JP4983360B2 - 音響特性補正システム - Google Patents

Description

この発明は、音響特性を所望音響特性に補正する音響特性補正システムと、当該音響特性補正システムで補正した所望音響特性の環境にて、マイクが収音した歌唱者の音声と楽曲音源で生成した楽曲音とをミキシングしてスピーカから放音するカラオケ装置に関するものである。

現在、一般の人々が気軽に音楽を楽しむ環境が様々ある。その一例として、カラオケボックスがある。カラオケボックスでは、さほど広くない閉空間内に歌唱者が使用するマイクと、マイクで収音した音声や、カラオケ演奏の楽曲音等をミキシングした音を放音するスピーカとが設置されている。このような環境では、環境に応じた固有の音響特性が存在し、利用者に好まれない音響特性を有することがある。また、このような環境では、音の伝送の閉ループが形成され、特定の周波数帯域の信号レベルが極端に高くなりハウリングが発生することもある。これらの問題に対しては、カラオケ装置内等にイコライザを設置し、当該イコライザにより音響特性を補正している。例えば、特許文献１は、ハウリングとなる周波数帯域の信号レベルを減衰させるようにイコライザを設定するものであり、特許文献２は、音声特性の補正は行うが、補正後の特性が極端なものにならないように、操作者によって補正レベルおよび補正周波数帯域を適宜設定するものである。
特開平８−８４３９４号公報 特開平７−３８９８８号公報

ところが、前述の音響特性補正システムでは、非常に高精度に音響特性を補正することが可能であるが、音響特性を補正するイコライザが多段のＰＥＱ（パラメトリックイコライザ）をカスケード接続したものであったり、複雑な演算処理を要する演算器を用いるものであり、システムが高価なものとなってしまう。一方で、システムを低価格に抑えようとするには、リソース量を抑えなければならず、必然的にイコライジングに利用できるリソース量も少量に限られてしまう。したがって、例えば、ＰＥＱをカスケード接続してなるイコライザでは、段数が少なくなり、抑圧できるピークの数や、増強できるディップの数も限られてしまう。特に、周波数特性にうねりがある場合、例えば、周波数特性の高域で継続的に所望音響特性よりも測定用の収音信号の信号レベルが高いような場合、では、該当する部分に多くのＰＥＱが設定されてしまい、詳細な補正ができなくなってしまう。

したがって、本発明の目的は、周波数特性にうねりがあるような場合で、比較的少ないリソース量であっても、確実に所望音響特性を実現することができる音響特性補正システムおよびカラオケ装置を提供することにある。

この発明は、マイク、スピーカ、イコライジング処理手段、特性測定手段、および補正パラメータ設定手段を備えた音響特性補正システムに関するものである。マイクは所定空間内に対して収音して収音信号を生成し、スピーカは所定空間に対して放音する。イコライジング処理手段は、第１のイコライザおよび第２のイコライザを備えることを特徴としている。そして、このイコライジング処理手段は、マイクとスピーカとが設置された所定空間内で、スピーカから放音された音がマイク位置まで伝搬される系の音響特性を所望音響特性に補正する。

このイコライジング処理手段の設定方法として、特性測定手段は、収音信号の周波数特性と所望音響特性との差分値周波数特性を取得する。補正パラメータ設定手段は、差分値周波数特性の概略特性変化を補正する概略補正パラメータを前記第１のイコライザに設定する。補正パラメータ設定手段は、第１のイコライザによる補正を行った後に残る前記所望音響特性との差分を補正する詳細補正パラメータを前記第２のイコライザに設定する。そして、前記第２のイコライザは、前記第１のイコライザよりも狭帯域の複数段のイコライザからなることを特徴とする。

この構成では、イコライジング処理部は、概略補正イコライザ（第１のイコライザ）と詳細補正イコライザ（第２のイコライザ）との機能の異なる二つのイコライザを備える。概略補正イコライザは、概略補正すなわち周波数特性の大きなうねりに対する補正を実行する。詳細補正イコライザは、うねりの補正を行った後に残る詳細な補正、すなわち、うねりに対する補正を行った後の周波数特性に存在するピークおよびディップに対する補正を実行する。ここで、ピークとは所望音響特性に対して対象となる周波数特性のレベルが局所的に高い部分を示し、ディップとは所望音響特性に対して対象となる周波数特性のレベルが局所的に低い部分を示す。

