JP3981223B2

JP3981223B2 - オーディオ音補正装置

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Publication number: JP3981223B2
Application number: JP31659399A
Authority: JP
Inventors: 邦洋熊谷; 友彦伊勢
Original assignee: Alpine Electronics Inc
Current assignee: Alpine Electronics Inc
Priority date: 1999-11-08
Filing date: 1999-11-08
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2019-11-08
Also published as: JP2001136039A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オーディオ装置から出力されるオーディオ音の出力レベルを周囲の騒音等に応じて補正するオーディオ音補正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、オーディオ音とそれ以外の周辺騒音とが存在する音響空間内において、オーディオ音の出力レベルを周辺騒音レベルの変動に追従して補正するオーディオ音補正装置が知られている。例えば、オーディオ装置を搭載した車両に対して上述したようなオーディオ音補正装置を適用した場合には、車両の走行に伴って発生するロードノイズやエンジンノイズ等の周辺騒音のレベル変動に応じてオーディオ音の出力レベルが補正されるので、利用者は、周辺騒音に邪魔されることなくオーディオ音を聴取することができる。
【０００３】
上述したような従来のオーディオ音補正装置では、所定の時間窓長を設定してオーディオ音および周辺騒音の各々の平均レベルを算出しており、各平均レベルに基づいてオーディオ音を所定のゲインで増幅することにより補正を行っている。各平均レベルとゲインとの関係は人間の聴覚的な特性に基づいてあらかじめ求められており、オーディオ音および周辺騒音の各平均レベルに基づいて一義的に決定される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような従来のオーディオ音補正装置では、オーディオ音と周辺騒音のそれぞれの平均レベルを算出する際に、同じ時間窓長が設定されていた。しかし、一般には、何らかの音源から音が発生して、人間がその大きさを感じるまでの時間は、音の種類によって異なっていると考えられるため、周辺騒音とオーディオ音のそれぞれの平均レベルを算出する際の時間窓長を同じに設定すると、上述したオーディオ音補正装置を用いて補正したオーディオ音の特性に人間の聴覚がなじめずに、オーディオ音のレベルがふらつくように感じるなどの聴感上の違和感があった。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、聴取者の聴感上の違和感を軽減することができるオーディオ音補正装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明のオーディオ音補正装置では、オーディオ音とそれ以外の周辺騒音とが存在する音響空間内の所定位置に集音手段が設置されており、周辺騒音分離手段によって集音手段の出力信号からオーディオ音に対応する成分を除去することにより、周辺騒音に対応する成分を分離して周辺騒音信号を出力している。そして、レベル算出手段によってオーディオ音信号と周辺騒音信号のそれぞれの平均レベルを算出する際には、オーディオ音信号の平均レベルを算出する第１の時間を、周辺騒音信号の平均レベルを算出する第２の時間よりも短く設定しており、算出されたオーディオ音信号と周辺騒音信号のそれぞれの平均レベルに基づいて、ゲイン設定手段により増幅手段のゲインを設定し、設定されたゲインに基づいて増幅手段によりオーディオ音信号を増幅している。このように、オーディオ音信号の平均レベルを算出する第１の時間を、周辺騒音信号の平均レベルを算出する第２の時間よりも短く設定することにより、オーディオ音補正装置を用いて補正したオーディオ音の特性を人間の聴覚特性に対応させることができ、聴感上の違和感を軽減することができる。
【０００７】
また、上述したレベル算出手段は、オーディオ音信号の平均レベルを算出するために用いる第１の時間を３０〜７０ｍｓの範囲で設定し、周辺騒音信号の平均レベルを算出するために用いる第２の時間を８０〜１２０ｍｓの範囲で設定することが望ましい。第１の時間および第２の時間をそれぞれ上述したような値に設定することにより、補正後のオーディオ音に対する聴感上の違和感をより確実に軽減することができる。
【０００８】
また、上述したレベル算出手段は、帯域分割された複数の周波数領域のそれぞれについて、オーディオ音信号と周辺騒音信号のそれぞれの平均レベルを算出し、ゲイン設定手段は、複数の周波数領域のそれぞれについて、オーディオ音の聴取者の聴感特性を考慮してゲインの設定を行い、増幅手段は、複数の周波数帯域のそれぞれについてゲイン設定手段によって設定されたゲインでオーディオ音信号を増幅することが好ましい。一般にオーディオ音や周辺騒音は、様々な周波数成分を有しており、その周波数成分ごとに音圧レベルが異なっているので、上述したように周波数特性を考慮して各周波数帯域ごとに最適なゲイン補正を行うことにより、補正後のオーディオ音に対する聴感上の違和感をさらに軽減することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した一実施形態のオーディオ音補正装置について、図面を参照しながら説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態のオーディオ音補正装置１００の構成を示す図である。図１に示すオーディオ音補正装置１００は、周辺騒音のレベル変動に追随してオーディオ装置２００から出力されるオーディオ音信号のレベルを補正してスピーカ３００に出力するものであり、マイクロホン１０、周辺騒音抽出部１２、２つの平均レベル算出部１４、１６、ゲイン算出部１８、アンプ２０を含んで構成されている。
【００１１】
マイクロホン１０は、音響空間内の所定位置に設置されており、周辺騒音を集音して電気信号に変換する。ただし、マイクロホン１０によって集音された音声信号には、周辺騒音の他にスピーカ３００から出力されるオーディオ音も含まれている。周辺騒音抽出部１２は、マイクロホン１０から出力された音声信号に含まれるオーディオ音成分を除去することにより、周辺騒音成分のみを抽出する。この周辺騒音抽出部１２は、例えば、所定のフィルタ係数を有する適応フィルタ等を用いることにより実現される。
【００１２】
平均レベル算出部１４は、オーディオ装置２００から出力されるオーディオ音信号の平均レベルを算出する。具体的には、オーディオ音信号の瞬時値をｓとし、オーディオ音信号の瞬時値ｓをサンプリングする時間窓長をＴｓとすると、ある時間ｔから時間（ｔ＋Ｔｓ）の間におけるオーディオ音信号の平均レベルＥｓは以下に示す式により計算される。
【００１３】
【数１】

