JPH0759200A - 音響再生装置 - Google Patents

音響再生装置

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JPH0759200A
JPH0759200A JP5206272A JP20627293A JPH0759200A JP H0759200 A JPH0759200 A JP H0759200A JP 5206272 A JP5206272 A JP 5206272A JP 20627293 A JP20627293 A JP 20627293A JP H0759200 A JPH0759200 A JP H0759200A
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delay
delay time
measurement signal
sound
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忠俊 大久保
Kenichi Taura
賢一 田浦
Masahiro Tsujishita
雅啓 辻下
Masashi Watanabe
雅司 渡辺
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  • Stereophonic System (AREA)
  • Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車などの非対象なスピーカ配置のために生じ
る再生音の到達時間差による音像の偏りを自動的に補正
する。 【構成】 通常の音声再生時には、チャンネルデバイダ
14L、14R、ディレイ15L、15R、アッテネー
タ16L、16R、D/A変換器17L、17R及びパ
ワーアンプ18L、18Rを通してスピーカ19L、1
9Rで音声を発生するとともに、自動補正動作時におい
ては、ノイズ発生部12で発生した測定用ノイズを順次
スピーカ19Lと19Rの一方から再生すると同時に適
応フィルタ22において、スピーカからマイクロフォン
までの音響系の伝搬特性を測定し、前記特性より演算部
24で各スピーカからマイクロフォンまでの伝搬時間を
求める。制御系26はこれら一連の動作を制御するとと
もに各スピーカからの伝搬時間が等しくなるようディレ
イ15L、15Rの遅延時間を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車室内などの非対称な
スピーカ配置でステレオ再生を行う音響再生装置におい
て、各スピーカからリスニングポジションへの音波の到
達時間差を自動的に補正することが出来る音響再生装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】車室内では、ステレオ信号の左チャンネ
ル用スピーカが車室前方の左端に、右チャンネル用スピ
ーカが右端に取付られることが多く、乗員からみると偏
ったスピーカ配置となっている。例えば、ドライバ席で
は右スピーカがより近く、左スピーカがより遠配置とな
っている。この場合、右スピーカの音波がより速く到達
し、音来正面に定位すべき音像が右に偏って定位するこ
とになる。これを解決するため右スピーカの信号を遅延
させ、左スピーカの信号と同時時刻到達させる処理が知
られている。
【0003】図6は特開昭59−115000号公報に
示された従来のステレオ再生装置を示すブロック図であ
る。図において、1Lは左チャンネルソース、2Lは左
チャンネルプリアンプ、3Lは左チャンネルアナログ遅
延素子、4Lは左チャンネルのアッテネータ、5Lは左
チャンネルメインアンプ、6Lは左チャンネルのスピー
カであり、同様に、1Rは右チャンネルソース、2Rは
右チャンネルプリアンプ、3Rは右チャンネルアナログ
遅延素子、4Rは右チャンネルのアッテネータ、5Rは
右チャンネルメインアンプ、6Rは右チャンネルのスピ
ーカで、右チャンネルのスピーカ6Rが受聴者7に近い
場合には、右チャンネルの信号をアナログ遅延素子3R
で遅らせて左右のスピーカ6Lと6Rから同時に受聴者
7に音波が届くようにして音像を定位改善している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、リスニングポ
ジションで、各スピーカの音波が届くように遅延時間を
測定し、更に遅延素子の遅延時間を変更するのは手間が
かかるという問題点があった。
【0005】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、スピーカ位置が受聴者に対して非
対象なリスニングルームにおいて、それぞれのスピーカ
と受聴点の距離差を自動的に補正する音響再生装置を得
ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係る音響再生装
置は、請求項1では、ノイズ信号を発生し、前記ノイズ
信号をスイッチ手段で複数のスピーカのなかの第一のス
ピーカだけに入力し、前記ノイズ信号を第一のスピーカ
のみ再生し、リスニングポジションでの再生音の瞬時音
圧値を測定し、前記測定信号及び前記ノイズ信号を入力
とする適応フィルタにより前記スピーカからリスニング
ポジションまでのインパルスレスポンスを求め,ピーク
検出手段で前記インパルスレスポンスのピークを検出
