WO2006093152A1 - 特性測定装置及び特性測定プログラム - Google Patents

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WO2006093152A1
WO2006093152A1 PCT/JP2006/303761 JP2006303761W WO2006093152A1 WO 2006093152 A1 WO2006093152 A1 WO 2006093152A1 JP 2006303761 W JP2006303761 W JP 2006303761W WO 2006093152 A1 WO2006093152 A1 WO 2006093152A1
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WO
WIPO (PCT)
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measurement
characteristic
noise
signal
measuring
Prior art date
Application number
PCT/JP2006/303761
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hajime Yoshino
Akira Hattori
Original Assignee
Pioneer Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pioneer Corporation filed Critical Pioneer Corporation
Priority to JP2007505957A priority Critical patent/JP4184420B2/ja
Publication of WO2006093152A1 publication Critical patent/WO2006093152A1/ja

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H3/00—Measuring characteristics of vibrations by using a detector in a fluid
    • G01H3/10—Amplitude; Power
    • G01H3/12—Amplitude; Power by electric means

Definitions

  • the present invention relates to characteristic measurement for measuring characteristics of a measurement object in a certain environment.
  • characteristics of various measurement objects in the environment are measured.
  • characteristic measurements include a system that measures acoustic characteristics in a certain acoustic space, and a system that measures light and radio wave propagation characteristics in a certain environment.
  • an audio system that provides a high-quality acoustic space with a plurality of speakers is required to automatically create an appropriate acoustic space that provides a sense of realism.
  • the audio system is required to automatically correct the sound field characteristics.
  • Patent Document 1 Conventionally, as this type of automatic sound field correction system, one described in Patent Document 1 is known. In this system, for each signal transmission path corresponding to multiple channels, the test signal output from the speaker force is collected, its frequency characteristics are analyzed, and the coefficient of the equalizer arranged in the signal transmission path is set. As a result, each signal transmission line is corrected to the desired frequency characteristics.
  • the signal delay time of each signal transmission path corresponding to a plurality of channels is measured, and the signal delay characteristics of each signal transmission path are adjusted.
  • the processor in the automatic sound field correction system outputs a measurement pulse, and simultaneously, the mouth sensor starts to acquire the microphone input. Then, the time until the point when the level force of the microphone input first exceeds a predetermined threshold value is determined as the signal delay time.
  • the same measurement is performed a plurality of times to obtain a measurement result. That is, it exists in the environment where the measurement is performed and causes fluctuations in the measurement result Measurements are taken multiple times to eliminate the influence of factors such as noise in the measurement environment and improve measurement accuracy.
  • the number of measurements in this case is a fixed number determined in advance based on the noise state of the environment.
  • Patent Document 1 JP 2002-330499 A
  • the worst noise state for example, SZ N state
  • the measurement is performed for the number of measurements determined corresponding to the worst noise condition, and the measurement takes more time than necessary. There is a problem that it is necessary.
  • the measurement result will be correct. If you can't get it, you have problems.
  • Examples of problems to be solved by the present invention include the above. It is an object of the present invention to provide a characteristic measuring apparatus and a program capable of obtaining a highly accurate measurement result with the minimum necessary number of measurements in accordance with a noise state in an environment in which measurement is performed.
  • a characteristic measuring apparatus for measuring a characteristic of a measurement object is
  • a noise level measuring unit for measuring a noise level in the environment related to the measurement object; a noise state determining unit for determining a noise state in the environment based on the noise level; and determining the number of measurements based on the noise state
  • a measurement number determination means for measuring, and a characteristic measurement means for measuring the characteristic of the measurement object over the measurement number of times, synchronously adding the measurement results, and outputting the result.
  • the characteristic measurement apparatus described above can be applied to various measurement apparatuses that measure the characteristic of a measurement target in a certain environment.
  • the noise level in the environment is measured, and the noise state is determined based on the obtained noise level. Determine. And measuring characteristics based on noise conditions The number of times is determined, and the characteristics obtained by a plurality of measurements are synchronously added and output. Therefore, the measurement is completed with the minimum number of measurements when the noise condition of the environment in which the measurement is performed is good. Further, when the environmental noise state is not good, the measurement is performed a plurality of times so as to obtain a desired noise state (for example, S / N), and the results are synchronously added. By repeating the synchronous addition, the influence of noise is reduced, so a highly accurate measurement result can be obtained.
  • a desired noise state for example, S / N
  • One aspect of the characteristic measurement apparatus includes a signal level measurement unit that measures a signal level of the measurement target in the environment, and the noise state determination unit is based on the signal level and the noise level. To determine the noise state.
  • the noise state for example, SZN
  • SZN the noise state
  • the noise level measuring means can measure the noise level prior to measurement of the characteristic of the measurement object, or the noise level can be measured during measurement of the characteristic of the measurement object. You can measure the level. Further, the noise level measurement means measures the noise level prior to measurement of the characteristic of the measurement object, measures the noise level during measurement of the characteristic of the measurement object, and the noise state determination means includes: The noise state can be determined based on the measured maximum noise level.
  • the measurement number determination means increases the number of measurements as the noise state is worse. Therefore, the effect of noise in the measurement result is reduced by the effect of synchronous addition, and a highly accurate measurement result can be obtained.
  • Another aspect of the characteristic measurement apparatus includes a correlation determination unit that determines a correlation between a plurality of the measurement results, and the measurement number determination unit determines that the correlation is lower than a predetermined reference. Increase the number of measurements. In an environment where measurement is performed, sudden noise may occur in addition to stationary noise. If such sudden noise occurs, measurement accuracy is greatly reduced. Therefore, when the correlation between the results of multiple measurements is low, it is estimated that such sudden noise has occurred, and by increasing the number of measurements, the effects of sudden noise can be eliminated.
  • a characteristic measurement device that measures a characteristic of a measurement object measures the characteristic of the measurement object over a plurality of measurement times, and outputs the measurement result by synchronously adding the measurement results. Means for determining a correlation between a plurality of the measurement results, and a measurement count determining means for determining the number of measurements based on the correlation determination result.
  • the characteristic measurement apparatus described above can be applied to various measurement apparatuses that measure the characteristic of the measurement target in a certain environment.
  • the characteristic measurement apparatus measures the characteristic of the measurement target over a plurality of measurement times and synchronously adds the measurement results. And output. Measure the noise level in the environment and determine the noise state based on the obtained noise level.
  • sudden noise may occur in addition to stationary noise. When such sudden noise occurs, measurement accuracy is greatly reduced. Therefore, if the correlation between the results of multiple measurements is low, it is estimated that such sudden noise has occurred, and the effect of sudden noise can be eliminated by increasing the number of measurements.
  • the characteristic to be measured can be any of acoustic characteristics, light transmission characteristics, radio wave propagation characteristics, and electric circuit characteristics.
  • the acoustic characteristic can be a signal delay characteristic, a sound pressure level characteristic, a frequency characteristic, and a speech force characteristic in an acoustic space.
  • a characteristic measurement program that is executed on a computer and measures a characteristic of a measurement object is a noise level measurement unit that measures a noise level in an environment related to the measurement object, the noise Noise state determination means for determining the noise state in the environment based on the level, measurement number determination means for determining the number of measurements based on the noise state, and measurement and measurement of the characteristics of the measurement object over the measurement number
  • the computer is caused to function as characteristic measurement means for synchronously adding and outputting the results.
  • a characteristic measurement program for measuring a characteristic of a measurement object that is executed on a computer measures the characteristic of the measurement object over a plurality of measurement times and synchronizes the measurement results.
  • Characteristic measuring means for adding and outputting, a plurality of the measurement results
  • the computer is caused to function as a correlation determination unit that determines the correlation of the measurement number and a measurement number determination unit that determines the number of measurements based on the correlation determination result.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing a basic configuration for signal delay time measurement.
  • FIG. 2 is a waveform diagram for explaining a signal delay time measuring method.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an internal configuration example of a signal processing circuit.
  • FIG. 4 is a waveform diagram showing an example of a response signal.
  • FIG. 5 is a flowchart of signal delay time measurement processing.
  • FIG. 6 is a flowchart of sound field determination processing during signal delay time processing shown in FIG.
  • FIG. 7 is a flowchart of a sound field measurement process during the sound field determination process shown in FIG.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of an audio system including an automatic sound field correction system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a block diagram showing an internal configuration of the signal processing circuit shown in FIG.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a signal processing unit shown in FIG.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a coefficient calculation unit shown in FIG.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a frequency characteristic correction unit, an inter-channel level correction unit, and a delay characteristic correction unit shown in FIG.
  • FIG. 13 is a diagram showing an arrangement example of speakers in a certain sound field environment.
  • FIG. 14 is a flowchart showing a main routine of automatic sound field correction processing.
  • FIG. 15 is a flowchart showing frequency characteristic correction processing.
  • FIG. 16 is a flowchart showing an inter-channel level correction process.
  • FIG. 17 is a flowchart showing a delay correction process.
  • Figure 1 schematically shows the basic configuration for signal delay time measurement.
  • the signal delay time measuring apparatus includes a signal processing circuit 2, a measurement signal generator 3, a D / A converter 4, a speaker power 6, a microphone 8, and an A / D converter 10 And comprising.
  • the speaker 6 and the microphone 8 are disposed in the acoustic space 260. Examples of the acoustic space 260 include a listening room and a home theater.
  • the measurement signal generator 3 generates a pulse signal (hereinafter referred to as “measurement pulse signal”) as the measurement signal 211 and supplies it to the signal processing circuit 2.
  • the measurement pulse signal can be stored as a digital signal in a memory in the measurement signal generator 3 or the like.
  • the signal processing circuit 2 sends the measurement pulse signal 211 to the D / A converter 4.
  • the D / A converter 4 converts the measurement noise signal 211 into an analog measurement pulse signal 212 and supplies it to the speaker 6.
  • the speaker 6 outputs the measurement pulse sound 35 corresponding to the measurement pulse signal 212 to the acoustic space 260 as the measurement signal sound.
  • the microphone 8 collects the measurement noise 35 in the acoustic space 260 and sends it to the A / D converter 10 as an analog response signal 213.
  • the response signal 213 includes a response component of the acoustic space 260 with respect to the measurement pulse sound 35.
  • the A / D converter 10 converts the response signal 213 into a digital response signal 214 and supplies it to the signal processing circuit 2.
  • the signal processing circuit 2 calculates the signal delay time T d in the acoustic space 260 by comparing the response signal 214 with a predetermined threshold value.
  • the signal delay time Td measured by the signal processing circuit 2 is the acoustic delay time Tsp in the acoustic space and other delay times (mainly in the delay time measuring device).
  • Delay time hereinafter referred to as “in-device delay time Tp”.
  • the acoustic delay time Tsp is a delay time from when the measurement pulse sound 35 is output from the speaker 6 to when it is received by the microphone 8 in the acoustic space 260.
  • the in-device delay time Tp is composed of the delay time Tpl on the output side of the measurement pulse sound and the delay time ⁇ 2 on the input side of the response signal.
  • the delay time Tpl on the output side of the measurement pulse sound includes the time during which the measurement pulse sound 211 is transmitted from the signal processing circuit 2 to the D / A converter 4, the conversion processing time by the D / A converter 4, etc. It is out. Also, the delay time Tp2 on the input side of the response signal is the conversion processing time of the response signal collected by the microphone 8 in the A / D converter 10, and the transmission from the A / D converter 10 to the signal processing circuit 2 Including time.
  • the signal delay time Tp is present because the in-device delay time Tp exists.
  • Td cannot be zero.
  • the response signal cannot reach the signal processing circuit 2 theoretically within the period corresponding to the in-device delay time Tp from the time when the measurement processing pulse signal is output from the signal processing circuit 2. That is, after the measurement pulse signal is output, the period corresponding to the in-device delay time Tp (hereinafter referred to as “non-response period”) is a period during which the response signal cannot reach the signal processing circuit 2. .
  • FIGS. 2A to 2C show waveform examples of response signals received by the signal processing circuit 2.
  • FIG. Figure 2 (a) shows the response signal waveform when the signal delay time Td is assumed to be zero.
  • the horizontal axis shows time, but the response signal 214 is a digital signal and is shown by the number of samples.
  • the vertical axis shows the level of the response signal.
  • the signal processing circuit 2 receives the measurement pulse signal. If the signal is output and the signal delay time Td is zero, the response signal decays exponentially as shown in Fig. 2 (a).
  • Fig. 2 (b) shows a response signal waveform in a general acoustic space state, that is, when the speaker and the microphone are several meters apart in the acoustic space.
  • the measurement pulse signal is output from the signal processing circuit 2 at time zero.
  • the response signal is input to the signal processing circuit 2 with the signal delay time Td.
  • Fig. 2 (c) shows a response signal waveform when a speaker and a microphone are arranged in contact with each other in an acoustic space. Since the speaker and microphone are in contact, the acoustic delay time Tsp is zero, and the response signal delay time corresponds to the in-device delay time Tp. As shown in FIGS. 2 (b) and 2 (c), the signal delay time Td in the normal state is the sum of the in-device delay time ⁇ and the acoustic delay time Tsp. Also, between the time 0 when the signal processing circuit 2 outputs the measurement pulse signal and the in-device delay time Tp, the response of the measurement pulse sound cannot reach the signal processing circuit 2 and is a non-response period. I understand.
  • FIG. 3 shows a configuration related to time delay measurement in the signal processing circuit 2.
  • the signal processing circuit 2 is roughly classified into a sound field determination processing unit 2a and a signal delay time measuring unit 2b.
  • the sound field determination processing unit 2a is a part that determines the noise state of the acoustic space prior to actual delay time measurement and acquires measurement data used for delay time measurement. Specifically, the sound field determination processing unit 2a measures the S / N of the acoustic space, and determines the number of measurement data used for delay time measurement according to the measurement result. Then, measurement data is acquired by synchronous addition over the determined number of measurements.
  • the signal delay time measurement unit 2b uses the measurement data acquired by the sound field determination processing unit 2a to measure the signal delay time in the acoustic space.
  • the sound field determination processing unit 2a includes a synchronous addition data buffer 231, a microphone input buffer 232, an S / N determination unit 233, a correlation determination unit 234, and a switch 235. Including.
  • the response signal 214 output from the A / D converter 10 is supplied to the microphone input buffer 232.
  • the microphone input buffer 232 temporarily stores the response signal 214 obtained by one measurement performed by outputting the measurement pulse signal and then supplies the response signal 214 to the synchronous addition data buffer 231 as the signal 216.
