JP5200784B2

JP5200784B2 - スピーカ診断装置および音響システム

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Publication number: JP5200784B2
Application number: JP2008230117A
Authority: JP
Inventors: 信弥櫻田; 朗飯塚
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2008-09-08
Filing date: 2008-09-08
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2028-09-08
Also published as: JP2010068045A

Description

この発明は、音響空間内に設けられた複数のスピーカからの放音の有無を診断する技術に関する。

コンサートホールなどの音響空間における各スピーカは、音響空間内において狙いとする音響特性を実現するのに理想的な位置を選んで固定されており、それらのスピーカが一部でも故障してしまうと、狙いとする音響特性を実現できなくなる。このため、音響空間の保守管理を行う保守管理者は、その保守管理業務の１つとして、音響空間内に固定されたスピーカからの放音の有無を確認する確認作業を行なう必要がある。この確認作業は、音響空間内における各スピーカに可聴周波数帯域の成分を含むテスト音の信号を入力し、そのテスト音の各スピーカからの放音の有無を保守管理者自らの耳により確認したり、各スピーカに非可聴周波数帯域の成分（たとえば、２０ｋHzのサイン波）のみを有するテスト音の信号を入力し、そのテスト音の各スピーカから放音の有無を専用の音波検出器により確認する、といった手法により行われることが多い。なお、このスピーカの放音の有無の確認作業にかかわる技術を開示した文献としては、特許文献１がある。
特開２００６−２７９７５５号公報

ところで、音響空間内に固定されたスピーカからの放音の有無を確認する作業を、その音響空間内において演奏が行われている最中に行わねばならないこともある。当然ながら、この場合、可聴周波数帯域の成分を含むテスト音の放音の有無を保守管理者の耳により確認するという手法は採り難い。一方、非可聴周波数帯域の成分のみを含むテスト音の放音の有無を専用の音波検出器により確認するという手法であれば、演奏音でない音が音響空間内の受聴者に聞こえることもないため、演奏が行われている最中に行っても差し支えない。しかしながら、この手法による確認作業を行うためには、音響空間内に固定された複数のスピーカの各々に、非可聴周波数帯域の成分（たとえば、２０ｋHzのサイン波）を有する音を検出するための音波検出器を一つずつ備え付けねばならず、また、各音波検出器が各々と対をなすスピーカ以外のスピーカから放音された音を拾わないように、各々の位置や出力レベルを細かく調整せねばならない。
本発明は、このような背景の下に案出されたものであり、大がかりな装置構成を採ることなく、音響空間に設けられた複数のスピーカからの放音の有無を判定できるようにすることを目的とする。

この発明は、擬似ノイズ信号を発生し、発生した擬似ノイズ信号を複数のスピーカへ出力する擬似ノイズ発生手段と、前記複数のスピーカとの間の距離を異にする位置のマイクロホンから入力される入力音声信号と前記擬似ノイズ発生手段が発生した擬似ノイズ信号との相互相関値を算出し、算出した相互相関値を出力する相関算出手段と、前記相関算出手段から出力される相互相関値の波形に基づいて、前記複数のスピーカからの放音の有無を判定する判定手段を具備するスピーカ診断装置を提供する。

このスピーカ診断装置は、音響空間内に設けられた複数のスピーカに擬似ノイズ信号を出力することにより、擬似ノイズ信号の成分を含む音をそれらのスピーカから放音させ、それらのスピーカからの距離を異にする位置のマイクロホンから入力される入力音声信号と擬似ノイズ発生手段が発生した擬似ノイズ信号との相互相関値を算出し、その相互相関値の波形に基づいて複数のスピーカからの放音の有無を判定する。擬似ノイズ信号の成分を含む音が、複数のスピーカのすべてから放音されている場合、入力音声信号と擬似ノイズ信号との相互相関値の波形には、スピーカと同数のピークが出現し、一部のスピーカからしか放音されていない場合、入力音声信号と擬似ノイズ信号との相互相関値の波形にはその放音されているスピーカと同数のピークだけが出現する。本発明は、このような特徴を有する入力音声信号と擬似ノイズ信号の相互相関値の波形を利用することにより、大がかりな装置構成をとることなく、音響空間に設けられた複数のスピーカからの放音の有無を判定することができる。

