JP6905045B2

JP6905045B2 - 音出力制御装置、音出力制御方法及びプログラム

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Publication number: JP6905045B2
Application number: JP2019500178A
Authority: JP
Inventors: 井上　裕介; 裕介井上; 宣昭田上
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Priority date: 2017-02-15
Filing date: 2017-08-28
Publication date: 2021-07-21
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Description

本発明は、車室空間において聴取者が聴く音を調整する技術に関する。

車室などの音響空間において、再生音の音圧レベルを調整する手法が提案されている。例えば特許文献１は、複数のスピーカ、複数のマイクロホン、音圧分布をモード分解するモード分解フィルタ、及び、分割された各モードのモード振幅が所定値となるように、複数のスピーカへの入力信号を制御する制御用フィルタを備える音場制御装置を記載している。この音場制御装置は、音響空間における音圧分布を測定し、振幅制御すべきモードの空間周波数の正弦関数及び余弦関数を用いて音響空間における音圧分布を表現し、表現した音圧分布が測定した音圧分布と同等となるようにモード空間周波数を補正し、補正されたモード空間周波数に基づいてモード分解フィルタのフィルタ係数を決定している。

特開２００９−１５９３８５号公報

しかし、特許文献１の方法では、周波数特性の解析のために大規模な計算を行う必要がある。車室内の前後左右に設けられた合計４つのスピーカを備える車室内音響システムの場合、前後それぞれのスピーカが前後の席の音場に相互に影響を与えることになる。よって、車室内の４席の音響特性を制御するには、４つのスピーカの再生時の各席の音響特性を考慮して、各席の音場を補正する必要がある。

本発明の解決しようとする課題としては、上記のものが一例として挙げられる。本発明は、前後のスピーカからの相互影響を最小限に抑えて、車室内の各席全てで最適に音場を補正する手法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、音出力制御装置であって、左右のフロント部及び左右のリア部に設けられた音出力部と、前記音出力部から出力される音をリア聴取位置において抽出した抽出結果に基づき制御周波数帯域を決定する決定部と、前記左右のリア部に設けられた音出力部から出力される音に遅延を付与する遅延部と、前記音出力部から出力され、左右のフロント聴取位置及び左右のリア聴取位置の各々において抽出された音の前記制御周波数帯域における音響特性に基づき遅延量を決定し、当該決定した遅延量を前記遅延部に付与する制御部と、を備え、前記決定部は、前記左右のフロント部に設けられた音出力部から出力される音の位相特性と、前記左右のリア部に設けられた音出力部から出力される音の位相特性との差が逆相となる帯域を、前記制御周波数帯域と決定する。

請求項９に記載の発明は、左右のフロント部及び左右のリア部に設けられた音出力部を備える音出力制御装置により実行される音出力制御方法であって、前記音出力部から出力される音をリア聴取位置において抽出した抽出結果に基づき制御周波数帯域を決定する決定工程と、前記左右のリア部に設けられた音出力部から出力される音に遅延を付与する遅延工程と、前記音出力部から出力され、左右のフロント聴取位置及び左右のリア聴取位置の各々において抽出された音の前記制御周波数帯域における音響特性に基づき遅延量を決定し、当該決定した遅延量を前記遅延部に付与する制御工程と、を備え、前記決定工程は、前記左右のフロント部に設けられた音出力部から出力される音の位相特性と、前記左右のリア部に設けられた音出力部から出力される音の位相特性との差が逆相となる帯域を、前記制御周波数帯域と決定する。

請求項１０に記載の発明は、左右のフロント部及び左右のリア部に設けられた音出力部、及び、コンピュータを備える音出力制御装置により実行されるプログラムであって、前記音出力部から出力される音をリア聴取位置において抽出した抽出結果に基づき制御周波数帯域を決定する決定部、前記左右のリア部に設けられた音出力部から出力される音に遅延を付与する遅延部、前記音出力部から出力され、左右のフロント聴取位置及び左右のリア聴取位置の各々において抽出された音の前記制御周波数帯域における音響特性に基づき遅延量を決定し、当該決定した遅延量を前記遅延部に付与する制御部、として前記コンピュータを機能させ、前記決定部は、前記左右のフロント部に設けられた音出力部から出力される音の位相特性と、前記左右のリア部に設けられた音出力部から出力される音の位相特性との差が逆相となる帯域を、前記制御周波数帯域と決定する。

請求項１２に記載の発明は、左右のフロント部及び左右のリア部に設けられた音出力部と、リア聴取位置において、前記音出力部から出力される音を抽出した抽出結果に基づき第１周波数帯域を決定する決定部と、前記左右のリア部に設けられた音出力部から出力される音に遅延を付与する遅延部と、左右のフロント聴取位置及び左右のリア聴取位置の各々において、前記音出力部から出力された音の前記第１周波数帯域における音圧レベルを検出して遅延量を決定し、当該決定した遅延量を前記遅延部に付与する制御部と、を備え、前記決定部は、前記左右のフロント部に設けられた音出力部から出力される音の位相特性と、前記左右のリア部に設けられた音出力部から出力される音の位相特性との差が逆相となる帯域を、前記第１周波数帯域と決定する。

請求項１９に記載の発明は、左右のフロント部及び左右のリア部に設けられた音出力部を備える音出力制御装置により実行される音出力制御方法であって、リア聴取位置において、前記音出力部から出力される音を抽出した抽出結果に基づき第１周波数帯域を決定する決定工程と、前記左右のリア部に設けられた音出力部から出力される音に遅延を付与する遅延工程と、左右のフロント聴取位置及び左右のリア聴取位置の各々において、前記音出力部から出力された音の前記第１周波数帯域における音圧レベルを検出して遅延量を決定し、当該決定した遅延量を前記遅延工程により付与する制御工程と、を備え、前記決定工程は、前記左右のフロント部に設けられた音出力部から出力される音の位相特性と、前記左右のリア部に設けられた音出力部から出力される音の位相特性との差が逆相となる帯域を、前記第１周波数帯域と決定する。

