WO2009144781A1 - 音声再生装置 - Google Patents

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WO2009144781A1
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input signal
sound
speaker
speakers
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Inventor
佳樹 太田
健作 小幡
Original Assignee
パイオニア株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S1/00—Two-channel systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2499/00—Aspects covered by H04R or H04S not otherwise provided for in their subgroups
    • H04R2499/10—General applications
    • H04R2499/13—Acoustic transducers and sound field adaptation in vehicles

Definitions

  • the present invention relates to an audio reproducing apparatus that reproduces audio using a plurality of speakers.
  • the left and right speakers are attached to a place asymmetrical to the listener.
  • the sound from the right speaker stereo right signal
  • the sound from the left speaker stereo left signal
  • Patent Document 1 uses the directivity of the speaker to achieve substantially the same sound pressure level for each band in the driver seat and the passenger seat.
  • the method of Patent Document 1 has the following problems.
  • the first problem is that a desired characteristic can be obtained only in a low frequency band of 3 kHz or more.
  • the second problem is that this method depends on the characteristics of the speaker, so that it cannot flexibly cope with the conversion of the vehicle type and the speaker layout.
  • Examples of problems to be solved by the present invention include the above. It is an object of the present invention to provide an audio reproduction device that can reproduce audio at the same sound pressure level in the left and right seats, is effective even in a high frequency band, and can flexibly cope with changes in speaker layout. And
  • the invention according to claim 1 is an audio reproduction apparatus connected to two speakers arranged in a sound field, wherein an input means for receiving an input signal of one channel, a delay means for delaying the input signal, Output means for outputting the input signal delayed by the delay means to one of the two speakers, and outputting the input signal received by the input means to the other speaker of the two speakers;
  • the delay means gives the input signal a delay with a different delay amount for each of a plurality of bands.
  • an audio reproducing apparatus connected to two sets of speakers arranged in a sound field, wherein input means for receiving a 2-channel input signal and the 2-channel input signal are respectively delayed. And an output means for outputting an input signal delayed by the delay means to one speaker and outputting an input signal received by the input means to the other speaker, for each of the two sets of speakers.
  • the delay means gives the input signal a delay with a different delay amount for each of a plurality of bands of the input signal.
  • the speaker layout based on an Example is typically shown. It is a block diagram which shows the structure of an audio
  • an audio reproducing apparatus connected to two speakers arranged in a sound field includes an input unit that receives an input signal of one channel, a delay unit that delays the input signal, and the delay Output means for outputting an input signal delayed by the means to one of the two speakers and outputting an input signal received by the input means to the other speaker of the two speakers.
  • the delay means gives a delay to the input signal with a different delay amount for each of a plurality of bands.
  • the above audio reproduction device reproduces one channel signal from two speakers in the sound field.
  • the input signal for one channel is delayed by the delay means.
  • the delay means delays the input signal by a different delay amount for each of a plurality of bands.
  • the signal delayed by the delay means is output to one of the two speakers, and the input signal is output to the other speaker as it is.
  • the delay means may calculate a difference between a sound pressure at one listening position in the sound field and a sound pressure at another listening position for the sound output from the two speakers.
  • the input signal is delayed so as to be zero.
  • the delay means may calculate a sound pressure at one listening position in the sound field and a sound pressure at another listening position for the sound output from the two speakers.
  • the input signal is delayed so that the difference is maximized.
  • the delay unit increases the delay amount in a higher frequency band.
  • the one speaker is a speaker closer to the listening position in the sound field, and the other speaker is a speaker farther from the listening position.
  • the delay unit gives a delay with a different delay amount to the band dividing unit that divides the input signal into the plurality of bands and the signals of the plurality of bands divided by the band dividing unit.
  • a delay unit gives a delay with a different delay amount to the band dividing unit that divides the input signal into the plurality of bands and the signals of the plurality of bands divided by the band dividing unit.
  • an audio reproduction device connected to two sets of speakers arranged in a sound field has input means for receiving a 2-channel input signal and delays the 2-channel input signal, respectively. And an output means for outputting an input signal delayed by the delay means to one speaker and outputting an input signal received by the input means to the other speaker, for each of the two sets of speakers.
  • the delay means gives the input signal a delay with a different delay amount for each of a plurality of bands of the input signal.
  • the above audio playback device plays back 2 channel signals with 2 sets of speakers. That is, one channel signal is reproduced by one set of speakers, and the other one channel signal is reproduced by another set of speakers.
  • the input signal of one channel is delayed by the delay means.
  • the delay means delays the input signal by a different delay amount for each of a plurality of bands.
  • the signal delayed by the delay means is output to one of the two speakers, and the input signal is output to the other speaker as it is.
  • the delay means may calculate the sound pressure at one listening position in the sound field and the sound pressure at another listening position for each of the sounds output from the two sets of speakers.
  • the input signal is delayed so that the difference becomes zero.
  • the delay unit may be configured to generate a sound pressure at one listening position in the sound field and a sound pressure at another listening position for each sound output from the two sets of speakers.
  • the input signal is delayed so as to maximize the difference between.
  • FIG. 1 shows a speaker layout according to the sound reproducing apparatus of the first embodiment.
