JPH08294195A - 信号処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スピーカの逆特性を用いてスピーカの再生総
合特性を補正する方法では、同一品種のスピーカであっ
てもスピーカ個別のばらつきがあるため、スピーカ個別
に求めた補正特性を用いなければ、補正を行わない場合
よりも特性が乱れてしまう。そこで、同一品種のスピー
カを用いる場合、スピーカの個体差によらず補正後の特
性が補正前の特性よりも振幅周波数特性の乱れが低減で
きる信号処理方法を得る。 【構成】 測定により求めたスピーカの補正特性９から
ＦＦＴ演算を行うことにより振幅周波数特性を求めて、
周波数軸上の振幅特性をそれぞれ周波数軸方向に移動平
均を行い、振幅周波数特性の平均化を図る。平均化され
た振幅周波数特性を逆ＦＦ演算を行って時間軸情報に変
換し、この時間軸情報を非巡回型ディジタルフィルタ２
の係数としてスピーカの再生を行うようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、入力された信号を欠
落することなく電気音響変換器より再生するための信号
処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】スピーカによる音響再生特性は、一般的
にピークディップのある振幅特性である。このピークデ
ィップを少なくするために、ディジタルフィルタを用い
て再生特性を補正することが従来から行われている。図
１６は、この種の従来の信号処理装置の一例を示すブロ
ック図であって、例えば、特公平２−５２８８６号公報
に開示されているものである。

【０００３】図１６において、１はスピーカ、２は非巡
回型ディジタルフィルタ、３はアナログ信号の入力端、
４はアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変
換器、５はディジタル信号をアナログ信号に変換するＤ
／Ａ変換器、６は非巡回型ディジタルフィルタ２で特性
変更を行ったアナログ信号をスピーカ１の駆動信号に変
換する増幅器、７は特性測定用マイク、８はスピーカ１
の周波数振幅特性、９は測定により求められたスピーカ
１の補正特性であり、前記非巡回型ディジタルフィルタ
２のフィルタ係数の形式を持つ時間軸情報、１０は補正
特性９を用いたスピーカ１の特性測定用マイク７で検出
される再生総合特性である。

【０００４】図１７は、横軸がリニアな周波数表示、縦
軸が対数振幅表示をした、スピーカ１の振幅周波数特性
８、図１８は非巡回型ディジタルフィルタの持つスピー
カ１の振幅周波数特性を補正する補正特性９、図１９は
図１７の特性を有するスピーカ１を図１６の構成で図１
８の特性を有する非巡回型ディジタルフィルタ２を用い
て再生したときの特性測定用マイクで検出される再生総
合特性１０である。

【０００５】図２０はスピーカ１と同一品種で別の個
体、例えば同一品種で生産ロットが異なるスピーカ１０
１の振幅周波数特性。図２１は図２０の振幅周波数特性
８を持つスピーカ１０１を、図１６の構成で図１８の補
正特性９を用いて再生を行った場合の、特性測定用マイ
ク７で検出される再生総合特性１０である。

【０００６】次に、上記従来の信号処理方法の動作につ
いて説明する。図１６において、入力端３から入力され
たアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器４によりディジタル信
号に変換されたのち、非巡回型ディジタルフィルタ２に
入力される。非巡回型ディジタルフィルタ２では、入力
されたディジタル信号に対し、図１８の特性を実時間で
畳込みを行う。図１８の特性を畳み込まれたディジタル
信号は、Ｄ／Ａ変換器５によりアナログ信号に戻され、
増幅器６に入力される。図１７の特性を有するスピーカ
１を図１８の特性が畳み込まれている信号を用いて増幅
器６により駆動を行うと、特性測定用マイク７における
再生振幅特性は図１９のようにピークディップのない再
生総合特性が得られる。

