JPH03106208A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、スビーカ等の音響出方手段の放射音が形成す
る音場の周波数特性が所望の特性になるように、音響信
号を補正する音場補正装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、オーディオ再生装置においては、スビーカ等の音
響出力手段が形成する音場の周波数特性を、音響手段が
設置された室内等の環境に応じて補正するため、音場補
正装置として、グラフィックィコライザが用いられる。

このグラフィックィコライザにはアナログ構或のものと
デジタル構或のものとがある。

そして、アナログ方式のグヲ７イックィコライザは第３
図に示すように構或され、例えばテープ２ＣＤ等の再生
に基く入力端子（１）の音響信号は帯域分割されて複数
のアナログフィルタ（２＋），（２２），・・・，（２
ｎ）で処理される。

このとき、各アナログフィルタ（２１）〜（２ｎ）は、
再生帯域として設定された補正対象の全周波数帯域を数
個〜３０個程度に分割し、分割した各帯域毎に設けられ
ている。

さらに、各アナログフィルタ（２０〜（２ｎ）は第４図
に示すように、中心周波数ω１，ω２，ω８．・・・及
び例えばω２／ｌω２で示される先尖度が、帯域毎の補
正量に応じて調整される。

ソシて、各アナログフィルタ（２０〜（２ｎ）を介した
各帯域の信号が加算器（３〉で加算合或され、補正され
た音響信号が形成されるとともに、この音響信号が音響
手段から出力される。

しかし、第ｌ図のアナログ方式の場合、アナログフィル
タそのものがデジタμフィルタに比して複雑で、しかも
、煩雑なアナログ調整を要する。

そして、精度の高い理想的な補正を行うには、分割数を
多くしてアナログフイμタを多数個設ける必要があり、
この場合、回路構或が著しく大規模．複雑かつ高価にな
υ、その上、各ア、ナログフイμタの特性を細かく変化
させて最適な特性に設定することが極めて困難になる。

一方、デジタμ方式のグラフィックイコライザは、多く
の場合再帰型の１１Ｒフィルタを用いて第５図に示すよ
うに構或され、入力端子（７）の音響信号ハＡ／Ｄコン
バータ（４１でデジタｐ変換された後、帯域分割されて
複数の１１且フィルタ（５１），（５２）　．・・・（
５ｎ）に供給される。

このとき、各１１Ｒフィルタ（５０〜（５ｎ）は第６図
に示すように、複数の乗算器（６）．遅延素子（７）と
加算器＋８１とからなう、各乗算器｛６）のフィルタ係
数の設定に基く特性で入力信号を再帰的に補正する。

そして、各１１Ｒフィルタ（５１）〜（５ｎ）の出力信
号が加算器（９）で加算合或された後、Ｄ／Ａコンバー
タＱＯでアナログ変換され、補正された音響信号が形成
される。

この第５図のグラフィックイコライザは、基本的には第
３図のアナログ７イμ夕（２０〜（２ｎ）を１ｌＲ７イ
ノレタ（５ｌ）〜（５ｎ）に置換したものであるが、デ
ジタμ処理でフィルタ補正を行うため、アナログ方式の
ものよ９個々のフィルタ特性（中心周波数，先尖度）の
設定が簡単に行える。

！た、デジタρ方式のグラフィックイコフィザには、第
７図に示すように非再帰型のＦＩＲフィルタ０υをｌ個
だけ設けて構或されたものがある。

このＦＩＲフィルタＯｎは第８図に示すようκ、複数の
乗算器０の及び遅延素子０３と加算器α４とからなる。

そして、入力端子（１）の音響信号はＡ／Ｄコンパータ
〔４）でデジタル変換された後、各乗算器（６）のタッ
プ係数で設定されたフィルタ特性に基き、ＦＩＲフィル
タ０１）で補正される。

さらＫ、Ｆ’ｌｌｌＬフィルタ０１）の出力信号がＤ／
Ａコンバータ（ＩＯでアナログ変換され、補正された音
響信号が形成される。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記第５図の１１Ｒフイμタ構或のグラフィックイコラ
イザの場合、精度の高い補正を行うには、第３図のアナ
ログ方式のグラフィックイコライザと同様周波数帯域の
分割数を極めて多くし、多数の１１Ｒフィルタを用いた
デジタルフィルタ部により、帯域毎の補正を行う必要が
ある。

そのため、回路構或が大規模．複雑かつ高価になる。

１た、第７図のＦＩＲフイ〜タ構或のグラフィックイコ
ライザの場合、デジタルフィルタ部はＦＩＲフイ〃タを
１個だけ設けて形成されるが、補正対象の全周波数帯域
をカバーして精度の高い補正を行うには、ＦＩＲフィル
タとして乗算器ａの，遅延素子０：◆をそれぞれ数千個
程度設けたものを用いる必要があう、ＦＩＲフイ〃タが
極めて大規模，複雑かつ高価になる。