し、ピークとなる時間を第一のスピーカの遅延時間とし
て記憶し、前記スイッチ手段で第一のスピーカの信号を
OFFにし、第2の以降のスピーカに対しても第一のス
ピーカと同じ測定し、遅延時間を記憶するとともに、前
記遅延時間のなかで最も遅い遅延時間から第一のスピー
カの遅延時間を減算しこれを補正時間とし、第一のスピ
ーカに前記補正時間の補正用遅延回路を挿入し、第2以
降のスピーカも第一のスピーカと同じ手順で補正用遅延
回路を挿入し、これらの処理を制御装置が自動的に行う
ものである。
【0007】請求項2では、ノイズ信号を発生し、前記
ノイズ信号をスイッチ手段で複数のスピーカのなかの第
一のスピーカだけに入力し、前記ノイズ信号を第一のス
ピーカのみ再生し、リスニングポジションでの再生音の
瞬時音圧値を測定し、前記測定信号を遅延時間可変の遅
延器で遅延させた信号及び前記ノイズ信号を入力とする
適応デジタルフィルタにより、前記スピーカからリスニ
ングポジションまでのインパルスレスポンスを求め、ピ
ーク検出手段で前記インパルスレスポンスのピークを検
出し、この時の時間を求め、次に前記遅延器の遅延量を
わずかに変化させ同様の手順でピークを示す時間を求
め、前記ピークを示す時間が1サンプル変化する遅延量
を、前記ピークを示す時間に加算し、第一のスピーカの
遅延時間として記憶し、前記スイッチ手段で第一のスピ
ーカの信号をOFFにし、第2の以降のスピーカに対し
ても第一のスピーカと同じ測定をし、遅延時間を記憶す
るとともに、前記遅延時間のなかで最も遅い遅延時間か
ら第一のスピーカの遅延時間を減算しこれを補正時間と
し、第一のスピーカに前記補正時間の補正用遅延回路を
挿入し、第2以降のスピーカも第一のスピーカと同じ手
順で補正用遅延回路を挿入し、これらの処理を制御装置
が自動的に行うものである。
【0008】請求項3では、1つのチャンネルに再生周
波数帯域の異なる複数のスピーカを備え、複数のチャン
ネルにより構成された音響再生装置において、ノイズ信
号を発生し、前記ノイズ信号をバンドパスフィルタで中
域再生用スピーカの再生周波数帯域に帯域制限し、スイ
ッチ手段で複数の再生チャンネルのなかの第1のチャン
ネルだけに入力してこれを該チャンネルの各スピーカで
再生し、リスニングポジションでの再生音の瞬時音圧値
を測定し、前記測定信号及び前記ノイズ信号を入力とす
る適応フィルタにより前記スピーカからリスニングポジ
ションまでのインパルスレスポンスを求め,ピーク検出
手段で前記インパルスレスポンスのピークを検出し、ピ
ークとなる時間を第1のチャンネルの遅延時間として記
憶し、前記スイッチ手段で第1のチャンネルの信号をO
FFにし、第2の以降のチャンネルに対しても第1のチ
ャンネルと同じ測定をし、遅延時間を記憶するととも
に、前記遅延時間のなかで最も遅い遅延時間から第1の
チャンネルの遅延時間を減算しこれを補正時間とし、第
1のチャンネルに前記補正時間の補正用遅延回路を挿入
し、第2以降のチャンネルも第1のチャンネルと同じ手
順で補正用遅延回路を挿入し、これらの処理を制御装置
が自動的に行うものである。
【0009】請求項4では、複数のスピーカにそれぞれ
無相関なノイズ信号を入力し、前記ノイズ信号を対応す
るスピーカより同時に再生し、リスニングポジションで
の再生音の瞬時音圧値を測定し、前記測定信号及び前記
それぞれ無相関なノイズ信号を入力とする複数の適応フ
ィルタにより前記各スピーカからリスニングポジション
までのインパルスレスポンスを求め,ピーク検出手段で
前記インパルスレスポンスのピークを検出し、ピークと
なる時間を各スピーカの遅延時間として記憶し、スイッ
チ手段でスピーカの信号をOFFにし、前記遅延時間の
なかで最も遅い遅延時間から第1のスピーカの遅延時間
を減算しこれを補正時間とし、第1のスピーカに前記補
正時間の補正用遅延回路を挿入し、第2以降のスピーカ
も第1のスピーカと同じ手順で補正用遅延回路を挿入
し、これらの処理を制御装置が自動的に行うものであ
る。
【0010】
【作用】本発明に係る音響再生装置において、請求項1
では、各スピーカよりリスニングポジションまでのイン
パルスレスポンスを測定し、各スピーカに対して、前記
ピーク値をとる時間がリスニングポジションでちょうど
重なるだけの遅延を与え、偏りのない音場を自動的に作
り出すことができる。
【0011】また、請求項2では、適応フィルタはその
前段に遅延時間可変の遅延器を挿入し、この遅延量をわ
ずかづつ変化させながらインパルスレスポンスのピーク
検出を行い、ピークをとる時間が1サンプル変化する遅
延器の遅延量を探し、これと前記ピークをとる時間から
時間分解能の高い遅延量補正値を得ることができ、また
適応フィルタに要求されるリアルタイム演算能力を下げ
ることができる。
【0012】また、請求項3では、各チャンネルが複数
のスピーカで構成されている音響再生装置において、遅
延量補正の効果がもっとも大きい中域の遅延時間を利用
して各チャンネルの補正を行うことにより、偏りのない
音場を短時間で自動的に作り出すことが出来る。
【0013】また、請求項4では、各スピーカよりリス
ニングポジションまでのインパルスレスポンスを同時に
測定し、各スピーカに対して、前記ピーク値をとる時間
がリスニングポジションでちょうど重なるだけの遅延を
与え、偏りのない音場を短時間で自動的に作り出すこと
ができる。
