することもできる。あるいは各周波数成分をベクトル合成することもできる。

また、ステップ１２３において、補正を行う場合、マイクアンプ３３の利得が固定のときには（小さくできないときには）、チェック期間ＴCにテストトーン信号ＳTC〜ＳTRBのレベルを、同じ割り合いで小さくすることもできる。さらに、マイクアンプ３３の利得が小さく、収音信号ＳMCのレベルがＡ／Ｄコンバータ回路３４のダイナミックレンジを越えないことがわかっているときには、〔４〕の処理、すなわち、ステップ１２２、１２３の処理は省略することができる。

さらに、準備期間ＴRを繰り返す場合、準備期間ＴRごとにテストトーン信号ＳTC〜ＳTRBに含まれる周波数成分（信号Ｓmp1〜Ｓmp6）を異ならせてもよい。また、図８に示す音場補正装置２０は、信号源１１やデジタルアンプ１３、あるいはＡＶアンプ（図示せず）などに一体に組み込んでおくこともできる。また、補正回路２３Ｃ〜２３ＲBから出力されるデジタル信号ＤC〜ＤRBをそのまま、あるいはＤ／Ａ変換してから後段のパワーアンプに供給することもできる。

また、上述においては、制御回路２５が、収音信号ＳMCの周波数解析を実行するとしたが、専用のＤＳＰやＣＰＵなどにより実行することもできる。さらに、信号形成回路３１の処理は、制御回路２５により実現することもできる。

さらに、上述においては、この発明をマルチチャンネルオーディオのスピーカに適用した場合であるが、１つのチャンネルを複数の周波数帯域に分割して音響再生を行うマルチウェイシステムにも、この発明を適用することができる。また、多数のスピーカを配列してスピーカアレイを構成するとともに、各スピーカに供給されるオーディオ信号の遅延時間や位相などを制御することにより各スピーカから出力される音を波面合成し音像の定位を制御するようにしたシステムにも、この発明を適用することができる。

〔略語の一覧〕
Ａ／Ｄ：Analog to Digital
ＡＶ ：Audio and Visual
ＣＰＵ：Central Processing Unit
Ｄ／Ａ：Digital to Analog
ＤＳＰ：Digital Signal Processor
ＤＶＩ：Digital Visual Interface
ＦＦＴ：Fast Fourier Transform
ＬＣＤ：Liquid Crystal Display
ＲＯＭ：Read Only Memory
Ｓ／Ｎ：Signal to Noise ratio

この発明の一形態のアウトラインを説明するための図である。 この発明を説明するための波形図である。 この発明を説明するための表図である。 この発明を説明するための表図である。 この発明を説明するための周波数スペクトル図である。 この発明を説明するためのタイミング図である。 この発明を説明するための表図である。 この発明の一形態を示す系統図である。 図８の装置の一部の一形態を示す系統図である。 図８の装置の処理の一形態を示すフローチャート図である。

符号の説明

１１…信号源、１２…ディスプレイ、１４Ｃ〜１４ＲB…スピーカ、２０…音場補正装置、２２…デコーダ回路、２３Ｃ〜２３ＲB…補正回路、２４…エンコーダ回路、２５…制御回路、２７…表示素子、３１…信号形成回路、３２…マイクロフォン、２３１…イコライザ回路

Claims (5)

