JPH0646499A - 音場補正装置 - Google Patents
音場補正装置Info
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- JPH0646499A JPH0646499A JP4218224A JP21822492A JPH0646499A JP H0646499 A JPH0646499 A JP H0646499A JP 4218224 A JP4218224 A JP 4218224A JP 21822492 A JP21822492 A JP 21822492A JP H0646499 A JPH0646499 A JP H0646499A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来に比べ、車室内での音楽のより良好な聴
取条件を作り出し得る音場補正装置の提供。 【構成】 左右のスピーカ６，７により車室内１２で聴
取の頭部付近にある測定用マイクロフォン８に対してＣ
Ｄプレーヤ等の音響源１からの音響信号を再生音響信号
として再生出力する。また、測定用マイクロフォン８が
再生音響信号を取り込む。そして、適応型ＦＩＲフィル
タを含む信号処理部２及び３が、音響源１からの音響信
号を入力すると共に、取り込まれた再生音響信号に基づ
いて、スピーカ６７と聴取者の位置による音場再生空間
に応じて変移された再生音響信号の、周波数特性、到達
時間差及びインパルス応答の中の少なくとも何れか一つ
を適応制御（適応処理）する。
取条件を作り出し得る音場補正装置の提供。 【構成】 左右のスピーカ６，７により車室内１２で聴
取の頭部付近にある測定用マイクロフォン８に対してＣ
Ｄプレーヤ等の音響源１からの音響信号を再生音響信号
として再生出力する。また、測定用マイクロフォン８が
再生音響信号を取り込む。そして、適応型ＦＩＲフィル
タを含む信号処理部２及び３が、音響源１からの音響信
号を入力すると共に、取り込まれた再生音響信号に基づ
いて、スピーカ６７と聴取者の位置による音場再生空間
に応じて変移された再生音響信号の、周波数特性、到達
時間差及びインパルス応答の中の少なくとも何れか一つ
を適応制御（適応処理）する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はオーディオ再生装置に関
し、特に、自動車等の狭い空間内における使用に好適な
音場補正装置に関する。
し、特に、自動車等の狭い空間内における使用に好適な
音場補正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、車室内で音楽を再生する場合、周
波数特性の補正はグラフィック・イコライザで聴取者が
主観的に行なっていた。また、近年、マイクロフォンを
用いて周波数特性を測定し、パラメトリック・イコライ
ザで補正する装置も開発されている。この装置の一例の
ブロック図を図１０に示す。図１０において、１はＣＤ
プレーヤ等の信号源、２’はＲチャンネル用イコライザ
ー、３’はＬチャンネル用イコライザー、４はＲチャン
ネル用アンプ、５はＬチャンネル用アンプ、６はＲチャ
ンネル用スピーカ、７はＬチャンネル用スピーカ、８は
測定用マイクロフォン、９は周波数特性測定器、１０は
ＣＰＵ、１１は記憶装置（メモリ）、１２は車室であ
る。
波数特性の補正はグラフィック・イコライザで聴取者が
主観的に行なっていた。また、近年、マイクロフォンを
用いて周波数特性を測定し、パラメトリック・イコライ
ザで補正する装置も開発されている。この装置の一例の
ブロック図を図１０に示す。図１０において、１はＣＤ
プレーヤ等の信号源、２’はＲチャンネル用イコライザ
ー、３’はＬチャンネル用イコライザー、４はＲチャン
ネル用アンプ、５はＬチャンネル用アンプ、６はＲチャ
ンネル用スピーカ、７はＬチャンネル用スピーカ、８は
測定用マイクロフォン、９は周波数特性測定器、１０は
ＣＰＵ、１１は記憶装置（メモリ）、１２は車室であ
る。
【０００３】図１０の装置は専用の測定信号（例えば、
ホワイト・ノイズ）をスピーカ６，７から出力し、これ
を聴取者の頭部付近に設置した測定用マイクロフォン８
で集音し、周波数特性測定器９で周波数特性を解析し、
その結果によりＣＰＵ１０がイコライザ２，’，３’を
制御するシステムである。この操作を各座席毎に行ない
それぞれの係数をメモリ１１に保存して座席モードと
し、ユーザが希望する座席で最適な特性になるように係
数を呼び出して使っていた。
ホワイト・ノイズ）をスピーカ６，７から出力し、これ
を聴取者の頭部付近に設置した測定用マイクロフォン８
で集音し、周波数特性測定器９で周波数特性を解析し、
その結果によりＣＰＵ１０がイコライザ２，’，３’を
制御するシステムである。この操作を各座席毎に行ない
それぞれの係数をメモリ１１に保存して座席モードと
し、ユーザが希望する座席で最適な特性になるように係
数を呼び出して使っていた。
【０００４】また、左右のスピーカ６，７から聴取者へ
の音の到達時間の補正は遅延回路で信号を遅延させ補正
するが、その遅延時間は左右のスピーカ６，７と聴取者
との距離を実測して算出していた。図１１はその計算例
の説明図であり、図１１において、ｘをＲチャンネル用
スピーカ６と聴取位置との距離（ｍ：メートル）、ｙを
Ｌチャンネル用スピーカ７と聴取位置（測定用マイクロ
フォン８）との距離（ｍ）、ｄｔを補正する遅延時間
（ｓ；秒）とすると、ｄｔ＝（ｙ−ｘ）／３４０とな
る。但し、音速を３４０ｍ／ｓとする。
の音の到達時間の補正は遅延回路で信号を遅延させ補正
するが、その遅延時間は左右のスピーカ６，７と聴取者
との距離を実測して算出していた。図１１はその計算例
の説明図であり、図１１において、ｘをＲチャンネル用
スピーカ６と聴取位置との距離（ｍ：メートル）、ｙを
Ｌチャンネル用スピーカ７と聴取位置（測定用マイクロ
フォン８）との距離（ｍ）、ｄｔを補正する遅延時間
