JP5714039B2 - Measuring apparatus and measuring method - Google Patents
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本発明の実施形態は、出力装置と受信装置とを含む対象系のインパルス応答を測定する測定装置および測定方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a measuring apparatus and a measuring method for measuring an impulse response of a target system including an output apparatus and a receiving apparatus.
インパルス応答や周波数特性を計測するための測定用信号として、時間と共に周波数が連続的に変化する正弦波掃引信号がよく用いられる。TSP(Time Stretched Pulse)信号は、正弦波掃引信号の代表であり、周波数全体にわたり、最大振幅の時間信号を用いて測定ができる特徴がある。その結果、概ね平坦な周波数特性を持つ対象系(スピーカ等)などには適した測定用信号であるが、周波数特性が平坦でない対象系(イヤフォンを直接マイクで測定する等)の場合、利得の低い帯域が雑音に埋もれやすく、測定結果の精度が低かった。また、測定用信号の出力電力を上げたり、受信部の増幅率を上げるなど、大きな音で測定したりしようとすると、利得の高い帯域が受信レベルの最大値を超えることによって信号がひずみ、信号を正しく測定できないことがあった。 As a measurement signal for measuring an impulse response or a frequency characteristic, a sine wave sweep signal whose frequency continuously changes with time is often used. A TSP (Time Stretched Pulse) signal is representative of a sine wave sweep signal, and has a characteristic that can be measured using a time signal having a maximum amplitude over the entire frequency. As a result, the measurement signal is suitable for a target system (speaker, etc.) having a substantially flat frequency characteristic, but in the case of a target system (such as directly measuring an earphone with a microphone) whose frequency characteristic is not flat, The low band was easily buried in noise, and the accuracy of the measurement results was low. Also, if you try to measure with loud sound, such as increasing the output power of the measurement signal or increasing the amplification factor of the receiver, the signal will be distorted because the high gain band exceeds the maximum reception level. May not be measured correctly.
出力装置(密閉型イヤフォン)と受信装置(マイクロフォン)とを含み、受信信号の周波数特性が平坦でない対象系の場合、周波数全体にわたり、最大振幅の時間信号を有するTSP信号を用いて、対象系のインパルス応答の測定を行うと、測定結果の精度が低いことがあった。 In the case of a target system that includes an output device (sealed earphone) and a reception device (microphone) and the frequency characteristics of the received signal are not flat, a TSP signal having a time signal having the maximum amplitude over the entire frequency is used. When measuring the impulse response, the accuracy of the measurement result may be low.
本発明の目的は、出力装置と受信装置とを含む対象系のインパルス応答の測定結果の精度を向上させることが可能な測定装置および測定方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a measuring device and a measuring method capable of improving the accuracy of the measurement result of the impulse response of the target system including the output device and the receiving device.
実施形態によれば、測定装置は、周波数を掃引する第1の測定用信号に応じた第1の出力信号を出力する出力装置と、前記第1の出力信号を受信することによって、第1の受信信号を出力する受信装置とを含む対象系を用いてインパルス応答を測定する。測定装置は、出力手段と、受信手段と、第1の演算手段とを具備する。出力手段は、前記第1の測定用信号として、TSP(Time Stretched Pulse)信号の周波数成分に周波数が高いほど値が小さくなる重みを付けて得られる信号に対応する第1信号を前記出力装置に供給する。受信手段は、前記第1の測定用信号として前記第1信号を前記出力手段から前記出力装置に供給した場合に、前記受信装置から出力された前記第1の受信信号を受信する。第1の演算手段は、前記第1の受信信号と前記第1信号の逆特性を有する逆測定用信号とに対して畳み込み演算を行うことによって、前記インパルス応答を演算する。 According to an embodiment, the measuring device, an output device for outputting a first output signal corresponding to the first measurement signal to sweep the frequency by receiving the first output signal, first The impulse response is measured using a target system including a receiving device that outputs the received signal. Measuring device comprises an output means, a receiving means and a first arithmetic means. The output means outputs, as the first measurement signal, a first signal corresponding to a signal obtained by weighting a frequency component of a TSP (Time Stretched Pulse) signal to a value that decreases as the frequency increases. Supply. Receiving means when said first signal as the first measuring signal is supplied to said output device from said output means, receiving said first reception signal output from the receiving device. First arithmetic means, by performing a convolution operation on a signal for the reverse measurement having an inverse characteristic of the first reception signal and the first signal, computing the impulse response.
