WO2005032213A1

WO2005032213A1 - 音響特性補正システム

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Publication number: WO2005032213A1
Application number: PCT/JP2004/014443
Authority: WO
Inventors: Yusuke Konagai; Akira Usui
Original assignee: Yamaha Corporation
Priority date: 2003-09-25
Filing date: 2004-09-24
Publication date: 2005-04-07
Also published as: JP4114583B2; CN1857031B; CN1857031A; JP2005101901A; EP1667488B1; US20070036366A1; US7580530B2; EP1667488A1; EP1667488A4

Abstract

指向性スピーカー装置(アレースピーカー)から放射した音声を壁面又は音響反射板で反射させて仮想スピーカーを作り出す音響サラウンドシステムに適用される音響特性補正システムにおいて、前記壁面又は音響反射板で反射した音声が所望の視聴位置において所望の音響特性を有するように、前記指向性スピーカー装置に入力される音声信号の周波数・ゲイン特性、周波数・位相特性、及びゲインのうち少なくとも1つを補正する。

Description

明細書音響特性補正システム技術分野

この発明は、音響特性補正システムに関し、特にアレースピーカー（alley speaker) 等の指向性スピーカーより放射した音声（又は、音声ビーム（sound beam) ) を所望の部屋の壁面又は音響反射板にて反射させ、以つて、仮想音源 (virtual sound source) を作り出す音響サラウンドシステムにおいて、壁面又は音響反射板にて反射された音声の音響特性を補正する音響特性補正システムに関する。背景技術

最近、一般の市場において種々のオーディオソースが頒布'提供されており、例えば、 D V D (Digital Versatile Disk) には 5 . 1チャンネル等によるマルチチャンネル音声信号が記録されている。このようなオーディオソースを再生する音声デジタルサラウンドシステムが一般家庭にも普及しつつある。図 1 1 は、音声デジタルサラウンドシステムにおけるスピーカ一の配置例を示す平面図であり、符号 Zoneは音響サラウンド再生を行うリスニングルームを示し、符号 Uは視聴位置を示し、符号 S P— Lはメインレフト信号 Lを再生するスピ一力一を示し、符号 S P— Rはメインライト信号 Rを再生するスピーカーを示し、符号 S P— Cはセンター信号 Cを再生するスピーカーを示し、符号 S P— S Lはリアレフト信号 S Lを再生するスピーカーを示し、符号 S P— S Rはリァライト信号 S Rを再生するスピーカーを示し、符号 S P— S Wはサブウーハ信号（低周波信号） L F Eを再生するサブウーハを示し、符号 MO Nはテレビジョン受像機等の映像装置を示す。

図 1 1の音声デジタルサラウンドシステムにより、リスニングルーム Zone 内に種々の音場を効果的に実現することができる。しかしながら、この音声デジタルサラウンドシステムでは、複数のスピーカーをリスニングルーム Zone 内に分散配置しており、サラウンド再生用のリアスピーカー S P— S L、 S P 一 S Rを視聴位置 Uの後方に配置するために各スピーカー間の配線が長くなるとともに、リアスピーカー S P— S L、 S P— S Rの配置がリスニングルーム Zoneの形状や家具の配置等により制約を受けるという欠点がある。

このような欠点を緩和する手段として、各リアスピーカーを指向性の鋭い指向性スピーカ一により構成し、この指向性スピーカーを視聴位置の前方に配置し、視聰位置の後方には音響反射板を配置するような音響サラゥンドシステムが提案されており、例えば、特開平 0 6— 1 7 8 3 7 9号に開示されている。ここで、指向性スピーカーから放射されたサラウンドチャンネルの音声を音響反射板にて反射させ、以つて、視聴位置の後方にリアスピーカーを配置したのと同様の効果を奏するようにしている。図 1 2は、上記の特許公開公報に開示された音響サラウンドシステムにおけるスピー力一の配置例を示す平面図であり、符号 B— L、 B— Rは音響反射板を示す。

また、図 1 3に示すように視聰位置の後方の壁面を音響反射板として使用する方法も考えられる。例えば、特開平 0 3— 1 5 9 5 0 0号に開示された立体音響再生方法では、了レースピーカーを使用して所定の空間内に仮想音源を作り出している。このような技術を使用すれば、視聰位置の後方に仮想スピー力一 (virtual speaker) を作り出すことが可能である。

以上のように、視聴位置の後方に音響反射板を配置したり、リスニングルームの壁面を音響反射板として使用することにより、視聴位置の後方に仮想スピ一力一を作り出すことが可能となる。しかし、このような方法では、仮想スピ一力一の音響特性が壁面又は音響反射板における音響特性の影響を受けるため、音響特性の良好な仮想スピーカーを実現することが困難である。

この発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、指向性スピ一力一から放射された音声を所定の部屋の壁面又は音響反射板で反射させて仮想スピーカーを作り出す音響サラウンドシステムにおいて、当該壁面又は音響反射板における音響特性を補正し、以つて、仮想スピーカーの音響特性を向上せしめる音響特性補正システムを提供することを目的とする発明の開示