このように、うねりに対する補正を個別に設定することで、イコライジング処理部全体がうねりの補正のみに利用され、詳細なピークやディップの補正に用いられない状況を防止する。そして、うねりの補正と詳細なピークやディップの補正を区分化することで、双方の補正が確実に実行される。

また、この発明の音響特性補正システムの概略補正イコライザは、第１のイコライザに対する概略補正パラメータの組み合わせをそれぞれが異なるように複数用意する。補正パラメータ設定手段は、組み合わせ毎に概略補正を行った結果を取得する。補正パラメータ設定手段は、差分値検出結果が最小となる組み合わせを選択する。そして、補正パラメータ設定手段は、差分値検出結果が最小となる組み合わせの概略補正パラメータを概略補正イコライザ（例えばシェルビングフィルタまたは低Ｑ値のフィルタ）に設定することを特徴としている。

この構成では、前述の概略補正イコライザを、シェルビングフィルタか低Ｑ値のフィルタにより実現する。補正パラメータ設定手段は、最適な概略補正パラメータを選択して、概略補正イコライザに与える。シェルビングフィルタは、図３（Ａ），図３（Ｃ）に示すように、補正対象となる周波数帯域（２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚ程度）の内で、高域、低域の所定の帯域幅でゲインを補正するフィルタである。一方、低Ｑ値のフィルタは、図３（Ｄ）に示すように、補正対象となる周波数帯域内の、所定帯域幅の所定周波数帯域を低いＱ値（なだらかなゲイン変化）で補正するフィルタである。このようなフィルタを用いることで、周波数特性の変化がなだらかなうねり部分の補正が行われる。

また、この発明の音響特性補正システムの補正パラメータ設定手段は、概略補正後のシェルビングフィルタまたは低Ｑ値のフィルタで適応する周波数帯域の差分値レベルの絶対値の総和が最小になることに基づいて、概略補正による差分値検出結果が最小となる組み合わせを判断する。

この構成では、具体的な概略補正パラメータの決定基準として、前述のフィルタで適応する周波数帯域の差分値レベルの変化を用いる。これにより、各フィルタによる補正への効果をより明確に反映させて、概略補正パラメータが決定される。

また、この発明の音響特性補正システムの補正パラメータ設定手段は、スピーカの放音特性とマイクの収音特性との少なくとも一方を基準に、概略補正イコライザの適用周波数帯域を設定する。

この構成では、元々信号レベルが低くなるスピーカの放音特性やマイクの収音特性の高域部分や低域部分を、概略補正パラメータの判定対象周波数帯域にしないことで、これらの部分にリソースが費やされることを防止し、より効果的で有用な補正が可能となる。

また、この発明は、さらに楽曲音源、ミキシング手段、音源用周波数調整部（トーンコントローラ）および、マイク用周波数調整部（トーンコントローラ）の少なくともいずれか一方を備える。楽曲音源は楽曲データを再生して楽曲音信号を生成する。ミキシング手段は収音信号と楽曲音信号とをミキシングして放音用信号を生成する。音源用トーンコントローラは楽曲音源とミキシング手段との間に接続された操作可能なものであり、楽曲音信号の周波数特性を音源用特定補正特性で調整する。マイク用トーンコントローラはマイクとミキシング手段との間に接続された操作可能なものであり、収音信号の周波数特性をマイク用特定補正特性で調整する。そして、これら音源用トーンコントローラまたはマイク用トーンコントローラの少なくとも一方が概略補正イコライザとして機能する。

この構成では、例えばカラオケ装置に元々組み込まれている音源用トーンコントローラやマイク用トーンコントローラを利用する。これらのトーンコントローラは、一般的に低域補正、中域補正、高域補正のように、前述のシェルビングフィルタや低Ｑ値のフィルタの機能を有する。したがって、トーンコントローラのデフォルト値に、前述の概略補正パラメータを設定しておくことで、トーンコントローラが概略補正イコライザとしても機能する。これにより、リソースをさらに有効活用しながら、所望音響特性を実現することができる。

