JPH03284800A - 音響装置 - 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１ この発明は、音響ソースからの原信号を再生した原音に
残響音を付加するとともに、この残響音の特性を制御す
ることにより、音響ソースの種類に応じて、最適の音響
モードを設定し得るようにした音響装置に関する。

［従来の技術］ 周知のように、音響装置の再生音を受聴する場合、音楽
あるいはニュース等の会話など音響ソースの種類に応じ
て受聴に適した音質は異なり、受聴者の好み等によって
音響ソースの種類に応じた音質調整が行なわれている。

すなわち、例えば、音楽を聴く場合には低・高音域を強
調する、また、ニュース放送やトーク番組など人の話声
を聴く場合には、特に低音域での音声のこもりを避ける
ために、低・高音域を減衰させるなどの音質調整が行な
われている。

例えば、特開昭６１〜９３７１２号公報では、音楽と会
話とが音響信号の波形の周期性の有無によって判別でき
ることに薯目し、この音響信号波形の周期性の有無に応
じて音質調整回路を切り換え、音楽及び会話のそれぞれ
に応じた音質調整を自動的に行えるようにしたものが開
示されている。

また、音響装置において、前後左右のスピーカ音の位相
や到達時間を制御して、実際の演奏会場と同様の反射音
や残響音を付加することにより、生演奏のりアリティを
再現する音場創造機能を備えたものが知られている。か
かる音響装置によれば、音場創造モードを切り換えるこ
とにより、例えば、クラシック、ジャズあるいはロック
など音楽のジャンル等に応じて、それぞれに適した演奏
会場（コンサートホール、ライブハウスあるいはスタジ
アムなど）での臨場感をかもしだす音場効果を得ること
ができる。

この音場効果は、例えば、前スピーカから再生された原
音に対して、後スピーカから所定時間遅延した残響音等
を付加することによって生じ、この残響音の遅延時間、
音圧レベルあるいは周波数特性などの音の特性を制御す
ることにより、種々の音場モードを創造することができ
る。この場合、例えば、変化の少ない音楽に対しては残
響音の遅延時間を長く設定して十分な残響効果を付与し
、一方、変化の漱ルい音楽に対しては、上記遅延時間を
あまり長く設定するとエコーがかかつて聴きづらくなる
ので、遅延時間を比較的短く設定するなど、音楽の種類
に応じて残響音の特性が制御されるようになっている。

１発明が解決しようとする課題１ ところが、上記音響装置では、従来、音場創造モードの
切換・設定は、もっばら、受聴者がスピーカからの再生
音を聴いてその音楽に適したモードラ判断・選択し、マ
ニュアルでスイッチ（あるいはボタン）操作することに
よって行なわれている。従って、受聴する音楽のジャン
ルが変わる度毎に、受聴者は音場創造モードを切り換え
るためのスイッチ操作を行う必要があり、不便で煩わし
いという問題があった。

ところで、音響ソースから出力された音響信号を高速フ
ーリエ変換することにより、音の周波数スペクトルパタ
ーンが得られることは一般に良く知られている。そして
、この高速７−リエ変換を一定時間毎に繰り返して得ら
れた各周波数スペクトルパターンどうし゛を比較ルた場
合、音の変化の少ない曲はど上記各周波数スペクトルパ
ターンの相関度は大きくなる。一方、変化の激しい曲の
場合は、音の発生・消滅が短時間で繰り返されるので、
それだけ上記相関度は小さくなる。

第２０図及び第２１図は、例えば、パイプオルガンで演
奏されたクララシック系の音楽、及びドラム、シンセサ
イザ等を交えて演奏されたホップス系の音楽について、
各々の所定時間毎の周波数スペクトルパターンの一例を
それぞれ示すグラフであり、スペクトルパターンの山の
高さが音圧レベルを表している。これら二つのグラフを
比較して分かるように、比較的変化の少ないクララシッ
ク゛系音楽の場合は、変化の激しいホップス系の音楽に
比べて、スペクトルパターンの山および谷部などの時間
的なずれが小さく、各スペクトルパターンどうしの相関
度が大きい。一方、ホップス系の音楽の場合は、山や谷
の出現位置が時間毎にばらばらで相関度はかなり小さい
ことが分かる。