この発明は、指向性の鋭い指向性スピーカーから放射した音声を所定の部屋の壁面又は音響反射板で反射させて仮想スピーカーを作り出す音響サラウンドシステムにおいて、前記壁面又は音響反射板における音響特性を補正する音響特性補正システムを提供するものであり、前記壁面又は音響反射板で反射した音声が所定の視聴位置にて所望の音響特性を有するように前記指向性スピー力一に供給する音声信号の周波数 ·ゲイン特性、周波数 ·位相特性、及びゲインのうち少なくとも 1つを補正する特性補正手段を具備するものである。アレースピーカー alley speaker)ゃノヽフメトリクスヒ一一 (parametric speaker) のような強い指向性を実現できる音声放射装置を所定位置に配置し、その音波出力（即ち、音声）を所定の壁面又は音響反射板へ放射して、反射させることにより、当該反射位置にあたかもスピーカーが実在しているような音声定位 (sound localization) を実現することが可能である。ここで、問題となるのは壁面又は音響反射板における音響特性であり、これを補正すればよい。この発明は、壁や反射板を加工 ·修正するのではく、指向性スピーカーから放射される音声に対応する音声信号を補正することにより、視聴位置に到達する音声に対して理想的な音響特性（例えば、フラットな音響特性）を付与するか、或いは、視聴者の望む音響特性を付与する。

この発明の音響特性補正システムの構成の一実施例としては、前記壁面又は音響反射板で反射した音声の音響特性を測定する測定手段と、その測定結果に基づき前記壁面又は音響反射板で反射した音声が視聴位置で所望の音響特性となるように前記特性補正手段の周波数 ·ゲイン特性、周波数 ·位相特性、及びゲインのうち少なくとも 1つを制御する制御手段を備えるものである。

この発明によれば、壁面又は音響反射板で反射した音声の音響特性を測定する測定手段と、その測定結果に基づき反射した音声が視聴位置で所望の音響特性を有するように特性捕正手段における周波数 ·ゲイン特性、周波数 ·位相特性、及びゲインのうち少なくとも 1つを制御する制御手段を設けることにより、壁面毎（又は部屋毎）の音響特性の相違に対応することができる。また、壁面又は音響反射板で反射した音声の音響特性を測定することにより、所望の音響特性が得られるかどうか判断することができ、以つて、特性補正手段により補正を行ったとしても、所望の音響特性が得られない場合には視聴者にその旨を通知することもできる。図面の簡単な説明

図 1は、この発明の第 1実施例に係る音響特性補正システムの主要部の構成を示すブロック図である。

図 2は、図 1に示す特性補正装置の内部構成を示すプロック図である。

図 3 Aは、第 1実施例による音響特性補正動作を示す簡易プロック図である。図 3 Bは、音声信号 S 0が有するフラットな周波数 ·ゲイン特性を示す。図 3 Cは、図 3 Aに示す音声信号 S 0に基づいて生成される音声 S 1の周波数 ·ゲイン特性を示す。

図 3 Dは、図 3 Cに示す音声 S 1を反射して生成した音声 S 2の周波数 ·ゲィン特性を示す。

図 3 Eは、音声信号 S 0が有するブラットな周波数 ·ゲイン特性を示す。図 3 Fは、音声信号 S 0の音響特性を補正して生成した音声 S 1の周波数 · ゲイン特性を示す。

図 3 Gは、図 3 Fに示す音声 S 1を反射して生成した音声 S 2の周波数 ·ゲィン特性を示す。

図 4は、この発明の第 2実施例に係る音響特性補正システムに適用される指向性スピーカー装置の内部構成を示すブロック図であり、ここでは、ァレースピーカ^"を用いている。

図 5は、ァレースピーカーのにより実現される仮想スピーカーの指向性制御を説明するための図である。

図 6は、ァレースピーカーにより多数の仮想スピーカーを実現した例を示す。図 7は、アレースピーカ一によりメインチャンネルとサラウンドチャンネルの音声信号を同時に出力した例を示す。

図 8は、この発明の第 3実施例に係る音響特性補正システムの構成を示すブ口ック図である。

図 9は、この発明の第 5実施例に係る音響特性捕正システムの構成を示すブ口ック図である。

図 1 0は、この発明の第 6実施例に係る音響特性補正システムの構成を示すプロック図である。

図 1 1は、デジタルサラウンドシステムにおけるスピーカーの配置例を示す平面図である。

図 1 2は、リアスピーカーを視聴位置の前方に配置したサラウンドシステムにおけるスピーカーの配置例を示す平面図である。

図 1 3は、視聴位置の後方の壁面を音響反射板として使用するサラウンドシステムにおけるスピーカーの配置例を示す平面図である。発明を実施するための最良の形態

この発明の好適な実施例について添付の図面を参照して具体例とともに詳細に記述する。

[第 1実施例]

図 1は、この発明の第 1実施例に係る音響特性補正システムの構成を示すプロック図である。この音響特性捕正システムは音響サラウンドシステムに適用されるものであるが、図 1では、サラウンドチャンネル（即ち、リアレフト信号 S L又はリアライト信号 S R) に係る構成のみを示しており、メインチャンネル（即ち、メインレフト信号 L又はメインライト信号 R) に係る構成については図示を省略している。

第 1実施例に係る音響特性補正システムは、 D VD/ C Dプレーヤ AVアンプ（audio-visual amplifier) 等の音響信号発生装置 1と、リスニングルームの壁面又は音響反射板 4で反射した音声が視聴位置 Uで所望の音響特性を有するように前記音響信号発生装置 1から出力された音声信号の周波数 ·ゲイン特性

(又は周波数 ·振幅特性)、周波数 ·位相特性（又は群遅延特性）、及びゲインのうち少なくとも 1つを補正する特性補正装置 2と、壁面又は音響反射板 4に音声を放射する指向性スピーカー装置 3とにより構成される。

