JP6670521B2 - パラメトリックイコライザ装置、オーディオ再生装置 - Google Patents

Description

本発明は、再生されるオーディオの音質を調整するために音声信号の周波数特性を調整するパラメトリックイコライザ装置、及び前記パラメトリックイコライザ装置を備えたオーディオ再生装置に関する。

イコライザ装置は、音声信号の周波数特性を調整することのできる音響機器であり、例えばオーディオ再生装置で再生される音楽等の音質を向上させたり、好みに合うように変更したりするのに用いられる。一般的なイコライザ装置は、グラフィックイコライザとパラメトリックイコライザに大別される。

グラフィックイコライザ装置は、再生される音声信号の周波数帯域（一般的に可聴帯域である２０〜２００ｋＨｚ）を所定の帯域幅で複数に分割し、分割した各周波数帯域毎に振幅（gain）を増減させて音量を調整する構成になっている（例えば、特許文献１参照）。グラフィックイコライザ装置は、操作が比較的簡単である反面、調整可能な周波数が分割された帯域幅で決まっているので、思い通りの音質調整ができない場合がある。

一方、パラメトリックイコライザ装置は、再生される音声信号の周波数帯域内において任意の周波数を選択することが可能であり、さらに選択した周波数を中心軸としてＱ値（Quality factor）と振幅（gain）を調整できる構成になっている。一般的なパラメトリックイコライザは、３つのパラメータ（周波数、Ｑ値、振幅）により形成される調整点を一つのチャンネルとし、周波数帯域内に複数のチャンネルを形成して音声信号の周波数特性を調整できるようになっている。

パラメトリックイコライザ装置は、３つのパラメータ（周波数、Ｑ値、振幅）を可変に調整できることから、グラフィックイコライザに比べてきめ細かい音質調整が可能である。さらに、調整された音声信号の周波数特性曲線をディスプレイ上に表示させる技術も確立しており、聴覚だけでなく視覚も使って周波数特性を調整できるようになっている。

特開２００５−１７５５６２号公報

しかしながら、一般的なオーディオ再生装置の使用者にあっては、操作部等に表示されている周波数帯域（２０〜２００ｋＨｚ）や表示部に表示される周波数特性曲線を見ても、どのあたりの周波数を調整すれば目的とする音声要素（ボーカル、特定の楽器など）の音域が調整できるかという専門知識を持っている者は少ない。一例を挙げると、図７に示すように、女性ボーカルの音域を調整するには約２００〜８００Ｈｚあたりの範囲を調整するのが望ましく、男性ボーカルの音域を調整するには約１００〜４００Ｈｚあたりの周波数帯域を調整するのが望ましいが、このような相関関係を知っている者は少ない。ゆえに、一般的なオーディオ再生装置の使用者にとって、イコライザ装置の操作は未だ面倒な試行錯誤を余儀なくされているのが実情である。

特許文献１には、分割された周波数帯域（Band１〜９）のいずれか一つを選択すると、選択された周波数帯域に含まれる音声信号を抽出して一定時間出力するグラフィックイコライザ装置が開示されている。かかる構成とすることで、レベル調整の対象とすべき周波数帯域であるか否かを判別できるようになっている。しかしながら、女性ボーカルの音域幅は約６００Ｈｚ（約２００〜８００Ｈｚ）、男性ボーカルの音域幅は約３００Ｈｚ（約１００〜４００Ｈｚ）といったように、音声要素毎に音域の位置だけでなく幅も異なる。さらに、同じ女性ボーカルでも、声質等によって音域の位置や幅にばらつきがある。そのため、機械的に周波数帯域が分割されているグラフィックイコライザ装置では、目的とする音声要素の音質を調整するのに最適な周波数帯域を必ずしも抽出できるとは限らない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、目的とする音声要素（ボーカル、特定の楽器など）の音質を調整するのに最適な周波数帯域を、使用者が容易に探し出すことのできるパラメトリックイコライザ装置、及び前記パラメトリックイコライザ装置を備えたオーディオ再生装置を提供することにある。

本発明のパラメトリックイコライザは、音源から入力される音声信号の周波数帯域内において任意に選択される周波数のＱ値と利得を可変に調整して出力可能なイコライジング部と、前記周波数の選択、及び選択した周波数のＱ値と利得の調整量を入力する操作部と、前記周波数が選択された際に、その周波数を軸とした所定範囲の周波数帯域にある音声信号を抽出して出力する特定帯域再生調整モードを実行するように前記イコライジング部を制御する制御部と、を備え、前記所定範囲の周波数帯域は、前記選択された周波数に設定されているＱ値と利得に影響を受ける範囲の周波数帯域であることを特徴とする。

