音場補正装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車室内等の狭い空間を音場とする場合において聴取位置における音圧特性を補正すると共に両耳間の位相特性を補正する音場補正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車の車室内に配置された左右チャンネルのスピーカに再生帯域においてフラットなオーディオ信号を供給すると、車室内における音波の干渉や反射等の作用により聴取位置における音圧特性はほぼ図１に示すように２００Ｈｚ付近にピーク（極大値）を有するものとなる。そこで、従来の音場補正装置は、かかるピークを有する音圧特性とは逆の周波数特性を備えたイコライザを用いて左右チャンネルのオーディオ信号の周波数特性を変化させることにより、聴取位置における音圧特性がフラットになるように補正していた。
【０００３】ところで、人間の両耳間の間隔は、到達する音波の周波数と密接な関係を有している。すなわち両耳間に到達する音波の位相差は、両耳の間隔にほぼ等しい波長の低周波成分に特に影響され、特有の指向パターンを有する。人間はこのような両耳間に到達する音波の両耳レベル差、位相差、指向パターン等により、音響的空間印象を認識することができる。
【０００４】この両耳間の相関関係を表わす式として、次のような両耳相関係数ρLRがある。
【０００５】
【数１】
ここで、ＰL(t)、ＰR(t)は各々左右の耳に加わる音圧を示し、それらのオーバラインは時間平均を示している。数式１を一般のリスニングルームにおいて考えると、低中音域においてほぼ１となり、左右両耳間に同相で音波が伝わる。高域においては音波の波長が両耳間の距離よりも短いため位相関係が無相関となり、両耳相関係数ρLRが０に近づく傾向を示す。
【０００６】しかしながら、車室内に当てはめると、車室内の着席位置における両耳相関係数ρLRは、車室内における音の反射や、着席位置から見た音源及び音響空間の非対称性等により、図２に示すような実測値となる。この実測結果により明白な如く、中低域において両耳相関係数ρLRが負となり、両耳間の位相が逆転する現象を示し、これが音のまつわりつき、定位の不明瞭感等を引き起こし、不快感を感ずるのであった。
【０００７】そこで、従来の音場補正装置においては、例えば、実願昭６１−１４３８９２号の明細書及び図面に開示されたように、両耳相関係数ρLRが負となる周波数帯域（例えば２００〜５００Ｈｚ）の位相を変化させる移相器を左右チャンネルの少なくとも一方に挿入することが行なわれていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、聴取位置における音圧特性がフラットになるようにすると共に両耳相関係数ρLRが１になるようにするためには、上記したようにイコライザ及び移相器を設ける構成にしなければならず、音場補正装置の構成を複雑化させる原因となっていた。また、イコライザ及び移相器の両方を挿入すると、所望の音圧特性及び位相の調整が難しくなるという問題点もあった。
【０００９】そこで、本発明の目的は、簡単な構成で聴取位置における音圧特性及び両耳相関の位相関係が良好になるようにすることが可能な音場補正装置を提供することである。
【００１０】
【発明を解決するための手段】本発明の音場補正装置は、音場内における音圧特性を補正するために音響装置の左右チャンネルの信号経路中に各々設けられた少なくとも１対のイコライザからなる音場補正装置であって、１対のイコライザ各々の周波数応答特性は２００Ｈｚ付近で音圧が減衰する特性となり、左右チャンネルにおけるその音圧が減衰する周波数が互いに異なることを特徴としている。
【００１１】
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。図３は本発明の実施例を示している。この図３に示した本発明による音場補正装置を含む車載音響装置においては、音源１からは左右チャンネルのアナログオーディオ信号が各々発生される。その左チャンネルのオーディオ信号はイコライザ２に供給され、右チャンネルのオーディオ信号はイコライザ３に供給される。イコライザ２，３の出力はパワーアンプ４，５を介して左右のスピーカ６，７に供給される。イコライザ２，３が本発明による音場補正装置である。左右のスピーカ６，７は例えば、自動車の室内に配置される。