（ｓ；秒）とすると、ｄｔ＝（ｙ−ｘ）／３４０とな
る。但し、音速を３４０ｍ／ｓとする。
【０００５】そして、上記、周波数特性補正と同様に、
座席モードとして、遅延時間をメモリ１１に保存し、ユ
ーザが必要に応じて呼び出して使うことができた。図１
２は、この到達時間補正システムのブロック図であり、
１はＣＤプレーヤ等の信号源、２”はＲチャンネル用遅
延回路、３”はＬチャンネル用遅延回路、４はＲチャン
ネル用アンプ、５はＬチャンネル用アンプ、６はＲチャ
ンネル用スピーカ、７はＬチャンネル用スピーカであ
る。
座席モードとして、遅延時間をメモリ１１に保存し、ユ
ーザが必要に応じて呼び出して使うことができた。図１
２は、この到達時間補正システムのブロック図であり、
１はＣＤプレーヤ等の信号源、２”はＲチャンネル用遅
延回路、３”はＬチャンネル用遅延回路、４はＲチャン
ネル用アンプ、５はＬチャンネル用アンプ、６はＲチャ
ンネル用スピーカ、７はＬチャンネル用スピーカであ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１０
に示した周波数特性自動補正装置及び図１２に示した到
達時間差補正装置には次のような問題点があった。 図１２の到達時間差補正装置では、遅延時間算出に
距離の実測が必要でありそのための実測に時間がかか
り、また、精度も高くない点。 図１０の周波数特性自動補正装置では、外部から騒
音が入ると補正の特性が狂うので、騒音下では自動補正
ができない点。 図１０の周波数特性自動補正装置では、イコライザ
ー（フィルタ）の係数算出にコンピュータ（マイクロコ
ンピュータ）を使用しなければならず、また、フィルタ
の係数を保持しておく必要がある点。 測定信号（ホワイト・ノイズ等）をスピーカから発
するため聴取者にとり負担が大きい点。
に示した周波数特性自動補正装置及び図１２に示した到
達時間差補正装置には次のような問題点があった。 図１２の到達時間差補正装置では、遅延時間算出に
距離の実測が必要でありそのための実測に時間がかか
り、また、精度も高くない点。 図１０の周波数特性自動補正装置では、外部から騒
音が入ると補正の特性が狂うので、騒音下では自動補正
ができない点。 図１０の周波数特性自動補正装置では、イコライザ
ー（フィルタ）の係数算出にコンピュータ（マイクロコ
ンピュータ）を使用しなければならず、また、フィルタ
の係数を保持しておく必要がある点。 測定信号（ホワイト・ノイズ等）をスピーカから発
するため聴取者にとり負担が大きい点。
【０００７】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、従来に比べ、車室内での音楽のより良好な聴取
条件を作り出し得る音場補正装置を提供することを目的
とする。
であり、従来に比べ、車室内での音楽のより良好な聴取
条件を作り出し得る音場補正装置を提供することを目的
とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の音場補正装置は、所定の音場再生空間内で
再生音聴取位置に対して音響源からの音響信号を再生音
響信号として再生出力する再生出力手段と、再生音聴取
位置の近傍に位置し再生音響信号を取り込む音響入力手
段と、音響源からの音響信号を入力すると共に、取り込
まれた再生音響信号に基づいて再生出力手段と再生音聴
取位置による音場再生空間に応じて変移された再生音響
信号の、周波数特性、到達時間差及びインパルス応答の
うちの少なくとも何れか一つを適応制御する適応フィル
タ手段と、を有することを特徴とする。
めに本発明の音場補正装置は、所定の音場再生空間内で
再生音聴取位置に対して音響源からの音響信号を再生音
響信号として再生出力する再生出力手段と、再生音聴取
位置の近傍に位置し再生音響信号を取り込む音響入力手
段と、音響源からの音響信号を入力すると共に、取り込
まれた再生音響信号に基づいて再生出力手段と再生音聴
取位置による音場再生空間に応じて変移された再生音響
信号の、周波数特性、到達時間差及びインパルス応答の
うちの少なくとも何れか一つを適応制御する適応フィル
タ手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】また、上記の音場補正装置において、適応
フィルタ手段が、再生音響信号が聴取者の位置までに到
達する到達時間に対応したフィルタ係数を検定し、該係
数が所定レベルの時には該レベルに対応する遅延時間に
より到達時間差を設定する適応型信号到達時間検定手段
と、遅延時間により音響源からの音響信号を遅延処理し
再生音響信号を音響入力手段で取り込み、音場再生空間
のインパルス応答を推定し設定する適応型インパルス応
答推定処理手段と、インパルス応答により所定の測定信
号で逆フィルタ特性を設定し、適応制御処理により周波
数特性を得る適応型逆フィルタ手段と、を有し、聴取者
の位置での周波数特性、再生音到達時間、インパルス応
答特性を自動的に調節制御することを特徴とする。
フィルタ手段が、再生音響信号が聴取者の位置までに到
達する到達時間に対応したフィルタ係数を検定し、該係
数が所定レベルの時には該レベルに対応する遅延時間に
より到達時間差を設定する適応型信号到達時間検定手段
と、遅延時間により音響源からの音響信号を遅延処理し
再生音響信号を音響入力手段で取り込み、音場再生空間
のインパルス応答を推定し設定する適応型インパルス応
答推定処理手段と、インパルス応答により所定の測定信
号で逆フィルタ特性を設定し、適応制御処理により周波
数特性を得る適応型逆フィルタ手段と、を有し、聴取者
の位置での周波数特性、再生音到達時間、インパルス応
答特性を自動的に調節制御することを特徴とする。
【００１０】
【作用】上記構成により本発明の音場補正装置は、再生
出力手段により所定の音場再生空間内で再生音聴取位置
に対して音響源からの音響信号を再生音響信号として再
