JPH01240099A

JPH01240099A - スピーカの周波数特性補正装置

Info

Publication number: JPH01240099A
Application number: JP63067004A
Authority: JP
Inventors: Joji Kuriyama; 栗山　譲二
Original assignee: Toa Electric Co Ltd; Toa Tokushu Denki KK
Current assignee: Toa Corp; Toa Tokushu Denki KK
Priority date: 1988-03-18
Filing date: 1988-03-18
Publication date: 1989-09-25
Anticipated expiration: 2012-01-16
Also published as: JP2571091B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、スピーカの周波数特性を補正する装置に関
する。

（従来の技術）従来、この種の装置としては、先ず、音源信号としてホ
ワイト・ノイズなどの規正用信号を用いて、スピーカの
周波数対振幅特性を、このスピーカ前面に対向配置した
マイ、クロホンにより一旦測定し、この測定結果から逆
特性を算出し、更に、逆フーリエ変換等の計陣処理を施
してデジタル・フィルタに設定するのに必要なパラメー
タ（係数゛）を導出し、このパラメータを設定したデジ
タル・フィルタを音源信号とスピーカとの間に挿入接続
して中央処理１ｆｆｉ（ＣＰＵ）でコントロールし、ス
ピーカの周波数特性の平坦化を試みるものが知られてい
た。

（発明が解決しようとする課題）この従来装置に於いては、デジタル・フィルタに設定す
るパラメータの算出測定系と、音源信号をデジタル・フ
ィルタで処理し増幅拡声する音響再生系とが各々独立し
ているのが普通であり、測定系と再生系との信号処理を
リアル・タイムではなく別々に実滴していた。

又、測定系で用いる規正用信号としては、ホワイト・ノ
イズ等平坦な周波数対振幅特性を有する特殊な信号が必
要であり、これを使わなければ、計算曙シミュレーショ
ンの段階で特性をフラットにする為の係数を導出する事
が実際上困難であった。

そして、デジタル・フィルタに設定する係数の精度が低
くて所期の周波数特性平坦化が十分に達成出来ないとい
う問題点、及び振幅周波数特性はある程度平坦化出来て
も、位相周波数特性の平坦化が出来ないという問題点が
あった。

この発明は、これ等の問題点を解決する為に成されたも
のであり、その目的とするところは、最小平均２乗誤差
法による適応信号処理技術を用いる様にすることにより
、スピーカの周波数特性平坦化を達成する上で充分高精
度な係数をデジタル・フィルタに設定することが可能で
あり、且つ、周波数対位相・振幅特性の双方共同時に特
性平坦化をする事が可能なスピーカの周波数特性補正装
置を提供することにある。

（課題を解決するための手段）前述の目的を達成するためのこの発明の要旨は、スピー
カと、このスピーカをドライブする電力増幅器と、この
電力増幅器の前段で入力信号が供給される端子部との間
に接続された有限インパルス応答型＜ＦＩＲ＞フィルタ
部とをそなえ、この有限インパルス応答型フィルタ部は
、入力信号を特定の時間だけ遅延させた後、所望の周波
数特性を持ったフィルタに通して出て来た信号波形と、
前記スピーカから出て来てマイクロホンで拾い出された
信号波形とを比較し、これ等双方の信号波形が同じにな
る様に適応信号処理を施した結果得られた適応型デジタ
ル・フィルタ部の係数と同じ係数を持っている事を特徴
とするスピーカの周波数特性補正装置に存する。

又、前記入力信号の遅延時間を前記スピーカと前記マイ
クロホン間の音波伝播時間に前記適応型デジタル・フィ
ルタ部のインパルス応答の２分の１時間長を加算した時
間とした事を特徴とするスピーカの周波数特性補正装置
に存する。

〈作用）この様に構成されており、所望の周波数特性を持ったフ
ィルタを通して出て来た信号波形と、マイクロホンで拾
い出された信号波形とを比較し、誤差検出部で検出され
た誤差情報信号に基づいて、適応型デジタル・フィルタ
部で適応信号処理制御が行なわれる。この適応信号処理
制御が完了すると、適応型デジタル・フィルタ部には、
所期の周波数特性に対応した係数が得られる。この係数
と同じ係数を有限インパルス応答型（ＦＩＲ）フィルタ
部が持っており、このＦＩＲフィルタ部を通した音源信
号でスピーカをドライブすると、所期の周波数特性が達
成される。

例えば、周波数特性が平坦になる様に特性を設定してお
けば、音源信号からスピーカ出力信号までに至る特性は
、周波数特性がフラットになる。

この−際、適応型フィルタに設定するパラメータ（係数
）の算出測定系に最小平均２乗誤差法による適応信号処
理技術を適用しているので、位相・振幅周波数特性の双
方共同時に高精度で所期の特性が実現される。