  • the synchronous addition data buffer 231 was obtained by multiple measurements. A plurality of response signals 214 are synchronously added and the result is stored.
  • synchronous addition refers to adding a plurality of signals while retaining phase information.
  • the signal components included in the response signal 214 have the same phase, so they are 2 times for 2 measurements, 3 times for 3 measurements, and n times for n measurements. It will increase.
  • the absolute amount of the noise component contained in the response signal 214 increases by multiple measurements, it is doubled by two measurements, tripled by three measurements, and n times by n measurements. That will increase. Therefore, as the number of synchronous additions increases, the ratio of the increase in the noise component to the increase in the signal component decreases, so SZN improves.
  • FIG. 4 (a) and FIG. 4 (b) show an example of the response signal 214 obtained by outputting the measurement pulse signal.
  • FIG. 4 (a) shows the waveform of the response signal 214 obtained by one measurement
  • FIG. 4 (b) shows the waveform of the response signal 214 obtained by another measurement.
  • the response signal 214 includes background noise 92 present in the acoustic space. Since multiple measurements are performed with the speaker 6 and the microphone 8 fixed as shown in FIG. 1, the response component 91 (thick line) of the measurement pulse signal included in the response signal 214 is the measurement noise signal. They have a correlation and arrive at the same phase every time.
  • the background noise 92 (thin line) present in the acoustic space is uncorrelated with the measurement pulse signal, and therefore basically arrives at a different phase each time.
  • the response component 91 of the measurement pulse signal has the same phase
  • the background noise 92 has a different phase. Therefore, by synchronously adding a plurality of response signals 214 n times, the response component 91 of the measurement pulse signal increases n times, but the background noise 92 increases only twice because the phase is different. Therefore, the S / N can be improved by multiplying the response signal 214 obtained by the multiple measurements synchronously.
  • SZN improves as the number of synchronous additions increases. Specifically, S / N is improved by 6 dB by 4 measurements, SZN is improved by 9 dB by 8 measurements, and S / N is improved by 15 dN by 32 measurements.
  • the synchronous addition data buffer 231 is fetched from the microphone input buffer 232 every time. Data obtained by 1 / n the obtained response signal 214 is stored. Therefore, when n measurements are completed, the response signal data after n synchronization additions are stored in the synchronization addition data buffer 231.
  • the synchronous addition data buffer 231 adds 1 / n response signal data every time, and instead adds the data of the response signal 214 every time as it is, and when n measurements are completed. Processing to add / n the addition result may be performed. Then, the synchronous addition data buffer 231 supplies the response signal data after the synchronous addition to the switch 235.
  • the response signal 214 is also supplied to the SZN determination unit 233.
  • the S / N determination unit 233 calculates the SZN of the acoustic space for each of a plurality of measurements and compares it with a predetermined desired S / N value. When the calculated S / N becomes larger than the desired S / N value, the S / N determination unit 233 terminates the measurement, closes the switch 235 with the switching signal 217, and responds in the synchronous addition data buffer 231.
  • Correlation determining section 234 receives the response signal stored in microphone input buffer 232 as signal 218, and receives the response signal stored in synchronous addition data buffer 231 as signal 219. To determine their correlation. If the correlation is lower than the predetermined reference, the correlation determination unit 234 increases the number of measurements. Correlation determining section 234 has a role of detecting sudden noise included in response signal 214.
  • Figure 4 (c) shows a waveform example of the response signal 214 including the sudden noise 96. In the normal response signal 214, when the level exceeds a predetermined threshold level as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), that is, the waveform 95 in FIG. Is determined to be a response component. However, as shown in Fig.
  • the correlation determination unit 234 determines the correlation between the response signal 214 obtained by each measurement and the response signal obtained before that, that is, the response signal stored in the synchronous addition data buffer. If the determined correlation is smaller than the predetermined correlation criterion, the correlation determination unit 234 determines that sudden noise as illustrated in FIG. 4 (c) has occurred, and increases the number of measurements. And As a result, the response signal data after synchronous addition stored in the synchronous addition data buffer is stored. The influence of sudden noise on the data can be eliminated.
  • One specific correlation determination method is to calculate a correlation value between response signals 214 as shown in Figs. 4 (a) to 4 (c) and compare it with a predetermined reference correlation value. The method of doing is mentioned.
  • the position is measured, and the measurement panel signal included in the response signal obtained in the past is used.
  • the maximum position of the response component of the measurement pulse signal should be approximately the same in each measurement, and should be at least within a few sampnore ranges. In contrast, as shown in Fig. 4 (c), sudden noise occurs regardless of the measurement pulse signal.
  • the background noise measurement unit 253 detects the background noise level from the response signal 214 in the soot noise measurement period Tm described later, and supplies the maximum level value to the threshold value determination unit 254.
  • the threshold determination unit 254 determines a threshold TH that is larger than the maximum level value of the soot noise by a predetermined value, and inputs the threshold TH to the comparator 252.
  • the memory 255 stores the in-device delay time Tp, and inputs this value to the comparator 252.
  • the comparator 252 calculates the signal delay time Td by comparing the differential signal of the response signal input from the differentiating circuit 251 with the threshold value input from the threshold value determination unit 254. However, the comparator 252 is based on the in-device delay time Tp supplied from the memory 255 and is not yet a period from the time when the signal processing circuit 2 outputs the measurement signal 211 to the in-device delay time Tp. In the response period, comparison processing of the differential value of the response signal and the threshold value TH is not performed.
  • FIG. 2 (d) to FIG. 2 (f) show the state of the comparison process in the comparator 252.
  • Figure 2 (d) shows the differential waveform of the response signal output from the differentiation circuit 251.
  • the horizontal axis is time, and the vertical axis is fine.
  • Minute value absolute value: ABS.
  • the minute waveform 70 appears at the rise time of the response signal waveform shown in Fig. 2 (b).
  • FIG. 2 (e) shows an example of a noise waveform in the waveform diagram of FIG. 2 (d).
  • the comparator 252 may erroneously determine this as the response signal 70.
  • the in-device delay time Tp is set as a non-response period, and the panel 702 corresponding to the response signal should not arrive within the non-response period. Do not perform comparison processing. Therefore, even if the soot noise component 75 exceeding the threshold is included in the non-response period, it is prevented from erroneously determining that it is a response signal.
  • the period between the time 0 when the measurement pulse sound is output and the in-device delay time Tp is the period during which the response of the measurement pulse sound should not arrive, and the response signal should arrive immediately after that. Is the time. Therefore, it can be said that this period is very preferable as a period for detecting the background noise level from which the threshold TH is determined because the background noise level immediately before executing the response period comparison process can be acquired. Therefore, the background noise measuring unit 253 measures the background noise level from the time 0 within the apparatus delay time Tp, and the threshold value determining means 254 is based on the threshold value TH used by the comparator 252 in the immediately subsequent comparison process. To decide.
  • the soot noise measurement unit 253 receives the in-device delay time Tp from the memory 255, and the signal processing circuit 2 outputs the measurement pulse sound signal from time 0.
  • the period of the internal delay time Tp is set as the soot noise measurement period Tm.
  • background noise is measured within the background noise measurement period Tm, and the maximum level is supplied to the threshold value determination unit 254. This makes it possible to accurately measure the signal delay time using the threshold value determined based on the noise level at the time of measuring each signal delay time.
  • FIG. 5 is a flowchart of the signal delay time measurement process.
  • 6 is a flowchart of the sound field determination process during the signal delay time measurement process shown in FIG. 5
  • FIG. 7 is a flowchart of the sound field measurement process during the sound field determination process shown in FIG. Note that the following signal delay time measurement processing is performed mainly by the signal processing circuit 2 controlling other components.
  • sound field determination processing is performed.
  • the sequence [4, 4, 24] is set to the function R mark eat_Num [] (step S201).
  • the function “Repe at_Num []” is a function that defines the number of measurements.
  • nl is the initial number of measurements
  • n2 is the number of primary additions
  • n3 is the number of secondary additions. Therefore, in step S201, the initial setting number is set to 4 times, the primary addition number is set to 3 times, and the secondary addition number is set to 24 times. Therefore, in this embodiment, the total number of measurements is 32 at maximum.
  • the soot noise is measured by the microphone 8 that does not generate the measurement pulse signal (test signal), and the value is set as the noise level Na (step S202).
  • Counters indicates the total number of measurements.
  • Counter_b indicates whether the current measurement is included in the above initial setting count, primary addition count, or secondary addition count.
  • step S204 the synchronous addition data buffer 231 is cleared. Then, a sound field measurement process is performed (step S205).
  • the first measurement is performed. Specifically, first, the microphone 8 starts taking in the sound in the acoustic space 260, and then a measurement pulse signal is output as a test signal (step S303). As a result, the response signal from the first measurement is acquired and stored in the microphone input buffer 232.
  • step S307 the response signal in microphone input buffer 232 is supplied to synchronous addition data buffer 231 and the response signal data after synchronous addition is stored (step S307). Then, Counter_a and Counter_c are respectively incremented (steps S308 and S309).
  • step S310 it is determined whether Counter_c is equal to or greater than variable P (step S310). This determines whether or not the initial set number of measurements (4 times in this example) has been completed. Step S310 Force If SNo, return to step f303 to step S303 and repeat steps S303 to S310. Thus, when the measurement of the initial set number of times is completed (step S310; Yes), Counter_b is incremented (step S311), and the process returns to the sound field determination process shown in FIG.
  • step S304 If it is determined in step S304 that the value of Counter_a is not “0”, that is, in the case of the second and subsequent measurements, the above-described correlation determination is performed using past response signal data ( Step S305). If it is determined that the correlation between the response signal obtained in the current measurement and the past response signal data is lower than the predetermined reference, “1” is set in the flag Burst.
  • the flag Burst is a flag indicating the presence or absence of the sudden noise described above, and is set to “1” when the sudden noise is detected.
  • the noise level Na and Nb are compared in step S206, and the larger one is stored as the noise level N.
  • the noise level Na is the noise level measured before the start of multiple sound field measurements
  • the noise level Nb is the noise level measured each time during multiple sound field measurements. Therefore, the S / N described later is calculated using the maximum noise level N detected in the past. Further, the signal level S is calculated using the response signal data stored in the synchronous addition data buffer 231 (step S207). This signal level S is also used to calculate SZN described later.
  • step S209 force SNo SZN is calculated using the noise level N obtained in step S206 and the signal level S obtained in step S207, and the minimum value S Nre of the desired SZN value is large. Is determined (step S210). If it is larger than the desired SZN value, the response signal data obtained by the previous measurement satisfies the desired S / N value, so the processing returns to the signal delay time measurement shown in FIG. 5 (step S210: Yes). On the other hand, if it is smaller than the desired SZN value, the process returns to step S205 to further improve the S / N.
  • the sound field measurement process is performed until a desired S / N is obtained (step S210: Yes), or until all of the initial set count, primary added count, and secondary added count are measured. Repeatedly executed.
  • a desired S / N by the effect of synchronous addition of response signal data in multiple measurements, or based on response signal data obtained after the maximum number of measurements.
  • the signal delay time measurement is performed. If sudden noise is detected during the measurement, the measurement is repeated further in order to eliminate the influence. Therefore, in any case, it is possible to obtain highly accurate response signal data in the minimum necessary time.
  • the process returns to the signal delay time measurement process shown in FIG. Then, using the measurement data obtained by the sound field determination process, that is, the response signal data stored in the synchronous addition data buffer 231, the signal delay time measurement unit 2b determines the delay time by the method described above (step S250). Then, the result is stored and displayed on a monitor or the like (step S260), and the process ends.
  • the noise level Na is measured before the sound field determination processing is executed (step S202, hereinafter). This is also referred to as “prior measurement” below.
  • the noise level Nb during the in-device delay time Tp is measured (step S306, hereinafter also referred to as “immediate measurement”). N is calculated. However, this is not essential, and only one of the pre-measurement or the last measurement can be adopted.
  • steps S206 and S306 may be omitted. If it can be assumed that the fluctuation of the noise level N is sufficiently small and the SZN does not fluctuate, it may be possible to perform only a preliminary measurement. In this case, since the noise state is determined first, there is an advantage that the S / N can be obtained by measuring the signal level S once and the number of measurements can be determined at an early stage.
  • the noise level Nb obtained by the immediately preceding measurement is a noise level obtained based on the measurement data after the synchronous addition obtained by a plurality of measurements, and is obtained in the acoustic space. This is a noise level where the effect of noise is reduced. Therefore, by evaluating the S / N using the noise level Nb obtained in advance and determining the number of measurements, it is possible to carry out measurements that are more suitable for the actual noise state of the acoustic space.
  • the noise state at the actual characteristic measurement is shown more accurately in this sense, and it is more suitable for the actual noise level of the acoustic space. Measurement can be performed.
  • FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of an audio system provided with the automatic sound field correction system of this embodiment.
  • the audio system 100 includes a digital audio signal from a sound source 1 such as a CD (Compact disc) player or a DV D (Digital Video Disc or Digital Versatile Disc) player through a signal transmission path of multiple channels.
  • a sound source 1 such as a CD (Compact disc) player or a DV D (Digital Video Disc or Digital Versatile Disc) player
  • -A signal processing circuit 2 to which SDL, SFR, SC, SRL, SRR, SWF, SSBL and SSBR are supplied, and a measurement signal generator 3 are provided. It has been.
  • this audio system has a power including a signal transmission path of a plurality of channels.
  • each channel is represented as “FL channel”, "FR channel”, etc.
  • the subscripts of the reference signs may be omitted.
  • subscripts identifying the channels are attached to the reference numerals.
  • digital audio signal S means digital audio signals SFL to SSBR for all channels
  • digital audio signal SFL means digital audio signals only for the FL channel.
  • the audio system 100 includes DZA converters 4FL to 4S BR that convert the digital outputs DFL to DSBR processed for each channel by the signal processing circuit 2 into analog signals, and these D / A converters 4FL.
  • the amplifier 5FL to 5SBR amplifies each analog audio signal output from the 4SBR.
  • the analog audio signals SPFL to SPSBR amplified by these amplifiers 5 are supplied to the multi-channel speakers 6FL to 6SBR arranged in the listening room 7 as illustrated in FIG. Yes.
