音響補正装置
【課題】 ＦＩＲフィルタのフィルタ長を長くすることなく十分な音響効果を奏することが可能な音響補正装置を提供すること。
【解決手段】 本発明に係る音響補正装置３は、出力音の出力位置からリスナの左右の耳に至るまでの伝達関数に基づいて、出力音の出力信号から初期反射音のみを出力する音響信号を生成する音響補正手段１０ａ〜１０ｄと、出力音の出力信号から残響音のみを出力する音響信号を生成するリバーブ処理手段１１ａ、１１ｂと、音響補正手段１０ａ〜１０ｄにより出力された音響信号とリバーブ処理手段１１ａ、１１ｂにより出力された音響信号とを加算して初期反射音と残響音とを出力する音響信号を生成する加算手段１３ａ、１３ｂとを備える。
【解決手段】 本発明に係る音響補正装置３は、出力音の出力位置からリスナの左右の耳に至るまでの伝達関数に基づいて、出力音の出力信号から初期反射音のみを出力する音響信号を生成する音響補正手段１０ａ〜１０ｄと、出力音の出力信号から残響音のみを出力する音響信号を生成するリバーブ処理手段１１ａ、１１ｂと、音響補正手段１０ａ〜１０ｄにより出力された音響信号とリバーブ処理手段１１ａ、１１ｂにより出力された音響信号とを加算して初期反射音と残響音とを出力する音響信号を生成する加算手段１３ａ、１３ｂとを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出力音の出力位置からリスナの左右の耳に至るまでの伝達関数に基づいて、前記出力音の音響信号に対して音響補正処理を施す音響補正手段を備える音響補正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車室内における音響環境は、ロードノイズ等の車特有の騒音が侵入しやすいという特徴を備えており、また、車室は特有の狭い閉空間によって形成されるため、通常の音響空間とは異なる音響特性を備えているという特徴がある。このため、車室内において好適な音響環境を構築するためには、カーステレオ等の車載機器から出力される出力音を適切に補正する必要があった。
【０００３】
車載機器の出力音を補正する方法として、一般的にデジタルフィルタ（ＦＩＲフィルタ（Finite Impulse Response Filter）を用い、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の音源ソースの音響補正処理を行う方法が使用されている。
【０００４】
図５（ａ）は、リスナＬの正面方向に対して左右対称に設置されたスピーカ５０ａ、５０ｂより出力される出力音を、リスナＬが聴取する状態を示した図である。左のスピーカ５０ａより出力された出力音は、リスナＬへ左耳はもちろんのこと、右耳へも到達するため、リスナＬは、左右両方の耳での左スピーカ５０ａの出力音を聴取することとなる。また、同様に、右のスピーカ５０ｂより出力された出力音は、リスナＬへ右耳はもちろんのこと、左耳へも到達するため、リスナＬは、左右両方の耳での右スピーカ５０ｂの出力音を聴取することとなる。
【０００５】
左右のスピーカ５０ａ、５０ｂより発せられた音は、空間〜頭部〜耳を経由して鼓膜に至るまでに、周波数に応じて音圧レベルが変化する。音源から耳に至るまでの音の伝達特性のことを伝達関数（頭部伝達関数）という。リスナＬが音源の位置を特定できるのは、リスナＬが自身の頭部伝達関数とその角度依存性を把握しているためとされており、具体的には、知覚した音の音圧レベルの周波数特性および頭部の伝達関数から音源の角度を割り出している。従って、左右から出力される音声信号を、この伝達関数を考慮して音響補正することにより、リスナＬが聴取する音の音響環境を変化させることが可能となる（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
図５（ｂ）は、従来より用いられている音響補正装置の概略構成を示したブロック図である。音響補正装置５１は、４つのデジタルフィルタ５２ａ〜５２ｄと、２つの加算器５３ａ、５３ｂとを有している。デジタルフィルタ５２ａ〜５２ｄにはＦＩＲフィルタが用いられている。ＦＩＲフィルタは、インパルス入力を行ったときの出力信号を有限時間で0に収束させるフィルタであり、式（１）のように示される。
【数１】
【０００７】
・・・・・・・式（１）
ここで、ｙ[ｎ]は出力信号、ｘ[ｎ]は入力信号、ｈ[ｉ]は伝達関数を示している。
【０００８】
式（１）は、『時刻ｎにおける出力信号ｙ［ｎ］が、現在および過去の入力信号値ｘ［ｎ］、ｘ［ｎ−１］、ｘ［ｎ−２］、・・・、ｘ［ｎ―Ｎ］、ｘ［ｎ―（Ｎ−１）］の重み付き平均で表される』ことを意味しており、式（１）に示すＮをフィルタ長（フィルタ係数長）という。
【０００９】
音声信号に音響効果を施す場合には、コンサートホール等の音響効果を再現しようとする空間におけるインパルス応答を測定し、測定したインパルス応答をフーリエ変換することによって、その音響空間の伝達関数を求めてＦＩＲフィルタを構築する。
【００１０】
図６は、ＦＩＲフィルタの概略構成を示したブロック図であり、ＦＩＲフィルタ５５は多段的に連続して接続される遅延回路５６と、入力信号および各遅延回路５６で遅延された出力信号とをそれぞれ別の係数で乗算する乗算器５７と、乗算された各信号を順次加算する加算器５８とにより構成されている。乗算器において乗算される係数は、伝達関数に応じて設定される。
【００１１】
図５（ｂ）に示す各デジタルフィルタ５２ａ〜５２ｄの乗算器の係数（フィルタの係数）は、図５（ａ）を用いて説明した四個の伝達関数に基づいて設定されている。具体的は、デジタルフィルタ５２ａには、図５（ａ）に示した左スピーカ５０ａからリスナＬの左耳へと音が伝わるときの伝達関数ＨＬＬ（第１伝達関数）が用いられ、デジタルフィルタ５２ｂには、左スピーカ５０ａからリスナＬの右耳へと音が伝わるときの伝達関数ＨＬＲ（第２伝達関数）が用いられ、デジタルフィルタ５２ｃには、右スピーカ５０ｂからリスナＬの左耳へと音が伝わるときの伝達関数ＨＲＬ（第３伝達関数）が用いられ、デジタルフィルタ５２ｄには、右スピーカ５０ｂからリスナＬの右耳へと音が伝わるときの伝達関数ＨＲＲ（第４伝達関数）が用いられる。
【００１２】
左スピーカ５０ａより出力される音声信号は、図５（ｂ）に示すように、デジタルフィルタ５２ａによって左スピーカ５０ａから左耳へと伝達されるときの音響補正処理が施されるとともに、デジタルフィルタ５２ｂによって左スピーカから右耳へと伝達されるときの音響補正処理が施される。また、右スピーカ５０ｂより出力される音声信号は、デジタルフィルタ５２ｃによって右スピーカ５０ｂから左耳へと伝達されるときの音響補正処理が施されるとともに、デジタルフィルタ５２ｄによって右スピーカから右耳へと伝達されるときの音響補正処理が施される。
【００１３】
そして、デジタルフィルタ５２ａとデジタルフィルタ５２ｃとによって左耳用に補正された音響信号は、加算器５３ａにおいて加算されて、左耳用の出力信号Ｌとして出力される。また、デジタルフィルタ５２ｂとデジタルフィルタ５２ｄとによって右耳用に補正された音響信号は、加算器５３ｂにおいて加算されて、右耳用の出力信号Ｒとして出力される。
【００１４】
このように、ＦＩＲフィルタ５５を用いたデジタルフィルタ５２ａ〜５２ｄにより出力音の音響補正を行うことによって、コンサートホール等の音響環境を構築することができる。
【特許文献１】特開平７−３３６７９８号公報（第５−７頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述したＦＩＲフィルタを用いて音響補正を行う場合、音響効果を十分に得るためには、ＦＩＲフィルタのフィルタ長を十分に長くする必要があった。