【0014】
【実施例】実施例1.図1は本発明の請求項1の音響再
生装置を示すブロック回路図である。図において、10
Lは左チャンネルの入力端子、10Rは右チャンネル入
力端子、11はオーディオ信号をONまたはOFFする
スイッチ、12はノイズ発生部、13はノイズ信号をO
NまたはOFFするスイッチ、14Lは左チャンネルの
チャンネルデバイダ、14Rは右チャンネルのチャンネ
ルデバイダ、15Lは左チャンネルのディレイ、15R
は右チャンネルのディレイ、16Lは左チャンネルのア
ッテネータ、16Rは右チャンネルのアッテネータ、1
7Lは左チャンネルのD/A変換器、17Rは右チャン
ネルのD/A変換器、18Lは左チャンネルのパワーア
ンプ、18Rは右チャンネルのパワーアンプ、19Lは
左チャンネルのスピーカ、19Rは右チャンネルのスピ
ーカ、20は集音マイク、21はA/D変換器、22は
その係数が適応アルゴリズムにより逐次更新される可変
係数のFIR型ディジタルフィルタ(適応フィルタ)、
23は左右チャンネルのディレイの出力を加算する加算
器、24は22の適応フィルタにより求めたインパルス
レスポンスから遅延時間を計算する演算部、25はA/
D変換器21の出力から適応フィルタ22の出力を減算
する減算器、26はスイッチ11Lと11Rとディレイ
15Lと15Rとアッテネータ16Lと16Rとノイズ
発生部12を制御する制御系、27は収音マイク20と
A/D変換器21と適応フィルタ22と加算器23と演
算部22と減算器25で構成される測定系、27は高速
ディジタル信号処理部である。
【0015】以下、図1の動作を説明する。
【0016】初めの状態はスイッチ11がON、スイッ
チ13がOFFで、音楽信号を再生している。次に、制
御系26がスイッチ11をOFFにし、入力端子10L
と10Rから入力されたステレオオーディオ信号はチャ
ンネルデバイダ14Lと14Rに入力させないように
し、再生音が無音の状態にする。この後、制御系26は
ディレイ15Lと15Rの遅延時間を0m秒にする。数
m秒間、無音の状態を続けた後、制御系26は、測定系
27に測定を開始させ、スイッチ13をONにする。更
に、アッテネータ16Lの減衰量を零、アッテネータ1
6Rの減衰量を無限大にする。
【0017】次に、ノイズ発生部12にノイズ信号を出
力させる。このノイズ信号は、チャンネルデバイダ14
Lと14Rを通り、ディレイ15Lと15Rを通りアッ
テネータ16Lと16Rに入力される。ここで、アッテ
ネータ16Lの減衰量が零で、アッテネータ16Rの減
衰量が無限大なので、左チャンネルのみノイズ信号が出
力される。
【0018】アッテネータ16Lを通ったノイズ信号
は、D/A変換器17Lでアナログ信号に変換し、スピ
ーカ19Lで再生する。再生した信号は音波となって収
音マイクに到達し、アナログの電気信号に変換される。
この電気信号は、A/D変換器21によりディジタル信
号に変換し減算器25に入力される。
【0019】また、加算器23にはアッテネータ16L
とアッテネータ16Rを通ったノイズ信号が入力され
る。ここで減衰量が零のアッテネータ16Lの出力のみ
が加算器23より出力され、適応フィルタ22に入力さ
れる。
【0020】適応フィルタ22の出力は減算器25に入
力され、A/D変換器21の出力より減算される。適応
フィルタ22のフィルタ係数は、減算器25の出力信号
を係数更新用の誤差信号として、この誤差信号が最小と
なるよう更新される。ここで誤差信号すなわち減算器2
5の出力信号を漸近的に最小とする係数更新アルゴリズ
ムは周知である。
【0021】適応フィルタ22は誤差信号が所定のレベ
ル以下になるまで係数更新をくり返す。誤差信号が所定
のレベル以下になった場合は、係数更新を中止しフィル
タ係数を演算部24へ送出する。このときの適応フィル
タ22のフィルタ係数は、D/A変換器17Lからパワ
ーアンプ18Lを経てスピーカ19Lで音波として放射
されマイクロホン20で受音され、電気信号に変換され
てA/D変換器21に至るまでの系のインパルスレスポ
ンスに最も近くなる。
【0022】演算部24は適応フィルタ22より受け取
ったフィルタ係数を1つの時系列としてピーク検出を行
い、ピークを示す時刻T1を記憶するとともに、フィル
タ係数列のパワーP1を計算しこれを記憶する。
【0023】図5は本発明における適応フィルタの系数
列の一例を示す図であり、サンプリング間隔Ts 、フィ
ルタ係数列の長さをM、フィルタ係数列をA0 ,A1 ・
・・,AM-1 として、ピーク検出は以下のように行う。
【0024】まず、A0 ,A1 ,・・・,AM-1 から絶
対値が最大となるAi を求め、この大きさをAMAX とす
る。さらに、A0 ,A1 ,・・・,AM-1 から絶対値が
AMAX /Gをはじめて越えるAi が現れるiを求め、こ
れからピークを示す時刻T1をT1 =i×Ts として求
める。
【0025】次に、右チャンネルの測定を行う。制御系
26は、アッテネータ16Lの減衰量を無限大に、アッ
テネータ16Rの減衰量を零にする。更に、前記と同じ
処理を繰り返し、収束時の適応フィルタのフィルタ係数
列のピークを示す時刻T2 とパワーP2 を記憶する。
【0026】次に、演算部24はT1 ,T2 の最大値を
求めこれをTMAX として、ディレイ15Lの設定値D1
=TMAX −T1 、ディレイ15Rの設定値D2 =TMAX