しかも、１１１フィルタ構或，　ＦＩＲフィルタ構或の
いずれの場合においても、精度の高い補正を行うには、
使用環境の周波数特性を測定し、その測定結果に基き、
マイクロコンピュータ等を用いて各乗算器（６）．αカ
のフィルタ係数を設定する必要がある。

そのため、回路構或が一層大規模，複雑かつ高価になう
、とくにＦＩＲフィルタ構或の場合、演算量等の面から
、実際には形成することが困難である。

すなわち、従来のデジタル構或の音場補正装置の場合、
補正精度を高めて理想的な補正を行うには、デジタルフ
ィルタ部が極めて複雑かつ高価になシ、しかも、消費電
力も極めて大きくなる問題点がある。

本発明は、簡素かつ安価で消費電力の少ないデジタルフ
ィルタ部によシ、理想的な補正が行える音場補正装置を
提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達或するために、本発明の音場補正．装置に
よると、デジタルフィルタ部を、補正対象の全周波数帯
域を大！かに分割し分割された帯域毎の１１Ｒフイ〃タ
からなジ．前記音響信号の周波数特性を粗補正するよう
にフイμタ係数が設定された第１フィルタ部と、 １個のＦＩＲフィルタからなり．前記第１フィルタ部の
出力信号により帯域制限して前記音響信号の周波数特性
の細部の補正を行うようにフィルタ係数が設定された第
２フィルタ部との２段フィルタ部で形成する。

〔作用〕

前記のように構威された本発明の補正装置の場合，　１
１Ｉｔフィルタ構或の第１フィルタ部によｂ大１かな補
正が行われた後、ＦＩＲフイμタ構或の第２フイμタ部
によシ細部の補正が行われ、音響信号の精度の高い補正
が行われる。

そして、第１フィルタ部は周波数帯域の分割数が少なく
、１１１フィルタのみで補正を行う場合に比し、極めて
少ない個数の１１Ｒフィルタを設けて形威される。

虜た、第２フィルタ部はフイノレタ補正する周波数帯域
が第ｌフィルタ部の出力信号で制限されるため、比較的
簡単な構戊のＦ１１’ｔフイノレタを設けて形成される
。

そのため、１ｌＲフィルタのみを用いた場合及びＦＩＲ
７イｐタのみを用いた場合よう、回路構或が簡単かつ安
価になシ、しかも、消費電力も少なくなる。

〔実施例〕

１実施例について、第１図及び第２図を参照して以下に
説明する。

第１図において、ａθは音響出力手段としてのスビーカ
、ＯＱぱ測定用のマイクロホン、Ｑ７）は音響信号の入
力端子であシ、テープ，　ＣＤ等の再生信号が入力され
る。

０８Ｊは入力側の切換スイッチ、αりはＡ／Ｄコンパー
タ、翰はデジタルフィルタ部であ！），１１Ｒフイμ図
示省略されたシステム制御で行われる。

ツキに、スビーカＩ１５ｉｌの放射音が形成する音場の
周波数特性を、第２図ｆａ）の２点鎖線に示すように２
０ｊｃＥ｛ｚ程度咬での可聴周波数範囲で平坦に補正す
る場合について説明する。

まず、環境の周波数特性を測定してデジタ／Ｉ／フィル
タ部（１）の７イ／レタ係数を設定するため、動作（至
）は第ｌ，第２フィルタ部（財）．＠間に設けられたフ
イノレタ係数設定用の切換スイッチ、（財）．（至）は
第ｌ，第２フィルタ部２１）　，　＠の係数算出設定器
であり、別個又は共通のマイクロコンピュータカラなる
。

（１）はＤ／Ａコンバータ、（社）は測定用のインパル
ス信号を発生する信号発生器、（ホ）は出力側の切換ス
イッチ、翰は切換スイッチ翰とスビーカ００との間に設
けられた出力アンプである。

そして、切換スイッチａｓ　．　ｍ　，（至）の切換え
及び信号発生器（ロ），係数算出部（財），＠等の動作
制御は、サラに、第１フィルタ部（２１）のフィルタ係
数を最初に設定するため、切換スイッチ（至）が係数算
出設定部（ハ）に切換えられる。

そして、信号発生器（イ）が駆動され、この発生器＠の
インバμス信号が切換スイッチ翰，出力アンプ翰を介し
てスビーカへ９に供給され、とのスピーカｎ６からイン
パルス音が放射される。

さらに、ヌビーカａ０の放射音が受音点のマイクロホン
ＯＱで受音され、このマイクロホンＯＱかラ切換スイッ
チ０均を介してＡ／Ｄコンパータα１にインバノレス信
号の受音信号が供給される。