生出力する。また、音響入力手段が再生音聴取位置の近
傍に位置し、再生音響信号を取り込み、適応フィルタ手
段が、音響源からの音響信号を入力すると共に、取り込
まれた再生音響信号に基づいて再生出力手段と再生音聴
取位置による音場再生空間に応じて変移された再生音響
信号の、周波数特性、到達時間差及びインパルス応答の
中の少なくとも何れか一つを適応制御する。
出力手段により所定の音場再生空間内で再生音聴取位置
に対して音響源からの音響信号を再生音響信号として再
生出力する。また、音響入力手段が再生音聴取位置の近
傍に位置し、再生音響信号を取り込み、適応フィルタ手
段が、音響源からの音響信号を入力すると共に、取り込
まれた再生音響信号に基づいて再生出力手段と再生音聴
取位置による音場再生空間に応じて変移された再生音響
信号の、周波数特性、到達時間差及びインパルス応答の
中の少なくとも何れか一つを適応制御する。
【００１１】なお、適応フィルタ手段は、適応型信号到
達時間検定手段により、通常の音楽を片チャンネルづつ
再生しながら聴取者の頭部付近に設置した音響入力手段
で信号を収音し、適応フィルタ手段を用いて到達時間差
を測定し、音像を聴取者の正面に定位させ、外来ノイズ
キャンセル手段（適応型インパルス応答推定手段）によ
り走行時など外来ノイズが大きい場合でも適応フィルタ
手段で系（車室内）のインパルス応答を推定し補正処理
を行ない、適応型逆フィルタ機能により、乱れた周波数
特性を適応フィルタ手段で補正することができる。
達時間検定手段により、通常の音楽を片チャンネルづつ
再生しながら聴取者の頭部付近に設置した音響入力手段
で信号を収音し、適応フィルタ手段を用いて到達時間差
を測定し、音像を聴取者の正面に定位させ、外来ノイズ
キャンセル手段（適応型インパルス応答推定手段）によ
り走行時など外来ノイズが大きい場合でも適応フィルタ
手段で系（車室内）のインパルス応答を推定し補正処理
を行ない、適応型逆フィルタ機能により、乱れた周波数
特性を適応フィルタ手段で補正することができる。
【００１２】
【実施例】図１は本発明の音場補正装置の構成例を示す
ブロック図であり、図１において、１はＣＤプレーヤ等
の信号源、２はＲチャンネル用信号処理部、３はＬチャ
ンネル用信号処理部、４はＲチャンネル用アンプ、５は
Ｌチャンネル用アンプ、６はＲチャンネル用スピーカ、
７はＬチャンネル用スピーカ、８は測定用マイクロフォ
ン、１０はＣＰＵ、１１は記憶装置（メモリ）、１２は
車室である。なお、本実施例では２チャンネルの場合に
ついて述べているが、本発明の音場補正装置のチャンネ
ル数はこれに限定されない。
ブロック図であり、図１において、１はＣＤプレーヤ等
の信号源、２はＲチャンネル用信号処理部、３はＬチャ
ンネル用信号処理部、４はＲチャンネル用アンプ、５は
Ｌチャンネル用アンプ、６はＲチャンネル用スピーカ、
７はＬチャンネル用スピーカ、８は測定用マイクロフォ
ン、１０はＣＰＵ、１１は記憶装置（メモリ）、１２は
車室である。なお、本実施例では２チャンネルの場合に
ついて述べているが、本発明の音場補正装置のチャンネ
ル数はこれに限定されない。
【００１３】また、本発明の信号処理部は適応型信号到
達時間検定手段、適応型インパルス応答推定手段及び適
応型逆フィルタ手段を有する。適応型信号到達時間検定
手段と適応型インパルス応答推定手段での適応処理は、
系のインパルス応答の推定（未知のシステム（系）の同
定）であり、適応型逆フィルタ手段は系の逆フィルタの
設計（逆モデリング）である。これらについては後述す
る。
達時間検定手段、適応型インパルス応答推定手段及び適
応型逆フィルタ手段を有する。適応型信号到達時間検定
手段と適応型インパルス応答推定手段での適応処理は、
系のインパルス応答の推定（未知のシステム（系）の同
定）であり、適応型逆フィルタ手段は系の逆フィルタの
設計（逆モデリング）である。これらについては後述す
る。
【００１４】図２は信号処理部の構成例を示すブロック
図であり、本実施例では説明上、Ｌチャンネル信号処理
部３として述べるが、Ｒチャンネル信号処理部２とＬチ
ャンネル信号処理部３の構成は等しい。図２において、
１は図１と同じ信号源、２１，２３は遅延回路、２２は
逆チャンネル（Ｒチャンネル）の遅延回路（２１）、２
４，２５は適応型ＦＩＲフィルタ、２６はスイッチ、２
７は補正したい系（未知の系）である。なお、実施例で
は補正したい系２７は、図１のＬチャンネル用スピーカ
７及び測定用マイクロフォンの構成する例である。図３
は図１の音場補正装置の動作を示すフローチャートであ
る。以下、図３に従って音場補正装置の動作について述
べる。
図であり、本実施例では説明上、Ｌチャンネル信号処理
部３として述べるが、Ｒチャンネル信号処理部２とＬチ
ャンネル信号処理部３の構成は等しい。図２において、
１は図１と同じ信号源、２１，２３は遅延回路、２２は
逆チャンネル（Ｒチャンネル）の遅延回路（２１）、２
４，２５は適応型ＦＩＲフィルタ、２６はスイッチ、２
７は補正したい系（未知の系）である。なお、実施例で
は補正したい系２７は、図１のＬチャンネル用スピーカ
７及び測定用マイクロフォンの構成する例である。図３
は図１の音場補正装置の動作を示すフローチャートであ
る。以下、図３に従って音場補正装置の動作について述
べる。
【００１５】〈音場補正装置の動作〉 ［ステップ３１］ 到達時間の測定 後述する適応型信号到達時間検定手段により車室１２の
左右それぞれのスピーカ６，７から聴取者の頭部付近に
設置した測定用マイクロフォン８までの信号到達時間を
調べる。図４の信号処理部の動作説明図に示すように信
号源１、遅延回路２３、適応型ＦＩＲフィルタ２４、ス
イッチ２６、補正したい系２７を動作させる。なお、図
４において、太線は適応型信号到達時間検定手段下の動
作における信号の流れを示している（また、図４〜図６
のブロック図及び記号は図２と同様である）。
左右それぞれのスピーカ６，７から聴取者の頭部付近に
