JP5459556B2 - 音響特性調整装置、音響特性調整方法およびコンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、音響特性調整装置に係り、特に、ユーザ操作によって受け付けた音響特性調整結果を考慮しつつ、良好な音響特性の再生音を得ることができる音響特性調整装置に関する。

音声の再生を行なう音響装置の多くはイコライザ機能を備えている。イコライザ機能は、再生音の周波数特性を調整することで、聴感上の音響特性をフラットにしたり、特定の周波数帯域を強調して音像を明確にする等のために用いられる。また、小音量時に低音域と高音域とを増強し、均一な聴感を実現するラウドネス効果を得るためにも用いられている。

イコライザ機能は、再生音域を複数の音域、例えば、低音域、中低音域、中音域、中高音域、高音域に分けて、それぞれの音域毎に強調や低減の度合いを自由に設定するものや、ジャンルあるいは周辺環境等に対応してプリセットされた周波数特性を選択するもの等が実用化されている。

また、ユーザが音響特性の調整を行ないやすいように、所定の周波数帯域の基準音と調整対象の音域の比較音とを出力することも行なわれている。この場合、ユーザは、基準音と比較音との聴感上の音量差に基づいて調整対象音域の強調／低減調整を行なうことができる。

特開平５−２０６７７２号公報

ユーザが任意に音響特性を調整する場合、各音域の調整値が極端にばらつくことが起こり得る。例えば、図８（ａ）に示すように、低音域、中低音域、高音域は、最大目盛である＋１０に増強させるのに対し、中低音域は最小目盛である−１０に低減させるような場合である。

このような調整結果に基づいて再生音のイコライズを行なうと、図８（ｂ）に示すような周波数特性の再生音となり、不自然で、音源制作者が想定していない音響特性の楽曲がユーザに提供されてしまうことになる。

また、極端な調整結果は、多くの場合、ユーザの操作不慣れや操作ミスによるものと考えられる。このため、操作結果そのままの音響特性で再生すると、ユーザは予期せぬ周波数特性で再生された楽曲を聴くことになり、音響特性調整のために、かえって聴きづらくなってしまう。一方で、ユーザ操作によって受け付けた調整結果を軽んじることは、イコライザ機能の本来の目的を没却することになる。

そこで、本発明は、ユーザ操作によって受け付けた音響特性調整の調整結果を考慮しつつ、良好な音響特性の再生音を得ることができる音響特性調整技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様である音響特性調整装置は、複数個に分割された音域毎に、強調／低減の操作調整値を受け付ける調整操作受付部、分割された各音域について、その音域の操作調整値に基づいて算出される操作調整項と、その音域の操作調整値と全音域の操作調整値の平均値との差分に基づいて算出される平均差分項と、その音域の操作調整値と他の音域の操作調整値との差分それぞれに対して所定の基準音響特性から得られる差分係数を乗じた値の和に基づいて算出される基準音響特性項とから調整値を算出する音響特性調整部、を備えたことを特徴とする。

より具体的には、前記操作調整項は、その音域の操作調整値に、所定の操作値重み値を乗じて算出され、前記平均差分項は、その音域の操作調整値と全音域の操作調整値の平均値との差分に、所定の平均差分重み値を乗じて算出され、前記基準音響特性項は、その音域の操作調整値と他の音域の操作調整値との差分それぞれに対して所定の基準音響特性から得られる差分係数を乗じた値の和に、所定の基準特性重み値を乗じて算出されることができる。

このとき、各音域について、操作値重み値と平均差分重み値と基準特性重み値との和を１とすることができる。

また、前記基準音響特性項における差分係数は、基準音響特性について、その音域の特性値と他の音域の特性値との差分に基づいて定めることができる。また、前記基準音響特性は、ラウドネス特性とすることができる。

また、再生音の音量操作を受け付ける音量操作受付部をさらに備え、前記音響特性調整部は、受け付けた音量に対応する基準音響特性を用いて基準音響特性項を再算出するようにしてもよい。

