音信号処理装置、および音信号処理方法
【課題】適切に周波数特性の補正を行うこと。
【解決手段】実施形態によれば、音信号処理装置は、入力された音の周波数特性を測定する測定手段と、第１のイヤホンから出力された音の周波数特性を示す第１のデータと目標周波数特性を示す第２のデータとに基づいて、第１のイヤホンから出力される周波数特性を補正するための補正データを生成する生成手段と、オーディオデータを補正データに基づいて補正をする補正手段と、補正されたオーディオデータに基づいたオーディオ信号を第１のイヤホンに出力するオーディオ信号出力手段とを具備する。目標周波数特性は、周波数特性測定装置によって測定された第２のイヤホンから出力された音の周波数特性と測定部によって測定された第３のイヤホンから出力された音の周波数特性との積と、周波数特性装置によって測定された第３のイヤホンから出力された音の周波数特性との比に基づいて生成される。
【解決手段】実施形態によれば、音信号処理装置は、入力された音の周波数特性を測定する測定手段と、第１のイヤホンから出力された音の周波数特性を示す第１のデータと目標周波数特性を示す第２のデータとに基づいて、第１のイヤホンから出力される周波数特性を補正するための補正データを生成する生成手段と、オーディオデータを補正データに基づいて補正をする補正手段と、補正されたオーディオデータに基づいたオーディオ信号を第１のイヤホンに出力するオーディオ信号出力手段とを具備する。目標周波数特性は、周波数特性測定装置によって測定された第２のイヤホンから出力された音の周波数特性と測定部によって測定された第３のイヤホンから出力された音の周波数特性との積と、周波数特性装置によって測定された第３のイヤホンから出力された音の周波数特性との比に基づいて生成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、音信号処理装置、および音信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
再生した音楽や音声を個人で受聴する場合、ユーザは、イヤホンやステレオホン等のヘッドホンを用いることが多い。ヘッドホンから出力される音の周波数特性は製品によって異なっている。このため、ヘッドホンから出力される音の周波数特性が良好ではない場合がある。
【０００３】
そこで、ヘッドホンから出力される音の周波数特性を良好にしたいという要求がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２２６３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ユーザがイヤホンを使用する際に、当該イヤホンの音響特性（出力音の周波数特性）を補正するためには、客観的に正しい当該周波数特性を計測する手段が無いため、当該イヤホンに対して、適切な補正を行うことが難しかった。また、手動で調整するイコライザーを用いる場合には、ユーザは自身の主観に基づき楽音等を聴いてイコライザーの調整を行う必要があるが、主観による調整は音源やその時の気分等の影響を受けるため試行錯誤を繰り返したあげく、当該イヤホンに対して、適切な補正を行うことが難しかった。
【０００６】
本発明は、適切な補正を行うことができる音信号処理装置、及び音信号処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態によれば、音信号処理装置は、入力された音の周波数特性を測定する測定手段と、第１のイヤホンから出力された音の周波数特性を示す第１のデータと目標周波数特性を示す第２のデータとに基づいて、前記第１のイヤホンから出力される周波数特性を補正するための補正データを生成する生成手段と、オーディオデータを前記補正データに基づいて補正をする補正手段と、前記補正されたオーディオデータに基づいたオーディオ信号を前記第１のイヤホンに出力するオーディオ信号出力手段とを具備する。前記目標周波数特性は、周波数特性測定装置によって測定された第２のイヤホンから出力された音の周波数特性と前記測定部によって測定された第３のイヤホンから出力された音の周波数特性との積と、前記周波数特性装置によって測定された前記第３のイヤホンから出力された音の周波数特性との比に基づいて生成される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】コンピュータのディスプレイユニットを開いた状態における外観を示した図である。
【図２】コンピュータのハードウェア構成を示した図である。
【図３】コンピュータのメディアプレーヤのソフトウェア構成を示した図である。
【図４】コンピュータによるジグを用いたイヤホンの特性の測定例を示した図である。
【図５】コンピュータにおいて、補正目標となる高性能イヤホン及びユーザが使用するイヤホンについて、ジグを用いて計測した計測データの例を示した図である。
【図６】イヤホンのイヤーチップをマイクロフォンに近接させた状態を示した図である。
【図７】補正目標となる高性能イヤホン及びユーザが使用するイヤホンをマイクロフォンに近接させた状態で計測した計測データの例を示した図である。
【図８】実施形態の補正フィルタの設定処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】基準測定系の周波数特性測定装置における高性能イヤホンから出力される音の周波数特性の測定例を示す図である。
【図１０】基準測定系の周波数特性測定装置における高性能イヤホンから出力される音の周波数特性の計測データの例を示した図である。
【図１１】基準測定系の周波数特性測定装置におけるリファレンスイヤホンから出力される音の周波数特性の測定例を示す図。
【図１２】基準測定系の周波数特性測定装置におけるリファレンスイヤホンから出力される音の周波数特性の計測データの例を示した図である。
【図１３】実機におけるリファレンスイヤホンから出力される音の周波数特性の測定例を示す図。
【図１４】実機におけるリファレンスイヤホンから出力される音の周波数特性の計測データの例を示した図である。
【図１５】目標周波数特性データの生成の一例を示す図である。
【図１６】基準測定系と、実機の各音響特性要素の関係の一例を示す図である。
【図１７】ターゲットカーブチューニング特性ｔの一例を示す図である。
【図１８】高性能イヤホンの実測周波数特性をターゲットカーブチューニング特性ｔによって補正した特性を示す図である。
【図１９】目標周波数特性の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は、第１の実施形態のコンピュータ（音信号処理装置）１００のディスプレイユニットを開いた状態における外観を示した図である。図１に示すコンピュータ１００は、コンピュータ本体１１１と、ディスプレイユニット１１２と、から構成されている。
【００１１】
コンピュータ本体１１１は、薄い箱形状であって、上面にはキーボード１１３等が配置されている。また、ディスプレイユニット１１２には、マイクロフォンが設けられている。ディスプレイユニット１１２には、マイクロフォンが効率よく収音できるようにするためにマイク穴が設けられている。また、コンピュータ本体１１１の側面部にヘッドホン用の出力端子が設けられている。そして、コンピュータ本体１１１は、当該ヘッドホン用の出力端子を介して、イヤホン１０１と接続可能とする。
【００１２】
イヤホン１０１は、コンピュータ１００のヘッドホン用の出力端子に挿される。そして、コンピュータ１００は、ヘッドホン端子を介してイヤホン１０１から測定用の信号を送出する。この信号をマイクロフォンで収音することで、イヤホン１０１の特性を測定できる。
【００１３】
図２は、コンピュータ１００のハードウェア構成を示した図である。図２に示されているように、コンピュータ１００は、ＣＰＵ２０１、ノースブリッジ２０２、主メモリ２０３、サウスブリッジ２０４、グラフィクスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）２０５、サウンドコントローラ２０６、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ２０９、ＬＡＮコントローラ２１０、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２１１、ＤＶＤドライブ２１２、およびエンベデッドコントローラ／キーボードコントローラＩＣ（ＥＣ／ＫＢＣ）２１６等を備えている。
【００１４】
ＣＰＵ２０１はコンピュータ１００の動作を制御するプロセッサであり、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２１１から主メモリ２０３にロードされる、オペレーティングシステム（ＯＳ）２２１、メディアプレーヤ２２２、および目標特性生成アプリケーションプログラム２２３のような各種アプリケーションプログラムを実行する。メディアプレーヤ２２２は、動画(映像)や音声のファイルを再生するためのアプリケーションプログラムである。目標特性生成アプリケーションプログラム２２３は、後述する目標特性を生成するアプリケーションプログラムである。また、ＣＰＵ２０１は、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ２０９に格納されたＢＩＯＳ（Basic Input Output System）も実行する。ＢＩＯＳはハードウェア制御のためのプログラムである。
