JPH01241299A - 音場補正装置 - Google Patents

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】 〔概　要〕 左右のスピーカから伝送されるステレオ音を各々別々に
検出して集音信号を出力する左右の集音部と、これらの
集音信号に含まれる雑音をそれぞれ相殺する左右のエコ
ーキャンセラとを有してなるステレオ装置における音場
補正装置であって、前記エコーキャンセラを各々独立に
動作させることにより左右両チャンネルからの音響信号
をステレオ音として正確に再生することが可能となる。

・〔産業上の利用分野〕 本発明はステレオ再生音を正確に伝送するための音場補
正装置に関する。

例えば、車室内等の空間の制限された音場では、ステレ
オ装置からの再生音は周囲の物からの反射音等により影
響され易い。本考案は、このような状況下においても、
良質なステレオ再生音を受聴者に提供するための一方策
について言及する。

〔従来の技術〕

第７図は一般のステレオ装置の構成を示すブロック図で
ある。このステレオ装置は、左チャンネル用音響信号Ｓ
Ｌを出力する左チャンネル用音響信号発生部５０Ｌおよ
び右チャンネル用音響信号ＳＲを出力する右チャンネル
用音響信号発生部５０Ｒと、これらの音響信号ＳＬ　　
−ＳＲのレベルを調整するためのグラフィックイコライ
ザ５３Ｌ。

５３Ｒと、左右のメインアンプ６５Ｌ、６５Ｒと、左右
のスピーカ６０Ｌ、６０Ｒとから構成されている。さら
に、左右のグラフィックイコライザ５３Ｌ、５３Ｒの主
要部は、特定の周波数成分のみを通過させる複数の左右
のバンドパスフィルタ５４Ｌ、５４Ｒからなるバンドパ
スフィルタ群（以下、ＢＰＦ群と略す）５５Ｌ、５５Ｒ
と、このＢＰＦ群５５Ｌ、５５Ｒからの出力レベルを各
々独立に調整するための複数のボリューム５６Ｌ・５６
Ｒからなるボリューム群５７Ｌ。

５７Ｒとから構成されている。このボＩＪ　＝−ム群５
７Ｌ、５７Ｒを調整することにより、受聴者は左および
右チャンネル用音響信号ＳＬ　　、ＳＲの信号レベル、
周波数特性等を補正することができる。

このようにして補正したボリューム群５７Ｌ。

５７Ｒからの補正信号群は左右の補正信号合成部５８Ｌ
・５８Ｒによりそれぞれ合成して再び左右−組の補正音
響信号とし、この補正音響信号をそれぞれ左右のメイン
アンプ６５Ｌ、６５Ｒを通した後左右のスピーカ６０Ｌ
、６０Ｒからステレオ音として伝送していた。また、車
室内等の音場からより拡がり感のある拡散音場を形成し
たい場合には、第８図に示スヨウにローパスフィルタ４
１．バイパスフィルタ４２１位相シフタ４３Ｌ、４３Ｒ
等により相関係数供与回路４０を構成し、この相関係数
供与回路４０により両チャンネル間に一定の相関係数を
与えて補正した一組の音響信号をそれぞれ左右のスピー
カ６０Ｌ、６０Ｒからステレオ音として伝送していた。

ところが、車室内においては、前述のように、ステレオ
音が受聴者の両耳に到達するまでに周囲の壁等からの反
射音によるエコーや両チャンネル間のクロストークによ
り影響を受は易く、雑音が生ずる。このエコーやクロス
トークによる雑音は元のステレオ音に対して位相的に遅
れて混入するため、グラフィックイコライザ５３Ｌ・５
３Ｒにより周波数特性のみを再調整しても正確な補正は
困難である。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のとおり、従来は再生前の音響信号を予め補正する
手段はあったが、左右のスピーカ６０Ｌ。

６０Ｒから伝送された後のステレオ音を周囲の状況に応
じて補正する手段がなかった。そのため次のような問題
が生ずる。すなわち、ステレオ音を左右のスピーカ６０
Ｌ、６０Ｒよりそれぞれ受聴者の左右の耳に音響信号の
特性そのままの状態で正確に伝送できないことである。