また、算出された音域毎の調整値に基づいて再生音の音域毎の音響特性を変更する音響特性変更部をさらに備えるようにしてもよい。

上記課題を解決するため、本発明の第２の態様である音響特性調整方法は、複数個に分割された音域毎に、強調／低減の操作調整値を受け付ける調整操作受付ステップ、分割された各音域について、その音域の操作調整値に基づいて算出される操作調整項と、その音域の操作調整値と全音域の操作調整値の平均値との差分に基づいて算出される平均差分項と、その音域の操作調整値と他の音域の操作調整値との差分それぞれに対して所定の基準音響特性から得られる差分係数を乗じた値の和に基づいて算出される基準音響特性項とから調整値を算出する音響特性調整ステップ、を含むことを特徴とする。

上記課題を解決するため、本発明の第３の態様であるコンピュータプログラムは、複数個に分割された音域毎に、強調／低減の操作調整値を受け付ける調整操作受付部、分割された各音域について、その音域の操作調整値に基づいて算出される操作調整項と、その音域の操作調整値と全音域の操作調整値の平均値との差分に基づいて算出される平均差分項と、その音域の操作調整値と他の音域の操作調整値との差分それぞれに対して所定の基準音響特性から得られる差分係数を乗じた値の和に基づいて算出される基準音響特性項とから調整値を算出する音響特性調整部、として情報処理装置を機能させる。

本発明によれば、ユーザ操作によって受け付けた音響特性調整の調整結果を考慮しつつ、良好な音響特性の再生音を得ることができる音響特性調整技術が提供される

本実施形態に係る音響特性調整装置の構成例を示すブロック図である。 標準ラウドネス特性を示す図である。 標準ラウドネス特性において、音域毎の他の音域との差に基づいて設定した係数例を示す図表である。 パラメータの値の例を示す図表である。 ユーザの操作に基づく調整結果例と、本実施形態における調整結果に基づく再生音の周波数特性との関係を示す図である。 音響特性調整装置における音響特性調整手順を説明するフローチャートである。 音量に応じて調整値を変更する場合の手順を示すフローチャートである。 ユーザの操作に基づく調整結果例と、調整結果に基づく再生音の周波数特性との関係を示す図である。

本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る音響特性調整装置の構成例を示すブロック図である。本図に示すように、音響特性調整装置１０は、調整操作受付部１１０、音量操作受付部１２０、再生処理部１３０、音響特性調整部１４０、イコライザ部１５０、音声出力部１６０、基準音響特性ＤＢ（データベース）１７０を備えている。これらの機能ブロックは、ハードウエア的に実現してもよいし、ソフトウエア的に実現してもよい。

調整操作受付部１１０は、複数個に分割された音域毎に強調／低減の度合いをユーザから受け付ける処理を行なう。音域は、例えば、低音域、中低音域、中音域、中高音域、高音域の５つに分割することができる。また、強調／低減の度合いは、例えば、０を中心に
±１０までの１刻みの値で設定できるようにすることができる。

調整操作受付部１１０は、例えば、ユーザからの指示に基づいて音響特性調整モードに移行し、液晶パネル等の表示装置に複数個に分割された音域と調整値とを表示させ、ダイヤルやボタン、タッチパネル等の操作により音域毎の調整値を受け付けることができる。もちろん、音域の分割数は、低音域、中低音域、中音域、中高音域、高音域の５つに限られず、また、強調／低減の度合いは、±１０の範囲に限られない。

音量操作受付部１２０は、ユーザから再生音の音量調整操作を受け付ける。音量調整は、例えば、ダイヤルやボタン等の操作により受け付けることができる。再生処理部１３０は、ユーザが指定する音源の再生処理を行なう。音源の種類は問わず、ＣＤ、ラジオ、音声ファイル、外部音響装置からの音声入力等種々の音源を用いることができる。

イコライザ部１５０は、再生処理部１３０が再生する音声に対して音響特性調整部１４０の設定に基づいたイコライズ処理を行なう。イコライザ部１５０は、調整操作受付部１１０における分割音域に対応した周波数帯域で音響特性を調整できるものとする。例えば、調整操作受付部１１０が、低音域、中低音域、中音域、中高音域、高音域毎に調整を受け付けられる場合には、低音域、中低音域、中音域、中高音域、高音域毎に音響特性を調整できるようにする。イコライザ部１５０は、例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）を用いて構成することができる。

