JP2010093403A

JP2010093403A - 音響再生システム、音響再生装置及び音響再生方法

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Publication number: JP2010093403A
Application number: JP2008259239A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Date; 俊彦伊達
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-10-06
Filing date: 2008-10-06
Publication date: 2010-04-22

Abstract

【課題】音響再生装置の使用者に音響調整に関する多大な労力や高度な能力を要求することなく、良好な音響再生特性を容易に実現すること。
【解決手段】データケーブル３で相互に接続された音響再生装置１，２の音響データ保存部１１，２１から、予め確認して保存されている音響特性データが読み出され、第１の音響再生装置１にあるパラメータ算出部１３に２つの音響特性データが転送される。次に、パラメータ算出部１３では２つの音響再生装置に対する音響調整パラメータ（クロスオーバー周波数と音量調整値とディレイ調整値）が算出され、このパラメータ値に従って音響信号入力部１４から入力される音響信号に対して、音響特性変換部１５にて音響特性が変換される。
【選択図】図１

Description

本発明は、音響再生特性を向上させるために、接続機器間の通信機能を活用して複数の音響再生装置を１つの音響再生装置として調整して再生できる音響再生システム、音響再生装置及び音響再生方法に関するものである。

接続機器間の通信機能を活用した従来の音響再生装置として、特許文献１がある。これは、テレビと複数のスピーカ搭載機器間を通信Ｉ／Fを通じて接続し、各々のスピーカに関する情報に基づいて各スピーカ間で再生同期がとれるようにして音声を再生するものである。特許文献１で示される技術では、接続機器間の通信機能を活用することによって複数の音響機器のスピーカを同期して再生できるので、１ないし２ｃｈ再生機器の組合せでマルチチャンネル再生が可能となっている。

また、音響再生システムの音響特性パラメータを容易に調整可能な従来技術として、特許文献２がある。特許文献２で示される技術では、音量調節手段や周波数特性制御手段や位相制御手段などによって複数のスピーカ毎に高精度に音響特性を調整することが可能となっている。

さらに、音響再生システムが設置される音場空間に音響特性測定のための測定信号を再生し、その測定信号を分析することで容易に音響特性を調整可能とする従来技術として、特許文献３がある。特許文献３で示される技術では、スピーカから再生されたピンクノイズをマイクで集音し、この集音した音声から周波数帯域毎のレベル補正データを求め、これらレベル補正データから音響特性パラメータを算出して音響特性を調整することが可能となっている。
特開２００５−２１７５５９号公報特開平６−２２３８８号公報特開２００７−１８９３１７号公報

特許文献１に示された技術は、接続機器間の通信機能を活用することによって複数の音響機器のスピーカを同期して再生できるので、１ないし２ｃｈ再生機器の組合せでマルチチャンネル再生が可能となるが、単純に同時に再生するだけでは再生音響特性の向上は期待できず、かえってお互いの干渉によって音響再生特性が劣化する場合もありうるという問題点がある。

次に特許文献２に示された技術は、再生帯域を分けられた複数のスピーカ毎に音量、周波数特性、位相特性を調整できる構成があるので、音場特性向上のための調整を高精度に行うことが可能となるが、上記の各々の音響特性調整のための構成に設定する調整パラメータは、調整の作業者が実際の聴感に基づいて決定しなければならないので、調整の作業者に多大な労力と音響調整に対する高度な能力が要求されるという問題点がある。

また特許文献３に示された技術は、音場測定の結果に基づいて音響特性を調整するものである。図１３は、特許文献３に示された技術の機能構成を示すブロック図である。

図１３において、４１はマイク、４２はマイクアンプとＡＤコンバータと信号処理部などからなる音響特性測定部、４３は測定データから音響調整条件を計算する調整条件算出部、４４は音響信号入力部、４５はパラメトリックイコライザーなどからなる音響特性変換部、４６はシステム制御部、４７はスピーカ、４８はパワーアンプ、４９はスピーカ４７とパワーアンプ４８とＤＡコンバータなどからなる音響再生部である。

図１３の構成において、測定信号が音響信号入力部４４から入力され、スピーカ４７及びパワーアンプ４８を介して音響再生装置４９から音場空間に再生される。そしてその再生出力の音場応答は、マイク４１によって収音され、マイクアンプとＡＤコンバータと信号処理部などからなる音響特性測定部４２において測定結果データとして分析される。

さらにその分析された測定データに基づいて音響特性を調整するための調整条件が調整条件算出部４３において算出される。そして、その算出条件に基づいて、音響信号入力部４４から入力された音声信号は、音響特性変換部４５において音響特性が変換される。なお、音響特性の測定とそれに続く調整条件の算出は、スピーカ４７及びパワーアンプ４８などを有する複数の音響再生装置４９毎に行われるものとする。上記の構成によって、音響再生システムが使用される音場特性を考慮した上で複数の音響再生装置４９毎の音響調整が可能となって、音響特性が向上することになる。

上記音響調整条件の算出は、音場測定結果に基づくものであるため、特許文献２のように、音響条件算出のために作業者に音響調整に関する特段の能力と工数を要求するものではない。しかしながら特許文献３の技術では、前述の通り音場測定結果に基づいて音響調整条件を算出するため、当然のことながら正しい音響測定が行われないと算出される音響調整条件は適正なものとならない。一般に音響測定はマイクの設置位置や測定時の暗騒音条件などによって測定結果が変動するものであって、さらに測定された結果が適正な音響調整条件を算出するのに十分な精度を有しているか否かを判断するためには、音響調整を行うのと同等の高度な能力を作業者に要求するものである。