また、この発明は、擬似ノイズ信号を発生し、発生した擬似ノイズ信号を複数のスピーカへ出力する擬似ノイズ発生手段と、前記複数のスピーカとの間の距離を異にする位置のマイクロホンから入力される第１の入力音声信号と、前記マイクロホンから入力される第２の入力音声信号との相互相関値を算出し、算出した相互相関値の波形に基づいて、前記複数のスピーカからの放音の有無を判定する判定手段とを具備するスピーカ診断装置を提供する。

このスピーカ診断装置は、音響空間内に設けられた複数のスピーカに擬似ノイズ信号を出力することにより、擬似ノイズ信号の成分を含む音をそれらのスピーカから放音させ、それらのスピーカからの距離を異にする位置のマイクロホンから入力される第１の入力音声信号と第２の入力音声信号との相互相関値を算出し、算出した相互相関値の波形に基づいて複数のスピーカからの放音の有無を判定する。擬似ノイズ信号の成分を含む音が複数のスピーカのすべてから放音されているときにマイクロホンから入力された２つの入力音声信号が第１および第２の入力音声信号として得られた場合、この第１および第２の入力音声信号の相互相関値の波形には、それらのスピーカと同数のピークが出現する。一方、複数のスピーカのすべてから放音されているときにマイクロホンから入力された入力音声信号が第１の入力音声信号として得られ、複数のスピーカの一部からしか放音されていないときにマイクロホンから入力された入力音声信号が第２の入力音声信号として得られた場合、第１および第２の入力音声信号の相互相関値の波形には、その放音されているスピーカと同数のピークだけが出現する。本発明は、このような特徴を有する２つの入力音声信号間の相互相関値の波形を利用することにより、大がかりな装置構成をとることなく、音響空間に設けられた複数のスピーカからの放音の有無を判定することができる。

（第１実施形態）
以下、図面を参照し、この発明の第１実施形態を説明する。
図１は、この発明の第１実施形態であるスピーカ診断装置２５を含む音響システム２０の構成を示す図である。図１において、マイクロホン１０は、音響空間９０内におけるステージ９１上に設置され、スピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）は、音響空間９０内の側壁や天井に間隔を空けて固定される。

音響システム２０は、マイクロホン１０、スピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）、音場支援装置２１、加算器２２−ｋ（ｋ＝１〜４）、アンプ２３−ｋ（ｋ＝１〜４）、スピーカ診断装置２５を有する。音場支援装置２１は、音響空間９０内の音響特性を制御する役割を果たす。音場支援装置２１には、マイクロホン１０から当該マイクロホン１０が収音した音を示すアナログ信号が入力される。音場支援装置２１は、マイクロホン１０から入力されたアナログ信号をデジタル形式に変換し、そのデジタル形式の信号に所望の音響空間の残響効果を付与するためのフィルタ係数列を畳み込み、フィルタ係数列を畳み込んだ信号（「残響音信号」という）をアナログ形式に変換して出力する。この残響音信号のアナログ信号は、アンプ２３−ｋ（ｋ＝１〜４）による増幅を経てスピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）の各々に入力され、スピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）に入力された信号が示す音がそれらのスピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）から音響空間９０内に帰還される。この、音響空間９０→マイクロホン１０→音場支援装置２１→スピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）→音響空間９０という閉ループを音が循環することにより、所望の音響空間で演奏が行われているかのような音響特性が得られる。

マイクロホン１５は、スピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）の各々から異なる距離だけ離れた位置に置いて使用される。スピーカ診断装置２５は、マイクロホン１５とともに使用される装置であり、音響空間９０に設けられたスピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）からの放音の有無を診断する役割を果たす。