【００１５】
ノースブリッジ２０２はＣＰＵ２０１のローカルバスとサウスブリッジ２０４との間を接続するブリッジデバイスである。ノースブリッジ２０２には、主メモリ２０３をアクセス制御するメモリコントローラも内蔵されている。また、ノースブリッジ２０２は、PCI-EXPRESS規格のシリアルバスなどを介してＧＰＵ２０５との通信を実行する機能も有している。
【００１６】
ＧＰＵ２０５は、コンピュータ１００のディスプレイモニタとして使用される液晶パネルを制御する表示コントローラである。ＧＰＵ２０５は、（図示しない）ＶＲＡＭをワークメモリとして使用する。このＧＰＵ２０５によって生成される映像信号は液晶パネルに送られる。
【００１７】
サウスブリッジ２０４は、バス上の各デバイスを制御する。また、サウスブリッジ２０４は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２１１およびＤＶＤドライブ２１２を制御するためのＳＡＴＡ（Serial Advanced Technology Attachment）コントローラを内蔵している。さらに、サウスブリッジ２０４は、サウンドコントローラ２０６との通信を実行する機能も有している。サウンドコントローラ２０６は音源デバイスであり、デジタル信号を電気信号に変換するＤ／Ａコンバータ、電気信号を増幅するアンプリファイア等の回路を有する。また、サウンドコントローラ２０６は、マイクロフォン２１３から入力された電気信号をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄコンバータ等の回路を有する。
【００１８】
エンベデッドコントローラ／キーボードコントローラＩＣ（ＥＣ／ＫＢＣ）２１６は、電力管理のためのエンベデッドコントローラと、キーボード（ＫＢ）１１３を制御するためのキーボードコントローラとが集積された１チップマイクロコンピュータとする。
【００１９】
図３は、第１の実施形態にかかるコンピュータ１００のメディアプレーヤ２２２のソフトウェア構成を示した図である。図３に示すように、メディアプレーヤ２２２は、信号測定部３１０と、補正・再生部３２０と、を備える。出力端子２１４は、イヤホン１０１を接続可能にする端子とする。信号測定部３１０が、イヤホン１０１の周波数特性を測定し、補正フィルタを設計する。そして、補正・再生部３２０が、設計された補正フィルタを用いて音声信号を補正し、補正した音声信号が出力端子２１４を介してイヤホン１０１から出力する。
【００２０】
ところで、イヤホンの音響特性（イヤホンの出力音の周波数特性）を再現性良く計測するための手法として、ジグを用いて計測する手法が考えられる。図４は、コンピュータ４００によるジグを用いたイヤホンの特性の測定例を示した図である。図４に示すジグは、管４０３と、マイクロフォン４０２と、吸音材４０４と、で構成されている。管４０３は、例えば樹脂製の筒状のもので、水道管やガス管のような直線上の形状で、人の外耳道の容積と同程度の容積とする。マイクロフォン４０２は、管４０３に取付け可能な構造とする。吸音材４０４は、最も空気が大きく振動する、管４０３内部の中央付近に配置して、定在波の影響を抑制している。
【００２１】
コンピュータ４００は、ジグに、測定対象のイヤホン１０１を装着した状態のデータを取得する。そして、ジグを用いた測定方法で取得されたデータは、実際に受聴する際の特性から外耳道内で発生する共鳴を除いた特性を含んでいる。そこで、当該ジグを用いた共通の測定系で、高品質のイヤホンの音響特性と、ユーザが使用するイヤホンの音響特性と、を取得する。そして、ユーザがイヤホンを使用する際に、高品質の周波数特性に近づけるようにイコライザーを設定することで、ユーザが使用するイヤホンの音質を、高品質のイヤホンの音質に近づけることができる。
【００２２】
図５は、コンピュータ４００において、ジグを用いて複数のイヤホンについて計測された周波数性のデータの例を示した図である。図５に示す計測データ５０１は、ユーザが使用するイヤホンの音響特性とする。計測データ５０２は、高性能イヤホンの音響特性とする。そして、コンピュータ４００は、高性能イヤホンの計測データ５０２と、ユーザが使用するイヤホンの計測データ５０１と、の差分データ５０３を生成する。そして、コンピュータ４００は、差分データ５０３のカーブに合わせた特性のイコライザーを使用することで、ユーザが使用するイヤホンの音質を、高性能イヤホンの音質に近づけることができる。
【００２３】
次に、コンピュータ１００によって、周波数特性を計測する際のイヤホンの状態について説明する。
【００２４】
図６は、イヤホン１０１のイヤーチップをマイクロフォン２１３に近接させた状態を示した図である。図６に示すように、コンピュータ１００は、キャビネット６０１の内部にマイクロフォン２１３を備えている。そして、ユーザが、マイクロフォン２１３の収音用の開口にイヤホン１０１のイヤーチップを近接させる。このようにイヤホン１０１のイヤーチップとキャビネット６０１とが近接した状態で、コンピュータ１００がイヤホン１０１から測定用の信号を出力する。そして、コンピュータ１００が出力された計測用の信号をマイクロフォン２１３から収音する。このようにして、コンピュータ１００は、イヤホン１０１とマイクロフォン２１３とを近接させた状態における、イヤホン１０１の周波数特性を示した計測データを取得する。
【００２５】
図７は、補正目標となる高性能イヤホン及びユーザが使用するイヤホン１０１をマイクロフォン２１３に近接させた状態で計測した計測データの例を示した図である。図７に示す例では、ユーザが使用するイヤホン１０１の計測データ７０１と、補正目標となる高性能イヤホンの計測データ７０２と、ユーザが使用するイヤホン１０１の計測データ７０１と高性能イヤホンの計測データ７０２と差分データ７０３と、が示されている。ジグを使用した場合の差分データ５０３と、図７の差分データ７０３と、を比較すると、概ね形状が類似していることが確認できる。
【００２６】
図３に戻って、補正フィルタの設計、利用を行うコンピュータ１００のメディアプレーヤ２２２の構成について説明する。
【００２７】
メディアプレーヤ２２２の補正・再生部３２０は、補正フィルタ３２１と、音信号出力部３２２と、計測用信号記憶部３２５と、表示制御部３２３と、操作受付部３２４と、を備える。補正・再生部３２０は、音を補正し出力する。この音を測定に用いたイヤホンで聞くと理想的なイヤホンに近い音に聞こえるため、例えば音楽を再生する場合、高性能なイヤホンで聞くような高音質で音楽を楽しむことができる。
【００２８】
計測用信号記憶部３２５は、イヤホン１０１の周波数特性を計測する際に用いる、計測用の音信号を記憶する。
【００２９】
音信号出力部３２２は、補正フィルタ３２１を介した後、出力端子２１４に接続されたイヤホン１０１から、音信号を出力する。また、音信号出力部３２２は、必要に応じて、音信号出力部３２２に記憶されていた音信号を出力する。また、音信号出力部３２２が出力する音信号は、測定用の音信号に制限するものではなく、例えば、外部から入力された音信号でも、コンピュータ１００のＨＤＤ２１１に記憶されていた音信号でも良い。なお、測定用信号を出力する際には、補正フィルタ３２１は補正を行わない設定にする。
【００３０】
補正フィルタ３２１は、後述する信号測定部３１０により設定された補正フィルタ（補正パラメータ）３２１を用いて、音信号出力部３２２から入力された音信号を補正する。補正フィルタ３２１の例としては、一般的なパラメトリックイコライザなどを用いることが考えられる。
【００３１】
表示制御部３２３は、計測データを計測する際に、ユーザに対して、イヤホン１０１の周波数特性を計測可能とするための表示を行う。操作受付部３２４は、計測開始する旨の選択を受け付ける。
【００３２】
ユーザがイヤホン１０１をマイクロフォン２１３に近接させるよう保持する。そして、近接させた状態で、操作受付部３２４が、ユーザから計測開始ボタン１００１の選択を受け付けた場合に、操作受付部３２４が、音信号出力部３２２に対して、音信号を出力するよう指示する。これにより、イヤホン１０１とマイクロフォン２１３とが近接状態での周波数特性の計測が開始される。
【００３３】
メディアプレーヤ２２２の信号測定部３１０は、入力部３１１と、測定部３１２と、信号一時記憶部３１３と、補正フィルタ設計部３１４と、目標特性記憶部３１５と、を備える。
【００３４】
目標特性記憶部３１５は、目標特性生成アプリケーションプログラム２２３によって生成された参照用の周波数特性を記憶する。
【００３５】
マイクロフォン２１３は、入力された音を電気信号に変換する。
【００３６】