  • FIG. 1 schematically shows the position of a speaker and a listener in a vehicle.
  • the driver's seat is closer to the right speaker and the passenger seat is closer to the left speaker.
  • the positional relationship among the four speakers, the driver seat, and the passenger seat is as shown in FIG.
  • the driver's seat exists on a line segment L1 perpendicular to the line segment connecting the front right speaker FR and the rear right speaker RR.
  • the passenger seat is on a line segment L2 perpendicular to the line segment connecting the front left speaker FL and the rear left speaker RL.
  • the line segment L1 and the line segment L2 are on the extension line, so that the driver's seat and the passenger seat are on the same line. That is, the driver's seat and the passenger seat are both on the line segment L1 perpendicular to the line segment connecting the two right speakers, and on the line segment L2 perpendicular to the line segment connecting the two left speakers.
  • the driver seat and the passenger seat correspond to the listening position in the present invention.
  • FIG. 2 (a) schematically shows the configuration of the sound reproducing apparatus of the first embodiment.
  • An input signal 5R for the right speaker is input to the 1ch processing unit 7R.
  • the 1ch processing unit 7R performs a delay control process on the input signal 5R and supplies it to the front right speaker FR and the rear right speaker RR.
  • an input signal 5L for the left speaker is input to the 1ch processing unit 7L.
  • the 1ch processing unit 7L performs a delay control process on the input signal 5L and supplies it to the front left speaker FL and the rear left speaker RL.
  • the configuration of the 1ch processing unit 7R for the right speaker is shown in FIG.
  • the 1ch processing unit 7R includes a mixer 6R, a band dividing unit 8R, and a delay unit 9R.
  • the input signal 5R is directly output to the rear right speaker RR without being subjected to signal processing.
  • the input signal 5R is also supplied to the band dividing unit 8R.
  • the band dividing unit 8R includes a plurality of band dividing filters and the like, and divides the input signal 5R into signals of predetermined plural bands. Specifically, the band dividing unit 8R sets each bandwidth to 1/3 octave and sets the center frequencies f (1) to f (N) of each band to 250 Hz to 2 kHz.
  • the signal of each divided band is sent to the delay unit 9R.
  • the delay unit 9R gives different delay amounts to the signals in the respective bands and outputs them to the mixer 6R.
  • the mixer 6R synthesizes the signals provided with different delays for each band by the delay unit 9R and outputs them to the front right speaker FR.
  • the configuration of the 1ch processing unit 7L for the left speaker is basically the same as the 1ch processing unit 7R for the right speaker. That is, the 1ch processing unit 7L divides the input signal 5L into a plurality of predetermined bands and outputs different delays for each band to the front left speaker FL. At the same time, the 1ch processing unit 7L outputs the input signal 5L as it is to the rear left speaker RL.
  • FIG. 3A shows the sound pressure distribution at the driver's seat when the 1ch processing unit 7R is operated and the delay amount of each band is changed.
  • the sound pressure value (dB) is indicated by contour lines.
  • the vertical axis is the frequency
  • the horizontal axis is the delay amount.
  • the sound pressure increases over the entire band when the delay amount is about 1 msec (0 to -2 dB). That is, when the delay amount is about 1 msec, it can be seen that the distance difference between the front right speaker FR and the rear right speaker RR is just corrected by the delay, and the sounds output from the two speakers are the most intensified.
  • FIG. 3B shows the sound pressure distribution in the passenger seat when the 1ch processing unit 7R is operated and the delay amount of each band is changed.
  • FIG. 3B also shows the sound pressure value (dB) with contour lines. The vertical axis is the frequency, and the horizontal axis is the delay amount. As shown in the figure, the sound pressure increases over the entire band ( ⁇ 2 to ⁇ 4 dB) when the delay amount is about 0.7 msec. Since the passenger seat has a smaller difference between the distance to the front right speaker FR and the distance to the rear right speaker RR than the driver seat, a high sound pressure is obtained with a smaller delay than the driver seat.
  • FIG. 4 shows the result of subtracting the sound pressure distribution of FIG. 3 (b) from the sound pressure distribution of FIG. 3 (a). That is, FIG. 4 shows the sound pressure distribution of (driver's seat-passenger seat).
  • a plurality of broken lines 70 indicate a line segment formed by a point where the sound pressure value becomes substantially zero, that is, a point where the sound pressures of the driver seat and the passenger seat are substantially equal. As shown in the figure, there are periodically a plurality of line segments where the sound pressures of the driver seat and the passenger seat are substantially equal.
  • the line segment 70x is replaced with a line segment for determining the delay amount (hereinafter, referred to as “the delay amount”). Called “delay line segment”).
  • the delay amount segment 70x gives a delay amount of each frequency band when the sound pressures of the driver seat and the passenger seat are substantially equal (the sound pressure difference becomes zero).
  • FIG. 5A shows the optimum delay amount for each frequency band determined based on the delay amount line segment 70x.
  • the horizontal axis indicates the frequency
  • the vertical axis indicates the optimum delay amount.
  • FIG. 5B shows the optimum delay amount shown in FIG. 5A converted into a phase (radian) and plotted in logarithmic frequency. It can be seen that the optimum delay amount increases almost linearly with respect to the logarithmic frequency.