すなわち、所定時間毎の各周波数スペクトルパターンの
相関度の大小によって音の変化の激しさが分かり、音楽
のジャンルを判別することができる。

この発明は、上記相関度の大小によって音響ソースの種
類を判別できることに着目し、音響ソースの種類に応じ
て、音響モードを自動的に最適のモードに設定すること
ができる音響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１ このため、本願の第１の発明は、信号源から出力された
原信号と、この原信号に対する残響信号とを再生する再
生手段を備えた音響装置において、上記信号源から出力
された原信号の周波数スペクトル解析を行う解析手段と
、該解析手段で得られた所定時間毎の周波数スペクトル
パターンを記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶され
た上記各周波数スペクトルパターンの相関度を演算する
演算手段とを備えるとともに、該演算手段で得られた相
関度の大小に応じて、音響装置の出力信号における残響
信号の特性を制御する制御手段を設けたものである。

また、本願の第２の発明は、上記第１の発明に係る音響
装置において、上記制御手段は、上記相関度が比較的大
きい場合には上記残響信号の遅延時間を長く設定する一
方、上記相関度が比較的小さい場合には上記遅延時間が
比較的短くなるように、残響信号の遅延時間を制御する
制御特性を備えているようにしたものである。

［発明の効果］ 本願の第１の発明によれば、上記演算手段を設けたので
、上記解析手段で得られた原信号の所定時間毎の周波数
スペクトルパターンの相関度を演算することができ、こ
の相関度の大小により、音楽のジャンルなど信号源（音
響ソース）の種類を判別することができる。また、上記
制御手段を設けたので、上記相関度の大小に応じて、つ
まり音響ソースの種類に応じて、音響装置の出力信号に
おける残響信号の特性を制御することができる。この結
果、音響ソースの種類に応じて、音響装置の音響モード
を自動的に最適のモードに切換・設定することができ、
音響ソースの種類が変わる度毎にマニュアル操作でモー
ドの切り換えを行っていた従来に比べて、煩わしさがな
くなり利便性を向上させることができる。

また、本願の第２の発明によれば、上記第１の発明に係
る音響装置において、上記制御手段が残響信号の遅延時
間を上記のように制御する制御特性を有するようにした
ので、音の変化が少なく従って相関度が比較的大きい音
楽に対しては、残響信号の遅延時間を長く設定して十分
な残響効果を付与する一方、変化が激しく従って相関度
が小さい音楽に対しては、上記遅延時間を短く設定して
エコーがかかることを防止できる。すなわち、音楽のジ
ャンル等、音響ソースの種類に応じて残響信号の遅延時
間を最適に設定することができる。

［実施例１ 以下、この発明の実施例を、例えば自動車等の車両用の
音響装置に適用した場合について、添付図面を参照しな
がら詳細に説明する。

第１図は、本発明の実施例に係る車両用音響装置ｌの全
体構成を概略的に示すブロック構成図であるが、この図
において、信号源２は、例えば、カセットテープレコー
ダ、コンパクトディスクプレーヤあるいはＦ　Ｍ／Ａ　
Ｍチューナなどの機器で構成されている。上記音響装置
ｌは、例えば音楽のジャンル等に応じてそれぞれに適し
た演奏会場での臨場感をかもしだす音場効果を再生音に
付与するための音場創造装置３（所謂、デジタルシグナ
ルプロセッサ）を備えており、上記信号源２から出力さ
れた音響信号は、この音場創造装置３を介して、フロン
ト及びリヤのスピーカ５ｆ及び５「にそれぞれ付設され
たアンプ４ｆ及び４ｒに入力されて増幅された後、上記
各スピーカ５ｆ及び５「で再生されて車室内に発音され
るようになっている。

上記音場創造装置３は、前後のスピーカ５ｆ、５「から
の再生音の位相や到達時間を制御して、再生音に対して
実際の演奏会場と同様の反射音や残響音を付加するこ七
により、生演奏のりアリティを再現し得るようにしたも
ので、ボタン操作−つで音場創造モードを切り換えるこ
とができ、例えば、クラシック、ジャズあるいはロック
など音楽のジャンル等に応じて、それぞれに適した演奏
会場（コンサートホール、ライブハウスあるいはスタジ
アムなど）での臨場感をかもしだす音場効果を得ること
ができる。

本実施例では、信号源２からの出力信号（原信号）を高
速７−リエ変換することにより、該信号の周波数スペク
トル解析を行い得る高速フーリエ変換器６と、該７−リ
エ変換器６で得られた所定時間毎における周波数スペク
トルパターンを記憶する記憶装置７（メモリ）と、該記
憶装置７に記憶された上記各周波数スペクトルパターン
の相関度を演算する演算器８とを備えている。上記高速
フーリエ変換器６、記憶装置７及び演算器８は、信号源
２から順次直列に接続され、上記演算器８の出力側が音
場創造装置３の音場モード・パラメータ制御入力部に接
続されている。

