WO2004077402A1

WO2004077402A1 - ディップフィルタの周波数特性決定方法

Info

Publication number: WO2004077402A1
Application number: PCT/JP2004/002141
Authority: WO
Inventors: Daisuke Higashihara; Shokichiro Hino; Koichi Tsuchiya; Tomohiko Endo
Original assignee: Toa Corporation; Etani Electronics Co., Ltd.
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2004-02-24
Publication date: 2004-09-10
Also published as: EP1600941A4; JP3920233B2; US20060251264A1; JP2004264377A; EP1600941A1; EP1600941B1; US7787635B2; DE602004026836D1

Abstract

共鳴空間で検出された共鳴周波数f2,f3をディップの中心周波数として決定する。共鳴空間のスピーカとマイクロホンでの測定値に基づき、基礎振幅周波数特性Caと目標振幅周波数特性Cdを求める。目標振幅周波数特性Cdは、基礎振幅周波数特性Caよりも周波数軸上での平滑度が大きい。ディップの減衰レベル、尖鋭度は、ディップの中心周波数f2,f3およびその近傍の周波数における、基礎振幅周波数特性Caと目標振幅周波数特性Cdとの差に基づき決定する。

Description

ディップフィル夕の周波数特性決定方法

[技術分野]

この出願に係る発明は、音響設備が配置された空間において共鳴を防止するために用いられるディップフィル夕の周波数特性を決定する方法に関する。 [背景技術]

例えば、ホールや体育館等にスピーカ等の音響設備を設置し、スピーカから拡声音を放射するとき、この空間（音響設備が配された拡声空間）の共鳴周波数のために、スピーカからの音楽や話声が聞き取りにくくなる;；とがある。つまり、スピーカからの拡声音に共鳴周波数の成分が多く含まれると、該拡声空間においてこの成分の周波数で共鳴が起こるのである。共鳴音は「ウォンウォン · · ·」とか「ファンファン · · ·」というように聞こえる。この共鳴音は、本来、スピ一力から放射しょうとする音ではなく、スピ一力からの音楽や話声を聞き取りにくくする。

このことを防止するには、拡声空間における共鳴周波数を検出し、音響設備においてスピーカよりも前段に、この共鳴周波数の成分を除去するようなディップフィルタを設けるとよい。するとこの拡声空間において共鳴が起こりにくくなり、スピーカからの音楽や話声が聞きやすくなる。

ディップフィルタによってかかる効果を得るためには、この拡声空間の共鳴周波数を除去周波数とするようにディップフィルタの周波数特性を決定しなければならない。

従来は、音響設備のォペレ一夕や測定者が自らの聴覚に頼ってスピーカの拡声音や共鳴音を聞き分けて共鳴周波数を判断し、この共鳴周波数を除去周波数としてディップフィル夕に設定していた。そして、共鳴が生じない程度にディップの減衰レベル（深さ）やその尖鋭度（Q) を設定していた。このような聞き分けによつて共鳴周波数を知ることが出来たとしても、デイツプフィル夕の周波数特性を設定するのは容易ではない。特に、ディップの減衰レベル（深さ）や尖鋭度（Q) を適切に設定することは容易ではない。つまり、共鳴防止のみを優先するのであれば、ディップの減衰レベルをなるベく大きくし ( 深さをなるベく深くし）、尖鋭度をなるベく低く（Qをなるベく小さく）すればよいのであるが、減衰レベルが大きすぎたり尖鋭度が低くすぎると、音響装置の音質を損ねたり、スピー力からの音楽や話声が聞きとりにくくなったりする。このようなことが生じないように適切にディップの減衰レベルや尖鋭度を設定するには、ある程度の熟練、経験を要する。また、このような熟練、経験に頼る設定であれば、必ずしもこれらのファクタ一 (ディップの減衰レベルや尖鋭度) を適切に設定することはできない。さらにこのことが、拡声空間等に設置される音響設備の自動測定 ·自動調整のための障害にもなつていた。

[発明の蘭示]

本願発明は上記問題点に鑑み、経験や熟練を必要とすることなく、ディップフィルタの特性を適切に決定することができるような、ディップフィル夕の周波数特性決定方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本願発明に係るディップフィル夕の周波数特性決定方法は、共鳴空間で検出された共鳴周波数をディップの中心周波数として決定し、該共鳴空間に配置されたスピーカから所定の測定用信号を拡声させ、該共鳴空間に配置されたマイクロホンによって受音して得られる測定値に基づき、基礎振幅周波数特性を求め、該測定値に基づき、該基礎振幅周波数特性よりも周波数軸上での平滑度が大きい目標振幅周波数特性を求め、該中心周波数およびその近傍の周波数における、該基礎振幅周波数特性と該目標振幅周波数特性との差に基づき、該ディップの減衰レベルおよび Zまたは尖鋭度を決定する。

かかる方法によれば、基礎振幅周波数特性よりも周波数軸上での平滑度が大きい振幅周波数特性を目標振幅周波数特性とする。よって、目標振幅周波数特性は客観的に求められ、これに基づいてディップの減衰レベルや尖鋭度も客観的に決定することができる。上記方法において、目標振幅周波数特性はいかなる方法によって平滑化されたものであってもよいが、測定された振幅周波数特性を周波数軸上で移動平均することによって平滑化されたものであってもよい。