  • the audio system 100 includes a microphone 8 that collects the reproduced sound at the listening position RV, an amplifier 9 that amplifies the sound collection signal SM output from the microphone 8, and an output of the amplifier 9 that is digitally collected.
  • An A / D converter 10 that converts the sound data DM into a signal processing circuit 2 is provided.
  • the audio system 100 is for reproducing only the so-called deep bass, and all-band speakers 6FL, 6FR, 6C, 6RL, 6RR having frequency characteristics that can be reproduced over almost the entire audio frequency band.
  • a sound space with a sense of presence is provided to the listener at the listening position RV by ringing the speaker 6W F with low frequency characteristics and the surround speakers 6SBL and 6SBR located behind the listener. To do.
  • the left and right two-channel front speakers are placed in front of the listening position RV according to the preference of the listener.
  • 6FL, 6FR and center speaker 6C are arranged.
  • listening position RV Rear left and right channel speakers (left rear speaker, rear right speaker) 6RL and 6RR and left and right channel surround speakers 6SBL and 6SBR are placed, and a subwoofer 6WF dedicated to low frequency playback is placed at any position.
  • the automatic sound field correction system provided in the audio system 100 supplies the analog audio signal SPFL SPSBR corrected for the frequency characteristics, the signal level of each channel, and the signal arrival delay characteristics to these eight speakers 6FL 6SBR. By making it ring, a realistic acoustic space is realized.
  • the signal processing circuit 2 is formed by a digital signal processor (DSP) or the like, and is roughly composed of a signal processing unit 20 and a coefficient calculation unit 30 as shown in FIG. .
  • the signal processing unit 20 receives digital audio signals of multiple channels from the sound source 1 that plays CD DVD and other various music sources, and performs frequency characteristic correction, level correction and delay characteristic correction for each channel, and outputs the digital output signal.
  • Output DFL DSBR output DFL DSBR.
  • the coefficient calculation unit 30 receives the signal collected by the microphone 8 as digital sound collection data DM, and generates a coefficient signal for frequency characteristic correction, level correction, and delay characteristic correction SF1 SF8 SG1 SG8 SDL1 Each SDL8 is generated and supplied to the signal processor 20. Based on the sound collection data DM from the microphone 8, the signal processing unit 20 performs appropriate frequency characteristic correction, level correction, and delay characteristic correction, so that an optimum signal is output from each speaker 6.
  • the signal processing unit 20 includes a graphic equalizer GEQ, an inter-channel attenuator ATG1 ATG8, and a delay circuit DLY1 DLY8.
  • the coefficient calculation unit 30 includes a system controller MPU, a frequency characteristic correction unit 11, an inter-channel level correction unit 12, and a delay characteristic correction unit 13 as shown in FIG.
  • the frequency characteristic correcting unit 11, the interchannel level correcting unit 12, and the delay characteristic correcting unit 13 constitute a DSP.
  • the frequency characteristic correction unit 11 adjusts the frequency characteristic of the equalizer EQ1 EQ8 corresponding to each channel of the graphic equalizer GEQ, and the interchannel level correction unit 12 adjusts the attenuation rate of the interchannel attenuator ATG1 ATG8.
  • the delay characteristic correction unit 13 is configured to perform appropriate sound field correction by adjusting the delay time of the delay circuits DLY1 and DLY8. It is.
  • the equalizers EQ1 to EQ5, EQ7, and EQ8 of each channel are configured to perform frequency characteristic correction for each band.
  • the audio frequency band is divided into nine bands (the center frequency of each band is fl to f9), and the equalizer EQ coefficient is determined for each band to correct the frequency characteristics.
  • the equalizer EQ6 is configured and adjusted to adjust the low frequency characteristics.
  • the audio system 100 has two modes of operation modes: an automatic sound field correction mode and a sound source signal reproduction mode.
  • the automatic sound field correction mode is an adjustment mode that is performed prior to signal reproduction from the sound source 1, and performs automatic sound field correction for the environment in which the system 100 is installed. After that, the sound signal from sound source 1 such as a CD is played back in the sound source signal playback mode.
  • the present invention mainly relates to correction processing in an automatic sound field correction mode.
  • the equalizer EQ1 of the FL channel has a switch element SW12 for controlling on / off of the input of the digital audio signal SFL from the sound source 1, and the measurement signal generator 3 for measurement.
  • a switch element SW11 for controlling on / off of the input of the signal DN is connected, and the switch element SW11 is connected to the measurement signal generator 3 via the switch element SWN.
  • the switch elements SW11, SW12, and SWN are controlled by the system controller MPU formed by the microprocessor shown in FIG. 11.
  • the switch element SW12 When the sound source signal is reproduced, the switch element SW12 is turned on (conduction), and the switch elements SW11 and SWN are turned on.
  • switch element SW12 When the sound field is corrected, switch element SW12 is turned off and switch elements SW11 and SWN are turned on.
  • the interchannel attenuator ATG1 is connected to the output contact of the equalizer EQ1, and the delay circuit DLY1 is connected to the output contact of the interchannel attenuator ATG1.
  • the output DFL of the delay circuit DLY1 is supplied to the DZA converter 4FL in FIG.
  • the other channels have the same configuration as the FL channel, and switch elements SW21 to SW81 corresponding to the switch element SW11 and switch elements SW22 to SW82 corresponding to the switch element SW12 are provided. These switch elements are followed by SW21 to SW82.
  • Equalizers EQ2 to EQ8, interchannel attenuators ATG2 to ATG8, and delay circuits DLY2 to DLY8 are provided. Supplied.
  • the inter-channel attenuators ATG1 to ATG8 change the attenuation rate in the range from OdB to the minus side according to the adjustment signals SG1 to SG8 from the inter-channel level correction unit 12.
  • the delay circuits DLY1 to DLY8 for each channel change the delay time of the input signal according to the adjustment signals SDL1 to SDL8 from the phase characteristic correction unit 13.
  • the frequency characteristic correction unit 11 has a function of adjusting the frequency characteristic of each channel so as to be a desired characteristic. As shown in FIG. 12 (A), the frequency characteristic correction unit 11 includes a bandpass filter l la, a coefficient table l lb, a gain calculation unit l lc, a coefficient determination unit l ld, and a coefficient table 1 le. Is done.
  • the bandpass filter 11a is composed of a plurality of narrowband digital filters that pass the nine bands set in the equalizers EQ1 to EQ8, and the collected data DM from the A / D converter 10 Is divided into nine frequency bands centered at frequencies fl to f9, and data [PxJ] indicating the level of each frequency band is supplied to the gain calculation unit 11c.
  • the frequency discrimination characteristic of the bandpass filter 1 la is set by filter coefficient data stored in advance in the coefficient table 1 lb.
  • gain calculating unit 11c based on the data [PXj] indicating the level of each band, the automatic sound field complement hour gain of the equalizer E Q1 ⁇ EQ8 (gain) is calculated for each frequency band, computed Profit data [GxJ] is supplied to the coefficient determination unit l id. That is, by applying the data [PxJ] to the transfer functions of the equalizers EQ1 to EQ8 that are known in advance, the gain (gain) for each frequency band of the equalizers EQ1 to EQ8 is calculated backward.
  • the coefficient determination unit l id generates filter coefficient adjustment signals SF1 to SF8 for adjusting the frequency characteristics of the equalizers EQ1 to EQ8 under the control of the system controller MPU shown in FIG. (Note that the filter coefficient adjustment signals SF1 to SF8 are generated in accordance with the conditions specified by the listener when the sound field is corrected.)
  • each frequency band supplied from the gain calculator 11c The filter coefficient data for adjusting the frequency characteristics of the equalizers EQ1 to EQ8 is read from the coefficient table l ie using the gain data [GxJ], and the frequencies of the equalizers EQ1 to EQ8 are read using the filter coefficient adjustment signals SF1 to SF8 of the filter coefficient data. Adjust characteristics
  • filter coefficient data for variously adjusting the frequency characteristics of the equalizers EQ1 to EQ8 is stored in advance as a look-up table in the coefficient table l ie, and the coefficient determination unit l id is used as gain data [ GxJ] is read out, and the read filter coefficient data is supplied as filter coefficient adjustment signals SF1 to SF8 to the equalizers EQ1 to EQ8 to adjust the frequency characteristics for each channel.
  • the inter-channel level correction unit 12 has a role of making the sound pressure level of the acoustic signal output through each channel uniform. Specifically, the sound collection data DM obtained when the speakers 6FL to 6SBR are individually sounded by the measurement signal (pink noise) DN output from the measurement signal generator 3 are sequentially input. Based on the sound collection data DM, the level of the reproduced sound at each listening position RV is measured.
  • FIG. 12 A schematic configuration of the inter-channel level correction unit 12 is shown in FIG.
  • the sound collection data DM output from the A / D converter 10 is input to the level detector 12a.
  • the inter-channel level correction unit 12 basically performs level attenuation processing uniformly over the entire band of the signal of each channel, so band division is not necessary. Therefore, the frequency characteristic correction unit of FIG.
  • the level detection unit 12a detects the level of the sound collection data DM, and performs gain adjustment so that the output audio signal level for each channel becomes constant. Specifically, the level detection unit 12a generates a level adjustment amount indicating a difference between the detected sound collection data level and the reference level, and outputs the level adjustment amount to the adjustment amount determination unit 12b.
  • the adjustment amount determination unit 12b generates gain adjustment signals SG1 to SG8 corresponding to the level adjustment amounts received from the level detection unit 12a and supplies them to the inter-channel attenuators ATG1 to ATG8.
  • the inter-channel attenuators ATG1 to ATG8 adjust the attenuation rate of the audio signal of each channel according to the gain adjustment signals SG1 to SG8. Each channel is adjusted by adjusting the attenuation factor of the inter-channel level correction unit 12.
  • Level adjustment (gain adjustment) between the channels is performed, and the output audio signal level of each channel becomes uniform.
  • the delay characteristic correcting unit 13 adjusts the signal delay caused by the distance difference between the position of each speaker and the listening position RV, that is, the output signal from each speaker 6 that the listener should listen to at the same time. Has a role to prevent the time to reach the listening position RV from shifting. Therefore, the delay characteristic correction unit 13 performs the delay characteristic of each channel based on the sound collection data DM obtained when each speaker 6 is individually ringed by the measurement signal DN output from the measurement signal generator 3. And the phase characteristics of the acoustic space are corrected based on the measurement result.
  • the measurement signal DN generated from the measurement signal generator 3 is output from each speaker 6 for each channel. Sound is collected by the microphone 8 and corresponding sound collection data DM is generated.
  • the measurement signal is a pulse signal such as an impulse, for example, the difference between the time when the speaker 8 outputs the pulse measurement signal and the time when the corresponding pulse signal is received by the microphone 8 is different for each channel. This is proportional to the distance between the speaker 6 and the microphone 8. Therefore, by combining the delay time of the remaining channels with the delay time of the channel with the largest delay amount among the delay times of each channel obtained from the measurement, the distance between the speaker 6 of each channel and the listening position RV The difference can be absorbed. Therefore, the delay between the signals generated from the speakers 6 of each channel can be equalized, and the sounds at the same time on the time axis output from the plurality of speakers 6 can reach the listening position RV at the same time. become.
  • FIG. 12C shows the configuration of the delay characteristic correction unit 13.
  • the delay amount calculation unit 13a receives the sound collection data DM, and calculates the signal delay amount (time) due to the sound field environment for each channel based on the pulse delay amount between the pulse measurement signal and the sound collection data. .
  • the delay amount determination unit 13b receives the signal delay amount for each channel from the delay amount calculation unit 13a and temporarily stores it in the memory 13c. With the signal delay amounts for all the channels calculated and stored in the memory 13c, the adjustment amount determination unit 13b performs other operations simultaneously with the playback signal of the channel having the largest signal delay amount reaching the listening position RV.
  • the playback signal of The adjustment amount of each channel is determined so as to reach the listening position RV, and adjustment signals SDL1 to SDL8 are supplied to the delay circuits DLY1 to DLY8 of each channel.
  • Each delay circuit DLY1 to DLY8 adjusts the delay amount according to the adjustment signals SDL1 to SDL8. In this way, the delay characteristics of each channel are adjusted.
  • the pulse signal is cited as the measurement signal for delay adjustment.
  • the present invention is not limited to this, but other measurement signals may be used.
  • the delay amount calculation unit 13a includes the components shown in FIG.
  • the soot noise measuring unit 253 measures the maximum level of soot noise in the soot noise measuring engine Tm including the in-device delay time Tp, and the threshold value determining unit 254 determines the threshold value TH based on the maximum level.
  • the differentiating circuit 251 differentiates the reproduction signal of each channel to calculate an absolute value.
  • the comparator 252 does not perform comparison processing during the non-response period, that is, the period from when the measurement signal is output until the in-device delay time Tp elapses, and after the non-response period elapses, The signal delay amount Tp is determined by comparison. This process is performed for each channel.
  • a listener places a plurality of speakers 6FL to 6SBR in the listening room 7 as shown in FIG. 13, for example, and the audio system 100 as shown in FIG. Connect to system 100. Then, when the listener operates the remote controller (not shown) provided in the audio system 100 and gives an instruction to start automatic sound field correction, the system controller MPU performs automatic sound field correction processing according to this instruction. Execute.
  • the processing performed in automatic sound field correction includes frequency characteristic correction, sound pressure level correction, and delay characteristic correction for each channel.
  • An outline of the automatic sound field correction process will be described with reference to the flowchart in FIG.
  • step S10 the frequency characteristic correction unit 11 sets the frequencies of the equalizers EQ1 to EQ8. Processing for adjusting the characteristics is performed.
  • step S20 the inter-channel level correction unit 12 performs a process of adjusting the attenuation rate of the inter-channel attenuators ATG1 to ATG8 provided in each channel.
  • step S30 the delay characteristic correction unit 13 performs a process of adjusting the delay times of the delay circuits DLY1 to DLY8 of all channels.
  • the automatic sound field correction according to the present invention is performed in this order.
  • FIG. 15 is a flowchart of frequency characteristic correction processing according to this embodiment.
  • the frequency characteristic correction process shown in FIG. 15 measures the delay of each channel prior to the frequency characteristic correction process of each channel.
  • the delay measurement means that a delay time Td from when a signal for measurement is output by the signal processing circuit 2 until the corresponding sound collection data arrives at the signal processing circuit 2 is previously determined for each channel. This is a process to measure.
  • steps S100 to S106 correspond to this delay measurement process
  • steps S108 to S115 correspond to the actual frequency characteristic correction process.