−T2 を計算し、これを制御系26に送出し、制御系2
6は演算部24より受信したD1 をディレイ15Lに、
D2 をディレイ15Rに設定する。
【0027】同様に、演算部24はP1 ,P2 の最大値
を求めこれをPMAX として、アッテネータ16Lの設定
値A1 =P1 /PMAX 、アッテネータ15Rの設定値A
2 =P2 /PMAX を計算し、これを制御系26に送出
し、制御系26は演算部24より受信したA1 をアッテ
ネータ16Lに、A2 をアッテネータ16Rに設定す
る。
【0028】この後、スイッチ13をOFF、スイッチ
11をONにし、左右の到達時間差及び左右のレベル差
を補正したステレオオーディオ信号を再生する。
【0029】また、スイッチ11と13、チャンネルデ
バイダ14Lと14R、ディレイ15Lと15R、アッ
テネータ16Lと16R、ノイズ発生部12、適応フィ
ルタ22、加算器23、演算部24、減算器25は、例
えばDSPを用いた高速ディジタル信号処理装置のプロ
グラムを書くことで実現できる。
【0030】また、複数のスピーカに対しても同じ手順
で補正できることは明かである。
【0031】実施例2.図2は本発明の請求項2の音響
再生装置の構成を示すブロック回路図である。図におい
て、10Lは左チャンネルの入力端子、10Rは右チャ
ンネル入力端子、11はオーディオ信号をONまたはO
FFするスイッチ、12はノイズ発生部、13はノイズ
信号をONまたはOFFするスイッチ、14Lは左チャ
ンネルのチャンネルデバイダ、14Rは右チャンネルの
チャンネルデバイダ、15Lは左チャンネルのディレ
イ、15Rは右チャンネルのディレイ、16Lは左チャ
ンネルのアッテネータ、16Rは右チャンネルのアッテ
ネータ、17Lは左チャンネルのD/A変換器、17R
は右チャンネルのD/A変換器、18Lは左チャンネル
のパワーアンプ、18Rは右チャンネルのパワーアン
プ、19Lは左チャンネルのスピーカ、19Rは右チャ
ンネルのスピーカ、20は集音マイク、21はA/D変
換器、22は適応フィルタ、23は左右チャンネルのデ
ィレイの出力を加算する加算器、24は22の適応フィ
ルタにより求めたインパルスレスポンスから遅延時間を
計算する演算部、25はA/D変換器21の出力から適
応フィルタ22の出力を減算する減算器、26はスイッ
チ11Lと11Rとディレイ15Lと15Rとアッテネ
ータ16Lと16Rとノイズ発生部12を制御する制御
系、27は収音マイク20とA/D変換器21と適応フ
ィルタ22と加算器23と演算部22と減算器25で構
成される測定系、27は高速ディジタル信号処理部、2
8はディレイ、29はデータのサンプリングレートを落
とすデシメーションフィルタである。
【0032】以下、図2の動作を説明する。
【0033】初めの状態はスイッチ11がON、スイッ
チ13がOFFで、音楽信号を再生している。次に、制
御系26がスイッチ11をOFFにし、入力端子10L
と10Rから入力されたステレオオーディオ信号はチャ
ンネルデバイダ14Lと14Rに入力させないように
し、再生音が無音の状態にする。この後、制御系26は
ディレイ15Lと15Rと28の遅延時間を0m秒にす
る。数m秒間、無音の状態を続けた後、制御系26は、
測定系27に測定を開始させ、スイッチ13をONにす
る。更に、アッテネータ16Lの減衰量を零、アッテネ
ータ16Rの減衰量を無限大にする。
【0034】次に、ノイズ発生部12にノイズ信号を出
力させる。このノイズ信号は、チャンネルデバイダ14
Lと14Rを通り、ディレイ15Lと15Rを通りアッ
テネータ16Lと16Rに入力される。ここで、アッテ
ネータ16Lの減衰量が零で、アッテネータ16Rの減
衰量が無限大なので、左チャンネルのみノイズ信号が出
力される。
【0035】アッテネータ16Lを通ったノイズ信号
は、D/A変換器17Lでアナログ信号に変換し、スピ
ーカ19Lで再生する。再生した信号は音波となって収
音マイクに到達し、アナログの電気信号に変換される。
この電気信号は、A/D変換器21によりディジタル信
号に変換し減算器25に入力される。
【0036】また、加算器23にはアッテネータ16L
とアッテネータ16Rを通ったノイズ信号が入力され
る。ここで減衰量が零のアッテネータ16Lの出力のみ
が加算器23より出力され、ディレイ28に入力され
る。
【0037】ディレイ28の出力はデシメーションフィ
ルタ29で1/Mのデータレートに間引きされ、適応フ
ィルタ22でフィルタリングされた後、減算器25に入
力される。
【0038】A/D変換器21はD/A変換器17Lの
1/Mのサンプリング周波数でマイクロホン20の出力
信号をサンプリングし、これを減算器25へ入力する。
【0039】また、適応フィルタ22のフィルタ係数
は、減算器25の出力信号を係数更新用の誤差信号とし
て、この誤差信号が最小となるよう更新される。
【0040】適応フィルタ22は誤差信号が所定のレベ
ル以下になるまで係数更新をくり返す。誤差信号が所定
のレベル以下になった場合は、係数更新を中止しフィル
タ係数を演算部24へ送出する。
【0041】演算部24は適応フィルタ22より受け取
ったフィルタ係数を1つの時系列として実施例1と同様
にピーク検出を行い、ピークを示す時刻T1を記憶す
る。
【0042】次に、ディレイ28の遅延量を1サンプル