【００１６】
図７（ａ）は、フィルタ長が４０９６の場合のインパルス応答を示している。フィルタ長が４０９６のインパルス応答では、図７（ａ）に示すように、波形に初期反射音部分Ａと残響音部分Ｂとが現れており、リスナＬは、初期反射音部分Ａを聴取することによって出力音の出力方向を判断し、残響音部分Ｂを聴取することによって出力音の空間的な広がりを感じることができる。
【００１７】
このような音響補正処理をハードウェア回路で行う場合、フィルタ長を長くすると図６に示すように、遅延回路５６、乗算器５７、加算器５８の数が増加してしまうため回路規模が大きくなり、ハードウェア回路が高価なものになってしまうという問題がある。
【００１８】
また、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等を用い、ソフトウェア処理によって音響補正を行う場合であっても、計算に必要とするメモリの要領が増大するとともに、計算時間が増加してしまうという問題があった。
【００１９】
一方で、フィルタ長を単純に短くした場合には、十分な音響効果を得ることができないという問題があった。図７（ｂ）は、フィルタ長が１２８の場合のインパルス応答を示している。フィルタ長が１２８のインパルス応答では、図７（ｂ）に示すように、波形に初期反射音部分Ａは現れているが残響音部分Ｂは全く示されていない。このため、リスナＬは、初期反射音部分Ａを聴取することによって出力音の出力方向を判断することはできるが、残響音部分Ｂを聴取することができないため、出力音の空間的な広がりを感じることができず、十分な音響環境を得ることができなかった。
【００２０】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、ＦＩＲフィルタのフィルタ長を長くすることなく十分な音響効果を奏することが可能な音響補正装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決するために、本発明に係る音響補正装置は、出力音の出力位置からリスナの左右の耳に至るまでの伝達関数に基づいて、前記出力音の出力信号から初期反射音のみを出力する音響信号を生成する音響補正手段と、前記出力音の出力信号から残響音のみを出力する音響信号を生成するリバーブ処理手段と、前記音響補正手段により生成された音響信号と前記リバーブ処理手段により生成された音響信号とを加算して前記初期反射音と前記残響音とを出力する音響信号を生成する加算手段とを備えることを特徴とする。
【００２２】
また、前記音響補正手段は、ＦＩＲフィルタにより構成され、当該ＦＩＲフィルタのフィルタ長を短くすることによって、前記初期反射音のみを出力する音響信号を生成するものであってもよい。
【００２３】
さらに、前記音響補正手段は、Ｌチャネル用の出力信号からリスナの左耳に至るまでの第１伝達関数に基づいてフィルタの係数が設定される第１のＦＩＲフィルタと、前記Ｌチャネル用の出力信号からリスナの右耳に至るまでの第２伝達関数に基づいてフィルタの係数が設定される第２のＦＩＲフィルタと、Ｒチャネル用の出力信号からリスナの左耳に至るまでの第３伝達関数に基づいてフィルタの係数が設定される第３のＦＩＲフィルタと、前記Ｒチャネル用の出力信号からリスナの右耳に至るまでの第４伝達関数に基づいてフィルタの係数が設定される第４のＦＩＲフィルタとを有し、前記リバーブ処理手段は、前記Ｌチャネル用の出力信号に対して残響音処理を行う第１のリバーブ処理手段と、前記Ｒチャネル用の出力信号に対して残響音処理を行う第２のリバーブ処理手段とを有し、前記加算手段は、前記第１のＦＩＲフィルタを介して生成された出力信号と、前記第３のＦＩＲフィルタを介して生成された出力信号と、前記第１のリバーブ処理手段を介して生成された出力信号とを加算して、Ｌチャネル用の出力信号を生成する第１の加算手段と、前記第２のＦＩＲフィルタを介して生成された出力信号と、前記第４のＦＩＲフィルタを介して生成された出力信号と、前記第２のリバーブ処理手段を介して生成された出力信号とを加算して、Ｒチャネル用の出力信号を生成する第２の加算手段とを有し、前記第１乃至第４のＦＩＲフィルタのフィルタ長が、短い値に設定されるものであってもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る音響補正装置によれば、初期反射音のみを出力する音響信号を生成する音響補正手段と、残響音のみを出力する音響信号を生成するリバーブ処理手段と、音響補正手段により生成された音響信号とリバーブ処理手段により生成された音響信号とを加算して初期反射音と残響音とを出力する音響信号を生成する加算手段とを備えているので、音響補正処理された出力信号のうち、初期反射音部分によって出力音の出力方向を再現することができ、残響音部分によって出力音の空間的な広がりを再現することができる。
【００２５】
また、ＦＩＲフィルタのフィルタ長を短くして初期反射音のみを出力する音響信号をＦＩＲフィルタで生成し、さらに、リバーブ処理手段で残響音のみを出力する音響信号を生成することによって、フィルタ長を長くすることによってＦＩＲフィルタで得ることが可能となる音響補正効果と同等の効果を、フィルタ長の短いＦＩＲフィルタを用いて実現することができる。このように、ＦＩＲフィルタのフィルタ長を従来よりも短くすることができるので、ＦＩＲフィルタの音響補正処理に伴う回路規模の増大を抑制することができ、計算に必要なメモリ容量を大幅に削減することができる。
【００２６】
さらに、リバーブ処理手段を用いることにより、長いフィルタ長のＦＩＲフィルタを用いて音響補正処理を行う場合に比べて回路構成を簡略化し、演算処理に必要なメモリ等を削減しつつ同様の音響効果を奏することが可能となるので、十分な音響効果を簡易な構成により実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明に係る音響補正装置を備えた音響補正システムを、図面を用いて詳細に説明する。
【００２８】
図１は、音響補正システムの概略構成を示したブロック図である。音響補正システム１は、オーディオ再生部２、音響補正部（音響補正装置）３、スピーカ４ａ、４ｂ、メモリ５、操作部６、制御部７を備えている。
【００２９】
オーディオ再生部２は、ＣＤやＤＶＤ等の記録メディアに記録された音源データを入力信号として読み取り、音響補正部３に出力する役割を有している。なお、オーディオ再生部２により読み取られる音源データは、必ずしもＣＤやＤＶＤ等の記録メディアに記録されたものには限定されず、ハードディスクドライブ等に記録された音源データであってもよい。また、オーディオ再生部２の代わりに、音響補正システム１に外部入力端子（図示省略）等を設け、この外部入力端子を介して他のオーディオ機器で再生された音源データを読み取る構成であってもよい。本実施形態においては、オーディオ再生部２により、Ｌチャネル用の音響データとＲチャネル用の音響データとを取得し、入力信号Ｌおよび入力信号Ｒとして出力するものとする。
【００３０】
スピーカ４ａ、４ｂは、音響補正部３によって補正処理された出力信号Ｌおよび出力信号Ｒを、出力音として出力する装置であり、スピーカ４ａはＬチャネル用のスピーカ、スピーカ４ｂはＲチャネル用のスピーカを示している。スピーカ４ａ、４ｂは、一般的なスピーカと同様にコーン、マグネット、ボイスコイル等からなるユニットによって構成されている。
【００３１】