そこで本発明は、音響再生装置の使用者に多大な労力や高度な能力を要求することなく、予め確認された適切な音響特性に基づいて音響調整条件を算出し、その音響調整条件に基づいて複数の音響再生装置を調整して再生することによって、良好な音響再生特性を有する音響システムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために本発明の音響再生システムは、第１のスピーカを含む第１の音響再生装置と第２のスピーカを含む第２の音響再生装置とを備え、前記第１のスピーカと前記第２のスピーカとを組み合わせてマルチウエイ再生を行うための音響再生システムであって、前記第１の音響再生装置は、前記第１のスピーカの再生帯域を示す第１の再生帯域データを含む第１のデータを保存する第１のデータ保存部と、音響信号を入力する音響信号入力部と、前記音響信号入力部からの音響信号の特性を変換して前記第１のスピーカに供給するための第１の音響信号および前記第２のスピーカに供給するための第２の音響信号を生成する音響特性変換部と、前記音響特性変換部で前記音響信号の特性を変換するためのパラメータを算出するパラメータ算出部と、前記第２の音響装置との間でデータ通信を行うための第１のデータ通信部とを含み、前記第２の音響再生装置は、前記第２のスピーカの再生帯域を示す第２の再生帯域データを含む第２のデータを保存する第２のデータ保存部と、前記第１の音響装置との間でデータ通信を行うための第２のデータ通信部とを含み、前記第１のスピーカは、前記音響特性変換部で生成した前記第１の音響信号を入力して再生し、前記第２のスピーカは、前記音響特性変換部で生成した前記第２の音響信号を、前記第１のデータ通信部および前記第２のデータ通信部を介して入力して再生し、前記パラメータ算出部は、前記第１のデータ保存部から前記第１のデータを入力し、前記第２のデータ保存部から前記第２のデータ通信部および前記第１のデータ通信部を介して前記第２のデータを入力し、入力した前記第１のデータに含まれる前記第１の再生帯域データと、入力した前記第２のデータに含まれる前記第２の再生帯域データとを基に、マルチウエイ再生のためのクロスオーバー周波数を求め、前記クロスオーバー周波数で前記第１のスピーカの再生出力と前記第２のスピーカの再生出力とがクロスオーバーするように前記音響特性変換部が前記音響信号の周波数特性を変換するための前記パラメータを算出することを特徴とするものである。

また、前記パラメータ算出部は、前記第１の再生帯域データに含まれる前記第１のスピーカの再生帯域および前記第２の再生帯域データに含まれる前記第２のスピーカの再生帯域のうちの一方の再生帯域の限界周波数付近を前記クロスオーバー周波数として求めることを特徴とするものである。

また、前記第１のデータは、さらに、前記第１のスピーカの再生効率を示す第１の再生効率データを含み、前記第２のデータは、さらに、前記第２のスピーカの再生効率を示す第２の再生効率データを含み、前記パラメータ算出部は、入力した前記第１のデータに含まれる前記第１の再生効率データと入力した前記第２のデータに含まれる前記第２の再生効率データとを基に、前記クロスオーバー周波数の前後における前記第１のスピーカの再生出力レベルと前記第２のスピーカの再生出力レベルとの違いを補償するように前記音響特性変換部が前記音響信号の特性を変換するための前記パラメータを算出することを特徴とするものである。

また、前記第１のデータは、さらに、前記第１のスピーカの遅延量を示す第１の遅延量データを含み、前記第２のデータは、さらに、前記第２のスピーカの遅延量を示す第２の遅延量データを含み、前記パラメータ算出部は、入力した前記第１のデータに含まれる前記第１の遅延量データおよび入力した前記第２のデータに含まれる前記第２の遅延量データを基に、前記第１のスピーカの遅延量と前記第２のスピーカの遅延量との違いを補償するように前記音響特性変換部が前記音響信号の特性を変換するための前記パラメータを算出することを特徴とするものである。

また、本発明の音響再生装置は、第２のスピーカおよび前記第２のスピーカの再生帯域を示す第２の再生帯域データを保存する第２のデータ保存部および第２のデータ通信部を含む第２の音響再生装置と組み合わせてマルチウエイ再生を行うための音響再生装置であって、第１のスピーカと、前記第１のスピーカの再生帯域を示す第１の再生帯域データを含む第１のデータを保存する第１のデータ保存部と、音響信号を入力する音響信号入力部と、前記音響信号入力部からの音響信号の特性を変換して前記第１のスピーカに供給するための第１の音響信号および前記第２のスピーカに供給するための第２の音響信号を生成する音響特性変換部と、前記音響特性変換部で前記音響信号の特性を変換するためのパラメータを算出するパラメータ算出部と、前記第２の音響装置との間でデータ通信を行うための第１のデータ通信部とを含み、前記第１のスピーカは、前記音響特性変換部で生成した前記第１の音響信号を入力して再生し、前記第２のスピーカは、前記音響特性変換部で生成した前記第２の音響信号を、前記第１のデータ通信部および前記第２のデータ通信部を介して入力して再生し、前記パラメータ算出部は、前記第１のデータ保存部から前記第１のデータを入力し、前記第２のデータ保存部から前記第２のデータ通信部および前記第１のデータ通信部を介して前記第２のデータを入力し、入力した前記第１のデータに含まれる前記第１の再生帯域データと、入力した前記第２のデータに含まれる前記第２の再生帯域データとを基に、マルチウエイ再生のためのクロスオーバー周波数を求め、前記クロスオーバー周波数で前記第１のスピーカの再生出力と前記第２のスピーカの再生出力とがクロスオーバーするように前記音響特性変換部が前記音響信号の周波数特性を変換するための前記パラメータを算出することを特徴とするものである。