づつ増加しながら前記時刻T1 が適応フィルタのサンプ
ル時間で1サンプル早くなるまで前記と同様の処理を行
い、前記時刻T1を更新し、そのときのディレイ28の
遅延量TD1を記憶する。
【0043】また、演算部24は前記フィルタ係数列の
パワーP1 を計算し、これを記憶する。
【0044】次に、右チャンネルの測定を行う。制御系
26は、アッテネータ16Lを0にし、その後に、16
Rを1にする。更に、前記と同じ処理を繰り返し、収束
時の適応フィルタのフィルタ係数列のピークを示す時刻
T2 と、ディレイ23の遅延量TD2及び前記フィルタ系
数列のパワーP2 を記憶する。
【0045】次に、演算部24はT1 +TD1,T2 +T
D2の最大値を求めこれをTMAX として、ディレイ15L
の設定値D1 =TMAX −T1 −TD1、ディレイ15Rの
設定値D2 =TMAX −T2 −TD2を計算し、これを制御
系26に送出し、制御系26は演算部24より受信した
D1 をディレイ15Lに、D2 をディレイ15Rに設定
する。
【0046】同様に、演算部24はP1 ,P2 の最大値
を求めこれをPMAX として、アッテネータ16Lの設定
値A1 =P1 /PMAX 、アッテネータ15Rの設定値A
2 =P2 /PMAX を計算し、これを制御系26に送出
し、この制御系26は演算部24より受信したA1 をア
ッテネータ16Lに、A2 をアッテネータ16Rに設定
する。
【0047】この後、スイッチ13をOFF、スイッチ
11をONにし、左右の到達時間差及び左右のレベル差
を補正したステレオオーディオ信号を再生する。
【0048】また、スイッチ11と13、チャンネルデ
バイダ14Lと14R、ディレイ15Lと15R、アッ
テネータ16Lと16R、ノイズ発生部12、適応フィ
ルタ22、加算器23、演算部24、減算器25、ディ
レイ28、デシメーションフィルタ29は、例えばDS
Pを用いた高速ディジタル信号処理装置のプログラムを
書くことで実現できる。
【0049】また、ディレイ28はディレイ15Lと1
5Rを利用することも可能である。
【0050】また、複数のスピーカに対しても同じ手順
で補正できることは明かである。
【0051】実施例3.図3は本発明の請求項3の音響
再生装置の構成を示すブロック回路図である。図におい
て、、10Lは左チャンネルの入力端子、10Rは右チ
ャンネル入力端子、11はオーディオ信号をONまたは
OFFするスイッチ、12はノイズ発生部、13はノイ
ズ信号をONまたはOFFするスイッチ、14Llは左
チャンネル低域のチャンネルデバイダ、14Lmは左チ
ャンネル中域のチャンネルデバイダ、14Lhは左チャ
ンネル高域のチャンネルデバイダ、14Rlは右チャン
ネル低域のチャンネルデバイダ、14Rmは右チャンネ
ル中域のチャンネルデバイダ、14Rhは右チャンネル
高域のチャンネルデバイダ、15Lは左チャンネルのデ
ィレイ、15Rは右チャンネルのディレイ、16Lは左
チャンネルのアッテネータ、16Rは右チャンネルのア
ッテネータ、17Lは左チャンネルのD/A変換器、1
7Rは右チャンネルのD/A変換器、18Lは左チャン
ネルのパワーアンプ、18Rは右チャンネルのパワーア
ンプ、19Llは左チャンネル低域のスピーカ、19L
mは左チャンネル中域のスピーカ、19Lnは左チャン
ネル高域のスピーカ、19Rlは右チャンネル低域のス
ピーカ、19Rmは右チャンネル中域のスピーカ、19
Rnは右チャンネル高域のスピーカ、20は集音マイ
ク、21はA/D変換器、22は適応フィルタ、23は
左右チャンネルのディレイの出力を加算する加算器、2
4は22の適応フィルタにより求めたインパルスレスポ
ンスから遅延時間を計算する演算部、25はA/D変換
器21の出力から適応フィルタ22の出力を減算する減
算器、26はスイッチ11Lと11Rとディレイ15L
と15Rとアッテネータ16Lと16Rとノイズ発生部
12を制御する制御系、27は収音マイク20とA/D
変換器21と適応フィルタ22と加算器23と演算部2
4と減算器25で構成される測定系、27は高速ディジ
タル信号処理部である。
【0052】以下、図3の動作を説明する。
【0053】初めの状態はスイッチ11がON、スイッ
チ13がOFFで、音楽信号を再生している。次に、制
御系26がスイッチ11をOFFにし、入力端子10L
と10Rから入力されたステレオオーディオ信号をディ
レイ14Lと14Rに入力させないようにし、再生音が
無音の状態にする。この後、制御系26はディレイ15
L、15Rの遅延時間を0m秒にする。数m秒間、無音
の状態を続けた後、制御系26は、測定系27に測定を
開始させて、スイッチ13をONにする。更に、アッテ
ネータ16Lの減衰量を零、アッテネータ16Rの減衰
量を無限大にする。
【0054】次に、ノイズ発生部12にノイズ信号を出
力させる。このノイズ信号は、バンドパスフィルタ30
で中域のスピーカの再生周波数帯域に帯域制限されてか
ら、ディレイ15Lと15Rを通り、アッテネータ16
Lと16Rに入力される。ここで、アッテネータ16L
の減衰量が零でアッテネータ16Rの減衰量は無限大な
ので、左チャンネルのみノイズ信号が出力される。
【0055】アッテネータ16Lを通ったノイズ信号
は、D/A変換器17Lでアナログ信号に変換され、パ
ワーアンプ18Lで増幅されチャンネルデバイダ14L
