JPH0553359B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は民生用を中心とする一般オーデイオ分
野あるいはホール音響、設備音響等の業務用分野
において、パワーアンプを通してスピーカシステ
ムに入力される音楽信号を処理するための音質調
整装置に関するものである。

従来の技術 近年、デイジタル信号処理技術の音響分野への
進出は目ざましいものがあり、デイジタルイコラ
イザー、残響付加装置やデイジタルコンボルバー
など、スピーカ補正用から室内音場補正を目的と
したものまで各種音質調整用機器が開発されつつ
ある。

以下、図面を参照しながら、上述した従来のデ
イジタル信号処理技術を用いた音質調整装置の一
例について説明する（例えば日本音響学会誌
VOL.41No.１ 1985 P59〜61）。

第４図は従来例における音質調整装置を示すも
のである。第４図において、１は入力端、２，１
２はナイキスト周波数以上の成分による折り返し
誤差を防ぐためのアンチエリアジングフイルタ、
３はアナログデイジタル変換部（以下Ａ／Ｄ部と
いう）、７はコンボルバ、１０はデイジタルアナ
ログ変換部（以下Ｄ／Ａ部という）、３２，３３
はそれぞれ帯域分割のためのバンドパスフイル
タ、１３，１６は駆動用のパワーアンプ、１４，
１７はそれぞれスピーカシステムを構成するツイ
ータおよびウーハである。

以上のように構成された音質調整装置につい
て、以下その動作について説明する。

まず、入力端１より入力された音楽信号はアン
チエリアジングフイルタ２によりナイキスト周波
数以上の成分を遮断された後Ａ／Ｄ部３によりデ
イジタル信号に変換される。前記デイジタル信号
はコンボルバ７によりスピーカユニツトの補正あ
るいは室内音場補正を目的とした実時間たたみ込
みや遅延等のデイジタルフイルタリング処理を受
ける。コンボルバ７からの出力はＤ／Ａ部１０に
よりアナログ信号に変換された後、アンチエリア
ジングフイルタ１２によりナイキスト周波数以上
の成分が遮断され、さらに帯域分割のためのアナ
ログのバンドパスフイルタ３２，３３により各帯
域信号に分割される。各帯域信号はアンプ１３，
１６により増幅された後、それぞれツイータ１
４，ウーハ１７を駆動する。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、サンプリ
ング周波数は再生すべき信号帯域の上限によつて
一意に決められるため、デイジタルフイルタリン
グの際の周波数分解能すなわち補正精度と全帯域
において一定となる。しかしながら人間の聴感上
の周波数特性はリニアスケールではなくLOGス
ケールに対応しており、そのため高域特性の補正
精度は適切であつても低域特性は不十分である。
また逆に低域特性の補正を精度よく行なうために
はコンボルバ７のハードウエア規模が非常に大き
くなるとともに高域特性の補正精度が過剰とな
り、コストパーフオーマンスが悪くなるという問
題点を有していた。

さらに、アナログのバンドパスフイルタ３２，
３３により帯域分割するため、再生時にクロスオ
ーバ周波数付近での振幅、位相特性の整合性が保
証されないという問題点を有していた。

本発明は上記問題点に鑑み、簡易な構成で高域
と低域における聴感上の周波数特性補正精度がほ
ぼ一定となるとともに、マルチウエイスピーカシ
ステムにて再生した時のクロスオーバー周波数付
近での振幅、位相特性の整合性がほぼ保証される
音質調整装置を提供するものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の音質調整
装置は、Ａ／Ｄ変換されたデイジタル信号をクロ
スオーバー周波数付近において振幅、位相特性の
整合性が保たれるように帯域分割した後、高域成
分についてはそのままのサンプリング周波数で、
低域成分についてはサンプリング周波数を低くし
てフイルタリングを行なつた後、各スピーカユニ
ツトにて再生するものである。