【０００７】しかし、同一品種のスピーカでも図２０に
示すような異なる個体のスピーカ１０１を、図１８に示
す補正特性９を用いて再生を行うと、特性測定用マイク
７で検出される再生総合特性１０は平坦ではなく、乱れ
た特性となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】非巡回型ディジタルフ
ィルタ２では、あらかじめ設定した特性を入力信号に畳
み込む。一方、スピーカの再生総合特性は、同一品種の
スピーカであってもその特性はばらつきがあるため個別
に異なる特性となり、図１６に示す構成で、スピーカ１
を同一品種のものと交換して再生を行った場合でも、再
生総合特性のピークディップは逆に非巡回型ディジタル
フィルタ２を介さない場合よりも大きくなってしまうと
いう問題点があった。

【０００９】また、同一品種の異なるスピーカ１０１を
用いる度に、非巡回型ディジタルフィルタ２の特性をそ
の都度測定し入力することは、使用するスピーカの個数
回だけフィルタ特性の測定をしなければならないので、
測定時間およびコストの増大を招くという問題点もあっ
た。

【００１０】この発明は、上述のような問題点の解消を
目的としてなされたもので、スピーカ個々の振幅周波数
特性のばらつきにかかわりなくスピーカの再生総合特性
を補正することができる信号処理方法を得ることを目的
とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る信号処理
方法は、測定により求めた電気音響変換器の再生逆特性
の隣り合う複数の周波数点における振幅値を選択し、選
択した振幅値を平均化することで求めた振幅特性を用い
て電気音響変換器の再生総合特性を変化させるようにし
たものである。

【００１２】請求項２に係る信号処理装置は、測定によ
り求めた電気音響変換器の再生逆特性の所定の振幅値よ
りも大きな振幅値をもつ周波数点の振幅値を任意の値に
変更し、この変更した振幅特性を用いて電気音響変換器
の再生総合特性を変化させるようにしたものである。

【００１３】請求項３に係る信号処理方法は、特性を変
化させる信号処理方法において、測定により求めた電気
音響変換器の再生逆特性の隣り合う複数の周波数点にお
ける振幅値を選択し、これらの選択した振幅値を平均化
した後、任意の周波数点における振幅値を任意の値に変
更した振幅特性を用いて電気音響変換器の再生総合特性
を変化させるようにしたものである。

【００１４】請求項４に係る信号処理方法は、請求項１
または３において、周波数に応じて選択する平均化に用
いるための振幅値の数量を変更できるようにしたもので
ある。

【００１５】請求項５に係る信号処理方法は、複数の電
気音響変換器の再生逆特性を測定し、加算平均を行った
振幅特性を用いて電気音響変換器の再生特性を変化させ
るようにしたものである。

【００１６】

【作用】請求項１の発明では、測定で求めたスピーカの
補正特性を、周波数軸方向に移動平均を求め、新たな補
正特性とし非巡回型ディジタルフィルタに入力し、スピ
ーカの再生総合特性の補正が行われる。

【００１７】請求項２の発明では、測定で求めたスピー
カの補正特性のピーク特性を抑圧して新たな補正特性と
し、非巡回型ディジタルフィルタに入力してスピーカの
再生総合特性の補正が行われる。

【００１８】請求項３の発明では、測定で求めたスピー
カの補正特性を、周波数軸方向に移動平均を求めるとと
もに、さらにピーク特性を抑圧して新たな補正特性と
し、非巡回型ディジタルフィルタに入力してスピーカの
再生総合特性の補正が行われる。

【００１９】請求項４の発明では、周波数軸方向に移動
平均を求めるに当たり、平均化を行うサンプル個数を周
波数に応じて変化させて、平均化を行うための周波数分
解能を聴覚の特性に合わせた補正が行われる。

【００２０】請求項５の発明では、複数のスピーカの再
生特性から加算平均を行い、補正特性を求めて新たな補
正特性とし、非巡回型ディジタルフィルタに入力してス
ピーカの再生総合特性の補正が行われる。

