WO2016103810A1 - 音響再生装置 - Google Patents

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WO2016103810A1
WO2016103810A1 PCT/JP2015/076174 JP2015076174W WO2016103810A1 WO 2016103810 A1 WO2016103810 A1 WO 2016103810A1 JP 2015076174 W JP2015076174 W JP 2015076174W WO 2016103810 A1 WO2016103810 A1 WO 2016103810A1
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WO
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characteristic
speaker unit
sound pressure
output sound
sound
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PCT/JP2015/076174
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善直 加藤
敏博 黒田
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パイオニア株式会社
東北パイオニア株式会社
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    • H04R2499/10—General applications
    • H04R2499/13—Acoustic transducers and sound field adaptation in vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a sound reproducing device.
  • a speaker unit mounted on a vehicle such as an automobile is preferably as light and small as possible from the viewpoint of energy saving.
  • the speaker unit having a relatively small diameter may lack particularly low sound compared to the speaker unit having a relatively large diameter.
  • the frequency characteristics of the speaker unit having a relatively small aperture for example, the sound pressure may drop sharply at a frequency of 100 Hz or less as compared with the speaker unit having a relatively large aperture. For this reason, it is felt that there is a shortage of bass particularly during playback at low to medium volumes.
  • Patent Document 1 discloses that when a music component such as a bass or drum whose frequency characteristics are to be adjusted is relatively large, the boost amount of a low frequency (bass) is increased.
  • the signal from the amplifier device may be too large for the speaker unit to generate an abnormal sound, and the quality of the reproduced sound is impaired.
  • the present invention solves the shortage of bass in reproduction of small to medium volumes and impairs the quality of reproduced sound in reproduction of large volumes, for example, even in a speaker unit having a relatively small aperture. It is an object of the present invention to provide a sound reproducing device that can be prevented from being disturbed.
  • the invention according to claim 1 includes an arithmetic device that performs an operation of an input signal, and an amplifying device that amplifies the calculated signal and outputs the amplified signal to a speaker unit.
  • the apparatus is an acoustic reproduction apparatus that performs an operation of superimposing an inverse characteristic of an output sound pressure frequency characteristic of the speaker unit on the input signal.
  • the invention according to claim 9 is a method for reproducing an acoustic reproduction device, comprising: an operation step of calculating an input signal; and an amplification step of amplifying the calculated signal with an amplification device and outputting the amplified signal to a speaker unit.
  • the calculation step is a reproduction method of an audio reproduction device, wherein calculation is performed to superimpose an inverse characteristic of an output sound pressure frequency characteristic of the speaker unit on the input signal.
  • the invention according to claim 11 is a reproduction program for an acoustic reproduction apparatus, characterized in that the acoustic reproduction method according to claim 9 or 10 is executed by a computer.
  • the invention described in claim 12 is a computer-readable recording medium in which the reproduction program of the sound reproducing device according to claim 11 is stored.
  • FIG. 3 It is a block block diagram of the sound reproduction system which has a sound reproduction apparatus concerning the 1st Example of this invention. It is the graph which showed the example of the frequency characteristic and reverse characteristic of the speaker unit shown by FIG. 3 is a graph showing frequency characteristics with respect to an input signal level of the speaker unit shown in FIG. 1. 3 is a graph showing frequency characteristics with respect to an input signal level of the speaker unit shown in FIG. 1. 3 is a graph showing the reverse characteristics for each input signal level of the speaker unit shown in FIG. 1. It is the graph which showed the frequency characteristic with respect to the input signal level after the calculation in the sound reproduction apparatus of the speaker unit shown by FIG. It is a flowchart of operation
  • It is the graph which compared basic characteristic information and reverse characteristic. 6 is a graph comparing swell component information, basic characteristic information, and an adjustment value obtained by adding swell component information. It is the graph which compared the adjustment value after adding swell component information, and a reverse characteristic. It is the graph which compared the vehicle interior predicted value after adjustment, and the vehicle interior characteristic before adjustment. It is the graph which compared the vehicle interior prediction value after adjustment, and an actual measurement value. It is an example of the adjustment parameter of a graphic equalizer. It is the graph which compared the adjustment value after adjusting with a graphic equalizer with the parameter shown in FIG. 20, and a reverse characteristic. The graph which compared the vehicle interior predicted value after adjustment, and the vehicle interior characteristic before adjustment is shown. The graph which compared the vehicle interior predicted value after adjustment with the actual measurement value is shown.
  • An acoustic reproduction device includes an arithmetic device that calculates an input signal, and an amplifier that amplifies the calculated signal and outputs the amplified signal to a speaker unit. Then, the arithmetic device performs an operation of superimposing the inverse characteristic of the output sound pressure frequency characteristic of the speaker unit on the input signal. By doing in this way, based on the reverse characteristic of the output sound pressure frequency characteristic of a speaker unit, the output sound pressure frequency characteristic of a speaker unit can be made flat, and the lack of low sound can be eliminated.
  • the arithmetic unit may perform an operation for cutting a part of the output sound pressure frequency characteristic in the low frequency range.
  • the upper limit value of the frequency in a part of the output sound pressure frequency characteristic to be cut may be smaller as the amplification factor of the amplification device is smaller.
  • the lower the amplification factor the less noise is generated from the speaker unit up to the lower frequency, and the lower the sound can be reproduced without impairing the quality of the reproduced sound. Therefore, it is possible to eliminate the shortage of bass at a low volume.
  • the upper limit value of the frequency in a part of the output sound pressure frequency characteristic to be cut may be 100 Hz. By doing in this way, it can be made to correspond to the speaker unit which reproduces especially a low region.
  • the inverse characteristic may be an inverse characteristic of the output sound pressure frequency characteristic of the speaker unit in the vehicle. By doing in this way, it can be matched with the frequency characteristic according to the vehicle in which the speaker unit was installed.
  • the arithmetic unit may add correction information based on the output sound pressure frequency characteristic in the vehicle to the inverse characteristic.
  • correction information based on the output sound pressure frequency characteristic in the vehicle to the inverse characteristic.
  • the slope of the inverse characteristic of the output sound pressure frequency characteristic of the speaker unit in the vehicle is smaller than the slope of the inverse characteristic of the output sound pressure frequency characteristic of the speaker unit in the free sound field in a predetermined low frequency range. ing.
  • the reverse characteristic matched to the characteristic in the car pressure sound field
  • the frequency characteristics can be made close to flat.
  • the above-described sound reproducing device may be provided on the moving body.
  • the output sound pressure frequency characteristics of the speaker unit can be made flat, and the lack of bass can be solved.
  • the method for reproducing the sound reproducing device includes an arithmetic step for calculating an input signal, an amplifying step for amplifying the calculated signal with an amplifying device and outputting the amplified signal to a speaker unit, Is included. And a calculation process performs the calculation which superimposes the reverse characteristic of the output sound pressure frequency characteristic of a speaker unit on an input signal. By doing in this way, based on the reverse characteristic of the output sound pressure frequency characteristic of a speaker unit, the output sound pressure frequency characteristic of a speaker unit can be made flat, and the lack of low sound can be eliminated.
  • the calculation step may perform a calculation that cuts a part of the output sound pressure frequency characteristic in the low frequency range. By doing in this way, it can prevent that the speaker unit receives the signal exceeding the maximum output sound pressure that can radiate sound continuously and the abnormal sound is generated from the speaker unit. It is possible to prevent the quality of the playback sound from being impaired during playback at a large volume.
  • a sound reproduction device reproduction program that causes a computer to execute the above-described sound reproduction device reproduction method may be used. By doing so, it is possible to flatten the output sound pressure frequency characteristic of the speaker unit based on the inverse characteristic of the output sound pressure frequency characteristic of the speaker unit using a computer, and to solve the shortage of bass. Can do.
  • the reproduction program of the above-described sound reproduction device may be stored in a computer-readable recording medium.
  • the program can be distributed as a single unit in addition to being incorporated in the device, and version upgrades can be easily performed.
  • FIG. 1 shows an acoustic reproduction system 1 having an acoustic reproduction apparatus 10 according to the present embodiment.
  • the sound reproduction system 1 includes a power supply 2, a MAIN UNIT 3, a speaker unit 4, and a sound reproduction device 10.
  • the power source 2 converts a power source voltage from an external battery or a battery owned by itself into a predetermined DC voltage and supplies it to the MAIN UNIT 3 and the sound reproducing device 10.