作 用 本発明は上記した構成によつて、Ａ／Ｄ変換さ
れた後のデイジタル信号に直線位相推移となるロ
ーパスフイルタ（以下LPF）を作用させて低域
成分を抽出する一方、前記Ａ／Ｄ変換されたデイ
ジタル信号を遅延させた後に前記低域成分との差
をとることにより高域成分を抽出する。前記低域
成分と前記高域成分は加算により前記Ａ／Ｄ変換
直後のデイジタル信号を完全に再現可能である。
前記高域成分はそのままコンボルバにより実時間
たたみ込み処理を受ける。一方前記低域成分は、
折り返し誤差が生じない範囲で信号を間引いてサ
ンプリング周波数を落とし、低域処理用のコンボ
ルバのハードウエア規模を高域処理用のコンボル
バは同程度としたまま周波数分解能を上げた状態
で前記低域処理用のコンボルバにて実時間たたみ
込み処理を受ける。その後、前記たたみ込み処理
された高域成分は、前記両コンボルバによるたた
み込み処理に起因する前記両成分の相対的な位相
ずれを補正するための遅延処理を受けた後Ｄ／Ａ
変換によりアナログ信号に変換され、高音再生用
ユニツトにより再生される。一方、前記たたみ込
み処理された低域成分は、サンプリング周波数を
落とした状態でＤ／Ａ変換によりアナログ信号に
変換され、低音再生用ユニツトにより再生され
る。これにより、クロスオーバー周波数付近での
高域と低域の振幅、位相特性の整合性を比較的良
好に保つとともに、コンボルバのハードウエア規
模を大きくすることなく聴感上の低域補正精度を
高域補正精度と同程度とすることができる。

実施例 以下、本発明の一実施例の音質調整装置につい
て、図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の第１の実施例における音質調
整装置のブロツク図を示すものである。第１図に
おいて、１は入力端、２，１２，１５はアンチエ
リアジングフイルタ、３はＡ／Ｄ部、４，９は遅
延器、５はローパスフイルタ（以下LPFとい
う）、６はダウンサンプリング部、７，８はコン
ボルバ、１０，１１はＤ／Ａ部、１３，１６はア
ンプ、１４はツイータ、１７はウーハである。ま
た１８はコンピユータ、１９はコンピユータ１８
とコンボルバ７，８、遅延器９とを接続するため
のインターフエース、２０はデイスクユニツト、
２１は入力装置である。

以上のように構成された音質調整装置におい
て、入力端１から入力された音楽信号は、アンチ
エリアジングフイルタ２を通つた後Ａ／Ｄ部３に
よつてデイジタル信号に変換される。前記デイジ
タル信号はLPF５によつて低域成分が抽出され
る。また前記デイジタル信号は遅延器４により遅
延された後に前記低域成分との差をとることによ
り高域成分が抽出される。ここでLPF５は直線
位相推移FIR型デイジタルフイルタから構成され
ており、遅延器４の遅延量はLPF５のタツプ数
の半分である。LPF５から出力された低域過
されたデイジタル信号はダウンサンプリング部６
により間引き操作が行なわれて、折り返し誤差が
生じない範囲でサンプリング周波数が落とされた
後、コンボルバ８により実時間たたみ込み処理を
うける。そしてサンプリング周波数が落とされた
状態でＤ／Ａ部１１によりアナログ信号に変換さ
れた後アンチエリアジングフイルタ１５を通つて
アンプ１６によりウーハ１７を駆動する。一方、
前記高域成分からなるデイジタル信号は、コンボ
ルバ７により実時間たたみ込み処理をうけた後、
遅延器９により遅延される。そしてＤ／Ａ部１０
によりアナログ信号に変換され、アンチエリアジ
ングフイルタ１２を通つてアンプ１３によりツイ
ータ１４を駆動する。遅延器９には、コンボルバ
７，８でのたたみ込み処理に起因する高域成分信
号、低域成分信号の相対的な時間ずれ、およびツ
イータ１４、ウーハ１７の位置に起因する再生音
の時間ずれを補正するための遅延量を与える。