【００１３】図４はイコライザ２，３の具体的な構成を示している。イコライザ２，３はオペアンプを用いたアクティブフィルタにより共に同一に構成されており、後述のコンデンサＣ1 ，Ｃ2 の値、或いは抵抗Ｒ1 〜Ｒ4の値が互いに異なっている。このイコライザにおいては、本回路の入力端子ＩＮが抵抗Ｒ1 を介してオペアンプＯＰ1 の非反転入力端子に接続されている。オペアンプＯＰ1 の出力端子が本回路の出力端子ＯＵＴに接続されている。オペアンプＯＰ1 の反転入力端子と出力端子との間に帰還抵抗Ｒ2 が接続されている。また、オペアンプＯＰ1 の非反転入力端子とアースとの間にはオペアンプＯＰ2 、抵抗Ｒ3 ，Ｒ4 及びコンデンサＣ1 ，Ｃ2 からなるインダクタンス回路が形成されている。すなわち、オペアンプＯＰ1 の非反転入力端子にコンデンサＣ1 ，Ｃ2 を直列に介してオペアンプＯＰ2 の非反転入力端子が接続され、コンデンサＣ1 ，Ｃ2 の接続点が抵抗Ｒ3を介してオペアンプＯＰ2 の反転入力端子及び出力端子に接続されている。また、抵抗Ｒ4 はオペアンプＯＰ2 の非反転入力端子とアースとの間に接続されている。
【００１４】かかる構成において、左右チャンネルのイコライザ２，３は異なる周波数に極大値を有し、その極大値周波数を中心周波数ｆ0 として所定の帯域幅で減衰するＢＥＦ（バンド・エリミネート・フィルタ）特性となっている。中心周波数ｆ0は抵抗Ｒ3 ，Ｒ4 及びコンデンサＣ1 ，Ｃ2 の符号を用いて示すと、
【００１５】
【数２】
の如く示すことができる。ここで、Ｒ1 ＝Ｒ2 ＝４．７ＫΩ，Ｒ3 ＝１．２ＫΩ，Ｒ4 ＝６８ＫΩとし、左チャンネルにおいて、Ｃ1 ＝０．１８μＦ，Ｃ2 ＝０．０４７μＦとすると、中心周波数ｆ0 は約２００Ｈｚとなり、尖鋭度Ｑは約３．７となる。また右チャンネルにおいて、Ｃ1 ＝０．１５μＦ，Ｃ2 ＝０．０３３μＦとすると、中心周波数ｆ0 は約２６０Ｈｚとなり、尖鋭度Ｑは約３．４となる。
【００１６】かかる値に設定された場合、左右チャンネル（Ｌch及びＲch) のイコライザ２，３の各周波数特性（周波数−応答特性）は図５に示すように２００Ｈｚ付近で減衰する特性となる。よって、車室内における音波の干渉や反射等の作用により２００Ｈｚ付近にピークを有するものとなっても、イコライザ２，３の周波数特性はこの車室内の音圧特性とは逆の周波数特性を備えることになるので、聴取位置における音圧特性をほぼフラットにすることができる。例えば、図６に実線で示した音圧特性が補正前であるとすると破線で示す特性が補正後の特性である。
【００１７】また、かかる値に設定された場合、イコライザ２，３の位相特性は図７に示すようになる。この図７R>７から明らかなように左右チャンネル間に位相ずれが生じているので、図８に示すように左右チャンネル間における位相差特性が得られる。この場合には位相差特性はほぼ２００Ｈｚを極大値周波数とする特性となる。よって、両耳相関係数ρLRが負となる周波数帯域（例えば２００〜５００Ｈｚ）の位相が正側に変化する。例えば、図９に実線で示した両耳相関係数特性が補正前であるとすると破線で示す特性が補正後の特性である。これにより両耳間位相差を改善することができる。
【００１８】なお、上記した実施例においては、２００Ｈｚを極大値周波数とする特性が１つできる周波数特性を備えたイコライザについて説明したが、これに限らず、図１０に示すように左右チャンネルで複数のインダクタンス回路１１〜１８を備えたイコライザを用いて複数の異なる周波数のピークを有する特性により聴取位置における音圧特性及び両耳間位相差を改善することもできる。
【００１９】また、上記した実施例においては、音場を車室内としているが、これに限らず、狭い空間を音場とする場合に本発明を適用することができる。
【００２０】
【発明の効果】以上の如く、本発明の音場補正装置においては、左右チャンネルのイコライザ各々の周波数応答特性は２００Ｈｚ付近で音圧が減衰する特性となり、左右チャンネルにおけるその音圧が減衰する周波数が互いに異なっている。よって、１対のイコライザだけの簡単な構成で聴取位置における音圧特性をフラットな特性に改善するだけでなく両耳間の位相補正をすることができ、低コストで狭空間において良好な聴感を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】聴取位置における音圧特性を示す図である。