【００２１】

【実施例】以下、添付した図面を参照して、この発明の
実施例を説明する。 実施例１．図１はこの発明の実施例１の信号処理装置の
構成を示すブロック図で、図１６と同一符号はそれぞれ
同一の部分を示しているので、ここではそれらの説明を
省略する。１１は、測定された補正特性の時間軸情報を
周波数軸情報に変換する演算を行う高速フーリエ変換演
算器（以下、「ＦＦＴ」という）、１２はＦＦＴ１１で
得られた周波数軸上で離散的に得られた隣合う連続した
複数個の振幅特性の値を選択する選択器、１３は選択器
１２で選択された値の平均値を求める平均化演算器、１
５は周波数軸上で平均化が行われた後に時間軸情報に変
換する演算を行う逆高速フーリエ変換演算器（以下、
「逆ＦＦＴ」という）である。

【００２２】図２は選択器１２と平均化演算器１３の動
作を説明するための図である。図において、図２（ａ）
はＦＦＴ１１で演算された振幅特性の一部分拡大したも
のである。２２はＦＦＴ演算で求めた周波数軸に離散的
に存在する値で、選択器１２で３つの離散した周波数の
振幅値を選択し、平均化演算器１３で平均化する場合に
ついて示している。図２（ｂ）２３は平均化した値であ
る。

【００２３】図３は図１７に示すスピーカ１の振幅周波
数特性を選択器１２と平均化演算器１３の演算結果で求
めた補正特性を示す図、図４は図３に示す平均化された
補正特性を用いてスピーカ１の特性補正を行った場合の
再生総合特性を示す図、図５は振幅周波数特性が図２０
に示される同一品種の別のスピーカ１０１の特性補正を
行った場合の再生総合特性を示す図である。

【００２４】次に、上記実施例１の信号処理装置の動作
について説明する。図１７に示したスピーカ１の振幅周
波数特性８は、スピーカ１からインパルス信号を再生
し、特性測定用マイク７で検出し得られたインパルス応
答をＦＦＴ演算することで求められる。次にスピーカ１
の補正特性９は、位相直線で平坦な振幅特性と前記振幅
周波数特性８との差から抽出され、周波数軸情報あるい
は時間軸情報として求めれる。抽出された補正特性９
は、特性測定用マイク７で測定された補正特性に他なら
ない。この特性測定用マイク７で測定されたスピーカ１
の補正特性９の時間情報を、ＦＦＴ１１を用いて一度周
波数軸情報に変換する。周波数軸上で得られた離散的な
値は、図２（ａ）に示すように選択器１２により複数の
隣合う値２２を選択し、これらの選択した値群を各別に
平均化演算器１３で平均化を行う。平均化された値２３
は、新たな補正特性９の振幅値となり、新たな補正特性
は図３に示すようになる。新たな補正特性は逆ＦＦＴ１
５により周波数軸情報から時間軸情報に変換され、非巡
回型ディジタルフィルタ２に補正特性として入力され
る。

【００２５】入力端３から入力されたアナログ信号は、
Ａ／Ｄ変換器４によりディジタル信号に変換されたの
ち、非巡回型ディジタルフィルタ２に入力される。非巡
回型ディジタルフィルタ２では、入力されたディジタル
信号に対し、逆ＦＦＴ１５から入力された補正特性を実
時間で畳込みを行い、この補正特性を畳み込まれたディ
ジタル信号は、Ｄ／Ａ変換器５によりアナログ信号に戻
されて増幅器６に入力される。図１７に示す振幅周波数
特性を有するスピーカ１を図３に示す補正特性が畳み込
まれている信号を用いて増幅器６により駆動を行うと、
特性測定用マイク７で検出される再生総合特性は図４の
ようになり、図１７よりもピークディップの抑制された
再生総合特性が得られる。