入力部３１１は、マイクロフォン２１３を介して、音信号を入力処理する。また、入力部３１１は、音を示す電気信号について、Ａ／Ｄコンバータを用いて変換し、デジタル信号に変換された音信号を、測定部３１２に出力する。
【００３７】
測定部３１２は、入力部３１１から入力されたデジタルの音信号に基づいて、音の音圧レベルを測定する。そして、測定部３１２は、測定された音圧レベルに基づいた、音信号の周波数特性を示す計測データを生成する。さらに、測定部３１２は、生成した周波数特性を示す計測データを、信号一時記憶部３１３に記憶する。
【００３８】
信号一時記憶部３１３は、補正フィルタ設計部３１４が読み出すまで、測定部３１２が記憶した音信号の周波数特性を示す計測データを一時的に記憶する。
【００３９】
補正フィルタ設計部３１４は、生成部３１７と、設定部３１８と、を備え、目標特性記憶部３１５が記憶している周波数特性に近づけるよう補正フィルタを設計する。
【００４０】
生成部３１７は、目標特性記憶部３１５に記憶された目標となる周波数特性のデータと、補正対象となるイヤホン１０１の周波数特性の計測データと、の差分に基づく補正パラメータを生成する。生成部３１７は、イヤホン１０１から出力されて鼓膜に届く音について、合成されたイヤホン１０１の周波数特性を、目標となる周波数特性に近づけるための補正パラメータを生成する。補正パラメータとしては、例えば一般的なパラメトリックイコライザで用いられるパラメータを有する。パラメトリックイコライザで用いられるパラメータは、中心となる周波数、調整する帯域の幅、および利得である。
【００４１】
設定部３１８は、生成部３１７により生成された補正パラメータを、補正フィルタ３２１に対して設定する。
【００４２】
次に、本実施の形態にかかるコンピュータ１００における、補正フィルタの設定処理について説明する。図１４は、本実施の形態にかかるコンピュータ１００における上述した処理の手順を示すフローチャートである。
【００４３】
まず、メディアプレーヤ２２２が、出力端子２１４に対して、イヤホン１０１が接続されているか否かを検出する（ステップ８０１）。そして、接続されていないことを検出した場合（ステップ８０１のＮｏ）、表示制御部３２３が、出力端子２１４にイヤホン１０１を接続する旨を表示し（ステップ８１１）、再びイヤホン１０１が接続されているか否かの検出を行う（ステップ８０１）。
【００４４】
一方、メディアプレーヤ２２２が、イヤホン１０１が接続されていることを検出した場合（ステップ８０１のＹｅｓ）、補正フィルタ設計部３１４の設定部３１８が、補正フィルタ３２１に対して補正を行なわない設定にするとともに、測定用に音響設定の初期化を行う（ステップ８０２）。
【００４５】
次に、表示制御部３２３が、イヤホン１０１を、マイクロフォン２１３に近接させる旨のガイダンス表示を行う（ステップ８０３）。
【００４６】
そして、ユーザがイヤホン１０１をマイクロフォン２１３に近接させた後、計測を開始させるための操作を行う。これにより、操作受付部３２４が、計測開始の操作を受け付ける（ステップ８０４）。その後、音信号出力部３２２が計測用信号記憶部３２５から計測用の音信号を読み出して、当該音信号をイヤホン１０１から再生（出力）する（ステップ８０５）。
【００４７】
その後、入力部３１１が、マイクロフォン２１３を介して、音信号の入力処理を行う（ステップ８０６）。そして、測定部３１２が、入力処理された音信号から、音信号の周波数特性を示す計測データを生成する。そして、測定部３１２は、計測データを生成する際にエラーが生じているか否かを判定する（ステップ８０７）。エラーが生じていると判定した場合（ステップ８０７のＹｅｓ）、再度測定を行うためにステップ８０４から再び処理を開始する。
【００４８】
一方、測定部３１２が、エラーが生じていないと判定した場合（ステップ８０７のＮｏ）、生成した計測データを信号一時記憶部３１３に記憶させる。
【００４９】
そして、生成部３１７は、目標特性記憶部３１５に記憶された目標となる周波数特性のデータと、信号一時記憶部３１３に記憶された補正対象となるイヤホン１０１の周波数特性の計測データと、の差分に基づく補正パラメータを生成する（ステップ８０８）。
【００５０】
そして、設定部３１８が生成した補正パラメータを、補正フィルタ３２１に対して設定する（ステップ８０９）。さらに、設定部３１８は、ステップ８０３で初期化した音響設定を、補正パラメータを除いて書き戻す（ステップ８１０）。
【００５１】
上述した処理手順により、コンピュータ１００において、イヤホン１０１に適した補正フィルタが設計されることになり、イヤホン１０１での音質が、高性能イヤホンの音質やユーザの好みの音質に変更されることになる。
【００５２】
以上説明したように本実施形態にかかるコンピュータ１００を用いることで、容易にイヤホンの音響特性を測定することができる。これにより、イヤホンに適した周波数特性の補正を行うことができる。
【００５３】
ところで、目標特性記憶部３１５に記憶された目標となる周波数特性のデータは、高性能イヤホンによって測定されたデータを用いることが好ましい。しかしながら、この方法では、この機能を持った機器を量産しようとした場合目標となる高性能イヤホンを生産ライン毎に用意しなければならず高価な高性能イヤホンが多数必要となりコストが問題となる。
【００５４】
測定系毎に各種イヤホンの実測音響特性はその測定系のマイク特性等の測定系に依存する特性を含むため異なってしまうが、図７に示したように、各種イヤホン特性の違い（対数表示での差分）については、再現性があることが実験により確かめられた。また、イヤホンを含めた各測定系を線形システムと考えると、音響特性の要素毎の掛け算が全体の特性を表すことになる。
【００５５】
このことに注目し、実機に適用する目標特性を作成する際に、高性能イヤホンを使用せずに、安価なリファレンスイヤホン（参照用イヤホン）を実機で測定する。
【００５６】
図９に示すように、基準測定系の周波数特性測定装置９００で高性能イヤホン９０１から出力される音の周波数特性を測定し、高性能イヤホン特性データ(基準測定系)を作成する。基準測定系の周波数特性測定装置９００で測定された高性能イヤホン９０１から出力される音の周波数特性の例を図１０に示す。そして、図１１に示すように、基準測定系の周波数特性測定装置９００でリファレンスイヤホン１１０１から出力される音の周波数特性を測定し、リファレンスイヤホン特性データ(基準測定系)を作成する。基準測定系の周波数特性測定装置９００で測定されたリファレンスイヤホン１１０１から出力される音の周波数特性の例を図１２に示す。そして、図１３に示すように、実機（コンピュータ）１００でリファレンスイヤホン１１０１から出力される音の周波数特性を測定し、リファレンスイヤホン特性データ(実機)を作成する。実機１００で測定されたリファレンスイヤホン１１０１から出力される音の周波数特性の例を図１４に示す。
【００５７】
図１５に示すように、測定された高性能イヤホン特性データ(基準測定系)１５０１、リファレンスイヤホン特性データ(基準測定系)１５０２、およびリファレンスイヤホン特性データ(実機)１５０３に基づいて目標特性生成アプリケーションプログラム２２３が目標周波数特性データ１５１１を生成する。
【００５８】
図１６に、基準測定系と、実機の各音響特性要素の関係をまとめた図を示す。図１６において、ターゲットカーブチューニング特性ｔは、高性能イヤホン実測特性Ｍａ×Ｉを補正するためのチューニング周波数特性である。図１０に示した高性能イヤホン実測周波数特性Ｍａ×Ｉの例では、５ｋＨｚ辺りにピークが見られる。このピークはこの機種のイヤホンの特有の残響成分によるもので、このピークを抑えた方が音質が向上する。このピークを残したままターゲットカーブ（目標周波数特性）を生成するよりも、ピークを抑えてターゲットカーブを生成した方が別のイヤホンを補正した際の音質が改善される。ターゲットカーブチューニング特性ｔの例を図１７に示す。図１０に示した高性能イヤホン実測周波数特性Ｍａ×Ｉを図１７に示したターゲットカーブチューニング特性ｔによって補正した周波数特性を図１８に示す。図１８に示す周波数特性は、高性能イヤホン実測周波数特性Ｍａ×Ｉとターゲットカーブチューニング特性ｔとの積である。式は掛け算になっているが、実際の計算は対数での加算を行う。周波数特性を示すグラフは、縦軸が［ｄＢ］（デシベル）になっているため、図１８に示す周波数特性は２つの周波数特性を加算したカーブになっている。
【００５９】
次に、具体的な目標周波数特性データ１５１１の生成について説明する。
基準測定系の周波数特性測定装置９００によって測定された高性能イヤホン９０１の実測周波数特性（Ｍａ×Ｉ）およびリファレンスイヤホン１１０１の実測周波数特性（Ｍａ×Ｒ）、および実機１００によって測定されたリファレンスイヤホンの実測周波数特性（Ｍｂ×Ｒ）に基づいて、実機１００で高性能イヤホン９０１を測定した場合の特性Ｍｂ×Ｉ×ｔを計算により求める（推定する）ことができ、これを実機における目標特性とすることができる。
【００６０】
Ｍｂ×Ｉ×ｔ＝（Ｍｂ×Ｒ）×（Ｍａ×Ｉ×ｔ）／（Ｍａ×Ｒ）