また本発明の音響再生システムは、第１のスピーカを含む第１の音響再生装置と第２のスピーカを含む第２の音響再生装置とを備え、前記第１のスピーカと前記第２のスピーカとを組み合わせてサラウンド再生を行うための音響再生システムであって、前記第１の音響再生装置は、前記第１のスピーカから所定の視聴位置における左右耳までの伝達特性を示す第１の頭部伝達関数データを保存する第１のデータ保存部と、音響信号を入力する音響信号入力部と、前記音響信号入力部からの音響信号の特性を変換して前記第１のスピーカに供給するための第１の音響信号および前記第２のスピーカに供給するための第２の音響信号を生成する音響特性変換部と、前記音響特性変換部で前記音響信号の特性を変換するためのパラメータを算出するパラメータ算出部と、前記第２の音響装置との間でデータ通信を行うための第１のデータ通信部とを含み、前記第２の音響再生装置は、前記第２のスピーカから前記所定の視聴位置における左右耳までの伝達特性を示す第２の頭部伝達関数データを保存する第２のデータ保存部と、前記第１の音響装置との間でデータ通信を行うための第２のデータ通信部とを含み、前記第１のスピーカは、前記音響特性変換部で生成した前記第１の音響信号を入力して再生し、前記第２のスピーカは、前記音響特性変換部で生成した前記第２の音響信号を、前記第１のデータ通信部および前記第２のデータ通信部を介して入力して再生し、前記パラメータ算出部は、前記第１のデータ保存部から入力した前記第１の頭部伝達関数データと、前記第２のデータ保存部から前記第２のデータ通信部および前記第１のデータ通信部を介して入力した前記第１の頭部伝達関数データとを基に、任意の仮想音源位置に音像定位するように前記音響特性変換部が前記音響信号の特性を変換するための前記パラメータを算出することを特徴とするものである。

また本発明の音響再生装置は、第２のスピーカおよび前記第２のスピーカから前記所定の視聴位置における左右耳までの伝達特性を示す第２の頭部伝達関数データを保存する第２のデータ保存部および第２のデータ通信部を含む第２の音響再生装置と組み合わせてサラウンド再生を行うための音響再生装置であって、第１のスピーカと、前記第１のスピーカから所定の視聴位置における左右耳までの伝達特性を示す第１の頭部伝達関数データを保存する第１のデータ保存部と、音響信号を入力する音響信号入力部と、前記音響信号入力部からの音響信号の特性を変換して前記第１のスピーカに供給するための第１の音響信号および前記第２のスピーカに供給するための第２の音響信号を生成する音響特性変換部と、前記音響特性変換部で前記音響信号の特性を変換するためのパラメータを算出するパラメータ算出部と、前記第２の音響装置との間でデータ通信を行うための第１のデータ通信部とを含み、前記第１のスピーカは、前記音響特性変換部で生成した前記第１の音響信号を入力して再生し、前記第２のスピーカは、前記音響特性変換部で生成した前記第２の音響信号を、前記第１のデータ通信部および前記第２のデータ通信部を介して入力して再生し、前記パラメータ算出部は、前記第１のデータ保存部から入力した前記第１の頭部伝達関数データと、前記第２のデータ保存部から前記第２のデータ通信部および前記第１のデータ通信部を介して入力した前記第１の頭部伝達関数データとを基に、任意の仮想音源位置に音像定位するように前記音響特性変換部が前記音響信号の特性を変換するための前記パラメータを算出することを特徴とするものである。

本発明の音響再生システム及び音響再生方法によれば、音響再生装置の使用者に多大な労力や高度な能力を要求することなく、予め確認された適切な音響特性に基づいてパラメータを算出し、そのパラメータに基づいて複数の音響再生装置に供給する音響信号の特性を変換して再生することによって、良好な音響再生特性を有する音響システムを提供することができる。

以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における音響再生システムの機能構成を示すブロック図である。図1において、１は第１の音響再生装置、２は第２の音響再生装置、１１，２１は音響データ保存部、１２，２２はデータ通信部、３はデータケーブル、１３はパラメータ算出部、１４は音響信号入力部、１５は音響特性変換部、１６，２６はシステム制御部、１７，２７はスピーカ、１８，２８はパワーアンプ、１９，２９は音響再生部である。

また図２は、本発明の実施の形態１において、音響再生システムと使用者の実際の視聴形態を想定した略図である。図２において、４は床置き型スピーカシステム、５はスピーカシステムを内蔵した薄型のテレビ、６はデータケーブルである。

さらに図３は、本発明の実施の形態１における音響再生システムの動作フローを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態１における音響再生システムの動作について説明する。

