JP3148060B2

JP3148060B2 - 聴取位置自動補正装置

Info

Publication number: JP3148060B2
Application number: JP30291093A
Authority: JP
Inventors: 博之山口; 宏小脇
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 1993-12-02
Filing date: 1993-12-02
Publication date: 2001-03-19
Anticipated expiration: 2016-03-19
Also published as: JPH07162985A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車載用ディジタル・オ
ーディオ・システムにおいて各スピーカから聴取位置ま
での各距離の差により生じる音場の偏りを自動的に補正
するための装置である聴取位置自動補正装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、そのような聴取位置自動補正装置
が、本願出願人による特許出願である特願平５−２１９
８４２号に添付された明細書に記載されている。それに
開示された聴取位置自動補正装置は、擬似ランダム信号
の１つでノイズに強いＭ系列（最大周期数列）信号を測
定信号とし、復元したインパルス応答から信号の立ち上
がり時間を検出することで各スピーカによる時間差を求
め、再生時にその時間差分を各スピーカのディレイとし
て設定することにより、自動的な補正を達成するもので
ある。そして、スピーカの構成がマルチウェイのときに
は、定位に対する影響の大きい帯域（５００Ｈｚ〜２ｋ
Ｈｚ）を再生するスピーカ・ユニット（帯域スピーカ）
１つを対象として時間差補正を行うことが提案されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来技術に係るこのよ
うな聴取位置自動補正装置は、スピーカの構成が１ウェ
イの場合には特に問題はなかったが、マルチウェイの場
合には、上述のように時間差補正の対象となったスピー
カ・ユニット以外のスピーカ・ユニットについては最適
なディレイの設定が行われていないこととなるため、位
相の干渉を生じるという問題を有している。

【０００４】そのため、マルチウェイ・スピーカ・シス
テムの場合にも各スピーカ・ユニットごとに時間差を測
定し、自動的に補正するように改良する必要があるが、
その場合、再生時のディレイの設定に関して以下の問題
が発生する。すなわち、図５は、各スピーカ・ユニット
に対して時間遅延を設定するための、従来技術に係る構
成を例示するブロック図である。この図において、符号
２０は、ディジタル・オーディオ・システムの中枢とな
るＤＳＰ（ディジタル信号プロセッサ）を示す。また、
符号７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄは、それぞれ、フ
ロント右側（ＦＲ）、フロント左側（ＦＬ）、リア右側
（ＲＲ）、リア左側（ＲＬ）のスピーカ・システムを示
し、また、符号７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄは、ウ
ーファ（低音用スピーカ）のスピーカ・ユニットを示
し、７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄは、ツイータ（高
音用スピーカ）のスピーカ・ユニットを示す。さらに、
符号７４は、ディジタル方式のクロスオーバ・ネットワ
ーク（チャネル・デバイダ、チャネル・フィルタ、又は
分割回路ともいう。）を示し、その内部の、符号２１は
低域通過フィルタ、符号２２は高域通過フィルタ、符号
２３はディレイ（遅延器）、符号２５はＤ／Ａ変換器を
示す。

【０００５】そして、このような構成において、各スピ
ーカ・ユニットについての補正用遅延時間を測定するの
はディジタル・オーディオ・システムのＤＳＰ２０のソ
フトウェアであり、その遅延時間を与えられてディレイ
２３による遅延処理を実施するのはクロスオーバ・ネッ
トワーク７４のソフトウェアであるが、ＤＳＰ２０から
クロスオーバ・ネットワーク７４へ遅延時間データを引
き渡す手段は何もないため、自動的な補正処理を実現す
るのは極めて困難な状況にある。また、このクロスオー
バ・ネットワークは、非常に高価なものでもある。