実機１００のマイク周波数特性Ｍｂは未知であり直接測定することは出来ないが、補正対象のイヤホンの測定結果およびターゲットカーブ（目標特性）の両方に共通に含まれるため補正特性を計算する際には問題とならない。リファレンスイヤホン特性Ｒおよびマイク特性（基準測定系）Ｍａは約分の結果消える。
【００６１】
目標周波数特性の例を図１９に示す。
【００６２】
ユーザイヤホンの特性を目標となる高性能イヤホンの特性（Ｉ×ｔ）への補正は、ユーザイヤホンの特性Ｕと目標周波数特性Ｉ×ｔの比を掛けることで実現される。
【００６３】
従って、Ｕ×（Ｉ×ｔ／Ｕ）＝Ｉ×ｔという関係である。なお、（Ｉ×ｔ／Ｕ）が補正周波数特性である。
【００６４】
実機１００で、ユーザイヤホン１０１を測定すると、実機のマイク特性Ｍｂを含んだ実測周波数特性Ｍｂ×Ｕが得られるが、目標周波数特性にも実機のマイク特性Ｍｂが含まれているので、実測周波数特性Ｍｂ×Ｕを目標特性であるＭｂ×Ｉ×ｔに補正する補正周波数特性は、その比を計算すれば良く、式で表すと以下の通りである。
【００６５】
Ｉ×ｔ／Ｕ＝（（Ｍｂ×Ｉ×ｔ）／（Ｍｂ×Ｕ）
＝（（Ｍｂ×Ｒ）×（Ｍａ×Ｉ×ｔ）／（Ｍａ×Ｒ））／（Ｍｂ×Ｕ）
以上説明したとおり、イヤホンの音響特性に応じて適切な補正を行うことができる。イヤホンの音響特性を補正するための目標特性を機種毎あるいは機器毎に設定するために高価な、高性能イヤホンを用いることなく、安価な基準用のリファレンスイヤホンを用いることが出来るようにしたことで、費用をかけずに効率よく目標特性の設定が行えるようになった。
【００６６】
なお、リファレンスイヤホンを用いた周波数特性の測定、および目標周波数特性の生成は、例えば製造完了後の検査工程等で行われる。
【００６７】
（変形例)
上記実施形態では、ユーザイヤホンを測定した結果をそのまま使って補正の計算が出来るように、目標周波数特性に測定系に依存する特性を含ませる方法を示したが、基準測定系の目標周波数特性Ｍａ×Ｉ×ｔを共通の目標特性として、各機種または機器毎にはリファレンスイヤホンの実測結果（Ｍｂ×Ｒ）および（Ｍａ×Ｒ）を使って、実測特性の測定系の違いを補正して基準系でユーザイヤホンを測定したことを想定した特性（Ｍａ×Ｕ）を求めてからイヤホン特性の補正を行っても良い。
【００６８】
（Ｍａ×Ｕ）／（Ｍｂ×Ｕ）＝（Ｍａ×Ｒ）／（Ｍｂ×Ｒ）
の関係から、
Ｍａ×Ｕ＝（（Ｍａ×Ｒ）／（Ｍｂ×Ｒ））×（Ｍｂ×Ｕ）
となる。
【００６９】
ユーザイヤホンの補正特性は、（Ｍａ×Ｉ×ｔ）と（Ｍｂ×Ｕ）との比であるから、補正周波数特性Ｉ×ｔ／Ｕは下式のようになる。
【００７０】
Ｉ×ｔ／Ｕ＝（Ｍａ×Ｉ×ｔ）／（Ｍａ×Ｕ）
補正周波数特性Ｉ×ｔ／×Ｕは、補正特性を含んだ目標特性とユーザイヤホンの特性のみで表現され、ユーザイヤホンの特性を目標となる高性能イヤホンの特性に補正できる。
【００７１】
また、複数種の高性能イヤホンに基づいて生成された複数種の目標周波数特性をＨＤＤ２１１に格納しておき、ユーザが目標周波数特性を選択できるようにしてもよい。
【００７２】
また、目標周波数特性をコンピュータ１００で実行される目標特性生成アプリケーションプログラム２２３によって生成したが、コンピュータ１００によって測定されたリファレンスイヤホンの音響特性データを外部に書き出し、別のコンピュータによって目標周波数特性を生成してもよい。
【００７３】
上述した実施形態のコンピュータで実行されるメディアプレーヤ・プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。
【００７４】
また、上述した実施形態のコンピュータで実行されるメディアプレーヤ・プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、上述した実施形態のコンピュータで実行されるメディアプレーヤ・プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。
【００７５】
また、上述した実施形態のコンピュータで実行されるメディアプレーヤ・プログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。
【００７６】
本実施形態のコンピュータで実行されるメディアプレーヤ・プログラムは、上述した各部（信号測定部、補正・再生部）を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（プロセッサ）が上記記憶媒体からメディアプレーヤ・プログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、信号測定部、補正・再生部が主記憶装置上に生成されるようになっている。
【００７７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７８】
１００…コンピュータ、１０１…イヤホン、１１２…ディスプレイユニット、２０１…ＣＰＵ、２０２…ノースブリッジ、２０３…主メモリ、２０４…サウスブリッジ、２０５…グラフィクスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）、２０６…サウンドコントローラ、２０９…ＢＩＯＳ−ＲＯＭ、２１０…ＬＡＮコントローラ、２１１…ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、２１２…ＤＶＤドライブ、２１３…マイクロフォン、２１４…出力端子、２１６…エンベデッドコントローラ／キーボードコントローラＩＣ（ＥＣ／ＫＢＣ）、２２２…メディアプレーヤ、２２３…目標特性生成アプリケーションプログラム、３１０…信号測定部、３１１…入力部、３１２…測定部、３１３…信号一時記憶部、３１４…補正フィルタ設計部、３１５…目標特性記憶部、３１７…生成部、３１８…設定部、３２０…補正・再生部、３２１…補正フィルタ、３２２…音信号出力部、３２３…表示制御部、３２４…操作受付部、３２５…計測用信号記憶部、４０２…マイクロフォン、４０３…管、４０４…吸音材、６０１…キャビネット、９０１…高性能イヤホン、１１０１…リファレンスイヤホン、１５０１…高性能イヤホン特性データ（基準測定系）、１５０２…リファレンスイヤホン特性データ（基準測定系）、１５０３…リファレンスイヤホン特性データ（実機）、１５１１…目標周波数特性データ。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、音信号処理装置、および音信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
再生した音楽や音声を個人で受聴する場合、ユーザは、イヤホンやステレオホン等のヘッドホンを用いることが多い。ヘッドホンから出力される音の周波数特性は製品によって異なっている。このため、ヘッドホンから出力される音の周波数特性が良好ではない場合がある。
【０００３】
そこで、ヘッドホンから出力される音の周波数特性を良好にしたいという要求がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２２６３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ユーザがイヤホンを使用する際に、当該イヤホンの音響特性（出力音の周波数特性）を補正するためには、客観的に正しい当該周波数特性を計測する手段が無いため、当該イヤホンに対して、適切な補正を行うことが難しかった。また、手動で調整するイコライザーを用いる場合には、ユーザは自身の主観に基づき楽音等を聴いてイコライザーの調整を行う必要があるが、主観による調整は音源やその時の気分等の影響を受けるため試行錯誤を繰り返したあげく、当該イヤホンに対して、適切な補正を行うことが難しかった。
【０００６】
本発明は、適切な補正を行うことができる音信号処理装置、及び音信号処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態によれば、音信号処理装置は、入力された音の周波数特性を測定する測定手段と、第１のイヤホンから出力された音の周波数特性を示す第１のデータと目標周波数特性を示す第２のデータとに基づいて、前記第１のイヤホンから出力される周波数特性を補正するための補正データを生成する生成手段と、オーディオデータを前記補正データに基づいて補正をする補正手段と、前記補正されたオーディオデータに基づいたオーディオ信号を前記第１のイヤホンに出力するオーディオ信号出力手段とを具備する。前記目標周波数特性は、周波数特性測定装置によって測定された第２のイヤホンから出力された音の周波数特性と前記測定部によって測定された第３のイヤホンから出力された音の周波数特性との積と、前記周波数特性装置によって測定された前記第３のイヤホンから出力された音の周波数特性との比に基づいて生成される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】コンピュータのディスプレイユニットを開いた状態における外観を示した図である。
【図２】コンピュータのハードウェア構成を示した図である。