  • FIG. 5B also shows a linear approximation of the optimal delay amount line segment.
  • the delay amount of each band of the delay unit 9R in the 1ch processing unit 7R shown in FIG. 2 is determined according to the frequency and delay characteristic shown in FIG. 5B, the front right speaker FR and the rear right speaker RR are determined. Will be heard at the same level in the driver seat and passenger seat.
  • FIG. 6 shows the difference in sound pressure level between the driver seat and the passenger seat when the delay control process is performed and when the delay control process is not performed.
  • the horizontal axis indicates the frequency
  • the vertical axis indicates the difference in sound pressure level between the driver seat and the passenger seat.
  • the graph 71 shows the sound pressure level difference when the delay control processing is not performed
  • the graph 72 shows the sound pressure level difference when the delay control processing is performed.
  • the sound pressure level difference is large for each frequency, and a difference of about 12 dB at maximum occurs.
  • the graph 72 when the delay control process is performed, the sound pressure level difference is suppressed to within 2 dB at any frequency.
  • the characteristics shown in FIGS. 3 to 6 are all for the speaker layout shown in FIG. 1.
  • the delay control process can be performed by the same method. .
  • the speaker layout changes the distance from the front speaker and the rear speaker to the driver seat and the passenger seat changes.
  • the sound pressure distribution of the passenger seat shown in Fig. 4 only the delay amount on the horizontal axis changes. Therefore, in the sound pressure distribution of (driver's seat-passenger's seat) obtained by calculation, the delay amount line segment becomes a line segment from the upper center of the graph to the left and right as in FIG. 4, and the optimum delay amount obtained from the delay amount line segment.
  • this characteristic tends to rise to the right as in FIG. Therefore, the method of the present embodiment can be universally applied to vehicles having different speaker layouts.
  • the delay control processing can be similarly performed for the left speaker to set the delay amount for each frequency band. That is, for the two left speakers, the sound pressure distribution of the driver's seat and the sound pressure distribution of the passenger seat are measured, and the sound pressure distribution of (driver seat-passenger seat) is generated by subtraction, and the sound pressure level on the distribution is calculated. Obtain the optimal delay amount for which the difference is almost zero. Then, the delay amount for each frequency band may be determined based on the optimum delay amount.
  • the method of this embodiment adjusts only the time of the front speaker, the sound from the front speaker is further delayed and reaches the rear seat of the vehicle after being attenuated by the distance. For this reason, the interference of sound that occurs in the front seat (driver's seat and front passenger seat) is unlikely to occur. Therefore, the person sitting in the rear seat can enjoy stereo reproduction by the sound from the rear speaker which is not processing anything. Further, since the technique of this embodiment does not electrically change the frequency characteristics unlike an equalizer, music can be enjoyed with high sound quality in any seat in the vehicle.
  • the speaker layout is the same as that shown in FIG. 1, and the apparatus configuration is the same as that shown in FIG.
  • the delay amount is controlled so that the sound pressure levels of the driver seat and the passenger seat are equal.
  • the delay amount is controlled so that the difference in sound pressure level between the driver seat and the passenger seat is maximized.
  • FIG. 7 is the same diagram as FIG. 4 and shows the difference in sound pressure between the driver seat and the passenger seat when signals are output from the front right speaker FR and the rear right speaker RR with the same configuration as in the first embodiment.
  • the line segment connecting the points where the sound pressure difference between the driver seat and the passenger seat (driver seat-passenger seat) is maximum is the delay amount segment 80. That is, if the delay amount of each frequency band is determined based on the delay amount line segment 80, the sound pressure difference between the driver seat and the passenger seat can be maximized for the sound output from the two right speakers.
  • FIG. 8A shows the optimum delay amount (radian) determined based on the delay amount segment 80.
  • the horizontal axis is a logarithmic axis indicating the frequency
  • the vertical axis indicates the optimum delay amount.
  • FIG. 8A also shows a straight line approximation line segment obtained based on the plot of the optimum delay amount. This linear approximate line segment is expressed by the following equation.
  • the sound pressure level of the sound output from the two right speakers FR and RR becomes maximum at the driver's seat.
  • FIG. 8B shows the difference in sound pressure level between the driver seat and the passenger seat when the above processing is performed and when the processing is not performed.
  • the difference in sound pressure level between the driver's seat and the passenger seat varies greatly depending on the frequency band.
  • the difference between the sound pressure levels of the driver seat and the passenger seat is larger than the graph 83 as a whole, and about 15 dB can be secured at the maximum.
  • a delay line segment 81 is a line segment connecting points where the sound pressure difference between the driver seat and the passenger seat (passenger seat ⁇ driver seat) is maximized.
  • the delay amount line segment 81 is a line segment in which the sound pressure difference between (driver's seat and front passenger seat) has a negative maximum value. As shown in FIG. 1, since the left and right speakers are arranged symmetrically, the delay amount line segment 81 has a maximum sound pressure level at the passenger seat for the sound output from the two left speakers FL and RL. Is equivalent to Therefore, the optimal delay amount may be determined based on the delay amount segment 81 for the left speaker input signal.
  • FIG. 9A shows the optimum delay amount (radian) determined based on the delay amount segment 81.