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、図1および図2を参照して、測定装置(再生装置)の構成を説明する。本実施形態の測定装置(再生装置)は、例えば、ノートブック型の携帯型パーソナルコンピュータ10から実現されている。
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
First, with reference to FIG. 1 and FIG. The measuring apparatus (reproducing apparatus) of the present embodiment is realized by, for example, a notebook portable
図1はコンピュータ10のディスプレイユニットを開いた状態における斜視図である。本コンピュータ10は、コンピュータ本体11と、ディスプレイユニット12とから構成されている。ディスプレイユニット12には、液晶パネルを有する表示パネル17が組み込まれている。ディスプレイユニット12内には、マイクロフォンが設けられている。ディスプレイユニット12には、マイクロフォンが効率よく集音できるようにするためにマイク穴19が設けられている。
FIG. 1 is a perspective view of the
ディスプレイユニット12は、コンピュータ本体11に対し、コンピュータ本体11の上面が露出される開放位置とコンピュータ本体11の上面を覆う閉塞位置との間を回動自在に取り付けられている。コンピュータ本体11は薄い箱形の筐体を有しており、その上面にはキーボード13、本コンピュータ10をパワーオン/パワーオフするためのパワーボタン14、タッチパッド16、およびスピーカ18A,18Bなどが配置されている。
The
次に、図2を参照して、本コンピュータ10のシステム構成について説明する。
本コンピュータ10は、図2に示されているように、CPU101、ノースブリッジ102、主メモリ103、サウスブリッジ104、グラフィクスプロセッシングユニット(GPU)105、ビデオメモリ(VRAM)105A、サウンドコントローラ106、BIOS−ROM109、LANコントローラ110、ハードディスクドライブ(HDD)111、DVDドライブ112、およびエンベデッドコントローラ/キーボードコントローラIC(EC/KBC)116等を備えている。
Next, the system configuration of the
As shown in FIG. 2, the
CPU101は本コンピュータ10の動作を制御するプロセッサであり、ハードディスクドライブ(HDD)111から主メモリ103にロードされる、オペレーティングシステム(OS)121、およびメディアプレーヤ122のような各種アプリケーションプログラムを実行する。メディアプレーヤ122は、動画(映像)や音声のファイルを再生するためのアプリケーションソフトウェアである。また、CPU101は、BIOS−ROM109に格納されたBIOS(Basic Input Output System)も実行する。BIOSはハードウェア制御のためのプログラムである。
The
ノースブリッジ102はCPU101のローカルバスとサウスブリッジ104との間を接続するブリッジデバイスである。ノースブリッジ102には、主メモリ103をアクセス制御するメモリコントローラも内蔵されている。また、ノースブリッジ102は、PCI EXPRESS規格のシリアルバスなどを介してGPU105との通信を実行する機能も有している。
The
GPU105は、本コンピュータ10のディスプレイモニタとして使用される液晶パネル171を制御する表示コントローラである。GPU105は、VRAM105Aをワークメモリとして使用する。このGPU105によって生成される映像信号は液晶パネル171に送られる。
The GPU 105 is a display controller that controls a liquid crystal panel 171 used as a display monitor of the
サウスブリッジ104は、LPC(Low Pin Count)バス上の各デバイス、およびPCI(Peripheral Component Interconnect)バス上の各デバイスを制御する。また、サウスブリッジ104は、ハードディスクドライブ(HDD)111およびDVDドライブ112を制御するためのIDE(Integrated Drive Electronics)コントローラを内蔵している。さらに、サウスブリッジ104は、サウンドコントローラ106との通信を実行する機能も有している。サウンドコントローラ106は音源デバイスであり、再生対象のオーディオデータをスピーカ18A,18Bまたに出力するために、デジタル信号を電気信号に変換するD/Aコンバータ、電気信号を増幅するアンプリファイア等の回路を有する。また、サウンドコントローラ106は、マイクロフォン113から入力された電気信号を増幅するマイクアンプリファイア、増幅された電気信号をデジタル信号に変換するためのA/Dコンバータ等の回路を有する。
The
エンベデッドコントローラ/キーボードコントローラIC(EC/KBC)116は、電力管理のためのエンベデッドコントローラと、キーボード(KB)13およびタッチパッド16を制御するためのキーボードコントローラとが集積された1チップマイクロコンピュータである。このエンベデッドコントローラ/キーボードコントローラIC(EC/KBC)116は、ユーザによるパワーボタン14の操作に応じて本コンピュータ10をパワーオン/パワーオフする機能を有している。
The embedded controller / keyboard controller IC (EC / KBC) 116 is a one-chip microcomputer in which an embedded controller for power management and a keyboard controller for controlling the keyboard (KB) 13 and the
次に、メディアプレーヤ122の機能について説明する。メディアプレーヤ122は、密閉型イヤフォンから出力される音のインパルス応答および周波数特性を測定する機能を有する。周波数特性を測定するための構成について図3を参照して説明する。
Next, functions of the
メディアプレーヤ122は、測定用信号出力部231、インパルス応答演算部233、および周波数特性演算部234等を有する。
The
測定用信号出力部231は、例えばHDD111に格納されているTSP信号データをD/Aコンバータ221に出力する。
The measurement
また、サウンドコントローラ106は、D/Aコンバータ(デジタル-アナログ変換回路)221、アンプリファイア222、マイクアンプリファイア223、およびA/Dコンバータ(アナログ-デジタル変換回路)224等を有する。