【図２】両耳相関係数特性を示す図である。
【図３】本発明の実施例を示すブロック図である。
【図４】図３の装置中のイコライザの具体的構成を示す回路図である。
【図５】イコライザの周波数−応答特性を示す図である。
【図６】聴取位置における音圧特性の補正後の特性を示す図である。
【図７】イコライザの周波数−位相特性を示す図である。
【図８】イコライザのチャンネル間の周波数−位相差特性を示す図である。
【図９】両耳相関係数特性の補正後の特性を示す図である。
【図１０】イコライザの他の具体的構成を示す回路図である。
【主要部分の符号の説明】
１ 音源
２，３ イコライザ
４，５ パワーアンプ
６，７ スピーカ
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車室内等の狭い空間を音場とする場合において聴取位置における音圧特性を補正すると共に両耳間の位相特性を補正する音場補正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車の車室内に配置された左右チャンネルのスピーカに再生帯域においてフラットなオーディオ信号を供給すると、車室内における音波の干渉や反射等の作用により聴取位置における音圧特性はほぼ図１に示すように２００Ｈｚ付近にピーク（極大値）を有するものとなる。そこで、従来の音場補正装置は、かかるピークを有する音圧特性とは逆の周波数特性を備えたイコライザを用いて左右チャンネルのオーディオ信号の周波数特性を変化させることにより、聴取位置における音圧特性がフラットになるように補正していた。
【０００３】ところで、人間の両耳間の間隔は、到達する音波の周波数と密接な関係を有している。すなわち両耳間に到達する音波の位相差は、両耳の間隔にほぼ等しい波長の低周波成分に特に影響され、特有の指向パターンを有する。人間はこのような両耳間に到達する音波の両耳レベル差、位相差、指向パターン等により、音響的空間印象を認識することができる。
【０００４】この両耳間の相関関係を表わす式として、次のような両耳相関係数ρLRがある。
【０００５】
【数１】
ここで、ＰL(t)、ＰR(t)は各々左右の耳に加わる音圧を示し、それらのオーバラインは時間平均を示している。数式１を一般のリスニングルームにおいて考えると、低中音域においてほぼ１となり、左右両耳間に同相で音波が伝わる。高域においては音波の波長が両耳間の距離よりも短いため位相関係が無相関となり、両耳相関係数ρLRが０に近づく傾向を示す。
【０００６】しかしながら、車室内に当てはめると、車室内の着席位置における両耳相関係数ρLRは、車室内における音の反射や、着席位置から見た音源及び音響空間の非対称性等により、図２に示すような実測値となる。この実測結果により明白な如く、中低域において両耳相関係数ρLRが負となり、両耳間の位相が逆転する現象を示し、これが音のまつわりつき、定位の不明瞭感等を引き起こし、不快感を感ずるのであった。
【０００７】そこで、従来の音場補正装置においては、例えば、実願昭６１−１４３８９２号の明細書及び図面に開示されたように、両耳相関係数ρLRが負となる周波数帯域（例えば２００〜５００Ｈｚ）の位相を変化させる移相器を左右チャンネルの少なくとも一方に挿入することが行なわれていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、聴取位置における音圧特性がフラットになるようにすると共に両耳相関係数ρLRが１になるようにするためには、上記したようにイコライザ及び移相器を設ける構成にしなければならず、音場補正装置の構成を複雑化させる原因となっていた。また、イコライザ及び移相器の両方を挿入すると、所望の音圧特性及び位相の調整が難しくなるという問題点もあった。
【０００９】そこで、本発明の目的は、簡単な構成で聴取位置における音圧特性及び両耳相関の位相関係が良好になるようにすることが可能な音場補正装置を提供することである。
【００１０】
【発明を解決するための手段】本発明の音場補正装置は、音場内における音圧特性を補正するために音響装置の左右チャンネルの信号経路中に各々設けられた少なくとも１対のイコライザからなる音場補正装置であって、１対のイコライザ各々の周波数応答特性は２００Ｈｚ付近で音圧が減衰する特性となり、左右チャンネルにおけるその音圧が減衰する周波数が互いに異なることを特徴としている。