以上のように本実施例によれば、デイジタル信
号を加算により振幅、位相特性ともに再現可能な
ように帯域分割した後、高域成分についてはその
ままのサンプリング周波数にて、また低域成分に
ついてはサンプリング周波数を低くして、それぞ
れ同程度のTAP段数（ハードウエア規模）を有
するコンボルドにより実時間たたみ込み処理し、
高域成分信号についてはその後適切な遅延処理を
行なうことにより、クロスオーバー周波数付近で
の高域と低域の振幅、位相特性の整合性を比較的
良好に保つとともに、コンボルバのハードウエア
規模を大きくすることなく高域に比べて低域の周
波数分解能を上げることができる。すなわち聴感
上の周波数分解能を高域と低域を同程度とするこ
とができる。

なお、第１図において、コンボルバ７，８およ
び遅延器９をインターフエース１９をかいしてコ
ンピユータ１８に接続し、デイスクユニツト２０
に格納されているツイータ１４、ウーハ１７の特
性および入力装置２１より入力された目標特性を
もとに、ツイータ１４、ウーハ１７の特性を打ち
消して目標特性を実現するようなフイルタ特性、
遅延量を計算した後、インターフエース１９より
各コンボルバ７，８や遅延器９にこれらのデータ
を転送する形式としてもよい。

第２図は本発明の第２の実施例を示す音質調整
装置のブロツク図である。第２図において、４，
２２，９，２６は遅延器、５，２３はLPF、６，
２４はダウンサンプリング部、７，８，２５はコ
ンボルバである。第２図では、LPF５により低
域過されたデイジタル信号をダウンサンプリン
グ部６により間引いてサンプリング周波数を下げ
た後、再びLPF２３により低域過されて、ダ
ウンサンプリング部２４での間引き操作により、
さらにサンプリング周波数を下げている。一方、
ダウンサンプリング部６より出力された信号は、
遅延器２２により遅延された後、LPF２３から
の出力との差がとられて高域成分が抽出される。
そのため全体として、それぞれサンプリング周波
数の異なる三つの帯域に分割されたデイジタル信
号が得られ、それぞれ三つのコンボルバ７，８，
２５により実時間たたみ込み処理を受ける。

なお、第２図において、ダウンサンプリング部
２４より出力される信号を再びLPFと遅延器お
よびダウンサンプリング部を用いて帯域分割する
ことをくり返し、帯域分割を４帯域以上としても
よい。

第３図は、本発明の第３の実施例の音質調整装
置のブロツク図である。第１図と異なるのは、コ
ンボルバ８により低いサンプリング周波数で実時
間たたみ込み処理を受けた低域成分信号がアツプ
サンプリング部２８によりデイジタル信号の１周
期間にゼロデータをダウンサンプリング部６にお
いて間引いたぶんだけ挿入してサンプリング周波
数を元に戻し、LPF２９によりゼロデータを挿
入した部分を補間し、ダウンサンプリング部６、
アツプサンプリング部２８で減衰したエネルギー
を乗算器３０により回復させた後に、遅延器９か
らの高域成分信号との加算により全帯域信号とし
て、１本のスピーカ３１により再生する点であ
る。この場合、Ｄ／Ａ部１０の前段階で高域成分
と低域成分との加算を行なうときに、クロスオー
バー周波数付近での両成分の振幅、位相特性の整
合性を保つために、補間のためのLPF２９の影
響をキヤンセルする目的で、LPF２９と同じ特
性のLPF２７を設けている。

