JP4916484B2 - 音響システムにおける周波数特性設定装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数のスピーカのクロスオーバー・ポイント設定装置に関し、より詳細には、高域用スピーカ、中域用スピーカ、及び低域用スピーカの内の少なくとも２つのスピーカを備えた音響システムにおいて、これらスピーカ相互の干渉を防止するように周波数特性を設定するための周波数特性設定装置に関する。

音響システムにおいては、高域用スピーカ、中域用スピーカ、及び低域用スピーカを設置している場合がある。このような音響システムにおいては、それぞれのスピーカによる相互干渉を防止して高品質の音声出力を得るために、各スピーカが担当する周波数帯域以外の信号成分は、フィルタを用いて予め信号をカットしている。そして、帯域外の信号成分をカットするためのフィルタの周波数特性の設定は、スピーカを実際に設置した際に、熟練の技術者が音響システムからの実際の音声出力を測定し、それに基づいて、それぞれのスピーカの通過帯域が重複しないようにフィルタの周波数特性を設定している。しかしながら、フィルタの周波数特性を技術者によって経験的に設定する場合、音響システムにおいて再生される音声の品質は、該技術者の熟練度等による能力に依存しているため、経験が少ない技術者がフィルタの周波数特性を調整しようとしても、所望の音声品質が得られないことが多い。また、所望の音声品質が得られたとしても、フィルタの周波数特性の設定に多大な時間を要してしまう。

また、低域、中域、及び高域それぞれ用のスピーカを備えた音響システムにおいて、各スピーカに供給される信号の周波数特性を、コンピュータのモニタ画面上で適宜設定する方法も提案されている。この方法においては、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）により所望の周波数特性をデジタル的に得られるようにしており、その周波数特性を、図５の（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、低域、中域、及び高域のそれぞれの帯域毎の周波数特性を示すグラフをモニタ画面上に表示し、該グラフ上に配置されたゲイン調整用の操作子Ｃgを上下に移動させるとともに、カットオフ周波数（−３ｄＢの周波数）設定用の操作子Ｃcutを左右に移動させることにより、設定する。このようなＤＳＰによる周波数特性の設定は、操作子の移動により特性曲線を視覚的に変化させて調整することができるため、各帯域の周波数特性の設定を容易に行うことができる。

しかしながら、従来例のＤＳＰによるスピーカへの信号の周波数特性を設定する方法においては、図５に示したように、モニタ画面上に１つの帯域の周波数特性しか表示することができず、帯域相互の周波数特性を比較しながら設定できるものではない。したがって、例えば、図５の（Ａ）に示すような低域用の周波数特性のグラフをモニタ画面上に読み出して、ゲイン及びカットオフ周波数を操作子の移動により設定し、次いで、図５の（Ｂ）及び（Ｃ）に示すような中域用及び高域のグラフをモニタ画面上に順次読み出して、ゲイン及びカットオフ周波数を同様にして設定する必要がある。また、ある帯域の周波数特性を変更すると、他の帯域の周波数特性にもその影響が現れるので、他の帯域の周波数特性の設定をやり直す必要が生じることもある。

このように、従来例のＤＳＰによる周波数特性設定方法においても、低域、中域、及び高域すべての周波数特性が所望のものとなるようにするために、モニタ画面上に周波数特性のグラフを１つ読み出しては、操作子を移動させて該周波数特性を調節し、そして、その作業を試行錯誤により反復的に行う必要がある。したがって、設定作業が煩雑であるとともに、設定完了までに比較的長時間を要してしまう。

本発明は、従来例のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、スピーカを複数の帯域用に個別に設置した音響システムにおいて、これらのスピーカに供給される信号の周波数特性を容易にかつ短時間で設定することができるようにするための周波数特性設定装置を提供することである。