この発明によれば、多くのリソース量が確保しにくいシステムであっても、大きなうねりがあるような周波数特性を所望音響特性に確実に補正することができる。そして、このような音響特性補正システムを、元々カラオケ装置に備えられたトーンコントローラに組み込むことで、リソースをより有効活用し、快適な音響環境を実現するカラオケ装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る音響特性補正システムを有するカラオケ装置について図を参照して説明する。
図１（Ａ）は第１の実施形態のカラオケ装置の構成を示すブロック図であり、図１（Ｂ）は、（Ａ）に示す放音用イコライジング処理部１２の構成を示すブロック図である。
図２は、図１に示すカラオケ装置による音響特性の補正設定時の各部の接続関係を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施形態のカラオケ装置は、ＣＰＵ１１、放音用イコライジング処理部１２、Ｄ／Ａコンバータ１３、パワーアンプ１４、スピーカ１５、マイク１６、Ａ／Ｄコンバータ１７、エコー処理部１８、ミキサ１９、音源（音楽ソース）２０を備える。

音源２０は、予めサーバ等に記憶されているカラオケ曲の楽曲データに基づいてディジタル形式の楽曲音信号を生成してミキサ１９へ出力する。
マイク１６は、歌唱者の歌唱音を収音して収音信号を生成し出力する。生成された収音信号は、Ａ／Ｄコンバータ１７でディジタル形式に変換され、エコー処理部１８へ出力される。エコー処理部１８は、収音信号に所定のエコー処理を行い、ミキサ１９へ出力する。
ミキサ１９は、音源２０から入力された楽曲音信号と、エコー処理部１８から入力された収音信号とをミキシングして放音用信号を生成し、放音用イコライジング処理部１２へ出力する。

放音用イコライジング処理部１２は、図１（Ｂ）に示すように、概略補正イコライザ１２１と、詳細補正イコライザ１２２とを有する。概略補正イコライザ１２１は、ＩＩＲディジタルフィルタ等からなり、図３（Ａ），（Ｃ）に示すようなシェルビングフィルタや図３（Ｄ）に示すような低Ｑ値フィルタとして機能する。なお、図３（Ａ），（Ｃ）では、シェルビングフィルタとして、それぞれ単独のハイシェルビングフィルタ、ローシェルビングフィルタの例を示すが、後述するトーンコントローラのようにハイシェルビングフィルタとローシェルビングフィルタとの組み合わせのように、複数種類のシェルビングフィルタを組み合わせたものであってもよい。
図３はフィルタ特性を示す調整レベルの周波数特性図である。図３（Ａ）はターンオーバ周波数Ｔｈ（Ｈｉ）で設定された増強側のハイシェルビングフィルタＳＦ（ＨＩ＋）と、抑圧側のハイシェルビングフィルタＳＦ（ＨＩ−）とを示す。図３（Ｃ）はターンオーバ周波数Ｔｈ（Ｌｏｗ）で設定された増強側のローシェルビングフィルタＳＦ（ＬＯＷ＋）と、抑圧側のローシェルビングフィルタＳＦ（ＬＯＷ−）とを示す。図３（Ｄ）は、増強側の低Ｑ値フィルタＦＬＱ＋と、抑圧側の低Ｑ値フィルタＦＬＱ−とを示す。なお、図３（Ｂ）のように中音域の或程度広い周波数帯域に対してフィルタリング処理を行うようなフィルタも考えられる。

概略補正イコライザ１２１は、このような比較的広帯域を補正し、調整レベル変化がゆるやかなフィルタからなり、所望音響特性を基準にした現状音響特性のうねりを補正する。すなわち、概略補正イコライザ１２１は、現状音響特性から所望音響特性を差分した周波数特性である差分周波数特性の比較的広帯域での差分レベルの変化を相殺する。これにより、例えば、概略補正イコライザ１２１は、差分周波数特性の高域で継続的に差分レベルが正（＋）となる傾向が有れば、図３（Ａ）に示した抑圧側のハイシェルビングフィルタＳＦ（ＨＩ−）として機能し、差分周波数特性の高域側について基準レベル（差分レベル「０」）を中心とする略平坦な特性に補正する。このような概略補正イコライザ１２１に対する概略補正パラメータの設定は、詳しくは後述するが、ＣＰＵ１１により行われる。
このような設定がされることで、カラオケ時には、概略補正イコライザ１２１は放音用信号に含まれるうねり成分を補正する。