The
測定用信号出力部231は、デジタルデータのTSP信号データ241をD/Aコンバータ221に出力する。D/Aコンバータ221は、TSP信号241をアナログ測定用信号に変換する。変換されたアナログ測定用信号はアンプリファイア222によって増幅され、増幅されたアナログ測定用信号が密閉型イヤフォン200に供給される。イヤフォン200は、供給された測定用信号に応じた音を出力する。イヤフォン200から出力された音は、マイクロフォン113によって受信される。マイクロフォン113は、受信した音を電気的な測定信号(受信信号)に変換し、測定信号をマイクアンプリファイア223に供給する。マイクアンプリファイア223は、供給された測定信号を増幅し、増幅された測定信号をA/Dコンバータ224に供給する。A/Dコンバータ224は、測定信号をデジタルデータに変換し、変換された測定信号をインパルス応答演算部233に出力する。インパルス応答演算部233は、測定信号に逆TSP信号データ235を畳み込む(測定信号と逆TSP信号データ235とに対して畳み込み演算を行う)ことでインパルス応答を演算する。畳み込み演算は、測定信号と逆TSP信号データ235のフーリエ変換との積として計算することでインパルス応答の演算量が下げられる場合があることは良く知られている。なお、逆TSP信号データ235は、例えばHDD111に格納されている。
The measurement
インパルス応答演算部233は、演算されたインパルス応答を周波数測定演算部234に供給する。周波数測定演算部234は、インパルス応答をフーリエ変換することで、周波数振幅スペクトルを演算する。図4に、イヤフォン200から出力されマイクロフォン113で取得された音の周波数特性を示す。
The impulse
なお、再生側のアンプリファイア222は、イヤフォン200に対して適切な音量になるように調整され、受信側のマイクアンプリファイア223は測定信号のダイナミックレンジをできるだけ広く使えるように調節するのが精度の高い測定を行うには必要である。
Note that the reproduction-
TSP信号は、周波数を掃引するために時間と共に周波数が連続的に変化する信号であり、音響機器の特性を測定する場合によく用いられる。TSP信号には様々な改良型が存在するが、例として標準的なTSP信号と、周波数掃引が低域ほど遅くなるような対数掃引のLog−TSP信号は、周波数領域でそれぞれ以下のように定義される。
ここで、NはTSPまたはLog−TSPの信号長、mはパルス幅を決定するパラメータ、kは周波数を決定するパラメータ、上付きの*は複素共役を示す。 Here, N is a signal length of TSP or Log-TSP, m is a parameter for determining a pulse width, k is a parameter for determining a frequency, and superscript * indicates a complex conjugate.
また、逆TSP信号は周波数領域でTSP信号の複素共役として定義される。測定に使うにはHTSP(k)をフーリエ逆変換することによって、時間をパラメータとする信号に変換し、変換された信号を再生して用いる。 The inverse TSP signal is defined as a complex conjugate of the TSP signal in the frequency domain. For use in measurement, H TSP (k) is inversely Fourier transformed to convert it into a signal having time as a parameter, and the converted signal is reproduced and used.
図5にHTSP(k)をフーリエ逆変換した波形の模式図を示す。このようにTSP信号は振幅が一定で周波数が連続的に変化する正弦波によって構成されている。図5では簡便のため振幅値は最大値100%の例を示しているが、実際には演算誤差等の関係から若干低めに設定した方が安全である。この測定用信号を測定対象(イヤフォン)に入力し、その出力を観察することで受信信号を得る。 FIG. 5 shows a schematic diagram of a waveform obtained by inverse Fourier transform of H TSP (k). Thus, the TSP signal is constituted by a sine wave having a constant amplitude and a continuously changing frequency. FIG. 5 shows an example in which the amplitude value is 100% for the sake of simplicity, but in practice it is safer to set it slightly lower due to the calculation error and the like. The measurement signal is input to a measurement target (earphone) and the output is observed to obtain a reception signal.
図6に受信信号の例を示す。図6に示す例では、中央付近の波形の振幅が小さくなっているが、その他の領域では再生信号と同じ100%の振幅が得られている。この受信信号に逆TSP信号を畳み込むことでインパルス応答を得ることができる。また、インパルス応答をフーリエ変換することで図7に示すような周波数振幅スペクトルを得ることもできる。 FIG. 6 shows an example of the received signal. In the example shown in FIG. 6, the amplitude of the waveform near the center is small, but in the other regions, the same 100% amplitude as the reproduction signal is obtained. An impulse response can be obtained by convolving the inverse TSP signal with this received signal. Further, a frequency amplitude spectrum as shown in FIG. 7 can be obtained by Fourier transforming the impulse response.