【図３】コンピュータのメディアプレーヤのソフトウェア構成を示した図である。
【図４】コンピュータによるジグを用いたイヤホンの特性の測定例を示した図である。
【図５】コンピュータにおいて、補正目標となる高性能イヤホン及びユーザが使用するイヤホンについて、ジグを用いて計測した計測データの例を示した図である。
【図６】イヤホンのイヤーチップをマイクロフォンに近接させた状態を示した図である。
【図７】補正目標となる高性能イヤホン及びユーザが使用するイヤホンをマイクロフォンに近接させた状態で計測した計測データの例を示した図である。
【図８】実施形態の補正フィルタの設定処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】基準測定系の周波数特性測定装置における高性能イヤホンから出力される音の周波数特性の測定例を示す図である。
【図１０】基準測定系の周波数特性測定装置における高性能イヤホンから出力される音の周波数特性の計測データの例を示した図である。
【図１１】基準測定系の周波数特性測定装置におけるリファレンスイヤホンから出力される音の周波数特性の測定例を示す図。
【図１２】基準測定系の周波数特性測定装置におけるリファレンスイヤホンから出力される音の周波数特性の計測データの例を示した図である。
【図１３】実機におけるリファレンスイヤホンから出力される音の周波数特性の測定例を示す図。
【図１４】実機におけるリファレンスイヤホンから出力される音の周波数特性の計測データの例を示した図である。
【図１５】目標周波数特性データの生成の一例を示す図である。
【図１６】基準測定系と、実機の各音響特性要素の関係の一例を示す図である。
【図１７】ターゲットカーブチューニング特性ｔの一例を示す図である。
【図１８】高性能イヤホンの実測周波数特性をターゲットカーブチューニング特性ｔによって補正した特性を示す図である。
【図１９】目標周波数特性の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は、第１の実施形態のコンピュータ（音信号処理装置）１００のディスプレイユニットを開いた状態における外観を示した図である。図１に示すコンピュータ１００は、コンピュータ本体１１１と、ディスプレイユニット１１２と、から構成されている。
【００１１】
コンピュータ本体１１１は、薄い箱形状であって、上面にはキーボード１１３等が配置されている。また、ディスプレイユニット１１２には、マイクロフォンが設けられている。ディスプレイユニット１１２には、マイクロフォンが効率よく収音できるようにするためにマイク穴が設けられている。また、コンピュータ本体１１１の側面部にヘッドホン用の出力端子が設けられている。そして、コンピュータ本体１１１は、当該ヘッドホン用の出力端子を介して、イヤホン１０１と接続可能とする。
【００１２】
イヤホン１０１は、コンピュータ１００のヘッドホン用の出力端子に挿される。そして、コンピュータ１００は、ヘッドホン端子を介してイヤホン１０１から測定用の信号を送出する。この信号をマイクロフォンで収音することで、イヤホン１０１の特性を測定できる。
【００１３】
図２は、コンピュータ１００のハードウェア構成を示した図である。図２に示されているように、コンピュータ１００は、ＣＰＵ２０１、ノースブリッジ２０２、主メモリ２０３、サウスブリッジ２０４、グラフィクスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）２０５、サウンドコントローラ２０６、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ２０９、ＬＡＮコントローラ２１０、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２１１、ＤＶＤドライブ２１２、およびエンベデッドコントローラ／キーボードコントローラＩＣ（ＥＣ／ＫＢＣ）２１６等を備えている。
【００１４】
ＣＰＵ２０１はコンピュータ１００の動作を制御するプロセッサであり、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２１１から主メモリ２０３にロードされる、オペレーティングシステム（ＯＳ）２２１、メディアプレーヤ２２２、および目標特性生成アプリケーションプログラム２２３のような各種アプリケーションプログラムを実行する。メディアプレーヤ２２２は、動画(映像)や音声のファイルを再生するためのアプリケーションプログラムである。目標特性生成アプリケーションプログラム２２３は、後述する目標特性を生成するアプリケーションプログラムである。また、ＣＰＵ２０１は、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ２０９に格納されたＢＩＯＳ（Basic Input Output System）も実行する。ＢＩＯＳはハードウェア制御のためのプログラムである。
【００１５】
ノースブリッジ２０２はＣＰＵ２０１のローカルバスとサウスブリッジ２０４との間を接続するブリッジデバイスである。ノースブリッジ２０２には、主メモリ２０３をアクセス制御するメモリコントローラも内蔵されている。また、ノースブリッジ２０２は、PCI-EXPRESS規格のシリアルバスなどを介してＧＰＵ２０５との通信を実行する機能も有している。
【００１６】
ＧＰＵ２０５は、コンピュータ１００のディスプレイモニタとして使用される液晶パネルを制御する表示コントローラである。ＧＰＵ２０５は、（図示しない）ＶＲＡＭをワークメモリとして使用する。このＧＰＵ２０５によって生成される映像信号は液晶パネルに送られる。
【００１７】
サウスブリッジ２０４は、バス上の各デバイスを制御する。また、サウスブリッジ２０４は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２１１およびＤＶＤドライブ２１２を制御するためのＳＡＴＡ（Serial Advanced Technology Attachment）コントローラを内蔵している。さらに、サウスブリッジ２０４は、サウンドコントローラ２０６との通信を実行する機能も有している。サウンドコントローラ２０６は音源デバイスであり、デジタル信号を電気信号に変換するＤ／Ａコンバータ、電気信号を増幅するアンプリファイア等の回路を有する。また、サウンドコントローラ２０６は、マイクロフォン２１３から入力された電気信号をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄコンバータ等の回路を有する。
【００１８】
エンベデッドコントローラ／キーボードコントローラＩＣ（ＥＣ／ＫＢＣ）２１６は、電力管理のためのエンベデッドコントローラと、キーボード（ＫＢ）１１３を制御するためのキーボードコントローラとが集積された１チップマイクロコンピュータとする。
【００１９】
図３は、第１の実施形態にかかるコンピュータ１００のメディアプレーヤ２２２のソフトウェア構成を示した図である。図３に示すように、メディアプレーヤ２２２は、信号測定部３１０と、補正・再生部３２０と、を備える。出力端子２１４は、イヤホン１０１を接続可能にする端子とする。信号測定部３１０が、イヤホン１０１の周波数特性を測定し、補正フィルタを設計する。そして、補正・再生部３２０が、設計された補正フィルタを用いて音声信号を補正し、補正した音声信号が出力端子２１４を介してイヤホン１０１から出力する。
【００２０】
ところで、イヤホンの音響特性（イヤホンの出力音の周波数特性）を再現性良く計測するための手法として、ジグを用いて計測する手法が考えられる。図４は、コンピュータ４００によるジグを用いたイヤホンの特性の測定例を示した図である。図４に示すジグは、管４０３と、マイクロフォン４０２と、吸音材４０４と、で構成されている。管４０３は、例えば樹脂製の筒状のもので、水道管やガス管のような直線上の形状で、人の外耳道の容積と同程度の容積とする。マイクロフォン４０２は、管４０３に取付け可能な構造とする。吸音材４０４は、最も空気が大きく振動する、管４０３内部の中央付近に配置して、定在波の影響を抑制している。
【００２１】
コンピュータ４００は、ジグに、測定対象のイヤホン１０１を装着した状態のデータを取得する。そして、ジグを用いた測定方法で取得されたデータは、実際に受聴する際の特性から外耳道内で発生する共鳴を除いた特性を含んでいる。そこで、当該ジグを用いた共通の測定系で、高品質のイヤホンの音響特性と、ユーザが使用するイヤホンの音響特性と、を取得する。そして、ユーザがイヤホンを使用する際に、高品質の周波数特性に近づけるようにイコライザーを設定することで、ユーザが使用するイヤホンの音質を、高品質のイヤホンの音質に近づけることができる。
【００２２】