このような構成とすることにより、任意の周波数を選択して特定帯域再生調整モードを実行すると、任意に選択した周波数を軸として所定範囲内にある音声が再生されるので、目的とする音声要素（ボーカル、特定の楽器など）を選択しているか否かを速やかに判別することができる。目的とする音声要素が聴こえない場合は、周波数の再選択による所定範囲の再設定を行えばよい。その結果、目的とする音声要素の音質を調整するのに最適な周波数帯域を容易に探し出すことができる。そして、Ｑ値と利得をパラメータにして所定範囲の周波数帯域の幅を可変に調整することができるので、目的とする音声要素（ボーカル、特定の楽器など）の音域を見付けた後、前記所定範囲の周波数帯域の幅を、目的とする音声要素の持つ音域全体をできる限り包含するように調整することも可能になる。

前記特定帯域再生調整モードにおいて制御部は、前記所定範囲の周波数帯域外に音声信号をマスキングするように前記イコライジング部を制御することができる。

このような構成とすることにより、所定範囲外にある音声が消音され、設定した所定範囲内にある音声だけを聴くことができるので、目的とする音声要素（ボーカル、特定の楽器など）の音質を調整するのに適した周波数であるか否かを容易に判別することができる。

前記特定帯域再生調整モードにおいて制御部は、前記操作部により周波数の選択が変更されると、現在のＱ値と利得の設定値を用いて変更後の周波数で影響を受ける周波数帯域の音声信号を再抽出するように前記イコライジング部を制御することができる。

このような構成とすることにより、特定帯域再生調整モードを実行した際に目的とする音声要素（ボーカル、特定の楽器など）の音声が全く聴こえなかったとしても、周波数の設定値を高周波側／低周波側にスライド移動させるだけで、目的とする音声要素の音域にまで速やかに前記所定範囲の周波数帯域を移動させることが可能となる。その結果、目的とする音声要素の音域を容易に探し出すことができる。

前記特定帯域再生調整モードにおいて制御部は、前記操作部によりＱ値及び／又は利得の調整量が変更されると、変更後のＱ値及び／又は利得に影響を受ける周波数帯域の音声信号を再抽出するように前記イコライジング部を制御することができる。

このような構成とすることにより、前記所定範囲の周波数帯域の幅を調整することによって目的とする音声要素（ボーカル、特定の楽器など）の音域全体をできる限り包含するようにすることができる。

また、本発明のオーディオ再生装置は、音源となるオーディオソースと、該オーディオソースから入力される音声信号の周波数特性を調整する前述のパラメトリックイコライザ装置と、該パラメトリックイコライザ装置から出力される音声信号を可聴音声にして出力するスピーカ装置と、を備えたことを特徴とする。

このような構成とすることにより、詳しくは前述の理由により、目的とする音声要素（ボーカル、特定の楽器など）の音質を調整するのに最適な周波数帯域を、使用者が容易に探し出すことが可能となる。その結果、オーディオ再生装置の使用者は、音質を向上させたり、好みに合うように変更したりしたオーディオを聴いて楽しむことができる。

本発明によれば、目的とする音声要素（ボーカル、特定の楽器など）の音質を調整するのに最適な周波数帯域を、使用者が容易に探し出すことのできるパラメトリックイコライザ、及び前記パラメトリックイコライザを備えたオーディオ再生装置を具現化できる。

本発明の実施の形態に係るパラメトリック装置を備えたオーディオ再生装置の全体構成を示すブロック図である。 上記オーディオ再生装置でイコライジング操作を実行する操作画面である。 上記イコライジング操作によって設定される特定帯域を説明する図である。 上記イコライジング操作が行われているときの操作画面である。 上記イコライジング操作が行われているときの操作画面である。 上記イコライジング操作が行われているときの操作画面である。 上記イコライジング操作が行われているときの操作画面である。 上記イコライジング操作を実行する制御フローである。 上記特定帯域の幅と目的とする音声要素の音域幅の関係を説明する図である。 音楽を構成する音声要素に対応付けた周波数帯域を示す相関図である。