その結果、受聴者は所望のステレオ音を受聴することが
困難となる。

本発明は上記問題点に濡みてなされたものであり、簡易
な構成で、音響信号の特性を劣化させずに良質なステレ
オ再生音を受聴者に提供することが可能な音場補正装置
を提案することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理構成を示すブロック図である。な
お、ここでは左右のメインアンプ６５Ｌ。

６５Ｒ（第７図）の記載は省略する。また、前述した構
成要素と同様のものについては同一の参照番号を付して
示す。

この場合、左エコーキャンセラ２０Ｌおよび右エコーキ
ャンセラ２０Ｒを、左チャンネル用音響信号発生部５０
Ｌと左スピーカ６０Ｌとの間および右チャンネル用音響
信号発生部５０Ｒと右スピーカ６０Ｒとの間にそれぞれ
設けている。また、左スピーカ６０Ｌからのステレオ音
を検出する左集音１１３０　Ｌおよび右スピーカ６０Ｒ
からのステレオ音を検出する右集音１３０　Ｒを、左ス
ピーカ６０Ｌからのステレオ音の受聴位置付近および右
スピーカ６０Ｒからのステレオ音の受聴位置付近にそれ
ぞれ設置している。

このように左右独立に設けたエコーキャンセラ２０Ｌ、
２０Ｒと、スピーカ６０Ｌ、６０Ｒと、集音部３０Ｌ。

３０Ｒとによりステレオ用の音場補正装置１０を構成し
ている。

〔作　用〕

第２図は本発明の詳細な説明するための模式図である。

ここでは、左チャンネル側の音場補正装置１０　（第１
図）の動作を代表として説明する。

受聴者７０の左耳には、一般に、左スピーカ６０Ｌから
直接伝送されるステレオ音の他に、周囲の反射物体８０
からの反射により生ずるエコーや右スピーカ６０Ｒから
のタロストークが混入してくる。

このエコーやクロストークによる雑音は、これらの到達
距離ｄ、、ｄ；が元のステレオ音の到達圧ｎｄ、よりも
長いため、時間的にすなわち位相的に遅れて左耳に到達
する。この左耳付近に設置された集音部３０Ｌは、前記
雑音が混入したステレオ音を集音して集音信号Ｓｔを左
エコーキャンセラ２０Ｌに送出する。なお、前記集音部
３０Ｌは受聴位置の変化に応じてその位置を移動させる
ことができる。さらに左エコーキャンセラ２０Ｌは、左
チャンネル用音響信号ＳＬ　と集音信号３Ｈとの差分よ
り位相遅れをも考慮してステレオ音に含まれる雑音を推
定し、この雑音を相殺するような逆特性を出力して左ス
ピーカ６０Ｌに送出する。この左スピーカ６０Ｌから逆
特性を持った信号をステレオ音として伝送すれば左耳付
近では結果的に雑音が打ち消され、反射物体８０や受聴
位置に影響されることなく左チャンネル用音響信号ＳＬ
の特性を忠実に再現したステレオ音が受聴される。なお
、この場合エコーキャンセラの動作は高速で行なわれる
ため、前述のステレオ音の補正を実時間で行なうことが
可能となる。一方、右チャンネル側においても右集音部
３０Ｌおよび右エコーキャンセラ２０Ｒを忠実に再現し
たステレオ音が受聴される。

かくして、本発明では、左右のスピーカ６０Ｌ・６０Ｒ
からのステレオ音に対して、左右独立に設けたエコーキ
ャンセラ２０Ｌ、２０Ｒによりエコーやクロストークの
位相特性を考慮した補正を行ない、それぞれ左右の耳に
伝送することができるので、音響信号の特性そのままを
ステレオ音として正確に再生することが可能となる。な
お、エコーキャンセラ自体は電話回線やテレビ会議シス
テム等では既に使われている。