音声出力部１６０は、再生処理部１３０が出力し、イコライザ部１５０がイコライズを行なった再生音を音声として出力する。音声出力部１６０は、例えば、増幅器とスピーカとにより構成することができる。

基準音響特性ＤＢ１７０は、音響特性調整部１４０が音響特性の調整値を算出する際に参照する基準音響特性を格納するデータベースである。基準音響特性は、再生環境に対応した音響特性や、標準的なラウドネス特性等とすることができ、音域毎の強調／低減のバランスが示された特性である。基準音響特性ＤＢ１７０には、例えば、音響特性調整装置１０が車載装置である場合には、小型車両での再生に適した小型車用音響特性、大型車両での再生に適した大型車用音響特性など搭載される車両のサイズや形状に適した特性データが格納され、音響特性調整装置１０が据置型である場合には、リビングルームでの再生に適したリビング用音響特性等や和室での再生に適した和室用音響特性などが格納される。ただし、基準音響特性ＤＢ１７０が格納する基準音響特性の数および種類は任意であり、１つであってもよい。

これらの基準音響特性は、あらかじめ取得された標準的な特性が記録されているものとするが、音響特性測定装置等を用いて実際の再生環境において収集した音響特性（本図における「測定音響特性」）を含めるようにしてもよい。この場合、音響特性調整装置１０自身に音響特性測定機能を備えさせるようにしてもよい。

図２は、基準音響特性の１つである標準的なラウドネス特性を示している。すなわち、同じ音量に聞こえる音圧レベルを周波数毎にプロットしたものである。低音域、高音域の聞き取りやすさは音量によって変化するため、ラウドネス特性は音量毎に定められている。

本実施形態では、ラウドネス特性等の基準音響特性において、それぞれの音域毎に、他の音域との差を係数として用いるものとする。例えば、最小可聴値の曲線の中音域に注目したとき、中音域に対する低音域の係数を０．４５、中低音域の係数を０．１５、中高音域の係数を−０．１０、高音域の係数を０．１５としている。これらの係数値は、音圧レベルの差に比例した値を設定している。ラウドネス特性以外の音響特性についても同様にして各計数値を設定することができる。

これらの係数を、低音域、中低音域、中高音域、高音域それぞれについて設定すると、図３に示すような表を得ることができる。例えば、低音域は、ラウドネス特性において他の音域よりも同じ音量に聞こえるための音圧レベルが高くなっている。このため、他のすべての音域に対してマイナス値の係数が設定されている。基準音響特性ＤＢ１７０には、それぞれの音響特性について、これらの音域毎の相対的な係数が記録されていればよい。

音響特性調整部１４０は、ユーザからの指示に基づく音響特性調整値と、基準音響特性ＤＢ１７０に格納されたいずれかの基準音響特性とを用いて、音域毎の調整値を算出する。ここで、ある音域の調整値を調整値（ｎ）とし、低音域、中低音域、中音域、中高音域、高音域を示す添字ｎを、１、２、３、４、５として、低音域の調整値を調整値（１）、中低音域の調整値を調整値（２）、中音域の調整値を調整値（３）、中高音域の調整値を調整値（４）、高音域の調整値を調整値（５）と表わすものとする。他の項目においても同様に、添字ｎが音域を表わすものとする。

本実施形態において、調整値（ｎ）は、［数１］にしたがって算出される。以下の式において、端数は、例えば、四捨五入により処理することができる。

ここで、［数１］中の操作調整項（ｎ）、平均差分項（ｎ）、基準音響特性項（ｎ）は、それぞれ［数２］、［数３］、［数４］にしたがって算出される。

なお、操作調整値Ｍ（ｎ）は、音域（ｎ）についてユーザ操作によって受け付けた調整値である。

すなわち、ある音域（ｎ）の調整値（ｎ）は、その音域（ｎ）についてユーザ操作によって受け付けた操作調整値（ｎ）に基づいて得られる操作調整項（ｎ）と、その音域（ｎ）の操作調整値（ｎ）と全音域の操作調整値の平均値Ａｖとの差分に基づいて得られる平均差分項（ｎ）と、その音域（ｎ）の操作調整値（ｎ）と他の音域の操作調整値との差分それぞれに対して所定の基準音響特性から得られる差分係数（ｎ）を乗じた値の和に基づいて得られる基準音響特性項（ｎ）とから算出される。