スピーカ診断装置２５において、Ｍ系列発生器３１は、擬似ノイズ信号を発生して出力する擬似ノイズ発生手段である。Ｍ系列発生器３１は、診断ボタン６０によってスピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）からの放音の有無の診断の指示が下されると、擬似ノイズ信号として、一定の符号周期をもったＰＮ符号を出力する。擬似ノイズ信号は、音として出力されたときの聴感上の影響を少なくするため、特定の周波数帯域に偏ることなく広い周波数帯域にパワースペクトルが分布した信号であることが好ましく、そのためには擬似ノイズ信号であるＰＮ符号の符号周期は十分な長さをもっていることが必要である。Ｍ系列発生器３１は、擬似ノイズ信号の符号周期に同期して、符号周期の開始を示すタイミング信号を出力する。

カウンタ３２は、所定周波数のクロックのカウントを行う手段である。このカウンタ３２のカウント値は、Ｍ系列発生器３１が発生するタイミング信号により「０」に初期化されるようになっている。従って、このカウンタ３２から出力されるカウント値は、Ｍ系列発生器３１が各符号周期の擬似ノイズ信号の出力を開始してからの経過時間を示している。

Ｎ倍オーバーサンプリング部３３は、Ｍ系列発生器３１が出力する擬似ノイズ信号（ＰＮ符号のビット列）を、そのビット周波数のＮ倍の周波数のサンプリングクロックによりオーバーサンプリングして出力する。このＮ倍オーバーサンプリング部３３は、擬似ノイズ信号の１符号周期分の時間長を変えることなく１符号周期当たりのサンプル数を増加させ、自己相関係数を高めるために設けたものである。Ｍ系列発生器３１の発生する擬似ノイズ信号の1符号周期当たりのサンプル数が多い場合にはこのＮ倍オーバーサンプリング部３３は不要である。

ＨＰＦ（High Pass Filter；高域通過フィルタ）３４は、Ｎ倍オーバーサンプリング部３３が出力する擬似ノイズ信号における所定のカットオフ周波数以上の帯域の信号を通過させる。好ましい態様において、ＨＰＦ３４のカットオフ周波数は、スピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）が出力可能な最高周波数より十分低く、人間の聴覚が聴き取り難い高域の周波数であることが好ましい。一例として、ＨＰＦ３４のカットオフ周波数は、１０ｋＨｚである。

Ｄ／Ａ変換器３５は、ＨＰＦ３４を通過した擬似ノイズ信号をアナログ形式に変換して出力する手段である。診断ボタン６０によってスピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）からの放音の有無の診断の指示が下されると、Ｍ系列発生器３１が発生した擬似ノイズ信号がこのＤ／Ａ変換器３５によってアナログ信号に変換され、擬似ノイズ信号のアナログ信号が加算器２２−ｋ（ｋ＝１〜４）に入力される。そして、加算器２２−ｋ（ｋ＝１〜４）では、音場支援装置２１から出力される残響音信号に擬似ノイズ信号が加算され、その加算結果であるアナログ信号がアンプ２３−ｋ（ｋ＝１〜４）による増幅を経てスピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）へ入力される。

スピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）から放音された音は、マイクロホン１０，１５によって収音される。マイクロホン１０によって収音された音を示すアナログ信号が音場支援装置２１に入力され、音場支援装置２１による処理を経た残響音信号がスピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）から音響空間９０内に帰還されることは、上述した通りである。マイクロホン１５によって収音された音を示すアナログ信号は、スピーカ診断装置２５に入力される。スピーカ診断装置２５のアンプ３６は、マイクロホン１５から入力されるアナログ信号を増幅する。Ａ／Ｄ変換器３７は、アンプ３６から出力されるアナログ信号をＮ倍オーバーサンプリング部３３と同じ周波数のサンプリングクロックによりサンプリングし、時系列の音声サンプルであるデジタル形式の音声信号に変換して出力する。以降は、Ａ／Ｄ変換器３７が出力するデジタル形式の信号を入力音声信号という。