また上記方法において、第 1面積に第 2面積が略一致するように該ディップの減衰レベルおよび /または尖鋭度を決定し、該第 1面積は、振幅レベルを表す対数軸を縦軸とし周波数を表す軸を横軸とした振幅周波数特性図上に該基礎振幅周波数特性の曲線と該目標振幅周波数特性の曲線とを表したときの、第 1周波数から第 2周波数までの周波数範囲において、該基礎振幅周波数特性の曲線と該目標振幅周波数特性の曲線とに囲まれるエリアの面積であり、該第 1周波数は、該基礎振幅周波数特性の曲線と該目標振幅周波数特性の曲線とが交差し、かつ、該ディップの中心周波数よりも低い周波数のうちの、該ディップの中心周波数に最も近い周波数であり、該第 2周波数は、該基礎振幅周波数特性の曲線と該目標振幅周波数特性の曲線とが交差し、かつ、該ディップの中心周波数よりも高い周波数のうちの、該ディップの中心周波数に最も近い周波数であり、該第 2面積は、振幅レベルを表す対数軸を縦軸とし周波数を表す軸を横軸とした振幅周波数特性図上に該ディップの特性を表したときの、該ディップの面積であるようにしてもよい。

かかる方法によれば、目標振幅周波数特性曲線からの基礎振幅周波数特性曲線の上方へのはみ出し部分の面積と、ディップの面積とを略一致させるので、基礎振幅周波数特性にディップ特性を作用させると、目標振幅周波数特性に近い特性となる。

また上記方法において、該ディップの減衰レベルを、該ディップの中心周波数における該基礎振幅周波数特性と該目標振幅周波数特性の振幅レベル差に略一致するように決定し、該ディップの尖鋭度を、該第 1面積に該第 2面積が略一致するように決定してもよい。

基礎振幅周波数特性に、かかる方法で決定されたディップ特性を作用させると、目標振幅周波数特性に極めて近い特性となる。

また上記方法において、該第 1周波数から該第 2周波数までの周波数範囲に、該共鳴空間で検出された複数の共鳴周波数が含まれるとき、該複数の共鳴周波数の内の、第 2の振幅周波数特性の振幅レベルが最も大きな共鳴周波数を、該ディップの中心周波数として決定し、それ以外の共鳴周波数を該ディップの中心周波数とはしないように決定し、該第 2の振幅周波数特性は、該スピーカから該測定用信号と該マイクロホンの出力信号との合成信号を拡声させて、該マイクロホンによつて受音して得られる振幅周波数特性であってもよい。

かかる方法によれば、ディップフィル夕に必要以上の数のディップが設定されることを回避できる。

また上記方法において、第 1の振幅周波数特性と第 2の振幅周波数特性との比較に基づいて、該共鳴空間の共鳴周波数を検出し、該第 1の振幅周波数特性は、該測定値に基づいて得られる振幅周波数特性であり、該第 2の振幅周波数特性は、該スピーカから該測定用信号と該マイクロホンの出力信号との合成信号を拡声させて、該マイクロホンによって受音して得られる振幅周波数特性であるようにしてもよい。

かかる方法における第 2の振幅周波数特性は、マイクロホンの出力信号がスピ一力へ入力されるというフィ一ドバックループを含む系の振幅周波数特性である。このフィードバックループにより、第 2の振幅周波数特性では、第 1の振幅周波数特性に比べ、共鳴空間の共鳴の特性がより大きく強調されて表れる。よって、第 1の振幅周波数特性と第 2の振幅周波数特性とを比較することにより、共鳴空間の共鳴周波数を正確に検出することができる。

また上記方法において、該第 1の振幅周波数特性と該第 2の振幅周波数特性との差分から、該第 1の振幅周波数特性に比べて該第 2の振幅周波数特性の方が振幅が大きいピーク点の周波数を該共鳴空間の共鳴周波数として検出するようにしてもよい。

また上記方法において、該測定用信号としては正弦波スィープ信号が特に有効である。

本発明の上記目的、他の目的、特徵、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。

[図面の簡単な説明] 第 1図は、拡声空間に設置された音響システムの概略構成図である。

第 2図は、拡声空間において振幅周波数特性を測定するためのシステムの概略ブロック図である。

第 3図は、拡声空間において振幅周波数特性を測定するためのシステムの概略プロック図である。

第 4図は、第 2図のシステムによって測定された拡声空間の第 1の振幅周波数特性と、第 3図のシステムによつて測定された拡声空間の第 2の振幅周波数特性とを模式的に示す特性図である。

第 5図は、第 4図の曲線 C aの第 1の振幅周波数特性と曲線 C bの第 2の振幅周波数特性との振幅レベル差を示す周波数特性図である。

第 6図は、第 4図の周波数特性図から曲線 C bのみを取り出した周波数特性図である。

第 7図は、基礎振幅周波数特性の曲線 C aと目標振幅周波数特性の曲線 C dとを示す周波数特性図である。

第 8図は、周波数 f 61から周波数 f 62までの周波数範囲に候補となる 3つの周波数が存在する場合を示す周波数特性図である。

第 9図は、中心周波数が周波数 f 2であるディップの振幅周波数特性図である。

[発明を実施するための最良の形態]