発明の効果 本発明は、Ａ／Ｄ変換されたデイジタル信号を
帯域分割し、低域信号についてはサンフリング周
波数を下げてフイルタリングを行ない、高域信号
についてはそのままのサンプリング周波数でフイ
ルタリングを行なつた後、適切な遅延をかけるも
のであり、ハードウエアの規模を大きくすること
なく聴感上の低域補正精度を高域と同程度にで
き、しかも再生時にクロスオーバー周波数付近で
の高域と低域の振幅、位相特性の整合性を良好に
保つことのできるすぐれた音質調整装置を実現で
きるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の音質調整装置のブ
ロツク図、第２図と第３図は本発明の他の実施例
の音質調整装置のブロツク図、第４図は従来例に
おける音質調整装置のブロツク図である。 ３……Ａ／Ｄ部、４，９，２２，２６……遅延
器、５，２３，２９……LPF、６，２４……ダ
ウンサンプリング部、７，８……コンボルバ、２
８……アツプサンプリング部、１０，１１……
Ｄ／Ａ部、３０……乗算器、１８……コンピユー
タ、１９……インターフエース、２１……入力装
置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入力されたアナログ信号をデイジタル信号に
   変換するアナログデイジタル変換部と、前記アナ
   ログデイジタル変換部より出力されたデイジタル
   信号を低域濾過するためのローパスフイルタと、
   前記アナログデイジタル変換部より出力されたデ
   イジタル信号を遅延するための第１の遅延器と、
   前記第１の遅延器により遅延されたデイジタル信
   号と前記ローパスフイルタにより低域濾過された
   デイジタル信号との差から求まる高域濾過された
   デイジタル信号に実時間たたみ込み処理を行なう
   ための第１のコンボルバと、前記第１のコンボル
   バから出力されたデイジタル信号を遅延するため
   の第２の遅延器と、前記低域濾過されたデイジタ
   ル信号を間引くことによりサンプリング周波数を
   低くするためのダウンサンプリング部と、前記ダ
   ウンサンプリング部から出力されたデイジタル信
   号に実時間たたみ込み処理を行なうための第２の
   コンボルバと、前記第２の遅延器から出力された
   デイジタル信号をアナログ信号に変換するための
   第１のデイジタルアナログ変換部と、前記第２の
   コンボルバから出力されたデイジタル信号をサン
   プリング周波数を落とした状態でアナログ信号に
   変換するための第２のデイジタルアナログ変換部
   とを備え、振幅特性、位相特性ともに再現可能な
   ように帯域分割した入力信号の高域成分について
   はアナログデイジタル変換時のサンプリング周波
   数で、低域成分については前記サンプリング周波
   数より低いサンプリング周波数でそれぞれたたみ
   込み処理を行い、高域成分信号はそれぞれのたた
   み込み処理に起因する両成分信号の時間ずれ、あ
   るいは高域成分低域成分両信号再生用スピーカユ
   ニツトの位置関係に起因する時間ずれを補正する
   ために遅延処理した、高域成分低域成分両信号を
   デイジタルアナログ変換することを特徴とする音
   質調整装置。 ２ デイジタル信号を遅延する前記第１の遅延器
   と、前記デイジタル信号の低域成分を抽出するた
   めの前記ローパスフイルタと、前記第１の遅延器
   の出力信号から前記ローパスフイルタの出力信号
   を減算して前記信号の高域成分を抽出するための
   減算器と、前記ローパスフイルタの出力信号のサ
   ンプリング周波数を低くするための前記ダウンサ
   ンプリング部とから構成される信号の帯域分割部
   を複数個有し、前段の帯域分割部を構成するダウ
   ンサンプリング部の出力である低域信号が後段の
   帯域分割部の入力となるよう各帯域分割部を縦列
   構成することにより、信号の分割帯域を３帯域以
   上として、それぞれの帯域ごとに実時間たたみ込
   み処理を行なうことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の音質調整装置。 ３ 帯域分割されたデイジタル信号に実時間たた
   み込み処理するための各コンボルバ及び時間ずれ
   を補正するための各遅延器をインターフエースを
   介してコンピユータと接続し、前記コンピユータ
   と接続された入力装置より入力された目標特性を
   試聴用スピーカシステムにて実現するために、前
   記コンピユータにてタツプ係数及び遅延量を計算
   した後、前記インターフエースを介して前記各コ
   ンボルバ及び前記各遅延器に転送することによ
   り、リアルタイムにて目標特性を実現することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記
   載の音質調整装置。