又、音源信号とスピーカ出力信号との誤差を検出し、適
応型フィルタを用いて適応制御を施す様にすることによ
り、規正用信号として、通常の音声信号や音楽信号を使
って適応信号処理制御が行なわれる。

（実施例）次に、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、スピーカ用周波数特性補正装置のブロック図
である。第１図に於いて、音源信号が印加される音源信
号入力端子部１０、適応型デジタル・フィルタ部１１、
スピーカ駆動用電力増幅器１２、スピーカ１３が直列に
接続されている。

そして、マイクロホン１４がスピーカ１３前面の正面軸
上に対向配置され、音響空間で結合している。このマイ
クロホン１４と音源信号入力端子部１０との間に、信号
遅延回路部１５、所望の周波数特性を設定するため伝達
関数をセット調整する特性設定部１６、この特性設定部
１６とマイクロホン１４との出力信号の誤差を検出して
、その誤差情報信号を適応型デジタル・フィルタ部１１
に供給する誤差検出部１７が、それぞれ順に接続されて
いる。

信号遅延回路部１５の遅延時間は、スピーカ１３とマイ
クロホン１４間の音波伝播時間に、適応型デジタル・フ
ィルタ部１１のインパルス・レスポンスの２分の１時間
長を加えた時間に設定されている。

適応型デジタル・フィルタ部１１は、誤差検出部１７か
ら得た誤差情報信号値を２乗した平均値が最小になる様
に、フィルタの振幅・位相周波数特性を自己調整する、
いわゆる最小平均２乗誤差法を達成する構成となってい
る。

特性設定部１６の伝達関数を１（周波数頭［）にすれば
、適応型デジタル・フィルタ部１１の特性は、スピーカ
１３の特性の逆特性となり、全体として平坦な特性とな
る。

第２図は、この発明の他の実施例を示すシステム・ブロ
ック図である。第２図に於いて、有限インパルス応答型
フィルタ部（ＦＩＲフィルタ部）１８と適応型デジタル
・フィルタ部１９とを有し、更に、相互に連動する第１
の切替えスイッチ２０と第２の切り替えスイッチ２１と
をそなえていることが、第１図示の実施例と異なってい
る。

そして、適応型デジタル・フィルタ部１９から有限イン
パルス応答型フィルタ部１８に係数がコピーされる様に
なっている。

デジタル・フィルタ部１８・１９に設定すべき係数の算
出測定時は、第１・第２の切り替えスイッチ２０・２１
を接点ａ側に切り替えた状態で、例えば数秒乃至２〜３
分間適応動作をさせる。適応動作を完了した時点で、切
り替えスイッチ２０・２１を接点す側に切り替えると共
に、算出された係数を適応型デジタル・フィルタ部１つ
から、ＦＩＲフィルタ部１８にコピーするマスター・ス
レーブ方式の構成となっており、この状態で音源信号の
音響再生動作をする。

こうして、ＦＩＲフィルタ部１８は適応型デジタル・フ
ィルタ部１９の係数と同じ係数を持つことになり、スタ
ンド・アロン型の周波数特性補正装置３０が構成されて
いる。

第３図に、誤差検出部１７を含めた適応型デジタル・フ
ィルタ部１１・１９のブロック図を示す。

主要人力として切り替えスイッチ２０・２１の接点ａに
於ける信号が入力され、参照入力として、誤差検出部１
７の信号遅延回路部１５側の信号が入力され、誤差情報
信号として出力される様になっている。

そして、これ等入出力信号は、１６ビツトの直線潰子化
機能を受は持つアナログ・デジタル信号変換部（Ａ／Ｄ
）２２．デジタル・アナログ信号変換部２３、及び上位
下位８ビツト・セレクタ２４を介して、８ビツト・デー
タ・バス・ライン２５に接続供給される様になっている
。

このバス・ライン２５には、入力信号と誤差情報信号の
信号処理を実行する１６Ｘ２４ビット乗算器を持つ複数
個のデジタル・シグナル・プロはッサ部２６、主として
シグナル・プロセッサ部２６のｉ、ＩＩ陣用でＲＯＭ／
ＲＡＭの内蔵の８ビツト・マイクロ・プロセンナ・ユニ
ット部２７が接続されている。

このプロセッサ・ユニット部２７には、プログラマブル
であるパラメータ設定スイッチ部２８が接続され、ここ
に前述の最小平均２乗誤差法による適応信号処理をする
のに必要なパラメータや、サンプリング周波数、フィル
タ・タップ数、利１ワ定数その他初期設定パラメータが
セットされている。

なお、サンプリング周波数データをパラメータ設定スイ
ッチ部２８から受は取って、各部に同期信号を供給する
同期信号発生部２９を有している。

第６図乃至第９図に、第２図示の装匠で実験した結果得
られた特性の一例を示す。このとき、スピーカとして口
径３８センチメートルのウーハを用い、サンプリング周
波数は８キロヘルツ、周波＠帯域は３．４キロヘルツを
対象とし、適応型デジタル・フィルタ部１８・１９は２
５６タツブとし、特性設定部１６の伝達関数は１′′と
して特性平坦化を試みた。