本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

本発明の実施の一形態に係るパラメトリックイコライザ装置を備えた車載用のオーディオ再生装置は、図１に示すように構成される。

図１に示すように、オーディオ再生装置１は、コンピュータユニット（ＣＰＵを含む）によって構成され、プログラム等に従って各種処理を実行する制御部としての処理ユニット２を備えている。処理ユニット２には、オーディオソースである映像や音楽などのデジタルコンテンツを出力するオーディオユニット群３（ＣＤ／ＤＶＤドライブ、デジタルテレビ、デジタルラジオ等を含む）、オーディオユニット群３から出力された音声信号の周波数特性（すなわち、音質）を調整するイコライジング部４、音質が調整された音声を出力するスピーカ装置５が接続されている。

さらにオーディオ再生装置１は、ＬＣＤパネルによって構成され、車両の前席側のインストルメントパネル等に設けられる表示部６と、表示部６（ＬＣＤパネル）に一体的に設けられたタッチパネル等によって構成される操作部６１とを有している。処理ユニット２は、操作部６１による各種操作に従った入力情報に基づいて各種処理を実行し、各種の処理により得られる映像や画像等の情報を表示部６に表示させる。

処理ユニット２には、オーディオユニット群３、イコライジング部４、スピーカ装置５、ＬＣＤパネル６及び表示部６１を制御するのに必要な各種情報やプログラムなどを記憶する記憶部７（例えば、ハードディスクドライブ）が接続されている。

イコライジング部４は、イコライジング（ＥＱ）処理部４１、デジタルフィルタ４２、及びデジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）コンバータ４３を備えている。ＥＱ処理部４１は、パラメトリックイコライザ装置に一般的に採用されるデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）により構成され、処理ユニット２（制御部）からの制御信号に基づき、音声信号の周波数特性を調整する。制御信号は、操作部６１を通じて使用者により設定されたパラメータ（周波数、Ｑ値、振幅）に基づいて生成される。イコライジング処理について、より具体的には、操作部６１を通じて任意の周波数が選択されると、その周波数にチャンネルを割り当て、さらに操作部６１を通じて設定されるＱ値と振幅の調整量に従って周波数特性を調整する。該当チャンネルの周波数特性が調整された音声信号は、デジタルフィルタ４２及びＤ／Ａコンバータ４３を通じてスピーカ装置５に伝送される。使用者は、通常、オーディオを再生しながらパラメータ（周波数、Ｑ値、振幅）を変えて周波数特性を調整する。

図２は、イコライジング処理を実行する際に表示部６に表示される操作画面８の好ましい一例を示している。処理ユニット２は、オーディオ再生中にメイン画面（不図示）からイコライジング処理を実行するメニューが選択されると、記憶部７から図２の操作画面８の情報を読み出して表示部６に表示する。

通常のイコライジング操作は、スピーカ装置５から出力される音声を聴きながら、周波数増減キー８１をタッチして周波数を任意に変更し、さらにＱ値増減キー８２及びレベル（振幅）増減キー８３をタッチして調整量を段階的に調整することによって行われる。図２の例では、Ｑ値の調整量は、デフォルト値を「１」として例えば＋３段階まで調整可能な構成になっている。また、振幅（gain）は、調整前を０レベルとし、±７段階レベルまで調整可能な構成になっている。なお、図２に示す例では、可聴帯域内に９つのチャンネルを形成することができるようになっており、全てのチャンネルについてＱ値及びレベルが調整された後の周波数特性曲線ＦＣを一例として示している。なお、操作画面８上に表示されている「チャンネル１」は、現在の操作対象となっているチャンネルを示している。また、なお、本実施の形態でのＱ値とは、「利得の調整量」に対する「利得に影響を受ける周波数の範囲」の比を示すものである。すなわち、「利得の調整量」を一定とすると、Ｑ値が大きくなるほど「利得に影響を受ける周波数の範囲」が大きくなり、Ｑ値が小さくなるほど「利得に影響を受ける周波数の範囲」が小さくなる。

上述のように、通常のイコライジング操作は、オーディオを通常に再生しながら周波数特性を調整するものである。一方で、女性ボーカルの音量を上げたい或いはドラムの音量を下げたいなど、特定の音声要素についての音質を調整したい場合、使用者は「特定帯域再生調整モード」を実行する。

処理ユニット２（制御部）は、詳しくは後述する手順で「特定帯域再生調整モード」が実行されると、一例として図３に示すように、使用者によって任意に選択される周波数を軸にして所定範囲の周波数帯域を特定帯域９として設定する。さらに、処理ユニット２は、設定した特定帯域９の範囲内にある音声信号を抽出して出力し、特定帯域９の範囲外にある音声信号についてはマスキングして消音する制御信号を生成してイコライジング部４に伝送する。特定帯域９の幅は、選択された周波数に設定されているＱ値と利得に影響を受ける範囲に設定することが好ましい。好ましい一例として図３に示すように、選択した周波数を中心軸として山形に形成される周波数曲線の裾から裾までの範囲を特定帯域９として設定することができる。裾から裾までの範囲は、パラメータ（周波数、レベル、Ｑ値）に基づいて処理ユニット２が演算により求める。