そして、上記演算器８で得られた相関度の大小に応じて
、音響装置ｌの出力信号における残響信号の特性、つま
り遅延時間、信号レベルあるいは周波数特性などを制御
することにより、音響ソースの種類に応じて、音場創造
装置３の音響モード（音場創造モード）を自動的に最適
のモードに切換・設定することができるようになってい
る。

以下、上記音響装置ｌの作動を説明するに先だって、上
記所定時間毎における各周波数スペクトルパターンの相
関度の演算についての基本概念を説明する。

高速フーリエ変換で周波数スペクトル解析した信号レベ
ルのパターン（周波数スペクトルパターン）■は周波数
ｆの関数であり、次式■で表される。

Ｖ　−Ｆ　（ｆ）　　・・・■ また、所定時間毎に上記解析を繰り返して得られる各周
波数スペクトルパターンの相関度Ｒは、ある時間【＝１
（基準時間）におけるパターンＶｔ（基準パターン）と
、次々に後続する任意の時間ｔ”ｓにおけるパターンＶ
ｓとの比較結果に依存するものであるので、（ｖ＋　　
Ｖｓ）の関数として次式■で表すことができる。

Ｒ”Ｆ’（Ｖ、−Ｖｓ）−・−■ ここに、ｓ＝２．３，４．・・・２ｍである。

時間毎のスペクトルパターンを比較する場合、基準パタ
ーンＶ、のある周波数ｆにおけるレベルと、次パターン
■、の周波数ｆ及びこの周波数ｆから微少周波数±Δｆ
だけずれた周波数ｆ±Δｆにおけるレベルとを比較する
。尚、このとき、後で詳しく説明するように、上記Δｆ
に逆比例した重み付は係数Ｐ（Δｆ）を掛ける。そして
、ある周波数ｆ。

からｆｎまでの範囲について積分する。

次に、上記と同様の計算を、基準パターンＶｌと次々パ
ターンＶ、及び更に後続するパターンｖ、。

・・・、Ｖｍとの間でも繰り返して行う。尚、このとき
、後で詳しく説明するように、上記Ｓに逆比例した重み
付は係数Ｑ　（ｓ）を掛ける。

以上の各ステップの演算内容は、次式〇で表される。

ＲｏｅΣ　Ｐ（Δｆ）・Ｑ（ｓ） ａｐ 本実施例では、次式■により上記周波数スペクトルパタ
ーンの相関度の演算を行っＩ；。

尚、上記第０式中のに、、に、は次式■、■でそれぞれ
表される。

Ｋ、−Ｐ（Δｆ）Ｑ（ｓ）／［２Δｆｎ・（ｆｎ　−ｆ
＋）　Ｒａｓｌ・・・■ に！−［Ｖ＋（ｆ）　　Ｖｓ（ｆ＋Δｆ）］／　Ｖ　ｎ
＋ａｘ　　　　−■上記第■式のＲ，ｓは、第０式で得
られる相関量を正規化するための係数である。また、上
記第０式のＶｍａｘは、スペクトルパターンｖＩ乃至Ｖ
ｍ中の最大値で、このＶ鴎ａＸによりレベルの正規化を
行う。

以下、上記周波数スペクトルパターンの相関度の演算お
よびこの演算結果に応じた音場創造モードの設定につい
て、具体的に説明する。

信号源２からは、例えば第２図のグラフで示されるよう
な信号波形の音響信号が出力されている。

この音響信号を所定時間（ΔＴ）毎に繰り返して高速７
−リエ変換すること番こより、例えば第３図に示すよう
な、所定時間（ΔＴ）毎の周波数スペクトルパターンＶ
　ｒ　、　Ｖ　ｔ　、　Ｖ　ｓ　、Ｖ　ａが得られる。

尚、上記所定時間ΔＴは、例えば、１回の７−リエ変換
のための測定に要する時間を基準にして定められている
。

次に、上記各スペクトルパターンＶ、、Ｖ、、Ｖ、。

■、を、これらパターン中の最大値Ｖ　ｗａｘでレベル
の正規化を行うことにより、例えば第４図に示すように
、正規化されたパターンＡ　１．　Ａ　ｘ　、　Ａ　３
．　Ａ　４が得られる（例えば、Ａ　ｒ−Ｖ　１　／　
Ｖ　ｌｌ１ａｘ）。

そして、まず、これらパターンＡ、乃至Ａ４を、例えば
パターンＡ１を基準パターンとして比較することにより
、この基準パターンＡ、と各パターンＡ　ｔ　、　Ａ　
ｓ　、　Ａ　ａの相関度を演算する。すなわち、第６図
に示すように、まず基準パターンＡ、と次パターンＡ、
とを、周波数ｆ、及びこの周波数ｆｌから微少周波数±
Δｆだけずれた周波数（ｒ＋±Δｆ）ニおけるレベルに
ついて比較する。