請求項２０に記載の発明は、左右のフロント部及び左右のリア部に設けられた音出力部、及び、コンピュータを備える音出力制御装置により実行されるプログラムであって、リア聴取位置において、前記音出力部から出力される音を抽出した抽出結果に基づき第１周波数帯域を決定する決定部、前記左右のリア部に設けられた音出力部から出力される音に遅延を付与する遅延部、左右のフロント聴取位置及び左右のリア聴取位置の各々において、前記音出力部から出力された音の前記第１周波数帯域における音圧レベルを検出して遅延量を決定し、当該決定した遅延量を前記遅延部に付与する制御部、として前記コンピュータを機能させ、前記決定部は、前記左右のフロント部に設けられた音出力部から出力される音の位相特性と、前記左右のリア部に設けられた音出力部から出力される音の位相特性との差が逆相となる帯域を、前記第１周波数帯域と決定する。

車室内におけるスピーカの構成例を示す。実施例に係る音場制御装置の構成を示す。第１実施例による遅延量算出処理のフローチャートである。解析帯域特定処理の一例を説明する図である。第１実施例による遅延量の上限値の決定方法を説明する図である。従来例と第１実施例による１００Ｈｚ付近の帯域における音圧分布の例を示す。従来方法による各席の音圧レベルの周波数特性を示す。第１実施例による各席の音圧レベルの周波数特性を示す。第２実施例による遅延量算出処理のフローチャートである。第２実施例による遅延量の上限値の決定方法を説明する図である。従来例と第２実施例による１００Ｈｚ付近の帯域における音圧分布の例を示す。従来方法による各席の音圧レベルの周波数特性を示す。第２実施例による各席の音圧レベルの周波数特性を示す。

本発明の１つの好適な実施形態では、音出力制御装置は、左右のフロント部及び左右のリア部に設けられた音出力部と、前記左右のリア部に設けられた音出力部から出力される音に遅延を付与する遅延部と、前記音出力部から出力され、左右のフロント聴取位置及び左右のリア聴取位置の各々において抽出された音の音響特性に基づき遅延量を決定し、当該決定した遅延量を前記遅延部に付与する制御部と、を備える。

上記の音出力制御装置において、左右のフロント部及び左右のリア部に設けられた音出力部は音を出力する。遅延部は、左右のリア部に設けられた音出力部から出力される音に遅延を付与する。制御部は、音出力部から出力され、左右のフロント聴取位置及び左右のリア聴取位置の各々において抽出された音の音響特性に基づき遅延量を決定し、当該決定した遅延量を前記遅延部に付与する。これにより、左右のフロント聴取位置及び左右のリア聴取位置の各々において、左右のフロント部に設けられた音出力部と左右のリア部に設けられた音出力部との相互影響を最適とすることができる。

上記の音出力制御装置の一態様は、前記音出力部から出力される音をリア聴取位置において抽出した抽出結果に基づき制御周波数帯域を決定する決定部を備え、前記制御部は、前記制御周波数帯域における前記音響特性に基づき前記遅延量を決定する。この態様では、決定された制御周波数帯域について、左右のフロント聴取位置及び左右のリア聴取位置の各々における左右のフロント部に設けられた音出力部と左右のリア部に設けられた音出力部との相互影響を最適とすることができる。

上記の音出力制御装置の他の一態様では、前記決定部は、前記左右のフロント部に設けられた音出力部から出力される音の位相特性と、前記左右のリア部に設けられた音出力部から出力される音の位相特性との差が逆相となる帯域を、前記制御周波数帯域と決定する。これにより、前後の音出力部から出力される音の位相特性の差が逆相となる帯域において、音圧レベルを制御することができる。なお、「逆相となる帯域」は、１２０〜２４０度、又は、−１２０〜−２４０度の範囲を含む。

上記の音出力制御装置の他の一態様では、前記音響特性は、前記フロント部に設けられた音出力部から前記聴取位置までの伝達特性と、前記リア部に設けられた音出力部から前記聴取位置までの伝達特性との位相差である。この態様では、この位相差に基づいて遅延量が決定される。

上記の音出力制御装置の他の一態様では、前記制御部は、前記遅延部の遅延量を変化させ、前記左右のフロント聴取位置及び前記左右のリア聴取位置の各々において検出された位相差の差が最も小さいときの遅延量を決定する。この態様では、左右のフロント聴取位置及び左右のリア聴取位置における位相差の差を最小とすることができる。

上記の音出力制御装置の他の一態様では、前記制御部は、前記左右のフロント聴取位置及び前記左右のリア聴取位置の各々において検出された位相差の標準偏差が最小値となるときの遅延量を決定する。この態様では、標準偏差を用いて遅延量が決定される。

上記の音出力装置の他の一態様では、前記音響特性は、前記音出力部から出力された音の音圧レベルである。この態様では、音圧レベルに基づいて遅延量が決定される。

上記の音出力制御装置の他の一態様では、前記制御部は、前記遅延部の遅延量を変化させ、前記左右のフロント聴取位置及び前記左右のリア聴取位置の各々において検出された音圧レベルの差が最も小さいときの遅延量を決定する。この態様では、左右のフロント聴取位置及び左右のリア聴取位置における左右のフロント部に設けられた音出力部と左右のリア部に設けられた音出力部との相互影響による音圧レベルの差を最小とすることができる。

上記の音出力制御装置の他の一態様では、前記制御部は、前記左右のフロント聴取位置及び前記左右のリア聴取位置の各々において検出された音圧レベルの標準偏差が最小値となるときの遅延量を決定する。この態様では、標準偏差を用いて遅延量が決定される。

上記の音出力制御装置の他の一態様では、前記制御部は、予め決められた上限値まで前記遅延部の遅延量を変化させる。この態様では、遅延量の変化を予め決められた上限値までに制限することにより、演算処理を効率化する。好適な例では、上限値は、
（遅延量の上限値）＝１／２ × （１／解析対象周波数）
で与えられる。