図7では、入力と同じレベルで観測された周波数を0dBとして示している。図7に示す受信信号では、図6の受信信号の中央付近のくぼみに対応する周波数のスペクトルの振幅が0dBより下がって観測される。 In FIG. 7, the frequency observed at the same level as the input is shown as 0 dB. In the received signal shown in FIG. 7, the amplitude of the spectrum of the frequency corresponding to the depression near the center of the received signal in FIG. 6 is observed to be lower than 0 dB.
例えばイヤフォンの周波数特性を測定したい場合、図5に示す測定用信号をオーディオプレーヤで再生し、イヤフォンから出力される音をマイクロフォンで取得し、その信号に逆TSP信号を畳み込むことでイヤフォンのインパルス応答や周波数特性を得ることができる。 For example, when measuring the frequency characteristics of an earphone, the measurement signal shown in FIG. 5 is reproduced by an audio player, the sound output from the earphone is acquired by a microphone, and the impulse response of the earphone is convoluted with the inverted TSP signal. And frequency characteristics can be obtained.
ところで、密閉型イヤフォン200にマイクロフォン113を近づけて、イヤフォン200の出力音を測定するような場合、低域になるほど音が小さく観測される。これは、密閉型イヤフォン200は耳にはめて密閉状態での共鳴等を考慮して設計されているために、開放状態で測定すると低音が聞こえにくくなるという物理現象のためである。ここではこのような系をハイパス系と呼ぶことにする。
By the way, when the
ハイパス系から出力される音をマイクロフォン113によって受信した受信信号は図8に示す波形になる。図8に示すように、低い周波数域の振幅は、高い周波数域振幅に比べて極端に小さく観測される。図8に示す周波数振幅スペクトルに逆TSP信号を畳み込むことによってインパルス応答を生成する。生成されたインパルス応答の周波数振幅スペクトルを図9に示す。高い周波数域では、測定用信号と同じレベルの0dB付近の音量が得られている。周波数数が下がるにつれて振幅も小さくなっていく。振幅があまりにも小さくなると、ノイズに埋もれて正しい測定値が得られなくなる。受信信号のレベルを上げようとして、アンプリファイア222によって再生信号の音量を上げたり、マイクアンプリファイア223の増幅率を上げると、受信信号は図10に示すような波形となる。高い周波数域では、振幅の上限値を超えてひずんでしまう問題が生じる。これらの問題を解決するため、本実施形態ではTSP信号の周波数成分に重みを付けた信号を測定用信号として用いる。具体的には、(3)式のように周波数重みW(k)を(1)式または(2)式のH(k)に乗じた測定用信号M(k)を用いる。
また、逆TSP信号(Minv(k))は次の(4)式で定義される
重みは前述のTSP信号、Log−TSP信号以外のTSP信号に対しても同様に適応可能である。 The weight can be similarly applied to TSP signals other than the aforementioned TSP signal and Log-TSP signal.
重みの決め方は、実験的に決めるのが実用的である。受信信号の振幅のパターンを幾つかの測定対象に対して観測し、振幅の大きい周波数成分にW(k)<1なる重みを設定する。理想的には、対象系の平均周波数振幅スペクトルの逆特性をW(k)として設定することで、受信信号を概ね振幅の偏りのない信号とすることができる。 It is practical to determine the weights experimentally. The amplitude pattern of the received signal is observed with respect to several measurement objects, and a weight of W (k) <1 is set for a frequency component having a large amplitude. Ideally, by setting the inverse characteristic of the average frequency amplitude spectrum of the target system as W (k), the received signal can be made a signal with almost no amplitude deviation.
図11に示す測定用信号は、ハイパス系に対してW(k)を設計して作成した振幅重み付きTSP信号である。対象系の利得が高い高域ほど小さな値のW(k)を用いることで測定用信号の振幅を抑圧している。 The measurement signal shown in FIG. 11 is an amplitude weighted TSP signal created by designing W (k) for the high-pass system. The amplitude of the measurement signal is suppressed by using a smaller value of W (k) as the gain of the target system is higher.