  • the signal processing circuit 2 first outputs, for example, a pulsed delay measurement signal for one channel of a plurality of channels, and this is output from the speaker 6 as a measurement signal sound (Ste S100).
  • the measurement signal sound is collected by the microphone 8 and the sound collection data DM is supplied to the signal processing circuit 2 (step S102).
  • the frequency characteristic correction unit 11 in the signal processing circuit 2 calculates the delay time Td and stores it in the internal memory (step S104). By performing the processing of steps S100 to S104 for all channels (step S106: Yes), the delay time Td for all channels is stored in the memory. Thus, the delay time measurement is completed.
  • step S108 the signal processing circuit 2 outputs a frequency characteristic measurement signal such as pink noise for one channel, which is output from the speaker 6 as a measurement signal sound (step S108).
  • the measurement signal sound is collected by the microphone 8, and the collected sound data is acquired in the frequency characteristic correction unit 11 of the signal processing circuit 2 (step S110).
  • the gain calculation unit 1 lc in the frequency characteristic correction unit 11 analyzes the sound collection data, and the coefficient determination unit 1 Id sets the equalizer coefficient (step S1 12)
  • the equalizer is adjusted based on the equalizer coefficient (step S114). In this way, for one channel, the frequency characteristic correction is completed based on the sound collection data. This process is performed for all channels (step S116; Yes), and the frequency characteristic correction process ends.
  • step S20 the inter-channel level correction process in step S20 is performed.
  • the inter-channel level correction process is performed according to the flow shown in FIG.
  • the frequency characteristic of the graphic equalizer GEQ set by the previous frequency characteristic correction process is maintained in the state adjusted by the frequency characteristic correction process.
  • the measurement signal DN pink noise
  • one channel for example, FL channel
  • the measurement signal DN is output from the speaker 6FL (step S120).
  • the microphone 8 collects the signal, and the sound collection data DM is supplied to the inter-channel level correction unit 12 in the coefficient calculation unit 30 through the amplifier 9 and the A / D converter 10 (step S122).
  • the level detection unit 12a detects the sound pressure level of the sound collection data DM and sends it to the adjustment amount determination unit 12b.
  • the adjustment amount determination unit 12b generates an adjustment signal SG1 of the interchannel attenuator ATG1 so as to match a predetermined sound pressure level preset in the target level table 12c, and supplies the adjustment signal SG1 to the interchannel attenuator ATG1 (step S1). S 124). Thus, the level of one channel is corrected so as to match the predetermined level. This process is sequentially performed for each channel, and when the level correction is completed for all channels (step S12 6: Yes), the process returns to the main routine of FIG.
  • step S30 the delay characteristic correction processing in step S30 is performed according to the flow shown in FIG.
  • step S130 when SW11 is turned on for one channel (for example, FL channel), SW12 is turned off at the same time, and measurement signal DN is output from speaker 6 (step S130).
  • the output measurement signal DN is collected by a microphone, and the collected sound data DM is input to the delay characteristic correction unit 13 in the coefficient calculation unit 30 (step S 132).
  • the delay amount calculation unit 13a includes the components shown in FIG. Delay amount
  • the data in the synchronous addition data buffer 231 is used as measurement data.
  • the soot noise measuring unit 253 measures the background noise level (step S134). This measurement is performed until the soot noise measurement period Tm ends, that is, the period from when the measurement pulse signal is output until the predetermined delay time Tp within the apparatus has elapsed. Note that this time is also set as a non-response time, and the comparison process in the comparator 252 is not performed during this time.
  • the threshold value determination unit 254 determines the threshold value (step S138), and the comparator 252 executes the comparison process to calculate the signal delay amount Td (step S140).
  • step S 142 the delay amount of all channels is stored in the memory 13c.
  • the coefficient calculation unit 13b uses the channel having the maximum delay amount among all the channels as a reference so that the signals of all other channels reach the listening position RV at the same time.
  • the coefficients of the delay circuits DLY1 to DLY8 for each channel are determined and supplied to each delay circuit DLY (step S138). Thereby, the delay characteristic correction is completed.
  • the signal processing according to the present invention is realized by a signal processing circuit.
  • the same signal processing is configured as a program executed on a computer, and is executed on the computer. It can also be realized by executing.
  • the program is supplied in the form of a recording medium such as CD_ROM, DVD, or by communication using a network or the like.
  • a personal computer can be used as the computer, and an audio interface corresponding to a plurality of channels, a plurality of speakers, a microphone, and the like are connected as peripheral devices.
  • a signal for measurement is generated using a sound source provided inside or outside the computer, which is output via an audio interface and a speaker, and collected by a microphone.
  • a sound source provided inside or outside the computer, which is output via an audio interface and a speaker, and collected by a microphone.
  • the characteristic measuring apparatus according to the present invention is applied to an automatic sound field correcting apparatus for measuring sound field characteristics.
  • the characteristic measuring apparatus according to the present invention is not limited to various other types. It can be applied to the measurement of characteristics. For example, it can be applied to general distance measurements such as light transmission characteristics, radio wave propagation characteristics, electric circuit characteristics, and inter-vehicle distance in a certain environment.
  • it when applied to acoustic characteristics, it can be applied to distance measurement, level measurement, frequency characteristic measurement, standing wave measurement, speaker size determination measurement, speaker presence / absence determination measurement, and the like. That is, the characteristic measuring apparatus of the present invention can be applied to various measuring apparatuses that measure a characteristic of a measurement object by outputting a test signal and measuring a response thereof.
  • the present invention can be applied to a sound field control system used in an environment where sound is reproduced by a plurality of speakers.

Abstract

　特性測定装置は、ある環境において測定対象の特性を測定する各種の測定装置に適用可能であり、当該環境におけるノイズレベルを測定し、得られたノイズレベルに基づいてノイズ状態を判定する。そして、ノイズ状態に基づいて特性の測定回数を決定し、複数回の測定により得られた特性を同期加算して出力する。従って、測定が行われる環境のノイズ状態が良好な場合には最小限の測定回数で測定が完了する。また、環境のノイズ状態が良くない場合には、所望のノイズ状態（例えばＳ／Ｎ）が得られるように複数回測定が行われ、その結果が同期加算される。同期加算を繰り返すことによりノイズの影響が低減されていくので、精度の高い測定結果が得られる。また、測定が行われる環境においては、定常的なノイズの他に、突発的なノイズが発生する場合があり、そのような突発性ノイズが発生すると、測定精度は大きく低下する。そこで、複数回の測定結果の相関が低い場合にはそのような突発性ノイズが発生したと推定し、測定回数を増加させることにより、突発性ノイズの影響を排除することができる。