設置した測定用マイクロフォン８までの信号到達時間を
調べる。図４の信号処理部の動作説明図に示すように信
号源１、遅延回路２３、適応型ＦＩＲフィルタ２４、ス
イッチ２６、補正したい系２７を動作させる。なお、図
４において、太線は適応型信号到達時間検定手段下の動
作における信号の流れを示している（また、図４〜図６
のブロック図及び記号は図２と同様である）。
【００１６】まず、初期設定として、遅延回路２３の遅
延時間を０（ゼロ）、適応型ＦＩＲフィルタ２４の係数
を全て０（ゼロ）にする。信号源１（例えば、ＣＤプレ
ーヤー）から片方のチャンネル（この場合はＬチャンネ
ル）のみ音楽を出力し、適応型信号到達時間検定手段
（後述）の原理により到達時間を検定する。検定結果を
遅延回路２３にセットすると共に、ＣＰＵ１０に送出し
メモリ１１に格納する。上記と同様の動作をＲチャンネ
ル信号処理部でも行ない、測定用マイクロフォン８まで
の到達時間を得る。
延時間を０（ゼロ）、適応型ＦＩＲフィルタ２４の係数
を全て０（ゼロ）にする。信号源１（例えば、ＣＤプレ
ーヤー）から片方のチャンネル（この場合はＬチャンネ
ル）のみ音楽を出力し、適応型信号到達時間検定手段
（後述）の原理により到達時間を検定する。検定結果を
遅延回路２３にセットすると共に、ＣＰＵ１０に送出し
メモリ１１に格納する。上記と同様の動作をＲチャンネ
ル信号処理部でも行ない、測定用マイクロフォン８まで
の到達時間を得る。
【００１７】［ステップ３２］ インパルス応答の推定 次に、スピーカ６，７と測定用マイクロフォン８の間の
インパルス応答を推定する。Ｌチャンネルスピーカ６と
測定用マイクロフォン８の間のインパルス応答について
は、図４の信号処理部の動作説明図に示すように信号源
１、遅延回路２３、適応型ＦＩＲフィルタ２４、スイッ
チ２６、補正したい系２７を動作させ、スイッチ２６ａ
側に切換える。
インパルス応答を推定する。Ｌチャンネルスピーカ６と
測定用マイクロフォン８の間のインパルス応答について
は、図４の信号処理部の動作説明図に示すように信号源
１、遅延回路２３、適応型ＦＩＲフィルタ２４、スイッ
チ２６、補正したい系２７を動作させ、スイッチ２６ａ
側に切換える。
【００１８】初期設定として適応型ＦＩＲフィルタ２４
の係数を全て０（ゼロ）にし、遅延回路２３で適応型信
号到達時間検定手段により設定された遅延を行なう。信
号源１からＬチャンネルのみの音楽を出力し、後述する
適応型インパルス応答推定手段の原理によりインパルス
応答を推定する。これにより得られた適応型ＦＩＲフィ
ルタの係数が推定されたインパルス応答である。逆チャ
ンネル（Ｒチャンネル）についても同様にしてインパル
ス応答を推定することができる。
の係数を全て０（ゼロ）にし、遅延回路２３で適応型信
号到達時間検定手段により設定された遅延を行なう。信
号源１からＬチャンネルのみの音楽を出力し、後述する
適応型インパルス応答推定手段の原理によりインパルス
応答を推定する。これにより得られた適応型ＦＩＲフィ
ルタの係数が推定されたインパルス応答である。逆チャ
ンネル（Ｒチャンネル）についても同様にしてインパル
ス応答を推定することができる。
【００１９】［ステップ３３］ 逆フィルタの設定 図５の信号処理部の動作説明図に示すように信号源１、
遅延回路２１、適応型ＦＩＲフィルタ２５、遅延回路２
３、適応型ＦＩＲフィルタ２４及びスイッチ２６を動作
させ、上記ステップ３２で推定した、スピーカ６，７と
測定用マイクロフォン８の間の伝達関数（インパルス応
答）の逆フィルタを設計する。図５において、太線はイ
ンパルス応答の逆フィルタの設計時の動作における信号
の流れを示している。
遅延回路２１、適応型ＦＩＲフィルタ２５、遅延回路２
３、適応型ＦＩＲフィルタ２４及びスイッチ２６を動作
させ、上記ステップ３２で推定した、スピーカ６，７と
測定用マイクロフォン８の間の伝達関数（インパルス応
答）の逆フィルタを設計する。図５において、太線はイ
ンパルス応答の逆フィルタの設計時の動作における信号
の流れを示している。
【００２０】初期設定として、遅延回路２１では適応型
ＦＩＲフィルタ２５の最大遅延時間の１／２を遅延さ
せ、適応型ＦＩＲフィルタ２５のフィルタ係数を全て０
とし、遅延回路２３の遅延時間は０に、適応型ＦＩＲフ
ィルタ２４のフィルタ係数はインパルス応答推定手段で
推定した結果をセットする。次に、信号源１から測定信
号（例えば、ホワイト・ノイズ）を出力する。
ＦＩＲフィルタ２５の最大遅延時間の１／２を遅延さ
せ、適応型ＦＩＲフィルタ２５のフィルタ係数を全て０
とし、遅延回路２３の遅延時間は０に、適応型ＦＩＲフ
ィルタ２４のフィルタ係数はインパルス応答推定手段で
推定した結果をセットする。次に、信号源１から測定信
号（例えば、ホワイト・ノイズ）を出力する。
【００２１】ここで、図２と図９（後述の系の逆フィル
タのブロック図）を対応させ、図２の適応型ＦＩＲフィ
ルタ２４を図９の補正したい系９２と、図２の適応型Ｆ
ＩＲフィルタ２５を図９の適応型ＦＩＲフィルタ９３と
して、後述する適応型逆フィルタの原理にしたがって図
２の適応型ＦＩＲフィルタ２５で逆フィルタを実現す
る。この処理をＬチャンネル及びＲチャンネルについて
行なう。この場合、スピーカから信号を出力する必要が
ないのでスイッチ２６をオフ（ＯＦＦ）にすることで、
聴取者は不快な測定信号を聞くことを免れることができ
る。
タのブロック図）を対応させ、図２の適応型ＦＩＲフィ
ルタ２４を図９の補正したい系９２と、図２の適応型Ｆ
ＩＲフィルタ２５を図９の適応型ＦＩＲフィルタ９３と
して、後述する適応型逆フィルタの原理にしたがって図
２の適応型ＦＩＲフィルタ２５で逆フィルタを実現す
る。この処理をＬチャンネル及びＲチャンネルについて
行なう。この場合、スピーカから信号を出力する必要が
ないのでスイッチ２６をオフ（ＯＦＦ）にすることで、
聴取者は不快な測定信号を聞くことを免れることができ