図12は図11に示したTSP信号を作成する場合に用いた重み係数W(k)と、その逆TSP信号を作成する場合に用いた1/W(k)を示した図である。対象系が高周波数域上がりの系であることが既知である場合、図12に示す重みW(k)のように、これと逆特性の高域下がりの重みをTSPに施すことにより、低周波数域から高周波数域まで精度よく測定することができる。なお、逆TSPに施す重み1/W(k)は0dBに対して重みW(k)と対称になるように設計される。
FIG. 12 is a diagram showing the weighting factor W (k) used when creating the TSP signal shown in FIG. 11 and 1 / W (k) used when creating the inverse TSP signal. When it is known that the target system is a system that rises in the high frequency range, as shown in FIG. 12, a high frequency fall weight having an inverse characteristic is applied to the TSP to reduce the low frequency. It is possible to measure accurately from the high frequency range. The
このTSP信号をハイパス系から出力して、図13のような振幅に偏りのない受信信号が得られる。ただし、再生音量レベル、受信音量レベルは従来法と同じ場合である。低周波数域に関しては測定用信号の重みW(k)が1に近いため、従来と同様の振幅の小さい波形が観測される。高周波数域に関して測定用信号がW(k)により振幅が抑えられているため、そのまま小さい波形が観測される。このままでは、全帯域がノイズに埋もれ意味がないが、再生音量、または受信音量を上げることで図14のような観測波形となり低周波数域、高周波数域によらず高い利得で測定が可能となる。逆TSP処理を行った後、周波数振幅スペクトルを求めると、周波数振幅スペクトルは図15に示す波形になる。低周波数域の信号は音量を上げたため対象系で利得が下がってもそれを補うだけ音量を上げてあるため、0dB付近の値となっている。高周波数域の信号は予め振幅を小さくしてあるため、対象系の高周波数域の利得が高くても受信信号の最大振幅を超えることはない。また、再生信号よりも受信信号が大きく観測されるため0dBよりも高い周波数振幅特性が得られる。このように、対象系の性質に合わせて事前にTSP信号の振幅値を加工しておくことで、受信信号のダイナミックレンジを有効に活用し、従来なら受信レベルが低くてノイズに埋もれてしまう帯域の信号も十分な音量で測定することが可能となる。 By outputting this TSP signal from the high-pass system, a received signal with no bias in amplitude as shown in FIG. 13 is obtained. However, the playback volume level and the reception volume level are the same as in the conventional method. Since the weight W (k) of the measurement signal is close to 1 in the low frequency range, a waveform with a small amplitude similar to the conventional one is observed. Since the amplitude of the measurement signal is suppressed by W (k) in the high frequency range, a small waveform is observed as it is. If it remains as it is, the entire band is buried in noise and it makes no sense, but by increasing the playback volume or reception volume, the observed waveform becomes as shown in FIG. 14, and measurement can be performed with a high gain regardless of the low frequency range and the high frequency range. . When the frequency amplitude spectrum is obtained after performing the inverse TSP process, the frequency amplitude spectrum becomes a waveform shown in FIG. The signal in the low frequency range has a value in the vicinity of 0 dB because the volume is increased to compensate for the lowering of the gain in the target system because the volume is increased. Since the amplitude of the signal in the high frequency range is reduced in advance, even if the gain in the high frequency range of the target system is high, the maximum amplitude of the received signal is not exceeded. Further, since the received signal is observed larger than the reproduced signal, a frequency amplitude characteristic higher than 0 dB can be obtained. In this way, by processing the amplitude value of the TSP signal in advance according to the properties of the target system, the dynamic range of the received signal can be used effectively, and the band where the reception level is low and buried in the noise conventionally. Can be measured at a sufficient volume.
ところで、アンプリファイア222によって再生音量を大きくすることが許されるのであれば、本手法を用いずとも受信側のレベルを下げて受信信号がオーバーフローしないように調整することはできる。そうすれば対象系で重畳する雑音は下げられるので、低域の受信信号が微弱でも、SN比を上げられそうである。しかし、現実には、受信後に載る回路ノイズや、量子化歪の問題などがあり十分な性能が得られない。したがって、本方法を用いて受信信号の段階で十分な振幅を確保することは効果がある。また、パソコンやスマートフォンのような計測機器でない装置では、マイクロホンのレベルが自由に変えられない場合が少なくない。このような場合は再生信号のレベルで調整をする必要があり、この場合も本手法は効果的である。