【００１１】
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。図３は本発明の実施例を示している。この図３に示した本発明による音場補正装置を含む車載音響装置においては、音源１からは左右チャンネルのアナログオーディオ信号が各々発生される。その左チャンネルのオーディオ信号はイコライザ２に供給され、右チャンネルのオーディオ信号はイコライザ３に供給される。イコライザ２，３の出力はパワーアンプ４，５を介して左右のスピーカ６，７に供給される。イコライザ２，３が本発明による音場補正装置である。左右のスピーカ６，７は例えば、自動車の室内に配置される。
【００１３】図４はイコライザ２，３の具体的な構成を示している。イコライザ２，３はオペアンプを用いたアクティブフィルタにより共に同一に構成されており、後述のコンデンサＣ1 ，Ｃ2 の値、或いは抵抗Ｒ1 〜Ｒ4の値が互いに異なっている。このイコライザにおいては、本回路の入力端子ＩＮが抵抗Ｒ1 を介してオペアンプＯＰ1 の非反転入力端子に接続されている。オペアンプＯＰ1 の出力端子が本回路の出力端子ＯＵＴに接続されている。オペアンプＯＰ1 の反転入力端子と出力端子との間に帰還抵抗Ｒ2 が接続されている。また、オペアンプＯＰ1 の非反転入力端子とアースとの間にはオペアンプＯＰ2 、抵抗Ｒ3 ，Ｒ4 及びコンデンサＣ1 ，Ｃ2 からなるインダクタンス回路が形成されている。すなわち、オペアンプＯＰ1 の非反転入力端子にコンデンサＣ1 ，Ｃ2 を直列に介してオペアンプＯＰ2 の非反転入力端子が接続され、コンデンサＣ1 ，Ｃ2 の接続点が抵抗Ｒ3を介してオペアンプＯＰ2 の反転入力端子及び出力端子に接続されている。また、抵抗Ｒ4 はオペアンプＯＰ2 の非反転入力端子とアースとの間に接続されている。
【００１４】かかる構成において、左右チャンネルのイコライザ２，３は異なる周波数に極大値を有し、その極大値周波数を中心周波数ｆ0 として所定の帯域幅で減衰するＢＥＦ（バンド・エリミネート・フィルタ）特性となっている。中心周波数ｆ0は抵抗Ｒ3 ，Ｒ4 及びコンデンサＣ1 ，Ｃ2 の符号を用いて示すと、
【００１５】
【数２】
の如く示すことができる。ここで、Ｒ1 ＝Ｒ2 ＝４．７ＫΩ，Ｒ3 ＝１．２ＫΩ，Ｒ4 ＝６８ＫΩとし、左チャンネルにおいて、Ｃ1 ＝０．１８μＦ，Ｃ2 ＝０．０４７μＦとすると、中心周波数ｆ0 は約２００Ｈｚとなり、尖鋭度Ｑは約３．７となる。また右チャンネルにおいて、Ｃ1 ＝０．１５μＦ，Ｃ2 ＝０．０３３μＦとすると、中心周波数ｆ0 は約２６０Ｈｚとなり、尖鋭度Ｑは約３．４となる。
【００１６】かかる値に設定された場合、左右チャンネル（Ｌch及びＲch) のイコライザ２，３の各周波数特性（周波数−応答特性）は図５に示すように２００Ｈｚ付近で減衰する特性となる。よって、車室内における音波の干渉や反射等の作用により２００Ｈｚ付近にピークを有するものとなっても、イコライザ２，３の周波数特性はこの車室内の音圧特性とは逆の周波数特性を備えることになるので、聴取位置における音圧特性をほぼフラットにすることができる。例えば、図６に実線で示した音圧特性が補正前であるとすると破線で示す特性が補正後の特性である。
【００１７】また、かかる値に設定された場合、イコライザ２，３の位相特性は図７に示すようになる。この図７R>７から明らかなように左右チャンネル間に位相ずれが生じているので、図８に示すように左右チャンネル間における位相差特性が得られる。この場合には位相差特性はほぼ２００Ｈｚを極大値周波数とする特性となる。よって、両耳相関係数ρLRが負となる周波数帯域（例えば２００〜５００Ｈｚ）の位相が正側に変化する。例えば、図９に実線で示した両耳相関係数特性が補正前であるとすると破線で示す特性が補正後の特性である。これにより両耳間位相差を改善することができる。
【００１８】なお、上記した実施例においては、２００Ｈｚを極大値周波数とする特性が１つできる周波数特性を備えたイコライザについて説明したが、これに限らず、図１０に示すように左右チャンネルで複数のインダクタンス回路１１〜１８を備えたイコライザを用いて複数の異なる周波数のピークを有する特性により聴取位置における音圧特性及び両耳間位相差を改善することもできる。