このとき、例えば第５図に示すように、周波数ｆ、から
の振れ量を表す微少周波数差Δｆが大きくなるほど小さ
くなるように設定された周波数差の重み付は係数Ｐ（Δ
ｆ）を掛ける。この重み付は係数Ｐ（Δｆ）は、Δｆ＝
０のときが最も大きく、Ｐ（Δｆ）＝１となるように設
定されており、周波数ｆ、からの振れΔｆが大きくなる
ほど、この周波数ｆ、における相関度に及ぼす影響が小
さくなることが演算結果に反映されるようになっている
。

また、このとき、例えば第７図に示すように、基準パタ
ーンＡＩ（つまりスペクトルパターンＶｔ）が７−リエ
変換された基準時（Ｔ　Ｉ）から時間が経過するほど小
さくなるように設定された時間差の重み付は係数Ｑ　（
Ｓ）を掛ける。

そして、周波数差Δｆで積分することによって、周波数
ｆ、におけるパターンＡ、と基準パターンＡ。

との相関度Ｒ＋＊（ｆυを演算する。すなわち、次式■
を演算する。

・（Ａ　ｔ（ｒｔ）−Ａ　ｔ（ｒｔ＋Δｆ））ｄ（Δｆ
）・・・■ 次に、上記と同様の演算を周波数ｒ＝ｒ１からｆ＝ｆｎ
までについて繰り返して行うことにより、パターンＡ、
とパターンＡ、との相関度Ｒ１，が得られる。すなわち
、次式〇を演算する。

次に、上記パターンＡ、とＡ１との相関度Ｒ１！の演算
と同様にして、パターンＡ３とＡ、との相関度Ｒ１ｍを
演算する（第８図及び第１Ｏ図参照）。すなわち、次式
〇により周波数ｆ−ｆ、における相関度Ｒ１，（ｆ、）
を算出し、更に式［相］によりパターンＡ。

と基準パターンＡ、との相関度Ｒｔｘを演算する。

・（Ａ　＋（ｒｔ）−Ａ　５（ｒｔ＋Δｆ））ｄ（Δｆ
）また、同様にして、パターンＡ、とＡｊとの相関度Ｒ
１４を演算する。

以上のようにして得られた各相関度を正規化定数Ｒ，ｓ
によって正規化した後、上記０式に基づいて、スペクト
ルパターンの相関度Ｒを演算する。

すなわち、次式〇を演算することによって相関度Ｒが得
られる。

次に、上記相関度の演算例を説明する。第１１図のグラ
フは、　ａ、ｂ、ｃ３種類の音響信号それぞれについて
、時間毎の周波数スペクトルパターンＶ。

乃至Ｖ、を模式的に表示したものであるが、このグラフ
に示された各音響信号ａ、ｂ、ｃのそれぞれについて、
周波数３６０Ｈｚから４４０Ｈｚの範囲における相関度
の演算を行い、各パターンＶ、、Ｖｓ。

Ｖ　４　ト基準パターンｖ、との相関度ＲＩ　２　＊　
Ｒｌ　３　＋　Ｒｌ　４をそれぞれＲ，５（ｓ＝２．３
．４）で正規化すると、第１２図に示すような演算結果
が得られた。そして、この演算結果に基づいて、各音響
信号ａ、ｂ、ｃについての相関度Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃを求
めると、Ｒａ＝０．８１、Ｒｈ−０，５０、Ｒｃ−０，
４３であった。

すなわち、第１１図及び第１２図において、実線で示さ
れた音響信号ａの場合は、音の変化が最も少なく従って
相関度Ｒａが最も大きい。また、点鎖線で示された音響
信号すの場合は、最も良く変化しており従って相関度Ｒ
ｅが最も大さくなる。

そして、破線で示された音響信号すの場合は、音の変化
の程度はほどほどであり、その相関度Ｒｅも上記両信号
ａ、ｃの中間程度の値となっていることが分かる。

本実施例では、例えば第１３図、第１４図及び第１５図
に示すように、上記周波数スペクトルパターンの相関度
Ｒに応じて、つまり音響ソースの音楽の種類に応じて、
原信号に対する残響信号の遅延時間Ｄ【、減衰率（ｐ　
ｓ／　ｐ　ｏ）及び周波数特性の制御パターンが予め定
められており、例えば第１６図及び第１７図に示された
原信号の信号レベル（Ｐ、）及び周波数特性に対して、
第１８図に示すような遅延特性及び減衰特性と第１９図
に示すような周波数特性とを備えた残響信号が再生され
るようになっている。