まず最初に、図２を参照しながら本実施の形態で実際に想定される視聴形態について説明する。図２に示すように、第１の音響再生装置としての床置き型スピーカシステム４と第２の音響再生装置としてのスピーカシステムを内蔵した薄型のテレビ５がデータケーブル６を介して接続されている。スピーカシステムを内蔵した薄型のテレビ５は、壁掛けまたはスタンドなどによって設置されていて、それに従って内蔵スピーカの床面からの高さは、視聴者の耳の高さ付近となっていて、少なくとも床置き型スピーカシステム４よりは高い位置に設置されることになる。

このような設置条件において、視聴者は床置き型スピーカシステム４とスピーカシステムを内蔵した薄型テレビ５の双方から後に述べる方法によって調整された音響特性で再生される音を聞くことになる。

次に、図１を参照しながら本発明の実施の形態１における動作について説明する。

本実施の形態は、音響特性の異なる複数の音響再生装置を組み合わせて再生することによって音響特性の向上を図るものである。そのために必要となるデータとして、予め決められた測定方法によって測定された音響特性に関するデータが音響データ保存部１１，２１に保存されている。

図４は、第１の音響再生装置１の音響データ保存部１１に保存されている音響特性データの例である。また図５は、第２の音響再生装置２の音響データ保存部２１に保存されている音響特性データの例である。それぞれの音響データ保存部１１，２１に保存されている音響特性データは、予めそれぞれの音響再生装置を図２に示すような設置条件において視聴者の位置で音響伝達特性を測定したものである。

図４（ａ）及び図５（ａ）は、上記音響伝達特性の振幅周波数特性で、図４（ｂ）及び図５（ｂ）は同じ音響伝達特性のインパルス応答である。図４と図５を比較して読み取れる音響伝達特性の傾向としては、図２における床置き型スピーカシステム４を想定している図４の音響伝達特性は、周波数特性は低域まで比較的平坦であるが、図２における薄型テレビ５のスピーカを想定している図５の音響伝達特性に比べて音響出力の再生効率が低く、また視聴者までの音響伝播距離は短いものの、それ以上に音響再生装置内部の電気回路の処理時間による遅延量が大きくなっている。

従って、図４と図５の音響伝達特性をもつ２つの音響再生装置を組み合わせて再生する場合は、上記の音響特性に着目して調整すれば良いことがわかる。

そこで第１の音響再生装置１と第２の音響再生装置２のそれぞれの音響データ保存部１１，２１には、図４及び図５の（ａ）或いは（ｂ）の少なくとも何れかのデータが保存されているものとする。

なお、音響データ保存部１１，２１に保存される音響特性データとして、個々の音響再生装置の低域再生限界周波数と音響出力の再生効率及び処理遅延量の各データであっても後述する音響特性向上のための調整パラメータ算出は可能なので、それでも良いものとする。

以上のようにそれぞれの音響再生装置に予め決められた条件で測定された音響特性データが保存されているという前提の下で以下の音響特性向上のための処理が実行される。

以下では、図３に示す各ステップも同時に参照しながら音響特性が調整される動作の説明を進める。

まず第１の音響再生装置１と第２の音響再生装置２をデータケーブル３で接続してそれぞれの電源を投入すると、接続した音響再生装置１と音響再生装置２の間で機器の認証が行われる（Ｓｔｅｐ３１）。

本実施の形態においてデータ通信部１２，２２で通信するデータとしては、後述するとおり音響特性データと音響信号データがあるが、具体的な実現手段としては映像信号も重畳できるＨＤＭＩを通信プロトコルとして用いることにする。そのために、データ通信部１２，２２を構成する通信データインターフェイスとデータケーブル３はＨＤＭＩ規格に準拠しているものを用いる。

もちろん本実施の形態の構成及びその効果を実現するために、音響特性データと音響信号データを必ずしも単一の通信プロトコルで伝送する必要はない。それぞれ個別の通信プロトコルで伝送し、それぞれに対応した通信データインターフェイスで構成するデータ通信部１２，２２とデータケーブル３で、データ通信を行うようにしても良いものとする。

接続機器間の認証が終了すると、接続された機器間で音響特性データの通信が可能かをチェックする（Ｓｔｅｐ３２）。

Ｓｔｅｐ３２において、もし音響特性データの通信が可能でなければ接続機器間での音響特性の調整は不可能なので、本実施の形態の動作はここで終了する。

Ｓｔｅｐ３２において、音響特性データの通信が可能であれば、音響特性データを読み出す動作がなされる（Ｓｔｅｐ３３）。

Ｓｔｅｐ３３での具体的な動作としては、図１において、第１の音響再生装置１と第２の音響再生装置２のそれぞれにある音響データ保存部１１，２１から、それぞれのシステム制御部１６，２６の制御に従って音響特性データが読み出され、第１の音響再生装置１では装置内部のデータバスを経由して、第２の音響再生装置２では、音響再生装置２内部のデータバスとデータ通信部２２、さらに音響再生装置１内部のデータ通信部１２とデータバスを経由して、それぞれ第１の音響再生装置１にあるパラメータ算出部１３に２つの音響特性データが転送される。