【００２６】同一の補正特性を用いて図２０に示す振幅
周波数特性をもつスピーカ１０１の再生を行った場合で
も、図５に示すように、補正を行う前と比較してピーク
ディップが抑圧された再生総合特性が得られる。従って
同一構造を有し、かつ、同一品種のスピーカを用いたス
ピーカシステムならば、スピーカ毎に特性の異なるフィ
ルタを用いることなく、再生総合特性のピークディップ
を抑えることができる。

【００２７】実施例２．図６は、この発明の実施例２の
信号処理装置の構成を示すブロック図で、図１と同一符
号はそれぞれ同一部分を示しており、１６は補正特性の
平均的な振幅レベルよりも大きなレベルの振幅箇所を検
出するピーク検出器、１７はピーク検出器１６で検出さ
れた周波数領域の振幅レベルを変更するレベル変更器で
ある。

【００２８】図７は、同一品種の平均的な振幅周波数特
性をもつスピーカについて測定した補正特性のピークレ
ベルをレベル変更器１７で変更した補正特性を示す図、
図８は図７に示す補正特性を用いてスピーカ１を補正し
た再生総合特性を示す図、図９は同一品種のスピーカ１
０１を図７に示す補正特性を用いて再生をした場合の再
生総合特性を示す図である。

【００２９】つぎに、実施例２の動作について説明す
る。平均的な振幅周波数特性をもつスピーカについて測
定された補正特性をＦＦＴ１１を用いて時間軸情報から
周波数軸情報に変換する。周波数軸情報として振幅特性
を求めた後、平均的な振幅値よりも大きな振幅値をピー
ク検出器１６で検出する。ピーク検出器１６で検出され
た値および周波数から、その振幅値をレベル変更器１７
により、例えば平均的な振幅値に変更する。振幅値を変
更した特性は、逆ＦＦＴ１５により時間軸情報に変換さ
れ、非巡回型ディジタルフィルタ２に入力される。

【００３０】レベル変更器１７により振幅特性の変更を
行った補正特性を用いて、スピーカ１の再生を行うと、
図８のようになる。また、同一品種の異なるスピーカ１
０１を用いて同一の補正特性を用いて再生を行っても図
９に示すように大きなピークが生じなくなる。

【００３１】ここでは、所定の振幅値として平均的な振
幅値を用いて説明したが、任意の値であってもよい。

【００３２】実施例３．図１０は、この発明の実施例３
の信号処理装置の構成を示すブロック図で、図１および
図６と同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示して
いる。図１１は、実施例３の信号処理方法により求めた
スピーカ１の補正特性を示す図、図１２は図１１の補正
特性を用いて補正を行ったスピーカ１の再生総合特性を
示す図、図１３は同一の補正特性でスピーカ１０１の再
生を行った場合の再生総合特性を示す図である。

【００３３】次に、実施例３の動作について説明する。
特性測定用マイク７で測定されたスピーカ１の補正特性
の時間情報を、ＦＦＴ１１を用いて一度周波数軸情報に
変換する。周波数軸上で得られた離散的な値は、図２に
示すように選択器１２により複数の隣合う値を選択し、
選択した値群を平均化演算器１３で平均化を行う。平均
化された値は、さらにピーク検出器１６で平均的な振幅
値よりも大きな振幅値を検出し、その振幅値をレベル変
更器１７により、例えば平均的な振幅値に変更する。振
幅値を変更した特性は、逆ＦＦＴ１５により時間軸情報
に変換され、非巡回型ディジタルフィルタ２に入力され
る。

【００３４】平均化の後、ピークの振幅値の変更を行う
ことにより、求めた補正特性は図１１のようになり、こ
の特性を用いたスピーカ１の再生特性は図１２となる。
また、同じ補正特性を用いて同一品種で別のスピーカ１
０１を再生すると、図１３に示す再生総合特性となる。

【００３５】実施例４．図１４は、選択手段１２の信号
処理動作を示す図である。ＦＦＴ１１では、周波数軸に
リニアスケールで等間隔に離散的な周波数の振幅値が得
られる。選択器１２では、離散的な複数の周波数におけ
る振幅値を選択するが、実施例１では周波数によらず選
択する個数は一定であった。一方人間の聴覚は低域と高
域では分解能が異なるため、本実施例では平均化演算を
行うにあたり、周波数により平均化に用いる振幅値の個
数を変化させるようにしたものである。