ＨＰＦ３８は、ＨＰＦ３４と同じ通過帯域を有するＨＰＦである。Ａ／Ｄ変換器３７から得られる入力音声信号が残響音信号と擬似ノイズ信号の成分を含む場合、後者の擬似ノイズ信号の成分は、ＨＰＦ３４の通過帯域内の成分であるため、ＨＰＦ３４と同じ通過帯域を有するＨＰＦ３８を通過する。

伝搬時間メモリ３９は、スピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）からマイクロホン１５までの音の伝搬に要する伝搬時間ｔ_ｋ（ｋ＝１〜４）を予め記憶したメモリである。これらの伝搬時間ｔ_ｋ（ｋ＝１〜４）は、スピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）からマイクロホン１５までの距離ｄ_ｋ（ｋ＝１〜４）の実測値に音速を乗じることにより求まる時間である。

相関算出部４０は、Ｍ系列発生器３１が出力する１周期分の擬似ノイズ信号（ＰＮ符号列）を受け取り、Ｎ倍オーバーサンプリングを行って記憶し、この１周期分の擬似ノイズ信号とＨＰＦ３８を通過した入力音声信号との相互相関値を算出する手段である。さらに詳述すると、この相関算出部４０は、記憶した擬似ノイズ信号の１符号周期の時間長をＴとした場合に、ＨＰＦ３８から所定の単位時間分の入力音声信号（例えば１サンプル）が出力されるたびに、それまでにＨＰＦ３８から出力された最新の時間長Ｔ分の入力音声信号と１周期分の擬似ノイズ信号との相互相関値を算出し、算出した相互相関値の波形にピークが出現したときにピーク検出信号を出力する。

ここで、上述したように、マイクロホン１５は、スピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）の各々から異なる距離ｄ_ｋ（ｋ＝１〜４）だけ離れた位置に置いて使用される。よって、擬似ノイズ信号の成分を含む音がスピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）のすべてから放音された場合、擬似ノイズ信号とＨＰＦ３８を通過した入力音声信号の相互相関値の波形には、図２に示すように、スピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）の数と同じ４つのピークｐ_ｋ（ｋ＝１〜４）がそれらのスピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）からマイクロホン１５までの距離ｄ_ｋ（ｋ＝１〜４）に応じた時間差をもって順に出現する。また、この場合の相互相関値の波形において、Ｍ系列発生器３１による擬似ノイズ信号の出力の開始からそれらの４つのピークｐ_ｋ（ｋ＝１〜４）の出現時刻までの時間は、それらのスピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）からマイクロホン１５までの音の伝搬時間ｔ_ｋ（ｋ＝１〜４）と同じになる。これに対し、スピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）の一部からしか放音されていない場合、入力音声信号と擬似ノイズ信号の間の相互相関値の波形にはその放音されているスピーカ１１−ｋと同数のピークだけが出現する。

判定部４１は、相関算出部４０が算出した相互相関値に基づいて、スピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）からの放音の有無を判定する。より詳細に説明すると、判定部４１は、相関算出部４０からのピーク検出信号を出力を監視し、ピーク検出信号と同時にカウンタ３２から出力されたカウント値を記憶する。そして、判定部４１は、記憶したカウント値の数が４つである場合はスピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）のすべてから放音されていると判定し、カウント値の数が３つ以下である場合はスピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）の一部から放音されていないと判定する。

さらに、判定部４１は、スピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）の一部から放音されていないと判定した場合、ピーク検出信号と同時にカウンタ３２から出力されたカウント値を、Ｍ系列発生器３１が擬似ノイズ信号の出力を開始してからの経過時間に換算し、カウント値を換算した経過時間と伝搬時間メモリ３９に記憶された伝搬時間ｔ_ｋ（ｋ＝１〜４）とを比較することにより、放音されていないスピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）を決定する。より具体的には、カウント値を換算した経過時間のなかにスピーカ１１−１からマイクロホン１５までの音の伝搬時間ｔ₁と同じものがない場合はスピーカ１１−１から放音されていないとみなし、スピーカ１１−２からマイクロホン１５までの音の伝搬時間ｔ₂と同じものがない場合はスピーカ１１−２から放音されていないとみなす。また、カウント値を換算した経過時間のなかにスピーカ１１−３からマイクロホン１５までの音の伝搬時間ｔ₃と同じものがない場合はスピーカ１１−３から放音されていないとみなし、スピーカ１１−４からマイクロホン１５までの音の伝搬時間ｔ₄と同じものがない場合はスピーカ１１−４から放音されていないとみなす。