なお、概略補正イコライザ１２１は、少ないイコライザ段数、好ましくは１段からなり、リソースを節約しながらうねりを補正することができる。

詳細補正イコライザ１２２は、所定段数（図１（Ｂ）の例ではｎ段）にカスケード接続されたパラメトリックイコライザＰＥＱ１２２１〜１２２ｎからなり、概略補正イコライザ１２１でうねりが補正された周波数特性のピークおよびディップを補正する。ここで、ピークは、うねり補正後の現状音響特性と所望音響特性との差分からなるうねり補正後の差分周波数特性の正（＋）の極大であり、ディップは、うねり補正後の現状音響特性と所望音響特性との差分からなるうねり補正後の差分周波数特性の負（−）の極大（極小）である。詳細補正イコライザ１２２には、各ＰＥＱ１２２１〜１２２ｎに対して、予め設定周波数、補正ゲイン、補正Ｑ値の組み合わせからなる補正パラメータがそれぞれ設定されており、各ＰＥＱ１２２１〜１２２ｎは、設定された補正パラメータにより、補正対象に設定したピークを抑圧し、ディップを増強することで、差分周波数特性を略フラットに補正する。すなわち、現状音響特性を所望音響特性に略一致させる。このような詳細補正イコライザ１２２の各ＰＥＱ１２２１〜１２２ｎの設定は、詳しくは後述するが、ＣＰＵ１１により行われる。
このような設定がされることで、カラオケ時には、詳細補正イコライザ１２２は、放音用信号に含まれるピークおよびディップを補正する。

なお、詳細補正イコライザ１２２のＰＥＱの段数はリソース量により適宜設定すればよいが、ＰＥＱ段数を少なくすることで、よりリソースを節約することができる。そして、通常のＰＥＱの設定ではリソース量を多く消耗するうねりが、本実施形態の構成では詳細補正イコライザ１２２の前段で既に補正されているので、詳細補正イコライザ１２２のリソース量を少なくすることが可能である。これにより、所望音響特性と現状音響特性との差分でうねりを含むような環境であっても、少ないリソース量で所望特性を実現することができる。
これにより、カラオケ時には、放音用イコライジング処理部１２は、放音用信号を、所望音響特性に準じた周波数特性に補正して出力する。

Ｄ／Ａコンバータ１３は、音響特性が補正された放音用信号（音響特性補正放音信号）をディジタル形式からアナログ形式に変換する。パワーアンプ１４は、音響特性補正放音信号を増幅してスピーカ１５に与え、スピーカ１５は、この増幅された音響特性補正放音信号に基づいて駆動し、部屋内へ放音する。このような構成を用いることで、スピーカ１５から放音された楽曲音および歌唱音が、所望の音響特性に補正されて、マイク１６を保持している歌唱者へ到達する。これにより、歌唱者は、気持ち良くカラオケボックスでの歌唱を行うことができる。

次に、放音用イコライジング処理部１２の補正パラメータ設定方法について図４〜図６を用いて説明する。
図４は音響特性の補正過程を説明するための説明図である。なお、図４では低Ｑ値フィルタＦＬＱを利用する場合（図５）について説明した図である。
図５は低Ｑ値フィルタＦＬＱを利用する場合の初期パラメータ設定処理のフローを示したフローチャートである。
補正パラメータを設定する場合には、ユーザは、図２に示すように、特性測定部３０およびテスト音源３１を用いる。テスト音源３１は、テスト音源発生開始制御を受け付けると、予め設定された信号もしくはＣＰＵ１１により指定された音響特性測定用信号、例えば、ホワイトノイズ信号やピンクノイズ信号を生成する。Ｄ／Ａコンバータ１３は、ディジタル形式の音響特性測定用信号をアナログ信号に変換して、パワーアンプ１４へ与える。パワーアンプ１４は、予め設定したもしくはＣＰＵ１１により指定された所定増幅率で音響特性測定用信号を増幅してスピーカ１５へ与える。スピーカ１５は、この音響特性測定用信号を、初期パラメータの設定を行う部屋内へ放音する。例えば、カラオケボックスの音響特性を測定する場合には、カラオケボックスに設置されているスピーカから音響特性測定用信号による音を放音する。