第４図は、適応−１１Ｉａｌｌを行なう前にスピーカ１
３から１メ一トル離れた位置で測定したスピーカ１３の
振幅・位相周波数特性を示している。図中、実線が振幅
特性、ｈ線が位相特性である（以下同じ）。

白色ノイズを音源信号入力として十分な時間適応制御を
行なった後の特性を第５図に示す。

一般にスピーカ１３はマルチ・モードの複雑な振動体で
あり、広帯域にわたって平坦な特性を実現しようとする
ことは原理的に困難である。

しかし、第４図と第５図の特性を比較してみると明らか
な様に、第４図の複雑な起伏を持つ線形系の周波数特性
が、第５図の振幅位相特性の如く、１００ヘルツから３
キロヘルツ付近まで、高精度で平坦化されていることが
わかる。

ここで、３．４キロヘルツ付近で約５デシベル程の特性
の傾きがあるが、これはＡ／Ｄ、Ｄ／Ａのそれぞれ前後
に位置するアナログ・ローパス・フィルタの影響である
。即ち、本方式では、このアナログ・ローパス・フィル
タの影響を取り除く事により、第５図以上の高精度の補
正周波数特性が１！７られるのである。

次に、実用時を想定してスピーカ１３の間口面にマイク
ロホン１４を位置させた場合の適応前と適応後の周波数
特性を、第６図と第７図に示す。

これからも同様に、周波数平坦化の作用が確認し得る。

更に、音源信号として白色ノイズ以外のものを用いた例
として、ボーカル入りロック音楽（３分３０秒間）で適
応動作させた結果を第８図に、その音楽信号の長時間ス
ペクトルを第９図に、それぞれ示す。

第７図と第８図の特性を比較すると、振幅・位相周波数
特性平坦化の作用効果はほぼ等しく、音楽信号でも適応
動作が有効に機能を果たしていることがわかる。

このほかに、男性アナウンス信号やクラシック音楽信号
などでも実験を行なった結果、同様に平坦化の作用効果
が確認された。

なお、平坦特性以外でも予め特性設定部１６に設定して
おくことによって、所望の特性が（ｑられる。

（発明の効果）前述の通りこの発明によれば、周波数（横＠）対振幅・
位相（縦軸）特性の双方が所望の特性になる横向時に高
精度で自動等化補正する事が出来るという顕著な効果が
１７られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示づブロック図、第２図
は他の実施例を示すブロック図、第３図は誤差検出部を
含めた適応型フィルタ部のブロック図、第４図乃至第９
図は実験結果の１例を示す周波数特性図である。１０・・・音源信号入力端子部、１１・１９・・・適応
型フィルタ部、１３・・・スピーカ′、１４・・・マイ
クロホン、１５・・・信号遅延回路部、１６・・・特性
設定部、１７・・・誤差検出部、１８・・・有限インパ
ルス応答型（ＦＩＲ）フィルタ部、２０・２１・・・切
り替えスイッチ部、３０・・・周波数特性補正装置。第１図第４図　　　　　ノ〇（）ｂ）手続ン市正書　く方式）％式％、事件の表示昭和６３年特許願第６７００４号、発明の名称スピーカの周波数特性補正装置、補正をする者事件との関係　特許出願人、補正命令の日付５、補正の対染（１）図面第２図及び第３図。６、？ｌ′ｌｉ正の内容（１）願１１）に最初に添付した図面第２図及び第３図
の浄書・別紙のとおり（内容に変更なし）。７、添付書類の目録（１）図面第２図及び第３図　　　　・・・１通第２図
　　　　　　　、。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）スピーカと、このスピーカをドライブする電力増
幅器と、この電力増幅器の前段で入力信号が供給される
端子部との間に接続された有限インパルス応答型（ＦＩ
Ｒ）フィルタ部とをそなえ、この有限インパルス応答型
フィルタ部は、入力信号を特定の時間だけ遅延させた後
、所望の周波数特性を持ったフィルタに通して出て来た
信号波形と、前記スピーカから出て来てマイクロホンで
拾い出された信号波形とを比較し、これ等双方の信号波
形が同じになる様に適応信号処理を施した結果得られた
適応型デジタル・フィルタ部の係数と同じ係数を持って
いる事を特徴とするスピーカの周波数特性補正装置。
（２）前記入力信号の遅延時間を前記スピーカと前記マ
イクロホン間の音波伝播時間に前記適応型デジタル・フ
ィルタ部のインパルス応答の２分の１時間長を加算した
時間とした事を特徴とする請求項（１）記載のスピーカ
の周波数特性補正装置。