音響信号発生装置 1から出力されたサラウンドチャンネルの音声信号 S 0 (即ち、リアレフト信号 S L又はリアライト信号 S R ) は、特性補正装置 2により補正されて音声信号 S 0 'となり、当該音声信号 S 0 'に基づき指向性スピーカー装置 3から放射される音声 S 1が壁面又は音響反射板 4にて反射され、その反射音声 S 2が視聴位置 Uに到達する。これにより、壁面又は音響反射板 4 においてあたかもスピーカーが実在しているような音響定位を実現することができる。前記特性補正装置 2は、音声信号 S 0に対して任意の周波数，ゲイン特性、又は周波数 ·位相特性、又は所望のゲインを付与して音声信号 S 0 'を生成出力する。

図 2は、特性補正装置 2の構成を示すプロック図である。特性捕正装置 2は、音響信号発生装置から出力される音声信号 S 0をデジタル信号に変換する AZ D変換器 (analog-to-digital converter) 2 1と、壁面又は音響反射板 4で反射された音声 S 2の周波数 ·ゲイン特性が視聴位置 Uで所望の音響特性を有するように A/D変換器 2 1の出力信号を補正する周波数特性補正フィルタ 2 2と、音声 S 2の周波数 ·位相特性が視聴位置 Uで所望の音響特性を有するように周波数特性補正フィルタ 2 2の出力信号を補正する位相特性補正フィルタ 2 3と、音声 S 2が視聴位置 Uで所望のレベルを有するように位相特性補正フィルタ 2 3の出力信号のゲインを調整するゲイン調整回路 2 4と、当該ゲイン調整回路 2 4の出力信号をアナログ信号に変換する D /A変換器（digital-to-analog converter) 2 5とにより構成される。

周波数特性補正フイノレタ 2 2、位相特性補正フィルタ 2 3、及びゲイン調整回路 2 4はいずれも特性の変更を簡単に行えるデジタル回路で構成することが望ましい。即ち、周波数特性補正フィルタ 2 2及び位相特性補正フィルタ 2 3 に対してデジタルフィルタを使用すれば、そのフィルタ係数を自由に変更でき 14443

るため、あらゆる周波数 ·ゲイン特性や周波数 ·位相特性を実現することができる。また、ゲイン調整回路 2 4において、所謂デジタル掛け算器を使用すれば、掛け算係数を変更することによりゲインを自由に調整することができる。更に、周波数特性補正フィルタ 2 2、位相特性補正フィルタ 2 3、及ぴ減調整回路 2 4に対して夫々デジタル回路を使用すれば、外部からの制御も非常に容易となる。

次に、壁面又は音響反射板 4における周波数 ·ゲイン特性を補正する動作について図 3 A乃至図 3 Gを参照して説明する。本実施例は、実現されるサゥンドシステムのモデルが複雑になることを防ぐため、室内空間内の音声の伝達特性は理想的なものであることを想定している。

最初に、音響特性補正を行わない場合、即ち、特性補正装置 2を除外した構成における動作について説明する。音響信号努生装置 1から音声信号 S 0が出力されると、指向性スピー力一装置 3は壁面又は音響反射板 4に対して音声 S 1を放射する。音声信号 S Oが図 3 Bに示すようにブラットな周波数'ゲイン特性を有し、かつ、指向性スピーカー装置 3及び空間の音響伝達特性が理想的である場合、図 3 Cに示すように、音声 S 1もフラットな周波数 ·ゲイン特性を有し、前記壁面又は音響反射板 4に放射される。この音声 S 1には、壁面又は音響反射板 4における周波数 *ゲイン特性が反映されるため、視聰位置ひに到達する反射音声 S 2は図 3 Dに示すような周波数 ·ゲイン特性を有するようになる。

次に、本実施例のように特性補正装置 2を設けた場合の動作について説明する。特性補正装置 2は、音響信号発生装置 1から出力された音声信号 S 0 (図 3 Eに示す周波数 ·ゲイン特性を有する。）に対して壁面又は音響反射板 4における周波数 ·ゲイン特性と逆の特性を付与する。即ち、特性補正装置 2における周波数特性補正フィルタ 2 2は、壁面又は音響反射板 4において減衰する周波数のゲインを上げる等の補正を行う。

上記の補正により、指向性スピーカー装置 3から壁面又は音響反射板 4に対して放射される音声 S 1には、図 3 Fに示すような周波数'ゲイン特性が付与される。この音声 S 1が壁面又は音響反射板 4で反射される際に前記の図 3 D に示すような周波数 ·ゲイン特性が付与されるため、結局、図 3 D及ぴ図 3 F に示す周波数 ·ゲイン特性が打ち消し合い、視聴位置 Uに到達する音声 S 2の周波数 ·ゲイン特性は図 3 Gに示すようにフラットになる。このように、指向性スピーカー 3から壁面又は音響反射板 4に放射される音声 S 1の音響特性を予め特性補正装置 2で捕正することにより、視聴位置 Uにおいて理想的な周波数 ·ゲイン特性を実現することができる。

以上の説明は、周波数 ·ゲイン特性の補正に関するものであるが、周波数' 位相特性の捕正についても同様に実行できる。即ち、壁面又は音響反射板 4における反射により特定の周波数について位相遅れが発生する場合には、前記特性補正装置 2内の位相特性捕正フィルタ 2 3により予め該当する周波数の位相を進ませておけばよい。