操作部６は、リスナが所望の音響補正モード、例えば、コンサートホールモードやスタジアムモード等の音響環境を選択するための操作手段である。操作部６を用いてリスナにより選択された音響補正モードに従って、制御部７では音響補正部３の音響補正設定を行う。また、メモリ５には、音響補正部３において音響補正処理を行う際に使用する音響補正モードに関する情報（例えば、伝達関数）が記録されており、制御部７において音響補正設定が行われる場合には、メモリ５に記憶される音響補正モードに関する情報が利用される。
【００３２】
制御部７は、リスナが選択した音響補正モードに従って、後述するＦＩＲフィルタの乗算器の係数（フィルタの係数）を決定し、音響補正処理の処理パラメータとして音響補正部３に送出する役割を有している。具体的に制御部７は、リスナが選択した音響補正モード情報を操作部６から取得し、取得した音響補正モードに従って、メモリ５から関連する情報を読み出す。そして読み出した情報に基づいて、ＦＩＲフィルタの係数値を決定して処理パラメータを送出する。
【００３３】
音響補正部３は、オーディオ再生部２より取得した入力信号Ｌおよび入力信号Ｒに対して音響補正処理を施した後に、スピーカ４ａ、４ｂに出力する役割を有している。図２は、音響補正部３の概略構成を示したブロック図である。
【００３４】
音響補正部３は、４つのデジタルフィルタ（音響補正手段）１０ａ〜１０ｄと２つのリバーブ処理器（リバーブ処理手段：第１のリバーブ処理手段、第２のリバーブ処理手段：）１１ａ、１１ｂと、２つの乗算器１２ａ、１２ｂと、４つの加算器（加算手段：第１の加算手段、第２の加算手段）１３ａ〜１３ｄとを有している。
【００３５】
デジタルフィルタ１０ａ〜１０ｄには、ＦＩＲフィルタ（第１〜第４のＦＩＲフィルタ）が用いられており、デジタルフィルタ１０ａ〜１０ｄは、制御部７より受信した処理パラメータに基づいて、オーディオ再生部２より受信した入力信号Ｌ・入力信号Ｒに対して音響補正処理を施す役割を有している。ＦＩＲフィルタは、図６を示して既に説明したＦＩＲフィルタと同様に、遅延器と乗算器と加算機とにより構成されている。乗算器における係数は、制御部７より受信する処理パラメータにより設定される。
【００３６】
具体的に、デジタルフィルタ１０ａには、左スピーカからリスナの左耳へと音が伝わるときの伝達関数に基づいて設定された処理パラメータの係数が用いられ、デジタルフィルタ１０ｂには、左スピーカからリスナの右耳へと音が伝わるときの伝達関数に基づいて設定された処理パラメータの係数が用いられ、デジタルフィルタ１０ｃには、右スピーカからリスナの左耳へと音が伝わるときの伝達関数に基づいて設定された処理パラメータの係数が用いられ、デジタルフィルタ１０ｄには、右スピーカからリスナの右耳へと音が伝わるときの伝達関数に基づいて設定された処理パラメータの係数が用いられる。ただし、本実施形態に係るＦＩＲフィルタのフィルタ長は、比較的短い値、例えば１２８に設定されている。
【００３７】
リバーブ処理器１１ａ、１１ｂは、オーディオ再生部２より受信した入力信号Ｌ・入力信号Ｒに対して残響処理（Reverbration処理）を施す役割を有している。リザーブ処理機１１ａ、１１ｂは、図３（ａ）に示すように、1つの遅延回路１５と、２つの乗算器１６ａ、１６ｂと、２つの加算器１７ａ、１７ｂとにより１ユニットが形成されており、必要に応じて、図３（ｂ）に示すように、加算器１７ａ、１７ｂが連結部となって直列に複数組み合わされて構成される。なお、本実施形態においては、リバーブ処理機１１ａ、１１ｂとして３ユニットが連結されたものと用いることとする。乗算器１２ａと乗算器１２ａは、リバーブ処理器１１ａ、１１ｂにより残響処理がなされた出力信号Ｌ・残響信号Ｒの振幅を調整する役割を有している。
【００３８】
次に、音響補正部３において、オーディオ再生部２より入力した入力信号Ｌ・Ｒ入力信号Ｒに音響補正処理を施した後に、スピーカ４ａ、４ｂに対して出力信号Ｌ・出力信号Ｒを出力する処理手順を説明する。
【００３９】
まず、入力信号Ｌは、図２に示すように、デジタルフィルタ１０ａとデジタルフィルタ１０ｂとリバーブ処理器１１ａとに入力され、入力信号Ｒは、デジタルフィルタ１０ｃとデジタルフィルタ１０ｄとリバーブ処理器１１ｂとに入力される。
【００４０】
デジタルフィルタ１０ａに入力された入力信号Ｌは、デジタルフィルタ１０ａによって左スピーカから左耳へと伝達されるときの音響補正処理が施され、デジタルフィルタ１０ｂに入力された入力信号Ｌは、デジタルフィルタ１０ｂによって左スピーカから右耳へと伝達されるときの音響補正処理が施される。
【００４１】
また、デジタルフィルタ１０ｃに入力された入力信号Ｒは、デジタルフィルタ１０ｃによって右スピーカから左耳へと伝達されるときの音響補正処理が施され、デジタルフィルタ１０ｄに入力された入力信号Ｒは、デジタルフィルタ１０ｄによって右スピーカから右耳へと伝達されるときの音響補正処理が施される。
【００４２】
そして、デジタルフィルタ１０ａとデジタルフィルタ１０ｃとによって左耳用に補正された音響信号は、加算器１３ａにおいて足し合わされて、左耳用の出力信号Ｌａとなる。また、デジタルフィルタ１０ｂとデジタルフィルタ１０ｄとによって右耳用に補正された音響信号は、加算器１３ｂにおいて足し合わされて、右耳用の出力信号Ｒａとなる。
【００４３】
各デジタルフィルタ１０ａ〜１０ｄにより施される音響補正処理は、操作部６で選択された音響補正モードに基づいて決定された処理パラメータに基づいて行われるので、デジタルフィルタ１０ａ〜１０ｄにより音響補正が行われた出力信号をスピーカ４ａ、４ｂより出力させることによって、コンサートホール等の音響環境を構築することができる。
【００４４】
ただし、デジタルフィルタ１０ａ〜１０ｄにおけるフィルタ長は、上述したように１２８に設定されているため、デジタルフィルタ１０ａ〜１０ｄでＦＩＲフィルタが適用された出力信号のインパルス応答は図４（ａ）に示すように、初期反射音部分Ａのみが示されたものとなる。
【００４５】
一方で、リバーブ処理器１１ａに入力された入力信号Ｌおよび、リバーブ処理器１１ｂに入力された入力信号Ｒは、リバーブ処理器１１ａ、１１ｂによって残響音処理が施される。
【００４６】
具体的には、リバーブ処理器１１ａに入力され入力信号Ｌは、遅延回路１５により遅延される信号と、遅延回路１５を介さずに乗算器１６ａで所定係数乗算される信号とに分かれる。遅延回路１５により所定時間だけ遅延された信号は、乗算器１６ｂを介してフィードバックされて加算器１７ａで入力信号に足し合わされる信号と、加算器１７ｂに乗算器１６ａで乗算された信号に足し合わされて出力信号となる信号とに分けられる。
【００４７】
このように、遅延回路１５により遅延された後にフィードバック等がなされて信号が重ね合わされることによって、リバーブ処理器１１ａでは、遅延により生じた反射音が複数重なり合って複合したような効果を奏し、残響効果を奏することとなる。リバーブ処理器１１ａにより残響音処理がなされた出力信号は、乗算器１２ａにより振幅が調整されて出力信号Ｌｂとなる。その後、出力信号Ｌｂは、加算器１３ｃによって、デジタルフィルタ１０ａ、１０ｃにより音響補正処理がなされた出力信号Ｌａに足し合わされて、Ｌチャネル用の出力信号Ｌとしてスピーカ４ａに出力される。
【００４８】
また、リバーブ処理器１１ｂに入力した入力信号Ｒも同様に、残響音処理がなされた後に、加算器１３ｄによって、デジタルフィルタ１０ｂ、１０ｄにより音響補正処理がなされた出力信号Ｒａと足し合わされて、Ｒチャネル用の出力信号Ｒとしてスピーカ４ｂに出力される。
【００４９】