【０００６】かかる実情に鑑み、本発明の目的は、車載
用ディジタル・オーディオ・システムにおいて、各スピ
ーカ・システム内の各スピーカ・ユニットから聴取位置
までの距離差すなわち時間差を自動的かつ容易に補正す
ることが可能な改良型の聴取位置自動補正装置を提供す
ることにより、全帯域において位相干渉を無くすことに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、オーディオ信
号をスピーカのクロスオーバ周波数と同等のカットオフ
周波数を有するフィルタで帯域分割し、ディレイを施
し、ミックス（混合）した後にスピーカ側に出力するこ
とに着目して、上記目的を達成するものである。すなわ
ち、本発明に係る聴取位置自動補正装置は、車載用ディ
ジタル・オーディオ・システムにおいて、各スピーカ・
システム内の各スピーカ・ユニットから聴取位置までの
距離差すなわち時間差を自動的に補正するための装置で
あって、前記各スピーカ・ユニットについて、Ｍ系列信
号を再生するＭ系列信号再生手段と、前記聴取位置に置
かれた所定のマイクでの収音により、前記Ｍ系列信号に
対するＭ系列応答を取得し所定のメモリに格納するＭ系
列応答取得手段と、前記Ｍ系列応答を、高速Ｍ系列変換
によりインパルス応答に復元するインパルス応答復元手
段と、前記インパルス応答のピーク値をサーチし、該ピ
ーク値に基づいて立ち上がり検知のためのスレショール
ドを設定するスレショールド設定手段と、前記スレショ
ールドを最初に越える時間である立ち上がり時間を検知
する立ち上がり時間検知手段と、前記各スピーカ・ユニ
ットの中で最長の立ち上がり時間を有するスピーカ・ユ
ニットを基準にして、前記各スピーカ・ユニットの立ち
上がり時間の差分を求め、該各差分を前記各スピーカ・
ユニットの再生時のディレイ値として算出するディレイ
値算出手段と、再生時における前記各スピーカ・システ
ムへの各チャネルの信号を、対応するスピーカ・システ
ムのクロスオーバ周波数と同等のカットオフ周波数を有
するフィルタで帯域分割する信号帯域分割手段と、前記
信号帯域分割手段によって分割された各信号を、前記デ
ィレイ値算出手段によって求められた対応するスピーカ
・ユニットのディレイ値だけ遅延せしめる信号遅延手段
と、前記信号遅延手段によって遅延せしめられた各スピ
ーカ・ユニットごとの信号を、対応する各スピーカ・シ
ステムの信号へと混合した後に、前記対応する各スピー
カ・システム側の分割回路へと出力する信号混合手段
と、を具備してなる聴取位置自動補正装置である。

【０００８】また、本発明によれば、前記聴取位置自動
補正装置は、さらに、前記インパルス応答の立ち上がり
前の一定区間での直流オフセット・レベルの平均値を算
出し、前記スレショールド設定手段によるスレショール
ドの設定の前に、前記インパルス応答から該平均値を減
算しておく直流オフセット除去手段、を具備する。

【０００９】

【作用】上記の聴取位置自動補正装置においては、各ス
ピーカ・ユニットについて、Ｍ系列信号が再生され、そ
の応答が取得されて所定のメモリに格納される。そし
て、そのＭ系列応答が、高速Ｍ系列変換によりインパル
ス応答に復元される。そして、そのインパルス応答のピ
ーク値がサーチされ、そのピーク値に基づいて立ち上が
り検知のためのスレショールドが設定される。そして、
そのスレショールドを最初に越える時間である立ち上が
り時間が検知される。そして、各スピーカ・ユニットの
中で最長の立ち上がり時間を有するスピーカ・ユニット
を基準にして、各スピーカ・ユニットの立ち上がり時間
の差分が求められ、その各差分が各スピーカ・ユニット
の再生時に設定すべきディレイ値とされる。そして、再
生時における各スピーカ・システムへの各チャネルの信
号は、対応するスピーカ・システムのクロスオーバ周波
数と同等のカットオフ周波数を有するフィルタで帯域分
割され、分割された各信号は、先に求められた対応する
スピーカ・ユニットのディレイ値だけ遅延せしめられ、
その遅延せしめられた各スピーカ・ユニットごとの信号
は、対応する各スピーカ・システムの信号へと混合され
た後に、対応する各スピーカ・システム側の分割回路へ
と出力される。こうして、時間差の測定とそれによる補
正値の設定とが、同一の信号処理プロセッサで自動的か
つ容易に行われる。また、前記の直流オフセット除去手
段が更に備えられていれば、インパルス応答に乗ること
がある直流オフセットが除去される。

【００１０】

【実施例】以下、添付図面の図１〜図４を参照して本発
明の実施例を説明する。

【００１１】図２は、本発明の一実施例に係る聴取位置
自動補正装置の時間差測定時のハードウェア構成を示す
概略ブロック図である。この図において、符号１０はマ
イクロコンピュータ（マイコン）、符号２０はディジタ
ル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、符号３０はディジタル／
アナログ（Ｄ／Ａ）変換器、符号４０はアナログ／ディ
ジタル（Ａ／Ｄ）変換器、符号５０はスピーカ・アン
プ、符号６０はマイク・アンプ、符号７０ａはＦＲスピ
ーカ・システム、符号７０ｂはＦＬスピーカ・システ
ム、符号７０ｃはＲＲスピーカ・システム、符号７０ｄ
はＲＬスピーカ・システム、符号８１は右耳マイク、符
号８２は左耳マイク、符号９０は音場を示す。なお、各
スピーカ・システム７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ
は、それぞれ、ウーファ、ツイータの各スピーカ・ユニ
ットと分割回路とを有するものである。また、マイク８
１，８２は聴取位置に置かれる。