また、絶対音圧減衰特性の補正については、壁面又は音響反射板 4で反射した音声 S 2のレベル（即ち、音圧）が視聴位置 Uにおいて最適値となるように特性補正装置 2内のゲイン調整回路 2 4によりゲインを調整しておけばよい。

リスェングルームの壁面において仮想スピーカーを生成する場合の問題点は、実際のスピーカーでは一定基準に保証される音響特性（即ち、周波数 'ゲイン特性、周波数 ·位相特性、及びゲイン）が仮想スピーカーでは一定基準に達しないことと、音響特性が壁の材質等により部屋毎に異なることである。音響反射板を仮想スピーカーとする場合、一定基準以上の音響特性を得るためには価格が高くなつてしまうという可能性がある。

本実施例では、指向性スピーカー装置 3から放射される音声について、壁面又は音響反射板 4において付与される音響特性を補正するような音響特性を予め音声信号に付与しており、これにより、壁面又は音響反射板 4で反射される音声の音響特性を改善することができ、以つて、仮想スピーカーを実用的なものとすることができる。

特性捕正装置 2は前述のようにデジタルフィルタにより実現できるが、当該デジタルフィルタは音響特性捕正のみならず、例えば、パラメトリックィコラィザ（parametric equalizer) の機能を同時に実現することができ、積極的にシステムの周波数 ·位相特性を変更することも可能である。特性補正装置 2において実現される特性に対して室内音場の特性変更を積極的に加味することにより、ユーザーの嗜好に合つた音場を創り出すことができる。

尚、本実施例では、壁面又は音響反射板 4の周波数 ·ゲイン特性、周波数 · 位相特性、及ぴ絶対音圧減衰特性を同時に補正しているが、この発明は本実施例の構成に限定されるものではなく、これらの特性のうち少なくとも 1つを補正するようにしてもよい。また、図 2に示す構成では、特性補正装置 2内に A ZD変換器 2 1を具備しているが、音響信号発生装置 1の出力がデジタル信号である場合には、 AZD変換器は不要となる。

[第 2実施例]

次に、この発明の第 2実施例について説明する。この第 2実施例は第 1実施例において示した指向性スピーカー装置 3としてアレースピーカーを用いている。

図 4は、了レースピーカーを用いた指向性スピーカー装置 3の構成例を示すブロック図である。即ち、第 2実施例における指向性スピーカー装置 3は、前記特性補正装置 2から出力される音声信号 S 0 'に対して実現したい指向性（音声の焦点位置）に対応する遅延時間を付加する遅延回路 3 1と、遅延回路 3 1 の出力信号のゲインを所望のレベルに調整する複数のゲイン調整回路 3 2 ( 3 2— 1〜3 2— n ) と、ゲイン調整回路 3 2の出力信号を増幅する複数のアンプ 3 3 ( 3 3— l〜3 3 _ n ) と、アンプ 3 3により駆動される複数のスピーカー 3 4 ( 3 4— l〜3 4— n ) とを具備する。

指向性スピーカー装置 3は、各スピーカー 3 4から放射される音声が所望の壁面又は音響反射板 4に向かうように指向性を制御する。次に、指向性スピーカー 3における指向性の制御について図 5を参照して説明する。壁面又は音響反射板 4の位置 Pからの距離が Dである円弧を Zとし、位置 Pと指向性スピーカー装置 3に含まれる複数のスピーカー 3 4 ( 3 4— l〜3 4— n ) とを結ぶ線を延長し、これら延長した直線が円弧 Zと交わる交点上の破線円で示す位置に仮想スピーカー 3 5 ( 3 5— l〜3 5— n ) を配置するものとする。全ての仮想スピーカー 3 5から位置 Pまでの距離は Dであるため、各仮想スピーカー 3 5から放射される音声は同時に位置 Pに到達することとなる。

指向性スピーカ装置 3内の複数のスピーカー 3 4— i ( i = l， 2， ·■·, n ) 力ら放射される音声を位置 Pにおいて同時に到達させるためには、各スピ一力一 3 4— iと対応する仮想スピーカー 3 5— iとの間の距離 L A iに応じた遅延時間 L A i ZV (Vは音声伝達速度を示す。）を各スピーカー 3 4— iの入力信号に付与すればよい。このようなァレースピーカーの動作原理に基づき、指向性スピーカー装置 3内の遅延回路 3 1は、入力される音声信号 S 0 'に対して各スピーカー 3 4— iに対応する遅延時間 L A i を付加し、以つて、 n 個の遅延音声信号を生成出力する。

ゲイン調整回路 3 2— iは、遅延回路 3 1の出力信号のゲインを調整し、次のアンプ 3 3— iはゲイン調整回路 3 2— iの出力信号を増幅してスピーカー 3 4— iを駆動する。このように、音声信号に付与される遅延時間を各スピーカー 3 4— i毎に調整することにより、指向性スピーカー装置 3から放射される音声の指向性を制御し、以つて、各スピーカー 3 4— iから放射された音声信号の位相を空間内の 1点（即ち、焦点）において揃えることができる。

上記のように、アレースピーカーを用いることにより、空間内の任意の 1点を焦点とし、この焦点位置にあたかもスピーカーが実在するような音声定位を実現できるので、壁面又は音響反射板 4に仮想スピー力一を配置するだけでなく、壁面又は音響反射板 4で反射した後の音声により焦点を作り出すことができ、以つて、壁面又は音響反射板 4と視聴位置 Uとの間の空間内の所望の位置に仮想スピ—カーを配置することもできる。