次に、パラメータ算出部１３では２つの音響再生装置に対する音響調整パラメータが算出される。

具体的な音響調整パラメータの決定方法としては、まず図５に示す音響再生装置２の低域再生限界周波数が４００Ｈｚ付近であることから、この周波数をクロスオーバー周波数として２つの音響再生装置を帯域分割して再生することとする。また、図４（ａ）及び図５（ａ）で２つの音響再生装置の音響出力の再生効率を比較すると、第１の音響再生装置１が１５ｄＢ低いのでこれを補償するだけの音量調整を行う。さらに、図４（ｂ）及び図５（ｂ）で２つの音響再生装置の音響出力の処理遅延量を比較すると、第２の音響再生装置２が０．７５ｍｓｅｃ小さいのでこれを補償するだけのディレイ調整も行う。なお音響調整パラメータは第１の音響再生装置１と第２の音響再生装置２のそれぞれに対して設定されるもので、本実施の形態においては、第１の音響再生装置１から再生される音響信号については、４００Ｈｚまでのローパスフィルタと１５ｄＢの音量増幅処理が施され、第２の音響再生装置２から再生される音響信号については、４００Ｈｚ以上のハイパスフィルタと０．７５ｍｓｅｃのディレイ処理が施されることになる。

以上の動作で、クロスオーバー周波数と音量調整値とディレイ調整値が音響調整パラメータとして作成され（Ｓｔｅｐ３４）、このパラメータ値に従って音響信号入力部１４から入力される音響信号に対して、音響特性変換部１５にて音響特性が変換されるように音響調整パラメータが音響特性変換部１５に設定される（Ｓｔｅｐ３５）。

さらに音響特性変換部１５では、音響特性変換後の音響信号の伝送経路が第１の音響再生装置１の音響再生部１９と第２の音響再生装置２の音響再生部２９のそれぞれに対して設定される（Ｓｔｅｐ３６）。

ここまでの動作が終了すると実際に音響信号を再生する準備が整ったことになるので、音響信号入力部１４から音響信号が入力されると、音響特性変換部１５にて音響特性が変換されて、それぞれの伝送経路を経由して第１の音響再生装置１の音響再生部１９と第２の音響再生装置２の音響再生部２９のそれぞれから再生される（Ｓｔｅｐ３７）。

図７は上記音響調整パラメータに従って再生された第１の音響再生装置１と第２の音響再生装置２による統合特性である。何も調整を行わず、第１の音響再生装置１と第２の音響再生装置２をそのまま再生した場合の統合特性である図６と比べて、明らかに音響特性が向上していることが示されている。また図７の音響伝達特性での聴感的な印象としては、２つの音響再生装置からの音響出力の音量バランスや位相がそろっているので、あたかも１つの音響再生装置からの再生音のように聴こえ、かつ低音域は床置き型スピーカシステム４から再生しているものの、高音域は薄型テレビ５の内蔵スピーカから再生しているので、再生音の音像の定位位置は、テレビ画面の高さに定位することになって、画像位置と一致させることができる。

以上の音響調整に関わる一連の動作は、全てシステム制御部１６の制御の下、予め保持されている音響特性データを読み出して音響調整やデータ転送処理を行うプログラムによって自動的に実行されるので、音響再生装置の使用者は、第１の音響再生装置１と第２の音響再生装置２をデータケーブル３で接続してそれぞれの電源を投入して、再生開始を行う程度の操作で、音響測定など特段の手間を要することなく上記の通り適正に調整された音響特性で音響再生を行うことが可能となる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２における音響再生システムの動作について説明する。

本実施の形態では、音響データ保存部１１，２１に実施の形態１と同様の個々の音響再生装置の音響伝達特性に加えて、それとは異なる測定条件で測定された実現すべき目標特性としての音響伝達特性を含む点において実施の形態１と異なるものである。その点以外に関する動作については実施の形態１と同様なので、本実施の形態では、図１の音響再生システムの機能構成を示すブロック図と、図２の音響再生システムと使用者の実際の視聴形態を想定した略図、及び図３の音響再生システムの動作フローを示すフローチャートについては、実施の形態１と同じもので説明できる。

図８は、実施の形態２における音響調整処理として行われる仮想音像定位処理の原理を示す図である。ここでの仮想音源処理はこの技術分野において一般的に実施されているものを用いるので、原理についての詳細な説明については割愛するが、基本的な原理としては、ある仮想音源位置Ｘにおかれたスピーカの頭部伝達特性を右耳位置と左耳位置の順でＸ_LとＸ_Rとし、このＸ_LとＸ_Rの応答を実現するための第１の音響再生装置１及び第２の音響再生装置２の頭部伝達特性を図８に示すようにそれぞれＣ_LL、Ｃ_LR、Ｃ_RL、Ｃ_RRとＨ_LL、Ｈ_LR、Ｈ_RL、Ｈ_RRとすれば、Ｘ_L、Ｘ_RとＣ_LL、Ｃ_LR、Ｃ_RL、Ｃ_RRとＨ_LL、Ｈ_LR、Ｈ_RL、Ｈ_RRの関係は以下の様に表現することができる。

そして、（数１）と（数２）が成立するようなＧ_1L、Ｇ_1R、Ｇ_2L、Ｇ_2Rを算出した上で、第１の音響再生装置１及び第２の音響再生装置２のそれぞれ２つのスピーカ１７，２７の前段にＧ_1L、Ｇ_1R、Ｇ_2L、Ｇ_2Rの特性を持つＦＩＲフィルタを挿入すれば第１の音響再生装置１と第２の音響再生装置２のスピーカ１７，２７からの音響出力で図８の仮想音源位置Ｘに音像の定位が実現されるというものである。