本願発明の一実施形態たるディップフィル夕の周波数特性決定方法を、以下に図面を参照しつつ説明する。

第 1図は、拡声空間（例えば、コンサートホールや体育館） 40に設置された音響システムの概略構成図である。この音響システムは、音源装置 2と、ディップフィル夕 4と、アンプ 12と、スピーカ 13とを備えている。音源装置 2は、例えば音楽 C Dを再生するための C Dプレーヤのような演奏器機であってもよいし、マイク口ホンであってもよい。第 1図では音源装置 2を拡声空間 40の外側に表しているが、音源装置 2は拡声空間 40内に設置されていてもよい。例えば、音源装置 2は、拡声空間 40内に設置されたマイクロホンであってもよい。ディップフィル夕 4は、音源装置 2からの信号から特定の周波数の信号成分を除去してアンプ 12に送出するため ,

b のものである。ディップフィルタ 4からの信号はアンプ 12で増幅されてスピーカ 1 3に送出され、拡声空間 40においてスピーカ 13から拡声される。

この拡声空間 40が共鳴周波数を有するとき、スピーカ 13からの拡声音に共鳴周波数の成分が多く含まれると、拡声空間 40において共鳴が起こり、スピーカ 13からの音楽や話声が聞き取りにくくなる。しかし、この音響システムにおいて、ディップフィル夕 4に適切な周波数特性を設定すると、スピーカ 13からの拡声音の音質を損なうことなく、拡声空間 40における共鳴を防止することができる。

本実施形態では、ディップフィルタ 4に設定すべき周波数特性を決定するのであるが、まず最初に第 2 ~ 5図を参照しつつ、共鳴空間 40において共鳴周波数を検出する方法 ·装置を説明する。

第 2図は、拡声空間（例えば、コンサートホールや体育館） 40において振幅周波数特性を測定するためのシステム Αの概略プロック図である。このシステム A は、測定用信号を発する音源手段たる発信器 11と、この発信器 11が発する信号を入力して電力増幅するアンプ 12と、このアンプ 12の出力信号を入力して拡声するスピーカ 13と、スピーカ 13が放射する拡声音を受音するマイクロホン 14と、マイクロホン 14の受音信号を入力する測定器 15とを備える。マイクロホン 14は騒音計であってもよい。

スピーカ 13とマイクロホン 14とは、拡声空間 40内に配置されている。マイクロホン 14は拡声空間 40内において、スピーカ 13から充分に距離を置いている。マイクロホン 14は、スピーカ 13からの直接音に対して、拡声空間 40内における反射音を充分大きなレベルで受音できる位置に配置されている。

発信器 11は測定用信号として、周波数が時間的に変化するような正弦波信号を発する。つまり発信器 11は、正弦波スイープ信号を発信する。この正弦波スィープ信号では、周波数スイープ中の各時点において正弦波のレベルは一定である。測定器 15は、時間的に中心周波数が変化するようなバンドバスフィルタを有している。このバンドパスフィルタは、発信器 11が発信する正弦波スイープ信号の周波数の時間的変化に対応して、中心周波数を時間的に変化させる。よって測定器 15は、マイクロホン 14から入力する受音信号のレベルをこのバンドパスフィル夕を介して検出することにより、その時点における周波数の振幅特性を測定することができる。

第 3図は、拡声空間 40において振幅周波数特性を測定するためのシステム Bの概略ブロック図である。このシステム Bは、第 2図のシステム Aに、ある信号の合成のための経路を付加しただけのものである。つまり第 3図のシステム Bは、測定用信号を発する音源手段たる発信器 1 1と、ミキシング装置 16と、ミキシング装置 16の出力信号を入力してこの信号を電力増幅するアンプ 12と、このアンプ 12 の出力信号を入力して拡声するスピーカ 13と、スピーカ 13が放射する拡声音を受音するマイクロホン 14と、マイクロホン 14の受音信号を入力する測定器 1 5とを備える。

スピーカ 13とマイクロホン 14とは、拡声空間 40内において、第 2図のシステム Aにおけると同一の位置に配置されている。第 3図のシステム Bにおける、発信器 1 1、アンプ 12、スピーカ 13、マイクロホン 14、測定器 15は、第 2図のシステム Aにおけるこれら器機と同一のものである。

第 3図のシステム Bが第 2図のシステム Aと相違する点は、第 2図のシステム Aでは、アンプ 12が発信器 1 1から信号を入力していたのに対し、第 3図のシステム Bでは、アンプ 12がミキシング装置 16から信号を入力している点である。第 3 図のミキシング装置 16は、発信器 11からの測定用信号（正弦波スイープ信号）と、マイクロホン 14からの受音信号とを入力し、これら入力した信号を合成 (ミキシング）し、この合成信号 (ミキシング信号) を出力する。

以上、第 2図のシステム Aによって拡声空間 40の振幅周波数特性を測定する方法、および、第 3図のシステム Bによって拡声空間 40の振幅周波数特性を測定する方法を説明したが、以下では、第 2図のシステム Aによって測定された拡声空間 40の振幅周波数特性を第 1の振幅周波数特性と言い、第 3図のシステム Bによつて測定された拡声空間 40の振幅周波数特性を第 2の振幅周波数特性と言う。第 4図は、第 2図のシステム Aによって測定された拡声空間 40の第 1の振幅周波数特性と、第 3図のシステム Bによって測定された拡声空間 40の第 2の振幅周波数特性とを模式的に示す特性図である。第 4図においては縦軸、横軸とも対数軸であり、縦軸は振幅レベルを横軸は周波数を示す。なお、「振幅レベル」とは、ある振幅値（振幅の大きさ）の基準値（基準の大きさ）に対する比の対数であり、通常は「d B」を単位として表記する。第 4図において実線で示す曲線 C aが、第 2図のシステム Aによる第 1の振幅周波数特性であり、破線で示す曲線 C bが、第 3図のシステム Bによる第 2の振幅周波数特性である。