l、14Lm、14Lhに入力される。
【0056】ここで、ノイズ信号はバンドパスフィルタ
で中域のスピーカの再生周波数帯域に帯域制限されてい
るので、チャンネルデバイダ14Ll、14Lmの出力
はチャンネルデバイダ14Lmの出力と比較すると小さ
くなる。
【0057】スピーカ19Ll、19Lm、19Lhで
再生された信号は音波となって収音マイクに到達し、ア
ナログの電気信号に変換される。この電気信号は、A/
D変換器21によりディジタル信号に変換し減算器25
に入力される。
【0058】また、加算器23にはアッテネータ16L
とアッテネータ16Rを通ったノイズ信号が入力され
る。ここで減衰量が零のアッテネータ16Lの出力のみ
が加算器23より出力され、適応フィルタ22に入力さ
れる。
【0059】適応フィルタ22の出力は減算器25に入
力され、A/D変換器21の出力より減算される。適応
フィルタ22のフィルタ係数は、減算器25の出力信号
を係数更新用の誤差信号として、この誤差信号が最小と
なるよう更新される。ここで誤差信号すなわち減算器2
5の出力信号を漸近的に最小とする係数更新アルゴリズ
ムは周知である。
【0060】適応フィルタ22は誤差信号が所定のレベ
ル以下になるまで係数更新をくり返す。誤差信号が所定
のレベル以下になった場合は、係数更新を中止しフィル
タ係数を演算部24へ送出する。ここで、低域のスピー
カ19Ll及び高域のスピーカ19Lhからの出力は中
域のスピーカ19Lmに比べ小さいので、このときの適
応フィルタ22のフィルタ係数は、D/A変換器17L
からパワーアンプ18L、チャンネルデバイダ18Lm
を経てスピーカ19Lmで音波として放射されマイクロ
ホン20で受音され、電気信号に変換されてA/D変換
器21に至るまでの系のインパルスレスポンスを近似し
ている。
【0061】演算部24は適応フィルタ22より受け取
ったフィルタ係数を1つの時系列として実施例1と同様
にピーク検出を行い、ピークを示す時刻T1 を記憶する
とともに、フィルタ係数列のパワーP1 を計算しこれを
記憶する。
【0062】次に、右チャンネルの測定を行う。制御系
26は、アッテネータ16Lの減衰量を無限大にし、そ
の後に、アッテネータ16Rの減衰量を零にする。更
に、前記と同じ処理を繰り返し、収束時の適応フィルタ
のフィルタ係数列のピークを示す時刻T2 とパワーP2
を記憶する。
【0063】次に、演算部24はT1 ,T2 の最大値を
求めこれをTMAX として、ディレイ15Lの設定値D1
=TMAX −T1 、ディレイ15Rの設定値D2 =TMAX
−T2 を計算し、これを制御系26に送出し、制御系2
6は演算部24より受信したD1 をディレイ15Lに、
D2 をディレイ15Rに設定する。
【0064】同様に、演算部24はP1 ,P2 の最大値
を求めこれをPMAX として、アッテネータ16Lの設定
値A1 =P1 /PMAX 、アッテネータ15Rの設定値A
2 =P2/PMAXを計算し、これを制御系26に送出し、
制御系26は演算部24より受信したA1 をアッテネー
タ16Lに、A2 をアッテネータ16Rに設定する。
【0065】この後、スイッチ13をOFF、スイッチ
11をONにし、左右の到達時間差及び左右のレベル差
を補正したステレオオーディオ信号を再生する。
【0066】また、スイッチ11と13、ディレイ15
Lと15R、アッテネータ16Lと16R、ノイズ発生
部12、適応フィルタ22、加算器23、演算部24、
減算器25は、例えばDSPを用いた高速ディジタル信
号処理装置のプログラムを書くことで実現できる。
【0067】また、複数のスピーカに対しても同じ手順
で補正できることは明かである。
【0068】実施例4.図4は本発明の請求項4の音響
再生装置の構成を示すブロック回路図である。図におい
て、10Lは左チャンネルの入力端子、10Rは右チャ
ンネル入力端子、11はオーディオ信号をONまたはO
FFするスイッチ、12Lは左チャンネルのノイズ発生
部、12Rは右チャンネルのノイズ発生部、13はノイ
ズ信号をONまたはOFFするスイッチ、14Lは左チ
ャンネルのチャンネルデバイダ、14Rは右チャンネル
のチャンネルデバイダ、15Lは左チャンネルのディレ
イ、15Rは右チャンネルのディレイ、16Lは左チャ
ンネルのアッテネータ、16Rは右チャンネルのアッテ
ネータ、17Lは左チャンネルのD/A変換器、17R
は右チャンネルのD/A変換器、18Lは左チャンネル
のパワーアンプ、18Rは右チャンネルのパワーアン
プ、19Lは左チャンネルのスピーカ、19Rは右チャ
ンネルのスピーカ、20は集音マイク、21はA/D変
換器、22Lは左チャンネルの適応フィルタ、22Rは
右チャンネルの適応フィルタ、24は22L、22Rの
適応フィルタにより求めたインパルスレスポンスから遅
延時間を計算する演算部、25はA/D変換器21の出
力から適応フィルタ22L、22Rの出力を減算する減
算器、26はスイッチ11L、11Rとディレイ15
L、15Rとアッテネータ16Lと16Rとノイズ発生
部12を制御する制御系、27は収音マイク20とA/
D変換器21と適応フィルタ22L、22Rと加算器2
3と演算部22と減算器25で構成される測定系、27
は高速ディジタル信号処理部である。
【0069】以下、図4の動作を説明する。
【0070】初めの状態はスイッチ11がON、スイッ