Description

明 細 書
特性測定装置及び特性測定プログラム
技術分野
[0001] 本発明は、ある環境において測定対象の特性を測定する特性測定に関する。
背景技術
[0002] 特定の環境において、その環境における様々な測定対象の特性を測定することが 行われている。このような特性測定の例としては、ある音響空間における音響特性の 測定を行うシステム、ある環境における光や電波の伝搬特性の測定を行うシステムな どが含まれる。
[0003] 例えば、複数のスピーカを備えて高品位の音響空間を提供するオーディオシステ ムでは、臨場感の得られる適切な音響空間を自動的に作り出すことが要求されてい る。即ち、受聴者自らが適切な音響空間を得ようとしてオーディオシステムを操作して も、複数のスピーカで再生される再生音の位相特性、周波数特性、音圧レベル等を 適切に調節することは極めて困難であるため、オーディオシステム側で自動的に音 場特性を補正することが要求されてレ、る。
[0004] 従来、この種の自動音場補正システムとして、特許文献 1に記載されたものが知ら れている。このシステムでは、複数のチャンネルに対応する信号伝送路毎に、スピー 力から出力したテスト信号を集音してその周波数特性を分析し、当該信号伝送路内 に配置されたイコライザの係数を設定することにより、各信号伝送路を所望の周波数 特性に補正している。
[0005] また、複数のチャンネルに対応する各信号伝送路の信号遅延時間を測定し、各信 号伝送路の信号遅延特性を調整することが行われる。従来の信号遅延時間測定で は、 自動音場補正システム内のプロセッサが測定用パルスを出力するのと同時にプ 口セッサがマイク入力の取り込みを開始する。そして、マイク入力のレベル力 予め決 められた所定の閾値を最初に超えた時点までの時間を信号遅延時間と判定する。
[0006] 上記のような特性測定においては、同じ測定を複数回行って測定結果を得る手法 が知られている。即ち、測定が行われる環境に存在し、測定結果に変動を生じさせる 要因、例えば測定環境におけるノイズなどの影響を排除し、測定精度を向上させるた めに、測定が複数回行われる。この場合の測定回数は、その環境のノイズ状態など に基づいて予め決定された固定回数とされることが一般的であった。
[0007] 特許文献 1 :特開 2002— 330499号公報
[0008] しかし、測定回数を固定にすると、その環境にぉレ、て最悪のノイズ状態（例えば SZ N状態）の悪い場合を想定し、かつ、現実的な時間内に測定が完了することを考慮し て測定回数を決定せざるを得なレ、。そのため、実際の環境が最悪のノイズ状態よりも 良好である場合であっても、最悪のノイズ状態に対応して決定された測定回数にわ たり測定が行われることとなり、測定に必要以上に時間を要してしまうという問題があ る。一方、測定時間を短縮するために最悪のノイズ状態より良好なノイズ状態を想定 し、測定回数を短く設定した場合、実際の環境におけるノイズ状態がその想定より悪 いと、正しレ、測定結果が得られないとレ、う問題がある。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0009] 本発明が解決しょうとする課題には、上記のようなものが一例として挙げられる。本 発明は、測定を実施する環境におけるノイズ状態に応じて、必要最小限の測定回数 で精度の高い測定結果を得ることが可能な特性測定装置及びプログラムを提供する ことを課題とする。
課題を解決するための手段
[0010] 本発明の好適な実施形態によれば、測定対象の特性を測定する特性測定装置は
、前記測定対象に係る環境におけるノイズレベルを測定するノイズレベル測定手段と 、前記ノイズレベルに基づいて、前記環境におけるノイズ状態を判定するノイズ状態 判定手段と、前記ノイズ状態に基づいて測定回数を決定する測定回数決定手段と、 前記測定回数にわたって前記測定対象の特性を測定し、測定結果を同期加算して 出力する特性測定手段と、を備える。
[0011] 上記の特性測定装置は、ある環境において測定対象の特性を測定する各種の測 定装置に適用可能であり、当該環境におけるノイズレベルを測定し、得られたノイズ レベルに基づいてノイズ状態を判定する。そして、ノイズ状態に基づいて特性の測定 回数を決定し、複数回の測定により得られた特性を同期加算して出力する。従って、 測定が行われる環境のノイズ状態が良好な場合には最小限の測定回数で測定が完 了する。また、環境のノイズ状態が良くない場合には、所望のノイズ状態（例えば S/ N)が得られるように複数回測定が行われ、その結果が同期加算される。同期加算を 繰り返すことによりノイズの影響が低減されてレ、くので、精度の高い測定結果が得ら れる。
[0012] 上記の特性測定装置の一態様は、前記環境における前記測定対象の信号レベル を測定する信号レベル測定手段を備え、前記ノイズ状態判定手段は、前記信号レべ ルと前記ノイズレベルに基づいて前記ノイズ状態を判定する。この態様では、測定が 行われる環境における測定対象の信号レベルを用いてノイズ状態（例えば SZN)が 判定されるので、その環境におけるより正確なノイズ状態の判定が可能となる。
[0013] 好適な実施例では、前記ノイズレベル測定手段は、前記測定対象の特性の測定に 先立って前記ノイズレベルを測定することができ、または、前記測定対象の特性の測 定中に前記ノイズレベルを測定するができる。さらには、前記ノイズレベル測定手段 は、前記測定対象の特性の測定に先立って前記ノイズレベルを測定するとともに前 記測定対象の特性の測定中に前記ノイズレベルを測定し、前記ノイズ状態判定手段 は、測定された最大のノイズレベルに基づレ、て前記ノイズ状態を判定することができ る。
[0014] 上記の特性測定装置の他の一態様では、前記測定回数決定手段は、前記ノイズ 状態が悪いほど前記測定回数を多くする。よって、同期加算の効果により、測定結果 におけるノイズの影響が低減され、精度の高い測定結果が得られる。
[0015] 上記の特性測定装置の他の一態様は、複数の前記測定結果の相関を判定する相 関判定手段を備え、前記測定回数決定手段は、前記相関が所定の基準より低い場 合に前記測定回数を多くする。測定が行われる環境においては、定常的なノイズの 他に、突発的なノイズが発生する場合があり、そのような突発性ノイズが発生すると、 測定精度は大きく低下する。そこで、複数回の測定結果の相関が低い場合にはその ような突発性ノイズが発生したと推定し、測定回数を増加させることにより、突発性ノィ ズの影響を排除することができる。 [0016] 本発明の他の実施形態では、測定対象の特性を測定する特性測定装置は、複数 の測定回数にわたって前記測定対象の特性を測定し、測定結果を同期加算して出 力する特性測定手段と、複数の前記測定結果の相関を判定する相関判定手段と、 前記相関の判定結果に基づいて、前記測定回数を決定する測定回数決定手段と、 を備える。
[0017] 上記の特性測定装置は、ある環境において測定対象の特性を測定する各種の測 定装置に適用可能であり、複数の測定回数にわたって前記測定対象の特性を測定 し、測定結果を同期加算して出力する。当該環境におけるノイズレベルを測定し、得 られたノイズレベルに基づいてノイズ状態を判定する。測定が行われる環境において は、定常的なノイズの他に、突発的なノイズが発生する場合があり、そのような突発性 ノイズが発生すると、測定精度は大きく低下する。そこで、複数回の測定結果の相関 が低レ、場合にはそのような突発性ノイズが発生したと推定し、測定回数を増加させる ことにより、突発性ノイズの影響を排除することができる。
[0018] 上記の特性測定装置の好適な実施例では、前記測定対象の特性は、音響特性、 光伝達特性、電波伝搬特性、及び、電気回路特性のいずれかとすることができる。ま た、前記音響特性は、音響空間の信号遅延特性、音圧レベル特性、周波数特性、ス ピー力特性のレ、ずれかとすることができる。
[0019] 本発明の他の実施形態では、コンピュータ上で実行され、測定対象の特性を測定 するための特性測定プログラムは、測定対象に係る環境におけるノイズレベルを測定 するノイズレベル測定手段、前記ノイズレベルに基づいて、前記環境におけるノイズ 状態を判定するノイズ状態判定手段、前記ノイズ状態に基づいて測定回数を決定す る測定回数決定手段、前記測定回数にわたって前記測定対象の特性を測定し、測 定結果を同期加算して出力する特性測定手段として前記コンピュータを機能させる。 このプログラムをコンピュータ上で実行することにより、上記の特性測定装置を実現す ること力 Sできる。
[0020] 本発明の他の実施形態では、コンピュータ上で実行され、測定対象の特性を測定 するための特性測定プログラムは、複数の測定回数にわたって前記測定対象の特性 を測定し、測定結果を同期加算して出力する特性測定手段、複数の前記測定結果 の相関を判定する相関判定手段、前記相関の判定結果に基づいて、前記測定回数 を決定する測定回数決定手段として前記コンピュータを機能させる。このプログラム をコンピュータ上で実行することにより、上記の特性測定装置を実現することができる 図面の簡単な説明
[0021] [図 1]信号遅延時間測定のための基本的構成を模式的に示すブロック図である。
[図 2]信号遅延時間測定方法を説明するための波形図である。
[図 3]信号処理回路の内部構成例を示すブロック図である。
[図 4]応答信号の例を示す波形図である。
[図 5]信号遅延時間測定処理のフローチャートである。
[図 6]図 5に示す信号遅延時間処理中の音場判定処理のフローチャートである。
[図 7]図 6に示す音場判定処理中の音場測定処理のフローチャートである。
[図 8]本発明の実施例の自動音場補正システムを備えるオーディオシステムの構成を 示すブロック図である。
[図 9]図 8に示す信号処理回路の内部構成を示すブロック図である。
[図 10]図 9に示す信号処理部の構成を示すブロック図である。
[図 11]図 2に示す係数演算部の構成を示すブロック図である。
[図 12]図 11に示す周波数特性補正部、チャンネル間レベル補正部及び遅延特性補 正部の構成を示すブロック図である。
[図 13]ある音場環境におけるスピーカの配置例を示す図である。
[図 14]自動音場補正処理のメインルーチンを示すフローチャートである。
[図 15]周波数特性補正処理を示すフローチャートである。
[図 16]チャンネル間レベル補正処理を示すフローチャートである。
[図 17]遅延補正処理を示すフローチャートである。
符号の説明
[0022] 1 音源
2 信号処理回路
3 測定用信号発生器 4 D/A変換器
6 スピーカ
8 マイクロホン
9 増幅器
10 A/D変換器
251 微分回路
252 比較器
253 喑騒音測定部
254 閾値決定部
255 メモリ
発明を実施するための最良の形態
[0023] 以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する。以下では、本発明に係 る特性測定手法を、音響空間における信号遅延時間測定に適用した場合について 説明する。
[0024] [基本原理]
まず、本発明による信号遅延時間測定の基本原理について説明する。図 1に、信 号遅延時間測定のための基本的構成を模式的に示す。図示のように、信号遅延時 間測定装置は、信号処理回路 2と、測定用信号発生器 3と、 D/A変換器 4と、スピー 力 6と、マイク 8と、 A/D変換器 10と、を備える。スピーカ 6及びマイク 8は音響空間 2 60内に配置される。なお、音響空間 260としては、例えばリスニングルーム、ホーム シアターなどが挙げられる。
[0025] 測定用信号発生器 3は測定用信号 211としてパルス性の信号 (以下、「測定用パル ス信号」と呼ぶ。）を発生し、信号処理回路 2へ供給する。なお、測定用パルス信号は デジタル信号として測定用信号発生器 3内のメモリなどに記憶しておくことができる。 信号処理回路 2は、測定用パルス信号 211を D/A変換器 4へ送る。 D/A変換器 4 は測定用ノ^レス信号 211をアナログの測定用パルス信号 212に変換し、スピーカ 6 へ供給する。スピーカ 6は測定用パルス信号 212に対応する測定用パルス音 35を測 定用信号音として音響空間 260に出力する。 [0026] マイク 8は音響空間 260で測定用ノ レス音 35を集音し、アナログの応答信号 213と して A/D変換器 10へ送る。この応答信号 213には、測定用パルス音 35に対する音 響空間 260の応答成分が含まれている。 A/D変換器 10は応答信号 213をデジタ ルの応答信号 214に変換し、信号処理回路 2へ供給する。信号処理回路 2は、応答 信号 214を所定の閾値と比較することにより、音響空間 260における信号遅延時間 T dを算出する。
[0027] 図 1から理解されるように、信号処理回路 2が測定する信号遅延時間 Tdは、音響空 間内における音響遅延時間 Tspと、それ以外の遅延時間（主として遅延時間測定装 置内における遅延時間、以下「装置内遅延時間 Tp」と呼ぶ。）との和である。音響遅 延時間 Tspは、音響空間 260内で測定用パルス音 35がスピーカ 6から出力されてか ら、マイク 8により受信されるまでの遅延時間である。一方、装置内遅延時間 Tpは、測 定用パルス音の出力側の遅延時間 Tplと、応答信号の入力側の遅延時間 Τρ2とによ り構成される。測定用パルス音の出力側の遅延時間 Tplは、測定用パルス音 211が 信号処理回路 2から D/A変換器 4へ伝送される時間、 D/A変換器 4による変換処 理時間などを含んでいる。また、応答信号の入力側の遅延時間 Tp2は、マイク 8で集 音された応答信号の A/D変換器 10内における変換処理時間、 A/D変換器 10か ら信号処理回路 2への伝送時間などを含んでいる。
[0028] 従って、仮に音響遅延時間 Tspがゼロである（即ち、スピーカ 6とマイク 8とが接して レ、る状態）であったとしても、装置内遅延時間 Tpが存在するため、信号遅延時間 Td はゼロにはならない。言い換えれば、信号処理回路 2から測定用パルス信号を出力 した時点から、装置内遅延時間 Tpに相当する期間内は、理論上応答信号が信号処 理回路 2に到達することはありえなレ、。即ち、測定用パルス信号の出力後、この装置 内遅延時間 Tpに対応する期間 (以下、「未応答期間」と呼ぶ。）内は応答信号が信号 処理回路 2へ到達するはずがない期間である。
[0029] 図 2 (a)から図 2 (c)に信号処理回路 2が受信した応答信号の波形例を示す。図 2 ( a)は、信号遅延時間 Tdをゼロと仮定した場合の応答信号波形を示す。横軸は時間 を示すが、応答信号 214がデジタル信号であるのでサンプル数で示してある。縦軸 は応答信号のレベルを示す。時刻 0において信号処理回路 2が測定用パルス信号を 出力し、仮に信号遅延時間 Tdがゼロであるとすると、図 2 (a)に示すように、応答信号 は指数関数的に減衰していく波形を示す。
[0030] 図 2 (b)は一般的な音響空間の状態、即ち音響空間内においてスピーカとマイクと が数メートル離れている場合の応答信号波形を示す。測定用パルス信号は時刻 0に おいて信号処理回路 2から出力される。応答信号は信号遅延時間 Tdで信号処理回 路 2へ入力されている。
[0031] 図 2 (c)は音響空間内でスピーカとマイクを接して配置した場合の応答信号波形を 示す。スピーカとマイクが接しているため音響遅延時間 Tspはゼロであり、応答信号 の遅延時間は装置内遅延時間 Tpに相当する。図 2 (b)及び図 2 (c)に示すように、通 常の状態における信号遅延時間 Tdは、装置内遅延時間 Τρと音響遅延時間 Tspの 和である。また、信号処理回路 2が測定用パルス信号を出力した時刻 0から装置内遅 延時間 Tpの間は、測定用パルス音の応答が信号処理回路 2に到達するはずがない 未応答期間であることがわかる。
[0032] 図 3に、信号処理回路 2内の時間遅延測定に関連する構成を示す。信号処理回路 2は大別して、音場判定処理部 2aと、信号遅延時間測定部 2bとを含む。音場判定処 理部 2aは、実際の遅延時間測定に先だって、音響空間のノイズ状態を判定し、遅延 時間測定に使用する測定データを取得する部分である。具体的には、音場判定処 理部 2aは、音響空間の S/Nを測定し、その測定結果に応じて遅延時間測定に使 用される測定データの測定回数を決定する。そして、決定された測定回数にわたつ て同期加算により測定データを取得する。一方、信号遅延時間測定部 2bは、音場判 定処理部 2aが取得した測定データを使用して、音響空間における信号遅延時間を 測定する。