る。
【００２２】［ステップ３４］ 到達時間差の設定 左右（Ｒチャンネル及びＬチャンネル）のスピーカ６，
７からの信号到達時間差を設定する。適応型信号到達時
間検定手段で検定し、メモリ１１に格納した到達時間
（ステップ３１参照）を逆チャンネルの遅延回路２３に
セットする（これは遅延回路２３に逆チャンネルの到達
時間がセットされたことと同義である）。この結果、左
右のスピーカ６，７から再生された信号は同時に聴取者
に到達する。
７からの信号到達時間差を設定する。適応型信号到達時
間検定手段で検定し、メモリ１１に格納した到達時間
（ステップ３１参照）を逆チャンネルの遅延回路２３に
セットする（これは遅延回路２３に逆チャンネルの到達
時間がセットされたことと同義である）。この結果、左
右のスピーカ６，７から再生された信号は同時に聴取者
に到達する。
【００２３】［ステップ３５］ 伝達関数が補正された
信号の出力 図６の信号処理部の動作説明図に示すように信号源１、
適応型ＦＩＲフィルタ２５、遅延回路２３、適応型ＦＩ
Ｒフィルタ２４及びスイッチ２６を動作させる。遅延回
路２３では上記ステップ３４でセットされた逆チャンネ
ルの到達時間に対応する時間が遅延され、適応型ＦＩＲ
フィルタ２４は１つの係数のみで他は０とする。適応型
ＦＩＲフィルタ２５は上記ステップ３３の処理で設定し
た逆フィルタの係数がセットされている。また、スイッ
チ２６をｂ側に切換える。この結果スピーカ６，７から
は伝達係数が補正された信号が出力される。なお、太線
は伝達関数が補正された信号の出力時の動作における信
号の流れを示している。
信号の出力 図６の信号処理部の動作説明図に示すように信号源１、
適応型ＦＩＲフィルタ２５、遅延回路２３、適応型ＦＩ
Ｒフィルタ２４及びスイッチ２６を動作させる。遅延回
路２３では上記ステップ３４でセットされた逆チャンネ
ルの到達時間に対応する時間が遅延され、適応型ＦＩＲ
フィルタ２４は１つの係数のみで他は０とする。適応型
ＦＩＲフィルタ２５は上記ステップ３３の処理で設定し
た逆フィルタの係数がセットされている。また、スイッ
チ２６をｂ側に切換える。この結果スピーカ６，７から
は伝達係数が補正された信号が出力される。なお、太線
は伝達関数が補正された信号の出力時の動作における信
号の流れを示している。
【００２４】以上の処理により得られた各座席毎の係数
をＣＰＵ１０を介してメモリ１１に格納し、使用者が必
要に応じて呼び出すことができるようにする。なお、通
常の乗用車で本システムを実現する場合、（デジタル）
信号処理部のサンピリング周波数を４４．１ｋHzとする
と、図２の適応型ＦＩＲフィルタ２４及び適応型ＦＩＲ
フィルタ２５のタップ数は約１０００タップから２００
０タップ位が適当である。
をＣＰＵ１０を介してメモリ１１に格納し、使用者が必
要に応じて呼び出すことができるようにする。なお、通
常の乗用車で本システムを実現する場合、（デジタル）
信号処理部のサンピリング周波数を４４．１ｋHzとする
と、図２の適応型ＦＩＲフィルタ２４及び適応型ＦＩＲ
フィルタ２５のタップ数は約１０００タップから２００
０タップ位が適当である。
【００２５】また、本実施例では適応型信号到達時間検
定手段の原理により得た到達時間を、ＣＰＵを介してメ
モリに格納しているが、これに限ることなく、例えば、
信号処理部のレジスタに格納するよう構成してもよい。
定手段の原理により得た到達時間を、ＣＰＵを介してメ
モリに格納しているが、これに限ることなく、例えば、
信号処理部のレジスタに格納するよう構成してもよい。
【００２６】〈適応型信号到達時間検定手段〉図７は適
応フィルタによる系のインパルス応答のブロック図であ
る。図７において、１は信号源、７１は推定したい空間
（未知の系）、７２はスピーカ、７３は測定用マイクロ
フォン、７４は適応型ＦＩＲフィルタ、７５は遅延回
路、ｓ’は原信号、ｎは外来ノイズ、ｓは系を通過した
信号、ｘはマイクロフォンの入力信号（ｎ＋ｓ）、ｙは
ｓ’をフィルタリングした信号、ｅは誤差信号（ｘ−
ｙ）である。
応フィルタによる系のインパルス応答のブロック図であ
る。図７において、１は信号源、７１は推定したい空間
（未知の系）、７２はスピーカ、７３は測定用マイクロ
フォン、７４は適応型ＦＩＲフィルタ、７５は遅延回
路、ｓ’は原信号、ｎは外来ノイズ、ｓは系を通過した
信号、ｘはマイクロフォンの入力信号（ｎ＋ｓ）、ｙは
ｓ’をフィルタリングした信号、ｅは誤差信号（ｘ−
ｙ）である。
【００２７】図７において、まず、遅延回路７５の遅延
時間を０（又は最小値）にし、信号源１から音楽を出力
し、適応処理を行なう。この場合、遅延回路７５での遅
延が０であるために、未知の系７１においてスピーカ７
２からでた直接音が測定用マイクロフォン７３に到達す
る時間は理想的には０に収束するので、直接音が到達し
た時間に対応する適応型ＦＩＲフィルタの係数があるレ
ベルを持つ。そこで、適応処理を行ないながら適応型Ｆ
ＩＲフィルタの検定を行なう。検定は図１３に示すよう
にフィルタ係数がスレッショルドレベル以上かどうか遅
延時間の短い方から順次調べる。フィルタ係数がスレッ
ショルドレベルに達した場合、そのフィルタ係数の遅延
ステップ数が遅延時間に対応する。また、ここでのスレ
ッショルドレベルは、ｘとｓ’のレベルにより決まる。
なお、図１３において、ＴＬはスレッショルドレベルで
あり、Ｋ０〜Ｋn-1は図８の適応型ＦＩＲフィルタの係
数と対応する。
時間を０（又は最小値）にし、信号源１から音楽を出力
し、適応処理を行なう。この場合、遅延回路７５での遅
延が０であるために、未知の系７１においてスピーカ７
２からでた直接音が測定用マイクロフォン７３に到達す
る時間は理想的には０に収束するので、直接音が到達し
た時間に対応する適応型ＦＩＲフィルタの係数があるレ
ベルを持つ。そこで、適応処理を行ないながら適応型Ｆ
ＩＲフィルタの検定を行なう。検定は図１３に示すよう