この受音信号は、例えば第２図（１１）の実線に示す補
正前の音場の周波数特性になる。

そして、Ａ／ＤコンバータＱｌでデジタμ変換された受
音信号は、第１フィルタ部１２１）　．切換スイッチの
を介して係数算出設定部（ハ）に供給される。

このとき、第１フィルタ部一は補正対象の全周波数帯域
を大筐かに分割して補正するため、第６図の１１Ｒフィ
ルタを比較的少ない個数設けるとともに、各１１Ｒフィ
ルタの出力信号を加算する加算器を設けて形威される。

唸た、係数算出設定部３Ａは、補正特性の設定，選択に
基き、メモリ回路部等から第２図（ａｌの２点鎖線に対
応する同図１ｂｌの２点鎖線の補正目標の特性データＤ
ａが供給される。

そして、特性データＤａと第１フィルタ部Ｃ１）の出力
信号とに基き、係数算出設定部（ハ）は公知の１１Ｒフ
イノレタの係数決定演算を実行し、第１フィルタ部の各
１１１フィルタのフイ〜タ係数を決定して設定する。

この設定によシ前記受音信号に基く第１フィルタ部Ｑ１
）の出力信号の周波数特性は、例えば第２図（ｂ）の実
線に示すように補正される。

ソシて、第１フイノレタ部ｅ２１）の７イｌレタ係数の
設定が終了すると、係数算出設定部（至）が演算を停止
し、以降、第１フィルタ部Ｉ２］）の７イノレタ係数は
設定された係数に保持される。

さらＫ、切換スイッチのが係数算出設定部＠に切換えら
れる。

この切換えによシ前記受音信号に基く第１フィルタ部Ｃ
Ｉ）の出力信号が係数算出設定部（至）に供給され、第
２フィルタ部＠のフィルタ係数の設定に移行する。

そして、係数算出設定部（至）は、第ｌフィルタ部（２
υの出力信号が入力されるとともに前記特性データＤａ
と同様の補正目標の特性データＤｂが入力され、最小２
乗法を用いた公知のＦ１１Ｌフイノレタの係数決定演算
によシ、第２フィルタ部＠のフィルタ係数を決定して設
定する。

このとき、特性データＤｂに基き、補正対象の全周波数
帯域にわたって補正を行うとすれば、その補正量が第２
図（ｂ）の破線に示すよう（Ｃ　２９ＫＨｚ前後で極め
て大きくなる。

そして、中，低域の補正量の少ない細部の補正及び高域
の大きな補正の両方を精度よく行うには、第２フィルタ
部＠として、第７図の従来のフィルタと同様、多数の乗
算器，遅延器を用いた大規模，複雑かつ高価なＦＩＲフ
イμタを設ける必要があり、しかも、係数算出設定部一
の演算量も極めて多くなる。

そこで、係数算出設定部（至）はフイμタ係数の演算に
用いる補正目標の特性を、前記高域では第１フィルタ部
ｅ２１）の出力信号の周波数特性とし、第２図（ｃｌの
２点鎖線の特性に帯域制限する。

この場合、第２フイμタ部翰の補正範囲は、第１フィル
タ部Ｃ２１）の出力信号に基く補正の帯域制限によシ、
音響特性に重要な前記中，低域の変動の少ない細部に限
られる。

そのため、第２フイ〃タ部のは全周波数帯域にわたって
補正を行う場合よｂｉめで小規模，例えば乗算器，遅延
器を１２８個程度設けた１個のＦＩＲフィルタを用いて
形成され、しかも、係数算出設定部＠の演算量も少なく
なる。

そして、係数算出設定部（至）によシ、第２図＋ｃ＞０
２点鎖線の特性と第１フイμタ部ｅ２Ｄの出力信号とに
基き、中，低域の細部の補正を行うように第２フイノレ
タ部翰のフィルタ係数が決定されて設定される。

このとき、切換スイッチ鏑が第２フイノレタ部＠に切換
えられると、第２フィルタ部（自）の出力信号は第２図
ｆｄ）の実線に示すように２０ＫＨＺ以下の可聴周波数
範囲で周波数特性が平坦になる。

そして、第２フィルタ部翰のフイμタ係数の設定が終了
すると、係数演算設定部（至）が演算を停止し、以降、
第２７イノレタ部＠のフイμタ係数は設定された係数に
保持される。

さらに、切換スイッチ（自）が第２フィルタ部翰に切換
わシ第１．第２フイρタ部Ｉ２ｎ　．　ｗが接続される
とともに、信号発生器（財）の駆動が停止される。

！た、切換スイッチα均．翰が入力端子１：ｌ７１　，
　Ｄ／Ａコンバータ（ホ）に切換わり、デジタルフィル
タ部ＣＩ０の設定が終了する。

この終了後は、入力端子ａ力の音響信号が切換スイッチ
Ｑｌ　，　Ａ／Ｄコンバータａ１．デジタルフイ〃タ部
勾，　Ｊ）／Ａコンバータ（ホ），切換スイッチ（至）
．出力アンプ翰を介してスビーカへ均に供給される。