[0033] 図 3に示すように、音場判定処理部 2aは、同期加算データバッファ 231と、マイク入 力バッファ 232と、 S/N判定部 233と、相関判定部 234と、スィッチ 235とを含む。 A /D変換器 10から出力される応答信号 214は、マイク入力バッファ 232に供給される 。マイク入力バッファ 232は、測定用パルス信号を出力して行われる 1回の測定により 得られた応答信号 214を一時的に保存した後、信号 216として同期加算データバッ ファ 231へ供給する。同期加算データバッファ 231は、複数回の測定により得られた 複数の応答信号 214を同期加算し、その結果を保存する。
[0034] ここで、「同期加算」とは、複数の信号を、位相情報を保持したまま加算することをい う。複数回の同期加算を行うと、応答信号 214に含まれる信号成分は、位相が同一 であるので、 2回の測定では 2倍、 3回の測定では 3倍、 n回の測定では n倍というふう に増加していく。これに対し、応答信号 214に含まれるノイズ成分も複数回の測定に よりその絶対量は増加するものの、 2回の測定では 2倍、 3回の測定では 3倍、 n 回の測定では n倍というふうに増加していく。よって、同期加算回数が増えるほど、 信号成分の増加分に対するノイズ成分の増加分の比が小さくなるため、 SZNが向 上する。
[0035] 図 4 (a)及び図 4 (b)に、測定用パルス信号を出力して得られた応答信号 214の例 を示す。図 4 (a)はある 1回の測定により得られた応答信号 214の波形を示し、図 4 (b )は他の 1回の測定により得られた応答信号 214の波形を示す。図示のように、応答 信号 214には音響空間に存在する暗騒音 92が含まれている。複数回の測定は、図 1に示すようにスピーカ 6及びマイク 8を固定して行われるので、応答信号 214に含ま れる測定用パルス信号の応答成分 91 (太線）は測定用ノ^レス信号と相関を有し、毎 回同じ位相で到来する。これに対し、音響空間に存在する暗騒音 92 (細線）は測定 用パルス信号とは無相関であるので、基本的に毎回異なる位相で到来する。図 4 (a) 及び図 4 (b)において、測定用パルス信号の応答成分 91は同位相である力 暗騒音 92は位相が異なっている。従って、複数の応答信号 214を n回同期加算することによ り、測定用パルス信号の応答成分 91は n倍に増加するが、暗騒音 92は位相が異な るので 倍にしか増加しない。よって、複数回の測定で得られた応答信号 214を同 期加算することにより、 倍分 S/Nを向上させることができる。理論的には、測定 用パルス信号の応答成分 91が測定用パルス信号に対して完全な相関を有し、かつ 、喑騒音 92が測定用パルス信号に対して完全に無相関であるとすると、同期加算回 数が多いほど SZNは改善する。具体的には、 4回の測定により S/Nは 6dB向上し 、 8回の測定により SZNは 9dB向上し、 32回の測定により S/Nは 15dN向上する。
[0036] なお、実際の同期加算処理は、例えば以下のように行われる。同期加算回数が n 回である場合、同期加算データバッファ 231は、毎回マイク入力バッファ 232から取 得した応答信号 214を 1/nしたデータを保存する。よって、 n回の測定が完了すると 、同期加算データバッファ 231内には n回の同期加算後の応答信号データが保存さ れていることとなる。なお、同期加算データバッファ 231は、毎回 1/nした応答信号 データを加算してレ、く代わりに、毎回の応答信号 214のデータをそのまま加算してい き、 n回の測定が終了した時点で加算結果を 1/nする処理を行ってもよい。そして、 同期加算データバッファ 231は、同期加算後の応答信号データをスィッチ 235へ供 給する。
[0037] 図 3に戻り、応答信号 214は SZN判定部 233にも供給される。 S/N判定部 233 は、複数回の測定の各回毎に音響空間の SZNを算出し、予め決められた所望の S /N値と比較する。算出された S/Nが所望の S/N値より大きくなつたとき、 S/N判 定部 233は測定を終了させるとともに、切替信号 217によりスィッチ 235を閉じ、同期 加算データバッファ 231内の応答信号データを信号遅延時間測定部 2bへ供給する
[0038] 相関判定部 234は、マイク入力バッファ 232内に保存されている応答信号を信号 2 18として受け取るとともに、同期加算データバッファ 231内に保存されてレ、る応答信 号を信号 219として受け取り、それらの相関を判定する。そして、相関が所定の基準 より低い場合には、相関判定部 234は測定回数を増加させる。相関判定部 234は、 応答信号 214に含まれる突発性ノイズを検出する役割を有する。図 4 (c)に突発性ノ ィズ 96を含む応答信号 214の波形例を示す。通常の応答信号 214では、図 4 (a)及 び図 4 (b)に示すようにそのレベルが所定の閾値レベルを超えたとき、即ち、図 4 (c) の波形 95が測定用パルス信号の応答成分であると判定される。しかし、図 4 (c)に示 すように、波形 95以前にレベルの大きい突発性ノイズ 96が存在すると、それを測定 用パルス信号の応答成分であると誤判定する可能性がある。そこで、相関判定部 23 4は、毎回の測定で得られる応答信号 214と、それ以前に得られた応答信号、即ち 同期加算データバッファに格納されている応答信号との相関を判定する。そして、判 定された相関が所定の相関基準より小さい場合には、相関判定部 234は、図 4 (c)に 例示するような突発性ノイズが発生したと判断し、測定回数を増加させることとする。 これにより、同期加算データバッファ内に格納されている同期加算後の応答信号デ ータに対する、突発性ノイズの影響を除去することができる。
[0039] 具体的な相関の判定方法の 1つは、図 4 (a)から図 4 (c)に示すような応答信号 214 間の相関値を算出し、それを所定の基準相関値と比較する方法が挙げられる。また 、他の方法としては、応答信号 214に含まれる測定用パルス信号の応答成分 95の最 大値位置を検出した後、その位置を過去に得られた応答信号に含まれる測定用パ ノレス信号の応答成分 95の最大値位置と比較する方法がある。測定パルス用信号の 応答成分の最大値位置は、各回の測定においてほぼ同一位置となるはずであり、少 なくとも数サンプノレの範囲内にあるはずである。これに対し、図 4 (c)に示すように、突 発性ノイズは測定用パルス信号とは無関係に発生する。よって、今回得られた測定 用パルス成分の最大値位置が、過去に検出された測定用パルス信号の応答成分の 最大値位置から所定サンプル数 X以上離れた位置で検出された場合には、それは突 発性ノイズであるものと推定し、相関が低いとの結果を出力すればよい。
[0040] 次に、信号遅延測定部 2bについて説明する。スィッチ 235を介して同期加算デー タバッファ 231から供給された同期加算後の応答信号データ 215は微分回路 251に 入力される。微分回路 251は応答信号データ 215を微分して絶対値 (ABS)を算出 し、比較器 252へ供給する。
[0041] 暗騒音測定部 253は、後述する喑騒音測定期間 Tmにおいて応答信号 214から暗 騒音レベルを検出し、その最大レベル値を閾値決定部 254へ供給する。閾値決定 部 254は、喑騒音の最大レベル値より所定値だけ大きい閾値 THを決定し、比較器 2 52へ入力する。
[0042] メモリ 255は、装置内遅延時間 Tpを記憶しており、この値を比較器 252へ入力する 。比較器 252は、微分回路 251から入力された応答信号の微分信号を、閾値決定部 254から入力された閾値と比較して信号遅延時間 Tdを算出する。但し、比較器 252 は、メモリ 255から供給された装置内遅延時間 Tpに基づいて、信号処理回路 2が測 定用信号 211を出力した時刻から、上記装置内遅延時間 Tpまでの期間である未応 答期間では、応答信号の微分値と閾値 THとの比較処理を行わない。
[0043] 図 2 (d)から図 2 (f)に比較器 252における比較処理の様子を示す。図 2 (d)は微分 回路 251から出力される応答信号の微分波形を示す。横軸は時間であり、縦軸は微 分値 (絶対値: ABS)である。図 2 (b)に示す応答信号波形の立上り時間に、その微 分波形 70が現れている。
[0044] 図 2 (e)は図 2 (d)の波形図に喑騒音の波形例をカ卩えて示したものである。図示のよ うに喑騒音 80中に閾値 THを超える喑騒音成分 75が含まれていると、比較器 252は これを応答信号 70と誤判定する可能性がある。しかし、図 2 (e)に示すように、装置内 遅延時間 Tpを未応答期間として設定し、未応答期間内では応答信号に対応するパ ノレス 70が到来するはずはないとして、比較器 252は比較処理を行わなレ、。よって、 未応答期間内において閾値を超える喑騒音成分 75が含まれていても、それを応答 信号であると誤判定することが防止される。
[0045] 次に、喑騒音測定部 253における測定について説明する。上述のように、測定用 パルス音を出力した時刻 0から装置内遅延時間 Tpの間は測定用パルス音の応答が 到来するはずのない期間であり、かつ、その直後に応答信号が到来するはずの時間 である。よってこの期間は、応答期間の比較処理を実行する直前の暗騒音レベルを 取得することができるので、閾値 TH決定の元になる暗騒音レベルを検出する期間と しては非常に好ましいといえる。そこで、暗騒音測定部 253は、時刻 0から装置内遅 延時間 Tp内に暗騒音レベルを測定し、閾値決定手段 254はそれに基づいて、その 直後の比較処理において比較器 252が使用する閾値 THを決定する。
[0046] 具体的には、図 3に示すように、喑騒音測定部 253はメモリ 255から装置内遅延時 間 Tpを受け取り、信号処理回路 2が測定用パルス音信号を出力した時刻 0から装置 内遅延時間 Tpの期間を喑騒音測定期間 Tmとして設定する。そして、その暗騒音測 定期間 Tm内に暗騒音を測定し、その最大レベルを閾値決定部 254へ供給する。こ れにより、各回の信号遅延時間の測定時における喑騒音レベルに基づいて決定され た閾値を使用して、信号遅延時間を正確に測定することが可能となる。
[0047] 次に、信号遅延時間測定処理について説明する。図 5は信号遅延時間測定処理 のフローチャートである。また、図 6は図 5に示す信号遅延時間測定処理中の音場判 定処理のフローチャートであり、図 7は図 6に示す音場判定処理中の音場測定処理 のフローチャートである。なお、以下の信号遅延時間測定処理は、主として信号処理 回路 2が他の各構成要素を制御することにより実施される。 [0048] 図 5に示すように、まず、音場判定処理が行われる。音場判定処理においては、ま ず関数 R印 eat_Num[]に系列 [4,4,24]をセットする（ステップ S201)。ここで、関数 Repe at_Num[ ]は、測定回数を規定する関数である。 R印 eat_Num[nl,n2,n3]において、 nl は測定の初期設定回数、 n2は 1次追加回数、 n3は 2次追加回数を示す。よって、ス テツプ S201では、初期設定回数が 4回、 1次追加回数力 ¾回、 2次追加回数が 24回 に設定される。よって、本実施例では、合計測定回数は最大で 32回となる。
[0049] 次に、音響空間 260において、測定用パルス信号 (テスト信号)を発することなぐマ イク 8で喑騒音を測定し、その値をノイズレベル Naとする（ステップ S202)。続いて、 Counter_a、 Counter_b、 Burstの 3つのカウンタがクリアされる（カウンタ値 =0とされる） (ステップ S203)。なお、 Countersは全測定回数を示す。 Counter_bは現在の測定が 、上記の初期設定回数、 1次追加回数、 2次追加回数のいずれに含まれているかを 示す。具体的には、 Counter_b = 0であれば現在の測定は初期設定回数中の測定で あり、 Counter_b = lであれば現在の測定は 1次追加回数中の測定であり、 Counter.b = 2であれば現在の測定は 2次追加設定回数中の測定である。
[0050] 次に、同期加算データバッファ 231がクリアされる（ステップ S204)。そして、音場測 定処理が実施される（ステップ S205)。
[0051] 音場測定処理の詳細を図 7に示す。まず、関数 Repeat_Num[Counter_b]が読み出さ れ、測定回数を示す変数 Pにセットされる（ステップ S301)。これにより変数 Pには、初 期設定回数「4」がセットされる。次に、 Counter_cがクリアされ、 Counter_c = 0となる（ス テツプ S302)。なお、 Countersは、初期設定回数、 1次追加回数、 2次追加回数のう ちの現在の回数を示す。
[0052] こうして、 1回目の測定が行われる。具体的には、まずマイク 8により音響空間 260 内の音声の取り込みが開始され、続いて測定用パルス信号がテスト信号として出力さ れる（ステップ S303)。これにより、 1回目の測定による応答信号が取得され、マイク 入力バッファ 232に格納される。
[0053] 次に、 Counter_a=0であるか否かが判定される（ステップ S304)。 1回目の測定で は、 Counter_a = 0であるので、処理はステップ S306へ進む。そして、マイク入力バッ ファ 232に格納されている応答信号から、装置内遅延時間 Tp中のノイズレベル Nbが 算出される（ステップ S306)。前述のように、このノイズレベル Nbは、測定用パルス信 号に対する音響空間の応答成分が到来しない未応答期間中のノイズレベルを示す。
[0054] 次に、マイク入力バッファ 232内の応答信号が同期加算データバッファ 231に供給 され、同期加算後の応答信号データが格納される（ステップ S307)。そして、 Counter _a及び Counter_cがそれぞれインクリメントされる（ステップ S308、 S309)。
[0055] 次に、 Counter_cが変数 P以上となったか否かが判定される（ステップ S310)。これ は、初期設定回数の測定 (本例では 4回）が終了したか否力、を判定している。ステツ プ S310力 SNoの場合、処理 fまステップ S303へ戻り、ステップ S303〜S310を,操り返 す。こうして、初期設定回数の測定が終了すると（ステップ S310 ;Yes)、 Counter_bが インクリメントされ (ステップ S311)、処理は図 6に示す音場判定処理へ戻る。
[0056] なお、ステップ S304で Counter_aの値が「0」でないと判定された場合、即ち 2回目 以降の測定の場合には、過去の応答信号データを用いて前述の相関判定が行われ る (ステップ S305)。そして、今回の測定で得られた応答信号と過去の応答信号デー タとの相関が所定基準より低いと判定された場合、フラグ Burstに「1」がセットされる。 なお、フラグ Burstは前述の突発性ノイズの有無を示すフラグであり、突発性ノイズが 検出されると「1」にセットされる。
[0057] 図 6の音場判定処理に戻り、ステップ S206ではノイズレベル Naと Nbが比較され、 大きい方がノイズレベル Nとして保存される。なお、ノイズレベル Naは複数回の音場 測定を開始する前の時点で測定されたノイズレベルであり、ノイズレベル Nbは複数 回の音場測定中に毎回測定されたノイズレベルである。よって、過去において検出さ れた最大のノイズレベル Nを用いて後述の S/Nが算出されることになる。さらに、同 期加算データバッファ 231内に格納されてレ、る応答信号データを用レ、て信号レベル Sが算出される（ステップ S207)。この信号レベル Sも後述の SZNの算出に使用され る。
[0058] 次に、 Counter_b = 2であるか否かが判定される（ステップ S208)。前述のように Cou nter_bは現在の測定が初期設定回数中の測定である力、、 1次追加回数中の測定であ る力 \ 2次追加回数中の測定であるかを示しており、 Counter_b = 2である場合には、 それは既に初期設定回数、 1次追加回数及び 2次追加回数の全ての測定が完了し たことを意味している。よって、ステップ S208が Yesの場合、音場判定処理は終了す る。
[0059] 一方、ステップ S208力 SNoの場合、フラグ Burst = 1であるか否かが判定される（ステ ップ S209)。ステップ S209が Yesの場合、それは過去の測定において突発性ノイズ が検出されたことを示している。よって、突発性ノイズの影響を除去するために、処理 はステップ 205へ戻り、音場測定処理を繰り返す。
[0060] ステップ S209力 SNoの場合、ステップ S206で得られたノイズレベル Nと、ステップ S 207で得られた信号レベル Sを用いて SZNが算出され、所望の SZN値の最小値 S Nreはり大きいか否かが判定される（ステップ S210)。所望の SZN値より大きい場合 、それまでの測定により得られた応答信号データは所望の S/N値を満たすものであ るので、処理は図 5に示す信号遅延時間測定へ戻る（ステップ S210 : Yes)。一方、 所望の SZN値より小さい場合、さらに S/Nを改善すべく処理はステップ S205へ戻 る。