また、アレースピーカーに含まれる複数のスピーカ一により、複数の異なる指向性を持った音声を同時に出力することも可能である。この場合、図 6に示すように、多数の仮想スピーカーを実現することができる。また、図 7に示すようにメインチヤンネルの音声信号とサラウンドチヤンネルの音声信号とを同時に出力することも可能である。図 6の場合、スピーカー S P— S L、 S P— S Rが夫々前記の指向性スピーカー装置 3に相当し、各スピーカー S P— S L、 S P— S Rから複数の異なる指向性を有するサラウンドチャンネルの音声が同時に放射されている。図 7の場合、スピーカー S P— S、 3卩ー3が夫々指向性スピーカー装置 3に相当し、各スピーカー S P— L、 S P— Rからメインチヤンネルの音声信号とサラウンドチャンネルの音声信号とを同時に出力している。

尚、アレースピーカーの遅延回路 3 1をデジタル回路で構成する場合、前記特性補正装置 2内の DZA変換器 2 5は不要となる。 .

[第 3実施例]

次に、この発明の第 3実施例について説明する。図 8は、第 3実施例に係る音響特性捕正システムの構成を示すプロック図であり、図 1に示す第 1実施例と同一の部分には同一の符号を付している。第 3実施例に係る音響特性補正システムは、音響信号発生装置 1と、特性補正装置 2と、指向性スピーカー装置 3と、視聴位置に配置されたマイクロフォン 5と、当該マイクロフォン 5により集音された音の音響特性を分析する特性分析装置 6と、当該特性分析装置 6 の分析結果に基づき、壁面又は音響反射板 4で反射した音声 S 2が視聴位置において所望の音響特性を有するように特性補正装置 2の周波数 ·ゲイン特性、周波数 ·位相特性、及びゲインのうちの少なくとも 1つを制御する補正特性制御装置 7と、メインチャンネルの音声信号（メインレフト信号 L又はメインライト信号 R) を出力するメインスピーカー装置 8とを具備する。上記マイクロフォン 5と特性分析装置 6とは測定手段を構成し、また、補正特性制御装置 7 は制御手段を構成している。

音響信号発生装置 1は、音響特性分析に適したインパルス信号、特定周波数毎の帯域ノイズ、スイープ信号等の測定用音声信号 S 0を発生出力する。指向性スピーカー装置 3から放射された音声 S 1は、壁面又は音響反射板 4により反射されて、音声 S 2となり、視聴位置に配置されたマイクロフォン 5により集音される。特性分析装置 6は、音声 S 2の音響特性を分析して、システムの伝達特性、即ち、壁面又は音響反射板 4における音響特性を得る。補正特性制御装置 7は、壁面又は音響反射板 4における音響特性を補正するために、前記音声信号 S 0に対して付与すべき特性を算出し、以つて、特性捕正装置 2を制御する。

次に、前記壁面又は音響反射板 4で反射した音声 S 2の周波数 ·ゲイン特性及び周波数 ·位相特性が測定し、その測定結果に基づいて特性捕正装置 2における周波数♦ゲイン特性及び周波数 ·位相特性を制御する動作について説明する。ここで、音響信号発生装置 1は、測定用の音声信号 S 0として任意の周波数帯域の帯域ノイズを発生出力する。このとき、特性補正装置 2はスルー状態 (through state； S 0 = S 0 ') とし、メインスピーカー装置 8はオフ状態（即ち、無音状態）とする。音響信号発生装置 1から出力された帯域ノイズは、音声 S 1として指向性スピーカー装置 3より壁面又は音響反射板 4へ放射され、そこで反射されて、音声 S 2として視聴位置に配置されたマイクロフォン 5に到達する。

特性分析装置 6は、マイクロフォン 5により集音した音声 S 2のレベル（音圧）を測定する。この測定動作を音響信号発生装置 1から出力される帯域ノィズの周波数を変化させながら繰り返して実行する。これにより、音声 S 2に関して周波数 ·ゲイン特性を測定することができる。特性分析装置 6は、音声 S 2の周波数 ·ゲイン特性の測定結果を補正特性制御装置 7へ送る。

補正特性制御装置 7は、特性分析装置 6により測定された音声 S 2の周波数 ·ゲイン特性に基づき、この音声 S 2の周波数 ·ゲイン特性が視聴位置において所望の特性となるように特性補正装置 2内の周波数特性補正フィルタ 2 2 のフィルタ特性を計算し、当該フィルタ特性を実現するフィルタ係数を計算して周波数特性捕正フィルタ 2 2に設定する。

また、音響信号発生装置 1が測定用の音声信号 S Oとして、周波数が連続的に変化するスイープ信号ゃィンパルス信号を発生出力する場合、マイクロフォン 5によつて集音した音声 S 2を特性分析装置 6でデジタル信号処理することにより、音声 S 2の周波数 ·ゲイン特性を効率的かつ高精度に測定することができ、また、音声 S 2の周波数 ·位相特性も測定することができる。捕正特性制御装置 7は、特性分析装置 6により測定分析された音声 S 2の周波数 ·位相特性に基づいて動作し、当該周波数 ·位相特性が視聴位置において所望の特性となるように特性補正装置 2内の位相特性補正フイルク 2 3のフィルタ特性を計算し、そのブイルタ特性を実現するフィルタ係数を計算して前記位相特性補正フィルタ 2 3に設定制御する。