上記した本発明の目的を達成するために、本発明に係る、複数の帯域それぞれに対応して設けられた複数のスピーカを備えた音響システムにおける周波数特性設定装置であって、モニタ画面上で操作子を移動させることにより周波数特性を調整可能にした周波数特性設定装置においては、
設定されている帯域毎のそれぞれの周波数特性のグラフを、周波数特性を変更するための操作子とともにモニタ画面に同時に表示する手段であって、これら周波数特性をモニタ画面の第１の部分に重ねて表示する手段と、
設定されている帯域毎の周波数特性を加算することによって得られる音響システム全体の周波数特性を表す加算周波数特性を、モニタ画面の第２の部分に表示する手段と、
モニタ画面の第１の部分上で、ある操作子が移動されたときに、該移動に関連して生じるそれぞれの帯域の周波数特性の変化を演算する手段と、
演算された周波数特性の変化に応じて、デジタル信号プロセッサのそれぞれの帯域における周波数特性を変化させる手段と、
演算された周波数特性の変化に応じて、モニタ画面の第１の部分に表示された対応する周波数特性を変化させるとともに、第２の部分に表示された音響システム全体の周波数特性を表す加算周波数特性を変化させる手段と
からなることを特徴としている。

上記した本発明に係る周波数特性設定装置はさらに、それぞれのスピーカから生じた音響信号をスピーカ毎に予め測定することによって得られた帯域毎の周波数特性を、モニタ画面の第２の部分に、同時に表示する手段を備えていることが好ましい。また、周波数特性設定装置はさらに、音響システムに音響信号を入力する音響信号入力ソースと、音響システムから出力される音響出力を感知するマイクロフォンと、該マイクロフォンによって感知された音響出力の周波数特性を測定する手段と、測定された周波数特性をモニタ画面に表示する手段とを備えていることが好ましい。

図１は、本発明に係る周波数特性設定装置を備えた音響システムのブロック図を示している。該図において、１１、１２、１３は、音響入力ソースを構成するマイク、演奏機器、ノイズ発生器であり、これら音響入力ソースからの音響信号は、プリアンプ２を介してデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）３０に供給される。ＤＳＰ３０はデジタル的に信号を処理するものであり、入力された音響信号は、ＤＳＰ３０によって、高域、中域、及び低域の３つの周波数帯に分けられかつ調整され、パワーアンプ４０_H、４０_M、４０_Lを介して、高域用スピーカ（高域ＳＰ）５０_H、中域用スピーカ（中域ＳＰ）５０_M、及び低域用スピーカ（低域ＳＰ）５０_Lに供給され、これらスピーカから再生される。なお、高域、中域、及び低域はそれぞれ、サブスクリプトＨ、Ｍ及びＬで表すものとする。６０は、ＤＳＰ３０を制御するためのパーソナル・コンピュータ（ＰＣ）であり、図示を省略しているが、モニタ手段、メモリ手段、並びに、キーボード及びマウス等の入力手段を備えている。

ＤＳＰ３０は、図２に示した構成を備えており、高域、中域、及び低域の３つのチャネルを備えている。高域チャネルは、ハイパス・フィルタ（ＨＰＦ）３１_H、利得調整器（ＧＡＩＮ）３２_H、位相調整器（φ）３３_H、イコライザ（ＥＱ）３４_H、及び遅延手段（ＤＥＬＡＹ）３５_Hを有しており、中域及び低域チャネルにおいても同様な回路要素を備えている。ただし、中域及び低域チャネルにおいては、高域チャネルのＨＰＦ３１_Hの代わりに、バンドパス・フィルタ（ＢＰＦ）３１_M及びローパス・フィルタ（ＬＰＦ）３１_Lを用いていることは言うまでもない。

図３は、図１及び図２に示した音響システムにおいて、ＤＳＰ３０をＰＣ６０によって制御するための、本発明に係る周波数特性を調整するための周波数特性設定装置を示している。図３において、図１及び図２に示した構成と同様な構成要件には、同一の参照符号を付している。図３から明らかなように、本発明に係る周波数特性設定装置は、図１の音響システムにおいて、スピーカ５０_H、５０_M、及び５０_Lからの音響出力を検出するように配置されたマイクロフォン７０、マイクロフォン７０からの音響信号の周波数特性を測定する周波数アナライザと、ＤＳＰ３０に対して計測用音源信号を供給する計測用音響ソースとを内蔵した測定器９０とを付加したものである。