[0061] こうして、所望の S/Nが得られるまで (ステップ S210 :Yes)、又は、初期設定回数 、 1次追加回数及び 2次追加回数の全ての測定が完了するまで、音場測定処理が繰 り返し実行される。その結果、複数回の測定で応答信号データが同期加算された効 果により所望の S/Nが得られる力 \又は、最大回数にわたり測定が行われた後で得 られた応答信号データに基づいて、その後の信号遅延時間測定が行われることにな る。また、測定中に突発性ノイズが検出された場合には、その影響を排除するために 、さらに測定が繰り返される。よって、いずれの場合にも、必要最小限の時間で、精度 の高い応答信号データを得ることが可能となる。
[0062] さて、こうして音場判定処理が終了すると、処理は図 5に示す信号遅延時間測定処 理に戻る。そして、音場判定処理により得られた測定データ、即ち、同期加算データ バッファ 231に格納されている応答信号データを用いて、信号遅延時間測定部 2bが 前述の方法により遅延時間を判定する（ステップ S250)。そして、その結果が保存さ れるとともに、モニタなどに表示され (ステップ S260)、処理は終了する。
[0063] 次に、ノイズレベルの測定方法について説明する。上記の実施例では、音場判定 処理を実行する前の段階でノイズレベル Naを測定するとともに（ステップ S202、以 下、「事前測定」とも呼ぶ。）、毎回の音場測定処理において装置内遅延時間 Tp中の ノイズレベル Nbを測定し (ステップ S306、以下、「直前測定」とも呼ぶ。）、それらのう ちの最大値をノイズレベル Nとして S/Nを算出している。し力し、これは必須ではなく 、事前測定又は直前測定のレ、ずれか一方のみを採用してもょレ、。
[0064] 事前測定のみを採用する場合には、ステップ S206及び S306の処理を省略すれ ばよレ、。ノイズレベル Nの変動が十分に小さく SZNが変動しないとみなすことができ る場合には、事前測定のみを行うこととしてもよい。この場合、ノイズの状態が最初に 確定されるので、信号レベル Sを 1度測定するのみで S/Nを取得し、測定回数を早 い段階で決定することができるという利点がある。
[0065] 他方、直前測定のみを採用する場合には、ステップ S202及び S206を省略すれば よレ、。図 6及び図 7の処理から理解されるように、直前測定により得られるノイズレベル Nbは、複数回の測定で得られた同期加算後の測定データに基づいて得られるノィ ズレベルであり、音響空間におけるノイズの影響が低減されてレ、る状態のノイズレべ ルである。よって、事前測定によるノイズレベル Nbを使用して S/Nを評価し、測定回 数を決定することにより、実際の音響空間のノイズ状態により適合した測定を実施で きることとなる。また、直前測定は事前測定より実際の特性測定時に近い時刻で実行 されるので、その意味で実際の特性測定時のノイズ状態をより正確に示しており、実 際の音響空間のノイズレベルにより適合した測定が実施可能となる。
[0066] [自動音場補正システム]
次に、本発明を適用した自動音場補正システムの実施例を図面を参照して説明す る。
[0067] (I)システム構成
図 8は、本実施例の自動音場補正システムを備えたオーディオシステムの構成を示 すブロック図である。
[0068] 図 8において、本オーディオシステム 100には、 CD (Compact disc)プレーヤや DV D (Digital Video Disc又は Digital Versatile Disc)プレーヤ等の音源 1から複数チャン 才ヽノレの信号伝送路を通じてデジタノレ才ーディ才信号 SFL， SFR, SC, SRL, SRR, S WF, SSBL及び SSBRが供給される信号処理回路 2と、測定用信号発生器 3とが設け られている。
[0069] なお、本オーディオシステムは複数チャンネルの信号伝送路を含む力 以下の説 明では各チャンネルをそれぞれ「FLチャンネル」、「FRチャンネル」などと表現するこ と力ある。また、信号及び構成要素の表現において複数チャンネルの全てについて 言及する時は参照符号の添え字を省略する場合がある。また、個別チャンネルの信 号及び構成要素に言及する時はチャンネルを特定する添え字を参照符号に付す。 例えば、「デジタルオーディオ信号 S」と言った場合は全チャンネルのデジタルォー ディォ信号 SFL〜SSBRを意味し、「デジタルオーディオ信号 SFL」と言った場合は F Lチャンネルのみのデジタルオーディオ信号を意味するものとする。
[0070] 更に、オーディオシステム 100は、信号処理回路 2によりチャンネル毎に信号処理 されたデジタル出力 DFL〜DSBRをアナログ信号に変換する DZA変換器 4FL〜4S BRと、これらの D/A変換器 4FL〜4SBRから出力される各アナログオーディオ信号 を増幅する増幅器 5FL〜5SBRとを備えてレ、る。これらの増幅器 5で増幅した各アナ口 グオーディオ信号 SPFL〜SPSBRを、図 13に例示するようなリスニングルーム 7等に 配置された複数チャンネルのスピーカ 6FL〜6SBRに供給して鳴動させるようになつ ている。
[0071] また、オーディオシステム 100は、受聴位置 RVにおける再生音を集音するマイクロ ホン 8と、マイクロホン 8から出力される集音信号 SMを増幅する増幅器 9と、増幅器 9 の出力をデジタルの集音データ DMに変換して信号処理回路 2に供給する A/D変 換器 10とを備えている。
[0072] ここで、オーディオシステム 100は、オーディオ周波数帯域のほぼ全域にわたって 再生可能な周波数特性を有する全帯域型のスピーカ 6FL, 6FR, 6C, 6RL, 6RRと、 所謂重低音だけを再生するための周波数特性を有する低域再生専用のスピーカ 6W Fと、受聴者の背後に配置されるサラウンドスピーカ 6SBL及び 6SBRを鳴動させること で、受聴位置 RVにおける受聴者に対して臨場感のある音響空間を提供する。
[0073] 各スピーカの配置としては、例えば、図 13に示すように、受聴者が好みに応じて、 受聴位置 RVの前方に、左右 2チャンネルのフロントスピーカ（前方左側スピーカ、前 方右側スピーカ） 6FL, 6FRとセンタースピーカ 6Cを配置する。また、受聴位置 RVの 後方に、左右 2チャンネルのスピーカ（後方左側スピーカ、後方右側スピーカ） 6RL, 6RRと左右 2チャンネルのサラウンドスピーカ 6SBL, 6SBRを配置し、更に、任意の位 置に低域再生専用のサブウーハ 6WFを配置する。オーディオシステム 100に備えら れた自動音場補正システムは、周波数特性、各チャンネルの信号レベル及び信号到 達遅延特性を補正したアナログオーディオ信号 SPFL SPSBRをこれら 8個のスピー 力 6FL 6SBRに供給して鳴動させることで、臨場感のある音響空間を実現する。
[0074] 信号処理回路 2は、デジタルシグナルプロセッサ（Digital Signal Processor: DSP) 等で形成されており、図 9に示すように、大別して信号処理部 20と、係数演算部 30と から構成される。信号処理部 20は、 CD DVD,その他の各種音楽ソースを再生す る音源 1から複数チャンネルのデジタルオーディオ信号を受け取り、各チャンネル毎 に周波数特性補正、レベル補正及び遅延特性補正を施してデジタル出力信号 DFL DSBRを出力する。
[0075] 係数演算部 30は、マイクロホン 8で集音された信号をデジタルの集音データ DMと して受け取り、周波数特性補正、レベル補正及び遅延特性補正のための係数信号 S F1 SF8 SG1 SG8 SDL1 SDL8をそれぞれ生成して信号処理部 20 供給 する。マイクロホン 8からの集音データ DMに基づいて信号処理部 20が適切な周波 数特性補正、レベル補正及び遅延特性補正を行うことにより、各スピーカ 6から最適 な信号が出力される。
[0076] 信号処理部 20は、図 10に示すようにグラフィックイコライザ GEQと、チャンネル間ァ ッテネータ ATG1 ATG8と、遅延回路 DLY1 DLY8とを備えている。一方、係数 演算部 30は、図 11に示すように、システムコントローラ MPUと、周波数特性補正部 1 1と、チャンネル間レベル補正部 12と、遅延特性補正部 13とを備えている。周波数特 性補正部 11、チャンネル間レベル補正部 12及び遅延特性補正部 13は DSPを構成 している。
[0077] 周波数特性補正部 11がグラフィックイコライザ GEQの各チャンネルに対応するィコ ライザ EQ1 EQ8の周波数特性を調整し、チャンネル間レベル補正部 12がチャンネ ル間アツテネータ ATG1 ATG8の減衰率を調整し、遅延特性補正部 13が遅延回 路 DLY1 DLY8の遅延時間を調整することで、適切な音場補正を行うように構成さ れている。
[0078] ここで、各チャンネルのイコライザ EQ1〜EQ5、 EQ7及び EQ8は、それぞれ帯域毎 に周波数特性補正を行うように構成されている。即ち、オーディオ周波数帯域を例え ば 9つの帯域 (各帯域の中心周波数を fl〜f9とする。）に分割し、帯域毎にイコライザ EQの係数を決定して周波数特性補正を行う。なお、イコライザ EQ6は、低域の周波 数特性を調整するように構成されてレヽる。
[0079] オーディオシステム 100は、動作モードとして自動音場補正モードと音源信号再生 モードの 2つのモードを有する。 自動音場補正モードは、音源 1からの信号再生に先 だって行われる調整モードであり、システム 100の設置された環境について自動音場 補正を行う。その後、音源信号再生モードで CDなどの音源 1からの音響信号が再生 される。本発明は、主として自動音場補正モードにおける補正処理に関するものであ る。
[0080] 図 10を参照すると、 FLチャンネルのイコライザ EQ1には、音源 1からのデジタルォ 一ディォ信号 SFLの入力をオン/オフ制御するスィッチ素子 SW12と、測定用信号 発生器 3からの測定用信号 DNの入力をオン/オフ制御するスィッチ素子 SW11が 接続され、スィッチ素子 SW11はスィッチ素子 SWNを介して測定用信号発生器 3に 接続されている。
[0081] スィッチ素子 SW11, SW12, SWNは、図 11に示すマイクロプロセッサで形成された システムコントローラ MPUによって制御され、音源信号再生時には、スィッチ素子 S W12がオン（導通）、スィッチ素子 SW11と SWNがオフ（非導通）となり、音場補正時 には、スィッチ素子 SW12がオフ、スィッチ素子 SW11と SWNがオンとなる。
[0082] また、イコライザ EQ1の出力接点には、チャンネル間アツテネータ ATG1が接続さ れ、チャンネル間アツテネータ ATG1の出力接点には遅延回路 DLY1が接続されて いる。そして、遅延回路 DLY1の出力 DFLが、図 8中の DZA変換器 4FLに供給され る。
[0083] 他のチャンネルも FLチャンネルと同様の構成となっており、スィッチ素子 SW11に 相当するスィッチ素子 SW21〜SW81と、スィッチ素子 SW12に相当するスィッチ素子 SW22〜SW82が設けられている。そして、これらのスィッチ素子 SW21〜SW82に続 いて、イコライザ EQ2〜EQ8と、チャンネル間アツテネータ ATG2〜ATG8と、遅延回 路 DLY2〜DLY8が備えられ、遅延回路 DLY2〜DLY8の出力 DFR〜DSBRが図 8 中の D/A変換器 4FR〜4SBRに供給される。
[0084] 更に、各チャンネル間アツテネータ ATG1〜ATG8は、チャンネル間レベル補正部 12からの調整信号 SG1〜SG8に従って OdBからマイナス側の範囲で減衰率を変化 させる。また、各チャンネルの遅延回路 DLY1〜DLY8は、位相特性補正部 13から の調整信号 SDL1〜SDL8に従って入力信号の遅延時間を変化させる。
[0085] 周波数特性補正部 11は、各チャンネルの周波数特性を所望の特性となるように調 整する機能を有する。図 12 (A)に示すように、周波数特性補正部 11は、バンドパス フィルタ l la、係数テーブル l lb、利得演算部 l lc、係数決定部 l ld、及び係数テー ブル 1 leを備えて構成される。
[0086] バンドパスフィルタ 11aは、イコライザ EQ1〜EQ8に設定されている 9個の帯域を通 過させる複数の狭帯域デジタルフィルタで構成されており、 A/D変換器 10からの集 音データ DMを周波数 fl〜f9と中心とする 9つの周波数帯域に弁別することにより、 各周波数帯域のレベルを示すデータ [PxJ]を利得演算部 11cに供給する。なお、バ ンドパスフィルタ 1 laの周波数弁別特性は、係数テーブル 1 lbに予め記憶されている フィルタ係数データによって設定される。
[0087] 利得演算部 11cは、帯域毎のレベルを示すデータ [PxJ]に基づいて、 自動音場補 正時のイコライザ EQ1〜EQ8の利得 (ゲイン)を周波数帯域毎に演算し、演算した利 得データ [GxJ]を係数決定部 l idに供給する。即ち、予め既知となっているィコライ ザ EQ1〜EQ8の伝達関数にデータ [PxJ]を適用することで、イコライザ EQ1〜EQ8 の周波数帯域毎の利得 (ゲイン)を逆算する。
[0088] 係数決定部 l idは、図 11に示すシステムコントローラ MPUの制御下でイコライザ E Q1〜EQ8の周波数特性を調節するためのフィルタ係数調整信号 SF1〜SF8を生成 する。 （なお、音場補正の際に、受聴者の指示する条件に応じて、フィルタ係数調整 信号 SF1〜SF8を生成するように構成されている。 )
受聴者が音場補正の条件を指示せず、本音場補正システムに予め設定されている 標準の音場補正を行う場合には、利得演算部 11cから供給される周波数帯域毎の 利得データ [GxJ]によって係数テーブル l ieからイコライザ EQ1〜EQ8の周波数特 性を調節するためのフィルタ係数データを読み出し、このフィルタ係数データのフィ ルタ係数調整信号 SF1〜SF8によりイコライザ EQ1〜EQ8の周波数特性を調節する
[0089] 即ち、係数テーブル l ieには、イコライザ EQ1〜EQ8の周波数特性を様々に調節 するためのフィルタ係数データが予めルックアップテーブルとして記憶されており、係 数決定部 l idが利得データ [GxJ]に対応するフィルタ係数データを読み出し、その 読み出したフィルタ係数データをフィルタ係数調整信号 SF1〜SF8として各ィコライ ザ EQ1〜EQ8に供給することで、チャンネル毎に周波数特性を調整する。
[0090] 次に、チャンネル間レベル補正部 12について説明する。チャンネル間レベル補正 部 12は、各チャンネルを通じて出力される音響信号の音圧レベルを均一にする役割 を有する。具体的には、測定用信号発生器 3から出力される測定用信号 (ピンクノィ ズ) DNによって各スピーカ 6FL〜6SBRを個別に鳴動させたときに得られる集音デー タ DMを順に入力し、その集音データ DMに基づいて、受聴位置 RVにおける各スピ 一力の再生音のレベルを測定する。
[0091] チャンネル間レベル補正部 12の概略構成を図 12 (B)に示す。 A/D変換器 10か ら出力される集音データ DMはレベル検出部 12aに入力される。なお、チャンネル間 レベル補正部 12は、基本的に各チャンネルの信号の全帯域に対して一律にレベル の減衰処理を行うので帯域分割は不要であり、よって図 12 (A)の周波数特性補正部
[0092] レベル検出部 12aは集音データ DMのレベルを検出し、各チャンネルについての 出力オーディオ信号レベルが一定となるように利得調整を行う。具体的には、レベル 検出部 12aは検出した集音データのレベルと基準レベルとの差を示すレベル調整量 を生成し、調整量決定部 12bへ出力する。調整量決定部 12bはレベル検出部 12aか ら受け取ったレベル調整量に対応する利得調整信号 SG1〜SG8を生成して各チヤ ンネル間アツテネータ ATG1〜ATG8へ供給する。各チャンネル間アツテネータ AT G1〜ATG8は、利得調整信号 SG1〜SG8に応じて各チャンネルのオーディオ信号 の減衰率を調整する。このチャンネル間レベル補正部 12の減衰率調整により、各チ ヤンネル間のレベル調整 (利得調整）が行われ、各チャンネルの出力オーディオ信号 レベルが均一となる。
[0093] 遅延特性補正部 13は、各スピーカの位置と受聴位置 RVとの間の距離差に起因す る信号遅延を調整する、即ち、本来同時に受聴者が聴くべき各スピーカ 6からの出力 信号が受聴位置 RVに到達する時刻がずれることを防止する役割を有する。よって、 遅延特性補正部 13は、測定用信号発生器 3から出力される測定用信号 DNによって 各スピーカ 6を個別に鳴動させたときに得られる集音データ DMに基づいて各チャン ネルの遅延特性を測定し、その測定結果に基づいて音響空間の位相特性を補正す る。