【００１２】次に、図２の構成において、マイクロコン
ピュータ１０及びＤＳＰ２０が協働して実行する、聴取
位置による時間差の測定の処理手順を図３のフローチャ
ートに基づいて説明する。まず、スピーカ・ユニットの
１つについて、Ｍ系列信号を再生し、その応答を所定の
メモリに格納する（ステップ１０２）。ただし、右側の
スピーカ・システム７０ａ又は７０ｃのスピーカ・ユニ
ットを再生した場合には右耳マイク８１で、左側のスピ
ーカ・システム７０ｂ又は７０ｄのスピーカ・ユニット
を再生した場合には左耳マイク８２で応答を取得する。

【００１３】次いで、高速Ｍ系列変換を利用して、求め
たＭ系列の応答を図４に例示されるようなインパルス応
答に復元する（ステップ１０４）。高速Ｍ系列変換は周
知のものであるため、ここでは特に説明を省略する。次
に、信号到来前の一定区間（図４に例示）のノイズ平均
値を求め、それを直流オフセットとして設定する（ステ
ップ１０６）。次いで、インパルス応答からその直流オ
フセットを減算する（ステップ１０８）。このように、
立ち上がり検知用のスレショールドを設定する前に、直
流オフセットを除去しておくことによって、より正確に
立ち上がりを検知できるようになる。

【００１４】そして、図４に示されるように、インパル
ス応答のピークをサーチし、そのピーク値に基づいて、スレショールド＝ピーク値×ｋ（ｋは任意の定数）に示す演算を実行することにより、立ち上がり検知用の
スレショールドを設定する（ステップ１１０）。次い
で、求めたスレショールドを最初に越える時間を立ち上
がり時間（図４参照）すなわち到達時間として検知する
（ステップ１１２）。

【００１５】以上の処理を、ステップ１１４に示すよう
に、各スピーカ・ユニットについて実施する。そして、
最も立ち上がりの遅いスピーカ・ユニットを基準にし
て、その他の各スピーカ・ユニットの立ち上がり時間の
差分を求め、その各差分を各スピーカ・ユニットの再生
時に設定すべきディレイ値に決定する（ステップ１１
６）。こうして求められたディレイ値を通常の再生時に
各スピーカ・ユニットに対して設定することにより、聴
取位置による音場の偏りが補正可能となる。その遅延設
定処理について以下に説明する。

【００１６】図１は、各スピーカ・ユニットに対して時
間遅延を設定するための、本発明に係る処理構成を説明
するためのブロック図である。図５と同一の要素には同
一の符号を付してあり、相違する要素について説明すれ
ば、図５のクロスオーバ・ネットワーク７４の代わり
に、Ｄ／Ａ変換器３０と安価なアナログ方式のチャネル
・デバイダ７５が使用される。この図に示すように、例
えば、再生時におけるＦＲスピーカ・システム７０ａへ
のチャネルの信号は、ＤＳＰ２０において、スピーカ・
システム７０ａのクロスオーバ周波数と同等のカットオ
フ周波数を有する低域通過フィルタ２１及び高域通過フ
ィルタ２２で帯域分割される。そして、分割された各信
号は、先に求められた対応するスピーカ・ユニット７１
ａ，７２ａのディレイ値だけ遅延器２３によって遅延せ
しめられる。次いで、その遅延せしめられた各スピーカ
・ユニットごとの信号は、ミクサ２４によって混合され
る。そして、その信号は、Ｄ／Ａ変換器３０を経てスピ
ーカ・システム７０ａ側の分割回路７５へと伝送され
る。すなわち、スピーカ側に到達した時点では、補正処
理が施されているわけである。スピーカ・システム７０
ｂ，７０ｃ，７０ｄに対しても全く同様な処理がなされ
る。こうして、時間差の測定とそれによる補正値の設定
とが、同一の信号処理プロセッサ２０で自動的かつ容易
に行われる。