図４（ｂ）は、リバーブ処理器１１ａの遅延回路１５と乗算器１６ａ、１６ｂとに対し、所定の遅延数および係数をパラメータとして与えることにより残響音処理が行われた出力信号Ｌｂのインパルス応答を示している。残響音処理が行われた出力信号Ｌｂは、図４（ｂ）に示すように、初期反射音部分Ａは表されていないが、残響音部分Ｂは表されている。従って、加算器１３ｃによって、デジタルフィルタ１０ａ、１０ｃにより音響補正処理が施された出力信号Ｌａと、リバーブ処理器１１ａにより残響音処理が施された出力信号Ｌｂとを加算することによって、図４（ｃ）に示すように、初期反射音部分Ａと残響音部分Ｂとを備えるインパルス応答を得ることができる。
【００５０】
特に、ＦＩＲフィルタの係数、リバーブ処理器１１ａの遅延数および係数、乗算器１２ａによる出力信号の振幅を適切に設定することによって、ＦＩＲフィルタのフィルタ長が１２８程度であってもフィルタ長が数千以上のＦＩＲフィルタを単独で用いたときと同様のインパルス応答を得ることができる。
【００５１】
このように、フィルタ長の短いＦＩＲフィルタ（デジタルフィルタ１０ａ〜１０ｄ）とリバーブ処理器１１ａ、１１ｂとを用いて音響補正処理を行うことによって、ＦＩＲフィルタで音響補正処理された初期反射音部分Ａにより、出力音の出力方向を再現することができ、リバーブ処理器１１ａ、１１ｂにより残響音処理がなされた残響音部分Ｂにより、出力音の空間的な広がりを再現することができる。
【００５２】
さらに、ＦＩＲフィルタにおいてフィルタ長を長くして得られる音響補正効果を、フィルタ長の短いＦＩＲフィルタ（デジタルフィルタ１０ａ〜１０ｄ）とリバーブ処理器１１ａ、１１ｂとを用いて実現する場合には、ＦＩＲフィルタのフィルタ長に比べてリバーブ処理器１１ａ、１１ｂの連結ユニット長を大幅に短くした構成（本実施形態では、３ユニット長）で同様の効果を得ることができるので、回路規模の増大を抑制することができ、計算に必要なメモリ容量を大幅に削減することができる。
【００５３】
なお、音響補正処理に必要とされるメモリ容量を削減することができるので、必要であれば、図１に示したメモリ５に代えて、ＦＩＲフィルタの複数のフィルタ係数とリバーブ処理器の複数のパラメータ（遅延数および係数）とを組み合わせてパラメータセットとして記録したデータベースを設けてもよい。リスナが操作部６を介してパラメータセットを自由に選択し、そのパラメータセットに基づいてデータベースよりフィルタ係数等を切り替えたり、または、入力される入力信号に応じて任意のタイミングでパラメータセットに基づいてフィルタ係数等を切り替えたりする構成とすることも可能である。
【００５４】
以上説明したように、本発明に係る音響補正装置を用いることによって、ＦＩＲフィルタにおいてフィルタ長を長くすることなく十分な音響補正効果を奏することができると共に、メモリの使用容量の削減と計算時間の短縮化を図ることが可能となる。
【００５５】
なお、本発明に係る音響特性補正装置を、図面を用いて詳細に説明したが、本発明に係る音響特性補正装置は上述した実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本実施形態に係る音響補正システムの概略構成を示したブロック図である。
【図２】本実施形態に係る音響補正部の概略構成を示したブロック図である。
【図３】本実施形態に係るリバーブ処理器の概略構成を示したブロック図である。
【図４】（ａ）は、本実施形態に係る出力信号Ｌａのインパルス応答を示すグラフであり、（ｂ）は、本実施形態に係る出力信号Ｌｂのインパルス応答を示すグラフであり、（ｃ）は、本実施形態に係る出力信号Ｌのインパルス応答を示すグラフである。
【図５】（ａ）はリスナの前面方向に対して左右対称にスピーカ他設置された構成を示した図であり、（ｂ）は、従来の音響補正装置の概略構成を示したブロック図である。
【図６】一般的なＦＩＲフィルタの概略構成を示したブロック図である。
【図７】（ａ）はフィルタ長の長いＦＩＲフィルタにより音響補正処理がなされた出力信号のインパルス応答を示したグラフであり、（ａ）はフィルタ長の短いＦＩＲフィルタにより音響補正処理がなされた出力信号のインパルス応答を示したグラフである。
【符号の説明】
【００５７】
１ …音響補正システム
２ …オーディオ再生部
３ …音響補正部（音響補正装置）
４ａ、４ｂ、５０ａ、５０ｂ …スピーカ
５ …メモリ（データベース）
６ …操作部
７ …制御部
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ …デジタルフィルタ（音響補正手段、ＦＩＲフィルタ）
１１ａ、１１ｂ …リバーブ処理器（リバーブ処理手段）
１２ａ、１２ｂ …（音響補正部の）乗算器
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ …（音響補正部の）加算器（加算手段）
１５ …（リバーブ処理器の）遅延回路
１６ａ、１６ｂ …（リバーブ処理器の）乗算器
１７ａ、１７ｂ …（リバーブ処理器の）加算器
５１ …（従来の）音響補正装置
５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ …（従来の音響補正装置の）デジタルフィルタ
５３ａ、５３ｂ …（従来の音響補正装置の）加算器
５５ …ＦＩＲフィルタ
５６ …（ＦＩＲフィルタの）遅延回路
５７ …（ＦＩＲフィルタの）乗算器
５８ …（ＦＩＲフィルタの）加算器
Ｌ …リスナ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出力音の出力位置からリスナの左右の耳に至るまでの伝達関数に基づいて、前記出力音の音響信号に対して音響補正処理を施す音響補正手段を備える音響補正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車室内における音響環境は、ロードノイズ等の車特有の騒音が侵入しやすいという特徴を備えており、また、車室は特有の狭い閉空間によって形成されるため、通常の音響空間とは異なる音響特性を備えているという特徴がある。このため、車室内において好適な音響環境を構築するためには、カーステレオ等の車載機器から出力される出力音を適切に補正する必要があった。
【０００３】
車載機器の出力音を補正する方法として、一般的にデジタルフィルタ（ＦＩＲフィルタ（Finite Impulse Response Filter）を用い、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の音源ソースの音響補正処理を行う方法が使用されている。
【０００４】
図５（ａ）は、リスナＬの正面方向に対して左右対称に設置されたスピーカ５０ａ、５０ｂより出力される出力音を、リスナＬが聴取する状態を示した図である。左のスピーカ５０ａより出力された出力音は、リスナＬへ左耳はもちろんのこと、右耳へも到達するため、リスナＬは、左右両方の耳での左スピーカ５０ａの出力音を聴取することとなる。また、同様に、右のスピーカ５０ｂより出力された出力音は、リスナＬへ右耳はもちろんのこと、左耳へも到達するため、リスナＬは、左右両方の耳での右スピーカ５０ｂの出力音を聴取することとなる。
【０００５】
左右のスピーカ５０ａ、５０ｂより発せられた音は、空間〜頭部〜耳を経由して鼓膜に至るまでに、周波数に応じて音圧レベルが変化する。音源から耳に至るまでの音の伝達特性のことを伝達関数（頭部伝達関数）という。リスナＬが音源の位置を特定できるのは、リスナＬが自身の頭部伝達関数とその角度依存性を把握しているためとされており、具体的には、知覚した音の音圧レベルの周波数特性および頭部の伝達関数から音源の角度を割り出している。従って、左右から出力される音声信号を、この伝達関数を考慮して音響補正することにより、リスナＬが聴取する音の音響環境を変化させることが可能となる（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