チ13がOFFで、音楽信号を再生している。次に、制
御系26がスイッチ11をOFFにし、入力端子10L
と10Rから入力されたステレオオーディオ信号はチャ
ンネルデバイダ14Lと14Rに入力させないように
し、再生音が無音の状態にする。この後、制御系26は
ディレイ15Lと15Rの遅延時間を0m秒にする。数
m秒間、無音の状態を続けた後、制御系26は、測定系
27に測定を開始させ、スイッチ13をONにする。更
に、アッテネータ16L、16Rの減衰量をともに零に
する。
【0071】次に、ノイズ発生部12Lと12Rにノイ
ズ信号を出力させる。このノイズ信号は、それぞれ無相
関であり、チャンネルデバイダ14Lと14Rを通り、
ディレイ15Lと15Rを通りアッテネータ16Lと1
6Rに入力される。
【0072】アッテネータ16L、16Rを通ったノイ
ズ信号は、D/A変換器17L、17Rでアナログ信号
に変換し、スピーカ19L、19Rでそれぞれ再生す
る。再生した信号は音波となって収音マイクに到達し、
アナログの電気信号に変換される。この電気信号は、A
/D変換器21によりディジタル信号に変換し減算器2
5に入力される。
【0073】また、適応フィルタ22Lには左チャンネ
ルのノイズ信号が入力され、適応フィルタ22Rには右
チャンネルのノイズ信号が入力される。
【0074】適応フィルタ22L、22Rの出力は減算
器25に入力され、A/D変換器21の出力より減算さ
れる。適応フィルタ22L、22Rのフィルタ係数は、
減算器25の出力信号を係数更新用の誤差信号として、
それぞれこの誤差信号が最小となるよう更新される。こ
こで誤差信号すなわち減算器25の出力信号を漸近的に
最小とする係数更新アルゴリズムは周知である。
【0075】適応フィルタ22L、22Rは誤差信号が
所定のレベル以下になるまで係数更新をくり返す。誤差
信号が所定のレベル以下になった場合は、係数更新を中
止しそれぞれのフィルタ係数を演算部24へ送出する。
このときの適応フィルタ22Lのフィルタ係数は、D/
A変換器17Lからパワーアンプ18Lを経てスピーカ
19Lで音波として放射されマイクロホン20で受音さ
れ、電気信号に変換されてA/D変換器21に至るまで
の系のインパルスレスポンスに最も近くなり、適応フィ
ルタ22Rのフィルタ係数は、D/A変換器17Lから
パワーアンプ18Lを経てスピーカ19Lで音波として
放射されマイクロホン20で受音され、電気信号に変換
されてA/D変換器21に至るまでの系のインパルスレ
スポンスに最も近くなる。
【0076】演算部24は適応フィルタ22Lより受け
取ったフィルタ係数を1つの時系列として実施例1と同
様にピーク検出を行い、ピークを示す時刻T1 を記憶す
るとともに、フィルタ係数列のパワーP1を計算しこれ
を記憶する。
【0077】同様に演算部24は適応フィルタ22Rよ
り受け取ったフィルタ係数列のピークを示す時刻T2と
パワーP2を記憶する。
【0078】次に、演算部24はT1 ,T2 の最大値を
求めこれをTMAX として、ディレイ15Lの設定値D1
=TMAX −T1 、ディレイ15Rの設定値D2 =TMAX
−T2 を計算し、これを制御系26に送出し、制御系2
6は演算部24より受信したD1 をディレイ15Lに、
D2 をディレイ15Rに設定する。
【0079】同様に、演算部24はP1 ,P2 の最大値
を求めこれをPMAX として、アッテネータ16Lの設定
値A1 =P1 /PMAX 、アッテネータ15Rの設定値A
2 =P2 /PMAX を計算し、これを制御系26に送出
し、この制御系26は演算部24より受信したA1 をア
ッテネータ16Lに、A2 をアッテネータ16Rに設定
する。
【0080】この後、スイッチ13をOFF、スイッチ
11をONにし、左右の到達時間差及び左右のレベル差
を補正したステレオオーディオ信号を再生する。
【0081】また、スイッチ11と13、チャンネルデ
バイダ14Lと14R、ディレイ15Lと15R、アッ
テネータ16Lと16R、ノイズ発生部12Lと12
R、適応フィルタ22Lと22R、演算部24、減算器
25は、例えばDSPを用いた高速ディジタル信号処理
装置のプログラムを書くことで実現できる。
【0082】また、複数のスピーカに対しても同じ手順
で補正できることは明かである。
【0083】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、各スピ
ーカとリスニングポジションの間の伝達時間を自動的に
合わせるようにしたので、簡単に、再生音の音像の定位
が改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1による音響再生装置の構成を
示すブロック回路図である。
【図2】本発明の実施例2による音響再生装置の構成を
示すブロック回路図である。
【図3】本発明の実施例3による音響再生装置の構成を
示すブロック回路図である。
【図4】本発明の実施例4による音響再生装置の構成を
示すブロック回路図である。
【図5】本発明における適応フィルタの係数列の一例を
示す図である。
【図6】従来のステレオ再生装置を示すブロック図であ
る。
【符号の説明】
10L、10R オーディオ信号入力端子 11、13 スイッチ 12、12L、12R ノイズ発生部 14L、14R、14Ll、14Rl チャンネルデバ