【００１９】また、上記した実施例においては、音場を車室内としているが、これに限らず、狭い空間を音場とする場合に本発明を適用することができる。
【００２０】
【発明の効果】以上の如く、本発明の音場補正装置においては、左右チャンネルのイコライザ各々の周波数応答特性は２００Ｈｚ付近で音圧が減衰する特性となり、左右チャンネルにおけるその音圧が減衰する周波数が互いに異なっている。よって、１対のイコライザだけの簡単な構成で聴取位置における音圧特性をフラットな特性に改善するだけでなく両耳間の位相補正をすることができ、低コストで狭空間において良好な聴感を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】聴取位置における音圧特性を示す図である。
【図２】両耳相関係数特性を示す図である。
【図３】本発明の実施例を示すブロック図である。
【図４】図３の装置中のイコライザの具体的構成を示す回路図である。
【図５】イコライザの周波数−応答特性を示す図である。
【図６】聴取位置における音圧特性の補正後の特性を示す図である。
【図７】イコライザの周波数−位相特性を示す図である。
【図８】イコライザのチャンネル間の周波数−位相差特性を示す図である。
【図９】両耳相関係数特性の補正後の特性を示す図である。
【図１０】イコライザの他の具体的構成を示す回路図である。
【主要部分の符号の説明】
１ 音源
２，３ イコライザ
４，５ パワーアンプ
６，７ スピーカ
【特許請求の範囲】
【請求項１】 音場内における音圧特性を補正するために音響装置の左右チャンネルの信号経路中に各々設けられた少なくとも１対のイコライザからなる音場補正装置であって、前記１対のイコライザ各々の周波数応答特性は２００Ｈｚ付近で音圧が減衰する特性となり、左右チャンネルにおけるその音圧が減衰する周波数が互いに異なることを特徴とする音場補正装置。
【請求項１】 音場内における音圧特性を補正するために音響装置の左右チャンネルの信号経路中に各々設けられた少なくとも１対のイコライザからなる音場補正装置であって、前記１対のイコライザ各々の周波数応答特性は２００Ｈｚ付近で音圧が減衰する特性となり、左右チャンネルにおけるその音圧が減衰する周波数が互いに異なることを特徴とする音場補正装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図９】
【図１０】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図９】
【図１０】
【図７】
【図８】
【特許番号】特許第３３７０９９６号（Ｐ３３７０９９６）
【登録日】平成１４年１１月１５日（２００２．１１．１５）
【発行日】平成１５年１月２７日（２００３．１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平４−３５３０１
【出願日】平成４年２月２１日（１９９２．２．２１）
【公開番号】特開平５−２３６６００
【公開日】平成５年９月１０日（１９９３．９．１０）
【審査請求日】平成１１年１月２６日（１９９９．１．２６）
【出願人】（０００００５０１６）パイオニア株式会社 (3,620)
【参考文献】
【文献】特開 平２−１４００９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開 昭６３−４９９００（ＪＰ，Ｕ）
【登録日】平成１４年１１月１５日（２００２．１１．１５）
【発行日】平成１５年１月２７日（２００３．１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成４年２月２１日（１９９２．２．２１）
【公開番号】特開平５−２３６６００
【公開日】平成５年９月１０日（１９９３．９．１０）
【審査請求日】平成１１年１月２６日（１９９９．１．２６）
【出願人】（０００００５０１６）パイオニア株式会社 (3,620)
【参考文献】
【文献】特開 平２−１４００９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開 昭６３−４９９００（ＪＰ，Ｕ）
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