  • MAIN UNIT 3 is a device that outputs an acoustic signal to a sound reproduction device 10 such as a CD (Compact Disc) player, memory audio, radio receiver, or the like.
  • a sound reproduction device 10 such as a CD (Compact Disc) player, memory audio, radio receiver, or the like.
  • the speaker unit 4 is composed of, for example, a subwoofer.
  • the speaker unit 4 is not limited to a subwoofer, and may be a woofer or a full range.
  • the sound reproducing device 10 includes a ⁇ Com 11, a DSP 12, and an AMP 13.
  • the ⁇ Com 11 is a known microcomputer (microcomputer) that controls the sound reproduction device 10 and includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like.
  • the DSP 12 performs an operation described later on the acoustic signal input from the MAIN UNIT 3 based on the control from the ⁇ Com 11.
  • the DSP 12 is a microprocessor specialized in digital signal processing arithmetic, and includes a CPU, ROM, RAM, a signal processing arithmetic unit, and the like.
  • the DSP 12 outputs the calculated signal to the AMP 13.
  • ⁇ Com 11 and DSP 12 constitute an arithmetic unit.
  • the arithmetic unit may be composed of only ⁇ Com 11 or DSP 12 alone.
  • the acoustic signal becomes an input signal input to the arithmetic device, and the DSP 12 calculates the input signal.
  • the output signal of the DSP 12 is a signal calculated by the calculation device.
  • the AMP 13 is an amplifying device that amplifies the signal input from the DSP 12 to a predetermined amplification factor based on, for example, a volume (not shown) and outputs the amplified signal to the speaker unit 4.
  • the AMP 13 may be an analog amplifier with a digital / analog converter or a digital amplifier.
  • FIG. 2 is a graph showing the output sound pressure frequency characteristic of the speaker unit 4 and its inverse characteristic.
  • the vertical axis represents the output sound pressure level
  • the horizontal axis represents the frequency.
  • the speaker unit 4 exhibits an output sound pressure frequency characteristic as shown by a solid line in FIG. In this case, the output sound pressure level is lowered at a low frequency of about 80 Hz or less. Therefore, a filter process with an inverse characteristic as shown by the broken line in FIG. 2 of the output sound pressure frequency characteristic is performed. This is because, for example, by adding (superimposing) a frequency signal having a reverse characteristic to the acoustic signal input from the MAIN UNIT 3, the output sound pressure frequency characteristic radiated from the speaker unit 4 is flattened, and the low frequency characteristic is particularly improved. Can be improved.
  • the output sound pressure frequency characteristic of the speaker unit 4 is measured in advance, and the inverse characteristic is generated from the measurement result. Then, the reverse characteristic information is stored in a memory or the like in the DSP 12.
  • the DSP 12 performs an operation of adding (superimposing) the stored frequency signal having the reverse characteristic to the acoustic signal input from the MAIN UNIT 3.
  • FIG. 3 shows the output sound pressure frequency characteristics with respect to the input signal level of the speaker unit 4, where the vertical axis indicates the output sound pressure level and the horizontal axis indicates the frequency.
  • the solid line is the input signal level ⁇ 5 dBV
  • the broken line is the input signal level ⁇ 10 dBV
  • the one-dot chain line is the input signal level ⁇ 15 dBV
  • the two-dot chain line is the input signal level ⁇ 20 dBV.
  • each input signal level is not plotted below a predetermined frequency. This indicates that abnormal noise occurs in the speaker unit 4 because a signal exceeding the maximum output sound pressure at which the speaker unit 4 can continuously emit sound is input below the frequency. The frequency at which this abnormal noise occurs decreases as the input signal level decreases.
  • This abnormal noise is generated, for example, when the voice coil or the like collides with the pole yoke or the like in the magnetic gap when the vibration version of the speaker unit 4 vibrates with a large amplitude. That is, the larger the input signal level of the speaker unit is, the more likely it is to be generated.
  • FIG. 4 shows output sound pressure frequency characteristics of the speaker unit with respect to several different input signal levels in a state where the inverse characteristics shown in FIG. 2 are not added.
  • the characteristic indicated by the solid line is that the output sound pressure level starts to decrease from ⁇ 10 dB at about 45 Hz or less and decreases to ⁇ 28 dB at 20 Hz.
  • the characteristic indicated by the broken line begins to decrease the output sound pressure level from ⁇ 15 dB at about 45 Hz or less and decreases to ⁇ 32 dB at 20 Hz.
  • the characteristic indicated by the alternate long and short dash line starts to decrease the output sound pressure level from ⁇ 20 dB at about 45 Hz or less and decreases to ⁇ 37 dB at 20 Hz.
  • the characteristic indicated by the two-dot chain line begins to decrease the output sound pressure level from ⁇ 25 dB at about 45 Hz or less, and decreases to ⁇ 42 dB at 20 Hz.
  • the output sound pressure level starts to decrease at about 45 Hz, when the output sound pressure level is small, only the sound pressure less than the maximum sound pressure that can be output by the speaker is produced. For this reason, the user may feel that the bass is insufficient particularly when the sound is reproduced with a small sound.
  • a predetermined frequency or less of the reverse characteristics is cut so that a signal exceeding the maximum output sound pressure at which the speaker unit 4 can continuously emit sound is not input. That is, a part of the output sound pressure frequency characteristic in the low range is cut.
  • FIG. 5 shows an example of reverse characteristics for each input signal level. In the example of FIG. 5, about 55 Hz or less is cut according to the level of the reverse characteristic signal.
  • the frequency signal with the reverse characteristic with the low frequency cut is superimposed on the acoustic signal input from MAIN UNIT3.
  • a predetermined weight is added to each of the frequency signal having the reverse characteristic with the low band cut off and the acoustic signal input from the MAIN UNIT 3 for addition.
  • the superimposed output signal is input to the AMP 13.
  • FIG. 6 An example of the output sound pressure frequency characteristic radiated from the speaker unit 4 through the AMP 13 by superimposing the frequency signal having the reverse characteristic cut from the low frequency band and the sound signal having the output sound pressure frequency characteristic input from the MAIN UNIT 3 As shown in FIG.
  • the output sound pressure frequency characteristic input from the MAIN UNIT 3 is assumed to be flat over the entire frequency. In the case of FIG. 6, about 65 Hz to 35 Hz or less is cut according to the input signal level. By doing in this way, below the frequency to cut, according to the characteristic of the speaker unit 4, it can prevent that an output sound pressure level falls and abnormal noise generate
  • the upper limit value of the frequency to be cut out of the reverse characteristics is changed according to the amplification factor of the AMP 13. For example, as shown in FIG. 6, when the input signal level is an amplification factor corresponding to ⁇ 5 dBV, for example, 65 Hz or less is cut. When the input signal level is an amplification factor corresponding to ⁇ 10 dBV, for example, 45 Hz or less is cut, and when the input signal level is an amplification factor corresponding to ⁇ 15 dBV, for example, 35 Hz or less is cut. By doing in this way, the upper limit of the frequency to cut can be made small, so that the gain of AMP13 is small.
  • the amplification factor is equal to or less than a predetermined value, it is not necessary to cut. For example, it seems that no abnormal noise is generated even if it is not cut at ⁇ 20 dBV or less as shown in FIG. 6, so in such a case, it is not cut.
  • the upper limit value of the frequency in a part of the cut low frequency out of the inverse characteristic of the output sound pressure frequency characteristic of the speaker unit 4 is smaller as the amplification factor of the AMP 13 is smaller.
  • the upper limit value of the frequency in a part of the cut low band may be changed within a range of 100 Hz or less in the audible frequency band.
  • This 100 Hz is a value set based on the frequency at which abnormal noise occurs at the maximum amplification factor, for example, and is a suitable value for a subwoofer.
  • the 100 Hz, 65 Hz, and the like may be appropriately changed based on the output sound pressure frequency characteristics of the target speaker unit.
  • This embodiment improves the low frequency characteristics in the output sound pressure frequency characteristics of the speaker unit, and the upper limit value of the frequency in a part of the cut low frequency is the low frequency of the target speaker unit. What is necessary is just to set according to the frequency where the characteristic of this deteriorates.
  • the flowchart shown in FIG. 7 operates by executing a playback program of the sound playback device stored in the ROM of the ⁇ Com 11 on the CPU of the ⁇ Com 11.
  • step S1 ⁇ Com 11 obtains an amplification factor from AMP 13.