【００３６】図１４に示すように、周波数の増加にあわ
せて、例えば対数的に選択個数を増加させる。端点の平
均は、周波数を折り返した値を用いて演算する。一例と
して帯域を１０２４点で周波数軸を等間隔に分割したと
き、平均化する領域を対数軸で１０分割し、同一分割内
では同一数の平均をとるようにしたものである。

【００３７】なお、実施例４では、周波数の分割を対数
軸としたが、他の関数軸に基づく分割を行ってもよい。

【００３８】実施例５．図１５は、この発明の実施例５
の信号処理方法の測定により求めた複数の補正特性を加
算平均して補正特性を求める手段の動作を説明するため
の図である。図中９ａ〜９ｃは測定より求めた複数の補
正特性の時間軸表示、１８は加算平均手段、９ｈは加算
平均後の補正特性について求めた補正特性の時間軸表示
である。

【００３９】同一品種のスピーカの再生特性を複数の個
体から求める。スピーカは同一品種であっても特性にば
らつきは生じる。しかし、概略の特性はほぼ同じであ
る。複数のスピーカの補正特性９ａ〜９ｃを測定で求
め、その時間軸情報を測定したスピーカの数量だけ加算
して平均化する。この時、時間軸情報の最大値の時刻が
加算を行う複数の情報で同じ時刻になるようにして加算
平均を求める。加算平均で求めた補正特性９ｈを図１に
示す非巡回型ディジタルフィルタ２に入力することによ
り、実施例１と同様にスピーカの個体が変化しても同一
のフィルタ係数を用いて、スピーカ１の再生総合特性を
補正することができる。

【００４０】

【発明の効果】この発明は、以上に説明したように構成
されているので、以下に示すような効果を奏する。

【００４１】請求項１の信号処理方法によれば、測定に
より求めたスピーカの補正特性の振幅特性を、隣合う周
波数における振幅値と平均化をするように構成したの
で、スピーカを同一品種で異なる個体に変更しても、補
正前よりも振幅特性の変動幅を小さくすることが可能と
なり、ばらつきのある同一品種のスピーカの再生総合特
性の補正を１つのフィルタ特性だけで行うことができ
る。

【００４２】請求項２の信号処理方法によれば、補正特
性のピーク補正レベルを抑制し、あらたな補正特性を供
給するように構成したので、スピーカを同一品種で異な
る個体に変更しても、補正前よりも振幅特性で生じる振
幅の最大値を低くすることができ、ディップ特性にばら
つきが生じても１つのフィルタ特性だけで、再生総合特
性の改善が図れる。

【００４３】請求項３の信号処理方法によれば、測定で
求めた補正特性を、隣合う周波数における振幅値と平均
化した後、ピーク補正レベルを抑制し、あらたな補正特
性として供給するように構成したので、スピーカを同一
品種で異なる個体に変更しても、補正前よりも振幅特性
で生じる変動幅および振幅の最大値を低くすることがで
き、おおよその振幅特性のばらつきおよびディップ特性
のばらつきが生じても１つのフィルタ特性だけで、再生
総合特性の改善が図れる。

【００４４】請求項４の信号処理方法によれば、周波数
分解能に補正特性の平均化に用いる個数を、周波数に応
じて変更するように構成したので、聴感上、全帯域の平
均化が一様に行われる。

【００４５】請求項５の信号処理方法によれば、複数の
スピーカの周波数振幅特性を測定して求め、それぞれの
補正特性を加算平均した特性をスピーカの補正特性とす
るように構成したので、ＦＦＴ演算することなく補正前
よりも振幅特性の変動幅を小さくすることができるフィ
ルタ特性が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１の信号処理装置の構成を
示すブロック図である。