図５は、コンピュータ４００において、ジグを用いて複数のイヤホンについて計測された周波数性のデータの例を示した図である。図５に示す計測データ５０１は、ユーザが使用するイヤホンの音響特性とする。計測データ５０２は、高性能イヤホンの音響特性とする。そして、コンピュータ４００は、高性能イヤホンの計測データ５０２と、ユーザが使用するイヤホンの計測データ５０１と、の差分データ５０３を生成する。そして、コンピュータ４００は、差分データ５０３のカーブに合わせた特性のイコライザーを使用することで、ユーザが使用するイヤホンの音質を、高性能イヤホンの音質に近づけることができる。
【００２３】
次に、コンピュータ１００によって、周波数特性を計測する際のイヤホンの状態について説明する。
【００２４】
図６は、イヤホン１０１のイヤーチップをマイクロフォン２１３に近接させた状態を示した図である。図６に示すように、コンピュータ１００は、キャビネット６０１の内部にマイクロフォン２１３を備えている。そして、ユーザが、マイクロフォン２１３の収音用の開口にイヤホン１０１のイヤーチップを近接させる。このようにイヤホン１０１のイヤーチップとキャビネット６０１とが近接した状態で、コンピュータ１００がイヤホン１０１から測定用の信号を出力する。そして、コンピュータ１００が出力された計測用の信号をマイクロフォン２１３から収音する。このようにして、コンピュータ１００は、イヤホン１０１とマイクロフォン２１３とを近接させた状態における、イヤホン１０１の周波数特性を示した計測データを取得する。
【００２５】
図７は、補正目標となる高性能イヤホン及びユーザが使用するイヤホン１０１をマイクロフォン２１３に近接させた状態で計測した計測データの例を示した図である。図７に示す例では、ユーザが使用するイヤホン１０１の計測データ７０１と、補正目標となる高性能イヤホンの計測データ７０２と、ユーザが使用するイヤホン１０１の計測データ７０１と高性能イヤホンの計測データ７０２と差分データ７０３と、が示されている。ジグを使用した場合の差分データ５０３と、図７の差分データ７０３と、を比較すると、概ね形状が類似していることが確認できる。
【００２６】
図３に戻って、補正フィルタの設計、利用を行うコンピュータ１００のメディアプレーヤ２２２の構成について説明する。
【００２７】
メディアプレーヤ２２２の補正・再生部３２０は、補正フィルタ３２１と、音信号出力部３２２と、計測用信号記憶部３２５と、表示制御部３２３と、操作受付部３２４と、を備える。補正・再生部３２０は、音を補正し出力する。この音を測定に用いたイヤホンで聞くと理想的なイヤホンに近い音に聞こえるため、例えば音楽を再生する場合、高性能なイヤホンで聞くような高音質で音楽を楽しむことができる。
【００２８】
計測用信号記憶部３２５は、イヤホン１０１の周波数特性を計測する際に用いる、計測用の音信号を記憶する。
【００２９】
音信号出力部３２２は、補正フィルタ３２１を介した後、出力端子２１４に接続されたイヤホン１０１から、音信号を出力する。また、音信号出力部３２２は、必要に応じて、音信号出力部３２２に記憶されていた音信号を出力する。また、音信号出力部３２２が出力する音信号は、測定用の音信号に制限するものではなく、例えば、外部から入力された音信号でも、コンピュータ１００のＨＤＤ２１１に記憶されていた音信号でも良い。なお、測定用信号を出力する際には、補正フィルタ３２１は補正を行わない設定にする。
【００３０】
補正フィルタ３２１は、後述する信号測定部３１０により設定された補正フィルタ（補正パラメータ）３２１を用いて、音信号出力部３２２から入力された音信号を補正する。補正フィルタ３２１の例としては、一般的なパラメトリックイコライザなどを用いることが考えられる。
【００３１】
表示制御部３２３は、計測データを計測する際に、ユーザに対して、イヤホン１０１の周波数特性を計測可能とするための表示を行う。操作受付部３２４は、計測開始する旨の選択を受け付ける。
【００３２】
ユーザがイヤホン１０１をマイクロフォン２１３に近接させるよう保持する。そして、近接させた状態で、操作受付部３２４が、ユーザから計測開始ボタン１００１の選択を受け付けた場合に、操作受付部３２４が、音信号出力部３２２に対して、音信号を出力するよう指示する。これにより、イヤホン１０１とマイクロフォン２１３とが近接状態での周波数特性の計測が開始される。
【００３３】
メディアプレーヤ２２２の信号測定部３１０は、入力部３１１と、測定部３１２と、信号一時記憶部３１３と、補正フィルタ設計部３１４と、目標特性記憶部３１５と、を備える。
【００３４】
目標特性記憶部３１５は、目標特性生成アプリケーションプログラム２２３によって生成された参照用の周波数特性を記憶する。
【００３５】
マイクロフォン２１３は、入力された音を電気信号に変換する。
【００３６】
入力部３１１は、マイクロフォン２１３を介して、音信号を入力処理する。また、入力部３１１は、音を示す電気信号について、Ａ／Ｄコンバータを用いて変換し、デジタル信号に変換された音信号を、測定部３１２に出力する。
【００３７】
測定部３１２は、入力部３１１から入力されたデジタルの音信号に基づいて、音の音圧レベルを測定する。そして、測定部３１２は、測定された音圧レベルに基づいた、音信号の周波数特性を示す計測データを生成する。さらに、測定部３１２は、生成した周波数特性を示す計測データを、信号一時記憶部３１３に記憶する。
【００３８】
信号一時記憶部３１３は、補正フィルタ設計部３１４が読み出すまで、測定部３１２が記憶した音信号の周波数特性を示す計測データを一時的に記憶する。
【００３９】
補正フィルタ設計部３１４は、生成部３１７と、設定部３１８と、を備え、目標特性記憶部３１５が記憶している周波数特性に近づけるよう補正フィルタを設計する。
【００４０】
生成部３１７は、目標特性記憶部３１５に記憶された目標となる周波数特性のデータと、補正対象となるイヤホン１０１の周波数特性の計測データと、の差分に基づく補正パラメータを生成する。生成部３１７は、イヤホン１０１から出力されて鼓膜に届く音について、合成されたイヤホン１０１の周波数特性を、目標となる周波数特性に近づけるための補正パラメータを生成する。補正パラメータとしては、例えば一般的なパラメトリックイコライザで用いられるパラメータを有する。パラメトリックイコライザで用いられるパラメータは、中心となる周波数、調整する帯域の幅、および利得である。
【００４１】
設定部３１８は、生成部３１７により生成された補正パラメータを、補正フィルタ３２１に対して設定する。
【００４２】
次に、本実施の形態にかかるコンピュータ１００における、補正フィルタの設定処理について説明する。図１４は、本実施の形態にかかるコンピュータ１００における上述した処理の手順を示すフローチャートである。
【００４３】
まず、メディアプレーヤ２２２が、出力端子２１４に対して、イヤホン１０１が接続されているか否かを検出する（ステップ８０１）。そして、接続されていないことを検出した場合（ステップ８０１のＮｏ）、表示制御部３２３が、出力端子２１４にイヤホン１０１を接続する旨を表示し（ステップ８１１）、再びイヤホン１０１が接続されているか否かの検出を行う（ステップ８０１）。
【００４４】
一方、メディアプレーヤ２２２が、イヤホン１０１が接続されていることを検出した場合（ステップ８０１のＹｅｓ）、補正フィルタ設計部３１４の設定部３１８が、補正フィルタ３２１に対して補正を行なわない設定にするとともに、測定用に音響設定の初期化を行う（ステップ８０２）。
【００４５】
次に、表示制御部３２３が、イヤホン１０１を、マイクロフォン２１３に近接させる旨のガイダンス表示を行う（ステップ８０３）。
【００４６】
そして、ユーザがイヤホン１０１をマイクロフォン２１３に近接させた後、計測を開始させるための操作を行う。これにより、操作受付部３２４が、計測開始の操作を受け付ける（ステップ８０４）。その後、音信号出力部３２２が計測用信号記憶部３２５から計測用の音信号を読み出して、当該音信号をイヤホン１０１から再生（出力）する（ステップ８０５）。
【００４７】
その後、入力部３１１が、マイクロフォン２１３を介して、音信号の入力処理を行う（ステップ８０６）。そして、測定部３１２が、入力処理された音信号から、音信号の周波数特性を示す計測データを生成する。そして、測定部３１２は、計測データを生成する際にエラーが生じているか否かを判定する（ステップ８０７）。エラーが生じていると判定した場合（ステップ８０７のＹｅｓ）、再度測定を行うためにステップ８０４から再び処理を開始する。
【００４８】
一方、測定部３１２が、エラーが生じていないと判定した場合（ステップ８０７のＮｏ）、生成した計測データを信号一時記憶部３１３に記憶させる。
【００４９】
そして、生成部３１７は、目標特性記憶部３１５に記憶された目標となる周波数特性のデータと、信号一時記憶部３１３に記憶された補正対象となるイヤホン１０１の周波数特性の計測データと、の差分に基づく補正パラメータを生成する（ステップ８０８）。
【００５０】
そして、設定部３１８が生成した補正パラメータを、補正フィルタ３２１に対して設定する（ステップ８０９）。さらに、設定部３１８は、ステップ８０３で初期化した音響設定を、補正パラメータを除いて書き戻す（ステップ８１０）。
【００５１】
上述した処理手順により、コンピュータ１００において、イヤホン１０１に適した補正フィルタが設計されることになり、イヤホン１０１での音質が、高性能イヤホンの音質やユーザの好みの音質に変更されることになる。