  • the horizontal axis is a logarithmic axis indicating the frequency
  • the vertical axis indicates the optimum delay amount.
  • FIG. 9A also shows a straight line approximation line segment obtained based on the plot of the optimum delay amount. This linear approximate line segment is expressed by the following equation.
  • the sound pressure level of the sound output from the two left speakers FL and RL becomes maximum at the passenger seat.
  • FIG. 9B shows the difference in sound pressure level between the driver seat and the passenger seat when the above processing is performed and when the processing is not performed.
  • the difference in sound pressure level between the driver's seat and the passenger seat varies greatly depending on the frequency band.
  • the difference in sound pressure level between the driver seat and the passenger seat is larger than that of the graph 85 as shown in the graph 86.
  • the amount of delay is determined so that the difference in sound pressure level between the driver's seat and the passenger seat is maximized, so that the sound pressure level difference of the sound output from the left and right speakers is driven.
  • the difference in sound pressure level from the two right speakers can be maximized so that the guidance voice for car navigation can be heard only by the driver's seat.
  • the present invention provides an apparatus for equalizing sound pressure at two seats arranged on a line segment perpendicular to a line segment connecting two speakers. Therefore, it is possible to equalize sound pressure not only in the above-described embodiment but also in two seats arranged at the front and rear by using two front speakers. This is effective when a monaural signal, a 5.1 channel surround center signal, or the like is reproduced by two front speakers.
  • the present invention can be used for sound field correction of an in-vehicle audio apparatus.

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Abstract

音声再生装置は、音場内の２つのスピーカから１チャンネルの信号を再生する。１チャンネルの入力信号は、遅延手段により遅延される。遅延手段は、入力信号を、複数の帯域毎に異なる遅延量で遅延する。２つのスピーカのうち一方のスピーカには、遅延手段により遅延された信号が出力され、他方のスピーカには入力信号がそのまま出力される。

Description

音声再生装置
　本発明は、複数のスピーカにより音声を再生する音声再生装置に関する。
　車載用のオーディオ再生装置では、左右のスピーカが聴取者に対して左右非対称な場所に取り付けられている。例えば、運転席では右スピーカの音（ステレオ右信号）が大きく、左スピーカの音（ステレオ左信号）が小さく聞こえる。良好なステレオ感を得るためには、左右のスピーカからの音圧レベルのバランスを等しくする必要がある。運転席において左右の音圧レベルのバランスを等しくするために左スピーカの音をアンプにより大きくすると、助手席においては左スピーカの音がさらに大きくなってしまう。よって、運転席及び助手席で左右スピーカの音圧レベルのバランスを整える技術が求められている。