〔実施例〕

第３図は本発明の一実施例を示すブロック図である。こ
こでは、左チャンネル側を代表として説明する。左エコ
ーキャンセラ２０Ｌの主要部は、左チャンネル用音響信
号ＳＬと左集音信号Ｓ／Ｌ　との差分をディジタル演算
する左減算器２０Ｌと、この差分を雑音と仮定してこの
雑音を最小にするようにアダプティブに制御する適応形
ディジタルフィルタ（Ａｄａｐｔｉｖｅ　Ｄｉｇｉｔａ
ｌ　Ｆｉｌｔｅｒ　、以下、ＡＤＦと略す）２３Ｌとか
らなる。また左集音部３０Ｌは、左スピーカ６０Ｌから
のステレオ音を検出するために容易に移動できるダミー
マイク３１Ｌと、この左ダミーマイク３１Ｌからのアナ
ログ集音信号Ｓｉをデジタル変換する左集音信号用Ａ／
Ｄコンパータ３２Ｌとからなる。なお、右チャンネル側
においても、左チャンネル側と同様の構成となっている
。

つぎに、本実施例の動作を詳細に説明する。左ダミーマ
イク３１Ｌにより検出され左集音信号用Ａ　／　Ｄコン
バータ３２Ｌから送出される左ディジクル集音信号は左
減算器２２Ｌに入力される。一方、アナログの左チャン
ネル用音響信号Ｓ、は左音響信号用Ａ／Ｄコンバータ２
１Ｌによりディジタル変換され、左ディジタル音響信号
としてやはり左減算器２２Ｌに人力される。左減算器２
２Ｌは左ディジタル音響信号と左ディジタル集音信号と
のディジタル差分を演算し、この結果をエコーやクロス
トークによる雑音としてＡＤＦ２３Ｌに人力する。

第４図は、ＡＤＦの一構成例を示す図であり、このＡＤ
Ｆとしては構成が簡単で遅延器３により配置されたタッ
プからなるトランスバーサルフィルタを用いるのが好ま
しい。第４図において、まず最初に必要なタップ数ｎを
算出する。最も長いエコーが存在する時間が、元のステ
レオ音からｔ秒間である場合、最低限必要なタップ数ｎ
は１サンプリング時間をＴとすると、 ｎ＝ｔ／Ｔ　　　　　　　　　　　　　　（１）で表わ
される。これらのｎ個のタップは遅延器３により１サン
プリング時間Ｔ毎に配置される。これらのタップの位相
遅れを利用して修正アルゴリズムにより前記ディジタル
差分を最小にするように制御する。例えば、あるサンプ
リング時点Ｊにおける前記ディジタル差分をε１．に番
目（ｋ＝０〜ｎ−１）のタップ内のディジタル音響信号
をｘ、−Ｋ　、に番目のトランスバーサルフィルタのタ
ップ係数をａｋ（ｊ）、１つ前のサンプリング時点ｊ−
１における前記タップ係数をａ　ｋ　（ｊ−１１とする
と、タップ係数の修正アルゴリズムは、ａｋ（ｎ＝ａｋ
（ｊ−ｎ＋２μεｊｘ、−ｋ　（２）で表わされ、２μ
の係数を有する係数乗算器４と、相関器５と、加算器２
と、遅延器３とにより実現される。この場合、μは修正
の速度を示す定数であり、２με、Ｘ、にはに番目のタ
ップの修正項を示すものである。この修正項をもとにし
て重み付は回路６にて最小２乗法（Ｌｅａｓｔ　Ｍｅａ
ｎ　５ｑｕａｒｅ法）によりディジタル差分ε、が漸次
Ｏに収束するようにすなわちエコーやクロストークによ
る雑音を漸次打ち消すように各−々のタップ係数ａ。（
Ｊ）〜ａｌｌ−１（ｊ）を時間に対してアダプティブに
修正していく。この修正された各タップ係数ａ。−ａｎ
−１を有する各々の出力信号を合成器７によりすべてた
たみ込んで合成すれば、雑音の位相遅れの成分をすべて
打ち消すような逆特性を有するディジタル信号が出力さ
れる。

第３図において、この逆特性を有するディジタル信号を
左り／Ａコンバータ２４Ｌによりアナログ信号に変換し
、左メインアンプ６５Ｌを通して左スピーカ６０Ｌから
ステレオ音として伝送すれば左耳付近ではエコーやクロ
ストークが打ち消されたステレオ音が受聴される。なお
、これまでは左チャンネル側の動作を説明したが、右チ
ャンネル側においても同様の動作が独立に行なわれる。

このようなＡＤＦの動作はディジタルシグナルプロセッ
サ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏ
′Ｒ）のような高速処理装置により実現するのが好まし
い。