1. 所定の周波数の基音信号と、この基音信号についての複数の倍音信号とを加算してテストトーン信号を形成するとともに、
   上記基音信号および上記複数の倍音信号の周波数が互いに異なる複数のテストトーン信号を形成し、
   この複数のテストトーン信号のそれぞれを、対象とするオーディオ装置の複数のスピーカのそれぞれに同時に供給して上記複数のスピーカからテストトーンを同時に出力し、
   このテストトーンをマイクロフォンにより収音した収音信号を周波数解析して上記複数のスピーカから出力されたテストトーンのエネルギ値を、上記複数のスピーカのスピーカごとに求め、
   この求めたエネルギ値を規定値と比較し、
   この比較結果が上記規定値以上になるまで、上記テストトーン信号のレベルを所定値ずつ大きくして上記テストトーンの出力を繰り返し、
   上記比較結果が上記規定値以上になったとき、このときの上記テストトーン信号のレベルを、以後に本処理を実行するときの上記テストトーン信号のレベルに設定するとともに、
   事前に暗騒音のレベルを測定し、この暗騒音のレベルに基づき上記複数のスピーカから出力されるテストトーンのレベルの初期値及び上記規定値のレベルを設定するようにした
   テストトーン信号の形成方法。
2. 正弦波信号の１サイクルに変換されるデジタルデータを、そのｍサンプル（ｍは自然数）ごとにメモリから読み出して上記正弦波信号のｍ倍の周波数の基音信号を形成し、
   この基音信号あるいは上記デジタルデータから上記基音信号の倍音信号を形成し、
   上記基音信号と上記複数の倍音信号とを加算してテストトーン信号を形成するとともに、
   上記基音信号および上記複数の倍音信号の周波数が互いに異なる複数のテストトーン信号を形成し、
   この複数のテストトーン信号のそれぞれを、対象とするオーディオ装置の複数のスピーカのそれぞれに同時に供給して上記複数のスピーカからテストトーンを同時に出力し、
   このテストトーンをマイクロフォンにより収音した収音信号を周波数解析して上記複数のスピーカから出力されたテストトーンのエネルギ値を、上記複数のスピーカのスピーカごとに求め、
   この求めたエネルギ値を規定値と比較し、
   この比較結果が上記規定値以上になるまで、上記テストトーン信号のレベルを所定値ずつ大きくして上記テストトーンの出力を繰り返し、
   上記比較結果が上記規定値以上になったとき、このときの上記テストトーン信号のレベルを、以後に本処理を実行するときの上記テストトーン信号のレベルに設定するとともに、
   事前に暗騒音のレベルを測定し、この暗騒音のレベルに基づき上記複数のスピーカから出力されるテストトーンのレベルの初期値及び上記規定値のレベルを設定するようにした
   テストトーン信号の形成方法。
3. 請求項２に記載のテストトーン信号の形成方法において、
   上記比較結果が上記規定値以上になるまで、上記テストトーン信号のレベルを所定値ずつ大きくして上記テストトーンの出力を繰り返す処理の回数を制限するようにしたテストトーン信号の形成方法。
4. 請求項３に記載のテストトーン信号の形成方法において、
   上記マイクロフォンの収音信号のレベルが後段の回路のダイナミックレンジを越えないように、上記テストトーン信号および上記収音信号の少なくとも一方の信号レベルを補正するようにしたテストトーン信号の形成方法。
5. 正弦波信号の１サイクルに変換されるデジタルデータを保存しているメモリと、
   上記デジタルデータを上記メモリからｍ番地（ｍは自然数）ごとに読み出して上記正弦波信号のｍ倍の周波数の基音信号を形成する第１の形成部と、
   上記基音信号あるいは上記デジタルデータから上記基音信号の倍音信号を形成する第２の形成部と、
   加算部と
   を有し、
   上記第１および第２の形成部は、周波数が互いに異なる上記基音信号および上記倍音信号の組を、複数組形成し、
   上記加算部は、上記基音信号と上記複数の倍音信号とを上記組みごとに加算して複数のテストトーン信号を形成し、
   この複数のテストトーン信号のそれぞれを、対象とするオーディオ装置の複数のスピーカのそれぞれに同時に供給して上記複数のスピーカからテストトーンを同時に出力し、
   このテストトーンをマイクロフォンにより収音し、
   このマイクロフォンの収音信号を周波数解析して上記複数のスピーカから出力されたテストトーンのエネルギ値を、上記複数のスピーカのスピーカごとに求め、
   この求めたエネルギ値を規定値と比較し、
   この比較結果が上記規定値以上になるまで、上記テストトーン信号のレベルを所定値ずつ大きくして上記テストトーンの出力を繰り返し、
   上記比較結果が上記規定値以上になったとき、このときの上記テストトーン信号のレベルを、以後に本処理を実行するときの上記テストトーン信号のレベルに設定するとともに、
   事前に暗騒音のレベルを測定し、この暗騒音のレベルに基づき上記複数のスピーカから出力されるテストトーンのレベルの初期値及び上記規定値のレベルを設定するようにした
   テストトーン信号の処理回路。

Images