好適な例では、前記リア聴取位置は前記左右のリア部に設けられた音出力部よりも後方に位置している。また、好適な例では、上記の音出力制御装置は移動体に搭載される。

本発明の他の好適な実施形態では、左右のフロント部及び左右のリア部に設けられた音出力部を備える音出力制御装置により実行される音出力制御方法は、前記左右のリア部に設けられた音出力部から出力される音に遅延を付与する遅延工程と、前記音出力部から出力され、左右のフロント聴取位置及び左右のリア聴取位置の各々において抽出された音の音響特性に基づき遅延量を決定し、当該決定した遅延量を前記遅延部に付与する制御工程と、を備える。この方法によっても、左右のフロント聴取位置及び左右のリア聴取位置の各々において左右のフロント部に設けられた音出力部と左右のリア部に設けられた音出力部との相互影響を最適とすることができる。

本発明の他の好適な実施形態では、左右のフロント部及び左右のリア部に設けられた音出力部、及び、コンピュータを備える音出力制御装置により実行されるプログラムは、前記左右のリア部に設けられた音出力部から出力される音に遅延を付与する遅延部、前記音出力部から出力され、左右のフロント聴取位置及び左右のリア聴取位置の各々において抽出された音の音響特性に基づき遅延量を決定し、当該決定した遅延量を前記遅延部に付与する制御部、として前記コンピュータを機能させる。このプログラムをコンピュータで実行することにより、上記の音出力制御装置を実現することができる。このプログラムは、記憶媒体に記憶して取り扱うことができる。

本発明の他の好適な実施形態では、音出力制御装置は、左右のフロント部及び左右のリア部に設けられた音出力部と、リア聴取位置において、前記音出力部から出力される音を抽出した抽出結果に基づき第１周波数帯域を決定する決定部と、前記左右のリア部に設けられた音出力部から出力される音に遅延を付与する遅延部と、左右のフロント聴取位置及び左右のリア聴取位置の各々において、前記音出力部から出力された音の前記第１周波数帯域における音圧レベルを検出して遅延量を決定し、当該決定した遅延量を前記遅延部に付与する制御部と、を備える。

上記の音出力制御装置は、まず、リア聴取位置において、左右のフロント部及び左右のリア部に設けられた音出力部から出力される音を抽出し、第１周波数帯域を決定する。次に、音出力部から出力される音に遅延を付与して音出力部から音を出力する。そして、左右のフロント聴取位置及び左右のリア聴取位置の各々において、音出力部から出力された音の第１周波数帯域における音圧レベルを検出して遅延量を決定し、当該決定した遅延量を遅延部に付与する。これにより、左右のフロント聴取位置及び左右のリア聴取位置の各々において、第１周波数帯域における音圧レベルを最適とすることができる。

上記の音出力制御装置の一態様では、前記決定部は、前記左右のフロント部に設けられた音出力部から出力される音の位相特性と、前記左右のリア部に設けられた音出力部から出力される音の位相特性との差が逆相となる帯域を、前記第１周波数帯域と決定する。これにより、前後の音出力部から出力される音の位相特性の差が逆相となる帯域において、音圧レベルを制御することができる。なお、「逆相となる帯域」は、１２０〜２４０度、又は、−１２０〜−２４０度の範囲を含む。

上記の音出力制御装置の他の一態様では、前記制御部は、前記遅延部の遅延量を変化させ、前記左右のフロント聴取位置及び前記左右のリア聴取位置の各々において検出された音圧レベルの差が最も小さいときの遅延量を決定する。この態様では、左右のフロント聴取位置及び左右のリア聴取位置における音圧レベルの差を最小とすることができる。

上記の音出力制御装置の他の一態様では、記制御部は、前記左右のフロント聴取位置及び前記左右のリア聴取位置の各々において検出された音圧レベルの標準偏差が最小値となるときの遅延量を前記遅延量と決定する。この態様では、標準偏差を用いて、遅延量が決定される。

上記の音出力制御装置の他の一態様では、前記制御部は、予め決められた上限値まで前記遅延部の遅延量を変化させる。この態様では、遅延量の変化を予め決められた上限値までに制限することにより、演算処理を効率化する。好適な例では、前記上限値は、
（遅延量の上限値［ｓｅｃ］）＝１／２ × （１／解析対象周波数［Ｈｚ］）
で与えられる。

好適な例では、前記リア聴取位置は、前記左右のリア部よりも後方に位置している。また、好適な例では、上記の音出力制御装置は、移動体に搭載される。

本発明の他の好適な実施形態では、左右のフロント部及び左右のリア部に設けられた音出力部を備える音出力制御装置により実行される音出力制御方法は、リア聴取位置において、前記音出力部から出力される音を抽出した抽出結果に基づき第１周波数帯域を決定する決定工程と、前記左右のリア部に設けられた音出力部から出力される音に遅延を付与する遅延工程と、左右のフロント聴取位置及び左右のリア聴取位置の各々において、前記音出力部から出力された音の前記第１周波数帯域における音圧レベルを検出して遅延量を決定し、当該決定した遅延量を前記遅延工程により付与する制御工程と、を備える。この方法によっても、左右のフロント聴取位置及び左右のリア聴取位置の各々において、第１周波数帯域における音圧レベルを最適とすることができる。

本発明の他の好適な実施形態では、左右のフロント部及び左右のリア部に設けられた音出力部、及び、コンピュータを備える音出力制御装置により実行されるプログラムは、リア聴取位置において、前記音出力部から出力される音を抽出した抽出結果に基づき第１周波数帯域を決定する決定部、前記左右のリア部に設けられた音出力部から出力される音に遅延を付与する遅延部、左右のフロント聴取位置及び左右のリア聴取位置の各々において、前記音出力部から出力された音の前記第１周波数帯域における音圧レベルを検出して遅延量を決定し、当該決定した遅延量を前記遅延部に付与する制御部として前記コンピュータを機能させる。このプログラムをコンピュータで実行することにより、上記の音出力制御装置を実現することができる。このプログラムは、記憶媒体に記憶して取り扱うことができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。
［原理説明］
図１は、車室内におけるスピーカの構成例を示す。いま、図１（Ａ）に示すように、１つの車室内に右前席（以下、「ＦＲ席」と呼ぶ。）、左前席（以下、「ＦＬ席」と呼ぶ。）、右後席（以下、「ＲＲ席」と呼ぶ。）、左後席（以下、「ＲＬ席」と呼ぶ。）があるものとする。また、ＦＲ席の右前方に右前スピーカ４ＦＲが設けられ、ＦＬ席の左前方に左前スピーカ４ＦＬが設けられ、ＲＲ席の右前方に右後スピーカ４ＲＲが設けられ、ＲＬ席の左前方に左後スピーカ４ＦＬが設けられているものとする。