　このような観点から、特許文献１では、スピーカの指向性を利用することで、運転席及び助手席において帯域毎にほぼ同じ音圧レベルを実現している。しかし、特許文献１の手法は以下の問題を有する。
　第１の問題は、所望の特性が得られるのが、３ｋＨｚ以上という低い周波数の帯域に限られることである。第２の問題は、この手法がスピーカの特性に依存するため、車種やスピーカレイアウトの変換に柔軟に対応できないことである。
特開平５－１６１１９２号公報
　本発明が解決しようとする課題としては、上記のようなものが例として挙げられる。本発明は、左右の席において同一の音圧レベルで音声を再生することができ、高い周波数帯域においても効果があり、スピーカレイアウトの変化にも柔軟に対応できる音声再生装置を提供することを課題とする。
　請求項１に記載の発明は、音場内に配置された２つのスピーカに接続された音声再生装置であって、１チャンネルの入力信号を受け取る入力手段と、前記入力信号を遅延する遅延手段と、前記遅延手段により遅延された入力信号を前記２つのスピーカのうちの一方のスピーカに出力し、前記入力手段が受け取った入力信号を前記２つのスピーカのうちの他方のスピーカに出力する出力手段と、を備え、前記遅延手段は、前記入力信号に対して、複数の帯域毎に異なる遅延量で遅延を与えることを特徴とする。
　請求項７に記載の発明は、音場内に配置された２組のスピーカに接続された音声再生装置であって、２チャンネルの入力信号を受け取る入力手段と、前記２チャンネルの入力信号をそれぞれ遅延する遅延手段と、前記２組のスピーカのそれぞれについて、前記遅延手段により遅延された入力信号を一方のスピーカに出力し、前記入力手段が受け取った入力信号を他方のスピーカに出力する出力手段と、を備え、前記遅延手段は、前記入力信号に対して、当該入力信号が有する複数の帯域毎に異なる遅延量で遅延を与えることを特徴とする。
実施例に係るスピーカレイアウトを模式的に示す。 音声再生装置の構成を示すブロック図である。 運転席及び助手席における音圧レベルの分布を示す。 運転席と助手席の音圧レベル差を示す。 第１実施例における周波数帯域毎の最適な遅延量を示す。 周波数帯域毎の運転席と助手席の音圧レベル差を示す。 第２実施例における遅延量線分を示す。 第２実施例における右チャンネル信号の最適な遅延量を示す。 第２実施例における左チャンネル信号の最適な遅延量を示す。
符号の説明
　５Ｌ、５Ｒ　入力信号
　６Ｌ、６Ｒ　ミキサ
　７Ｌ、７Ｒ　１ｃｈ処理部
　８Ｒ　帯域分割部
　９Ｒ　遅延部
　本発明の好適な実施形態では、音場内に配置された２つのスピーカに接続された音声再生装置は、１チャンネルの入力信号を受け取る入力手段と、前記入力信号を遅延する遅延手段と、前記遅延手段により遅延された入力信号を前記２つのスピーカのうちの一方のスピーカに出力し、前記入力手段が受け取った入力信号を前記２つのスピーカのうちの他方のスピーカに出力する出力手段と、を備え、前記遅延手段は、前記入力信号に対して、複数の帯域毎に異なる遅延量で遅延を与える。
　上記の音声再生装置は、音場内の２つのスピーカから１チャンネルの信号を再生する。１チャンネルの入力信号は、遅延手段により遅延される。遅延手段は、入力信号を、複数の帯域毎に異なる遅延量で遅延する。２つのスピーカのうち一方のスピーカには、遅延手段により遅延された信号が出力され、他方のスピーカには入力信号がそのまま出力される。
　上記の音声再生装置の一態様では、前記遅延手段は、前記２つのスピーカから出力される音声について、前記音場内の１つの聴取位置における音圧と、他の聴取位置における音圧との差がゼロとなるように前記入力信号を遅延する。
　上記の音声再生装置の他の一態様では、前記遅延手段は、前記２つのスピーカから出力される音声について、前記音場内の１つの聴取位置における音圧と、他の聴取位置における音圧との差が最大となるように前記入力信号を遅延する。
　好適な例では、前記遅延手段は、周波数が高い帯域ほど遅延量を大きくする。また、他の好適な例では、前記一方のスピーカは前記音場において聴取位置から近いほうのスピーカであり、前記他方のスピーカは前記聴取位置から遠いほうのスピーカである。
　好適な例では、前記遅延手段は、前記入力信号を前記複数の帯域に分割する帯域分割部と、前記帯域分割手段により分割された複数の帯域の信号に対して、異なる遅延量で遅延を与える遅延部と、を備える。
　本発明の他の好適な実施形態では、音場内に配置された２組のスピーカに接続された音声再生装置は、２チャンネルの入力信号を受け取る入力手段と、前記２チャンネルの入力信号をそれぞれ遅延する遅延手段と、前記２組のスピーカのそれぞれについて、前記遅延手段により遅延された入力信号を一方のスピーカに出力し、前記入力手段が受け取った入力信号を他方のスピーカに出力する出力手段と、を備え、前記遅延手段は、前記入力信号に対して、当該入力信号が有する複数の帯域毎に異なる遅延量で遅延を与える。
　上記の音声再生装置は、２チャンネルの信号を２組のスピーカで再生する。即ち、１チャンネルの信号を１組のスピーカで再生し、他の１チャンネルの信号を他の１組のスピーカで再生する。各チャンネルについて、１チャンネルの入力信号は遅延手段により遅延される。遅延手段は、入力信号を、複数の帯域毎に異なる遅延量で遅延する。また、各チャンネルについて、２つのスピーカのうち一方のスピーカには、遅延手段により遅延された信号が出力され、他方のスピーカには入力信号がそのまま出力される。