  • step S2 the ⁇ Com 11 causes the DSP 12 to perform an operation of adding (superimposing) an inverse characteristic signal corresponding to the amplification factor acquired in step S1 to the acoustic signal.
  • a plurality of types of inverse characteristic signals are stored as data or the like in the memory of the DSP 12 according to the amplification factor.
  • only the case of one amplification factor for example, the maximum value
  • step S3 ⁇ Com 11 determines whether or not the amplification factor of AMP 13 has changed. If it has changed (YES), the process returns to step S1, and if not changed (NO), the process proceeds to step S4.
  • step S4 the ⁇ Com 11 determines whether or not the power supply is turned off. If it is turned off (in the case of YES), the process ends. If not (in the case of NO), the process returns to step S3.
  • the sound reproducing device 10 includes the DSP 12 and ⁇ Com 11 that perform an operation on an input signal, and the AMP 13 that amplifies the calculated signal and outputs the amplified signal to the speaker unit. Then, the DSP 12 and the ⁇ Com 11 perform an operation of cutting a part of the low band of the inverse characteristic of the output sound pressure frequency characteristic of the speaker unit 4 and adding (superimposing) it to the input signal. By doing in this way, based on the reverse characteristic of the output sound pressure frequency characteristic of the speaker unit 4, the output sound pressure frequency characteristic of the speaker unit 4 can be made flat, and the lack of bass can be solved.
  • the upper limit frequency of a part of the low frequency band that is cut out of the inverse characteristic of the output sound pressure frequency characteristic of the speaker unit 4 is made smaller as the amplification factor of the AMP 13 is smaller.
  • the speaker unit 4 of this embodiment is a subwoofer.
  • the subwoofer it is possible to eliminate the shortage of low sounds during reproduction of small to medium volumes, and to suppress occurrence of abnormal sounds during reproduction of large volumes.
  • the output sound pressure frequency characteristic of the speaker unit 4 that is the source of the characteristic information may be measured at the time of development of the speaker unit 4.
  • the speaker unit 4 is installed in a space such as a room. And obtaining an output sound pressure frequency characteristic based on the measured value, and generating an inverse characteristic.
  • the output sound pressure frequency characteristics of the speaker unit 4 include, for example, measurement by inputting a predetermined measurement signal to the speaker unit 4 and collecting the sound emitted from the speaker unit 4 with a microphone. By doing so, it is possible to match the output sound pressure frequency characteristics according to the space in which the speaker unit 4 is installed.
  • the sound reproducing device 10 described in the first embodiment can be mounted on a moving body, for example, a vehicle such as an automobile.
  • a moving body for example, a vehicle such as an automobile.
  • the output sound pressure characteristic cannot be flattened only by superimposing the reverse characteristic as shown in the first embodiment in the vehicle (vehicle interior).
  • FIG. 8 is a graph of the output sound pressure frequency characteristic with respect to the input signal level of the speaker unit 4 in the free sound field.
  • the free sound field refers to a sound field in which the influence of the boundary can be ignored in an isotropic and homogeneous medium.
  • the free sound field is more than in an automobile such as an anechoic room or a building room. A space that is less affected by reflection from walls than in a car.
  • the solid line in FIG. 8 shows the output sound pressure frequency characteristic of the speaker unit 4 when the adjustment by the method described in the first embodiment (hereinafter referred to as the first adjustment) is not performed, and the broken line includes the first adjustment.
  • the predicted value of the output sound pressure frequency characteristic is shown, and the alternate long and short dash line indicates the actually measured value of the output sound pressure frequency characteristic with the first adjustment taken into account.
  • FIG. 9 is a graph showing the difference between the broken line and the alternate long and short dash line in FIG. As shown in FIG. 9, there is no significant difference between the predicted value and the actually measured value in the low frequency range (about 300 Hz or less).
  • FIG. 10 is a graph of the output sound pressure frequency characteristic with respect to the input signal level of the speaker unit 4 in the vehicle interior (pressure sound field) of the vehicle.
  • the solid line in FIG. 10 shows the output sound pressure frequency characteristic of the speaker unit 4 when the first adjustment is not performed, the broken line shows the predicted value of the output sound pressure frequency characteristic taking the first adjustment into account, and the one-dot chain line is the first one. The actual measurement value of the output sound pressure frequency characteristic with the adjustment of is shown.
  • FIG. 11 is a graph showing the difference between the broken line and the alternate long and short dash line in FIG. As shown in FIG. 11, the undulation of the amplitude occurs between the predicted value and the actually measured value in the bass (about 200 Hz or less).
  • this swell is referred to as a swell component.
  • This swell component is considered to be the influence of the shape of the passenger compartment that is a sealed space, the influence of standing waves when the sound radiated from the speaker unit 4 is reflected in the passenger compartment, and the like. Therefore, when the sound reproducing device 10 is mounted on a vehicle, it has become clear that the output sound pressure characteristic cannot be flattened simply by superimposing the reverse characteristic due to the influence of the swell component. Therefore, in this embodiment, adjustment including correction in consideration of the swell component is performed.
  • FIG. 12 is a block diagram of the sound reproducing device 10A according to the present embodiment.
  • a sound equalizer 10A shown in FIG. 12 has a graphic equalizer (GEQ) 14 added to the configuration shown in FIG.
  • the graphic equalizer 14 adjusts the output of the DSP 12 so as to increase or decrease the output sound pressure level every 1/3 octave or every 1/6 octave, for example, and outputs it to the AMP 13.
  • the sound reproducing device 10A is installed in the vehicle such as under the seat in the vehicle or in the vicinity of the MAIN UNIT 3 or the speaker unit 4, for example.
  • FIG. 13 shows a flowchart of the method for adjusting the output sound pressure characteristic in the passenger compartment of this embodiment.
  • step S101 the output sound pressure frequency characteristics in the passenger compartment are measured. This measurement may be performed directly on a target vehicle, or may be performed in an environment or the like that virtually simulates a passenger compartment space.
  • step S102 an inverse characteristic of the output sound pressure frequency characteristic measured in step S101 is generated.
  • FIG. 14 shows a graph comparing the output sound pressure frequency characteristic (solid line) measured in step S101 with the inverse characteristic (broken line) generated in this step.
  • the inverse characteristic of the output sound pressure frequency characteristic of the speaker unit 4 in the vehicle shown in FIG. 14 is lower than the inverse characteristic of the output sound pressure frequency characteristic of the speaker unit 4 in the free sound field shown in FIG.
  • a predetermined frequency range (10 to 80 Hz)
  • the output sound pressure gently decreases as the frequency increases (A in FIG. 14).
  • the slope of the inverse characteristic of the output sound pressure frequency characteristic of the speaker unit 4 in the vehicle is lower than a predetermined frequency range (lower frequency range) than the slope of the inverse characteristic of the output sound pressure frequency characteristic of the speaker unit 4 in the free sound field. 10 to 80 Hz).
  • the low range indicates about 10 to 80 Hz in the present embodiment, but generally indicates a range of several hundred Hz or less due to the characteristics of the speaker unit 4.
  • the slope of the inverse characteristic of the output sound pressure frequency characteristic is the degree of decrease in the output sound pressure indicated by the inverse characteristic of the output sound pressure frequency characteristic in the predetermined low frequency range (10 to 80 Hz). Specifically, it is the slope of the straight line indicated by A shown in FIG.
  • FIG. 15 shows a graph comparing basic characteristics (solid line) and inverse characteristics (broken line).
  • the basic characteristic is the reverse characteristic before considering the swell component. That is, the reverse characteristic is actually added to the input signal in the DSP 12.
  • the basic characteristics draw the curves shown in FIG. 15 so that the DSP 12 becomes a shelving-low (SHL) and shelving-high (SHH) filter. It has a waveform.
  • a swell component is generated.
  • the swell component is first subjected to the first adjustment based on the output sound pressure frequency characteristic adjusted by the inverse characteristic measured in the free sound field and the inverse characteristic measured in the passenger compartment. It is generated from the difference from the output sound pressure frequency characteristic.
  • FIG. 16 shows a graph comparing swell component information (solid line), basic characteristics (broken line), and an adjustment value obtained by adding a swell component to basicity (dashed line).
  • FIG. 17 shows a graph comparing the adjustment value (solid line) obtained by adding the swell component to the basicity and the inverse characteristic (broken line) shown in FIG. In FIG. 17, about 100 Hz or less is a waveform close
  • step S105 an adjusted vehicle interior predicted value obtained by adding a swell component to the basic characteristics generated up to step S104 is calculated.