以上説明したように、本実施形態では、診断ボタン６０によってスピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）からの放音の有無の診断の指示が下されると、Ｍ系列発生器３１が発生した擬似ノイズ信号の成分を含む音をスピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）から放音させる。そして、以降にマイクロホン１５が収音した音を示す入力音声信号が得られると、相関算出部４０は、その入力信音声信号とＭ系列発生器３１が発生した擬似ノイズ信号との相互相関値を算出し、算出した相互相関値を出力する。判定部４１は、相関算出部４０から出力された相互相関値の波形にスピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）と同数の４つのピークが出現した場合には、スピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）のすべてから放音されていると判定し、３つ以下のピークしか出現していない場合には、スピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）の一部からしか放音されていないと判定する。そして、この場合、判定部４１は、系列発生器３１が擬似ノイズ信号の出力を開始してから相互相関値の波形にピークが出現するまでの経過時間と、伝搬時間メモリ３９に記憶された伝搬時間ｔ_ｋ（ｋ＝１〜４）とを比較することにより、放音されていないスピーカ１１−ｋを決定する。この実施形態によると、大がかりな装置構成をとることなく、音響空間９０に設けられた複数のスピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）からの放音の有無を判定することができる。
また、本実施形態では、スピーカ診断装置２５におけるＭ系列発生器３１とスピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）との間に高域の擬似ノイズ信号のみを通過させるＨＰＦ３４を介在させており、擬似ノイズ信号における人の耳に聞こえにくい高域の周波数成分だけが、スピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）から音響空間９０に放音される。よって、音響空間９０内で演奏が行われている最中に、その音響空間９０内の受聴者に気づかれることなくスピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）からの放音の有無を判定することができる。

（第２実施形態）
以下、図面を参照し、この発明の第２実施形態を説明する。
図３は、この発明の第２実施形態であるスピーカ診断装置２５Ａを含む音響システム２０の構成を示す図である。図３において、上記第１実施形態（図１）の音響システム２０の各部と共通する部分には同一の符号が付されている。

図３に示すスピーカ診断装置２５Ａにおいて、Ｍ系列発生器３１、カウンタ３２、Ｎ倍オーバーサンプリング部３３、ＨＰＦ３４，３８、Ｄ／Ａ変換器３５、アンプ３６、Ａ／Ｄ変換器３７の役割は、上記第１実施形態（図１）のものと同じである。
また、スピーカ診断装置２５Ａにおける擬似ノイズ発生ボタン６２は、Ｍ系列発生器３１による擬似ノイズ信号の発生を指示するボタンであり、記憶先選択ボタン６１は、２つのメモリ４２，４３のうち一方の選択を指示するボタンであり、診断ボタン６０は、スピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）からの放音の有無の判定を指示するボタンである。

メモリ４２，４３は、ＨＰＦ３８を通過した入力音声信号を記憶する手段であり、スイッチ４４は、メモリ４２，４３のうち一方を入力音声信号の記憶先として選択する手段である。スイッチ４４は、記憶先選択ボタン６１によってメモリ４２の選択が指示されると、ＨＰＦ３８とメモリ４２を接続し、記憶先選択ボタン６１によってメモリ４３の選択が指示されると、ＨＰＦ３８とメモリ４３を接続する。ＨＰＦ３８と接続されたメモリ４２，４３は、カウンタ３２のカウント値が「０」に初期化されると、自らの書き込み先アドレスを歩進させつつ、ＨＰＦ３８から出力される入力音声信号をその書き込み先アドレスに書き込んでいく。