より具体的には、操作調整項（ｎ）は、その音域の操作調整値（ｎ）に、操作値重み値Ａ（ｎ）を乗じて算出され、平均差分項（ｎ）は、その音域の操作調整値（ｎ）と全音域の操作調整値の平均値Ａｖとの差分に、平均差分重み値Ｂ（ｎ）を乗じて算出され、基準音響特性項は、その音域（ｎ）の操作調整値（ｎ）と他の音域の操作調整値との差分それぞれに対して基準音響特性から得られる差分係数（Ｃ（ｎ）、Ｄ（ｎ）、Ｅ（ｎ）、Ｆ（ｎ）、Ｇ（ｎ））を乗じた値の和に、基準特性重み値Ｈ（ｎ）を乗じて算出される。

操作値重み値Ａ（ｎ）は、ユーザの調整値である操作調整値Ｍ（ｎ）をどの程度重視するかのパラメータである。平均差分重み値Ｂ（ｎ）は、その音域（ｎ）についての操作調整値Ｍ（ｎ）と操作調整値Ｍ（ｎ）の平均値Ａｖとの差分に乗じる重み値であるため、値を大きくすると、各調整値のばらつきが小さくなる。

基準特性重み値Ｈ（ｎ）は、その音域（ｎ）についての操作調整値Ｍ（ｎ）と他の音域の操作調整値Ｍ（ｎ）との差分と、基準音響特性におけるその音域（ｎ）についての係数と他の音域の係数との差分との積の和に乗じる重み値であるため、値を大きくすると、各調整値のばらつきが小さくなるとともに、調整値（ｎ）が基準音響特性に近づくことになる。

すなわち、操作値重み値Ａ（ｎ）、平均差分重み値Ｂ（ｎ）、基準特性重み値Ｈ（ｎ）の設定により、ユーザ操作による調整値、ユーザ操作による調整値のばらつき制御、基準音響特性傾向のどの項目を重視するかを調整することができるようになる。

［数１］、［数２］、［数３］、［数４］に含まれる各パラメータは、例えば、図４に示すような値を用いることができる。ここでは、操作値重み値Ａ（ｎ）、平均差分重み値Ｂ（ｎ）、基準特性重み値Ｈ（ｎ）は、各音域について同じ値を設定し、各音域について和が１（＝１００％）となるように、操作値重み値Ａ（ｎ）＝０．４０、平均差分重み値Ｂ（ｎ）＝０．４０、基準特性重み値Ｈ（ｎ）＝０．２０が設定されている。もちろん、これらの値は、重視する項目に応じて変化させることができる。

また、Ｃ（ｎ）、Ｄ（ｎ）、Ｅ（ｎ）、Ｆ（ｎ）、Ｇ（ｎ）の基準特性差分係数は、図３に示したラウドネス特性の係数を用いている。ただし、図３は、強調されるべき値を示し、図４は強調すべき値を示していることから、符号を反転している。

全体の調整を行なう調整結果重み値Ｉ（ｎ）は、すべての音域について１．００を設定している。調整結果重み値Ｉ（ｎ）は、操作値重み値Ａ（ｎ）、平均差分重み値Ｂ（ｎ）、基準特性重み値Ｈ（ｎ）の合計が１にならない場合に、合計を１にするための調整として値を設定することができる。

図４に示したパラメータを用いてユーザ操作に基づく調整値の調整を行なうと、ユーザ操作に基づく調整値は、重み値に応じた強さで、平均値に近づき、また、ラウドネス特性に近づく値に調整されることになる。

例えば、ユーザ操作に基づく調整値が、図５（ａ）に示すように、低音域：＋１０、中低音域：＋１０、中音域：０、中高音域：−１０、高音域：＋１０のようにばらつきが大きい場合であっても、調整の結果、低音域の調整値は＋１０、中低音域調整値は＋８、中音域の調整値は０、中高音域の調整値は−５、高音域の調整値は＋８となって、図５（ｂ）の実線に示すような周波数特性の再生音となり、破線で示した従来の周波数特性の再生音と比較して、自然で音楽性を損なわない良好な再生結果を得ることができる。