  • FIG. 18 shows a graph comparing the adjusted vehicle interior predicted value (solid line) obtained by adding the swell component to the basic characteristic and the vehicle interior characteristic (dashed line) before adjustment obtained by adding the swell component to the basic characteristic.
  • the adjusted vehicle interior predicted value obtained by adding the swell component to the basic characteristics is raised to about 60 Hz or less and approaches a flat shape.
  • step S106 the adjusted vehicle interior predicted value shown in step S105 (FIG. 18) is compared with the result (actually measured value) obtained by actually adding the swell component to the basic characteristics.
  • FIG. 19 shows a graph comparing the adjusted vehicle interior predicted value (solid line) and the actually measured value (broken line) shown in step S105 (FIG. 18). As shown in FIG. 19, both the predicted value and the actually measured value are close to flat at about 100 Hz or less, but it can be seen that there is some variation in the output sound pressure level and there is room for adjustment.
  • step S107 a parameter for further adjustment (fine adjustment) by the graphic equalizer 14 is extracted from the result of the adjustment obtained by adding the undulation component to the basic characteristic, and the graphic equalizer 14 uses the parameter to make a fine adjustment.
  • FIG. 20 shows an example of parameters.
  • 20A shows an example of fine adjustment every 1/3 octave
  • FIG. 20B shows an example of fine adjustment every 1/6 octave.
  • FIG. 21 shows a graph comparing the adjustment value after fine adjustment by the graphic equalizer 14 with the parameters shown in FIG. 20 and the inverse characteristic (broken line) shown in FIG. In FIG. 21, the waveform is 100 Hz or less closer to the reverse characteristic (broken line) than in FIG.
  • step S108 the vehicle interior predicted value after fine adjustment by the graphic equalizer 14 performed in step S107 is calculated.
  • FIG. 22 shows a graph comparing the vehicle interior predicted value after fine adjustment (solid line) and the vehicle interior characteristics before adjustment (broken line). As shown in FIG. 22, the vehicle interior prediction value after fine adjustment has an output sound pressure frequency characteristic of about 60 Hz or less that is closer to flat than before fine adjustment by the graphic equalizer 14 in FIG. 18.
  • step S109 the vehicle interior predicted value after fine adjustment by the graphic equalizer 14 shown in step S108 (FIG. 22) and the result of actual fine adjustment by the graphic equalizer 14 (actual measurement value) in the vehicle interior are obtained.
  • FIG. 23 shows a graph comparing the vehicle interior predicted value (solid line) after the fine adjustment with the actually measured value (broken line).
  • step S110 it is determined whether or not the fine adjustment by the graphic equalizer 14 is the limit. If it is the limit (in the case of YES), the fine adjustment is terminated. On the other hand, when it is not the limit (in the case of NO), the process returns to step S107 to perform fine adjustment by the graphic equalizer 14 (re-extract parameters).
  • the limit of fine adjustment by the graphic equalizer 14 is a state in which the actual measurement value in the previous fine adjustment and the actual measurement value this time hardly change even if steps S107 to 109 are repeated. In such a case, it is determined that improvement in characteristics cannot be expected even if fine adjustment beyond this is performed, and the process ends. As a result of executing this flowchart, the adjustment results (basic characteristics, waviness components, and parameters of the graphic equalizer 14) obtained are set in the DSP 12 and the graphic equalizer 14, respectively.
  • the DSP 12 After the adjustment result is set, the DSP 12 performs an operation on the input signal of the sound reproducing device 10A based on the basic characteristics and the swell component generated in the flowchart of FIG. Are finely adjusted based on the parameters set by the graphic equalizer 14 and output to the AMP 13.
  • step S101 the measurement of the output sound pressure characteristics in step S101 is performed for a plurality of vehicle types, and the subsequent steps are performed based on the average value. Also good. Alternatively, the same adjustment may be performed based on the output sound pressure characteristics of each seat position or the average of all seats.