【図２】 実施例１の平均化演算器の動作を説明するた
めの図である。

【図３】 実施例１の信号処理方法により変更を加えた
の後の補正特性を示す図である。

【図４】 図３の補正特性を用いたスピーカ１の再生総
合特性を示す図である。

【図５】 図３の補正特性を用いたスピーカ１０１の再
生総合特性を示す図である。

【図６】 この発明の実施例２の信号処理装置の構成を
示すブロック図である。

【図７】 実施例２の信号処理方法により変更を加えた
後の平均的なスピーカの補正特性を示す図である。

【図８】 図７の補正特性を用いたスピーカ１の再生総
合特性を示す図である。

【図９】 図７の補正特性を用いたスピーカ１０１の再
生総合特性を示す図である。

【図１０】 この発明の実施例３の信号処理装置の構成
を示すブロック図である。

【図１１】 実施例３の変更を加えた後のスピーカ１の
補正特性を示す図である。

【図１２】 図１１の補正特性を用いたスピーカ１の再
生総合特性を示す図である。

【図１３】 図１１の補正特性を用いたスピーカ１０１
の再生総合特性を示す図である。

【図１４】 この発明の実施例４の選択器の動作を説明
するための図である。

【図１５】 この発明の実施例５の補正特性を平均化す
る手段を説明するための図である。

【図１６】 従来の信号処理装置の構成を示すブロック
図である。

【図１７】 スピーカ１の振幅周波数特性を示す図であ
る。

【図１８】 スピーカ１の補正特性を示す図である。

【図１９】 図１８の補正特性を用いたスピーカ１の再
生総合特性を示す図である。

【図２０】 スピーカ１０１の振幅周波数特性を示す図
である。

【図２１】 図１８の補正特性を用いたスピーカ１０１
の再生総合特性を示す図である。

【符号の説明】

２ 非巡回型ディジタルフィルタ、８ スピーカの振幅
周波数特性、９ 補正特性、１０ 再生総合特性、１１
ＦＦＴ（高速フーリエ変換演算器）、１２選択器、１
３ 平均化演算器、１５ 逆ＦＦＴ（逆高速フーリエ変
換演算器）、１６ ピーク検出器、１７ 振幅値変更
器、１８ 加算平均手段。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気音響変換器の再生特性を変化させる
   信号処理方法において、測定により求めた電気音響変換
   器の再生逆特性の隣り合う複数の周波数点における振幅
   値を選択し、これらの選択した振幅値を平均化して求め
   た振幅特性を用いて電気音響変換器の再生特性を変化さ
   せることを特徴とする信号処理方法。
2. 【請求項２】 電気音響変換器の再生特性を変化させる
   信号処理方法において、測定により求めた電気音響変換
   器の再生逆特性の所定の振幅値よりも大きな振幅値をも
   つ周波数点の振幅値を任意の値に変更し、この変更した
   振幅特性を用いて電気音響変換器の再生特性を変化させ
   ることを特徴とする信号処理方法。
3. 【請求項３】 電気音響変換器の再生特性を変化させる
   信号処理方法において、測定により求めた電気音響変換
   器の再生逆特性の隣り合う複数の周波数点における振幅
   値を選択し、これらの選択した振幅値を平均化した後、
   任意の周波数点における振幅値を任意の値に変更した振
   幅特性を用いて電気音響変換器の再生特性を変化させる
   ことを特徴とする信号処理方法。
4. 【請求項４】 前記電気音響変換器の再生逆特性の選択
   する周波数点の個数を変更できるようにしたことを特徴
   とする請求項１または請求項３のいずれかに記載の信号
   処理方法。
5. 【請求項５】 電気音響変換器の再生特性を変化させる
   信号処理方法において、測定により求めた複数の電気音
   響変換器の再生逆特性を、加算平均して求めた振幅特性
   を用いて電気音響変換器の再生特性を変化させることを
   特徴とする信号処理方法。