マイク１６は、スピーカ１５と同じ部屋の予め設定された位置に設置されている。例えば、カラオケボックスでは、歌唱者が通常立つ、立ち位置に設置されている。マイク１６は、スピーカ１５から放音された音響特性測定用信号による音を収音して、Ａ／Ｄコンバータ１７へ与え、Ａ／Ｄコンバータ１７は、音響特性測定用信号をディジタル形式に変換してエコー処理部１８へ出力する。エコー処理部１８は、音響特性測定用信号にエコー処理を行わずに、特性測定部３０へ出力する。

特性測定部３０は、予め設定された適用周波数範囲ＦＢを所定数で分割した各部分周波数帯域の信号レベルを検出してＣＰＵ１１へ出力する。具体的に、各部分周波数帯域は、予めスピーカ特性やマイク特性等から設定した測定すべき周波数帯域に相当する測定周波数範囲ＦＢを対数軸上で等間隔の周波数帯に分割してなる。適用周波数範囲ＦＢは、スピーカ１５の放音特性とマイク１６の収音特性の少なくともいずれか一方に基づいて設定される。これは、スピーカ１５の放音特性やマイク１６の収音特性が高域端および低域端で急激に減衰するため、これらの周波数領域では補正の有効性が低いからであり、有効性の高い略均一な周波数帯域のみを適用周波数範囲ＦＢとする。

特性測定部３０は、部分周波数帯域の個数分のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）と、各部分周波数帯域の信号レベルを検出する信号レベル検出部とを備える。このような構成により、Ａ／Ｄコンバータ１７からエコー処理部１８を経由して入力された音響特性測定用信号は、各ＢＰＦでそれぞれの帯域成分に分解され、各信号レベル検出部でレベル検出され、このレベル値が部分周波数帯域情報とともにＣＰＵ１１へ出力される。

また、特性測定部３０は、測定周波数範囲ＦＢでの信号レベルを検出する全帯域信号レベル検出部を備える。全帯域信号レベル検出部は、各直列回路と並列に接続され、Ａ／Ｄコンバータ１７から入力される収音信号の信号レベルを検出して、元信号レベル値としてＣＰＵ１１へ出力する。

ＣＰＵ１１は、図５または図６の処理フローに則して放音用イコライジング処理部１２の初期パラメータを設定する。
（Ａ）低Ｑ値フィルタを用いる場合（図４、図５参照）
ＣＰＵ１１は、各部分周波数帯域成分信号のレベル値を元信号レベル値で正規化し、各部分周波数帯域信号の正規化された信号レベルを検出する（Ｓ１０１）。図４（Ａ）の例で示せば、正規化測定信号周波数特性２５０の各部分周波数帯域成分を取得する。
ＣＰＵ１１は、正規化された部分周波数帯域信号のレベル値（正規化部分帯域信号レベル）と、図示しないメモリに予め設定記憶されていた正規化された所望音響特性とをそれぞれの部分周波数帯域で比較して差分値を算出する（Ｓ１０２）。図４の例で示せば、図４（Ａ）に示す正規化測定信号周波数特性２５０と所望音響特性２６０とを部分周波数帯域成分毎に差分演算する。

ＣＰＵ１１は、算出した各部分周波数帯域の差分値に基づいて差分値周波数特性を取得解析する（Ｓ１０３）。図４の例であれば、図４（Ｂ）に示す差分値周波数特性２７０を取得する。

ＣＰＵ１１は、予め中心周波数およびＱ値が設定された低Ｑ値フィルタのフィルタ特性を読み出し、ゲインを適宜設定する。ここで、ゲインの決定方法としては、例えば、予め設定した複数のゲインを設定し、仮補正シミュレーションを行って、測定周波数範囲ＦＢの差分レベルの最小二乗和が最小になるゲインを選択する。なお、ゲインの設定方法はこれに限るものではなく、測定周波数範囲ＦＢの差分を判定する量が最小になるような設定方法であればよい。また、ここでは、低Ｑ値フィルタを用いたが、測定周波数範囲ＦＢ全体で同じゲインを設定するようにしてもよい。このような処理を行うことで、ＣＰＵ１１は、図４の例であれば、図４（Ｂ）に示すような概略補正特性３７０からなる概略補正パラメータを取得する。