  • fine adjustment by the graphic equalizer 14 is performed.
  • this fine adjustment is not essential and may be until generation of a swell component.
  • adjustment is performed by adding a swell component due to the influence of a standing wave or the like in the passenger compartment to the inverse characteristic of the output sound pressure frequency characteristic.
  • a swell component due to the influence of a standing wave or the like in the passenger compartment to the inverse characteristic of the output sound pressure frequency characteristic.
  • the frequency characteristics of the unit 4 can be made close to flat.
  • the reverse characteristic of one speaker unit 4 is stored in the DSP 12, but the reverse characteristics of a plurality of types of speaker units may be stored. Then, it may be switched by a switching means such as a switch or an external switching signal in accordance with the speaker unit to be connected. Or you may make it switch a default reverse characteristic and the reverse characteristic according to the space in which the speaker unit 4 mentioned above was installed.
  • a signal that has been subjected to arithmetic processing performed by the DSP 12 described above may be stored in advance in a memory or the like, and the signal may be read from the memory and output to the speaker unit via an amplifier or the like.
  • the arithmetic device and the amplifying device are separated and function individually, but such a configuration is also included in the present invention.
  • the moving body is not limited to a vehicle such as an automobile, but can be applied as long as it has a space (pressure space) in which the periphery of an aircraft or ship is covered with a wall surface.

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Abstract

　比較的小さな口径のスピーカユニットにおいても、小～中音量の再生における低音の不足を解消するとともに、大音量の再生における再生音の品位が損なわれないようにすることができる音響再生装置を提供する。　音響再生装置（１０）は、入力信号に対して所定の演算を行うＤＳＰ（１２）およびμＣｏｍ（１１）と、所定の演算がされた信号を増幅してスピーカユニットに出力するＡＭＰ（１３）と、を備えている。そして、ＤＳＰ（１２）およびμＣｏｍ（１１）は、スピーカユニット（４）の周波数特性の逆特性の低域の一部をカットし、入力信号へ重畳する演算を行う。

Description

音響再生装置
　本発明は、音響再生装置に関する。
　例えば自動車等の車両に搭載するスピーカユニットは、省エネルギーの観点からなるべく軽く小型であることが望ましい。しかし、比較的口径の小さなスピーカユニットでは、比較的口径の大きなスピーカユニットに比べて特に低音が不足する場合がある。比較的口径の小さなスピーカユニットの周波数特性は、例えば１００Ｈｚ以下で比較的口径の大きなスピーカユニットに比べて急峻に音圧が下がる場合があった。このため、特に小～中音量における再生で低音不足が感じられる。
　比較的口径の小さなスピーカユニットの低音不足を補うためには、増幅装置（アンプ）で低音信号を大きく出力するなどの方法がある。例えば、特許文献１には、周波数特性を調整したいベースやドラム等の音楽成分が比較的大きいときは、低域（低音）のブースト量を上げることが開示されている。
特開平１１－１７４８０号公報
　しかしながら、増幅装置等で低音を大きく出力すると特に大音量の再生においては、スピーカユニットにとって増幅装置からの信号が大きすぎて異音を発生する場合があり、再生音の品位が損なわれる。
　そこで、本発明は、上述した問題に鑑み、例えば、比較的小さな口径のスピーカユニットにおいても、小～中音量の再生における低音の不足を解消するとともに、大音量の再生における再生音の品位が損なわれないようにすることができる音響再生装置を提供することを課題とする。
　上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、入力信号の演算を行う演算装置と、前記演算された信号を増幅してスピーカユニットに出力する増幅装置と、を備え、前記演算装置は、前記スピーカユニットの出力音圧周波数特性の逆特性を前記入力信号へ重畳する演算を行うことを特徴とする音響再生装置である。
　請求項９に記載の発明は、入力信号の演算を行う演算工程と、前記演算された信号を増幅装置で増幅させてスピーカユニットに出力させる増幅工程と、を含む音響再生装置の再生方法において、前記演算工程は、前記スピーカユニットの出力音圧周波数特性の逆特性を前記入力信号へ重畳する演算を行うことを特徴とする音響再生装置の再生方法である。
　請求項１１に記載の発明は、請求項９または１０に記載の音響再生方法を、コンピュータにより実行させることを特徴とする音響再生装置の再生プログラムである。
　請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の音響再生装置の再生プログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
本発明の第１の実施例にかかる音響再生装置を有する音響再生システムのブロック構成図である。 図１に示されたスピーカユニットの周波数特性と逆特性の例を示したグラフである。 図１に示されたスピーカユニットの入力信号レベルに対する周波数特性を示したグラフである。 図１に示されたスピーカユニットの入力信号レベルに対する周波数特性を示したグラフである。 図１に示されたスピーカユニットの入力信号レベルごとの逆特性を示したグラフである。 図１に示されたスピーカユニットの音響再生装置での演算後の入力信号レベルに対する周波数特性を示したグラフである。 図１に示された音響再生装置の動作のフローチャートである。 自由音場におけるスピーカユニットの入力信号レベルに対する出力音圧周波数特性のグラフである。 図８における破線と一点鎖線の差分を示したグラフである。 車両の車室内（圧力音場）におけるスピーカユニットの入力信号レベルに対する出力音圧周波数特性のグラフである。 図１０における破線と一点鎖線の差分を示したグラフである。 本発明の第２の実施例にかかる音響再生装置のブロック構成図である。 図１２に示された音響再生装置の出力音圧特性の調整方法のフローチャートである。 車室内における出力音圧特性と逆特性とを比較したグラフである。 基本特性情報と逆特性とを比較したグラフである。 うねり成分情報と基本特性情報とうねり成分情報を加算した調整値とを比較したグラフである。 うねり成分情報を加算した後の調整値と逆特性を比較したグラフである。 調整後の車室内予測値と調整前の車室内特性とを比較したグラフである。 調整後の車室内予測値と実測値とを比較したグラフである。 グラフィックイコライザの調整パラメータの例である。 図２０に示したパラメータでグラフィックイコライザによる調整を行った後の調整値と逆特性とを比較したグラフである。 調整後の車室内予測値と調整前の車室内特性とを比較したグラフを示す。 調整後の車室内予測値と実測値とを比較したグラフを示す。
　以下、本発明の一実施形態にかかる音響再生装置を説明する。本発明の一実施形態にかかる音響再生装置は、入力信号の演算を行う演算装置と、その演算がされた信号を増幅してスピーカユニットに出力する増幅装置と、を備えている。そして、演算装置は、スピーカユニットの出力音圧周波数特性の逆特性を入力信号へ重畳する演算を行う。このようにすることにより、スピーカユニットの出力音圧周波数特性の逆特性に基づいて、スピーカユニットの出力音圧周波数特性をフラットにすることができ、低音の不足を解消することができる。
　また、演算装置は、低域における出力音圧周波数特性の一部をカットする演算を行ってもよい。このようにすることにより、スピーカユニットが持続的に音を放射できる最大の出力音圧を超えた信号を入力されてスピーカユニットから異音が発生することを防止できる。したがって、大音量の再生における再生音の品位が損なわれないようにすることができる。