By the way, if it is allowed to increase the reproduction volume by the
次に、イヤフォン200から出力される音の周波数特性を用いたメディアプレーヤの再生機能について説明する。メディアプレーヤの再生機能は、測定されたイヤフォン200の周波数特性に基づいて、イヤフォン200から出力される音が目標の周波数特性を有するようにする補正機能を有する。次に、図16を参照して、メディアプレーヤの補正機能の構成を説明する。
Next, the playback function of the media player using the frequency characteristics of the sound output from the
図16に示すように、メディアプレーヤは、測定特性取得部401、目標特性取得部402、補正フィルタ設計部404、デコード部406、補正部407等を備えている。
As shown in FIG. 16, the media player includes a measurement
測定特性取得部401は、周波数特性演算部234によって生成された周波数特性データ234を取得する。目標特性取得部402は、イヤフォン200から出力され、鼓膜に届く音の目標とする周波数特性(以下、目標特性)を示す目標特性データを目標特性格納部403から取得する。目標特性格納部403には、例えば複数の目標特性データが格納されている。複数の目標特性データの一つは、例えば理想的な周波数特性を示している。また、別の複数の目標特性データは、複数の音楽のジャンルに対応する。図17に、目標特性データが示す周波数特性の一例を示す。目標特性取得部402は、目標特性格納部403に格納されている複数の目標特性データの内からユーザによって選択された一つの目標特性データを取得する。
The measurement
補正フィルタ設計部404は、目標特性データと周波数特性データとに基づいて、イヤフォン200から出力され、鼓膜に届く音を目標特性に近づけるための補正フィルタ(補正データ)405を設計する。補正フィルタ405が示す周波数特性を図18に示す。補正フィルタ405は例えば一般的なパラメトリックイコライザで用いられるパラメータを有する。パラメトリックイコライザで用いられるパラメータは、中心となる周波数、調整する帯域の幅、および音量である。
The correction
デコード部406は、MP3等の圧縮フォーマットで符号化されたデータをデコードすることによってオーディオデータを生成する。補正部407は、補正フィルタ設計部404によって作成された補正フィルタに基づいてオーディオデータに対して補正を行う。補正されたオーディオデータは、D/Aコンバータに入力される。D/Aコンバータは、オーディオデータを電気信号に変換し、変換された電気信号をアンプリファイアに出力する。アンプリファイアは電気信号を増幅し、増幅された電気信号をイヤフォン200に出力する。図19にイヤフォン200から出力された音の周波数特性(補正特性)を示す。図19に示すように、補正特性は、目標特性にほぼ一致していることが分かる。
The decoding unit 406 generates audio data by decoding data encoded in a compression format such as MP3. The
次に、図20のフローチャートを参照して、イヤフォン200から出力された音の周波数特性を測定し、測定された周波数特性に基づいてイヤフォン200から出力される音を補正する手順を説明する。
Next, a procedure for measuring the frequency characteristic of the sound output from the
測定用信号出力部231は、サウンドコントローラ106に測定用信号を出力することによってイヤフォン200から測定用音を出力する(ステップ501)。イヤフォン200から出力された音をマイクロフォン113によって受信する(ステップ502)。取得された受信信号は、インパルス応答演算部233に供給される。インパルス応答演算部233は、測定信号に逆TSP信号データ235を畳み込むことでインパルス応答を演算する(ステップB503)。インパルス応答演算部233は、演算されたインパルス応答を周波数測定演算部234に供給する。周波数測定演算部234は、インパルス応答をフーリエ変換することで、周波数振幅スペクトルを演算する(ステップB504)。
The measurement
目標特性取得部402は目標特性格納部403から目標特性データを取得する(ステップ505)。補正フィルタ設計部404は、周波数特性データ234と目標特性データとに基づいて補正フィルタ405を設計する(ステップ506)。
The target
デコード部406が、圧縮符号化されている音楽データをデコードする(ステップ507)。補正部407は、補正フィルタ405に基づいてデコードされた音楽データを補正する(ステップ508)。補正部407は、補正された音楽データをサウンドコントローラ106に出力する。サウンドコントローラ106は、音楽データを音楽信号に変換し、変換された音楽信号を増幅し、増幅された音楽信号をイヤフォン200に出力する(ステップ509)。
The decoding unit 406 decodes the music data that has been compression-encoded (step 507). The
ステップ501からステップ506までを行い、設計された補正フィルタのパラメータを保存しておき、音楽再生時にこのパラメータを読み取りステップ506から処理を行う構成にすることも可能である。イヤフォンの特性は大きく変動するものではないので、前半のステップを一度行い、補正フィルタのパラメータを求めておけば、それ以降はそのパラメータを使うこと測定の手間を省くことができる。
It is also possible to perform
本実施形態によれば、イヤフォン200で聞くと理想的なイヤフォン200に近い音に聞こえるため、例えば音楽を再生する場合、高音質な音楽を楽しむことができる。また、低価格で特性の良くないイヤフォン200でも、ユーザーが自分でイヤフォン200の特性を簡単に補正することができる。
According to the present embodiment, when listening with the
なお、測定されたイヤフォンの周波数特性を理想的なイヤフォンの特性と比較して補正フィルタの係数を設計している。これは2つのイヤフォンの特性の差を埋めるフィルタを設計していることになる。従って2つの特性に同一の変動が加わった場合、差にはその変動が現れないことになる。 Note that the coefficient of the correction filter is designed by comparing the frequency characteristics of the measured earphone with the characteristics of the ideal earphone. This means that a filter that fills the difference between the characteristics of the two earphones is designed. Therefore, when the same variation is added to the two characteristics, the variation does not appear in the difference.