以上のような動作原理を実現するために、実施の形態２においては、音響データ保存部１１，２１に保存されるデータとして、第１の音響再生装置１の音響データ保存部１１には、第１の音響再生装置１の頭部伝達特性であるＣ_LL、Ｃ_LR、Ｃ_RL、Ｃ_RRと仮想音源位置におかれたスピーカの頭部伝達特性であるＸ_LとＸ_Rが保存されていて、第２の音響再生装置２の音響データ保存部２１には、第２の音響再生装置２の頭部伝達特性であるＨ_LL、Ｈ_LR、Ｈ_RL、Ｈ_RRが保存されている。ここで音響データ保存部１１，２１に保存されるデータの一部の例として、図９にＣ_LL、図１０にＨ_LL及び図１１にＸ_Lをそれぞれ示している。

以上のような前提の下で、実施の形態１の動作と同様にして、第１の音響再生装置１と第２の音響再生装置２の音響データ保存部１１，２１のデータが読み出され、パラメータ算出部１３において本実施の形態での音響調整条件であるＧ_1L、Ｇ_1R、Ｇ_2L、Ｇ_2Rが（数１）と（数２）よりＬＭＳ（最小自乗平均）誤差推定に従った適応処理によって算出される。

図１２には、パラメータ算出部１３で算出された音響調整条件の一例としてＧ_1Lの伝達特性を示している。

そして算出されたＧ_1L、Ｇ_1R、Ｇ_2L、Ｇ_2Rは、ＦＩＲフィルタの係数データとして音響特性変換部１５に転送され、音響信号入力部１４から音響信号が入力されると、音響特性変換部１５においてそれぞれの係数による畳み込み演算処理が為されて、実施の形態１と同様にそれぞれの伝送経路を経由して第１の音響再生装置１の音響再生部１９と第２の音響再生装置２の音響再生部２９のそれぞれから再生されることによって、第１の音響再生装置１と第２の音響再生装置２による統合特性は、図８の仮想音源位置Ｘに音像が定位するものとなる。

本発明にかかる音響再生システムは、音響再生装置の使用者に音響調整のための多大な労力や高度な能力を要求することなく、予め確認して保存されている適切な音響特性に基づいて音響調整条件を算出し、その音響調整条件に基づいて複数の音響再生装置を調整して再生することによって、良好な音響再生特性を容易に実現することができる音響再生システムとして有用である。

本発明の音響再生システムの機能構成を示すブロック図本発明の音響再生システムと使用者の実際の視聴形態を想定した略図本発明の音響再生システムの動作フローを示すフローチャート本発明の実施の形態１における第１の音響再生装置１の音響伝達特性図本発明の実施の形態１における第２の音響再生装置２の音響伝達特性図本発明の実施の形態１における音響特性調整前の音響伝達特性図本発明の実施の形態１における音響特性調整後の音響伝達特性図本発明の実施の形態２における仮想音像定位処理の原理図本発明の実施の形態２における第１の音響再生装置１の頭部伝達特性図本発明の実施の形態２における第２の音響再生装置２の頭部伝達特性図本発明の実施の形態２における仮想音像位置に置かれた音響再生装置の頭部伝達特性図本発明の実施の形態２における第１の音響再生装置１の前段に置かれる音響伝達特性図従来技術の音響再生システムの機能構成を示すブロック図

符号の説明

１第１の音響再生装置
２第２の音響再生装置
３データケーブル
４床置き型スピーカシステム
５薄型テレビ
６データケーブル
１１，２１音響データ保存部
１２，２２データ通信部
１３パラメータ算出部
１４音響信号入力部
１５音響特性変換部
１６，２６システム制御部
１７，２７スピーカ
１８，２８パワーアンプ
１９，２９音響再生部