第 2図のシステム Aも第 3図のシステム Bも、多数の周波数ボイントにおける振幅値を測定する。例えば測定対象となる周波数範囲において、 1 Z 1 9 2ォク夕ーブ間隔で振幅値を測定する。この多点（多数の周波数ポイント）での測定値を周波数軸上で平滑化せずに、拡声空間 40の第 1 ,第 2の振幅周波数特性として曲線 C a , C bに表しても良いし、何らかの方法によって周波数軸上で平滑化して、曲線 C a， C bに表しても良い。このときの平滑化の方法には種々あるが、例えば移動平均によって平滑化してもよい。例えば、多数の周波数ポイントの測定値に対して周波数軸上で 9ポイントの移動平均を施してもよい。なお、曲線 C aとして平滑化されたものを用いる場合は、曲線 C bについても平滑化されたものを用いるのが好ましい。この場合にはさらに、曲線 C aに関する平滑化の方法と同一の平滑化の方法によって曲線 C bを得ることが好ましい。例えば曲線 C aを、周波数軸上での 9ポイントの移動平均により得るのであれば、曲線 C bも、周波数軸上での 9ポイントの移動平均により得るのが好ましい。

第 4図の曲線 C aの第 1の振幅周波数特性は、アンプ 12とスピー力 13とマイク口ホン 14とによる音響系の特性のみならず、拡声空間 40の共鳴の特性をも包含するものである。第 4図の曲線 C bの第 2の振幅周波数特性も、アンプ 12とスピーカ 1 3とマイクロホン 14とによる音響系の特性のみならず、拡声空間 40の共鳴の特性をも包含するものであるが、マイクロホン 14の出力信号がアンプ 12に入力されてスピ一力 13から出力されるというフィ一ドバックループにより、拡声空間 40の共鳴の特性が曲線 C aの第 1の振幅周波数特性よりも大きく強調されて表れている。よつて、両曲線（曲線 C aと曲線 Cb) との差から、拡声空間 40の共鳴の特性を知ることができる。

第 5図に示す周波数特性曲線 C cは、第 4図の曲線 C bの特性から曲線 C aの特性を差し引いた特性、つまり、曲線 C aの第 1の振幅周波数特性と曲線 C bの第 2 の振幅周波数特性との振幅レベル差を示すものである。第 5図の曲線 C cにおいて正の方向にピークを示す周波数は、周波数 f 1、周波数 f 2 および周波数 2004/002141

9 ί 3である。このなかで、ピークの値が大きいほど、拡声空間 40の共鳴周波数である可能性が高い。よってピーク値の最も大きな周波数 f 3が、拡声空間 40の共鳴周波数である可能性が最も高い。また、周波数 f 2は、その次にピーク値が大きいので、周波数: f 2は、拡声空間 40の共鳴周波数である可能性が、その次に高い。拡声空間 40における共鳴周波数の数は一のみとは限らず、複数である場合も多い。よって、周波数 ί 1、 f 2 , f 3のうちの一のみが共鳴周波数である可能性もあるし、そのうちの複数が共鳴周波数である可能性もあるが、第 5図の特性から共鳴周波数たる可能性のある周波数を客観的に選び出すことができる。以上、第 2〜 5図を参照しつつ、共鳴空間 40において共鳴周波数を検出する方法 ·装置を説明した。

次に、このようにして検出された共鳴周波数（周波数 f 1 , f 2 , f 3 ) に基づいて、いかにして第 1図の音響システムのディップフィルタ 4の周波数特性を決定するかを説明する。

第 4図の曲線 C aは、第 2図のシステム Aによって得た拡声空間 40の第 1の振幅周波数特性曲線であり、上述のようにこの曲線 C aを用いて共鳴周波数を検出した。この曲線 C aの特性は、以下で説明する第 1図の音響システムのディップフィル夕 4の周波数特性決定のためにも用いる。以下、この曲線 C aの特性を「基礎振幅周波数特性」という。なお、この「基礎振幅周波数特性」は、第 2図のシステム Aによる多数の周波数ボイン卜での測定値を周波数軸上で平滑化したものであってもよいし、平滑化していないものであってもよい。

先に、第 5図に示す周波数特性曲線 C から、正の方向にピークを示す周波数として、周波数 f 1、周波数 f 2 および周波数 f 3を得た。これら周波数が拡声空間 40の共鳴周波数である可能性が高い。この内から所定数の周波数を、ディップフィル夕 4に除去周波数として設定すべきディップの中心周波数の候補として選ぶ。

具体的には、これら周波数の内から、第 4図における曲線 C bの振幅レベルが大きなものから順番に-. 候補の周波数を選ぶ。

第 6図は、第 4図から曲線 C bのみを取り出した特性図である。第 6図においては縦軸、横軸とも対数軸であり、縦軸は振幅レベルを横軸は周波数を示す。第 6図の曲線 C bでは、周波数: f 2における振幅レベルが最も大きく、 f 3における振幅レベルがその次に大きく、 f 1における振幅レベルがその次に大きい。ここで、候補として選ぶ周波数の数を「3」とすると、周波数 f 1、周波数 f 2、周波数 f 3のすべてが、候補の周波数となる。