にフィルタ係数がスレッショルドレベル以上かどうか遅
延時間の短い方から順次調べる。フィルタ係数がスレッ
ショルドレベルに達した場合、そのフィルタ係数の遅延
ステップ数が遅延時間に対応する。また、ここでのスレ
ッショルドレベルは、ｘとｓ’のレベルにより決まる。
なお、図１３において、ＴＬはスレッショルドレベルで
あり、Ｋ０〜Ｋn-1は図８の適応型ＦＩＲフィルタの係
数と対応する。
【００２８】なお、このシステムの適応型ＦＩＲフィル
タの最大遅延時間は、未知の系７１でのスピーカ７２か
らの測定用マイクロフォンへの信号の到達時間より長く
なければならない。この関係を下記数式（１）に示す。 １／ｆ・tap＞ｔ （１） 但し、ｆ：サンプリング周波数、tap；適応型ＦＩＲフ
ィルタのタップ数、ｔ；スピーカから測定用マイクロフ
ォンまでの音の到達時間、である。
タの最大遅延時間は、未知の系７１でのスピーカ７２か
らの測定用マイクロフォンへの信号の到達時間より長く
なければならない。この関係を下記数式（１）に示す。 １／ｆ・tap＞ｔ （１） 但し、ｆ：サンプリング周波数、tap；適応型ＦＩＲフ
ィルタのタップ数、ｔ；スピーカから測定用マイクロフ
ォンまでの音の到達時間、である。
【００２９】〈適応型インパルス応答推定手段〉図７の
適応フィルタによる系のインパルス応答のブロック図は
未知の系７１のインパルス応答を適応型ＦＩＲフィルタ
７４で推定するシステムである。図８は適応処理アルゴ
リズムのブロック図であり、ｘは入力信号、ｄは希望す
る信号、ｙはｘをフィルタリングした信号、ｅは誤差信
号（ｘ−ｙ）、Ｚ-1は１サンプル遅れを示し、ｋは適応
型ＦＩＲフィルタの係数である。
適応フィルタによる系のインパルス応答のブロック図は
未知の系７１のインパルス応答を適応型ＦＩＲフィルタ
７４で推定するシステムである。図８は適応処理アルゴ
リズムのブロック図であり、ｘは入力信号、ｄは希望す
る信号、ｙはｘをフィルタリングした信号、ｅは誤差信
号（ｘ−ｙ）、Ｚ-1は１サンプル遅れを示し、ｋは適応
型ＦＩＲフィルタの係数である。
【００３０】図８の構成において、ｓ’をフィルタリン
グしたｙをｘの中のｓに近付ければ、適応フィルタの伝
達関数を系の伝達関数に近付けることができる。これ
は、ｘとｙの誤差ｅの平均自乗誤差を最小にすることで
実現できる。ｅの平均自乗誤差をＥ［ｅ2］とすると図
８の平均自乗誤差は下記の数式（２）のように表せる。 Ｅ［ｅ2］＝Ｅ［（ｘ−ｙ）2］ ＝［ｎ2］＋２Ｅ［ｎ(ｓ−ｙ)］＋Ｅ［(ｓ−ｙ)2］ （２） 図８のシステムで信号ｓ’と外来ノイズｎに相関がない
場合、数式（２）の右辺第２項は０となる。従って、数
式（２）は、 Ｅ［ｅ2］＝Ｅ［ｎ2］＋Ｅ［(ｓ−ｙ)2］ （３） となる。ここで、Ｅ［ｅ2］を最小にするということは
数式（３）の右辺第２項を最小にすることである。従っ
て、適応フィルタのインパルス応答は系のインパルス応
答になる。
グしたｙをｘの中のｓに近付ければ、適応フィルタの伝
達関数を系の伝達関数に近付けることができる。これ
は、ｘとｙの誤差ｅの平均自乗誤差を最小にすることで
実現できる。ｅの平均自乗誤差をＥ［ｅ2］とすると図
８の平均自乗誤差は下記の数式（２）のように表せる。 Ｅ［ｅ2］＝Ｅ［（ｘ−ｙ）2］ ＝［ｎ2］＋２Ｅ［ｎ(ｓ−ｙ)］＋Ｅ［(ｓ−ｙ)2］ （２） 図８のシステムで信号ｓ’と外来ノイズｎに相関がない
場合、数式（２）の右辺第２項は０となる。従って、数
式（２）は、 Ｅ［ｅ2］＝Ｅ［ｎ2］＋Ｅ［(ｓ−ｙ)2］ （３） となる。ここで、Ｅ［ｅ2］を最小にするということは
数式（３）の右辺第２項を最小にすることである。従っ
て、適応フィルタのインパルス応答は系のインパルス応
答になる。
【００３１】適応型インパルス応答推定手段は図７の遅
延回路７５に前述の適応型信号到達時間検定手段により
得た未知の系７１でのスピーカ７２から測定用マイクロ
フォン７３への信号の到達時間をセットし、信号源１か
ら音楽を出力する。そして、上述の、系のインパルス応
答の推定処理を行なう。推定結果が収束したら処理を終
える。なお、このシステムの適応型ＦＩＲフィルタの最
大遅延時間は、未知の系７１の反射音継続時間に近い方
が、正確にインパルス応答を推定できる（反射音継続時
間より長い場合はかまわない）。
延回路７５に前述の適応型信号到達時間検定手段により
得た未知の系７１でのスピーカ７２から測定用マイクロ
フォン７３への信号の到達時間をセットし、信号源１か
ら音楽を出力する。そして、上述の、系のインパルス応
答の推定処理を行なう。推定結果が収束したら処理を終
える。なお、このシステムの適応型ＦＩＲフィルタの最
大遅延時間は、未知の系７１の反射音継続時間に近い方
が、正確にインパルス応答を推定できる（反射音継続時
間より長い場合はかまわない）。
【００３２】〈系の逆フィルタの設計〉図９は適応処理
で逆フィルタを設計するブロック図であり、１は信号
源、９１は遅延回路、９２は補正したい系、９３は適応
型ＦＩＲフィルタ、ｓ，ｄ，ｘ，ｙ，ｅは図７及び図８
の記号の意味と同じである。図９のブロック図では補正
したい系９２を通過して乱れた周波数特性を適応型ＦＩ
Ｒフィルタ９３で補正して出力する。また、遅延回路９
１は適応型ＦＩＲフィルタの長さの１／２が適当であ
る。誤差信号ｅはシステムの希望の出力信号ｄと実際の
出力ｙとの差である。適応処理ではｅ2が最小になるよ
うに適応フィルタの係数を調整する。
で逆フィルタを設計するブロック図であり、１は信号
源、９１は遅延回路、９２は補正したい系、９３は適応
型ＦＩＲフィルタ、ｓ，ｄ，ｘ，ｙ，ｅは図７及び図８
の記号の意味と同じである。図９のブロック図では補正
したい系９２を通過して乱れた周波数特性を適応型ＦＩ
Ｒフィルタ９３で補正して出力する。また、遅延回路９
１は適応型ＦＩＲフィルタの長さの１／２が適当であ
る。誤差信号ｅはシステムの希望の出力信号ｄと実際の
出力ｙとの差である。適応処理ではｅ2が最小になるよ