本実施形態では、音響空間９０の保守管理を行う保守管理者は、保守管理者自らの耳による確認などを通じてスピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）のすべてから放音されているとの確証を得ているときに、記憶先選択ボタン６１によりメモリ４２を記憶先として選択してから擬似ノイズ発生ボタン６２により擬似ノイズ信号の発生を指示する操作を行い、入力音声信号をメモリ４２に記憶させる。そして、以後、スピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）からの放音の有無の確認を行う際は、記憶先選択ボタン６１によりメモリ４３を記憶先として選択してから擬似ノイズ発生ボタン６２により擬似ノイズ信号の発生を指示する操作を行い、入力音声信号をメモリ４３に記憶させ、診断ボタン６０によってスピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）からの放音の有無の診断を指示する操作を行う。

判定部４１は、診断ボタン６０によってスピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）からの放音の有無の診断が指示されたときに、その指示が下された時点においてメモリ４２，４３に記憶されている入力音声信号の相互相関値に基づいてスピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）からの放音の有無を判定する手段である。
ここで、擬似ノイズ信号の成分を含む音がスピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）のすべてから放音されたときの入力音声信号がメモリ４３に記憶された場合、そのメモリ４３における入力音声信号とメモリ４２に記憶済みの入力音声信号との相互相関値の波形には、第１実施形態における擬似ノイズ信号と入力音声信号の相互相関値の波形と同じような特徴が現れる。つまり、この場合、メモリ４２，４３にそれぞれ記憶された入力音声信号の相互相関値の波形には、図２に示したように、スピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）の数と同じ４つのピークｐ_ｋ（ｋ＝１〜４）がそれらのスピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）からマイクロホン１５までの距離ｄ_ｋ（ｋ＝１〜４）に応じた時間差をもって順に出現する。

そこで、判定部４１は、以下のようにしてスピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）からの放音の有無を判定する。まず、判定部４１は、メモリ４２に記憶された入力音声信号とメモリ４３に記憶された入力音声信号との相互相関値を算出する。より具体的には、判定部４１４２は、メモリ４２，４３に記憶されている入力音声信号を、メモリ４２，４３における読み出し開始位置を各々の先頭のアドレスから後方に１アドレスずつシフトしながら時間長Ｔ分ずつ読み出し、メモリ４２，４３の各々から時間長Ｔ分の入力音声信号を読み出すたびに、それらの時間長Ｔ分の入力音声信号同士の相互相関値を算出していく。そして、この相互相関値の波形にスピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）の数と同じ４つのピークｐ_ｋ（ｋ＝１〜４）が出現した場合、スピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）のすべてから放音されているとみなす。

また、メモリ４２，４３に記憶された入力音声信号の相互相関値の波形に３つ以下のピークしか出現していない場合、判定部４１は、スピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）の一部から放音されていないとみなし、相互相関値の波形に出現したピークとその波形に出現するはずであるのに出現しなかったピークとの前後関係に基づいて、放音されていないスピーカ１１−ｋを決定する。この放音されていないスピーカ１１−ｋの決定は、いくつかの態様により実現できる。

第１の態様としては、図２に示した相互相関値の波形を正常時の波形として図示せぬ波形記憶メモリに記憶しておき、メモリ４２，４３に記憶された入力音声信号の相互相関値の波形に３つ以下のピークしか出現していない場合には、その波形と正常時の波形とを比較し、その比較した結果に基づいて放音されていないスピーカ１１−ｋを決定する、という態様がある。たとえば、判定部４１は、図２におけるピークｐ_ｋ（ｋ＝１〜４）のうちピークｐ_１，ｐ_３，ｐ_４が出現し、ピークｐ_１とピークｐ_３の間に出現するはずであったピークｐ_２が出現していない場合、マイクロホン１５との距離が２番目に短いスピーカ１１−２からの放音がないと判定する。