【００５２】
以上説明したように本実施形態にかかるコンピュータ１００を用いることで、容易にイヤホンの音響特性を測定することができる。これにより、イヤホンに適した周波数特性の補正を行うことができる。
【００５３】
ところで、目標特性記憶部３１５に記憶された目標となる周波数特性のデータは、高性能イヤホンによって測定されたデータを用いることが好ましい。しかしながら、この方法では、この機能を持った機器を量産しようとした場合目標となる高性能イヤホンを生産ライン毎に用意しなければならず高価な高性能イヤホンが多数必要となりコストが問題となる。
【００５４】
測定系毎に各種イヤホンの実測音響特性はその測定系のマイク特性等の測定系に依存する特性を含むため異なってしまうが、図７に示したように、各種イヤホン特性の違い（対数表示での差分）については、再現性があることが実験により確かめられた。また、イヤホンを含めた各測定系を線形システムと考えると、音響特性の要素毎の掛け算が全体の特性を表すことになる。
【００５５】
このことに注目し、実機に適用する目標特性を作成する際に、高性能イヤホンを使用せずに、安価なリファレンスイヤホン（参照用イヤホン）を実機で測定する。
【００５６】
図９に示すように、基準測定系の周波数特性測定装置９００で高性能イヤホン９０１から出力される音の周波数特性を測定し、高性能イヤホン特性データ(基準測定系)を作成する。基準測定系の周波数特性測定装置９００で測定された高性能イヤホン９０１から出力される音の周波数特性の例を図１０に示す。そして、図１１に示すように、基準測定系の周波数特性測定装置９００でリファレンスイヤホン１１０１から出力される音の周波数特性を測定し、リファレンスイヤホン特性データ(基準測定系)を作成する。基準測定系の周波数特性測定装置９００で測定されたリファレンスイヤホン１１０１から出力される音の周波数特性の例を図１２に示す。そして、図１３に示すように、実機（コンピュータ）１００でリファレンスイヤホン１１０１から出力される音の周波数特性を測定し、リファレンスイヤホン特性データ(実機)を作成する。実機１００で測定されたリファレンスイヤホン１１０１から出力される音の周波数特性の例を図１４に示す。
【００５７】
図１５に示すように、測定された高性能イヤホン特性データ(基準測定系)１５０１、リファレンスイヤホン特性データ(基準測定系)１５０２、およびリファレンスイヤホン特性データ(実機)１５０３に基づいて目標特性生成アプリケーションプログラム２２３が目標周波数特性データ１５１１を生成する。
【００５８】
図１６に、基準測定系と、実機の各音響特性要素の関係をまとめた図を示す。図１６において、ターゲットカーブチューニング特性ｔは、高性能イヤホン実測特性Ｍａ×Ｉを補正するためのチューニング周波数特性である。図１０に示した高性能イヤホン実測周波数特性Ｍａ×Ｉの例では、５ｋＨｚ辺りにピークが見られる。このピークはこの機種のイヤホンの特有の残響成分によるもので、このピークを抑えた方が音質が向上する。このピークを残したままターゲットカーブ（目標周波数特性）を生成するよりも、ピークを抑えてターゲットカーブを生成した方が別のイヤホンを補正した際の音質が改善される。ターゲットカーブチューニング特性ｔの例を図１７に示す。図１０に示した高性能イヤホン実測周波数特性Ｍａ×Ｉを図１７に示したターゲットカーブチューニング特性ｔによって補正した周波数特性を図１８に示す。図１８に示す周波数特性は、高性能イヤホン実測周波数特性Ｍａ×Ｉとターゲットカーブチューニング特性ｔとの積である。式は掛け算になっているが、実際の計算は対数での加算を行う。周波数特性を示すグラフは、縦軸が［ｄＢ］（デシベル）になっているため、図１８に示す周波数特性は２つの周波数特性を加算したカーブになっている。
【００５９】
次に、具体的な目標周波数特性データ１５１１の生成について説明する。
基準測定系の周波数特性測定装置９００によって測定された高性能イヤホン９０１の実測周波数特性（Ｍａ×Ｉ）およびリファレンスイヤホン１１０１の実測周波数特性（Ｍａ×Ｒ）、および実機１００によって測定されたリファレンスイヤホンの実測周波数特性（Ｍｂ×Ｒ）に基づいて、実機１００で高性能イヤホン９０１を測定した場合の特性Ｍｂ×Ｉ×ｔを計算により求める（推定する）ことができ、これを実機における目標特性とすることができる。
【００６０】
Ｍｂ×Ｉ×ｔ＝（Ｍｂ×Ｒ）×（Ｍａ×Ｉ×ｔ）／（Ｍａ×Ｒ）
実機１００のマイク周波数特性Ｍｂは未知であり直接測定することは出来ないが、補正対象のイヤホンの測定結果およびターゲットカーブ（目標特性）の両方に共通に含まれるため補正特性を計算する際には問題とならない。リファレンスイヤホン特性Ｒおよびマイク特性（基準測定系）Ｍａは約分の結果消える。
【００６１】
目標周波数特性の例を図１９に示す。
【００６２】
ユーザイヤホンの特性を目標となる高性能イヤホンの特性（Ｉ×ｔ）への補正は、ユーザイヤホンの特性Ｕと目標周波数特性Ｉ×ｔの比を掛けることで実現される。
【００６３】
従って、Ｕ×（Ｉ×ｔ／Ｕ）＝Ｉ×ｔという関係である。なお、（Ｉ×ｔ／Ｕ）が補正周波数特性である。
【００６４】
実機１００で、ユーザイヤホン１０１を測定すると、実機のマイク特性Ｍｂを含んだ実測周波数特性Ｍｂ×Ｕが得られるが、目標周波数特性にも実機のマイク特性Ｍｂが含まれているので、実測周波数特性Ｍｂ×Ｕを目標特性であるＭｂ×Ｉ×ｔに補正する補正周波数特性は、その比を計算すれば良く、式で表すと以下の通りである。
【００６５】
Ｉ×ｔ／Ｕ＝（（Ｍｂ×Ｉ×ｔ）／（Ｍｂ×Ｕ）
＝（（Ｍｂ×Ｒ）×（Ｍａ×Ｉ×ｔ）／（Ｍａ×Ｒ））／（Ｍｂ×Ｕ）
以上説明したとおり、イヤホンの音響特性に応じて適切な補正を行うことができる。イヤホンの音響特性を補正するための目標特性を機種毎あるいは機器毎に設定するために高価な、高性能イヤホンを用いることなく、安価な基準用のリファレンスイヤホンを用いることが出来るようにしたことで、費用をかけずに効率よく目標特性の設定が行えるようになった。
【００６６】
なお、リファレンスイヤホンを用いた周波数特性の測定、および目標周波数特性の生成は、例えば製造完了後の検査工程等で行われる。
【００６７】
（変形例)
上記実施形態では、ユーザイヤホンを測定した結果をそのまま使って補正の計算が出来るように、目標周波数特性に測定系に依存する特性を含ませる方法を示したが、基準測定系の目標周波数特性Ｍａ×Ｉ×ｔを共通の目標特性として、各機種または機器毎にはリファレンスイヤホンの実測結果（Ｍｂ×Ｒ）および（Ｍａ×Ｒ）を使って、実測特性の測定系の違いを補正して基準系でユーザイヤホンを測定したことを想定した特性（Ｍａ×Ｕ）を求めてからイヤホン特性の補正を行っても良い。
【００６８】
（Ｍａ×Ｕ）／（Ｍｂ×Ｕ）＝（Ｍａ×Ｒ）／（Ｍｂ×Ｒ）
の関係から、
Ｍａ×Ｕ＝（（Ｍａ×Ｒ）／（Ｍｂ×Ｒ））×（Ｍｂ×Ｕ）
となる。
【００６９】
ユーザイヤホンの補正特性は、（Ｍａ×Ｉ×ｔ）と（Ｍｂ×Ｕ）との比であるから、補正周波数特性Ｉ×ｔ／Ｕは下式のようになる。
【００７０】
Ｉ×ｔ／Ｕ＝（Ｍａ×Ｉ×ｔ）／（Ｍａ×Ｕ）
補正周波数特性Ｉ×ｔ／×Ｕは、補正特性を含んだ目標特性とユーザイヤホンの特性のみで表現され、ユーザイヤホンの特性を目標となる高性能イヤホンの特性に補正できる。
【００７１】
また、複数種の高性能イヤホンに基づいて生成された複数種の目標周波数特性をＨＤＤ２１１に格納しておき、ユーザが目標周波数特性を選択できるようにしてもよい。
【００７２】
また、目標周波数特性をコンピュータ１００で実行される目標特性生成アプリケーションプログラム２２３によって生成したが、コンピュータ１００によって測定されたリファレンスイヤホンの音響特性データを外部に書き出し、別のコンピュータによって目標周波数特性を生成してもよい。
【００７３】
上述した実施形態のコンピュータで実行されるメディアプレーヤ・プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。
【００７４】
また、上述した実施形態のコンピュータで実行されるメディアプレーヤ・プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、上述した実施形態のコンピュータで実行されるメディアプレーヤ・プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。
【００７５】
また、上述した実施形態のコンピュータで実行されるメディアプレーヤ・プログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。
【００７６】
本実施形態のコンピュータで実行されるメディアプレーヤ・プログラムは、上述した各部（信号測定部、補正・再生部）を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（プロセッサ）が上記記憶媒体からメディアプレーヤ・プログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、信号測定部、補正・再生部が主記憶装置上に生成されるようになっている。