うに適応フィルタの係数を調整する。
【００３３】〈適応型逆フィルタ手段〉適応型逆フィル
タ手段では、前述した適応型インパルス応答推定手段で
推定した適応型ＦＩＲフィルタで図９の補正したい系９
２を作る。信号源１から測定信号（例えば、ホワイト・
ノイズ）を出力し、補正したい系９２に対する逆フィル
タを、逆フィルタ設計処理により適応型ＦＩＲフィルタ
９３で実現する。なお、適応型ＦＩＲフィルタ９３のタ
ップ数は補正したい系９２を作ったＦＩＲフィルタのタ
ップ数と同程度がよい。また、測定信号は周波数帯域の
広い信号が好ましい。
タ手段では、前述した適応型インパルス応答推定手段で
推定した適応型ＦＩＲフィルタで図９の補正したい系９
２を作る。信号源１から測定信号（例えば、ホワイト・
ノイズ）を出力し、補正したい系９２に対する逆フィル
タを、逆フィルタ設計処理により適応型ＦＩＲフィルタ
９３で実現する。なお、適応型ＦＩＲフィルタ９３のタ
ップ数は補正したい系９２を作ったＦＩＲフィルタのタ
ップ数と同程度がよい。また、測定信号は周波数帯域の
広い信号が好ましい。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、下
記のような効果がある。 適応型信号到達時間検定手段により（適応フィルタ
の応用により）、左右のスピーカから聴取者への音の到
達時間を自動的に調節できる。 外部ノイズキャンセル手段（適応型インパルス応答
手段）により、走行時など、外部ノイズが大きい場合で
も適応フィルタで系（車室内）のインパルス応答を推定
できる。 適応型逆フィルタ手段により、乱れた周波数特性を
適応フィルタで自動的に補正し各座席で最適な周波数特
性の音を聴くことができる。また、適応フィルタで自動
的に補正するので、従来のように、フィルタの係数をマ
イクロコンピュータで計算させたり、フィルタ係数をメ
モリに保持しておく必要がない。 逆フィルタ設計の際に測定信号をスピーカから発す
る必要がないために聴取者にとって負担が少ない。 各座席毎に補正した結果を記憶装置に記憶させ、使
用者が必要に応じてその結果を呼び出すことができる。
記のような効果がある。 適応型信号到達時間検定手段により（適応フィルタ
の応用により）、左右のスピーカから聴取者への音の到
達時間を自動的に調節できる。 外部ノイズキャンセル手段（適応型インパルス応答
手段）により、走行時など、外部ノイズが大きい場合で
も適応フィルタで系（車室内）のインパルス応答を推定
できる。 適応型逆フィルタ手段により、乱れた周波数特性を
適応フィルタで自動的に補正し各座席で最適な周波数特
性の音を聴くことができる。また、適応フィルタで自動
的に補正するので、従来のように、フィルタの係数をマ
イクロコンピュータで計算させたり、フィルタ係数をメ
モリに保持しておく必要がない。 逆フィルタ設計の際に測定信号をスピーカから発す
る必要がないために聴取者にとって負担が少ない。 各座席毎に補正した結果を記憶装置に記憶させ、使
用者が必要に応じてその結果を呼び出すことができる。
【図１】本発明の音場補正装置の構成例を示すブロック
図である。
図である。
【図２】信号処理部の構成例を示すブロック図である。
【図３】適応型信号到達時間検定手段下における信号処
理部の動作を示すフローチャートである。
理部の動作を示すフローチャートである。
【図４】信号処理部の動作説明図である。
【図５】信号処理部の動作説明図である。
【図６】信号処理部の動作説明図である。
【図７】適応フィルタによる系のインパルス応答のブロ
ック図である。
ック図である。
【図８】適応処理アルゴリズムのブロック図である。
【図９】適応処理で逆フィルタを設計するブロック図で
ある。
ある。
【図１０】周波数特性自動補正装置の従来例である。
【図１１】図１０の周波数特性自動補正装置の遅延時間
の計算例の説明図である。
の計算例の説明図である。
【図１２】到達時間差補正装置の従来例のブロック図で
ある。
ある。
【図１３】適応型ＦＩＲフィルタの検定動作例のフロー
チャートである。
チャートである。
１ 信号源 ２，３ 信号処理部（適応フィルタ手段） ６，７ スピーカ（再生出力手段） ８ 測定用マイクロフォン（音響入力手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｓ 7/00 Ｚ 8421−5Ｈ
Claims (2)
- 【請求項１】 所定の音場再生空間内で再生音聴取位置
に対して音響源からの音響信号を再生音響信号として再
生出力する再生出力手段と、前記再生音聴取位置の近傍
に位置し前記再生音響信号を取り込む音響入力手段と、
前記音響源からの音響信号を入力すると共に、前記取り
込まれた再生音響信号に基づいて前記再生出力手段と再
生音聴取位置による前記音場再生空間に応じて変移され
た再生音響信号の、周波数特性、到達時間差及びインパ
ルス応答のうちの少なくとも何れか一つを適応制御する
適応フィルタ手段と、を有することを特徴とする音場補
正装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の音場補正装置において、
適応フィルタ手段が、再生音響信号が聴取者の位置まで
に到達する到達時間に対応したフィルタ係数を検定し、
該係数が所定レベルの時には該レベルに対応する遅延時
間により到達時間差を設定する適応型信号到達時間検定
手段と、上記遅延時間により音響源からの音響信号を遅
延処理し再生音響信号を音響入力手段で取り込み、音場
再生空間のインパルス応答を推定し設定する適応型イン
パルス応答推定処理手段と、上記インパルス応答により
所定の測定信号で逆フィルタ特性を設定し、適応制御処
理により周波数特性を得る適応型逆フィルタ手段と、を
有し、聴取者の位置での周波数特性、再生音到達時間、
インパルス応答特性を自動的に調節制御することを特徴