特定帯域９の範囲を設定する変形例として、選択した周波数をＦとしたときに０．５Ｆ〜２Ｆの範囲を特定帯域９とするようにしてもよい。例えば図３の例では、周波数が４００Ｈｚなので２００Ｈｚ〜８００Ｈｚの範囲が特定帯域９として設定されることになる。なお、周波数Ｆに乗じる係数は、適宜変更することができる。

以下、特定帯域再生調整モードにおけるイコライジング操作の手順の一例として、周波数特性曲線がフラット状態から女性ボーカルの音域を探し出して音量を上げるまでの操作手順を、図４及び図５を参照しながら説明する。ここでは、仮想事例として３００〜５００Ｈｚに音域がある女性ボーカリストであるとする。

図４Ａ〜図４Ｄは、特定帯域再生調整モードでの使用者の操作手順を示し、図５は、その制御フローを示している。まず、音楽が再生されている状態で、使用者が、図４Ａに示すように周波数特性曲線における任意の周波数の位置を指１００でタッチすると、処理ユニット２は特定帯域再生調整モードを実行するためにチャンネル１を割り当てる（図５のステップＳ１）。図４Ａの例では、周波数「６０Ｈｚ」にチャンネル１が割り当てられる。処理ユニット２は、タッチした指１００が離されるまで特定帯域再生調整モードを実行する（図５のステップＳ５参照）。

続いて、図４Ｂに示すように、使用者がタッチした指１００を上方向にスライド移動させると、処理ユニット２は、移動距離に基づいてレベルの調整量を決定し、制御信号を生成してイコライジング部４に伝送する。図の例では、レベル「５」にまで上げられている。さらに処理ユニット２は、周波数、Ｑ値及びレベルの３つのパラメータに基づき、特定帯域９を設定する（図５のステップＳ２）。図４Ｂの例では、周波数「６０Ｈｚ」、レベル「５」及びＱ値のデフォルト値「１」により形成される山形の周波数曲線の裾から裾までの帯域を特性帯域９として設定している。

さらに続けて、処理ユニット２は、設定した特定帯域９の範囲内にある音声信号を抽出して出力し、特定帯域９の範囲外にある音声信号をマスキングして消音する制御信号を生成してイコライジング部４に伝送する。この場合、特定帯域９の範囲内に女性ボーカルの音声信号は含まれないので、スピーカ装置５からは女性ボーカルの声は聴こえて来ない。

そのため、使用者は、女性ボーカルの音域を探し出すために、図４Ｃに示すように、タッチした指１００を高周波数側にスライドさせていく。処理ユニット２は、指１００の移動に従って周波数を上げる制御信号を生成すると共に、現在のレベル「５」とＱ値「１」を用いて特定帯域９を再設定して、イコライジング部４に伝送する（図５のステップＳ３）。これにより、特定帯域９が高周波側にスライド移動していき、スライド移動する特定帯域９に対応した音声がスピーカ装置５から聴こえる。そして、特定帯域９が女性ボーカルの音域に達すると、スピーカ装置５から女性ボーカルの声が聴こえ始める。使用者は、女性ボーカルの声がナチュラルに聴こえるところで指１００のスライド移動を止める。図４Ｃの例では、周波数「４００Ｈｚ」に位置している。

なお、周波数「４００Ｈｚ」において、女性ボーカルの音量をもっと上げたい場合、使用者は、もう一度タッチした指１００を上方向にスライド移動させる。処理ユニット２は、新たに設定されたレベルに基づき、特定帯域９を再設定してイコライジング部４に伝送する。

さらに、スピーカ装置５から女性ボーカルの声は聴こえるものの一部がナチュラルに聴こえない場合、使用者は、特定帯域９の幅が狭いと考え、図４Ｄに示すように、例えばタッチに親指を追加して人差し指との２本指タッチとし、親指を外に開くようにスライド移動させる。処理ユニット２は、親指と人差し指の開きの程度（離間距離）に基づいてＱ値の調整量を決定し、制御信号を生成してイコライジング部４に伝送する。図の例では、Ｑ値が「３」に上げられている。処理ユニット２は、さらに周波数「４００Ｈｚ」、レベル「５」、Ｑ値「３」に基づき特定帯域９を再設定して、イコライジング部４に伝送する（図５のステップＳ４）。