図５（ｂ）は、従来より用いられている音響補正装置の概略構成を示したブロック図である。音響補正装置５１は、４つのデジタルフィルタ５２ａ〜５２ｄと、２つの加算器５３ａ、５３ｂとを有している。デジタルフィルタ５２ａ〜５２ｄにはＦＩＲフィルタが用いられている。ＦＩＲフィルタは、インパルス入力を行ったときの出力信号を有限時間で0に収束させるフィルタであり、式（１）のように示される。
【数１】
【０００７】
・・・・・・・式（１）
ここで、ｙ[ｎ]は出力信号、ｘ[ｎ]は入力信号、ｈ[ｉ]は伝達関数を示している。
【０００８】
式（１）は、『時刻ｎにおける出力信号ｙ［ｎ］が、現在および過去の入力信号値ｘ［ｎ］、ｘ［ｎ−１］、ｘ［ｎ−２］、・・・、ｘ［ｎ―Ｎ］、ｘ［ｎ―（Ｎ−１）］の重み付き平均で表される』ことを意味しており、式（１）に示すＮをフィルタ長（フィルタ係数長）という。
【０００９】
音声信号に音響効果を施す場合には、コンサートホール等の音響効果を再現しようとする空間におけるインパルス応答を測定し、測定したインパルス応答をフーリエ変換することによって、その音響空間の伝達関数を求めてＦＩＲフィルタを構築する。
【００１０】
図６は、ＦＩＲフィルタの概略構成を示したブロック図であり、ＦＩＲフィルタ５５は多段的に連続して接続される遅延回路５６と、入力信号および各遅延回路５６で遅延された出力信号とをそれぞれ別の係数で乗算する乗算器５７と、乗算された各信号を順次加算する加算器５８とにより構成されている。乗算器において乗算される係数は、伝達関数に応じて設定される。
【００１１】
図５（ｂ）に示す各デジタルフィルタ５２ａ〜５２ｄの乗算器の係数（フィルタの係数）は、図５（ａ）を用いて説明した四個の伝達関数に基づいて設定されている。具体的は、デジタルフィルタ５２ａには、図５（ａ）に示した左スピーカ５０ａからリスナＬの左耳へと音が伝わるときの伝達関数ＨＬＬ（第１伝達関数）が用いられ、デジタルフィルタ５２ｂには、左スピーカ５０ａからリスナＬの右耳へと音が伝わるときの伝達関数ＨＬＲ（第２伝達関数）が用いられ、デジタルフィルタ５２ｃには、右スピーカ５０ｂからリスナＬの左耳へと音が伝わるときの伝達関数ＨＲＬ（第３伝達関数）が用いられ、デジタルフィルタ５２ｄには、右スピーカ５０ｂからリスナＬの右耳へと音が伝わるときの伝達関数ＨＲＲ（第４伝達関数）が用いられる。
【００１２】
左スピーカ５０ａより出力される音声信号は、図５（ｂ）に示すように、デジタルフィルタ５２ａによって左スピーカ５０ａから左耳へと伝達されるときの音響補正処理が施されるとともに、デジタルフィルタ５２ｂによって左スピーカから右耳へと伝達されるときの音響補正処理が施される。また、右スピーカ５０ｂより出力される音声信号は、デジタルフィルタ５２ｃによって右スピーカ５０ｂから左耳へと伝達されるときの音響補正処理が施されるとともに、デジタルフィルタ５２ｄによって右スピーカから右耳へと伝達されるときの音響補正処理が施される。
【００１３】
そして、デジタルフィルタ５２ａとデジタルフィルタ５２ｃとによって左耳用に補正された音響信号は、加算器５３ａにおいて加算されて、左耳用の出力信号Ｌとして出力される。また、デジタルフィルタ５２ｂとデジタルフィルタ５２ｄとによって右耳用に補正された音響信号は、加算器５３ｂにおいて加算されて、右耳用の出力信号Ｒとして出力される。
【００１４】
このように、ＦＩＲフィルタ５５を用いたデジタルフィルタ５２ａ〜５２ｄにより出力音の音響補正を行うことによって、コンサートホール等の音響環境を構築することができる。
【特許文献１】特開平７−３３６７９８号公報（第５−７頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述したＦＩＲフィルタを用いて音響補正を行う場合、音響効果を十分に得るためには、ＦＩＲフィルタのフィルタ長を十分に長くする必要があった。
【００１６】
図７（ａ）は、フィルタ長が４０９６の場合のインパルス応答を示している。フィルタ長が４０９６のインパルス応答では、図７（ａ）に示すように、波形に初期反射音部分Ａと残響音部分Ｂとが現れており、リスナＬは、初期反射音部分Ａを聴取することによって出力音の出力方向を判断し、残響音部分Ｂを聴取することによって出力音の空間的な広がりを感じることができる。
【００１７】
このような音響補正処理をハードウェア回路で行う場合、フィルタ長を長くすると図６に示すように、遅延回路５６、乗算器５７、加算器５８の数が増加してしまうため回路規模が大きくなり、ハードウェア回路が高価なものになってしまうという問題がある。
【００１８】
また、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等を用い、ソフトウェア処理によって音響補正を行う場合であっても、計算に必要とするメモリの要領が増大するとともに、計算時間が増加してしまうという問題があった。
【００１９】
一方で、フィルタ長を単純に短くした場合には、十分な音響効果を得ることができないという問題があった。図７（ｂ）は、フィルタ長が１２８の場合のインパルス応答を示している。フィルタ長が１２８のインパルス応答では、図７（ｂ）に示すように、波形に初期反射音部分Ａは現れているが残響音部分Ｂは全く示されていない。このため、リスナＬは、初期反射音部分Ａを聴取することによって出力音の出力方向を判断することはできるが、残響音部分Ｂを聴取することができないため、出力音の空間的な広がりを感じることができず、十分な音響環境を得ることができなかった。
【００２０】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、ＦＩＲフィルタのフィルタ長を長くすることなく十分な音響効果を奏することが可能な音響補正装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決するために、本発明に係る音響補正装置は、出力音の出力位置からリスナの左右の耳に至るまでの伝達関数に基づいて、前記出力音の出力信号から初期反射音のみを出力する音響信号を生成する音響補正手段と、前記出力音の出力信号から残響音のみを出力する音響信号を生成するリバーブ処理手段と、前記音響補正手段により生成された音響信号と前記リバーブ処理手段により生成された音響信号とを加算して前記初期反射音と前記残響音とを出力する音響信号を生成する加算手段とを備えることを特徴とする。
【００２２】
また、前記音響補正手段は、ＦＩＲフィルタにより構成され、当該ＦＩＲフィルタのフィルタ長を短くすることによって、前記初期反射音のみを出力する音響信号を生成するものであってもよい。
【００２３】