　また、カットされる出力音圧周波数特性の一部における、周波数の上限値は、増幅装置の増幅率が小さいほど小さくしてもよい。このようにすることにより、増幅率が小さいほどより低域の周波数までスピーカユニットから異音が発生しなくなるので、より低音まで再生音の品位が損なわれることなく再生させることができる。したがって、小音量における低音不足を解消することができる。
　また、カットされる出力音圧周波数特性の一部における、周波数の上限値は、１００Ｈｚであってもよい。このようにすることにより、特に低域を再生するスピーカユニットに対応させることができる。
　また、逆特性は、車内におけるスピーカユニットの出力音圧周波数特性の逆特性であってもよい。このようにすることにより、スピーカユニットが設置された車両に応じた周波数特性に合わせることができる。
　また、演算装置は、逆特性に車内における出力音圧周波数特性に基づいた補正情報を加算してもよい。このようにすることにより、スピーカユニットの特性に基づいた逆特性だけでなく、車室の形状等による定在波の影響を考慮した補正をすることができるので、車両に搭載した際にスピーカユニットの周波数特性をフラットに近づけることができる。
　また、車内におけるスピーカユニットの出力音圧周波数特性の逆特性の傾きは、低域の所定の周波数範囲において、自由音場におけるスピーカユニットの出力音圧周波数特性の逆特性の傾きよりも、小さくなっている。このような傾向を示すため、自由音場で測定した結果に基づき逆特性をそのまま利用するよりも、車内（圧力音場）における特性に合わせた逆特性を利用することで、車内におけるスピーカユニットの周波数特性をフラットに近づけることができる。
　また、移動体に上述した音響再生装置を備えてもよい。このようにすることにより、車両等の移動体において、スピーカユニットの出力音圧周波数特性をフラットにすることができ、低音の不足を解消することができる。
　また、本発明の一実施形態にかかる音響再生装置の再生方法は、入力信号の演算を行う演算工程と、その演算がされた信号を増幅装置で増幅させてスピーカユニットに出力させる増幅工程と、を含んでいる。そして、演算工程は、スピーカユニットの出力音圧周波数特性の逆特性を入力信号へ重畳する演算を行う。このようにすることにより、スピーカユニットの出力音圧周波数特性の逆特性に基づいて、スピーカユニットの出力音圧周波数特性をフラットにすることができ、低音の不足を解消することができる。
　また、演算工程は、低域における出力音圧周波数特性の一部をカットする演算を行ってもよい。このようにすることにより、スピーカユニットが持続的に音を放射できる最大の出力音圧を超えた信号を入力されてスピーカユニットから異音が発生することを防止できる。大音量の再生における再生音の品位が損なわれないようにすることができる。
　また、上述した音響再生装置の再生方法をコンピュータにより実行させる音響再生装置の再生プログラムとしてもよい。このようにすることにより、コンピュータを用いて、スピーカユニットの出力音圧周波数特性の逆特性に基づいて、スピーカユニットの出力音圧周波数特性をフラットにすることができ、低音の不足を解消することができる。
　また、上述した音響再生装置の再生プログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納してもよい。このようにすることにより、当該プログラムを機器に組み込む以外に単体でも流通させることができ、バージョンアップ等も容易に行える。
　本発明の第１の実施例にかかる音響再生装置を図１乃至図７を参照して説明する。図１に本実施例にかかる音響再生装置１０を有する音響再生システム１を示す。
　音響再生システム１は、電源２と、ＭＡＩＮ　ＵＮＩＴ３と、スピーカユニット４と、音響再生装置１０と、を備えている。
　電源２は、外部または自身が有するバッテリ等からの電源電圧を所定の直流電圧に変換してＭＡＩＮ　ＵＮＩＴ３や音響再生装置１０に供給する。
　ＭＡＩＮ　ＵＮＩＴ３は、例えばＣＤ（Compact Disc）プレーヤやメモリオーディオ、ラジオ受信機等の音響信号を音響再生装置１０に出力する装置である。
　スピーカユニット４は、例えばサブウーハ等で構成されている。なお、スピーカユニット４は、サブウーハに限らず、ウーハやフルレンジ等であってもよい。
　音響再生装置１０は、μＣｏｍ１１と、ＤＳＰ１２と、ＡＭＰ１３と、を備えている。μＣｏｍ１１は、音響再生装置１０の制御を司り、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えた周知のマイクロコンピュータ（マイコン）である。
　ＤＳＰ１２は、μＣｏｍ１１からの制御に基づいて、ＭＡＩＮ　ＵＮＩＴ３から入力された音響信号に対して後述する演算を行う。ＤＳＰ１２は、周知のようにデジタル信号処理演算に特化したマイクロプロセッサであり、内部にＣＰＵやＲＯＭ，ＲＡＭおよび信号処理用の演算器等を備えている。ＤＳＰ１２は、演算後の信号をＡＭＰ１３に出力する。
　本実施例では、μＣｏｍ１１とＤＳＰ１２とで演算装置を構成している。但し、μＣｏｍ１１のみ、あるいはＤＳＰ１２のみで演算装置を構成してもよい。また、音響信号は、演算装置に入力される入力信号となり、ＤＳＰ１２で入力信号の演算を行う。そして、ＤＳＰ１２の出力信号が、演算装置で演算された信号となる。
　ＡＭＰ１３は、ＤＳＰ１２から入力される信号を、例えば図示しないボリューム等に基づいた所定の増幅率に増幅してスピーカユニット４に出力する増幅装置である。ＡＭＰ１３は、デジタル／アナログ変換器付アナログアンプであってもよいし、デジタルアンプであってもよい。
　ここで、ＤＳＰ１２が行う演算について図２乃至図６を参照して説明する。図２は、スピーカユニット４の出力音圧周波数特性とその逆特性を示したグラフである。図２において、縦軸は出力音圧レベル、横軸は周波数である。
　スピーカユニット４は図２の実線に示したような出力音圧周波数特性を示す。この場合、約８０Ｈｚ以下の低域では、出力音圧レベルが低下している。そこで、この出力音圧周波数特性の図２の破線で示したような逆特性のフィルタ処理を行う。これは、例えば逆特性の周波数信号をＭＡＩＮ　ＵＮＩＴ３から入力された音響信号に加算（重畳）することで、スピーカユニット４から放射される出力音圧周波数特性をフラットにして、特に低域の特性を改善させることができる。
　スピーカユニット４の出力音圧周波数特性は、あらかじめ測定しその測定結果から逆特性を生成する。そして、その逆特性情報をＤＳＰ１２内のメモリ等に記憶させておく。ＤＳＰ１２は、記憶されている逆特性の周波数信号をＭＡＩＮ　ＵＮＩＴ３から入力された音響信号に加算（重畳）する演算を行う。
　但し、特性情報を図２に示した逆特性のままとすると、所定の周波数以下ではスピーカユニット４が持続的に音を放射できる最大の出力音圧を超えた信号が入力されるため異音等が発生してしまうことがある。一例を図３に示す。図３は、スピーカユニット４の入力信号レベルに対する出力音圧周波数特性であり、縦軸に出力音圧レベル、横軸に周波数を示している。そして、実線が入力信号レベル－５ｄＢＶ、破線が入力信号レベル－１０ｄＢＶ、一点鎖線が入力信号レベル－１５ｄＢＶ、二点鎖線が入力信号レベル－２０ｄＢＶである。
　図３において、各入力信号レベルとも所定の周波数以下はプロットされていない。これは、当該周波数以下ではスピーカユニット４が持続的に音を放射できる最大の出力音圧を超えた信号が入力されるために当該スピーカユニット４に異音が発生することを示している。この異音が発生する周波数は入力信号レベルが小さくなるほど小さくなっている。
　この異音は、例えばスピーカユニット４の振動版が大きな振幅で振動する際に、ボイスコイル等が磁気ギャップ内においてポールヨーク等に衝突することにより生じる。つまり、スピーカユニットの入力信号レベルが大きいほど発生しやすくなるため、ＡＭＰ１３における増幅率が大きいほど発生しやすくなる。
　図４は、図２に示した逆特性を加算しない状態における、いくつかの異なる大きさの入力信号レベルに対するスピーカユニットの出力音圧周波数特性である。実線に示される特性は、約４５Ｈｚ以下で－１０ｄＢから出力音圧レベルが下がり始め２０Ｈｚでは－２８ｄＢまで下がっている。破線に示される特性は、約４５Ｈｚ以下で－１５ｄＢから出力音圧レベルが下がり始め２０Ｈｚでは－３２ｄＢまで下がっている。一点鎖線に示される特性は、約４５Ｈｚ以下で－２０ｄＢから出力音圧レベルが下がり始め２０Ｈｚでは－３７ｄＢまで下がっている。二点鎖線に示される特性は、約４５Ｈｚ以下で－２５ｄＢから出力音圧レベルが下がり始め２０Ｈｚでは－４２ｄＢまで下がっている。
　いずれの場合も出力音圧レベルが下がり始めるのは同じ約４５Ｈｚであるために、出力音圧レベルが小さい場合にはスピーカが出すことが出来る最大の音圧に満たない音圧しか出していない。そのため、特に小さな音で再生される場合に使用者が低音不足であると感じる場合がある。
　そこで、本実施例では、逆特性のうち所定の周波数以下をカットして、スピーカユニット４が持続的に音を放射できる最大の出力音圧を超えた信号を入力しないようにする。即ち、低域における出力音圧周波数特性の一部をカットする。図５に、入力信号レベルごとの逆特性の例を示す。図５の例では、逆特性信号のレベルに応じて約５５Ｈｚ以下をカットしている。
　そして、低域をカットした逆特性の周波数信号をＭＡＩＮ　ＵＮＩＴ３から入力された音響信号に重畳する。この時の演算の一例としては、低域をカットした逆特性の周波数信号とＭＡＩＮ　ＵＮＩＴ３から入力された音響信号にそれぞれ所定の重み付けをして加算を行う。そして重畳された出力信号をＡＭＰ１３に入力する。
　低域をカットした逆特性の周波数信号とＭＡＩＮ　ＵＮＩＴ３から入力された出力音圧周波数特性を有する音響信号とを重畳して、ＡＭＰ１３を経てスピーカユニット４から放射される出力音圧周波数特性の一例を図６に示す。なお、この例ではＭＡＩＮ　ＵＮＩＴ３から入力された出力音圧周波数特性は全周波数にわたってフラットであるものとする。図６の場合、入力信号レベルに応じて約６５Ｈｚ～３５Ｈｚ以下をカットするようにしている。このようにすることにより、カットする周波数以下では、スピーカユニット４の特性にしたがって、出力音圧レベルが低下し、異音が発生することを防止できる。