(変形例)
図21は、図10に示したTSP信号の振幅制御を低周波数域と高周波数域の所定の範囲で平坦化したものである。低周波数域のレベルをあまり大きくし過ぎると、再生信号の歪が大きくなる問題があり、あるレベルに平坦化することは効果的である。高周波数域側の信号があまりにも小さくなりすぎると、量子化歪が大きくなり、再生信号の精度が落ちる問題があり、測定信号の振幅の下限を設けることは効果的である。どちらか片方の処理をする方法だけでも効果はある。
(Modification)
FIG. 21 is obtained by flattening the amplitude control of the TSP signal shown in FIG. 10 in a predetermined range of the low frequency region and the high frequency region. If the level in the low frequency region is too large, there is a problem that the distortion of the reproduction signal becomes large, and it is effective to flatten to a certain level. If the signal on the high frequency side is too small, there is a problem that the quantization distortion increases and the accuracy of the reproduced signal is lowered, and it is effective to set a lower limit of the amplitude of the measurement signal. Only one of the methods is effective.
図22は図21のTSP信号を作成する場合に用いた重み係数W(k)と、その逆TSP信号を作成する場合に用いた1/W(k)を示した図である。図11の場合と比べて、低域と高域の振幅を制限することで、過大または過小な測定信号にならないよう工夫している。 FIG. 22 shows the weighting factor W (k) used when creating the TSP signal of FIG. 21 and 1 / W (k) used when creating the inverse TSP signal. Compared to the case of FIG. 11, the amplitude of the low range and the high range is limited so that the measurement signal does not become too large or too small.
前記重みW(k)は、第1の周波数より低い周波数域(〜Log(k1))では第1の値C1を示し、第1の周波数と前記第1の周波数より高い第2の周波数との間の周波数域(Log(k1)〜Log(k2))では、第1の値C1から第1の値C1より低い第2の値C2までの値を示し、第2の周波数(Log(k2)〜)より高い周波数域では第2の値C2を示す。 The weight W (k) indicates a first value C1 in a frequency range (˜Log (k1)) lower than the first frequency, and a first frequency and a second frequency higher than the first frequency. In the frequency range between (Log (k1) to Log (k2)), values from the first value C1 to the second value C2 lower than the first value C1 are shown, and the second frequency (Log (k2) In the higher frequency range, the second value C2 is indicated.
なお、逆TSPに施す重み1/W(k)は0dBに対して重みW(k)と対称になるように設計される。
The
本実施形態のインパルス応答の演算、周波数特性の演算、再生機能の処理の手順はプログラムによって実現することができるので、このプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を通じてこのソフトウェアを通常のコンピュータにインストールして実行することにより、本実施形態と同様の効果を容易に実現することができる。 Since the procedure of impulse response calculation, frequency characteristic calculation, and playback function processing of this embodiment can be realized by a program, the software is installed in a normal computer through a computer-readable storage medium storing the program. By executing this, it is possible to easily realize the same effect as in the present embodiment.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
231…測定用信号出力部,233…周波数特性データ生成部,234…周波数特性データ,312…吸音材,401…測定特性取得部,402…目標特性取得部,403…目標特性格納部,404…補正フィルタ設計部,405…補正フィルタ,406…デコード部,407…補正部,410…サーバ,411…測定特性取得部。 231 ... Measurement signal output unit, 233 ... frequency characteristic data generation unit, 234 ... frequency characteristic data, 312 ... sound absorbing material, 401 ... measurement characteristic acquisition unit, 402 ... target characteristic acquisition unit, 403 ... target characteristic storage unit, 404 ... Correction filter design unit, 405... Correction filter, 406... Decode unit, 407... Correction unit, 410.
Claims (13)
前記第1の測定用信号として、TSP(Time Stretched Pulse)信号の周波数成分に周波数が高いほど値が小さくなる重みを付けて得られる信号に対応する第1信号を前記出力装置に供給する出力手段と、
前記第1の測定用信号として前記第1信号を前記出力手段から前記出力装置に供給した場合に、前記受信装置から出力された前記第1の受信信号を受信する受信手段と、
前記第1の受信信号と前記第1信号の逆特性を有する逆測定用信号とに対して畳み込み演算を行うことによって、前記インパルス応答を演算する第1の演算手段とを具備する測定装置。 A first output unit for outputting an output signal corresponding to the first measurement signal to sweep the frequency by receiving the first output signal, the receiving device and for outputting a first received signal A measuring device for measuring an impulse response using a target system including:
Output means for supplying, to the output device, a first signal corresponding to a signal obtained by weighting a frequency component of a TSP (Time Stretched Pulse) signal as a first measurement signal with a weight that decreases as the frequency increases. When,
Receiving means for when said first signal as the first measuring signal is supplied to said output device from said output means, receiving said first reception signal output from the receiving device,
By performing convolution operation on the signal inverse measure having an inverse characteristic of the first reception signal and the first signal, measuring apparatus comprising a first arithmetic means you calculating the impulse response .