ここで、４つのスピーカから音を再生すると、図１（Ａ）に示すように、ＦＲ席に形成される音場は４つのスピーカ全ての影響を受ける。また、図１（Ｂ）に示すように、ＲＬ席に形成される音場も４つのスピーカ全ての影響を受ける。よって、各４席の音響特性を制御する場合には、４つのスピーカを再生した場合の各４席の音響特性を考慮して、各席の音場を補正する必要がある。

４席の音場を補正する従来の方法では、まず、フロントスピーカのみを再生し、前２席の音場をほぼ均一となるように補正し、かつ、後２席の音場をほぼ均一となるように補正する。次に、リアスピーカのみを再生し、前２席の音場をほぼ均一となるように補正し、かつ、後２席の音場をほぼ均一となるように補正する。しかし、この状態で全てのスピーカ、即ち、フロントスピーカとリアスピーカを同時に再生すると、各席で周波数特性に差が生じる。具体的には、ある特定の周波数帯域において、各スピーカから出力される音の位相の関係により、前２席では前後のスピーカから出力された音が重ね合わされて（足し算されて）音圧レベルが大きくなり、後２席では前後のスピーカから出力された音が打消し合って（引き算されて）音圧レベルが小さくなる。その結果、前２席と後２席では音圧レベルに大きな差ができてしまう。この差は、前後のスピーカの位置や車室内の反射が影響しているため、前２席と後２席において、前後スピーカからの位相特性が異なる帯域では、イコライザ処理を用いた場合、車室内のすべての４席の音響特性を満足させる補正を行うことは困難である。

そこで、実施例では、全スピーカからの再生時に、全４席の音場が均一になるような補正を行う。具体的には、（１）まず後席で前後スピーカの位相特性の差が逆相になる帯域を特定し、（２）次に全４席の音場が均一になるように、後席スピーカからの出力タイミングを変更する。

［装置構成］
図２は、実施例に係る音場制御装置の構成を示す。音場制御装置１０は、車両１に搭載されるものであり、音源２と、遅延部３と、車室内の前後左右に設けられた４つのスピーカ４ＦＬ、４ＦＲ、４ＲＬ、４ＲＲと、制御部５と、車室内の各席の位置に設けられたマイク６とを備える。

音場の調整時においては、音源２から例えばホワイトノイズなどのテスト信号Ｓ１が出力される。テスト信号Ｓ１は、フロントスピーカ４ＦＬ、４ＦＲに直接供給されるとともに、遅延部３へ供給される。遅延部３は、テスト信号Ｓ１を所定の遅延量だけ遅延させ、リアスピーカ４ＲＬ、４ＲＲへ供給する。こうして、テスト信号Ｓ１に対応する音がフロントスピーカ４ＦＬ、４ＦＲから出力されるとともに、所定の遅延量だけ遅延したテスト信号Ｓ１に対応する音がリアスピーカ４ＲＬ、４ＲＲから出力される。各席に設置されたマイク６は、それぞれの席における音を集音し、信号Ｓ３として制御部５へ送る。図３においては、４つのマイク６からの信号を１本の破線で示しているが、実際には、各席において集音された信号Ｓ３はそれぞれ個別に制御部５へ送られる。即ち、各席で集音された４つの信号Ｓ３が制御部５へ送られる。なお、図３の例では、各席に座った聴取者の頭の位置に設置された１本のマイク６により車室内の再生音を集音しているが、その代わりに、聴取者の両耳位置を評価点とし、左右の耳の位置に設置したマイクにより集音した信号を加算した信号を信号Ｓ３としてもよい。

制御部５は、各席で得られた信号Ｓ３に基づいて遅延量を決定し、その遅延量を示す信号Ｓ４を遅延部３へ供給する。これにより、遅延部３は、制御部５が決定した遅延量だけテスト信号Ｓ１を遅延するように制御される。

上記の構成において、ＦＬ席及びＦＲ席は本発明におけるフロント聴取位置の一例であり、ＲＬ席及びＲＲ席は本発明におけるリア聴取位置の一例である。また、スピーカ４は本発明における音出力部の一例であり、制御部５は本発明における決定部及び制御部の一例である。

［音場制御］
次に、音場制御装置１０による音場制御について詳しく説明する。上述のように、制御部５は、車室内で集音された信号Ｓ３に基づいて遅延量を決定し、遅延部３に設定する。

［１］第１実施例
まず、音場制御の第１実施例について説明する。

（遅延量算出処理）
遅延量算出処理は、大別して、「解析帯域特定処理」と「遅延量算出処理」とに分けられる。

「解析帯域特定処理」は、フロントスピーカから出力された再生音の位相特性と、リアスピーカから出力された再生音の位相特性とが逆位相となる周波数帯域を特定する処理である。前述のように、ある周波数帯域において、フロントスピーカから出力された再生音とリアスピーカから出力された再生音は、前２席と後２席とにおいて、位相特性が異なるため、前２席においてはそれらの再生音が足し算された音場となり、後２席においてはそれらの再生音が引き算された音場となる。よって、まずはこのように位相特性が逆位相となる周波数帯域を特定する。具体的には、フロントスピーカからの再生音とリアスピーカからの再生音を後席の聴取位置において集音して位相特性を求め、それらが逆相になる周波数帯域を「解析帯域」と決定する。なお、解析帯域は、本発明における制御周波数帯域に相当する。

「遅延量算出処理」は、車室内の各席で集音された再生音のうち、上記の解析帯域の音のレベルに基づいて、リアスピーカからの再生音に与える遅延量を算出する処理である。ここで、遅延量は、車室内の各席における解析帯域の音圧レベルの差が最小となるように算出される。即ち、リアスピーカからの再生音に遅延量を与えることにより、上記の解析帯域の再生音の音圧レベルを、車室内の各席で均一にすることが可能となる。