以上の操作により、女性ボーカルの声が最もナチュラルに聴こえるところでタッチした指１００を離すと、図５のステップＳ５に示すように特定帯域再生調整モードを終了し、周波数「４００Ｈｚ」、レベル「５」、Ｑ値「３」に設定したチャンネル１の周波数特性を反映し、且つ、通常通り全ての帯域の音声信号を出力する制御信号をイコライジング部４に伝送する。これにより、女性ボーカルの音量を上げた音楽を聴くことができる。

一方、特定の音声要素の音量を下げたい場合、特定帯域再生調整モードによって目的とする音声要素の音質を調整するのに最適な周波数帯域を探した後、指を下方向にスライド移動させてレベルをマイナスレベルに下げるようにする。或いは、特定帯域再生調整モードを終了させてから通常のイコライジング操作でレベルをマイナスレベルに下げるようにしてもよい。

上述のパラメトリックイコライザ装置を備えたオーディオ再生装置１によれば、周波数、レベル及びＱ値を利用して、その幅を可変できる特定帯域９を設定することによって、目的とする音声要素（ボーカル、特定の楽器など）の音質を調整するのに最適な周波数帯域を、使用者が容易に探し出すことができる。

さらに、周波数、レベル及びＱ値を利用して特定帯域９を設定することにより、特定帯域９の位置と幅を、目的とする音声要素の音域に合わせ込むことができる利点がある。すなわち、上述の例で仮想とした３００〜５００Ｈｚに音域がある女性ボーカリストに対しては、最適な周波数４００Ｈｚを見付けても、図６に示すように、レベル「１」及びＱ値「１」にて設定される特定帯域９では女性ボーカリストの音域の一部しか包含しない。そこで、レベルを「５」に上げて、さらにＱ値を「３」に上げて特定帯域９の幅を調整することによって、この女性ボーカリストの音域を包含するように特定帯域９を設定することができるのである。

以上、本発明に係るパラメトリックイコライザ装置、及び前記パラメトリックイコライザ装置を備えたオーディオ再生装置は、目的とする音声要素（ボーカル、特定の楽器など）の音質を調整するのに最適な周波数帯域を使用者が容易に探し出すことのできるので、使用者が好みの音質でオーディオを楽しめる装置として有用である。

１ オーディオ再生装置
２ 処理ユニット（制御部）
３ オーディオユニット群
４ イコライジング部
４１ ＥＱ処理部
４２ デジタルフィルタ
４３ Ｄ／Ａコンバータ
５ スピーカ装置
６ 表示部
６１ 操作部

Claims (5)

1. 音源から入力される音声信号の周波数帯域内において任意に選択される周波数のＱ値と利得を可変に調整して出力可能なイコライジング部と、
   前記周波数の選択、及び選択した周波数のＱ値と利得の調整量を入力する操作部と、
   前記周波数が選択された際に、その周波数を軸とした所定範囲の周波数帯域にある音声信号を抽出して出力する特定帯域再生調整モードを実行するように前記イコライジング部を制御する制御部と、を備え、
   前記所定範囲の周波数帯域は、前記選択された周波数に設定されているＱ値と利得に影響を受ける範囲の周波数帯域であることを特徴とするパラメトリックイコライザ装置。
2. 前記特定帯域再生調整モードにおいて制御部は、前記所定範囲の周波数帯域外にある音声信号をマスキングするように前記イコライジング部を制御することを特徴とする請求項１に記載のパラメトリックイコライザ装置。
3. 前記特定帯域再生調整モードにおいて制御部は、前記操作部により周波数の選択が変更されると、現在のＱ値と利得の設定値を用いて変更後の周波数で影響を受ける周波数帯域の音声信号を再抽出するように前記イコライジング部を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のパラメトリックイコライザ装置。
4. 前記特定帯域再生調整モードにおいて制御部は、前記操作部によりＱ値及び／又は利得の調整量が変更されると、変更後のＱ値及び／又は利得に影響を受ける周波数帯域の音声信号を再抽出するように前記イコライジング部を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のパラメトリックイコライザ装置。
5. 音源となるオーディオソースと、該オーディオソースから入力される音声信号の周波数特性を調整する前記請求項１〜４のいずれか１項に記載のパラメトリックイコライザ装置と、該パラメトリックイコライザ装置から出力される音声信号を可聴音声にして出力するスピーカ装置と、を備えたことを特徴とするオーディオ再生装置。

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