前記受信装置は、前記密閉型イヤフォンに接近して、前記出力装置から出力された出力信号を受信するマイクロフォンとを含む、
請求項1に記載の測定装置。 The output device includes a sealed earphone,
The receiving device includes a microphone that approaches the sealed earphone and receives an output signal output from the output device,
The measuring apparatus according to claim 1 .
請求項1、2の何れか1項に記載の測定装置。 The weight indicates a first value in a frequency range lower than the first frequency, and the first value in a frequency range between the first frequency and a second frequency higher than the first frequency. A value between the second value lower than the first value, and the second value in a frequency range higher than the second frequency;
Measurement apparatus according to any one of claims 1 and 2.
更に具備する請求項1、2、3の何れか1項に記載の測定装置。 Second calculation means for calculating a frequency characteristic of the first output signal output from the output device when the first signal is supplied from the output means to the output device based on the impulse response. The measuring apparatus according to any one of claims 1, 2, and 3 .
前記第1の測定用信号として、TSP(Time Stretched Pulse)信号の周波数成分に周波数が高いほど値が小さくなる重みを付けて得られる信号に対応する第1信号を前記出力装置に供給し、
前記第1信号を前記出力装置に供給した場合に、前記受信装置から出力された前記第1の受信信号を受信し、
前記第1の受信信号と前記第1信号の逆特性を有する逆測定用信号とに対して畳み込み演算を行うことによって、前記インパルス応答を演算する、
測定方法。 Using a first output device for outputting an output signal corresponding to a first measurement signal, by receiving the first output signal, a target system including a receiving device and for outputting a first received signal Measuring the impulse response,
As the first measurement signal, a first signal corresponding to a signal obtained by weighting a frequency component of a TSP (Time Stretched Pulse) signal with a weight that decreases as the frequency increases is supplied to the output device,
In the case of supplying the first signal before SL output device, receiving the first reception signal output from the receiving device,
Calculating the impulse response by performing a convolution operation on the first received signal and an inverse measurement signal having an inverse characteristic of the first signal;
Measuring method.
前記受信装置は、前記密閉型イヤフォンに接近して、前記出力装置から出力された出力信号を受信するマイクロフォンとを含む、The receiving device includes a microphone that approaches the sealed earphone and receives an output signal output from the output device,
請求項7に記載の測定方法。The measuring method according to claim 7.
請求項7、8の何れか1項に記載の測定方法。The measurement method according to any one of claims 7 and 8.
前記第1の測定用信号として、TSP(Time Stretched Pulse)信号の周波数成分に周波数が高いほど値が小さくなる重みを付けて得られる信号に対応する第1信号を前記イヤフォンに供給する出力手段と、
前記第1信号を前記出力手段から前記イヤフォンに供給した場合に、前記マイクロフォンから出力された前記第1の受信信号を受信する受信手段と、
前記第1の受信信号と前記第1信号の逆特性を有する逆測定用信号とに対して畳み込み演算を行うことによって、前記インパルス応答を演算する第1の演算手段と、
前記インパルス応答に基づいて前記第1の受信信号の周波数特性を示す周波数特性データを演算する第2の演算手段と、
前記周波数特性データと目標周波数特性を示す目標周波数特性データとに基づいて、前記周波数特性を補正するための補正データを生成する補正データ生成手段と、
オーディオデータを前記補正データに基づいて補正する補正手段と、
前記補正されたオーディオデータに基づいたオーディオ信号を前記イヤフォンに出力するオーディオ信号出力手段と
を具備する再生装置。 And earphone for outputting a first output signal corresponding to the first measurement signal to sweep the frequency, close to the earphone, by receiving the first output signal, the first received signal A measuring device for measuring an impulse response using a target system including a microphone to output,
Output means for supplying, to the earphone, a first signal corresponding to a signal obtained by weighting a frequency component of a TSP (Time Stretched Pulse) signal as a first measurement signal with a weight that decreases as the frequency increases. ,
A receiving means for the case of supplying to the earphone of the first signal from said output means, receiving said first reception signal output from the microphone,
By performing convolution operation on the signal inverse measure having an inverse characteristic of the first reception signal and the first signal, a first arithmetic means for calculating the impulse response,
Second computing means for computing frequency characteristic data indicating a frequency characteristic of the first received signal based on the impulse response;
Correction data generating means for generating correction data for correcting the frequency characteristic based on the frequency characteristic data and target frequency characteristic data indicating the target frequency characteristic;
Correction means for correcting audio data based on the correction data;
An audio signal output means for outputting an audio signal based on the corrected audio data to the earphone.
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