さらに、前記音響補正手段は、Ｌチャネル用の出力信号からリスナの左耳に至るまでの第１伝達関数に基づいてフィルタの係数が設定される第１のＦＩＲフィルタと、前記Ｌチャネル用の出力信号からリスナの右耳に至るまでの第２伝達関数に基づいてフィルタの係数が設定される第２のＦＩＲフィルタと、Ｒチャネル用の出力信号からリスナの左耳に至るまでの第３伝達関数に基づいてフィルタの係数が設定される第３のＦＩＲフィルタと、前記Ｒチャネル用の出力信号からリスナの右耳に至るまでの第４伝達関数に基づいてフィルタの係数が設定される第４のＦＩＲフィルタとを有し、前記リバーブ処理手段は、前記Ｌチャネル用の出力信号に対して残響音処理を行う第１のリバーブ処理手段と、前記Ｒチャネル用の出力信号に対して残響音処理を行う第２のリバーブ処理手段とを有し、前記加算手段は、前記第１のＦＩＲフィルタを介して生成された出力信号と、前記第３のＦＩＲフィルタを介して生成された出力信号と、前記第１のリバーブ処理手段を介して生成された出力信号とを加算して、Ｌチャネル用の出力信号を生成する第１の加算手段と、前記第２のＦＩＲフィルタを介して生成された出力信号と、前記第４のＦＩＲフィルタを介して生成された出力信号と、前記第２のリバーブ処理手段を介して生成された出力信号とを加算して、Ｒチャネル用の出力信号を生成する第２の加算手段とを有し、前記第１乃至第４のＦＩＲフィルタのフィルタ長が、短い値に設定されるものであってもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る音響補正装置によれば、初期反射音のみを出力する音響信号を生成する音響補正手段と、残響音のみを出力する音響信号を生成するリバーブ処理手段と、音響補正手段により生成された音響信号とリバーブ処理手段により生成された音響信号とを加算して初期反射音と残響音とを出力する音響信号を生成する加算手段とを備えているので、音響補正処理された出力信号のうち、初期反射音部分によって出力音の出力方向を再現することができ、残響音部分によって出力音の空間的な広がりを再現することができる。
【００２５】
また、ＦＩＲフィルタのフィルタ長を短くして初期反射音のみを出力する音響信号をＦＩＲフィルタで生成し、さらに、リバーブ処理手段で残響音のみを出力する音響信号を生成することによって、フィルタ長を長くすることによってＦＩＲフィルタで得ることが可能となる音響補正効果と同等の効果を、フィルタ長の短いＦＩＲフィルタを用いて実現することができる。このように、ＦＩＲフィルタのフィルタ長を従来よりも短くすることができるので、ＦＩＲフィルタの音響補正処理に伴う回路規模の増大を抑制することができ、計算に必要なメモリ容量を大幅に削減することができる。
【００２６】
さらに、リバーブ処理手段を用いることにより、長いフィルタ長のＦＩＲフィルタを用いて音響補正処理を行う場合に比べて回路構成を簡略化し、演算処理に必要なメモリ等を削減しつつ同様の音響効果を奏することが可能となるので、十分な音響効果を簡易な構成により実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明に係る音響補正装置を備えた音響補正システムを、図面を用いて詳細に説明する。
【００２８】
図１は、音響補正システムの概略構成を示したブロック図である。音響補正システム１は、オーディオ再生部２、音響補正部（音響補正装置）３、スピーカ４ａ、４ｂ、メモリ５、操作部６、制御部７を備えている。
【００２９】
オーディオ再生部２は、ＣＤやＤＶＤ等の記録メディアに記録された音源データを入力信号として読み取り、音響補正部３に出力する役割を有している。なお、オーディオ再生部２により読み取られる音源データは、必ずしもＣＤやＤＶＤ等の記録メディアに記録されたものには限定されず、ハードディスクドライブ等に記録された音源データであってもよい。また、オーディオ再生部２の代わりに、音響補正システム１に外部入力端子（図示省略）等を設け、この外部入力端子を介して他のオーディオ機器で再生された音源データを読み取る構成であってもよい。本実施形態においては、オーディオ再生部２により、Ｌチャネル用の音響データとＲチャネル用の音響データとを取得し、入力信号Ｌおよび入力信号Ｒとして出力するものとする。
【００３０】
スピーカ４ａ、４ｂは、音響補正部３によって補正処理された出力信号Ｌおよび出力信号Ｒを、出力音として出力する装置であり、スピーカ４ａはＬチャネル用のスピーカ、スピーカ４ｂはＲチャネル用のスピーカを示している。スピーカ４ａ、４ｂは、一般的なスピーカと同様にコーン、マグネット、ボイスコイル等からなるユニットによって構成されている。
【００３１】
操作部６は、リスナが所望の音響補正モード、例えば、コンサートホールモードやスタジアムモード等の音響環境を選択するための操作手段である。操作部６を用いてリスナにより選択された音響補正モードに従って、制御部７では音響補正部３の音響補正設定を行う。また、メモリ５には、音響補正部３において音響補正処理を行う際に使用する音響補正モードに関する情報（例えば、伝達関数）が記録されており、制御部７において音響補正設定が行われる場合には、メモリ５に記憶される音響補正モードに関する情報が利用される。
【００３２】
制御部７は、リスナが選択した音響補正モードに従って、後述するＦＩＲフィルタの乗算器の係数（フィルタの係数）を決定し、音響補正処理の処理パラメータとして音響補正部３に送出する役割を有している。具体的に制御部７は、リスナが選択した音響補正モード情報を操作部６から取得し、取得した音響補正モードに従って、メモリ５から関連する情報を読み出す。そして読み出した情報に基づいて、ＦＩＲフィルタの係数値を決定して処理パラメータを送出する。
【００３３】
音響補正部３は、オーディオ再生部２より取得した入力信号Ｌおよび入力信号Ｒに対して音響補正処理を施した後に、スピーカ４ａ、４ｂに出力する役割を有している。図２は、音響補正部３の概略構成を示したブロック図である。
【００３４】
音響補正部３は、４つのデジタルフィルタ（音響補正手段）１０ａ〜１０ｄと２つのリバーブ処理器（リバーブ処理手段：第１のリバーブ処理手段、第２のリバーブ処理手段：）１１ａ、１１ｂと、２つの乗算器１２ａ、１２ｂと、４つの加算器（加算手段：第１の加算手段、第２の加算手段）１３ａ〜１３ｄとを有している。
【００３５】
デジタルフィルタ１０ａ〜１０ｄには、ＦＩＲフィルタ（第１〜第４のＦＩＲフィルタ）が用いられており、デジタルフィルタ１０ａ〜１０ｄは、制御部７より受信した処理パラメータに基づいて、オーディオ再生部２より受信した入力信号Ｌ・入力信号Ｒに対して音響補正処理を施す役割を有している。ＦＩＲフィルタは、図６を示して既に説明したＦＩＲフィルタと同様に、遅延器と乗算器と加算機とにより構成されている。乗算器における係数は、制御部７より受信する処理パラメータにより設定される。
【００３６】
具体的に、デジタルフィルタ１０ａには、左スピーカからリスナの左耳へと音が伝わるときの伝達関数に基づいて設定された処理パラメータの係数が用いられ、デジタルフィルタ１０ｂには、左スピーカからリスナの右耳へと音が伝わるときの伝達関数に基づいて設定された処理パラメータの係数が用いられ、デジタルフィルタ１０ｃには、右スピーカからリスナの左耳へと音が伝わるときの伝達関数に基づいて設定された処理パラメータの係数が用いられ、デジタルフィルタ１０ｄには、右スピーカからリスナの右耳へと音が伝わるときの伝達関数に基づいて設定された処理パラメータの係数が用いられる。ただし、本実施形態に係るＦＩＲフィルタのフィルタ長は、比較的短い値、例えば１２８に設定されている。
【００３７】
リバーブ処理器１１ａ、１１ｂは、オーディオ再生部２より受信した入力信号Ｌ・入力信号Ｒに対して残響処理（Reverbration処理）を施す役割を有している。リザーブ処理機１１ａ、１１ｂは、図３（ａ）に示すように、1つの遅延回路１５と、２つの乗算器１６ａ、１６ｂと、２つの加算器１７ａ、１７ｂとにより１ユニットが形成されており、必要に応じて、図３（ｂ）に示すように、加算器１７ａ、１７ｂが連結部となって直列に複数組み合わされて構成される。なお、本実施形態においては、リバーブ処理機１１ａ、１１ｂとして３ユニットが連結されたものと用いることとする。乗算器１２ａと乗算器１２ａは、リバーブ処理器１１ａ、１１ｂにより残響処理がなされた出力信号Ｌ・残響信号Ｒの振幅を調整する役割を有している。