　上記の音声再生装置の一態様では、前記遅延手段は、前記２組のスピーカから出力される音声それぞれについて、前記音場内の１つの聴取位置における音圧と、他の聴取位置における音圧との差がゼロとなるように前記入力信号を遅延する。
　上記の音声再生装置の他の一態様では、前記遅延手段は、前記２組のスピーカから出力される音声それぞれについて、前記音場内の１つの聴取位置における音圧と、他の聴取位置における音圧との差が最大となるように前記入力信号を遅延する。
　以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。
　［第１実施例］
　図１に、第１実施例の音声再生装置に係るスピーカレイアウトを示す。図１は、車内におけるスピーカ及び聴取者（リスナ）位置を模式的に示す。車内にはフロント右（Ｒ）スピーカＦＲ、リア右（Ｒ）スピーカＲＲ、フロント左（Ｌ）スピーカＦＬ、リア左（Ｌ）スピーカＲＬの合計４つのスピーカが配置される。また、運転席は右スピーカ寄りにあり、助手席は左スピーカ寄りにある。４つのスピーカ、運転席及び助手席の位置関係は図１に示す数値の通りである。
　図示のように、運転席は、フロント右スピーカＦＲとリア右スピーカＲＲを結ぶ線分に対して垂直な線分Ｌ１上に存在する。また、助手席は、フロント左スピーカＦＬとリア左スピーカＲＬを結ぶ線分に対して垂直な線分Ｌ２上に存在する。ここで、本実施例では、線分Ｌ１と線分Ｌ２は延長線上にあり、よって運転席と助手席は同一線上にある。即ち、運転席と助手席は、ともに２つの右スピーカを結ぶ線分と垂直な線分Ｌ１上にあり、かつ、２つの左スピーカを結ぶ線分と垂直な線分Ｌ２上にある。なお、運転席及び助手席は本発明における聴取位置に相当する。
　図２（ａ）は、第１実施例の音声再生装置の構成を概略的に示す。右スピーカ用の入力信号５Ｒは、１ｃｈ処理部７Ｒへ入力される。１ｃｈ処理部７Ｒは、入力信号５Ｒに対して遅延制御処理を行い、フロント右スピーカＦＲ及びリア右スピーカＲＲへ供給する。同様に、左スピーカ用の入力信号５Ｌは、１ｃｈ処理部７Ｌへ入力される。１ｃｈ処理部７Ｌは、入力信号５Ｌに対して遅延制御処理を行い、フロント左スピーカＦＬ及びリア左スピーカＲＬへ供給する。
　右スピーカ用の１ｃｈ処理部７Ｒの構成を図２（ｂ）に示す。１ｃｈ処理部７Ｒは、ミキサ６Ｒと、帯域分割部８Ｒと、遅延部９Ｒとを備える。１ｃｈ処理部７Ｒでは、まず、入力信号５Ｒは、信号処理を施されることなく、直接リア右スピーカＲＲへ出力される。また、入力信号５Ｒは帯域分割部８Ｒにも供給される。帯域分割部８Ｒは複数の帯域分割フィルタなどを備え、入力信号５Ｒを所定の複数帯域の信号に分割する。具体的に、帯域分割部８Ｒは、各帯域幅を１／３オクターブとし、各帯域の中心周波数ｆ（１）～ｆ（Ｎ）を２５０Ｈｚ～２ｋＨｚとする。
　分割された各帯域の信号は、遅延部９Ｒへ送られる。遅延部９Ｒは、各帯域の信号に対して異なる遅延量の遅延を与え、ミキサ６Ｒへ出力する。ミキサ６Ｒは、遅延部９Ｒにより帯域毎に異なる遅延が与えられた信号を合成し、フロント右スピーカＦＲへ出力する。
　左スピーカ用の１ｃｈ処理部７Ｌの構成は基本的に右スピーカ用の１ｃｈ処理部７Ｒと同一である。即ち、１ｃｈ処理部７Ｌは、入力信号５Ｌを所定の複数の帯域に分割し、帯域毎に異なる遅延を与えてフロント左スピーカＦＬへ出力する。同時に、１ｃｈ処理部７Ｌは、入力信号５Ｌをそのままリア左スピーカＲＬへ出力する。
　上記の１ｃｈ処理部７Ｒを動作させ、各帯域の遅延量を変えたときの運転席での音圧分布を図３（ａ）に示す。なお、図３（ａ）は音圧値（ｄＢ）を等高線により示している。縦軸は周波数であり、横軸は遅延量である。図示のように、遅延量が約１ｍｓｅｃのときに全帯域にわたり音圧が大きくなっている（０～－２ｄＢ）。即ち、遅延量が約１ｍｓｅｃのときに、フロント右スピーカＦＲとリア右スピーカＲＲの距離差が遅延によりちょうど補正され、２つのスピーカから出力される音が最も強め合っていることがわかる。
　一方、上記の１ｃｈ処理部７Ｒを動作させ、各帯域の遅延量を変えたときの助手席での音圧分布を図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）も音圧値（ｄＢ）を等高線により示している。縦軸は周波数であり、横軸は遅延量である。図示のように、遅延量が約０．７ｍｓｅｃのときに全帯域にわたり音圧が大きくなっている（－２～－４ｄＢ）。助手席では運転席と比べて、フロント右スピーカＦＲまでの距離とリア右スピーカＲＲまでの距離との差が小さいため、運転席よりも小さい遅延量で高い音圧が得られている。
　次に、図３（ａ）の音圧分布から図３（ｂ）の音圧分布を減算したものを図４に示す。即ち、図４は、（運転席－助手席）の音圧分布である。図４において、音圧値がほぼゼロとなる点、即ち運転席と助手席の音圧がほぼ等しくなる点が作る線分を複数の破線７０で示す。図示のように、運転席と助手席の音圧がほぼ等しくなる線分は周期的に複数存在する。このうち、（１）最も音圧が大きくなる、及び、（２）広い周波数帯域をカバーしている、という条件を考慮し、線分７０ｘを、遅延量を決定するための線分（以下、「遅延量線分」と呼ぶ。）と決定する。遅延量線分７０ｘは、運転席と助手席の音圧がほぼ等しくなる（音圧差がゼロとなる）場合の各周波数帯域の遅延量を与える。