第５図は本発明の第１の適用例を示すブロック図であり
、第６図は本発明の第２の適用例を示すブロック図であ
る。本発明の一実施例によれば、第５図に示すように左
右のグラフィックイコライザ５３Ｌ、５３Ｒ（第７図）
により周波数特性を補正した音響信号も、第６図に示す
ように相関供与回路４０　（第８図）により両チャンネ
ル間に一定の相関係数を与えて補正した音響信号も、こ
れらの特性そのままの状態でステレオ音として忠実に再
現することが可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本考案によれば、左右のスピーカー
からのステレオ音を各々別個のエコーキャンセラにより
補正するような音場補正装置が実現されるので、音響信
号の特性そのままの良好なステレオ音を受聴者に提供す
ることが可能となる。

特に、車室内等の限られた空間ではエコーが短いＭ＠で
存在するため、タップ数が少なくて済みエコーキャンセ
ラの構成が簡単になるので、コストの面でも有利となる
。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の原理構成を示すブロック図、第２図は
本発明の詳細な説明するための模式第３図は本発明の一
実施例を示すブロック図、第４図は適応形ディジタルフ
ィルタの一構成例を示す図、 第５図は本発明の第１の適用例を示すブロック図、 第６図は本発明の第２の適用例を示すブロック図、 第７図は一般のステレオ装置の構成を示すブロック図、 第８図は相関係数供与回路の一構成例を示すブロック図
である。 １０・・・音場補正装置、 ２０Ｌ・・・左エコーキャンセラ、 ２０Ｒ・・・右エコーキャンセラ、 ２３Ｌ・・・左適応形ディジタルフィルタ、２４Ｌ・・
・右適用形ディジタルフィルタ、３０Ｌ・・・左集音部
、　　　３０Ｒ・・・右集音部、３１Ｌ・・・左ダミー
マイク、３１Ｒ・・・右ダミーマイク、６０Ｌ・・・左
スピーカ、　　６０Ｒ・・・右スピーカ、７０・・・受
聴者、　　　　８０．８０’・・・反射物体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、左および右チャンネル用音響信号発生部（５０Ｌ、
   ５０Ｒ）からそれぞれ出力される左および右チャンネル
   用音響信号（Ｓ＿Ｌ、Ｓ＿Ｒ）をステレオ音としてそれ
   ぞれ再生する左および右スピーカ（６０Ｌ、６０Ｒ）を
   有してなるステレオ装置において、 前記左スピーカ（６０Ｌ）からのステレオ音の受聴位置
   付近に設けられ、前記ステレオ音を検出して左集音信号
   （Ｓ′＿Ｌ）を出力する左集音部（３０Ｌ）と、 前記左チャンネル用音響信号発生部（５０Ｌ）と前記左
   スピーカ（６０Ｌ）との間に設けられ、前記左チャンネ
   ル用音響信号（Ｓ′＿Ｌ）と前記左集音信号（Ｓ′＿Ｌ
   ）とを比較して前記左集音信号（Ｓ′＿Ｌ）に含まれる
   雑音を相殺する左エコーキャンセラ（２０Ｌ）と、 前記右スピーカ（６０Ｒ）からのステレオ音の受聴位置
   付近に設けられ、前記ステレオ音を検出して右集音信号
   （Ｓ＿Ｒ）を出力する右集音部（３０Ｒ）と、 前記右チャンネル用音響信号発生部（５０Ｒ）と前記右
   スピーカ（６０Ｒ）との間に設けられ、前記右チャンネ
   ル用音響信号（Ｓ＿Ｒ）と前記右集音信号（Ｓ′＿Ｒ）
   とを比較して前記右集音信号（Ｓ′＿Ｒ）に含まれる雑
   音を相殺する右エコーキャンセラ（２０Ｒ）とを設ける
   ことを特徴とする音場補正装置。 ２、前記左および右エコーキャンセラ（３０Ｌ、３０Ｒ
   ）がそれぞれ左および右適応形ディジタルフィルタ（２
   ３Ｌ、２３Ｒ）を有してなり、前記左チャンネル雑音お
   よび右チャンネル雑音を各々独立に最小にするように前
   記左および右適用形ディジタルフィルタ（２３Ｌ、２３
   Ｒ）内の各タップ係数を設定する請求項１記載の音場補
   正装置。