なお、測定器８０に内蔵された計測用音響ソースの代わりに、図１に示した音響入力ソース（１１〜１３）を用いることもできる。また、ＰＣ６０がサウンドボード等のサウンド・システムを具備している場合は、測定器９０もＰＣ６０内に内蔵させることができる。ＰＣ６０のメモリ手段中には、ＤＳＰ３０中の高域、中域、及び低域の３つのチャネルに現在設定されている周波数特性をそれぞれ表すグラフが記憶されている。また、予めこれら３つのチャネルのスピーカから実際に音響出力を発生し、チャネル毎に該音響出力を測定することによって得られた周波数特性のグラフも、メモリ手段に記憶されている。

図３に示した周波数特性設定装置における動作を、ＰＣ６０のモニタ手段の表示画面を模式的に表した図４を参照して、以下に説明する。周波数特性の設定処理がスタートすると、ＰＣ６０は、メモリ手段から、高域、中域、及び低域の３つのチャネルにおいて現在設定されている周波数特性のグラフを読み出して、図４に示すように、モニタ手段の画面の左下のブロックＢ１に表示し、また、これらチャネルのスピーカの予め測定された周波数特性のグラフを読み出して、画面左上のブロックＢ２に（図４においては、細線）表示する。さらに、ＰＣ６０は、現在設定されている３つのチャネルの周波数特性を加算し、音響システム全体の現在設定されている周波数特性を表す加算周波数特性を表すグラフを、モニタ画面のブロックＢ２に表示させる。この表示は、予め測定された周波数特性のグラフに重畳して、該グラフと識別可能に（図４においては、太線）グラフ表示される。

なお、図４の右下のブロックＢ３は、３つのチャネルそれぞれの遅延手段３５_H、３５_M、及び３５_L（図２）における遅延時間を設定するための操作子Ｃd_(H)、Ｃd_(M)、及びＣd_(L)を表示した遅延時間設定部であり、図４の右上のブロックＢ４は、それぞれのチャネルの周波数特性の表示／非表示の切換、及び加算された（即ち全体の）周波数特性の表示／非表示の切換等をモニタ画面上で選択制御できるようにするための切換設定部である。

次に、オペレータは、モニタ画面を見て、ブロックＢ２上の予め測定した周波数特性を参照し、該特性に近づけるように、ブロックＢ１上の適宜の操作子を上下及び左右に移動して周波数特性の調整を行う。なお、図４のブロックＢ１において、Ｃg及びＣcutはそれぞれ、従来例に関連して説明したように、ゲイン調整用操作子及びカットオフ周波数調整用の操作子であり、また、Ｃcpは、２つの帯域の周波数特性のグラフが交わる点であるクロスポイント周波数を調整するためのクロスポイント周波数調整用操作子である。

オペレータが、モニタ画面上のブロックＢ１における適宜の操作子を移動させると、それに応じて、ＰＣ６０の制御の下で、図２の適宜のフィルタ（３１_H、３１_M、３１_L）及び適宜の利得調整手段（３２_H、３２_M、３２_L）の設定が変更され、これにより、高域、中域、及び低域のチャネルの周波数特性が変化する。変更された周波数特性設定の条件は、メモリ手段に更新的に記憶される。このときに、ＰＣ６０は、周波数特性が変更される毎に、それぞれのチャネルに設定された周波数特性を加算演算することにより音響システム全体の周波数特性を得て、該周波数特性をモニタ画面上のブロックＢ２に表示（図４では太線）させるので、オペレータは、モニタ画面のブロックＢ２に表示されている演算結果の変化を監視しながら、該ブロックＢ２の下方のブロックＢ１に表示される操作子を移動させることができる。したがって、全帯域の周波数特性を、オペレータが演算結果を監視しながら、最適に調整することが可能となる。

なお、オペレータが測定結果をモニタ画面上で監視する代わりに、ＰＣ６０が演算結果を監視し、全帯域で許容誤差範囲内の周波数特性が得られた場合に、オペレータに対して、モニタ画面上に設定を完了すべきこと等を表示するように構成しても良い。また、マイクロフォン７０及び測定器９０を、周波数特性の設定後の確認のために用いるだけでなく、周波数特性の調整中に該マイクロフォン及び測定器を用いることにより、音響システムからの音響出力の周波数特性を測定し、これをモニタ画面のブロックＢ２に表示するようにしてもよい。これにより、オペレータは、実際の音響出力の周波数特性を見ながらそれぞれのチャネルの周波数特性を調整することができる。さらに、３つのチャネルの周波数特性を予め測定する代わりに、スピーカのメーカなどから公表されている周波数特性図のデータを入力しても良い。これにより、個々のスピーカ特性を測定する必要が無く、実際のスピーカが無くても、事前にデータを設定することが可能になる。