　遅延量線分７０ｘに基づいて定められた各周波数帯域の最適遅延量を図５（ａ）に示す。図５（ａ）では、横軸が周波数を示し、縦軸が最適遅延量を示す。さらに、図５（ａ）に示す最適遅延量を位相（ｒａｄｉａｎ）に変換し、対数周波数でプロットしたものを図５（ｂ）に示す。最適遅延量は、対数周波数に対してほぼ直線的に増加することがわかる。なお、図５（ｂ）は、最適遅延量の線分を直線近似したものを併せて示す。直線近似により得られた直線は、
　　ｐ（ｆ）　＝　ａ＊ｌｏｇ１０（ｆ）＋ｂ　　　　　　　　　　　（式１）
　なお、ａ＝１３．８、ｂ＝－３６．５、ｐ：位相［ｒａｄｉａｎ］、ｆ：周波数［Ｈｚ］である。
　以上より、図５（ｂ）に示す周波数と遅延量の特性に従って、図２に示す１ｃｈ処理部７Ｒにおける遅延部９Ｒの各帯域の遅延量を決定すれば、フロント右スピーカＦＲ及びリア右スピーカＲＲから出力された音声が、運転席と助手席とで同じレベルで聴こえることになる。
　図６は、上記の遅延制御処理を行った場合と行わない場合における運転席と助手席の音圧レベルの差を示す。横軸は周波数を示し、縦軸は運転席と助手席の音圧レベル差を示す。なお、グラフ７１（処理前）は遅延制御処理を行わない場合の音圧レベル差を示し、グラフ７２（処理後）は遅延制御処理を行った場合の音圧レベル差を示す。グラフ７１が示すように、遅延制御処理を行わない場合は、周波数毎に音圧レベル差が大きく、最大で１２ｄＢ程度の差が生じている。これに対し、グラフ７２が示すように、遅延制御処理を行った場合は、どの周波数でも音圧レベル差は２ｄＢ以内に抑えられている。
　上記の説明において、図３乃至図６に示す特性はいずれも図１に示すスピーカレイアウトの場合のものであるが、スピーカレイアウトが変わっても、同様の手法により、遅延制御処理を行うことができる。スピーカレイアウトが変わると、フロントスピーカ及びリアスピーカから運転席及び助手席までの距離が変わることになるが、その場合は、図３（ａ）に示す運転席の音圧分布及び図３（ｂ）に示す助手席の音圧分布において、横軸の遅延量が変化するだけである。よって、演算により求めた（運転席－助手席）の音圧分布において、遅延量線分は図４と同様にグラフ中央上部から左右下方へ向かう線分となり、遅延量線分から求められる最適遅延量の特性は、全体としては図５（ｂ）と同様に右上がりの傾向となる。従って、本実施例の手法は、スピーカレイアウトが異なる車両についても普遍的に適用することができる。
　以上の説明は右スピーカについてのものであるが、左スピーカについても同様に遅延制御処理を行い、周波数帯域毎の遅延量を設定することができる。即ち、２つの左スピーカについても、運転席の音圧分布及び助手席の音圧分布を測定し、減算により（運転席－助手席）の音圧分布を生成し、その分布上で音圧レベル差がほぼゼロとなる最適遅延量を取得する。そして、最適遅延量に基づいて周波数帯域毎の遅延量を決定すればよい。
　本実施例の手法はフロントスピーカの時間のみを調整するため、車両の後部座席へはフロントスピーカからの音がさらに遅れ、距離の分だけ減衰して到達する。そのため、前方座席（運転席及び助手席）で起こっているような音の干渉は起こりにくい。よって、後部座席に座っている者は、主に何も処理していないリアスピーカからの音声によりステレオ再生を楽しむことができる。また、本実施例の手法は、イコライザのように電気的に周波数特性を変化させるものではないため、車内のどの座席においても高音質で音楽を楽しむことができる。
　［第２実施例］
　第２実施例において、スピーカレイアウトは図１に示すものと同様であり、装置構成は図２に示すものと同じである。
　上記の第１実施例では、運転席と助手席の音圧レベルが等しくなるように遅延量を制御した。これに対し、第２実施例では、運転席と助手席の音圧レベル差が最大となるように遅延量を制御する。
　図７は、図４と同じ図であり、第１実施例と同様の構成でフロント右スピーカＦＲ及びリア右スピーカＲＲから信号を出力した場合の運転席と助手席の音圧差を示す。ここで、運転席と助手席の音圧差（運転席－助手席）が最大となる点を結んだ線分が遅延量線分８０である。即ち、遅延量線分８０に基づいて各周波数帯域の遅延量を決定すれば、２つの右スピーカから出力される音声について、運転席と助手席の音圧差を最大とすることができる。
　図８（ａ）は、遅延量線分８０に基づいて決定した最適遅延量（ｒａｄｉａｎ）を示す。図８（ａ）は横軸が周波数を示す対数軸であり、縦軸が最適遅延量を示す。なお、図８（ａ）は、最適遅延量のプロットに基づいて得られた直線近似線分も示す。この直線近似線分は以下の式で示される。
　ｐ（ｆ）＝ａ＊ｌｏｇ１０（ｆ）＋ｂ　　　　　　　　　　　　　　　　（式２）
なお、ａ＝９．３、ｂ＝－２０．０である。
　図８（ａ）に従って各周波数帯域の遅延量を決定すれば、２つの右スピーカＦＲ及びＲＲから出力される音声の音圧レベルが運転席で最大となる。
　図８（ｂ）は、上記の処理を行った場合と行わない場合における運転席と助手席の音圧レベル差を示す。上記の処理を行わない場合、グラフ８３が示すように、運転席と助手席の音圧レベル差は周波数帯域によって大きく異なる。これに対し、上記の処理を行った場合、グラフ８４に示すように、運転席と助手席の音圧レベル差はグラフ８３より全体的に大きく、最大で１５ｄＢ程度確保できる。