[0094] 具体的には、図 10に示すスィッチ SW11〜SW82を順次切り換えることにより、測定 用信号発生器 3から発生された測定用信号 DNを各チャンネル毎に各スピーカ 6から 出力し、これをマイクロホン 8により集音して対応する集音データ DMを生成する。測 定用信号を例えばインパルスなどのパルス性信号とすると、スピーカ 8からパルス性 の測定用信号を出力した時刻と、それに対応するパルス信号がマイクロホン 8により 受信された時刻との差は、各チャンネルのスピーカ 6とマイクロホン 8との距離に比例 することになる。よって、測定より得られた各チャンネルの遅延時間のうち、最も遅延 量の大きいチャンネルの遅延時間に残りのチャンネルの遅延時間を合わせることによ り、各チャンネルのスピーカ 6と受聴位置 RVとの距離差を吸収することができる。よつ て、各チャンネルのスピーカ 6から発生する信号間の遅延を等しくすることができ、複 数のスピーカ 6から出力された時間軸上で一致する時刻の音響が同時に受聴位置 R Vに到達することになる。
[0095] 図 12 (C)に遅延特性補正部 13の構成を示す。遅延量演算部 13aは集音データ D Mを受け取り、パルス性測定用信号と集音データとの間のパルス遅延量に基づいて 、各チャンネル毎に音場環境による信号遅延量 (時間）を演算する。遅延量決定部 1 3bは遅延量演算部 13aから各チャンネル毎に信号遅延量を受け取り、一時的にメモ リ 13cに記憶する。全てのチャンネルについての信号遅延量が演算され、メモリ 13c に記憶された状態で、調整量決定部 13bは最も大きい信号遅延量を有するチャンネ ルの再生信号が受聴位置 RVに到達するのと同時に他のチャンネルの再生信号が 受聴位置 RVに到達するように、各チャンネルの調整量を決定し、調整信号 SDL1〜 SDL8を各チャンネルの遅延回路 DLY1〜DLY8に供給する。各遅延回路 DLY1〜 DLY8は調整信号 SDL1〜SDL8に応じて遅延量を調整する。こうして、各チャンネ ルの遅延特性の調整が行われる。なお、上記の例では遅延調整のための測定用信 号としてパルス性信号を挙げている力 本発明はこれに限定されるものではなぐ他 の測定用信号を用いてもょレ、。
[0096] 本発明では、遅延量演算部 13aは図 3に示す各構成要素を備えている。喑騒音測 定部 253は装置内遅延時間 Tpを含む喑騒音測定機関 Tm内に喑騒音の最大レべ ルを測定し、閾値決定部 254はその最大レベルに基づいて閾値 THを決定する。ま た、微分回路 251は各チャンネルの再生信号を微分して絶対値を算出する。比較器 252は未応答期間、即ち測定用信号の出力時刻から装置内遅延時間 Tpが経過す るまでの期間は比較処理を行わず、未応答期間の経過後に再生信号の絶対値と閾 値を比較して信号遅延量 Tpを決定する。この処理は各チャンネルにつレ、て行われる
[0097] (II)自動音場補正
次に、かかる構成を有する自動音場補正システムによる自動音場補正の動作につ いて説明する。
[0098] まず、オーディオシステム 100を使用する環境としては、受聴者が、例えば図 13に 示したように複数のスピーカ 6FL〜6SBRをリスニングルーム 7等に配置し、図 8に示 すようにオーディオシステム 100に接続する。そして、受聴者がオーディオシステム 1 00に備えられてレ、るリモートコントローラ（図示省略)等を操作して自動音場補正開始 の指示をすると、システムコントローラ MPUがこの指示に従って自動音場補正処理 を実行する。
[0099] 次に、本発明の自動音場補正における基本的な原理を説明する。先に述べたよう に、 自動音場補正において行う処理は、各チャンネルの周波数特性補正、音圧レべ ルの補正及び遅延特性補正がある。 自動音場補正処理の概要を図 14のフローチヤ ートを参照して説明する。
[0100] 始めに、ステップ S10で、周波数特性補正部 11がイコライザ EQ1〜EQ8の周波数 特性を調整する処理が行われる。次に、ステップ S20のチャンネル間レベル補正処 理で、チャンネル間レベル補正部 12により、各チャンネルに設けられているチャンネ ノレ間アツテネータ ATG1〜ATG8の減衰率を調節する処理が行われる。次に、ステツ プ S30の遅延特性補正処理で、遅延特性補正部 13により、全チャンネルの遅延回 路 DLY1〜DLY8の遅延時間を調整する処理が行われる。この順序で本発明による 自動音場補正が行われる。
[0101] 次に、各処理段階の動作を順に詳述する。まず、ステップ S10の周波数特性補正 処理について、図 15を参照して説明する。図 15は本実施例による周波数特性補正 処理のフローチャートである。なお、図 15に示す周波数特性補正処理は、各チャン ネルの周波数特性補正処理に先だって、各チャンネルの遅延測定を行う。ここで、遅 延測定とは、測定用信号を信号処理回路 2が出力してから、それに対応する集音デ ータが信号処理回路 2に到達するまでの遅延時間 Tdを各チャンネル毎に事前に測 定する処理である。図 15においては、ステップ S100〜S106がこの遅延測定処理に 対応し、ステップ S108〜S115が実際の周波数特性補正処理に対応している。
[0102] 図 15において、信号処理回路 2は、まず複数のチャンネルのうちの 1つのチャンネ ルについて例えばパルス性の遅延測定用信号を出力し、これがスピーカ 6から測定 用信号音として出力される（ステップ S100)。この測定用信号音は、マイクロホン 8に より集音され、集音データ DMが信号処理回路 2へ供給される (ステップ S102)。信 号処理回路 2内の周波数特性補正部 11は遅延時間 Tdを演算し、内部メモリなどに 記憶する（ステップ S104)。これらステップ S100〜S104の処理を全てのチャンネル について行うことにより（ステップ S106： Yes)、全てのチャンネルについての遅延時 間 Tdがメモリに格納されたことになる。こうして、遅延時間測定が完了する。
[0103] 次に、各チャンネルについて、周波数特性補正を行う。即ち、信号処理回路 2は 1 つのチャンネルについてピンクノイズなどの周波数特性測定用信号を出力し、これが スピーカ 6から測定用信号音として出力される (ステップ S108)。この測定用信号音 はマイクロホン 8により集音され、集音データが信号処理回路 2の周波数特性補正部 11内で取得される（ステップ S110)。そして、周波数特性補正部 11内の利得演算部 1 lcが集音データを分析し、係数決定部 1 Idがイコライザ係数を設定し (ステップ S1 12)、そのイコライザ係数に基づいてイコライザが調整される（ステップ S114)。こうし て、 1つのチャンネルについて、集音データに基づいて周波数特性の補正が完了す る。この処理を全てのチャンネルについて行い（ステップ S116 ; Yes)、周波数特性補 正処理が終了する。
[0104] 次に、ステップ S20のチャンネル間レベル補正処理が行われる。チャンネル間レべ ル補正処理は、図 16に示すフローに従って行われる。なお、チャンネル間レベル補 正処理では、先の周波数特性補正処理により設定されたグラフィックイコライザ GEQ の周波数特性を上記周波数特性補正処理で調整した状態に維持して行う。
[0105] 図 10に示す信号処理部 20において、まずスィッチ SW11をオンにすると同時にス イッチ SW1をオフとすることにより、 1つのチャンネル (例えば FLチャンネル）に測定 用信号 DN (ピンクノイズ)が供給され、その測定用信号 DNがスピーカ 6FLから出力 される（ステップ S 120)。マイクロホン 8はその信号を集音し、増幅器 9及び A/D変 換器 10を通じて集音データ DMが係数演算部 30内のチャンネル間レベル補正部 1 2へ供給される（ステップ S122)。チャンネル間レベル補正部 12では、レベル検出部 12aが集音データ DMの音圧レベルを検出し、調整量決定部 12bへ送る。調整量決 定部 12bは、 目標レベルテーブル 12cに予め設定されている所定の音圧レベルと一 致するようにチャンネル間アツテネータ ATG1の調整信号 SG1を生成し、チャンネル 間アツテネータ ATG1へ供給する（ステップ S 124)。こうして、 1つのチャンネルのレ ベルが所定のレベルと一致するように補正される。この処理を、各チャンネルに対し て順に行い、全てのチャンネルについてレベル補正が完了した時点で（ステップ S12 6 : Yes)、処理は図 14のメインルーチンへ戻る。
[0106] 次に、ステップ S30の遅延特性補正処理が図 17に示すフローに従って行われる。
まず、 1つのチャンネル（例えば FLチャンネル）について、 SW11をオンにすると同時 に SW12をオフとして、測定用信号 DNをスピーカ 6から出力する（ステップ S130)。 次に、出力された測定用信号 DNをマイクで集音し、集音データ DMが係数演算部 3 0内の遅延特性補正部 13に入力される（ステップ S 132)。
[0107] 遅延量演算部 13aは、前述のように図 3に示す各構成要素を含んでいる。遅延量 演算部 13a内部では、同期加算データバッファ 231内のデータが測定データとして 使用され (ステップ S132)、喑騒音測定部 253が暗騒音レベルを測定する (ステップ S134)。この測定は、喑騒音測定期間 Tmが終了するまで、即ち測定用パルス信号 の出力時刻から、所定の装置内遅延時間 Tpを経過するまでの期間にわたり行われ る。なお、この時間は未応答時間にも設定されており、その間は比較器 252における 比較処理は行われない。
[0108] そして、装置内遅延時間 Tpが経過すると (ステップ S136 ; Yes)、未応答期間が終 了する。よって、閾値決定部 254は閾値を決定し (ステップ S 138)、比較器 252は比 較処理を実行して信号遅延量 Tdを算出する（ステップ S140)。
[0109] この処理が他の全てのチャンネルについて実行される。全てのチャンネルについて 処理が完了した時点で（ステップ S 142： Yes)、メモリ 13cには全てのチャンネルの遅 延量が記憶されることになる。次に、係数演算部 13bはメモリ 13cの記憶内容に基づ いて、全てのチャンネルのうち最大遅延量を有するチャンネルを基準とし、他の全て のチャンネルの信号が同時に受聴位置 RVに到達するように各チャンネルの遅延回 路 DLY1〜DLY8の係数を決定し、各遅延回路 DLYに供給する（ステップ S138)。 これにより、遅延特性補正が完了する。
[0110] こうして、周波数特性、チャンネル間レベル及び遅延特性が補正され、 自動音場補 正が完了する。
[0111] [変形例]
なお、上記実施例においては本発明に係る信号処理を信号処理回路により実現 する例を示したが、その代わりに、同一の信号処理をコンピュータ上で実行されるプ ログラムとして構成し、コンピュータ上で実行することにより実現することも可能である 。この場合、該プログラムは CD_R〇M、 DVDなどの記録媒体の形態で、又はネット ワークなどを利用した通信により供給される。コンピュータとしては、例えばパーソナ ルコンピュータなどを利用することができ、周辺機器として複数のチャンネルに対応 するオーディオインターフェース、複数のスピーカ及びマイクなどを接続する。パーソ ナルコンピュータ上で上記プログラムを実行することにより、コンピュータ内部又は外 部に設けた音源を利用して測定用信号を発生し、これをオーディオインターフェース 及びスピーカを介して出力し、マイクで集音することにより、コンピュータを使用して、 上述の自動音場補正装置を実現することができる。
[0112] また、上記の実施例は、本発明に係る特性測定装置を音場特性を測定する自動音 場補正装置に適用したものであつたが、本発明による特性測定装置は、他の各種の 特性測定に適用することができる。例えば、ある環境における光伝達特性、電波伝搬 特性、電気回路特性、 自動車の車間距離などの距離測定全般などに適用することが できる。また、音響特性に適用する場合には、距離測定、レベル測定、周波数特性 測定、定在波測定、スピーカ大小判定測定、スピーカ有無判定測定などに適用する こと力 Sできる。即ち、本発明の特性測定装置は、テスト信号を出力し、その応答を計 測することにより測定対象の特性を測定する各種の測定装置に対して適用可能であ る。
産業上の利用可能性
[0113] 本発明は、複数のスピーカにより音響を再生する環境において使用される音場制 御システムに適用することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 測定対象の特性を測定する特性測定装置であって、
前記測定対象に係る環境におけるノイズレベルを測定するノイズレベル測定手段と 前記ノイズレベルに基づレ、て、前記環境におけるノイズ状態を判定するノイズ状態 判定手段と、
前記ノイズ状態に基づいて測定回数を決定する測定回数決定手段と、 前記測定回数にわたって前記測定対象の特性を測定し、測定結果を同期加算し て出力する特性測定手段と、を備えることを特徴とする特性測定装置。
[2] 前記環境における前記測定対象の信号レベルを測定する信号レベル測定手段を 備え、前記ノイズ状態判定手段は、前記信号レベルと前記ノイズレベルに基づいて 前記ノイズ状態を判定することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の特性測定装 置。
[3] 前記ノイズレベル測定手段は、前記測定対象の特性の測定に先立って前記ノイズ レベルを測定することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の特性測定装置。
[4] 前記ノイズレベル測定手段は、前記測定対象の特性の測定中に前記ノイズレベル を測定することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の特性測定装置。
[5] 前記ノイズレベル測定手段は、前記測定対象の特性の測定に先立って前記ノイズ レベルを測定するとともに前記測定対象の特性の測定中に前記ノイズレベルを測定 し、
前記ノイズ状態判定手段は、測定された最大のノイズレベルに基づレ、て前記ノイズ 状態を判定することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の特性測定装置。
[6] 前記測定回数決定手段は、前記ノイズ状態が悪いほど前記測定回数を多くするこ とを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の特性測定装置。
[7] 複数の前記測定結果の相関を判定する相関判定手段を備え、
前記測定回数決定手段は、前記相関が所定の基準より低い場合に前記測定回数 を多くすることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の特性測定装置。
[8] 測定対象の特性を測定する特性測定装置であって、 複数の測定回数にわたって前記測定対象の特性を測定し、測定結果を同期加算 して出力する特性測定手段と、
複数の前記測定結果の相関を判定する相関判定手段と、
前記相関の判定結果に基づいて、前記測定回数を決定する測定回数決定手段と 、を備えることを特徴とする特性測定装置。
[9] 前記測定対象の特性は、音響特性、光伝達特性、電波伝搬特性、及び、電気回路 特性のいずれかであることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の特性測定装置。
[10] 前記音響特性は、音響空間の信号遅延特性、音圧レベル特性、周波数特性、スピ 一力特性のいずれかであることを特徴とする請求の範囲第 9項に記載の特性測定装 置。
[11] コンピュータ上で実行され、測定対象の特性を測定するための特性測定プログラム であって、
測定対象に係る環境におけるノイズレベルを測定するノイズレベル測定手段、 前記ノイズレベルに基づレ、て、前記環境におけるノイズ状態を判定するノイズ状態 判定手段、
前記ノイズ状態に基づいて測定回数を決定する測定回数決定手段、
前記測定回数にわたって前記測定対象の特性を測定し、測定結果を同期加算し て出力する特性測定手段として前記コンピュータを機能させることを特徴とする特性 測定プログラム。
[12] コンピュータ上で実行され、測定対象の特性を測定するための特性測定プログラム であって、
複数の測定回数にわたって前記測定対象の特性を測定し、測定結果を同期加算 して出力する特性測定手段、
複数の前記測定結果の相関を判定する相関判定手段、
前記相関の判定結果に基づいて、前記測定回数を決定する測定回数決定手段と して前記コンピュータを機能させることを特徴とする特性測定プログラム。
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