イダ 14Lm、14Rm、14Lh、14Rh チャンネル
デバイダ 15L、15R ディレイ 16L、16R アッテネータ 17L、17R D/A変換器 18L、18R パワーアンプ 19L、19R、19Ll、19Rl スピーカ 19Lm、19Rm、19Lh、19Rh スピーカ 20 収音マイクロホン 21 A/D変換器 22、22L、22R 適応フィルタ 23 加算器 24 演算部 25 減算器 26 制御系 27 測定系 28 ディレイ 29 デシメーションフィルタ 30 バンドパスフィルタ
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04S 1/00 J 8421−5H (72)発明者 渡辺 雅司 兵庫県川西市久代3丁目13番21号 株式会 社ケーディーエル内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 測定信号発生部とN個のスピーカのなか
    から1個のスピーカを選択し接続するスイッチ手段と、
    リスニングポジションに設置され第一のスピーカで再生
    した測定信号を収音する収音マイクと、第一のスピーカ
    への入力となる測定信号と前記マイクで収音された測定
    信号より音場のインパルスレスポンスを求める適応フィ
    ルタと、前記インパルスレスポンスの立ち上がりの遅延
    時間を測定する測定手段と、前記遅延時間を記憶する記
    憶手段と、記憶した遅延時間から各スピーカの収音マイ
    クへの到達時間を同じにする遅延時間を計算する計算手
    段と、各スピーカに接続された遅延回路と、第1から第
    Nのスピーカの遅延時間を測定するように前記測定信号
    発生部とスイッチ手段と測定手段を制御するとともに、
    各遅延回路の遅延時間を前記計算手段で計算した遅延時
    間に設定する制御手段を備えたことを特徴とする音響再
    生装置。
  2. 【請求項2】 測定信号発生部とN個のスピーカのなか
    から1個のスピーカを選択し接続するスイッチ手段と、
    リスニングポジションに設置され第一のスピーカで再生
    した測定信号を収音する収音マイクと、第一のスピーカ
    への入力となる測定信号を遅延させる遅延手段と、前記
    遅延手段の出力信号と前記収音マイクで収音された測定
    信号より音場のインパルスレスポンスを求める適応フィ
    ルタと、前記インパルスレスポンスの立ち上がりの遅延
    時間を測定する測定手段と、前記遅延時間を記憶する記
    憶手段と、記憶した遅延時間から各スピーカの収音マイ
    クへの到達時間を同じにする遅延時間を計算する計算手
    段と、各スピーカに接続された遅延回路と、第1から第
    Nのスピーカの遅延時間を測定するように前記測定信号
    発生部とスイッチ手段と測定手段を制御するとともに、
    各遅延回路の遅延時間を前記計算手段で計算した遅延時
    間に設定する制御手段を備えたことを特徴とする音響再
    生装置。
  3. 【請求項3】 各チャンネル毎に複数のスピーカを備
    え、測定信号発生部と、前記測定信号を周波数帯域制限
    するバンドパスフィルタを備え、N個のチャンネルの中
    から1つのチャンネルを選択し接続するスイッチ手段
    と、リスニングポジションに設置され第1のチャンネル
    の各スピーカで再生した測定信号を収音する収音マイク
    と、第1のチャンネルのスピーカへの入力となる測定信
    号と収音された測定信号より音場のインパルスレスポン
    スを求める適応フィルタと、前記インパルスレスポンス
    の立ち上がりの遅延時間を測定する測定手段と、遅延時
    間を記憶する記憶手段と、記憶した遅延時間から各スピ
    ーカの収音マイクへの到達時間を同じにする遅延時間を
    計算する計算手段と、各スピーカに接続された遅延回路
    と、第1から第Nのチャンネルの遅延時間を測定するよ
    うに前記測定信号発生部とスイッチ手段と測定手段を制
    御するとともに、各遅延回路の遅延時間を計算した遅延
    時間に更新する制御手段を備えたことを特徴とする音響
    再生装置。
  4. 【請求項4】 N個の各々が無相関な測定信号を発生す
    る測定信号発生部と、N個のスピーカそれぞれに前記測
    定信号を接続するスイッチ手段と、リスニングポジショ
    ンに設置され各スピーカで同時に再生した測定信号を収
    音する収音マイクと、各スピーカへの入力となる測定信
    号と収音された測定信号よりそれぞれのスピーカからマ
    イクまでのインパルスレスポンスを求めるN個の適応フ
    ィルタと、前記インパルスレスポンスの立ち上がりの遅
    延時間を測定する測定手段と、遅延時間を記憶する記憶
    手段と、記憶した遅延時間から各スピーカの収音マイク
    への到達時間を同じにする遅延時間を計算する計算手段
    と、各スピーカに接続された遅延回路と、前記測定信号
    発生部を制御するとともに、各遅延回路の遅延時間を計
    算した遅延時間に更新する制御手段を備えたことを特徴
    とする音響再生装置。
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