　図７に戻り、運転席と助手席の音圧差（助手席－運転席）が最大となる点を結んだ線分が遅延量線分８１である。遅延量線分８１は、（運転席－助手席）の音圧差が負の最大値となる線分である。図１に示すように、左右のスピーカは左右対称に配置されているので、遅延量線分８１は、２つの左スピーカＦＬ及びＲＬから出力される音声について、助手席における音圧レベルが最大となる線分と等価である。よって、左スピーカ用の入力信号については、遅延量線分８１に基づいて最適遅延量を決定すればよい。
　図９（ａ）は、遅延量線分８１に基づいて決定された最適遅延量（ｒａｄｉａｎ）を示す。図９（ａ）は横軸が周波数を示す対数軸であり、縦軸が最適遅延量を示す。なお、図９（ａ）は、最適遅延量のプロットに基づいて得られた直線近似線分も示す。この直線近似線分は以下の式で示される。
　ｐ（ｆ）＝ａ＊ｌｏｇ１０（ｆ）＋ｂ　　　　　　　　　　　　　　　　（式２）
なお、ａ＝１３．０、ｂ＝－３５．０である。
　図９（ａ）に従って各周波数帯域の遅延量を決定すれば、２つの左スピーカＦＬ及びＲＬから出力される音声の音圧レベルが助手席で最大となる。
　図９（ｂ）は、上記の処理を行った場合と行わない場合における運転席と助手席の音圧レベル差を示す。上記の処理を行わない場合、グラフ８５が示すように、運転席と助手席の音圧レベル差は周波数帯域によって大きく異なる。これに対し、上記の処理を行った場合、グラフ８６に示すように、運転席と助手席の音圧レベル差はグラフ８５より全体的に大きくなっている。
　このように、第２実施例では、運転席と助手席との音圧レベル差が最大となるように遅延量を決定することにより、左右のスピーカから出力される音声の音圧レベル差を運転席又は助手席で最大とすることができる。これにより、例えば運転席については２つの右スピーカからの音圧レベル差が最大となるようにして、カーナビゲーションの案内音声を運転席のみに聞こえるようにすることができる。
［変形例］
　本発明は、２つのスピーカを結ぶ線分に対して垂直な線分上に配置された２席での音圧を等しくする装置を提供する。よって、上記の実施例のみならず、前方２つのスピーカを用いて、前後に配置される２席で音圧を等しくすることも可能である。これは、モノラル信号や５．１ｃｈサラウンドのセンター信号などを２つの前方スピーカで再生する場合に有効である。
　本発明は、車載用オーディオ装置の音場補正に利用することができる。

Claims (9)

  1. 　音場内に配置された２つのスピーカに接続された音声再生装置であって、
    　１チャンネルの入力信号を受け取る入力手段と、
    　前記入力信号を遅延する遅延手段と、
    　前記遅延手段により遅延された入力信号を前記２つのスピーカのうちの一方のスピーカに出力し、前記入力手段が受け取った入力信号を前記２つのスピーカのうちの他方のスピーカに出力する出力手段と、を備え、
    　前記遅延手段は、前記入力信号に対して、複数の帯域毎に異なる遅延量で遅延を与えることを特徴とする音声再生装置。
  2. 　前記遅延手段は、前記２つのスピーカから出力される音声について、前記音場内の１つの聴取位置における音圧と、他の聴取位置における音圧との差がゼロとなるように前記入力信号を遅延することを特徴とする請求項１に記載の音声再生装置。
  3. 　前記遅延手段は、前記２つのスピーカから出力される音声について、前記音場内の１つの聴取位置における音圧と、他の聴取位置における音圧との差が最大となるように前記入力信号を遅延することを特徴とする請求項１に記載の音声再生装置。
  4. 　前記遅延手段は、周波数が高い帯域ほど遅延量を大きくすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の音声再生装置。
  5. 　前記一方のスピーカは前記音場において聴取位置から近いほうのスピーカであり、前記他方のスピーカは前記聴取位置から遠いほうのスピーカであることを特徴とする請求項１に記載の音声再生装置。
  6. 　前記遅延手段は、
    　前記入力信号を前記複数の帯域に分割する帯域分割部と、
    　前記帯域分割手段により分割された複数の帯域の信号に対して、異なる遅延量で遅延を与える遅延部と、を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の音声再生装置。
  7. 　音場内に配置された２組のスピーカに接続された音声再生装置であって、
    　２チャンネルの入力信号を受け取る入力手段と、
    　前記２チャンネルの入力信号をそれぞれ遅延する遅延手段と、
    　前記２組のスピーカのそれぞれについて、前記遅延手段により遅延された入力信号を一方のスピーカに出力し、前記入力手段が受け取った入力信号を他方のスピーカに出力する出力手段と、を備え、
    　前記遅延手段は、前記入力信号に対して、当該入力信号が有する複数の帯域毎に異なる遅延量で遅延を与えることを特徴とする音声再生装置。
  8. 　前記遅延手段は、前記２組のスピーカから出力される音声それぞれについて、前記音場内の１つの聴取位置における音圧と、他の聴取位置における音圧との差がゼロとなるように前記入力信号を遅延することを特徴とする請求項７に記載の音声再生装置。
  9. 　前記遅延手段は、前記２組のスピーカから出力される音声それぞれについて、前記音場内の１つの聴取位置における音圧と、他の聴取位置における音圧との差が最大となるように前記入力信号を遅延することを特徴とする請求項７に記載の音声再生装置。
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