上記したように、複数の帯域に対応して複数設けられたスピーカを具備した音響システムにおける、モニタ画面上の操作子を移動させて各帯域の周波数設定を行う装置においては、ある操作子を調整すると、それによって他の操作子によって表される周波数が影響を受けるものである。従来例においては、このような影響の内、帯域相互の影響を同一モニタ画面上で見ることができなかったので、それぞれの帯域の周波数特性のグラフを切換表示しては調整し、それを反復実行することにより、全体として所望の特性となるようにしていた。したがって、従来例においては、周波数特性の調整及び設定が困難であった。これに対して、本発明においては、同一モニタ画面上で３つ帯域の周波数特性を監視しかつ調整することができるので、全体の特性を極めて容易にかつ短時間で所望のものに設定することができる。また、設定されたそれぞれのチャネルの周波数特性を加算して得られた全体の周波数特性を、設定用の周波数特性が表示されたモニタ画面上に表示するので、設定された全体の周波数特性を監視しながら、操作子を移動させることができ、よって、音響システム全体の周波数特性を所望の特性に調整することが、より容易となる。

本発明の周波数特性設定装置によって周波数特性の設定が可能な音響システムのブロック図である。 図１に示された音響システムのデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）の詳細な構成を示すブロック図である。 本発明の周波数特性設定装置のブロック図である。 本発明の周波数特性設定装置において、モニタ画面上に表示される周波数特性のグラフを示した模式図である。 従来例の設定方法において、モニタ画面上に別々に表示される周波数特性のグラフである。

Claims (3)

1. 複数の帯域それぞれに対応して設けられた複数のスピーカを備えた音響システムにおける周波数特性設定装置であって、モニタ画面上で操作子を移動させることにより周波数特性
   を調整可能にした周波数特性設定装置において、
   設定されている帯域毎のそれぞれの周波数特性のグラフと、周波数特性を変更するための操作子とを、モニタ画面の第１の部分に重ねて表示する手段と、
   設定されている帯域毎の周波数特性を加算することによって得られる音響システム全体の周波数特性を表す加算周波数特性を、モニタ画面の第２の部分に表示する手段と、
   モニタ画面の第１の部分上で、ある操作子が移動されたときに、該移動に応答して、生じるそれぞれの帯域の周波数特性の変化を演算する手段と、
   演算された周波数特性の変化に応答して、設定されている帯域毎の周波数特性を加算演算し、該加算演算結果に応じて、第２の部分に表示された音響システム全体の周波数特性を表す加算周波数特性を変化させる手段と
   からなることを特徴とする周波数特性設定装置。
2. 複数の帯域それぞれに対応して設けられた複数のスピーカを備えた音響システムにおける周波数特性設定装置であって、モニタ画面上で操作子を移動させることにより周波数特性を調整可能にした周波数特性設定装置において、
   設定されている帯域毎の周波数特性を加算演算する演算手段と、
   設定されている帯域毎のそれぞれの周波数特性のグラフと、周波数特性を変更するための操作子とを、モニタ画面の第1部分に重ねて表示し、演算手段で加算演算されることによって得られる音響システム全体の周波数特性を表す加算周波数特性を、モニタ画面の第２の部分に表示する表示手段と
   を備え、
   演算手段は、モニタ画面の第１の部分上で、ある操作子が移動されたときに、該移動に応答して、それぞれの帯域における周波数特性を変化させ、この変化のたびに、設定されている帯域毎の周波数特性を加算演算し、モニタ画面の第２の部分に表示された加算周波数特性を変化させるよう構成されている
   ことを特徴とする周波数特性設定装置。
3. 請求項２記載の周波数特性設定装置に置いて、演算手段は、操作子の移動に応答して、フィルタ及び利得調整手段の設定を変更することで、それぞれの帯域における周波数特性を変化させるよう構成されていることを特徴とする周波数特性設定装置。

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