なお、検出された共鳴周波数が多数ある場合には、その全ての周波数をデイツプフィルタ 4に除去周波数として設定すべきディップの中心周波数の候補として残すのではなく、所定数の周波数のみを候補として残すようにしてもよい。例えば、検出された共鳴周波数が多数（例えば 2 0 0以上）ある場合に、 1 2 0の周波数のみを候補として残し、残りの周波数は候補から除外するようにしてもよい。このとき、いかなる周波数を候補として残すかは、例えば第 6図の曲線 C bにおいて、振幅レベルの大きなものから優先的に残すようにすればよい。

次に、これら候補の周波数（周波数 ί 1 , ί 2， f 3 ) に候補の順位を付ける。順位は、第 5図の周波数特性曲線 C cにおける振幅レベルが大きいものから高く付けるようにする。周波数 f 1 , f 2 , f 3のうち、第 5図の曲線 C cにおける振幅レベルが最も大きいのは周波数 f 3であり、その次に振幅レベルが大きいのは周波数 f 2であり、その次に振幅レベルが大きいのは周波数 ί 1である。よって、この時点では、周波数 f 3が第 1候補の周波数となり、周波数 f 2が第 2候補の周波数となり、周波数 f 1が第 3候補の周波数となる。

次に、第 2図のシステム Aが多数の周波数ポイントで測定した測定値から、目標振幅周波数特性を求める。目標振幅周波数特性は、第 2図のシステム Aが多数の周波数ボイントで測定した測定値を周波数軸上で平滑化して得る。平滑化の方法としては、例えば周波数軸上での移動平均を採用することができる。先に、第 4図の曲線 C a (基礎振幅周波数特性）は、第 2図のシステム Aが多数の周波数ポイントで測定した測定値を周波数軸上で平滑化したものであってもよいし、平滑化していないものであってもよいことを述べた。基礎振幅周波数特性は、平滑化したものであっても平滑化したのものでなくてもよいが、目標振幅周波数特性は平滑化により求める。目標振幅周波数特性は、基礎振幅周波数特性よりも周波数軸上での平滑度が大きくなるような平滑化により求める。基礎振幅周波数特性が、周波数軸上の例えば 9ポイントの移動平均によつて得たものであるとすれば., 1

1 1 目標振幅周波数特性は、 9ポイントを越えるウィンドウ幅（例えば 6 5ポイント ) の移動平均によって得るようにすればよい。このようにして目標振幅周波数特性は、経験に頼ることなく、客観的に得ることができる。

第 7図の特性図では、第 4図から曲線 C aを取り出して記載している。第 7図においては縦軸、横軸とも対数軸であり、縦軸は振幅レベルを横軸は周波数を示す。第 7図の曲線 C aは第 4図の曲線 C aと同一のものである。第 7図の特性図には、破線による曲線 C dが記載されているが、これ（曲線 C d ) は、第 2図のシステム Aで測定された多数の周波数ボイントでの振幅値を、周波数軸上で移動平均して得た曲線である。このときの移動平均のためのウィンドウ幅は比較的大きいので、曲線 C d (目標振幅周波数特性）は曲線 C a (基礎振幅周波数特性）に比べてかなり平滑度が大きい。

先に、周波数 f 3を第 1候補の周波数として、周波数 f 2を第 2候補の周波数として、周波数 f 1を第 3候補の周波数として選んだが、次に、これら候補の周波数から、目標振幅周波数特性（曲線 C d ) の振幅レベルよりも基礎振幅周波数特性（曲線 C a ) の振幅レベルの方が小さいような周波数を候補から除外する。第 7図から理解されるように、周波数 f lにおいては、目標振幅周波数特性（曲線 C d ) の振幅レベルよりも、基礎振幅周波数特性（曲線 C a ) の振幅レベルの方が小さい。よって、周波数 f 1は候補の周波数から除外する。その結果、候補の周波数は周波数 f 2と周波数 f 3のみとなる。周波数 f 3が第 1候補の周波数として、周波数 f 2が第 2候補の周波数として残る。

次に、第 7図に基づき、各候補の周波数が含まれる周波数範囲であって、目標振幅周波数特性の曲線 C dからの基礎振幅周波数特性の曲線 C aが周波数軸上で連続して正の方向にはみ出している周波数範囲を検出する。第 1候補の周波数は周波数 f 3であるが、第 7図において、周波数 f 3では目標振幅周波数特性よりも基礎振幅周波数特性の振幅レベルの方が大きい。第 7図の特性図の周波数軸上、周波数 f 3の前後において、基礎振幅周波数特性の曲線 C aと目標振幅周波数特性の曲線 C dとが交差する点を検出すると周波数 f 31と周波数 f 32とが検出される。周波数 f 31および周波数 f 32において、基礎振幅周波数特性の曲線 C aと目標振幅周波数特性の曲線 C dとが交差している。周波数 f 31は、周波数 ί' 3よりも低い周波数領域における基礎振幅周波数特性の曲線 C aと目標振幅周波数特性の曲線 C dとの交差点のうちで、周波数 ί 3に最も近い周波数である。また、周波数 f 32は、周波数 f 3よりも高い周波数領域における基礎振幅周波数特性の曲線 C aと目標振幅周波数特性の曲線 C dとの交差点のうちで、周波数 f 3に最も近い周波数である。