第２の態様としては、スピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）とマイクロホン１５と間の距離ｄ_ｋ（ｋ＝１〜４）の実測値を図示せぬメモリに記憶しておき、メモリ４２，４３に記憶された入力音声信号の相互相関値の波形に３つ以下のピークしか出現していない場合に、相互相関値がピークになる時間長Ｔ分の入力音声信号が書き込まれていたメモリ４２，４３の書き込み先アドレスを音の伝播時間に換算し、その伝播時間に音速を乗じることにより、放音しているスピーカ１１−ｋからマイクロホン１５までの距離を算出し、算出した距離と距離ｄ_ｋ（ｋ＝１〜４）の実測値とを比較し、その比較の結果に基づいて放音されていないスピーカ１１−ｋを決定する、という態様がある。たとえば、判定部４１は、音の伝搬時間から３種類の距離が得られ、それらの３種類の距離の各々が距離ｄ_１，ｄ_２，ｄ_４の実測値と同じであった場合、マイクロホン１５との距離が３番目に短いスピーカ１１−３からの放音がないと判定する。

以上説明したように、本実施形態では、擬似ノイズ発生ボタン６２によって擬似ノイズ信号の発生が指示されると、Ｍ系列発生器３１が発生した擬似ノイズ信号の成分を含む音をスピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）から放音させ、以降にマイクロホン１５が収音した音を示す入力音声信号を、メモリ４２，４３のうち記憶先選択ボタン６１によって選択された方に記憶させる。さらに、診断ボタン６０によってスピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）からの放音の有無の診断が指示されると、判定部４１は、メモリ４２，４３に記憶された入力音声信号の相互相関値を算出し、算出した相互相関値の波形にスピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）と同数の４つのピークが出現した場合には、スピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）のすべてから放音されていると判定し、３つ以下のピークしか出現していない場合には、スピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）の一部からしか放音されていないと判定する。そして、この場合、判定部４１は、相互相関値の波形に出現したピークとその波形に出現するはずであるのに出現しなかったピークとの前後関係に基づいて、放音されていないスピーカ１１−ｋを決定する。この実施形態によると、大がかりな装置構成をとることなく、音響空間９０に設けられた複数のスピーカ１１−ｋ（ｋ＝１〜４）からの放音の有無を判定することができる。

以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明には他にも実施形態があり得る。例えば、以下の通りである。

（１）上記第１および第２実施形態において、擬似ノイズ信号の自己相関係数が十分に高く、Ａ／Ｄ変換器３７から得られる入力音声信号に埋もれた擬似ノイズ信号を高い検出精度で検出することができる場合には、ＨＰＦ３８を省略してもよい。
（２）上記第１および第２実施形態において、スピーカ診断装置２５は、ＰＮ符号を出力するＭ系列発生器３１の代わりに、Ｇｏｌｄ系列を発生するＧｏｌｄ系列発生器を具備し、このＧｏｌｄ系列発生器が発生したＧｏｌｄ系列をスピーカに出力してもよい。
（３）上記第１および第２実施形態において、スピーカ１１の数を２つや３つにしてもよいし、５つ以上にしてもよい。この場合でも、それらの複数のスピーカ１１からの距離を異にする位置にマイクロホン１５を置いて使用するようにすれば、それらの複数のスピーカ１１の各々からの放音の有無を個別に判定することが可能である。

本発明の第１実施形態であるスピーカ診断装置を含む音響システムの構成を示すブロック図である。本発明の第１および第２実施形態におけるスピーカ診断装置が算出する相互相関値の波形の一例を示す図である。本発明の第２実施形態であるスピーカ診断装置を含む音響システムの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０，１５…マイクロホン、１１…スピーカ、２０…音響システム、２１…音場支援装置、２２…加算器、２３，３６…アンプ、２５…スピーカ診断装置、３１…Ｍ系列発生器、３２…カウンタ、３３…Ｎ倍オーバーサンプリング部、３４，３８…ＨＰＦ、３５…Ｄ／Ａ変換器、３７…Ａ／Ｄ変換器、３９…伝搬時間メモリ、４０…相関算出部、４１…判定部、４２，４３…メモリ、４４…スイッチ、６０…診断ボタン、６１…記憶先選択ボタン、６２…擬似ノイズ発生ボタン、９０…音響空間、９１…ステージ。