次に、壁面又は音響反射板 4で反射された音声 S 2の絶対音圧減衰特性を測定し、その測定結果に基づいて特性補正装置 2のゲインを制御する動作について説明する。音響信号努生装置 1は、一定レベルの測定用音声信号 S 0を発生出力する。このとき、特性補正装置 2はスルー状態とし、メインスピーカー装置 8はオフ状態（無音状態）とする。音響信号発生装置 1から出力された測定用音声信号 S 0に基づき指向性スピーカー装置 3から放射された音声 S 1は、壁面又は音響反射板 4で反射されて音声 S 2となり、視聴位置のマイクロフォン 5に到達する。特性分析装置 6は、マイクロフォン 5が集音した音声 S 2のレベル（音圧）を測定する。

続いて、指向性スピーカー装置 3をオフ状態（無音状態）とし、一定レベルの測定用音声信号 S 0をメインスピーカー装置 8に供給する。メインスピーカ一装置 8は、測定用音声信号 S 0に基づいて音声 S 3を発生出力して、視聴位置のマイクロフォン 5へ放射する。特性分析装置 6は、マイクロフォン 5により集音した音声 S 3のレベル（音圧）を測定する。補正特性制御装置 7は、音声 S 3のレベルを基準として、前記音声 S 2のレベルが最適値となるような特性補正装置 2のゲインを計算し、このゲインを実現するゲイン係数を計算し、当該ゲイン係数を特性補正装置 2内のゲイン調整回路 2 4に設定する。

特性補正装置 2の設定後は、音響信号発生装置 1からメインチヤンネルの音声信号が発生されてメインスピーカー装置 8に供給されるとともに、サラウンドチヤンネルの音声信号が発生されて特性補正装置 2に供給される。

リスニングルームの壁面に仮想スピーカを実現する場合、音響特性が壁の材質等により部屋毎に異なる。本実施例によれば、壁面又は音響反射板 4の音響特性を予め測定することにより、壁毎（部屋毎）の音響特性の相違に対応することができる。

尚、上記の測定においては、各スピーカーから直接マイクロフォン 5に届く音声、仮想スピーカ一として機能する壁面又は音響反射板 4を介して間接的にマイクロフォン 5に届く音声、及び他の壁面に反射された後にマイクロフオン 5に届く音声が重畳されてしまうため、例え高度なデジタル信号処理技術を用いても必要な音声のみを抽出することは困難である。このような環境下において、測定を簡単にする一つの方法として、マイクロフォン 5として指向性マイクロフオンを使用し、測定したい音声のみを選択的に集音する方法が考えられる。

本実施例では、測定結果に基づいて特性補正装置 2に対して所望の特性を設定することができるが、音響信号発生装置 1より出力される測定用音声信号 S 0を特性設定後の特性補正装置 2に供給して音声 S 1を放射し、これを反射して得られた音声 S 2について周波数 ·ゲイン特性、周波数 ·位相特性、及ぴ絶対音圧減衰特性を再測定し、その再測定結果に基づいて特性補正装置 2の特性を再度設定するようにしてもよい。これにより、捕正制度を向上させることができる。

また、本実施例では、メインスピーカー装置 8からマイクロフォン 5に向けて直接放射する音声 S 3を絶対音圧減衰特性の測定時の基準としているが、指向性スピーカー装置 3の指向性を変更し、当該指向性スピーカー装置 3からマイク口フォン 5に向けて直接放射する音声を基準とするようにしてもよい。このように、本実施例ではアレースピーカーを使用することにより、指向性を容易に変更することが可能となる。

図 6に示すように 1つの指向性スピーカー装置 3 ( S P— S L又は S P— S R) で複数の仮想スピーカーを実現する場合、仮想スピーカー毎に特性補正装置 2を設けて音声信号を補正する必要がある。但し、同一の壁面上に複数の仮想スピーカーを配置する場合、壁面上の一点において前述の測定を行い、その測定結果から求めた周波数 ·ゲイン特性、周波数 ·位相特性、及びゲインを特性補正装置 2に設定してもよい。これにより、測定調整過程を簡略化することができる。

[第 4実施例]

上記の第 3実施例では、壁面又は音響反射板で反射した音声の特性を測定し、その測定結果に基づいて捕正特性制御装置 7が特性捕正装置 2のための周波数 ·ゲイン特性、周波数 ·位相特性、及びゲインを計算している。ここで、特性捕正装置 2の周波数 ·ゲイン特性、周波数 ·位相特性、及ぴゲインの組み合わせからなる補正パターンを補正特性制御装置 7に予め複数種類設定しておき、前記測定結果に基づいて捕正特性制御装置 7が適切な補正パターンを選択するようにしてもよい。これにより、補正特性制御装置 7における計算処理を省略することができる。

また、視聴位置での視聴結果に基づいて視聴者が特性補正装置 2に対して適切な補正パターンを選択するようにしてもよい。この場合には、実質的に測定処理を省略することができるため、前記のマイクロフオン 5や特性分析装置 6 が不要となる。

[第 5実施例]

次に、この発明の第 5実施例について説明する。図 9は、第 5実施例に係る音響特性補正システムの構成を示すプロック図であり、図 8に示した第 3実施例と同一の部分には同一の符号を付している。前記第 3実施例で説明した測定を実行することにより、壁面又は音響反射板 4における音響特性を測定することが可能である。即ち、このような測定機能を利用することにより、例えば、減衰率が非常に大きい吸音壁の場合や、周波数，ゲイン特性に比較的大きな山谷が存在する場合、壁面や音響反射板 4における音響特性測定結果に基づいて特性補正装置 2により捕正を施したとしても、視聴位置において一定の音響特性を実現できないこともある。第 5実施例では、特性補正装置 2での補正効果が期待できない場合、指向性スピーカー 3の指向性を自動的に変更し、以つて、音響特性の良好な壁面又は音響反射板 4において仮想スピーカーを配置することを特 ί敷とする。