（処理フロー）
次に、遅延量算出処理の一例を詳しく説明する。図３は、遅延量算出処理のフローチャートである。この処理は、車室内の各席に設けられたマイク６からの信号Ｓ３を制御部５が処理することにより実行される。なお、制御部５は、予め用意されたプログラムを実行することにより、この処理を実行することができる。

まず、制御部５は、解析帯域を特定する（ステップＳ１１）。具体的は、制御部５は、前述のように、後席で集音された信号Ｓ３に基づいて、フロントスピーカからの再生音とリアスピーカからの再生音が逆位相となる帯域を特定する。

次に、制御部５は、遅延部３に設定されている遅延量を変更する（ステップＳ１２）。なお、ステップＳ１２の最初の実行時においては、制御部５は遅延量を初期値「０」に設定する。次に、制御部５は、各席で集音された信号Ｓ３の解析帯域のレベル（以下、単に「解析帯域レベル」とも呼ぶ。）を算出する（ステップＳ１３）。これにより、車室内の４席における解析帯域レベルが得られる。次に、制御部５は、各席の解析帯域レベルの標準偏差を算出し、内部のメモリなどに記憶する（ステップＳ１４）。

次に、制御部５は、現在の遅延量が予め決められた上限値に達したか否かを判定する（ステップＳ１５）。なお、この上限値の決定方法については後述する。遅延量が上限値に達していない場合（ステップＳ１５：Ｎｏ）、処理はステップＳ１２へ戻り、制御部１２は遅延量を所定量だけ増加する。なお、ステップＳ１２において遅延量を変更する幅は予め決めておくことが望ましい。

こうして、遅延量が上限値に達するまでステップＳ１２〜Ｓ１５が繰り返され、遅延量が上限値に達すると（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１６へ進む。ステップＳ１６では、制御部５は、それまでにステップＳ１４で算出された標準偏差の最小値を決定し（ステップＳ１６）、その最小値に対応する遅延量を決定する（ステップＳ１７）。ステップＳ１４で算出される標準偏差は、そのときの遅延量において各席の解析帯域レベルがどの程度ばらついているかを示しており、標準偏差の値が小さいほど、各席における解析帯域レベルが均一に近いことを示している。よって、制御部５は、標準偏差の最小値に対応する遅延量を決定して遅延部３に設定することにより、車室内の各席における解析帯域レベルを最も均一にすることが可能となる。

（解析帯域特定処理の例）
次に、解析帯域特定処理の一例を説明する。解析帯域特定処理では、まず、後席における前後スピーカ間の伝達系の位相差を求める。具体的には、図４（Ａ）に示すように車室内の左側に設置されたスピーカ４ＦＬ、４ＲＬからの再生音をＲＬ席の聴取者の左耳（ドア側の耳）の位置で集音することにより、左側の前後スピーカ４ＦＬ、４ＲＬから後席のドア側の耳までの伝達系の位相差を算出する。なお、このとき、前後スピーカ４ＦＬ、４ＲＬからの再生音はいずれも遅延なし（遅延量＝０）とする。こうして得られたＲＬ席の位相差を図４（Ｂ）に示す。同様に、車室内の右側に設置されたスピーカ４ＦＲ、４ＲＲからの再生音をＲＲ席の聴取者の右耳（ドア側の耳）の位置で集音することにより、右側の前後スピーカ４ＦＲ、４ＲＲから後席のドア側の耳までの伝達系の位相差を算出する。こうして得られたＲＬ席の位相差を図４（Ｃ）に示す。

図４（Ｂ）、４（Ｃ）において、破線のグラフ（ＰＤ）は位相差を示す。次に、位相差を１／３オクターブ（ｏｃｔ）毎に平滑化する。平滑化により得られたグラフを図４（Ｂ）、４（Ｃ）において実線で示す。次に、平滑化により得られたグラフにおいて位相差が最大となるピーク及びディップを求め、それらの中心の周波数を解析帯域の中心周波数（以下、「解析対象周波数」とも呼ぶ。）とする。図４（Ｂ）の例では、最大のピークＰ１と最大のディップＤ１の中心周波数Ｃ１が解析対象周波数となる。また、図４（Ｃ）の例では、最大のピークＰ２と最大のディップＤ２の中心周波数Ｃ２が解析対象周波数となる。図４（Ｂ）、４（Ｃ）の例では、解析対象周波数は約１２５Ｈｚ、解析帯域は６３〜２５０Ｈｚとなっている。

なお、上記の例では、車室内の左右の後席についてそれぞれ位相差を求めて解析帯域を特定しているが、いずれか一方のみを用いて解析帯域を特定することとしても構わない。また、上記の例では、車室内の左側に設置されたスピーカ４ＦＬ、４ＲＬからの再生音をＲＬ席にて聴取することとしたが、ＲＲ席を聴取位置とすることとしても構わない。同様に、車室内の右側に設置されたスピーカ４ＦＲ、４ＲＲからの再生音をＲＲ席にて聴取することとしたが、ＲＬ席を聴取位置とすることとしても構わない

（遅延量の上限値の決定方法）
次に、遅延量の上限値の決定方法を説明する。いま、上記のように解析対象周波数が１２５Ｈｚであるものとする。図５（Ａ）は、１００Ｈｚ付近の帯域における各席の平均音圧レベルを示す。横軸は、遅延部３の遅延量、即ち前席に対する後席の遅延量を示し、縦軸はレベルを示す。図５（Ａ）の各グラフから、１００Ｈｚ付近の帯域における前後席のレベル差は、解析対象周波数の半波長程度の周期で変動することがわかる。よって、解析対象周波数の半波長を遅延量の上限値に設定すれば、遅延量を上限値まで変更する間に、標準偏差が最小値となる遅延量が少なくとも１回出現すると考えられる。従って、遅延量の上限値は以下の式で求められる。
（遅延量の上限値［ｓｅｃ］）＝１／２ × （１／解析対象周波数［Ｈｚ］）