次に、音響特性調整装置１０の音響特性調整手順について、図６のフローチャートを参照して説明する。音響特性調整装置１０は、ユーザからの指示に基づいて、音響特性調整モードに移行する（Ｓ１０１）。すなわち、ユーザは、音響特性の調整を行ないたい場合には、所定の操作により音響特性調整装置１０を音響特性調整モードに移行させればよい。

音響特性調整モードでは、調整操作受付部１１０を介して、ユーザから音響特性調整の操作を受け付ける（Ｓ１０２）。ユーザは、任意に、あるいは調整支援のための基準音と比較音とを聴きながら複数個に分割された音域毎に調整値を設定していく。

ユーザからの調整操作受付を終えると、音響特性調整部１４０が、基準音響特性ＤＢ１７０に格納されている基準音響特性のうち、調整に用いる基準音響特性を選択する（Ｓ１０３）。基準音響特性は、ユーザの指定に基づいて選択するようにしてもよいし、再生環境等に応じてあらかめ設定されている基準音響特性を選択するようにしてもよい。例えば、デフォルトの基準音響特性としてラウドネス特性が選択されるようにしてもよい。また、再生環境において実際に測定した音響特性を選択するようにしてもよい。調整に用いる基準音響特性が選択されると、図４における基準特性差分係数（Ｃ（ｎ）、Ｄ（ｎ）、Ｅ（ｎ）、Ｆ（ｎ）、Ｇ（ｎ））が定まることになる。

次に、音響特性調整部１４０は、操作値重み値Ａ（ｎ）、平均差分重み値Ｂ（ｎ）、基準特性重み値Ｈ（ｎ）の各重み値を設定する（Ｓ１０４）。これらの重み値は、固定的な値を設定してもよいし、ユーザの指定に基づいて設定するようにしてもよい。また、あらかじめ基準音響特性と各重み値とを対応付けておき、選択された基準音響特性に連動して各重み値を設定するようにしてもよい。

そして、音響特性調整部１４０は、ユーザ操作に基づく音響特性調整値と、選択された基準音響特性の基準特性差分係数と、設定された各重み値を用いて、音域毎に調整値を算出する（Ｓ１０５）。調整値は、上述の［数１］、［数２］、［数３］、［数４］にしたがって算出することができる。このとき、調整値に上限および下限を設けるようにしてもよい。例えば、操作による調整値を±１０の範囲内で受け付ける場合には、算出された調整値も±１０の範囲に収まるようにクリップするようにしてもよい。

音域毎の調整値が算出されると、音響特性調整部１４０は、算出された調整値をイコライザ部１５０に設定する（Ｓ１０６）。以降の再生においては、再生処理部１３０が再生した音声は、算出された調整値が設定されたイコライザ部１５０において音響特性が調整され、音声出力部１６０から出力されることになる。これにより、ユーザ操作によって受け付けた音響特性調整の調整結果を考慮しつつ、良好な音響特性の再生音を得ることができる。

なお、基準音響特性として図２に示したラウドネス特性のように音量に応じて係数が変化する基準音響特性を選択した場合には、再生中に、音量に応じて調整値を変更するようにしてもよい。図７は、音量に応じて調整値を変更する場合の手順を示すフローチャートである。

音響特性調整装置１０の再生処理部１３０が再生を開始すると（Ｓ２０１）、図６に示した手順によって設定された調整値を用いた音響特性調整をイコライザ部１５０が行ない、音声出力部１６０が音声を出力する。

再生中に音量操作受付部１２０を介して音量が変更されると（Ｓ２０２：Ｙｅｓ）、音響特性調整部１４０は、基準音響特性ＤＢ１７０から、変更された音量に対応した基準音響特性を取得する（Ｓ２０３）。ただし、取得する基準音響特性の種類は変更前と同じ種類とする。

例えば、処理（Ｓ１０３）で選択された基準音響特性がラウドネス特性であれば、ラウドネス特性のうち、変更後の音量に対応した基準音響特性を取得する。なお、処理（Ｓ１０３）で選択された基準音響特性が音量に応じて係数が変化しない基準音響特性であれば、音量に応じて調整値を変更する処理は不要である。