Claims

擬似ノイズ信号を発生する擬似ノイズ発生手段と、
前記擬似ノイズ発生手段が発生した擬似ノイズ信号を、そのビット周波数より高い周波数のサンプリングクロックによりオーバーサンプリングするサンプリング手段と、
前記サンプリング手段によりオーバーサンプリングされた擬似ノイズ信号の高域の信号のみを通過させ、複数のスピーカに供給する高域通過フィルタと、
前記複数のスピーカとの間の距離を異にする位置のマイクロホンから入力される入力音声信号と前記擬似ノイズ発生手段が発生した擬似ノイズ信号との相互相関値を算出し、算出した相互相関値を出力する相関算出手段と、
前記相関算出手段から出力される相互相関値の波形に基づいて、前記複数のスピーカからの放音の有無を判定する判定手段と
を具備することを特徴とするスピーカ診断装置。
前記判定手段は、前記相関算出手段から出力される相互相関値の波形に前記複数のスピーカと同数のピークが出現しないとき、前記複数のスピーカの一部から放音されていないと判定することを特徴とする請求項１に記載のスピーカ診断装置。
前記判定手段は、前記擬似ノイズ信号が出力された時刻から前記相互相関値の波形にピークが出現した時刻までの経過時間に基づいて、前記複数のスピーカの各々の放音の有無を判定することを特徴とする請求項１または２に記載のスピーカ診断装置。
擬似ノイズ信号を発生する擬似ノイズ発生手段と、
前記擬似ノイズ発生手段が発生した擬似ノイズ信号を、そのビット周波数より高い周波数のサンプリングクロックによりオーバーサンプリングするサンプリング手段と、
前記サンプリング手段によりオーバーサンプリングされた擬似ノイズ信号の高域の信号のみを通過させ、複数のスピーカに供給する高域通過フィルタと、
前記複数のスピーカとの間の距離を異にする位置のマイクロホンから入力される入力音声信号と、前記マイクロホンから入力される前記複数のスピーカのすべてから放音されたときの入力音声信号との相互相関値を算出し、算出した相互相関値の波形に基づいて、前記複数のスピーカからの放音の有無を判定する判定手段と
を具備することを特徴とするスピーカ診断装置。
前記判定手段は、前記マイクロホンから入力される入力音声信号と、前記マイクロホンから入力される前記複数のスピーカのすべてから放音されたときの入力音声信号との相互相関値の波形に前記複数のスピーカと同数のピークが出現しないとき、前記複数のスピーカの一部から放音されていないと判定することを特徴とする請求項４に記載のスピーカ診断装置。
前記判定手段は、前記マイクロホンから入力される入力音声信号と、前記マイクロホンから入力される前記複数のスピーカのすべてから放音されたときの入力音声信号との相互相関値の波形と所定の波形とを比較し、この比較の結果に基づいて前記複数のスピーカの各々の放音の有無を判定することを特徴とする請求項４または５に記載のスピーカ診断装置。
前記判定手段は、前記マイクロホンから入力される入力音声信号と、前記マイクロホンから入力される前記複数のスピーカのすべてから放音されたときの入力音声信号との相互相関値の波形に出現したピークに基づいて前記複数のスピーカのうち放音しているスピーカからマイクロホンまでの距離を算出し、算出した距離と所定の距離を比較し、この比較の結果に基づいて前記スピーカの各々の放音の有無を判定することを特徴とする請求項４または５に記載のスピーカ診断装置。
前記擬似ノイズ発生手段から出力された擬似ノイズ信号を音として放音する複数のスピーカと、
前記複数のスピーカの各々との間の距離を異にする位置に置かれる１つのマイクロホンと、
請求項１から７のいずれか１の請求項に記載のスピーカ診断装置と
を具備することを特徴とする音響システム。