このようにして、候補の周波数 f 3が含まれ、かつ、目標振幅周波数特性の曲線 C dから基礎振幅周波数特性の曲線 C aが周波数軸上で連続して正の方向に（上方に）はみ出している周波数範囲（周波数 f 31から周波数 32までの範囲）を検出したら、次に、この周波数範囲に、候補となる周波数が 2以上含まれていないか否かを調べる。仮に、 2以上含まれている場合には、その内の 1の周波数のみを候補として残し、他の周波数を候補から除外する。いかなる周波数を候補として残すかは、第 6図に示す特性（第 2の振幅周波数特性（曲線 C b ) ) の振幅レベルの大きさに基づいて決定する。つまり、第 2の振幅周波数特性（曲線 C b ) の振幅レベルが最も大きな周波数のみを候補として残すのである。第 7図において、周波数 f 31から周波数 f 32までの周波数範囲には、候補となる周波数は周波数 3が含まれるのみであるから、候補から除外される周波数はない。

同様のことを、候補である周波数 f 2についても行う。つまり、周波数 f 2が含まれる周波数範囲であって、目標振幅周波数特性（曲線 C d ) からの基礎振幅周波数特性（曲線 C a ) が周波数軸上で連続して正の方向にはみ出している周波数範囲をまず検出する。第 7図に示されるように、周波数 f 21から周波数 ί 22の周波数範囲において、目標振幅周波数特性（曲線 C d ) からの基礎振幅周波数特性（曲線 C a ) が周波数軸上で連続して正の方向にはみ出している。また、この周波数範囲には周波数 f 2が含まれる。次に、この周波数範囲に、候補となる周波数が 2以上含まれていないかを見ると、この周波数範囲には周波数 f 2以外に候補となる周波数はない。よって、この周波数範囲には候補から除外される周波数はない。

なお、このような周波数範囲に候補となる周波数が複数存在する場合を、第 8 図を参照して説明する。第 8図の特性図における曲線 C eが基礎振幅周波数特性を示す曲線であり、曲線 C fが目標振幅周波数特性を示す曲線であるとする。両曲線は周波数: f 61と周波数 f 62とで交差しており、この周波数範囲（周波数 f 61 から周波数: f 62までの周波数範囲）に候補となる 3つの周波数（周波数 f 51、周波数 f 52 および周波数 f 53) が存在するとする。

一方、第 8図において、曲線 Cnは第 2の振幅周波数特性、つまり、共鳴空間 40において、スピーカ 13から測定用信号（正弦波スイープ信号）とマイクロホン 14の出力信号との合成信号を拡声させて、マイクロホン 14によって受音して得られる振幅周波数特性である。周波数 f 51、周波数 f 52 および周波数 f 53の中では、第 2の振幅周波数特性（曲線 Cn) の振幅レベルは、周波数 f 51におけるものが最も大きい。よって、周波数 ί 51のみを候補の周波数として残し、他の周波数（周波数 f 52と周波数 f 53) を候補から除外するのである。これにより、必要以上の数の周波数が候補の周波数として残ることが防止される。ひいては、必要以上の数のディップがディップフィルタ 4に設定されることが防止される。

なお、もしも候補の周波数（周波数 Π、周波数 f2、周波数 f3) に、基礎振幅周波数特性（曲線 Ce) と第 2の振幅周波数特性（曲線 Cn) の振幅レベル差が所定レベル以下（例えば l dB以下）のものがあれば、その周波数はディップフィル夕 4のディップの中心周波数として設定されないようにする。よって、周波数 51、周波数 f 52 および周波数 f 53の中では、周波数 f51における第 2の振幅周波数特性（曲線 Cn) の振幅レベルが最も大きくても、周波数 f51における基礎振幅周波数特性（曲線 Ce) と第 2の振幅周波数特性（曲線 Cn) の振幅レベル差が所定レベル以下（例えば l dB以下）であれば、周波数 f51を候補の周波数から除外し、第 2の振幅周波数特性（曲線 Cn) の振幅レベルがその次に大きな周波数 f52を候補の周波数として残すようにする。もちろん周波数 f 53は候補の周波数から除外される。

以上、ある周波数範囲に候補となる 3つの周波数が存在する場合を、第 8図を参照して説明した。

第 7図に基づき、候補となる周波数が含まれる周波数範囲であって、目標振幅周波数特性（曲線 Cd) から基礎振幅周波数特性（曲線 C a) が周波数軸上で連続して正の方向にはみ出している周波数範囲をまず検出した。そして、検出された各周波数範囲には候補となる周波数は 2以上は含まれておらず、よって、候補の周波数 f 2と周波数 f 3は、いずれも除外されずに候補として残ることを説明した。

次に、このようにして残った周波数の候補に対して、候補順位の付け替えを行う。付け替えは次のようにして行う。つまり、候補の周波数における基礎振幅周波数特性（曲線 Ca) と目標振幅周波数特性（曲線 Cd) の振幅レベル差が大きいものほど高い順位となるように、順位を付け替えるのである。第 7図から理解されるように、周波数: f 2における基礎振幅周波数特性（曲線 Ca) と目標振幅周波数特性（曲線 Cd) の振幅レベル差は 2. 5 dBであり、周波数 f 3における基礎振幅周波数特性（曲線 Ca) と目標振幅周波数特性（曲線 Cd) の振幅レベル差は 1. 8 dBである。よって、候補の順位が付け替えられ、周波数 f 2が第 1の候補となり、周波数: f 3が第 2の候補となる。