ＣＰＵ１１は、概略補正パラメータを決定すると、低Ｑ値フィルタによるうねり補正を行った後のうねり補正差分値周波数特性を取得する（Ｓ１０５）。図４の例であれば、図４（Ｄ）に示すような、うねり補正差分値周波数特性２７１を取得する。

ＣＰＵ１１は、うねり補正差分値周波数特性のピークおよびディップを検出する（Ｓ１０５）。すなわち、ＣＰＵ１１は、うねり補正により基軸が略フラットに補正された周波数特性の正の極大および負の極大（極小）を検出する。図４の例であれば、図４（Ｄ）に示すような、うねり補正差分値周波数特性２７１のピーク（Ｐｅａｋ）およびディップ（Ｄｉｐ）を検出する。ここで、ＣＰＵ１１は、検出したピークおよびディップを絶対値レベルの高い順にソートし、詳細補正イコライザ１２２のＰＥＱ数に応じて、絶対値レベルの高い順に補正可能な数のピークおよびディップを選択する。

ＣＰＵ１１は、選択したピークおよびディップを補正に利用する各ＰＥＱ１２２１〜１２２ｎの補正値を算出する（Ｓ１０６）。具体的には、例えば、ＣＰＵ１１は、選択した各ピークおよびディップに対して存在する部分周波数帯域の中心周波数を取得する。ＣＰＵ１１は、各ピークおよびディップのレベル値および正負の符号を取得する。ＣＰＵ１１は、各ピークおよびディップに対して詳細補正イコライザ１２２の各ＰＥＱ１２２１〜１２２ｎを割り当て、各ピークおよびディップの各中心周波数をそれぞれ設定周波数とし、各レベル値の逆符号値をそれぞれ補正レベルとする。ＣＰＵ１１は、各設定周波数と補正レベルに対応するＱ値群からなるＱ値パラメータを複数用意しており、シミュレーション等により最適なＱ値パラメータ（Ｑ値群）を取得する。このようにして、ＣＰＵ１１は、各ＰＥＱ１２２１〜１２２ｎへ与える設定周波数、補正レベル、Ｑ値を取得すると、これらから詳細補正パラメータを設定する。

ＣＰＵ１１は、概略補正パラメータと詳細補正パラメータとを取得すると、これらを纏めてなるパラメータリストを生成し、放音用イコライジング処理部１２へ送信する（Ｓ１０７）。放音用イコライジング処理部１２の概略補正イコライザ１２１と詳細補正イコライザ１２２の各ＰＥＱ１２２１〜１２２ｎは、このパラメータリストに準じて初期設定される。

そして、放音用イコライジング処理部１２は、低Ｑ値フィルタからなる概略補正イコライザ１２１と詳細補正イコライザ１２２とにより、前述のように放音用音声信号等が入力されると、所望音響特性となるように補正して出力する。図４の例であれば、図４（Ｅ）に示すように現状音響特性と所望音響特性との差分周波数特性（補正後周波数特性２７２）が適用周波数範囲ＦＢ内で、略０レベルとなるように補正が行われる。

（Ｂ）シェルビングフィルタを用いる場合（図６、図７参照）
図６はシェルビングフィルタＳＦを利用する場合の初期パラメータ設定処理のフローを示したフローチャートである。
図７は、後述するカラオケ装置のトーンコントローラに使用されるシェルビングフィルタの周波数特性の一例を示した図である。

シェルビングフィルタを用いる場合も、前述の低Ｑ値フィルタを用いる場合と差分値周波数特性を取得するまでの処理（Ｓ２０１→Ｓ２０３（図５のＳ１０１→Ｓ１０３に対応））は同じであり、うねり補正差分値周波数特性のピークおよびディップの検出以降の処理（Ｓ２０６→Ｓ２０８（図５のＳ１０６→Ｓ１０８に対応））も同じであるので説明は省略する。