以上、説明したように、本実施例によれば、上記演算器
８を設けたので、高速フーリエ変換器６で得られた音響
信号の所定時間毎の周波数スペクトルパターンの相関度
を演算することができ、この相関度の大小により、音楽
のジャンルなど音響ソースの種類を判別することができ
る。そして、上記相関度の大小に応じて、つまり音響ソ
ースの種類に応じて、音響装置１の出力信号における残
響信号の特性を制御することができる。

その結果、音響ソースの種類に応じて、音響装置ｌの音
場創造モードを自動的に最適のモードに切換・設定する
ことができ、音響ソースの種類が変わる度毎にマニュア
ル操作でモードの切り換えを行っていた従来に比べて、
煩わしさがなくなり利便性を向上させることができるの
である。

また、この場合において、音の変化が少なく従って相関
度が比較的大きい音楽に対しては、上記残響信号の遅延
時間を長く設定して十分な残響効果を付与し、一方、音
の変化が激しく従って相関度が比較的小さい音楽に対し
ては、上記遅延時間を短く設定してエコーがかかつて聴
きづらくなることを防止することができるなど、音楽の
ジャンルに応じて残響信号の遅延時間を最適に設定する
ことができる。

尚、上記実施例は車両用の音響装置についてのものであ
ったが、本発明は、上記の場合に限らず、業務用、更に
は家庭用など他の一般用途の音響装置にも適用すること
ができるのは勿論のことである。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明の詳細な説明するためのもので、
第１図は上記実施例に係る車両用音響装置の全体構成を
概略的に示すブロック構成図、第２図は信号源からの音
響信号の信号波形の一例を示すグラフ、第３図は上記音
響信号の所定時間毎の周波数スペクトルパターンを示す
グラフ、第４図は上記周波数スペクトルパターンを正規
化したパターンを示すグラフ、第５図は周波数差の重み
付は係数の変化特性の一例を示すグラフ、第６図１［ｉ
ＱｋパターンＡ１と次パターンＡ、との周波数【、にお
ける相関度の演算を示すグラフ、第７図は時間差の重み
係数の変化特性の一例を示すグラフ、第８図は基準パタ
ーンＡ、と次々パターンＡ、との周波数ｆ、における相
関度の演算を説明するためのグラフ、第９図及び第１０
図は上記パターンＡ。 とＡ、及びパターンＡ、とＡ、の周波数ｆ、からｆｎに
わたる相関度の演算をそれぞれ説明するためのグラフ、
第１１図は相関度の演算例を説明するために周波数スペ
クトルパターンの一例を模式的に示したグラフ、第１２
図は上記演算例における時間毎の相関度を示すグラフ、
第１３図、第１４図及び第１５図は相関度と遅延時間、
減衰率及び周波数特性との関係の一例をそれぞれ示すグ
ラフ、第１６図及び第１７図は原信号の信号レベル及び
周波数特性をそれぞれ示すグラフ、第１８図は残響信号
の遅延特性及び減衰特性を示すグラフ、第１９図は上記
残響信号の周波数特性を示すグラフ、第２０図及び第２
１図は変化の少ない音楽及び変化の激しい音楽の時間毎
の各周波数スペクトルパターンの一例をそれぞれ示すグ
ラフである。 ｌ・・・車両用音響装置、２・・・信号源、３・・・音
場創造装置、５ｆ、５ｒ・・・スピーカ、６・・・高速
フーリエ変換器、７・・・記憶装置、８・・・演算器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）信号源から出力された原信号と、この原信号に対
   する残響信号とを再生する再生手段を備えた音響装置に
   おいて、 上記信号源から出力された原信号の周波数スペクトル解
   析を行う解析手段と、該解析手段で得られた所定時間毎
   の周波数スペクトルパターンを記憶する記憶手段と、該
   記憶手段に記憶された上記各周波数スペクトルパターン
   の相関度を演算する演算手段とを備えるとともに、該演
   算手段で得られた相関度の大小に応じて、音響装置の出
   力信号における残響信号の特性を制御する制御手段を設
   けたことを特徴とする音響装置。
2. （２）上記制御手段は、上記相関度が比較的大きい場合
   には上記残響信号の遅延時間を長く設定する一方、上記
   相関度が比較的小さい場合には上記遅延時間が比較的短
   くなるように、残響信号の遅延時間を制御する制御特性
   を備えていることを特徴とする請求項１記載の音響装置
   。