【００１７】以上、本発明の一実施例について述べてき
たが、もちろん本発明はこれに限定されるものではな
く、様々な実施例を案出することは当業者にとって容易
なことであろう。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る聴取
位置自動補正装置によれば、各スピーカ・ユニットと聴
取位置間の距離差によって生じる音場の偏り、位相干渉
による周波数特性の乱れが全帯域に渡って補正される。
また、測定時にＭ系列信号を使用しているため、ノイズ
の影響を受けにくく、正確な補正を実現できる。また、
この装置は、ディジタル・オーディオ・システム内のＤ
ＳＰ及びマイコンのプログラムとして実現可能なもので
あるため、クロスオーバ・ネットワークは不要となる。
さらに、オフセットを除去することによって、更に正確
に立ち上がりを検出でき、補正誤差を小さくすることが
可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】各スピーカ・ユニットに対して時間遅延を設定
するための、本発明に係る処理構成を説明するためのブ
ロック図である。

【図２】本発明の一実施例に係る聴取位置自動補正装置
の時間差測定時のハードウェア構成を示す概略ブロック
図である。

【図３】本発明の一実施例に係る聴取位置自動補正装置
における信号処理の手順を示す概略フローチャートであ
る。

【図４】測定インパルス応答の例を示すタイムチャート
である。

【図５】各スピーカ・ユニットに対して時間遅延を設定
するための、従来技術に係る構成を例示するブロック図
である。

【符号の説明】

１０…マイクロコンピュータ２０…ディジタル信号プロセッサ２１…低域通過フィルタ２２…高域通過フィルタ２３…遅延器（ディレイ）２４…ミクサ３０…ディジタル／アナログ変換器４０…アナログ／ディジタル変換器５０…スピーカ・アンプ６０…マイク・アンプ７０ａ…フロント右側（ＦＲ）スピーカ・システム７０ｂ…フロント左側（ＦＬ）スピーカ・システム７０ｃ…リア右側（ＲＲ）スピーカ・システム７０ｄ…リア左側（ＲＬ）スピーカ・システム７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ…ウーファ（スピーカ
・ユニット）７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄ…ツイータ（スピーカ
・ユニット）７４…クロスオーバ・ネットワーク７５…アナログ方式のチャネル・デバイダ８１…右耳マイク８２…左耳マイク９０…音場

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平７−72876（ＪＰ，Ａ) 特開平４−73000（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−18898（ＪＰ，Ａ) 実開平４−132799（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04R 3/00 310 G10K 15/00 H04R 3/04 H04R 5/02 H04S 5/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】車載用ディジタル・オーディオ・システ
ムにおいて、各スピーカ・システム内の各スピーカ・ユ
ニットから聴取位置までの距離差すなわち時間差を自動
的に補正するための装置であって、前記各スピーカ・ユニットについて、Ｍ系列信号を再生
するＭ系列信号再生手段と、前記聴取位置に置かれた所定のマイクでの収音により、
前記Ｍ系列信号に対するＭ系列応答を取得し所定のメモ
リに格納するＭ系列応答取得手段と、前記Ｍ系列応答を、高速Ｍ系列変換によりインパルス応
答に復元するインパルス応答復元手段と、前記インパルス応答のピーク値をサーチし、該ピーク値
に基づいて立ち上がり検知のためのスレショールドを設
定するスレショールド設定手段と、前記スレショールドを最初に越える時間である立ち上が
り時間を検知する立ち上がり時間検知手段と、前記各スピーカ・ユニットの中で最長の立ち上がり時間
を有するスピーカ・ユニットを基準にして、前記各スピ
ーカ・ユニットの立ち上がり時間の差分を求め、該各差
分を前記各スピーカ・ユニットの再生時のディレイ値と
して算出するディレイ値算出手段と、再生時における前記各スピーカ・システムへの各チャネ
ルの信号を、対応するスピーカ・システムのクロスオー
バ周波数と同等のカットオフ周波数を有するフィルタで
帯域分割する信号帯域分割手段と、前記信号帯域分割手段によって分割された各信号を、前
記ディレイ値算出手段によって求められた対応するスピ
ーカ・ユニットのディレイ値だけ遅延せしめる信号遅延
手段と、前記信号遅延手段によって遅延せしめられた各スピーカ
・ユニットごとの信号を、対応する各スピーカ・システ
ムの信号へと混合した後に、前記対応する各スピーカ・
システム側の分割回路へと出力する信号混合手段と、を具備してなる聴取位置自動補正装置。
【請求項２】前記インパルス応答の立ち上がり前の一
定区間での直流オフセット・レベルの平均値を算出し、
前記スレショールド設定手段によるスレショールドの設
定の前に、前記インパルス応答から該平均値を減算して
おく直流オフセット除去手段を更に具備する、請求項１
記載の聴取位置自動補正装置。