Claims

第１のスピーカを含む第1の音響再生装置と第２のスピーカを含む第２の音響再生装置とを備え、前記第１のスピーカと前記第２のスピーカとを組み合わせてマルチウエイ再生を行うための音響再生システムであって、
前記第１の音響再生装置は、前記第１のスピーカの再生帯域を示す第１の再生帯域データを含む第１のデータを保存する第１のデータ保存部と、音響信号を入力する音響信号入力部と、前記音響信号入力部からの音響信号の特性を変換して前記第１のスピーカに供給するための第１の音響信号および前記第２のスピーカに供給するための第２の音響信号を生成する音響特性変換部と、前記音響特性変換部で前記音響信号の特性を変換するためのパラメータを算出するパラメータ算出部と、前記第２の音響装置との間でデータ通信を行うための第１のデータ通信部とを含み、
前記第２の音響再生装置は、前記第２のスピーカの再生帯域を示す第２の再生帯域データを含む第２のデータを保存する第２のデータ保存部と、前記第１の音響装置との間でデータ通信を行うための第２のデータ通信部とを含み、
前記第１のスピーカは、前記音響特性変換部で生成した前記第１の音響信号を入力して再生し、
前記第２のスピーカは、前記音響特性変換部で生成した前記第２の音響信号を、前記第１のデータ通信部および前記第２のデータ通信部を介して入力して再生し、
前記パラメータ算出部は、前記第１のデータ保存部から前記第１のデータを入力し、前記第２のデータ保存部から前記第２のデータ通信部および前記第１のデータ通信部を介して前記第２のデータを入力し、入力した前記第１のデータに含まれる前記第１の再生帯域データと、入力した前記第２のデータに含まれる前記第２の再生帯域データとを基に、マルチウエイ再生のためのクロスオーバー周波数を求め、前記クロスオーバー周波数で前記第１のスピーカの再生出力と前記第２のスピーカの再生出力とがクロスオーバーするように前記音響特性変換部が前記音響信号の周波数特性を変換するための前記パラメータを算出することを特徴とする音響再生システム。
前記パラメータ算出部は、前記第１の再生帯域データに含まれる前記第１のスピーカの再生帯域および前記第２の再生帯域データに含まれる前記第２のスピーカの再生帯域のうちの一方の再生帯域の限界周波数付近を前記クロスオーバー周波数として求めることを特徴とする請求項１記載の音響再生システム。
前記第１のデータは、さらに、前記第１のスピーカの再生効率を示す第１の再生効率データを含み、
前記第２のデータは、さらに、前記第２のスピーカの再生効率を示す第２の再生効率データを含み、
前記パラメータ算出部は、入力した前記第１のデータに含まれる前記第１の再生効率データと入力した前記第２のデータに含まれる前記第２の再生効率データとを基に、前記クロスオーバー周波数の前後における前記第１のスピーカの再生出力レベルと前記第２のスピーカの再生出力レベルとの違いを補償するように前記音響特性変換部が前記音響信号の特性を変換するための前記パラメータを算出することを特徴とする請求項１記載の音響再生システム。
前記第１のデータは、さらに、前記第１のスピーカの遅延量を示す第１の遅延量データを含み、
前記第２のデータは、さらに、前記第２のスピーカの遅延量を示す第２の遅延量データを含み、
前記パラメータ算出部は、入力した前記第１のデータに含まれる前記第１の遅延量データおよび入力した前記第２のデータに含まれる前記第２の遅延量データを基に、前記第１のスピーカの遅延量と前記第２のスピーカの遅延量との違いを補償するように前記音響特性変換部が前記音響信号の特性を変換するための前記パラメータを算出することを特徴とする請求項１記載の音響再生システム。
第２のスピーカおよび前記第２のスピーカの再生帯域を示す第２の再生帯域データを保存する第２のデータ保存部および第２のデータ通信部を含む第２の音響再生装置と組み合わせてマルチウエイ再生を行うための音響再生装置であって、
第１のスピーカと、
前記第１のスピーカの再生帯域を示す第１の再生帯域データを含む第１のデータを保存する第１のデータ保存部と、
音響信号を入力する音響信号入力部と、
前記音響信号入力部からの音響信号の特性を変換して前記第１のスピーカに供給するための第１の音響信号および前記第２のスピーカに供給するための第２の音響信号を生成する音響特性変換部と、
前記音響特性変換部で前記音響信号の特性を変換するためのパラメータを算出するパラメータ算出部と、
前記第２の音響装置との間でデータ通信を行うための第１のデータ通信部とを含み、
前記第１のスピーカは、前記音響特性変換部で生成した前記第１の音響信号を入力して再生し、
前記第２のスピーカは、前記音響特性変換部で生成した前記第２の音響信号を、前記第１のデータ通信部および前記第２のデータ通信部を介して入力して再生し、
前記パラメータ算出部は、前記第１のデータ保存部から前記第１のデータを入力し、前記第２のデータ保存部から前記第２のデータ通信部および前記第１のデータ通信部を介して前記第２のデータを入力し、入力した前記第１のデータに含まれる前記第１の再生帯域データと、入力した前記第２のデータに含まれる前記第２の再生帯域データとを基に、マルチウエイ再生のためのクロスオーバー周波数を求め、前記クロスオーバー周波数で前記第１のスピーカの再生出力と前記第２のスピーカの再生出力とがクロスオーバーするように前記音響特性変換部が前記音響信号の周波数特性を変換するための前記パラメータを算出することを特徴とする音響再生装置。
第１の音響再生装置に含まれる第１のスピーカと第２の音響再生装置に含まれる第２のスピーカとを組み合わせてマルチウエイ再生を行うための音響再生方法であって、
前記第１の音響再生装置に含まれる音響信号入力部に、音響信号を入力するステップと、
前記第１の音響再生装置に含まれる音響特性変換部が、前記音響信号入力部からの音響信号の特性を変換して、前記第１のスピーカに供給するための第１の音響信号および前記第２のスピーカに供給するための第２の音響信号を生成するステップと、
前記第１の音響再生装置に含まれるパラメータ算出部が、前記音響特性変換部で前記音響信号の特性を変換するためのパラメータを算出するパラメータ算出ステップと、