以下、本実施例の動作について図 9を参照して説明する。ここで、第 5実施例において、壁面又は音響反射板 4で反射した音声 S 2について周波数 ·ゲイン特性、周波数 ·位相特性、及び絶対音圧減衰特性を測定する構成とその動作は、前記の第 3実施例と同等である。

図 9において、補正特性制御装置 7 aは、第 3実施例で使用した補正特性制御装置 7の機能に加えて、指向性スピーカー装置 3の指向性を制御する機能を具備しており、前記測定終了後、所定の指向性制御係数を指向性スピーカー装置 3内の遅延回路 3 1に送る。この遅延回路 3 1は、各スピーカー 3 4に供給する音声信号に付与する遅延時間を指向性制御係数に応じて変更し、以つて、指向性スピーカー装置 3から放射される音声 S 1の焦点位置を変更する。

上記のように、指向性スピーカー装置 3の指向性を変更しながら、壁面又は音響反射板 4で反射された音声 S 2についての測定を繰り返し実行する。図 9 では、指向性スピーカー装置 3から指向性を少しずつ変更した 3種類の音声 S 1 - 1 , S 1 - 2 , S 1—3を放射せしめ、これらを壁面又は音響反射板 4にて反射した 3種類の音声 S 2 - 1 , S 2 - 2 , S 2— 3についてその特性を夫々測定する。補正特性制御装置 7 aは、音声 S 2— 1、 S 2 - 2 , S 2— 3の特性の測定結果と、その測定時における指向性制御係数とを関連付けて記憶する。その後、補正特性制御装置 7 aは、記憶した音声 S 2の特性の中から最良の特性を選択し、それに対応した指向性制御係数、即ち、壁面又は音響反射板 4 上の位置（即ち、焦点位置）を仮想スピーカーの位置として設定する。

以上のように、本実施例によれば、指向性スピーカー装置 3の指向性を自動的に変更しながら測定を実行することにより、音響特性の劣化した壁面又は音響反射板上に仮想スピーカーを配置することを避けることができ、以つて、音響特性が良好な壁面又は音響反射板上に仮想スピーカーを配置することができる。

尚、指向性スピーカー装置 3の指向性を変更しながら壁面又は音響反射板 4 で反射した音声 S 2について測定を繰り返し実行した結果、特性補正装置 2による捕正効果が低いと判断される場合、補正特性制御装置 7 aは通知装置 9を介して視聴者に対して所望の音響特性を得ることができない旨を通知するようにしてもよい。この視聴者への通知方法とレて、例えば、所定のランプを点灯させたり、ディスプレイの画面上に所望の音響特性が得られないというメッセージを表示するようにしてもよい。このような通知を受けた視聴者は、別途、音響特性の良好な音響反射板を用意することにより、仮想スピーカーの特性を改善することができる。

尚、本実施例では、指向性スピーカー装置 3の指向性を自動的に変更しているが、この指向性制御を手動制御とし、特性補正装置 2の補正効果が低いと判断される場合、補正特性制御装置 7 aは通知装置 9を介して視聴者に対して所望の音響特性が得られない旨を通知するようにしてもよい。この場合、視聴者は指向性スピーカー装置 3の指向性を変更して壁面の他の領域において仮想スピーカーを設置したり、或いは、視聴者が良好な特性を有する音響反射板を用意したりする。

[第 δ実施例]

次に、この発明の第 6実施例について説明する。図 1 0は、第 6実施例に係る音響特性補正システムの構成を示すプロック図であり、図 8に示す第 3実施例と同一の部分は同一の符号を付している。第 6実施例に係る音響特性補正システムは、音響信号発生装置 1と、特性補正装置 2と、指向性スピーカー装置 3と、マイクロフォン 5と、特性分析装置 6 bと、補正特性制御装置 7 bと、メインスピーカー装置 8と、メインチャンネルの音声信号を遅延する遅延補正装置 1 0とを具備する。ここで、特性分析装置 6 bは、メインスピーカー装置 8から放射されて視聴位置に直接届く音声 S 3と、指向性スピーカー装置 3から放射されて壁面又は音響反射板 4で反射して視聴位置に届く音声 S 2との到達時間差を測定する。補正特性制御装置 7 bは、特性分析装置 6 bの分析結果に基づいて、音声 S 2と音声 S 3の到達時間が一致するように遅延補正装置 1 ◦の遅延時間を設定する。

メインスピーカー装置 8から視聴位置に直接届く音声と、指向性スピー力一装置 3から壁面又は音響反射板 4を経由して視聴位置に届く音声とでは、伝搬距離が異なるため、両者の視聴位置での到達時間が異なることとなる。本実施例では、このようなメインチャンネルの音声信号とサラウンドチャンネルの音声信号との視聴位置における到達時間の差を補正するために、メインチャンネルの音声信号に付与する遅延時間を制御する。