このとき、第１．第２フィルタ部（財）．＠の粗補正．
細部補正に基き、音響信号の周波数特性が高精度に理想
的な特性に補正される。

そのため、スビーカα０の放射音が形成する音場の周波
数特性は、所望の特性になる。

そして、前記実施例では補正前の特性を第２図ｆａｌの
実線の特性としたが、補正前の特性が実施例と異なる場
合も、第１，第２フィルタ部ｉ２］）　．　＠のフイノ
レタ係数の設定に基き、精度の高い理想的な補正が行え
る。

また、第２フィルタ部＠のフィルタ係数を設定する際の
第１フィルタ部ａ１）の出力信号の帯域制限の周波数は
、補正する周波数範囲，環境の特性等に応じて設定すれ
ばよく、例えば低域又は中域の補正のみを行うように設
定してもよい。

さらに、前記帯域制限の周波数は、使用者が任意に設定
又は選択できるようにしてもよい。

そして、第１フイ〃タ部Ｃカの周波数帯域の分割数及び
第１．第２フィルタ部Ｑυ，＠の１１Ｒフイ／レタ，　
Ｆｉｎ−フィルタの構或等は、実施例に限定されるもの
ではない。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように構或されているため、以
下に記載する効果を奏する。

デジタルフィルタ部の１１Ｒフイノレタ構或の第１プイ
ｌレタ部によｂ大！かな補正が後われた後、ＦＩＲフィ
ルタ構或の第２フィルタ部により細部の補正が行われ、
両フィルタ部の２段フィルタ補正により、音響信号の精
度の高い補正が行われる。

そして、第１７イρタ部は周波数帯域の分割数が少なく
、１１Ｒフィルタのみで補正を行う場合に比し、極めて
少ない個数の１１Ｒフィノレタを設けて形成される。

また、第２フィルタ部はフィルタ補正する周波数帯域が
第１フイμタ部の出力信号で制限されるため、比較的簡
単な構或のＦＩＲフィルタを設けて形成される。

そのため、１１Ｒフィ〃タのみを用いた場合及びＦＩＲ
フィルタのみを用いた場合よシ、回路構戒が簡単かつ安
価になシ、しかも、消費電力も少なくなる。

したがって、簡単かつ安価な構或で理想的な音場補正を
行うデジタル構或の音場補正装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の音場補正装置の１実施例を
示し、第１図はブロック図、第２図ｆａ）〜（ｄ）はフ
ィルタ係数設定時の動作説明用の特性図、第３図はアナ
ログ方式の従来例のブロック図、第４図は第３図の特性
図、第５図．第７図はそれぞレテシタル方式の従来例の
ブロック図、第６１１．第８図は第５図，第７図の一部
の詳細なブロック図である。 ｌ′ｌ９・・・スビーカ、翰・・・デジタルフィルタ部
、ｅｌ！１）・・・第１７イｐタ部、＠・・・第２フィ
ルタ部。 第 １５・・・スビ一カ １６−・・マＡ７ロ本ン １９・−・Ａ／Ｄコン／ぐ−７ ２０・・’ｆ”’：ｆＩレ７４／ｂ７ｉｐ２１・・・専
１７４ルデ岬 １ 図 ２Ｆ ２２−・・薯２７４ｌレｙｔｐ ２４．２５・・・係数庫お授岬 ２６・−・Ｄ／Ａフンｌぐ一２ ２７−＋ｇ号拾モ器 ２９−・−．１アン７ｇ 第 ２ 図 し一一＋　　　　　　Ｊ 第 ３ 図 ２１ 第 ４ 図 ｇｌ賓牧 第 ７ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）音響信号をデジタルフィルタ部を介してスピーカ
   等の音響出力手段から出力し、前記デジタルフィルタ部
   により、前記音響出力手段の放射音が形成する音場の周
   波数特性が所望の特性になるように、前記音響信号を前
   記音場の環境に応じて補正する音場補正装置において、 前記デジタルフィルタ部を、 補正対象の全周波数帯域を大まかに分割し分割された帯
   域毎の１１Ｒフィルタからなり、前記音響信号の周波数
   特正を粗補正するようにフィルタ係数が設定された第１
   フィルタ部と、 １個のＦＩＲフィルタからなり、前記第１フィルタ部の
   出力信号により帯域制限して前記音響信号の周波数特性
   の細部の補正を行うようにフィルタ係数が設定された第
   ２フィルタ部との２段フィルタ部で形成したことを特徴
   とする音場補正装置。