とする音場補正装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4218224A JPH0646499A (ja) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | 音場補正装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4218224A JPH0646499A (ja) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | 音場補正装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0646499A true JPH0646499A (ja) | 1994-02-18 |
Family
ID=16716560
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4218224A Pending JPH0646499A (ja) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | 音場補正装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0646499A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001043502A3 (de) * | 1999-12-08 | 2002-01-31 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur festlegung der hifi-position eines audiosystems |
| JP2005086686A (ja) * | 2003-09-10 | 2005-03-31 | Fujitsu Ten Ltd | 電子装置 |
| JP2007264455A (ja) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Sony Corp | 車載用電子機器、車内空間の音場最適化補正方法及び車内空間の音場最適化補正システム |
| WO2009128666A2 (ko) * | 2008-04-17 | 2009-10-22 | 삼성전자 주식회사 | 오디오 신호를 처리하는 방법 및 장치 |
| JP2016516356A (ja) * | 2013-03-14 | 2016-06-02 | アップル インコーポレイテッド | スピーカー及び携帯リスニング装置を用いた室内の適応等化 |
| CN107592588A (zh) * | 2017-07-18 | 2018-01-16 | 科大讯飞股份有限公司 | 声场调节方法及装置、存储介质、电子设备 |
-
1992
- 1992-07-24 JP JP4218224A patent/JPH0646499A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001043502A3 (de) * | 1999-12-08 | 2002-01-31 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur festlegung der hifi-position eines audiosystems |
| JP2005086686A (ja) * | 2003-09-10 | 2005-03-31 | Fujitsu Ten Ltd | 電子装置 |
| JP2007264455A (ja) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Sony Corp | 車載用電子機器、車内空間の音場最適化補正方法及び車内空間の音場最適化補正システム |
| US8175303B2 (en) | 2006-03-29 | 2012-05-08 | Sony Corporation | Electronic apparatus for vehicle, and method and system for optimally correcting sound field in vehicle |
| WO2009128666A2 (ko) * | 2008-04-17 | 2009-10-22 | 삼성전자 주식회사 | 오디오 신호를 처리하는 방법 및 장치 |
| WO2009128666A3 (ko) * | 2008-04-17 | 2010-02-18 | 삼성전자 주식회사 | 오디오 신호를 처리하는 방법 및 장치 |
| US9294862B2 (en) | 2008-04-17 | 2016-03-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method and apparatus for processing audio signals using motion of a sound source, reverberation property, or semantic object |
| JP2016516356A (ja) * | 2013-03-14 | 2016-06-02 | アップル インコーポレイテッド | スピーカー及び携帯リスニング装置を用いた室内の適応等化 |
| CN107592588A (zh) * | 2017-07-18 | 2018-01-16 | 科大讯飞股份有限公司 | 声场调节方法及装置、存储介质、电子设备 |
| CN107592588B (zh) * | 2017-07-18 | 2020-07-10 | 科大讯飞股份有限公司 | 声场调节方法及装置、存储介质、电子设备 |
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