図５（Ｂ）は、遅延量を０から上限値の２倍まで変化させた場合の各席の音圧レベルの標準偏差の値を示す。横軸は時間、縦軸は標準偏差の値である。上記の式より、解析対象周波数が１２５Ｈｚであるとき、遅延量の上限値は４ｍｓｅｃとなる。図示のように、遅延量の上限値４ｍｓｅｃまでの間に、標準偏差が最小値となる点Ｘ１が存在する。なお、遅延量の上限値の２倍である８ｍｓｅｃまでの間には、標準偏差が最小値となるもう一つの点Ｘ２が存在する。このように、上記の式により得られた上限値まで遅延量を変化させれば、標準偏差が最小値となる１つの遅延量が得られることが理解される。

（第１実施例による効果）
図６は、従来例と第１実施例による１００Ｈｚ付近の帯域における音圧分布の例を示す。なお、図６においては、白に近い領域ほど音圧レベルが高く、黒に近い領域ほど音圧レベルが低い。図６（Ａ）は、第１実施例による音場制御を適用せず、前述した従来方法により４つのスピーカから音を再生した場合の各席の音圧分布を示す。従来方法では、各スピーカから出力される音の位相の関係により、前２席では前後のスピーカから出力された音が重ね合わされて（足し算されて）音圧レベルが大きくなり、後２席では前後のスピーカから出力された音が打消し合って（引き算されて）音圧レベルが小さくなる。その結果、前２席と後２席では音圧レベルに大きな差ができている。一方、図６（Ｂ）は、第１実施例による音場制御を適用した場合の音圧分布を示す。図示のように、第１実施例の音場制御により、各席における音圧がほぼ均等に制御されている。

図７は、従来方法により４つのスピーカから音を再生した場合の各席の音圧レベルの周波数特性を示す。前述のように、解析帯域（６３〜２５０Ｈｚ）内の解析対象周波数の帯域付近（１００Ｈｚ付近）においては、後席で前後スピーカからの再生音の位相特性が逆相となる。このため、前席（ＦＬ席及びＦＲ席）では破線枠４１、４２に示すように前後スピーカからの再生音が足し算されて、実線で示す合成音圧レベルが増大する。一方、後席（ＲＬ席及びＲＲ席）では、破線枠４３、４４に示すように前後スピーカからの再生音が引き算されて、実線で示す合成音圧レベルが減少している。その結果、解析帯域における再生音の音圧レベルは前後席で大きく異なっている。

図８は、第１実施例による音場制御を適用し、４つのスピーカから音を再生した場合の各席の音圧レベルの周波数特性を示す。前述のように、各席において音圧レベルが均一になる遅延量でリアスピーカからの再生音が遅延されているため、後席（ＲＬ席及びＲＲ席）では破線枠５３、５４で示すように、解析帯域において実線で示す合成音圧レベルの低下が抑制されている。また、前席（ＦＬ席及びＦＲ席）においても、破線枠５１、５２に示すように実線で示す合成音圧レベルは低下していない。よって、第１実施例による音場制御により、全席の音場が均一化されていることが理解される。

［２］第２実施例
次に、音場制御の第２実施例について説明する。

（遅延量算出処理）
第２実施例においても、遅延量算出処理は、大別して、「解析帯域特定処理」と「遅延量算出処理」とに分けられる。

「解析帯域特定処理」は、フロントスピーカから出力された再生音の位相特性と、リアスピーカから出力された再生音の位相特性とが逆位相となる周波数帯域を特定する処理であり、基本的に第１実施例と同様である。具体的には、フロントスピーカからの再生音とリアスピーカからの再生音を後席の聴取位置において集音して位相特性を求め、それらが逆相になる周波数帯域を「解析帯域」と決定する。

第２実施例において、「遅延量算出処理」は、車室内の前スピーカからある任意の席の聴取位置までの伝達特性と、後スピーカからある任意の席の聴取位置までの伝達特性との位相差（以下、「ＩＲＰＤ（ＩｍｐｕｌｓｅＲｅｓｐｏｎｓｅＰｈａｓｅＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）」と呼ぶ。）に基づいて、リアスピーカからの再生音に与える遅延量を算出する処理である。ここで、遅延量は、車室内の各席における解析帯域のＩＲＰＤの差が最小となるように算出される。

なお、第１実施例では、車室内の各席における音圧レベルに基づいてリアスピーカからの再生音に与える遅延量を算出しているが、各席における音圧レベルは各スピーカの出力レベルの違いによる影響を受けやすい。この点、第２実施例では、各席における位相差であるＩＲＰＤに基づいてリアスピーカからの再生音に与える遅延量を算出するので、各スピーカの出力レベルの違いによる影響を受けにくいという利点がある。

（処理フロー）
次に、第２実施例における遅延量算出処理の一例を詳しく説明する。図９は、遅延量算出処理のフローチャートである。この処理は、車室内の各席に設けられたマイク６からの信号Ｓ３を制御部５が処理することにより実行される。なお、制御部５は、予め用意されたプログラムを実行することにより、この処理を実行することができる。

まず、制御部５は、解析帯域を特定する（ステップＳ２１）。なお、解析帯域を特定する処理は、第１実施例と同様である。

次に、制御部５は、遅延部３に設定されている遅延量を変更する（ステップＳ２２）。なお、ステップＳ２２の最初の実行時においては、制御部５は遅延量を初期値「０」に設定する。次に、制御部５は、各席で集音された信号Ｓ３の解析帯域のＩＲＰＤ（以下、「解析帯域ＩＲＰＤ」と呼ぶ。）を算出する（ステップＳ２３）。これにより、車室内の４席における解析帯域ＩＲＰＤが得られる。次に、制御部５は、各席の解析帯域ＩＲＰＤの標準偏差を算出し、内部のメモリなどに記憶する（ステップＳ２４）。

次に、制御部５は、現在の遅延量が予め決められた上限値に達したか否かを判定する（ステップＳ２５）。なお、この上限値の決定方法については後述する。遅延量が上限値に達していない場合（ステップＳ２５：Ｎｏ）、処理はステップＳ２２へ戻り、制御部１２は遅延量を所定量だけ増加する。なお、ステップＳ２２において遅延量を変更する幅は予め決めておくことが望ましい。