　したがって、本実施例では、ＡＭＰ１３の増幅率によって逆特性のうちカットする周波数の上限値を変化させる。例えば、図６に示したように、入力信号レベルが－５ｄＢＶに相当する増幅率のときは、例えば６５Ｈｚ以下はカットする。また、入力信号レベルが－１０ｄＢＶに相当する増幅率のときは、例えば４５Ｈｚ以下はカットし、入力信号レベルが－１５ｄＢＶに相当する増幅率のときは、例えば３５Ｈｚ以下はカットするようにする。このようにすることにより、ＡＭＰ１３の増幅率が小さいほどカットする周波数の上限値を小さくすることができる。なお、増幅率が所定値以下の場合はカットしなくてもよい。例えば図６に示した－２０ｄＢＶ以下ではカットしなくても異音は発生しないと思われるため、このような場合は、カットしないようにする。
　即ち、特性情報において、スピーカユニット４の出力音圧周波数特性の逆特性のうちカットされる低域の一部における、周波数の上限値は、ＡＭＰ１３の増幅率が小さいほど小さくしている。このようにすることで、ＡＭＰ１３の増幅率は小さい場合でも低域の音圧レベルがより小さい周波数まで延びるために、低音不足が相当程度解消される。
　また、このカットされる低域の一部における、周波数の上限値としては可聴周波数帯のうち１００Ｈｚ以下の範囲で変化させてもよい。この１００Ｈｚは例えば最大の増幅率のときに異音が発生する周波数に基づいて設定された値であり、サブウーハの場合に好適な値である。勿論前記１００Ｈｚや６５Ｈｚ等は、対象となるスピーカユニットの出力音圧周波数特性に基づいて適宜変更してもよい。本実施例は、スピーカユニットの出力音圧周波数特性において、低域の特性を改善させるものであり、カットされる低域の一部における、周波数の上限値は、対象となるスピーカユニットの低域の特性が悪化する周波数に応じて設定すればよい。
　次に、上述した構成の音響再生装置１０の動作（音響再生装置の再生方法）について図７のフローチャートを参照して説明する。図７に示したフローチャートはμＣｏｍ１１のＲＯＭ等に記憶されている音響再生装置の再生プログラムをμＣｏｍ１１のＣＰＵ上で実行することで動作する。
　まず、ステップＳ１において、μＣｏｍ１１はＡＭＰ１３から増幅率を取得する。次に、ステップＳ２において、μＣｏｍ１１はＤＳＰ１２に対してステップＳ１で取得した増幅率に応じた逆特性信号を音響信号に加算（重畳）する演算を行わせる。ここで、逆特性信号は、増幅率応じて複数種類がＤＳＰ１２のメモリ等にデータ等として記憶されている。あるいは、１つの増幅率（例えば最大値）の場合のみを記憶し、それに対して増幅率に応じた所定の係数等を乗じることで生成するようにしてもよい。
　次に、ステップＳ３でμＣｏｍ１１はＡＭＰ１３の増幅率が変化したか否かを判断し、変化した場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ１に戻り、変化しない場合（ＮＯの場合）はステップＳ４に進む。
　次に、ステップＳ４でμＣｏｍ１１は電源がＯＦＦされたか否かを判断し、ＯＦＦされた場合（ＹＥＳの場合）は終了し、ＯＦＦされない場合（ＮＯの場合）はステップＳ３に戻る。
　本実施例によれば、音響再生装置１０は、入力信号に対して演算を行うＤＳＰ１２およびμＣｏｍ１１と、その演算がされた信号を増幅してスピーカユニットに出力するＡＭＰ１３と、を備えている。そして、ＤＳＰ１２およびμＣｏｍ１１は、スピーカユニット４の出力音圧周波数特性の逆特性の低域の一部をカットし、入力信号へ加算（重畳）する演算を行う。このようにすることにより、スピーカユニット４の出力音圧周波数特性の逆特性に基づいて、スピーカユニット４の出力音圧周波数特性をフラットにすることができ、低音の不足を解消することができる。また、逆特性のうち低域の一部をカットすることで、スピーカユニット４が持続的に音を放射できる最大の出力音圧を超えた信号が入力されてスピーカユニット４から異音が発生することを防止できる。したがって、大音量の再生における再生音の品位が損なわれないようにすることができる。
　また、スピーカユニット４の出力音圧周波数特性の逆特性のうちカットされる低域の一部の上限周波数は、ＡＭＰ１３の増幅率が小さいほど小さくしている。このようにすることにより、増幅率が小さいほどスピーカユニット４から異音の発生しづらくなるので、より低音まで再生させることができる。したがって、小音量における低音不足を解消することができる。
　また、本実施例のスピーカユニット４としてはサブウーハとしている。このようにすることにより、サブウーハにおいて、小～中音量の再生における低音の不足を解消するとともに、大音量の再生における異音の発生を抑えることができる。
　なお、特性情報の元となるスピーカユニット４の出力音圧周波数特性は、当該スピーカユニット４の開発時に測定したものを利用してもよいが、例えばスピーカユニット４を部屋等の空間に設置した状態で測定して、その測定値に基づいて出力音圧周波数特性を得て、逆特性を生成するようにしてもよい。スピーカユニット４の出力音圧周波数特性としては、例えば、所定の測定信号をスピーカユニット４に入力し、スピーカユニット４から発せられた音をマイクで集音することによって測定する等が挙げられる。このようにすることにより、スピーカユニット４が設置された空間に応じた出力音圧周波数特性に合わせることができる。
　次に、本発明の第２の実施例にかかる音響再生装置を図８乃至図２３を参照して説明する。なお、前述した第１の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
　第１の実施例で説明した音響再生装置１０は、移動体、例えば自動車等の車両に搭載することも可能である。しかしながら、車内（車室内）においては、第１の実施例に示したような逆特性を重畳するだけでは、出力音圧特性をフラットにできないことが発明者らによる実験により判明した。
　図８は、自由音場におけるスピーカユニット４の入力信号レベルに対する出力音圧周波数特性のグラフである。ここで、自由音場とは、等方性かつ均質の媒質中で境界の影響を無視できる音場をいうが、本実施例においては、無響室或いは建物の部屋等の自動車の車内よりも広い空間で車内よりも壁などによる反射の影響が少ない空間をいう。図８の実線は第１の実施例で説明した方法による調整（以下、第１の調整とする）をしない場合のスピーカユニット４の出力音圧周波数特性を示し、破線は第１の調整を加味した出力音圧周波数特性の予測値を示し、一点鎖線は第１の調整を加味した出力音圧周波数特性の実測値を示している。
　図９は、図８における破線と一点鎖線の差分を示したグラフである。図９に示したように、低域（約３００Ｈｚ以下）では予測値と実測値とでは大きな差異は見られない。
　図１０は、車両の車室内（圧力音場）におけるスピーカユニット４の入力信号レベルに対する出力音圧周波数特性のグラフである。図１０の実線は第１の調整をしない場合のスピーカユニット４の出力音圧周波数特性を示し、破線は第１の調整を加味した出力音圧周波数特性の予測値を示し、一点鎖線は第１の調整を加味した出力音圧周波数特性の実測値を示している。
　図１１は、図１０における破線と一点鎖線の差分を示したグラフである。図１１に示したように、低音（約２００Ｈｚ以下）において予測値と実測値とでは振幅のうねりが発生している。以下、このうねりをうねり成分と呼ぶ。
　このうねり成分は、密閉空間である車室の形状による影響やスピーカユニット４から放射された音が車室内で反射した際の定在波の影響等と考えられる。従って、車両に音響再生装置１０を搭載した場合は、うねり成分の影響により単に逆特性を重畳するだけでは出力音圧特性をフラットにすることができないことが明らかとなった。そこで、本実施例では、うねり成分を考慮した補正を含む調整を行っている。
　図１２に本実施例にかかる音響再生装置１０Ａのブロック構成図を示す。図１２に示した音響再生装置１０Ａは、図１に示した構成に対してグラフィックイコライザ（ＧＥＱ）１４が追加されている。グラフィックイコライザ１４は、ＤＳＰ１２の出力に対して、例えば１／３オクターブ毎や１／６オクターブ毎に出力音圧レベルを上げる又は下げるように調整を行いＡＭＰ１３に出力する。なお、音響再生装置１０Ａは、例えば車内の座席の下やＭＡＩＮ　ＵＮＩＴ３やスピーカユニット４の近傍等車内に設置されている。
　図１３に本実施例の車室内における出力音圧特性の調整方法のフローチャートを示す。まず、ステップＳ１０１において、車室内の出力音圧周波数特性を測定する。この測定は、直接対象とする車両で行ってもよいし、仮想的に車室空間を模した環境等により行ってもよい。
　次に、ステップＳ１０２において、ステップＳ１０１で測定した出力音圧周波数特性の逆特性を生成する。図１４に、ステップＳ１０１で測定した出力音圧周波数特性（実線）と本ステップで生成した逆特性（破線）とを比較したグラフを示す。ここで、図１４に示した車内におけるスピーカユニット４の出力音圧周波数特性の逆特性は、図２に示した自由音場におけるスピーカユニット４の出力音圧周波数特性の逆特性と比較すると、低域の所定の周波数範囲（１０～８０Ｈｚ）において、周波数が上がるにしたがって出力音圧が穏やかに低下する（図１４のＡ）。つまり、車内におけるスピーカユニット４の出力音圧周波数特性の逆特性の傾きは、自由音場におけるスピーカユニット４の出力音圧周波数特性の逆特性の傾きと比較すると、低域の所定の周波数範囲（１０～８０Ｈｚ）において、小さい。ここで、低域とは本実施例の場合約１０～８０Ｈｚ程度を示すが、スピーカユニット４の特性により概ね数百Ｈｚ以下の範囲を示す。なお、出力音圧周波数特性の逆特性の傾きとは、低域の所定の周波数範囲（１０～８０Ｈｚ）における、出力音圧周波数特性の逆特性に示された、出力音圧の低下の度合いを示すものであり、具体的には図１４に示されるＡで示される直線の傾きである。
　これは、スピーカユニット４の出力音圧周波数特性が、自由音場の場合は、低域では、周波数が下がるにしたがって急激に出力音圧レベルが低下するが、車内（圧力音場）の場合は、低下が緩やかになることに起因している。このような点からも自由音場で生成した逆特性をそのまま車内で利用することは好ましくない。なお、このような差異は、同じスピーカユニット４を自由音場と車内とで出力音圧周波数特性を測定することで、双方の逆特性を生成して比較することができ、よって、容易に傾きが緩やか（小さい）か否かを判断することができる。