遅延時間の測定方法として、壁面又は音響反射板 4で反射した音声 S 2の絶対遅延時間を測定する方法と、相対遅延時間を測定する方法とがある。先ず、絶対遅延時間を測定する方法について説明する。音響信号発生装置 1は、特性分析装置 6 bから出力されたトリガ信号に応じて測定用音声信号 S 0を発生して特性捕正装置 2へ供給する。この測定用音声信号 S 0は特性捕正装置 2を経由して指向性スピーカー装置 3に供給され、音声 S 1として壁面又は音響反射板 4に向けて放射され、そこで反射された音声 S 2が視聴位置のマイクロフォン 5に到達する。特性分析装置 6 bは、トリガ信号を発した後、音声 S 2がマイク口フォン 5で検出されるまでの到達時間を測定する。

続いて、音響信号発生装置 1は、特性分析装置 6 bから出力されるトリガ信号に応じて測定用音声信号 S 0を遅延補正装置 1 0へ出力する。このときの遅延補正装置 1 0の遅延時間は最小値に設定する。測定用音声信号 S 0は遅延補正装置 1 0を介してメインスピーカー装置 8に供給され、音声 S 3がマイクロフォン 5に向けて放射される。これにより、特性分析装置 6 bは、トリガ信号を発してから音声 S 3がマイクロフオン 5で検出されるまでの到達時間を測定する。次に、特性分析装置 6 bは、音声 S 2の到達時間と音声 S 3の到達時間との差を絶対遅延時間として検出する。尚、音響信号発生装置 1から特性補正装置 2と遅延補正装置 1 0に対して同時にインパルス信号を供給し、当該インパルス信号に基づき放射された音声 S 2 , S 3がマイクロフォン 5に到達する時間差を検出することにより、絶対遅延時間を測定することも可能である。次に、相対遅延時間を測定する方法について説明する。音響信号発生装置 1 は、特性分析装置 6 bから出力されるトリガ信号に応じて測定用音声信号 S 0 を発生して特性補正装置 2と遅延補正装置 1 0に対して同時に供給する。特性分析装置 6 bは、マイクロフォン 5で集音した複数の音声の相関を検出して相対遅延時間を算出する。このときの測定用音声信号 S Oとして、インパルス信号やランダムノイズを用いることができる。

次に、補正特性制御装置 7 bは、特性分析装置 6 bで測定された絶対遅延時間又は相対遅延時間に基づき、メインスピーカー装置 8から放射される音声の視聴位置の到達時間と、指向性スピーカー装置 3から放射されて壁面又は音響反射板 4で反射された音声の視聴位置の到達時間とがー致するように、前記遅延補正装置 1 0の遅延量を設定する。遅延補正装置 1 0は、簡易に細かく遅延時間を調整できるようにデジタルメモリで構成することが好ましい。遅延補正装置 1 0の遅延量設定後、音響信号発生装置 1から遅延補正装置 1 0に対してメインチャンネルの音声信号が供給され、また、特性補正装置 2に対してサラゥンドチャンネルの音声信号が供給される。

上記のように、本実施例では、メインチャンネルの音声信号を遅延捕正装置 1 0にて遅延せしめることにより、メインスピーカー装置 8から放射されて直接視聴位置に届く音声の到達時間と、指向性スピーカー装置 3から放射されて壁面又は音響反射板 4にて反射された後、視聴位置に届く音声の到達時間とを一致させることができる。

メインスピーカー装置 8にァレースピーカーを用いる場合、このァレースピ一力一内の遅延回路に遅延補正装置 1 0の機能を兼用させることができる。尚、第 1実施例乃至第 6実施例で用いた特性分析装置 6， 6 b及び補正特性制御装置 7、 7 a、 7 bの少なくとも一部をマイクロコンピュータにより実現することができる。

上記のように、この発明は指向性スピーカーから放射した音声を壁面又は音響反射板で反射させて仮想スピーカーを作り出すサラウンドシステムに適用することができる。

尚、この発明は上記の実施例に限定されるものではなく、発明の範囲内における種々の変更はこの発明に包含されるものである。

Claims

請求の範囲

1 . 指向性スピーカー装置から放射した音声を壁面又は音響反射板で反射させて仮想スピーカーを作り出す音響サラウンドシステムに適用され、前記壁面又は音響反射板における音響特性を捕正する音響特性補正システムにおいて、前記壁面又は音響反射板で反射した音声が所望の視聴位置において所望の音響特性を有するように、前記指向性スピーカー装置に入力される音声信号の周波数 ·ゲイン特性、周波数 ·位相特性、及びゲインのうち少なくとも 1つを補正するようにしたことを特徴とする音響特性補正システム。

2 . 指向性スピーカー装置から放射した音声を壁面又は音響反射板で反射させて仮想スピーカーを作り出す音響サラウンドシステムに適用され、前記壁面又は音響反射板における音響特性を補正する音響特性補正システムであって、前記壁面又は音響反射板で反射した音声の音響特性を測定する測定手段と、前記測定手段の測定結果に基づき、前記壁面又は音響反射板で反射した音声が所望の視聴位置において所望の音響特性を有するように、前記指向性スピーカー装置に入力される音声信号の周波数 ·ゲイン特性、周波数 ·位相特性、及ぴゲインのうち少なくとも 1つを補正する特性補正手段とを具備することを特徴とする音響特性捕正システム。

3 . 前記指向性スピーカー装置に入力される音声信号について、周波数 ·ゲイン特性、周波数 ·位相特性、及びゲインのうち少なくとも 1つを前記特性補正手段に設定する制御手段を具備することを特徴とする請求項 2記載の音響特性捕正システム。

4 . 前記指向性スピーカー装置をァレースピーカーにより構成することを特徴とする請求項 1又は 2記載の音響特性補正システム。