第 1の候補である周波数 ί 2はディップフィル夕 4にディップの中心周波数（除去周波数）として設定されることが決定された。次に、この除去周波数（周波数 f 2) におけるディップの減衰レベル（深さ）と尖鋭度（Q) とを決定する手順を説明する。

まず、第 7図の特性図上で、周波数 f 21から周波数 f 22までの周波数範囲において基礎振幅周波数特性の曲線 C aと目標振幅周波数特性の曲線 C dとで囲まれるエリア S 1の面積を検出する。第 7図においてエリア S 1には斜線が施されているが、検出されたエリア S 1の面積をここで T 1とする。

次に、周波数 ί 2での目標振幅周波数特性（曲線 Cd) と基礎振幅周波数特性 (曲線 C a) の振幅レベル差の大きさを検出して、この大きさ（差の大きさ）をディップフィルタ 4のディップの減衰レベル（深さ）として想定する。周波数 ί 2 においては、目標振幅周波数特性（曲線 Cd) と基礎振幅周波数特性（曲線 Ca ) の振幅レベル差は 2. 5 dBであるので、ディップの深さはまず 2. 5 dBに想定される。

次に、ディップの尖鋭度 (Q) をまず 40と想定する。そしてこの想定されたディップの深さと尖鋭度によって得られるディップの形状（振幅周波数特性図上でのディップの形状) からディップの面積を求める。

第 9図の特性図では、中心周波数が周波数 ί 2であるディップの振幅周波数特性を曲線 C gで表している。第 9図においては縦軸、横軸とも対数軸であり、縦軸は振幅レベルを横軸は周波数を示す。この図において多数の平行する斜線が施されたエリア S 2の面積が、ここでいうディップの面積である。ここで、想定されたディップの深さと尖鋭度から求められるディップの面積を T 2とする。そして、面積 T 1と面積 T 2とを比較する。面積 T 2が面積 T 1に等しいかそれ以上である場合は、そのときに想定されている減衰レベルと尖鋭度とをディップフィル夕 4の除去周波数におけるディップの減衰レベルおよび尖鋭度として決定する面積 T 2が面積 T 1よりも小さい場合は、尖鋭度を 0 . 1だけ小さくして改めて面積 T 2を求める。そして再度、面積 T 1と面積 T 2とを比較する。面積 T 2 が面積 T 1に等しいかそれ以上である場合は、そのときに想定されている減衰レベルと尖鋭度とをディップフィル夕 4の除去周波数におけるディップの減衰レベルおよび尖鋭度として決定するが、面積 T 2が面積 T 1よりも小さい場合は、尖鋭度をさらに 0 . 1だけ小さくして改めて面積 T 2を求め、再度、面積 T 1と面積 T 2とを比較する。以降同様に、面積 T 2が面積 T 1に等しいかそれ以上になるまで、尖鋭度を 0 . 1づっ減少させてゆき、面積 T 2が面積 T 1に等しいかそれ以上になったときの減衰レベルと尖鋭度をディップフィル夕 4の除去周波数におけるディップの減衰レベルおよび尖鋭度として決定する。

なお、尖鋭度を所定値（例えば 1 . 5 ) まで減少させても面積 T 2が面積 T 1 よりも小さいままであれば、以降は尖鋭度は減少させずに、減衰レベルを所定値づっ（例えば 0 . 5 d Bづっ）増加させてゆく。そして、面積 T 2が面積 T 1に等しいかそれ以上になったときの減衰レベルと尖鋭度をディップフィルタ 4の除去周波数におけるディップの減衰レベルおよび尖鋭度として決定する。

さらに、減衰レベルを所定値（例えば 1 2 d B ) まで増加させても面積 T 2が面積 T 1よりも小さいままであれば、そのときの減衰レベルと尖鋭度をディップフィルタ 4の除去周波数におけるディップの減衰レベルおよび尖鋭度として決定する。

このようにして、第 1候補の周波数である周波数 f 2に基づき、ディップフィル夕 4に設定すべき第 1番目の除去周波数 (ディップの中心周波数) とその周波数におけるディップの減衰レベルと尖鋭度とを決定することができる。次は、第 2候補の周波数である周波数： f 3に基づき、同様の手順によって、デイッブフィルタ 4に設定すべき第 2番目の除去周波数（ディップの中心周波数）とその周波数におけるディップの減衰レベルと尖鋭度とを決定すればよい。

すでに周波数 f 1が候補の周波数からは除外されているので、本実施形態ではディップフィルタ 4に設定すべき除去周波数（ディップの中心周波数）は、周波数 f 2と周波数 f 3のみである。

しかし、候補の周波数が多数ある場合は、ディップフィルタ 4に設定できるだけの数の除去周波数（例えば 1 2個の除去周波数）を同様の手順によって決定すればよい。ディップフィルタ 4に設定できるだけの数の除去周波数 (例えば 1 2個の除去周波数）をすベて設定しても、なおも除去周波数として設定されない残りの候補の周波数は、ディップフィルタ 4に除去周波数として設定はされない。