そして、取得した基準音響特性に基づいて、処理（Ｓ１０５）と同様の手順により音域毎に調整値を算出する（Ｓ２０４）。なお、設定済の重み値（操作値重み値Ａ（ｎ）、平均差分重み値Ｂ（ｎ）、基準特性重み値Ｈ（ｎ））は、そのままの値を用いることができるため、変更する必要はない。

音域毎の調整値が算出されると、音響特性調整部１４０は、算出された調整値でイコライザ部１５０を調整する（Ｓ２０５）。以降の再生においては、再生処理部１３０が再生した音声は、イコライザ部１５０において、変更された調整値に基づいて音響特性が調整され、音声出力部１６０から出力されることになる。

以上の処理を再生が終了するまで繰り返すことで（Ｓ２０６）、変更された音量に対応した調整値を用いた良好な音響特性の再生音を得ることができる。

１０…音響特性調整装置
１１０…調整操作受付部
１２０…音量操作受付部
１３０…再生処理部
１４０…音響特性調整部
１５０…イコライザ部
１６０…音声出力部
１７０…基準音響特性ＤＢ

Claims (9)

1. 複数個に分割された音域毎に、強調／低減の操作調整値を受け付ける調整操作受付部、
   分割された各音域について、その音域の操作調整値に基づいて算出される操作調整項と、その音域の操作調整値と全音域の操作調整値の平均値との差分に基づいて算出される平均差分項と、その音域の操作調整値と他の音域の操作調整値との差分それぞれに対して所定の基準音響特性から得られる差分係数を乗じた値の和に基づいて算出される基準音響特性項とから調整値を算出する音響特性調整部、
   を備えたことを特徴とする音響特性調整装置。
2. 前記操作調整項は、その音域の操作調整値に、所定の操作値重み値を乗じて算出され、
   前記平均差分項は、その音域の操作調整値と全音域の操作調整値の平均値との差分に、所定の平均差分重み値を乗じて算出され、
   前記基準音響特性項は、その音域の操作調整値と他の音域の操作調整値との差分それぞれに対して所定の基準音響特性から得られる差分係数を乗じた値の和に、所定の基準特性重み値を乗じて算出されることを特徴とする請求項１に記載の音響特性調整装置。
3. 各音域について、操作値重み値と平均差分重み値と基準特性重み値との和が１であることを特徴とする請求項２に記載の音響特性調整装置。
4. 前記基準音響特性項における差分係数は、基準音響特性について、その音域の特性値と他の音域の特性値との差分に基づいて定められていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の音響特性調整装置。
5. 前記基準音響特性は、ラウドネス特性であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の音響特性調整装置。
6. 再生音の音量操作を受け付ける音量操作受付部をさらに備え、
   前記音響特性調整部は、受け付けた音量に対応する基準音響特性を用いて基準音響特性項を再算出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の音響特性調整装置。
7. 算出された音域毎の調整値に基づいて再生音の音域毎の音響特性を変更する音響特性変更部をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の音響特性調整装置。
8. 複数個に分割された音域毎に、強調／低減の操作調整値を受け付ける調整操作受付ステップ、
   分割された各音域について、その音域の操作調整値に基づいて算出される操作調整項と、その音域の操作調整値と全音域の操作調整値の平均値との差分に基づいて算出される平均差分項と、その音域の操作調整値と他の音域の操作調整値との差分それぞれに対して所定の基準音響特性から得られる差分係数を乗じた値の和に基づいて算出される基準音響特性項とから調整値を算出する音響特性調整ステップ、
   を含むことを特徴とする音響特性調整方法。
9. 複数個に分割された音域毎に、強調／低減の操作調整値を受け付ける調整操作受付部、
   分割された各音域について、その音域の操作調整値に基づいて算出される操作調整項と、その音域の操作調整値と全音域の操作調整値の平均値との差分に基づいて算出される平均差分項と、その音域の操作調整値と他の音域の操作調整値との差分それぞれに対して所定の基準音響特性から得られる差分係数を乗じた値の和に基づいて算出される基準音響特性項とから調整値を算出する音響特性調整部、
   として情報処理装置を機能させるコンピュータプログラム。