こうして、遅延量が上限値に達するまでステップＳ２２〜Ｓ２５が繰り返され、遅延量が上限値に達すると（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２６へ進む。ステップＳ２６では、制御部５は、それまでにステップＳ２４で算出された標準偏差の最小値を決定し、その最小値に対応する遅延量を決定する（ステップＳ２７）。ステップＳ２４で算出される標準偏差は、そのときの遅延量において各席の解析帯域ＩＲＰＤがどの程度ばらついているかを示しており、標準偏差の値が小さいほど、各席における解析帯域ＩＲＰＤが均一に近いことを示している。よって、制御部５は、標準偏差の最小値に対応する遅延量を決定して遅延部３に設定することにより、車室内の各席における解析帯域ＩＲＰＤを最も均一にすることが可能となる。

（遅延量の上限値の決定方法）
次に、遅延量の上限値の決定方法を説明する。いま、上記のように解析対象周波数が１２５Ｈｚであるものとする。図１０（Ａ）は、１００Ｈｚ付近の帯域における各席のＩＲＰＤを示す。横軸は、遅延部３の遅延量、即ち前席に対する後席の遅延量を示し、縦軸はＩＲＰＤを示す。図１０（Ａ）の各グラフから、１００Ｈｚ付近の帯域における前後席のＩＲＰＤの差は、解析対象周波数の半波長程度の周期で変動することがわかる。よって、解析対象周波数の半波長を遅延量の上限値に設定すれば、遅延量を上限値まで変更する間に、標準偏差が最小値となる遅延量が少なくとも１回出現すると考えられる。従って、遅延量の上限値は以下の式で求められる。
（遅延量の上限値［ｓｅｃ］）＝１／２ × （１／解析対象周波数［Ｈｚ］）

図１０（Ｂ）は、遅延量を０から上限値の２倍まで変化させた場合の各席のＩＲＰＤの標準偏差の値を示す。横軸は時間、縦軸は標準偏差の値である。上記の式より、解析対象周波数が１２５Ｈｚであるとき、遅延量の上限値は４ｍｓｅｃとなる。図示のように、遅延量の上限値４ｍｓｅｃまでの間に、標準偏差が最小値となる点Ｘ３が存在する。なお、遅延量の上限値の２倍である８ｍｓｅｃまでの間には、標準偏差が最小値となるもう一つの点Ｘ４が存在する。このように、上記の式により得られた上限値まで遅延量を変化させれば、標準偏差が最小値となる１つの遅延量が得られることが理解される。

（第２実施例による効果）
図１１は、従来例と第２実施例による１００Ｈｚ付近の帯域における音圧分布の例を示す。図１１（Ａ）は、第２実施例による音場制御を適用せず、前述した従来方法により４つのスピーカから音を再生した場合の各席の音圧分布を示す。従来方法では、各スピーカから出力される音の位相の関係により、前２席では前後のスピーカから出力された音が重ね合わされて（足し算されて）音圧レベルが大きくなり、後２席では前後のスピーカから出力された音が打消し合って（引き算されて）音圧レベルが小さくなる。その結果、前２席と後２席では音圧レベルに大きな差ができている。一方、図１１（Ｂ）は、第２実施例による音場制御を適用した場合の音圧分布を示す。図示のように、第２実施例の音場制御により、各席における音圧がほぼ均等に制御されている。

図１２は、従来方法により４つのスピーカから音を再生した場合の各席の音圧レベルの周波数特性を示す。前述のように、解析帯域（６３〜２５０Ｈｚ）内の解析対象周波数の帯域付近（１００Ｈｚ付近）においては、後席で前後スピーカからの再生音の位相特性が逆相となる。このため、前席（ＦＬ席及びＦＲ席）では破線枠６１、６２に示すように前後スピーカからの再生音が足し算されて、実線で示す合成音圧レベルが増大する。一方、後席（ＲＬ席及びＲＲ席）では、破線枠６３、６４に示すように前後スピーカからの再生音が引き算されて、実線で示す合成音圧レベルが減少している。その結果、解析帯域における再生音の音圧レベルは前後席で大きく異なっている。

図１３は、第２実施例による音場制御を適用し、４つのスピーカから音を再生した場合の各席の音圧レベルの周波数特性を示す。前述のように、各席においてＩＲＰＤが均一になる遅延量でリアスピーカからの再生音が遅延されているため、後席（ＲＬ席及びＲＲ席）では破線枠７３、７４で示すように、解析帯域において実線で示す合成音圧レベルの低下が抑制されている。また、前席（ＦＬ席及びＦＲ席）においても、破線枠７１、７２に示すように実線で示す合成音圧レベルは低下していない。よって、第２実施例による音場制御により、全席の音場が均一化されていることが理解される。