【００３８】
次に、音響補正部３において、オーディオ再生部２より入力した入力信号Ｌ・Ｒ入力信号Ｒに音響補正処理を施した後に、スピーカ４ａ、４ｂに対して出力信号Ｌ・出力信号Ｒを出力する処理手順を説明する。
【００３９】
まず、入力信号Ｌは、図２に示すように、デジタルフィルタ１０ａとデジタルフィルタ１０ｂとリバーブ処理器１１ａとに入力され、入力信号Ｒは、デジタルフィルタ１０ｃとデジタルフィルタ１０ｄとリバーブ処理器１１ｂとに入力される。
【００４０】
デジタルフィルタ１０ａに入力された入力信号Ｌは、デジタルフィルタ１０ａによって左スピーカから左耳へと伝達されるときの音響補正処理が施され、デジタルフィルタ１０ｂに入力された入力信号Ｌは、デジタルフィルタ１０ｂによって左スピーカから右耳へと伝達されるときの音響補正処理が施される。
【００４１】
また、デジタルフィルタ１０ｃに入力された入力信号Ｒは、デジタルフィルタ１０ｃによって右スピーカから左耳へと伝達されるときの音響補正処理が施され、デジタルフィルタ１０ｄに入力された入力信号Ｒは、デジタルフィルタ１０ｄによって右スピーカから右耳へと伝達されるときの音響補正処理が施される。
【００４２】
そして、デジタルフィルタ１０ａとデジタルフィルタ１０ｃとによって左耳用に補正された音響信号は、加算器１３ａにおいて足し合わされて、左耳用の出力信号Ｌａとなる。また、デジタルフィルタ１０ｂとデジタルフィルタ１０ｄとによって右耳用に補正された音響信号は、加算器１３ｂにおいて足し合わされて、右耳用の出力信号Ｒａとなる。
【００４３】
各デジタルフィルタ１０ａ〜１０ｄにより施される音響補正処理は、操作部６で選択された音響補正モードに基づいて決定された処理パラメータに基づいて行われるので、デジタルフィルタ１０ａ〜１０ｄにより音響補正が行われた出力信号をスピーカ４ａ、４ｂより出力させることによって、コンサートホール等の音響環境を構築することができる。
【００４４】
ただし、デジタルフィルタ１０ａ〜１０ｄにおけるフィルタ長は、上述したように１２８に設定されているため、デジタルフィルタ１０ａ〜１０ｄでＦＩＲフィルタが適用された出力信号のインパルス応答は図４（ａ）に示すように、初期反射音部分Ａのみが示されたものとなる。
【００４５】
一方で、リバーブ処理器１１ａに入力された入力信号Ｌおよび、リバーブ処理器１１ｂに入力された入力信号Ｒは、リバーブ処理器１１ａ、１１ｂによって残響音処理が施される。
【００４６】
具体的には、リバーブ処理器１１ａに入力され入力信号Ｌは、遅延回路１５により遅延される信号と、遅延回路１５を介さずに乗算器１６ａで所定係数乗算される信号とに分かれる。遅延回路１５により所定時間だけ遅延された信号は、乗算器１６ｂを介してフィードバックされて加算器１７ａで入力信号に足し合わされる信号と、加算器１７ｂに乗算器１６ａで乗算された信号に足し合わされて出力信号となる信号とに分けられる。
【００４７】
このように、遅延回路１５により遅延された後にフィードバック等がなされて信号が重ね合わされることによって、リバーブ処理器１１ａでは、遅延により生じた反射音が複数重なり合って複合したような効果を奏し、残響効果を奏することとなる。リバーブ処理器１１ａにより残響音処理がなされた出力信号は、乗算器１２ａにより振幅が調整されて出力信号Ｌｂとなる。その後、出力信号Ｌｂは、加算器１３ｃによって、デジタルフィルタ１０ａ、１０ｃにより音響補正処理がなされた出力信号Ｌａに足し合わされて、Ｌチャネル用の出力信号Ｌとしてスピーカ４ａに出力される。
【００４８】
また、リバーブ処理器１１ｂに入力した入力信号Ｒも同様に、残響音処理がなされた後に、加算器１３ｄによって、デジタルフィルタ１０ｂ、１０ｄにより音響補正処理がなされた出力信号Ｒａと足し合わされて、Ｒチャネル用の出力信号Ｒとしてスピーカ４ｂに出力される。
【００４９】
図４（ｂ）は、リバーブ処理器１１ａの遅延回路１５と乗算器１６ａ、１６ｂとに対し、所定の遅延数および係数をパラメータとして与えることにより残響音処理が行われた出力信号Ｌｂのインパルス応答を示している。残響音処理が行われた出力信号Ｌｂは、図４（ｂ）に示すように、初期反射音部分Ａは表されていないが、残響音部分Ｂは表されている。従って、加算器１３ｃによって、デジタルフィルタ１０ａ、１０ｃにより音響補正処理が施された出力信号Ｌａと、リバーブ処理器１１ａにより残響音処理が施された出力信号Ｌｂとを加算することによって、図４（ｃ）に示すように、初期反射音部分Ａと残響音部分Ｂとを備えるインパルス応答を得ることができる。
【００５０】
特に、ＦＩＲフィルタの係数、リバーブ処理器１１ａの遅延数および係数、乗算器１２ａによる出力信号の振幅を適切に設定することによって、ＦＩＲフィルタのフィルタ長が１２８程度であってもフィルタ長が数千以上のＦＩＲフィルタを単独で用いたときと同様のインパルス応答を得ることができる。
【００５１】
このように、フィルタ長の短いＦＩＲフィルタ（デジタルフィルタ１０ａ〜１０ｄ）とリバーブ処理器１１ａ、１１ｂとを用いて音響補正処理を行うことによって、ＦＩＲフィルタで音響補正処理された初期反射音部分Ａにより、出力音の出力方向を再現することができ、リバーブ処理器１１ａ、１１ｂにより残響音処理がなされた残響音部分Ｂにより、出力音の空間的な広がりを再現することができる。
【００５２】
さらに、ＦＩＲフィルタにおいてフィルタ長を長くして得られる音響補正効果を、フィルタ長の短いＦＩＲフィルタ（デジタルフィルタ１０ａ〜１０ｄ）とリバーブ処理器１１ａ、１１ｂとを用いて実現する場合には、ＦＩＲフィルタのフィルタ長に比べてリバーブ処理器１１ａ、１１ｂの連結ユニット長を大幅に短くした構成（本実施形態では、３ユニット長）で同様の効果を得ることができるので、回路規模の増大を抑制することができ、計算に必要なメモリ容量を大幅に削減することができる。
【００５３】
なお、音響補正処理に必要とされるメモリ容量を削減することができるので、必要であれば、図１に示したメモリ５に代えて、ＦＩＲフィルタの複数のフィルタ係数とリバーブ処理器の複数のパラメータ（遅延数および係数）とを組み合わせてパラメータセットとして記録したデータベースを設けてもよい。リスナが操作部６を介してパラメータセットを自由に選択し、そのパラメータセットに基づいてデータベースよりフィルタ係数等を切り替えたり、または、入力される入力信号に応じて任意のタイミングでパラメータセットに基づいてフィルタ係数等を切り替えたりする構成とすることも可能である。
【００５４】
以上説明したように、本発明に係る音響補正装置を用いることによって、ＦＩＲフィルタにおいてフィルタ長を長くすることなく十分な音響補正効果を奏することができると共に、メモリの使用容量の削減と計算時間の短縮化を図ることが可能となる。
【００５５】
なお、本発明に係る音響特性補正装置を、図面を用いて詳細に説明したが、本発明に係る音響特性補正装置は上述した実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本実施形態に係る音響補正システムの概略構成を示したブロック図である。
【図２】本実施形態に係る音響補正部の概略構成を示したブロック図である。
【図３】本実施形態に係るリバーブ処理器の概略構成を示したブロック図である。