　次に、ステップＳ１０３において、基本特性を生成する。図１５に基本特性（実線）と逆特性（破線）とを比較したグラフを示す。基本特性とは、うねり成分を考慮する前の逆特性である。即ち、ＤＳＰ１２において、実際に入力信号に対して加算される逆特性である。本実施例では、図１５に示したように、基本特性は、ＤＳＰ１２においてシェルビング・ロー型（ＳＨＬ）及びシェルビング・ハイ型（ＳＨＨ）のフィルタとなるように図１５に示したカーブを描く波形となっている。
　次に、ステップＳ１０４において、うねり成分を生成する。うねり成分は、図８～図１１で説明したように、まず、自由音場で測定した逆特性による調整を行った出力音圧周波数特性と車室内で測定した逆特性による第１の調整を行った出力音圧周波数特性との差分から生成する。図１６にうねり成分情報（実線）と基本特性（破線）と基本的性にうねり成分を加算した調整値（一点鎖線）とを比較したグラフを示す。図１７に基本的性にうねり成分を加算した調整値（実線）と図１４等に示した逆特性（破線）を比較したグラフを示す。図１７では、図１５に対して約１００Ｈｚ以下が逆特性（破線）に近い波形となっている。即ち、うねり成分が、車内における出力音圧周波数特性に基づいた補正情報となる。
　次に、ステップＳ１０５において、ステップＳ１０４までに生成した基本特性にうねり成分を加算した調整後の車室内予測値を算出する。図１８に基本特性にうねり成分を加算した調整後の車室内予測値（実線）と基本特性にうねり成分を加算した調整前の車室内特性（破線）とを比較したグラフを示す。図１８に示したように、基本特性にうねり成分を加算した調整後の車室内予測値は、約６０Ｈｚ以下が引き上げられフラットに近づいている。
　次に、ステップＳ１０６において、ステップＳ１０５（図１８）に示した調整後の車室内予測値と実際に基本特性にうねり成分を加算した調整を行った結果（実測値）とを比較する。図１９にステップＳ１０５（図１８）に示した調整後の車室内予測値（実線）と実測値（破線）とを比較したグラフを示す。図１９に示したように、予測値と実測値とも、約１００Ｈｚ以下において、フラットに近づいているが、若干出力音圧レベルに変動があり調整の余地があることが分かる。
　次に、ステップＳ１０７において、基本特性にうねり成分を加算した調整を行った結果に対して更にグラフィックイコライザ１４による調整（微調整）を行うためのパラメータを抽出し、そのパラメータによりグラフィックイコライザ１４で微調整を行う。図２０にパラメータの例を示す。図２０（ａ）は１／３オクターブ毎の微調整の例、図２０（ｂ）は１／６オクターブ毎の微調整の例である。図２１に図２０に示したパラメータでグラフィックイコライザ１４による微調整を行った後の調整値と図１４等に示した逆特性（破線）とを比較したグラフを示す。図２１では、図１７よりも１００Ｈｚ以下が逆特性（破線）に近い波形となっている。
　次に、ステップＳ１０８において、ステップＳ１０７で行ったグラフィックイコライザ１４による微調整後の車室内予測値を算出する。図２２に微調整後の車室内予測値（実線）と微調整前の車室内特性（破線）とを比較したグラフを示す。図２２に示したように、微調整後の車室内予測値は、約６０Ｈｚ以下の出力音圧周波数特性が図１８のグラフィックイコライザ１４による微調整前よりもフラットに近づいている。
　次に、ステップＳ１０９において、ステップＳ１０８（図２２）に示したグラフィックイコライザ１４による微調整後の車室内予測値と実際に車室内においてグラフィックイコライザ１４による微調整を行った結果（実測値）とを比較する。図２３に微調整後の車室内予測値（実線）と実測値（破線）とを比較したグラフを示す。
　次に、ステップＳ１１０において、グラフィックイコライザ１４による微調整が限界か否かを判断し、限界である場合（ＹＥＳの場合）は微調整を終了する。一方、限界でない場合（ＮＯの場合）は、ステップＳ１０７に戻ってグラフィックイコライザ１４による微調整を行う（パラメータを再抽出する）。グラフィックイコライザ１４による微調整が限界とは、ステップＳ１０７～１０９を繰り返しても前の微調整における実測値と今回の実測値とが殆ど変化しない状態である。このような場合は、これ以上の微調整をしても特性の改善は見込めないと判断し終了する。このフローチャートを実行した結果、得られた調整結果（基本特性、うねり成分、グラフィックイコライザ１４のパラメータ）は、それぞれ、ＤＳＰ１２やグラフィックイコライザ１４に設定される。
　そして、上記調整結果が設定された後は、音響再生装置１０Ａの入力信号に対して図１３のフローチャートで生成された基本特性とうねり成分に基づいてＤＳＰ１２が演算が行われ、ＤＳＰ１２による演算の結果をグラフィックイコライザ１４が設定されたパラメータに基づいて微調整を行いＡＭＰ１３に出力する。
　なお、図１３に示したフローチャートでは、特定車種を対象として説明したが、ステップＳ１０１の出力音圧特性の測定を複数車種にて行い、その平均値に基づいて以降のステップを実施するようにしてもよい。或いは、座席位置毎や全席平均の出力音圧特性に基づいて同様の調整を行ってもよい。
　また、図１３に示したフローチャートでは、グラフィックイコライザ１４による微調整を行っていたが、この微調整は必須ではなく、うねり成分の生成までであってもよい。グラフィックイコライザ１４が無い場合でも、うねり成分の影響を少なくすることができるので有効である。即ち、図１に示した構成に適用することもできる。
　本実施例によれば、出力音圧周波数特性の逆特性に対して、更に車室内の定在波等の影響によるうねり成分を加算して調整を行っている。このようにすることにより、スピーカユニット４の特性に基づいた逆特性だけでなく、車室の形状等による定在波の影響を考慮した補正をすることができるので、車両に搭載した際にスピーカユニット４の周波数特性をフラットに近づけることができる。
　なお、上述した実施例では、１つのスピーカユニット４の逆特性のみがＤＳＰ１２に記憶されていたが、複数種類のスピーカユニットの逆特性を記憶させてもよい。そして、接続するスピーカユニットに合わせてスイッチや外部からの切替信号等の切替手段で切り替えるようにしてもよい。あるいは、デフォルトの逆特性と上述したスピーカユニット４が設置された空間に応じた逆特性とを切り替えるようにしてもよい。
　また、予め上述したＤＳＰ１２で行う演算処理が施された信号をメモリ等に予め記憶し、そのメモリから信号を読み出して、アンプ等を介してスピーカユニットに出力するようにしてもよい。この場合、演算装置と増幅装置は別体となってそれぞれ個別に機能するが、そのような構成も本発明に含まれる。
　また、移動体としては、自動車等の車両に限らず、航空機や船舶等の周囲が壁面で覆われた空間（圧力空間）を持つものであれば適用可能である。
　また、本発明は上記実施例に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の音響再生装置の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。
　　４               スピーカユニット
　　１０、１０Ａ     音響再生装置
　　１１             μＣｏｍ（演算装置）
　　１２             ＤＳＰ（演算装置）
　　１３             ＡＭＰ（増幅部）

Claims (12)

  1. 　入力信号の演算を行う演算装置と、
    　前記演算された信号を増幅してスピーカユニットに出力する増幅装置と、
    を備え、
    　前記演算装置は、前記スピーカユニットの出力音圧周波数特性の逆特性を前記入力信号へ重畳する演算を行うことを特徴とする音響再生装置。
  2. 　前記演算装置は、低域における前記出力音圧周波数特性の一部をカットする演算を行うことを特徴とする請求項１に記載の音響再生装置。
  3. 　前記カットされる前記出力音圧周波数特性の一部における、周波数の上限値は、前記増幅装置の増幅率が小さいほど小さくすることを特徴とする請求項２に記載の音響再生装置。
  4. 　前記カットされる前記出力音圧周波数特性の一部における、周波数の上限値は、１００Ｈｚであることを特徴とする請求項２または３に記載の音響再生装置。
  5. 　前記逆特性は、車内における前記スピーカユニットの出力音圧周波数特性の逆特性であることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の音響再生装置。
  6. 　前記演算装置は、前記逆特性に前記車内における出力音圧周波数特性に基づいた補正情報を加算することを特徴とする請求項５に記載の音響再生装置。
  7. 　前記車内における前記スピーカユニットの出力音圧周波数特性の逆特性の傾きは、低域の所定の周波数範囲において、自由音場における前記スピーカユニットの出力音圧周波数特性の逆特性の傾きよりも小さいことを特徴とする請求項５または６に記載の音響再生装置。
  8. 　請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の音響再生装置を備えることを特徴とする移動体。
  9. 　入力信号の演算を行う演算工程と、
    　前記演算された信号を増幅装置で増幅させてスピーカユニットに出力させる増幅工程と、
    を含む音響再生装置の再生方法において、
    　前記演算工程は、前記スピーカユニットの出力音圧周波数特性の逆特性を前記入力信号へ重畳する演算を行うことを特徴とする音響再生装置の再生方法。
  10. 　前記演算工程は、低域における前記出力音圧周波数特性の一部をカットする演算を行うことを特徴とする請求項９に記載の音響再生装置の再生方法。
  11. 　請求項８または９に記載の音響再生装置の再生方法を、コンピュータにより実行させることを特徴とする音響再生装置の再生プログラム。
  12. 　請求項１１に記載の音響再生装置の再生プログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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