前記第１のスピーカが、前記音響特性変換部で生成した前記第１の音響信号を入力して再生し、前記第２のスピーカが、前記音響特性変換部で生成した前記第２の音響信号を、前記第１の音響再生装置に含まれる第１のデータ通信部および前記第２の音響再生装置に含まれる第２のデータ通信部を介して入力して再生するステップとを有し、
前記パラメータ算出ステップにおいて、前記第１の音響再生装置に含まれる第１のデータ保存部から前記第１のスピーカの再生帯域を示す第１の再生帯域データを入力し、前記第２の音響再生装置に含まれる第２のデータ保存部から前記第２のデータ通信部および前記第１のデータ通信部を介して前記第２のスピーカの再生帯域を示す第２の再生帯域データを入力し、入力した前記第１の再生帯域データおよび前記第２の再生帯域データを基に、マルチウエイ再生のためのクロスオーバー周波数を求め、前記クロスオーバー周波数で前記第１のスピーカの再生出力と前記第２のスピーカの再生出力とがクロスオーバーするように前記音響特性変換部が前記音響信号の周波数特性を変換するための前記パラメータを算出することを特徴とする音響再生方法。
第１のスピーカを含む第１の音響再生装置と第２のスピーカを含む第２の音響再生装置とを備え、前記第１のスピーカと前記第２のスピーカとを組み合わせてサラウンド再生を行うための音響再生システムであって、
前記第１の音響再生装置は、前記第１のスピーカから所定の視聴位置における左右耳までの伝達特性を示す第１の頭部伝達関数データを保存する第１のデータ保存部と、音響信号を入力する音響信号入力部と、前記音響信号入力部からの音響信号の特性を変換して前記第１のスピーカに供給するための第１の音響信号および前記第２のスピーカに供給するための第２の音響信号を生成する音響特性変換部と、前記音響特性変換部で前記音響信号の特性を変換するためのパラメータを算出するパラメータ算出部と、前記第２の音響装置との間でデータ通信を行うための第１のデータ通信部とを含み、
前記第２の音響再生装置は、前記第２のスピーカから前記所定の視聴位置における左右耳までの伝達特性を示す第２の頭部伝達関数データを保存する第２のデータ保存部と、前記第１の音響装置との間でデータ通信を行うための第２のデータ通信部とを含み、
前記第１のスピーカは、前記音響特性変換部で生成した前記第１の音響信号を入力して再生し、
前記第２のスピーカは、前記音響特性変換部で生成した前記第２の音響信号を、前記第１のデータ通信部および前記第２のデータ通信部を介して入力して再生し、
前記パラメータ算出部は、前記第１のデータ保存部から入力した前記第１の頭部伝達関数データと、前記第２のデータ保存部から前記第２のデータ通信部および前記第１のデータ通信部を介して入力した前記第１の頭部伝達関数データとを基に、任意の仮想音源位置に音像定位するように前記音響特性変換部が前記音響信号の特性を変換するための前記パラメータを算出することを特徴とする音響再生システム。
第２のスピーカおよび前記第２のスピーカから前記所定の視聴位置における左右耳までの伝達特性を示す第２の頭部伝達関数データを保存する第２のデータ保存部および第２のデータ通信部を含む第２の音響再生装置と組み合わせてサラウンド再生を行うための音響再生装置であって、
第１のスピーカと、
前記第１のスピーカから所定の視聴位置における左右耳までの伝達特性を示す第１の頭部伝達関数データを保存する第１のデータ保存部と、
音響信号を入力する音響信号入力部と、
前記音響信号入力部からの音響信号の特性を変換して前記第１のスピーカに供給するための第１の音響信号および前記第２のスピーカに供給するための第２の音響信号を生成する音響特性変換部と、
前記音響特性変換部で前記音響信号の特性を変換するためのパラメータを算出するパラメータ算出部と、
前記第２の音響装置との間でデータ通信を行うための第１のデータ通信部とを含み、
前記第１のスピーカは、前記音響特性変換部で生成した前記第１の音響信号を入力して再生し、
前記第２のスピーカは、前記音響特性変換部で生成した前記第２の音響信号を、前記第１のデータ通信部および前記第２のデータ通信部を介して入力して再生し、
前記パラメータ算出部は、前記第１のデータ保存部から入力した前記第１の頭部伝達関数データと、前記第２のデータ保存部から前記第２のデータ通信部および前記第１のデータ通信部を介して入力した前記第１の頭部伝達関数データとを基に、任意の仮想音源位置に音像定位するように前記音響特性変換部が前記音響信号の特性を変換するための前記パラメータを算出することを特徴とする音響再生装置。
第１の音響再生装置に含まれる第１のスピーカと第２の音響再生装置に含まれる第２のスピーカとを組み合わせてサラウンド再生を行うための音響再生方法であって、
前記第１の音響再生装置に含まれる音響信号入力部に、音響信号を入力するステップと、
前記第１の音響再生装置に含まれる音響特性変換部が、前記音響信号入力部からの音響信号の特性を変換して、前記第１のスピーカに供給するための第１の音響信号および前記第２のスピーカに供給するための第２の音響信号を生成するステップと、
前記第１の音響再生装置に含まれるパラメータ算出部が、前記音響特性変換部で前記音響信号の特性を変換するためのパラメータを算出するパラメータ算出ステップと、
前記第１のスピーカが、前記音響特性変換部で生成した前記第１の音響信号を入力して再生し、前記第２のスピーカが、前記音響特性変換部で生成した前記第２の音響信号を、前記第１の音響再生装置に含まれる第１のデータ通信部および前記第２の音響再生装置に含まれる第２のデータ通信部を介して入力して再生するステップとを有し、
前記パラメータ算出ステップにおいて、前記第１の音響再生装置に含まれる第１のデータ保存部から入力した前記第１のスピーカから所定の視聴位置における左右耳までの伝達特性を示す第１の頭部伝達関数データと、前記第２の音響再生装置に含まれる第２のデータ保存部から前記第２のデータ通信部および前記第１のデータ通信部を介して入力した前記第２のスピーカから前記所定の視聴位置における左右耳までの伝達特性を示す第２の頭部伝達関数データとを基に、任意の仮想音源位置に音像定位するように前記音響特性変換部が前記音響信号の特性を変換するための前記パラメータを算出することを特徴とする音響再生方法。