ＣＰＵ１１は、差分値周波数特性を取得すると、予めターンオーバ周波数が設定された、複数種類のシェルビングフィルタを用いてそれぞれに仮概略補正結果をシミュレーションし、差分判定値が最も小さいシェルビングフィルタを選択する（Ｓ２０４）。具体的には、ＣＰＵ１１は、図７に示すような同じターンオーバ周波数で設定された複数の減衰特性をからなる各シェルビングフィルタを順次選択し、選択したシェルビングフィルタ毎に差分周波数特性に対する仮概略補正シミュレーションを行う。ＣＰＵ１１は、シェルビングフィルタ毎の仮概略補正シミュレーションの結果を比較し、例えば、測定周波数範囲ＦＢの差分レベルの最小二乗和が最小になるシェルビングフィルタを選択する。

ＣＰＵ１１は、このように選択したシェルビングフィルタを用いて、うねり補正差分値周波数特性を算出する（Ｓ２０５）。

このように、シェルビングフィルタを用いても、前述の低Ｑ値フィルタと同様に、現状音響特性を所望音響特性に略一致させる補正を行うことができる。

次に、第２の実施形態に係る音響特性補正システムを備えたカラオケ装置について、図を参照して説明する。

図８は第２の実施形態のカラオケ装置の構成を示すブロック図である。
本実施形態のカラオケ装置は、第１の実施形態に示したカラオケ装置において、マイク用イコライジング処理部２２、音源用トーンコントローラ４１、マイク用トーンコントローラ４２がさらに備えられたものであり、第１の実施形態と同じ箇所は説明を省略する。マイク用イコライジング処理部２２は、放音用イコライジング処理部１２の詳細補正イコライザ１２２と同様にＰＥＱ群からなり、Ａ／Ｄコンバータ１７とエコー処理部１８との間に接続されており、収音信号に含まれる定常的または一時的なピークを抑圧する補正を行う。

音源用トーンコントローラ４１は、音源２０とミキサ１９との間に接続され、ＰＥＱ（パラメトリックイコライザ）等のイコライザからなる調整回路を備え、当該調整回路で周波数特性の調整を行う。音源用トーンコントローラ４１は、ボタンやボリューム等の操作手段を備え、ユーザ（歌唱者等）からの操作入力により楽曲音信号の周波数特性の調整を行う。また、音源用トーンコントローラ４１は、前述の図３（Ａ），（Ｃ）や図７に示すようなシェルビングフィルタや図３（Ｄ）の低Ｑ値フィルタを有する構成からなる。

また、音源用トーンコントローラ４１は、第１の実施形態に示した概略補正イコライザ１２１の機能を果たす。すなわち、音源用トーンコントローラ４１は、シェルビングフィルタや低Ｑ値フィルタとしての初期パラメータがＣＰＵ１１から与えられると、この初期パラメータを上述の調整用周波数特性へ反映させる。すなわち、操作入力された調整用周波数特性に対して、シェルビングフィルタや低Ｑ値フィルタとしての初期パラメータによる補正を行った結果をもとに、調整回路のパラメータを設定する。この際、音源用トーンコントローラ４１には、増強方向補正および抑圧方向補正の双方に対する初期パラメータの設定が許可されている。

マイク用トーンコントローラ４２は、上述の音源用トーンコントローラ４１と同じ構成からなるが、初期パラメータの設定、反映のみが異なる。すなわち、マイク用トーンコントローラ４２には、抑圧方向補正に対する初期パラメータのみ設定が許可されている。

このような構成とすることで、音源用トーンコントローラ４１およびマイク用トーンコントローラ４２が、第１の実施形態に示した概略補正イコライザ１２１として機能する。これにより、概略補正イコライザ１２１のリソースが空き、当該概略補正イコライザ１２１を詳細補正イコライザ１２２の一部として利用することができる。この結果、さらにリソースを有効活用しながら、所望音響特性に対してうねりおよびピークディップのある現状音響特性を所望音響特性に略一致させる補正を行うことができる。
なお、これらのトーンコントローラは、現状のカラオケ装置に一般的に備えられているものであるので、現状仕様でのリソースを有効活用して、所望音響特性に対してうねりおよびピークやディップのある現状音響特性を所望音響特性に略一致させる補正を行うことができる。

また、本実施形態では、音源用トーンコントローラとマイク用トーンコントローラとの双方がある場合について説明したが、いずれか一方のみが設置されているような場合であっても、上述の構成を適用し、効果を奏することができる。