【図４】（ａ）は、本実施形態に係る出力信号Ｌａのインパルス応答を示すグラフであり、（ｂ）は、本実施形態に係る出力信号Ｌｂのインパルス応答を示すグラフであり、（ｃ）は、本実施形態に係る出力信号Ｌのインパルス応答を示すグラフである。
【図５】（ａ）はリスナの前面方向に対して左右対称にスピーカ他設置された構成を示した図であり、（ｂ）は、従来の音響補正装置の概略構成を示したブロック図である。
【図６】一般的なＦＩＲフィルタの概略構成を示したブロック図である。
【図７】（ａ）はフィルタ長の長いＦＩＲフィルタにより音響補正処理がなされた出力信号のインパルス応答を示したグラフであり、（ａ）はフィルタ長の短いＦＩＲフィルタにより音響補正処理がなされた出力信号のインパルス応答を示したグラフである。
【符号の説明】
【００５７】
１ …音響補正システム
２ …オーディオ再生部
３ …音響補正部（音響補正装置）
４ａ、４ｂ、５０ａ、５０ｂ …スピーカ
５ …メモリ（データベース）
６ …操作部
７ …制御部
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ …デジタルフィルタ（音響補正手段、ＦＩＲフィルタ）
１１ａ、１１ｂ …リバーブ処理器（リバーブ処理手段）
１２ａ、１２ｂ …（音響補正部の）乗算器
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ …（音響補正部の）加算器（加算手段）
１５ …（リバーブ処理器の）遅延回路
１６ａ、１６ｂ …（リバーブ処理器の）乗算器
１７ａ、１７ｂ …（リバーブ処理器の）加算器
５１ …（従来の）音響補正装置
５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ …（従来の音響補正装置の）デジタルフィルタ
５３ａ、５３ｂ …（従来の音響補正装置の）加算器
５５ …ＦＩＲフィルタ
５６ …（ＦＩＲフィルタの）遅延回路
５７ …（ＦＩＲフィルタの）乗算器
５８ …（ＦＩＲフィルタの）加算器
Ｌ …リスナ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力音の出力位置からリスナの左右の耳に至るまでの伝達関数に基づいて、前記出力音の出力信号から初期反射音のみを出力する音響信号を生成する音響補正手段と、
前記出力音の出力信号から残響音のみを出力する音響信号を生成するリバーブ処理手段と、
前記音響補正手段により生成された音響信号と前記リバーブ処理手段により生成された音響信号とを加算して前記初期反射音と前記残響音とを出力する音響信号を生成する加算手段と
を備えることを特徴とする音響補正装置。
【請求項２】
前記音響補正手段はＦＩＲフィルタにより構成され、当該ＦＩＲフィルタのフィルタ長を短くすることによって、前記初期反射音のみを出力する音響信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の音響補正装置。
【請求項３】
前記音響補正手段は、Ｌチャネル用の出力信号からリスナの左耳に至るまでの第１伝達関数に基づいてフィルタの係数が設定される第１のＦＩＲフィルタと、前記Ｌチャネル用の出力信号からリスナの右耳に至るまでの第２伝達関数に基づいてフィルタの係数が設定される第２のＦＩＲフィルタと、Ｒチャネル用の出力信号からリスナの左耳に至るまでの第３伝達関数に基づいてフィルタの係数が設定される第３のＦＩＲフィルタと、前記Ｒチャネル用の出力信号からリスナの右耳に至るまでの第４伝達関数に基づいてフィルタの係数が設定される第４のＦＩＲフィルタとを有し、
前記リバーブ処理手段は、前記Ｌチャネル用の出力信号に対して残響音処理を行う第１のリバーブ処理手段と、前記Ｒチャネル用の出力信号に対して残響音処理を行う第２のリバーブ処理手段とを有し、
前記加算手段は、前記第１のＦＩＲフィルタを介して生成された出力信号と、前記第３のＦＩＲフィルタを介して生成された出力信号と、前記第１のリバーブ処理手段を介して生成された出力信号とを加算して、Ｌチャネル用の出力信号を生成する第１の加算手段と、前記第２のＦＩＲフィルタを介して生成された出力信号と、前記第４のＦＩＲフィルタを介して生成された出力信号と、前記第２のリバーブ処理手段を介して生成された出力信号とを加算して、Ｒチャネル用の出力信号を生成する第２の加算手段とを有し、
前記第１乃至第４のＦＩＲフィルタのフィルタ長が、短い値に設定されること
を特徴とする請求項１に記載の音響補正装置。
【請求項１】
出力音の出力位置からリスナの左右の耳に至るまでの伝達関数に基づいて、前記出力音の出力信号から初期反射音のみを出力する音響信号を生成する音響補正手段と、
前記出力音の出力信号から残響音のみを出力する音響信号を生成するリバーブ処理手段と、
前記音響補正手段により生成された音響信号と前記リバーブ処理手段により生成された音響信号とを加算して前記初期反射音と前記残響音とを出力する音響信号を生成する加算手段と
を備えることを特徴とする音響補正装置。
【請求項２】
前記音響補正手段はＦＩＲフィルタにより構成され、当該ＦＩＲフィルタのフィルタ長を短くすることによって、前記初期反射音のみを出力する音響信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の音響補正装置。
【請求項３】
前記音響補正手段は、Ｌチャネル用の出力信号からリスナの左耳に至るまでの第１伝達関数に基づいてフィルタの係数が設定される第１のＦＩＲフィルタと、前記Ｌチャネル用の出力信号からリスナの右耳に至るまでの第２伝達関数に基づいてフィルタの係数が設定される第２のＦＩＲフィルタと、Ｒチャネル用の出力信号からリスナの左耳に至るまでの第３伝達関数に基づいてフィルタの係数が設定される第３のＦＩＲフィルタと、前記Ｒチャネル用の出力信号からリスナの右耳に至るまでの第４伝達関数に基づいてフィルタの係数が設定される第４のＦＩＲフィルタとを有し、
前記リバーブ処理手段は、前記Ｌチャネル用の出力信号に対して残響音処理を行う第１のリバーブ処理手段と、前記Ｒチャネル用の出力信号に対して残響音処理を行う第２のリバーブ処理手段とを有し、
前記加算手段は、前記第１のＦＩＲフィルタを介して生成された出力信号と、前記第３のＦＩＲフィルタを介して生成された出力信号と、前記第１のリバーブ処理手段を介して生成された出力信号とを加算して、Ｌチャネル用の出力信号を生成する第１の加算手段と、前記第２のＦＩＲフィルタを介して生成された出力信号と、前記第４のＦＩＲフィルタを介して生成された出力信号と、前記第２のリバーブ処理手段を介して生成された出力信号とを加算して、Ｒチャネル用の出力信号を生成する第２の加算手段とを有し、
前記第１乃至第４のＦＩＲフィルタのフィルタ長が、短い値に設定されること
を特徴とする請求項１に記載の音響補正装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−３２９６３１（Ｐ２００７−３２９６３１Ａ）
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５８２３５（Ｐ２００６−１５８２３５）
【出願日】平成１８年６月７日（２００６．６．７）
【出願人】（０００００１４８７）クラリオン株式会社 (1,722)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月７日（２００６．６．７）
【出願人】（０００００１４８７）クラリオン株式会社 (1,722)
【Ｆターム（参考）】
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