２音源
３遅延部
４スピーカ
５制御部
１０音場制御装置

Claims

左右のフロント部及び左右のリア部に設けられた音出力部と、
前記音出力部から出力される音をリア聴取位置において抽出した抽出結果に基づき制御周波数帯域を決定する決定部と、
前記左右のリア部に設けられた音出力部から出力される音に遅延を付与する遅延部と、
前記音出力部から出力され、左右のフロント聴取位置及び左右のリア聴取位置の各々において抽出された音の前記制御周波数帯域における音響特性に基づき遅延量を決定し、当該決定した遅延量を前記遅延部に付与する制御部と、
を備え、
前記決定部は、前記左右のフロント部に設けられた音出力部から出力される音の位相特性と、前記左右のリア部に設けられた音出力部から出力される音の位相特性との差が逆相となる帯域を、前記制御周波数帯域と決定する音出力制御装置。
前記音響特性は、前記フロント部に設けられた音出力部から前記聴取位置までの伝達特性と、前記リア部に設けられた音出力部から前記聴取位置までの伝達特性との位相差であることを特徴とする請求項１に記載の音出力制御装置。
前記制御部は、前記遅延部の遅延量を変化させ、前記左右のフロント聴取位置及び前記左右のリア聴取位置の各々において検出された位相差の差が最も小さいときの遅延量を決定することを特徴とする請求項２に記載の音出力制御装置。
前記制御部は、前記左右のフロント聴取位置及び前記左右のリア聴取位置の各々において検出された位相差の標準偏差が最小値となるときの遅延量を決定することを特徴とする請求項３に記載の音出力制御装置。
前記制御部は、予め決められた上限値まで前記遅延部の遅延量を変化させることを特徴とする請求項３に記載の音出力制御装置。
前記上限値は、
（遅延量の上限値）＝１／２ × （１／解析対象周波数）
で与えられることを特徴とする請求項５に記載の音出力制御装置。
前記リア聴取位置は、前記左右のリア部に設けられた音出力部よりも後方に位置していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の音出力制御装置。
移動体に搭載されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の音出力制御装置。
左右のフロント部及び左右のリア部に設けられた音出力部を備える音出力制御装置により実行される音出力制御方法であって、
前記音出力部から出力される音をリア聴取位置において抽出した抽出結果に基づき制御周波数帯域を決定する決定工程と、
前記左右のリア部に設けられた音出力部から出力される音に遅延を付与する遅延工程と、
前記音出力部から出力され、左右のフロント聴取位置及び左右のリア聴取位置の各々において抽出された音の前記制御周波数帯域における音響特性に基づき遅延量を決定し、当該決定した遅延量を前記遅延部に付与する制御工程と、
を備え、
前記決定工程は、前記左右のフロント部に設けられた音出力部から出力される音の位相特性と、前記左右のリア部に設けられた音出力部から出力される音の位相特性との差が逆相となる帯域を、前記制御周波数帯域と決定する音出力制御方法。
左右のフロント部及び左右のリア部に設けられた音出力部、及び、コンピュータを備える音出力制御装置により実行されるプログラムであって、
前記音出力部から出力される音をリア聴取位置において抽出した抽出結果に基づき制御周波数帯域を決定する決定部、
前記左右のリア部に設けられた音出力部から出力される音に遅延を付与する遅延部、
前記音出力部から出力され、左右のフロント聴取位置及び左右のリア聴取位置の各々において抽出された音の前記制御周波数帯域における音響特性に基づき遅延量を決定し、当該決定した遅延量を前記遅延部に付与する制御部、として前記コンピュータを機能させ、
前記決定部は、前記左右のフロント部に設けられた音出力部から出力される音の位相特性と、前記左右のリア部に設けられた音出力部から出力される音の位相特性との差が逆相となる帯域を、前記制御周波数帯域と決定するプログラム。
請求項１０に記載のプログラムを記憶した記憶媒体。
左右のフロント部及び左右のリア部に設けられた音出力部と、
リア聴取位置において、前記音出力部から出力される音を抽出した抽出結果に基づき第１周波数帯域を決定する決定部と、
前記左右のリア部に設けられた音出力部から出力される音に遅延を付与する遅延部と、
左右のフロント聴取位置及び左右のリア聴取位置の各々において、前記音出力部から出力された音の前記第１周波数帯域における音圧レベルを検出して遅延量を決定し、当該決定した遅延量を前記遅延部に付与する制御部と、
を備え、
前記決定部は、前記左右のフロント部に設けられた音出力部から出力される音の位相特性と、前記左右のリア部に設けられた音出力部から出力される音の位相特性との差が逆相となる帯域を、前記第１周波数帯域と決定する音出力制御装置。
前記制御部は、前記遅延部の遅延量を変化させ、前記左右のフロント聴取位置及び前記左右のリア聴取位置の各々において検出された音圧レベルの差が最も小さいときの遅延量を決定することを特徴とする請求項１２に記載の音出力制御装置。
前記制御部は、前記左右のフロント聴取位置及び前記左右のリア聴取位置の各々において検出された音圧レベルの標準偏差が最小値となるときの遅延量を決定することを特徴とする請求項１３に記載の音出力制御装置。
前記制御部は、予め決められた上限値まで前記遅延部の遅延量を変化させることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の音出力制御装置。
前記上限値は、
（遅延量の上限値）＝１／２ × （１／解析対象周波数）
で与えられることを特徴とする請求項１５に記載の音出力制御装置。
前記リア聴取位置は、前記左右のリア部よりも後方に位置していることを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれか一項に記載の音出力制御装置。
移動体に搭載されることを特徴とする請求項１２乃至１７のいずれか一項に記載の音出力制御装置。
左右のフロント部及び左右のリア部に設けられた音出力部を備える音出力制御装置により実行される音出力制御方法であって、
リア聴取位置において、前記音出力部から出力される音を抽出した抽出結果に基づき第１周波数帯域を決定する決定工程と、
前記左右のリア部に設けられた音出力部から出力される音に遅延を付与する遅延工程と、
左右のフロント聴取位置及び左右のリア聴取位置の各々において、前記音出力部から出力された音の前記第１周波数帯域における音圧レベルを検出して遅延量を決定し、当該決定した遅延量を前記遅延工程により付与する制御工程と、
を備え、
前記決定工程は、前記左右のフロント部に設けられた音出力部から出力される音の位相特性と、前記左右のリア部に設けられた音出力部から出力される音の位相特性との差が逆相となる帯域を、前記第１周波数帯域と決定する音出力制御方法。
左右のフロント部及び左右のリア部に設けられた音出力部、及び、コンピュータを備える音出力制御装置により実行されるプログラムであって、
リア聴取位置において、前記音出力部から出力される音を抽出した抽出結果に基づき第１周波数帯域を決定する決定部、
前記左右のリア部に設けられた音出力部から出力される音に遅延を付与する遅延部、
左右のフロント聴取位置及び左右のリア聴取位置の各々において、前記音出力部から出力された音の前記第１周波数帯域における音圧レベルを検出して遅延量を決定し、当該決定した遅延量を前記遅延部に付与する制御部、として前記コンピュータを機能させ、
前記決定部は、前記左右のフロント部に設けられた音出力部から出力される音の位相特性と、前記左右のリア部に設けられた音出力部から出力される音の位相特性との差が逆相となる帯域を、前記第１周波数帯域と決定するプログラム。
請求項２０に記載のプログラムを記憶した記憶媒体。