なお、前述の各実施形態では、音響特性補正設定時とカラオケでの実使用時とで異なる構成要素からなる場合を示したが、図１（Ａ）、図２の構成を同時に有する音響特性補正システム付きカラオケ装置であってもよい。すなわち、スイッチ等の回路切替部を備え、回路切替部の切替処理により、音響特性補正設定とカラオケ使用とを使い分けるようにしてもよい。

本発明の第１の実施形態のカラオケ装置の構成を示すブロック図、および、放音用イコライジング処理部１２の構成を示すブロック図である。 図１に示すカラオケ装置による音響特性の補正設定時の各部の接続関係を示すブロック図である。 フィルタ特性を示す調整レベルの周波数特性図である。 音響特性の補正過程を説明するための説明図である。 低Ｑ値フィルタＦＬＱを利用する場合の初期パラメータ設定処理のフローを示したフローチャートである。 シェルビングフィルタＳＦを利用する場合の初期パラメータ設定処理のフローを示したフローチャートである。 トーンコントローラに使用されるシェルビングフィルタの周波数特性の一例を示した図である。 本発明の第２の実施形態のカラオケ装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１１−ＣＰＵ、１２−放音用イコライジング処理部、１３−Ｄ／Ａコンバータ、１４−パワーアンプ、１５−スピーカ、１６−マイク、１７−Ａ／Ｄコンバータ、１８−エコー処理部、１９−ミキサ、２０−音源、２２−マイク用イコライジング処理部、３０−特性測定部、３１−テスト音源、４１−音源用トーンコントローラ、４２−マイク用トーンコントローラ

Claims (6)

1. 所定空間内に対して収音して収音信号を生成するマイクと、
   前記所定空間に対して放音するスピーカと、
   前記マイクと前記スピーカとが設置された前記所定空間内で、前記スピーカから放音された音が前記マイク位置まで伝搬される系の音響特性を所望音響特性に補正するイコライジング処理手段であって、第１のイコライザおよび第２のイコライザで順次補正処理を行うイコライジング処理手段と、
   前記収音信号の周波数特性と前記所望音響特性との差分値周波数特性を取得する特性測定手段と、
   前記差分値周波数特性の概略特性変化を補正する概略補正パラメータを前記第１のイコライザに設定し、前記第１のイコライザによる補正を行った後に残る前記所望音響特性との差分を補正する詳細補正パラメータを前記第２のイコライザに設定する補正パラメータ設定手段と、
   を備え、
   前記第２のイコライザは、前記第１のイコライザよりも狭帯域の複数段のイコライザからなることを特徴とする音響特性補正システム。
2. 前記補正パラメータ設定手段は、前記第１のイコライザに対する前記概略補正パラメータの組み合わせをそれぞれが異なるように複数用意し、組み合わせ毎に概略補正を行った結果を取得して、差分値検出結果が最小となる組み合わせを選択し、当該差分値検出結果が最小となる組み合わせの概略補正パラメータを前記第１のイコライザに設定する、請求項１に記載の音響特性補正システム。
3. 前記補正パラメータ設定手段は、前記概略補正による差分値検出結果が最小となる組み合わせの判断を、前記概略補正後の前記第１のイコライザで適応する周波数帯域の差分値レベルの絶対値の総和が最小になることに基づいて行う、請求項２に記載の音響特性補正システム。
4. 前記補正パラメータ設定手段は、前記概略補正イコライザの適用周波数帯域を、前記スピーカの放音特性と前記マイクの収音特性との少なくとも一方を基準に設定する、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の音響特性補正システム。
5. 楽曲データを再生して楽曲音信号を生成する楽曲音源と、
   前記収音信号と前記楽曲音信号とをミキシングして放音用信号を生成するミキシング手段と、
   前記楽曲音源と前記ミキシング手段との間に接続され、前記楽曲音信号の周波数特性を調整する音源用周波数調整部、および前記マイクと前記ミキシング手段との間に接続され、前記収音信号の周波数特性を調整するマイク用周波数調整部を、
   備え、
   前記音源用周波数調整部または前記マイク用周波数調整部の少なくとも一方を、前記第１のイコライザとして機能させる請求項１〜４のいずれかに記載の音響特性補正システム。
6. 前記補正パラメータ設定手段は、前記差分の大きい周波数から順に、前記複数段のイコライザを割り当てるように、前記詳細補正パラメータを設定することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の音響特性補正システム。

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