このようにして、ディップフィルタ 4に除去周波数として設定すべき周波数 f 2 ， f 3と、その周波数におけるディップの減衰レベル（深さ）および尖鋭度（Q) が決定される。そしてこれらの特性を第 1図の音響システムにおけるディップフィルタ 4の特性として設定することにより、拡声空間 40において共鳴が防止される。上述の通り、ディップフィル夕 4のディップの面積は、基礎振幅周波数特性が目標振幅周波数特性から上方にはみ出した面積と略一致しており、さらに原則として共鳴周波数（ディップの中心周波数）における基礎振幅周波数特性と目標振幅周波数特性の振幅レベル差がディップフィルタ 4のディップの減衰レベルとして設定されている。よって、基礎振幅周波数特性にディップフィル夕 4の特性を作用させると、目標振幅周波数特性に極めて近い特性となる。従って、かかる特性に設定されたディップフィルタ 4を含む第 1図の音響システムは、音質を損なうことなく共鳴を防止することができるような適切な特性に設定されている。

以上、第 1〜9図を参照しつつ、本願発明の一実施形態たるディップフィルタの周波数特性決定方法を説明した。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び Z又は機能の詳細を実質的に変更できる。

[産業上の利用の可能性]

本発明のディップフィル夕の周波数特性決定方法によれば、経験や熟練を必要とせず、ディップフィルタの特性を適切に決定することができるので、音響装置の技術分野において有益である。

Claims

請求の範囲

1 . 共鳴空間で検出された共鳴周波数をディップの中心周波数として決定し、

該共鳴空間に配置されたスピーカから所定の測定用信号を拡声させ、該共鳴空間に配置されたマイクロホンによって受音して得られる測定値に基づき、基礎振幅周波数特性を求め、

該測定値に基づき、該基礎振幅周波数特性よりも周波数軸上での平滑度が大きい目標振幅周波数特性を求め、

該中心周波数およびその近傍の周波数における、該基礎振幅周波数特性と該目標振幅周波数特性との差に基づき、該ディップの減衰レベルおよび Zまたは尖鋭度を決定する、ディップフィル夕の周波数特性決定方法。

2 . 該目標振幅周波数特性は、測定された振幅周波数特性を周波数軸上で移動平均することによって平滑化された特性である、請求項 1記載のディップフィルタの周波数特性決定方法。

3 . 第 1面積に第 2面積が略一致するように該ディップの減衰レベルおよび Zまたは尖鋭度を決定し、

該第 1面積は、振幅レベルを表す対数軸を縦軸とし周波数を表す軸を横軸とした振幅周波数特性図上に該基礎振幅周波数特性の曲線と該目標振幅周波数特性の曲線とを表したときの、第 1周波数から第 2周波数までの周波数範囲において、該基礎振幅周波数特性の曲線と該目標振幅周波数特性の曲線とに囲まれるエリアの面積であり、

該第 1周波数は、該基礎振幅周波数特性の曲線と該目標振幅周波数特性の曲線とが交差し、かつ、該ディップの中心周波数よりも低い周波数のうちの、該ディップの中心周波数に最も近い周波数であり、

該第 2周波数は、該基礎振幅周波数特性の曲線と該目標振幅周波数特性の曲線とが交差し、かつ、該ディップの中心周波数よりも高い周波数のうちの、該ディップの中心周波数に最も近い周波数であり、

該第 2面積は、振幅レベルを表す対数軸を縦軸とし周波数を表す軸を横軸とした振幅周波数特性図上に該ディップの特性を表したときの、該ディップの面積である、請求項 1又は 2記載のディップフィル夕の周波数特性決定方法。

4 . 該ディップの減衰レベルを、該ディップの中心周波数における該基礎振幅周波数特性と該目標振幅周波数特性の振幅レベル差に略一致するように決定し、

該ディップの尖鋭度を、該第 1面積に該第 2面積が略一致するように決定する、請求項 3記載のディップフィルタの周波数特性決定方法。

5 . 該第 1周波数から該第 2周波数までの周波数範囲に、該共鳴空間で検出された複数の共鳴周波数が含まれるとき、該複数の共鳴周波数の内の、第 2の振幅周波数特性の振幅レベルが最も大きな共鳴周波数を、該ディップの中心周波数として決定し、それ以外の共鳴周波数を該ディップの中心周波数とはしないように決定し、

該第 2の振幅周波数特性は、該スピ一力から該測定用信号と該マイクロホンの出力信号との合成信号を拡声させて、該マイクロホンによって受音して得られる振幅周波数特性である、請求項 3又は 4記載のディップフィルタの周波数特性決定方法。

6 . 第 1の振幅周波数特性と第 2の振幅周波数特性との比較に基づいて、該共鳴空間の共鳴周波数を検出し、

該第 1の振幅周波数特性は、該測定値に基づいて得られる振幅周波数特性であり、

該第 2の振幅周波数特性は該スピー力から該測定用信号と該マイクロホンの出力信号との合成信号を拡声させて、該マイクロホンによって受音して得られる振幅周波数特性である、請求項 1乃至 5のいずれか一の項に記載のディップフィルタの周波数特性決定方法。

7 . 該第 1の振幅周波数特性と該第 2の振幅周波数特性との差分から、該第 1の振幅周波数特性に比べて該第 2の振幅周波数特性の方が振幅が大きいピーク点の周波数を該共鳴空間の共鳴周波数として検出する、請求項 6記載のディップフィル夕の周波数特性決定方法。

8 . 該測定用信号が正弦波スイープ信号である、請求項 1乃至 7 のいずれか一の項に記載のディップフィル夕の周波数特性決定方法。