【００７７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７８】
１００…コンピュータ、１０１…イヤホン、１１２…ディスプレイユニット、２０１…ＣＰＵ、２０２…ノースブリッジ、２０３…主メモリ、２０４…サウスブリッジ、２０５…グラフィクスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）、２０６…サウンドコントローラ、２０９…ＢＩＯＳ−ＲＯＭ、２１０…ＬＡＮコントローラ、２１１…ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、２１２…ＤＶＤドライブ、２１３…マイクロフォン、２１４…出力端子、２１６…エンベデッドコントローラ／キーボードコントローラＩＣ（ＥＣ／ＫＢＣ）、２２２…メディアプレーヤ、２２３…目標特性生成アプリケーションプログラム、３１０…信号測定部、３１１…入力部、３１２…測定部、３１３…信号一時記憶部、３１４…補正フィルタ設計部、３１５…目標特性記憶部、３１７…生成部、３１８…設定部、３２０…補正・再生部、３２１…補正フィルタ、３２２…音信号出力部、３２３…表示制御部、３２４…操作受付部、３２５…計測用信号記憶部、４０２…マイクロフォン、４０３…管、４０４…吸音材、６０１…キャビネット、９０１…高性能イヤホン、１１０１…リファレンスイヤホン、１５０１…高性能イヤホン特性データ（基準測定系）、１５０２…リファレンスイヤホン特性データ（基準測定系）、１５０３…リファレンスイヤホン特性データ（実機）、１５１１…目標周波数特性データ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された音の周波数特性を測定する測定手段と、
第１のイヤホンから出力された音の周波数特性を示す第１のデータと目標周波数特性を示す第２のデータとに基づいて、前記第１のイヤホンから出力される周波数特性を補正するための補正データを生成する生成手段と、
オーディオデータを前記補正データに基づいて補正をする補正手段と、
前記補正されたオーディオデータに基づいたオーディオ信号を前記第１のイヤホンに出力するオーディオ信号出力手段とを具備する音信号処理装置であって、
前記目標周波数特性は、周波数特性測定装置によって測定された第２のイヤホンから出力された音の周波数特性と前記測定部によって測定された第３のイヤホンから出力された音の周波数特性との積と、前記周波数特性装置によって測定された前記第３のイヤホンから出力された音の周波数特性との比に基づいて生成される、
音信号処理装置。
【請求項２】
前記目標周波数特性を生成する生成手段をさらに具備する、
請求項１に記載の音信号処理装置。
【請求項３】
前記目標周波数特性は、前記周波数特性測定装置によって測定された前記第２のイヤホンから出力された音の周波数特性を補正した周波特性に基づいて生成される、
請求項１に記載の音信号処理装置。
【請求項４】
前記周波数特性装置は、前記第２のイヤホンおよび前記第３のイヤホンから出力され、ジグを介してマイクロフォンに入力された音に応じた音データを取得し、
前記ジグは、前記第２のイヤホンおよび前記第３のイヤホンから出力された音が入力される第１の口と、他端から前記入力された音を前記マイクロフォンに出力する第２の口とを有する管を具備する
請求項１に記載の音信号処理装置。
【請求項５】
前記ジグは、前記管内に吸音材を具備する請求項４に記載の音信号処理装置。
【請求項６】
音信号処理装置で実行される音信号処理方法であって、
第１のイヤホンから出力された音の周波数特性を示す第１のデータと目標周波数特性を示す第２のデータとに基づいて、前記第１のイヤホンから出力される音の周波数特性を補正するための補正データを生成し、
オーディオデータを前記補正データに基づいて補正し、
前記目標周波数特性は、周波数特性測定装置によって測定された第２のイヤホンから出力された音の周波数特性と前記測定部によって測定された第３のイヤホンから出力された音の周波数特性との積と、前記周波数特性装置によって測定された前記第３のイヤホンから出力された音の周波数特性との比に基づいて生成される、
音信号処理方法。
【請求項７】
前記目標周波数特性は、前記周波数特性測定装置によって測定された前記第２のイヤホンから出力された音の周波数特性を補正した周波すく特性に基づいて生成される、
請求項６に記載の音信号方法。
【請求項８】
前記周波数特性装置は、前記第２のイヤホンおよび前記第３のイヤホンから出力され、ジグを介してマイクロフォンに入力された音に応じた音データを取得し、
前記ジグは、前記第２のイヤホンおよび前記第３のイヤホンから出力された音が入力される第１の口と、他端から前記入力された音を前記マイクロフォンに出力する第２の口とを有する管を具備する
請求項６に記載の音信号処理方法。
【請求項９】
前記ジグは、前記管内に吸音材を具備する請求項８に記載の音信号処理方法。
【請求項１】
入力された音の周波数特性を測定する測定手段と、
第１のイヤホンから出力された音の周波数特性を示す第１のデータと目標周波数特性を示す第２のデータとに基づいて、前記第１のイヤホンから出力される周波数特性を補正するための補正データを生成する生成手段と、
オーディオデータを前記補正データに基づいて補正をする補正手段と、
前記補正されたオーディオデータに基づいたオーディオ信号を前記第１のイヤホンに出力するオーディオ信号出力手段とを具備する音信号処理装置であって、
前記目標周波数特性は、周波数特性測定装置によって測定された第２のイヤホンから出力された音の周波数特性と前記測定部によって測定された第３のイヤホンから出力された音の周波数特性との積と、前記周波数特性装置によって測定された前記第３のイヤホンから出力された音の周波数特性との比に基づいて生成される、
音信号処理装置。
【請求項２】
前記目標周波数特性を生成する生成手段をさらに具備する、
請求項１に記載の音信号処理装置。
【請求項３】
前記目標周波数特性は、前記周波数特性測定装置によって測定された前記第２のイヤホンから出力された音の周波数特性を補正した周波特性に基づいて生成される、
請求項１に記載の音信号処理装置。
【請求項４】
前記周波数特性装置は、前記第２のイヤホンおよび前記第３のイヤホンから出力され、ジグを介してマイクロフォンに入力された音に応じた音データを取得し、
前記ジグは、前記第２のイヤホンおよび前記第３のイヤホンから出力された音が入力される第１の口と、他端から前記入力された音を前記マイクロフォンに出力する第２の口とを有する管を具備する
請求項１に記載の音信号処理装置。
【請求項５】
前記ジグは、前記管内に吸音材を具備する請求項４に記載の音信号処理装置。
【請求項６】
音信号処理装置で実行される音信号処理方法であって、
第１のイヤホンから出力された音の周波数特性を示す第１のデータと目標周波数特性を示す第２のデータとに基づいて、前記第１のイヤホンから出力される音の周波数特性を補正するための補正データを生成し、
オーディオデータを前記補正データに基づいて補正し、
前記目標周波数特性は、周波数特性測定装置によって測定された第２のイヤホンから出力された音の周波数特性と前記測定部によって測定された第３のイヤホンから出力された音の周波数特性との積と、前記周波数特性装置によって測定された前記第３のイヤホンから出力された音の周波数特性との比に基づいて生成される、
音信号処理方法。
【請求項７】
前記目標周波数特性は、前記周波数特性測定装置によって測定された前記第２のイヤホンから出力された音の周波数特性を補正した周波すく特性に基づいて生成される、
請求項６に記載の音信号方法。
【請求項８】
前記周波数特性装置は、前記第２のイヤホンおよび前記第３のイヤホンから出力され、ジグを介してマイクロフォンに入力された音に応じた音データを取得し、
前記ジグは、前記第２のイヤホンおよび前記第３のイヤホンから出力された音が入力される第１の口と、他端から前記入力された音を前記マイクロフォンに出力する第２の口とを有する管を具備する
請求項６に記載の音信号処理方法。
【請求項９】
前記ジグは、前記管内に吸音材を具備する請求項８に記載の音信号処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１３−３１１２５（Ｐ２０１３−３１１２５Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６７５１１（Ｐ２０１１−１６７５１１）
【出願日】平成２３年７月２９日（２０１１．７．２９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２９日（２０１１．７．２９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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