【００１４】
また、平均レベル算出部１６は、周辺騒音抽出部１２から出力される周辺騒音信号の平均レベルを算出する。具体的には、周辺騒音に対応する音声信号の瞬時値をｎとし、音声信号の瞬時値ｎをサンプリングする時間窓長をＴｎとすると、ある時間ｔから時間（ｔ＋Ｔｎ）の間における周辺騒音信号の平均レベルＥｎは以下に示す式により計算される。
【数２】

ところで、従来のオーディオ音補正装置では、上述したオーディオ音信号に対する時間窓長Ｔｓと周辺騒音信号に対する時間窓長Ｔｎとが等しい値（例えば、数十ｍｓ程度）に設定されてオーディオ音の補正が行われていた。しかし、本発明の発明者が行った実験によれば、上述したオーディオ音信号に対する時間窓長Ｔｓと周辺騒音信号に対する時間窓長Ｔｎとの大小関係をＴｓ＜Ｔｎとし、より望ましくは時間窓長Ｔｓを３０〜７０ｍｓの範囲に設定し、周辺騒音に対応する時間窓長Ｔｎを８０〜１２０ｍｓの範囲に設定することにより、補正後のオーディオ音の聴覚上の違和感を軽減することができるという実験結果が得られた。このため、本実施形態では、平均レベル算出部１４については、時間窓長Ｔｓを３０〜７０ｍｓの範囲で設定しており、平均レベル算出部１６については、時間窓長Ｔｎを８０〜１２０ｍｓの範囲で設定している。なお、時間窓長に関する実験結果の詳細については後述する。
【００１５】
ゲイン算出部１８は、平均レベル算出部１４から出力されるオーディオ音の平均レベル算出結果と平均レベル算出部１６から出力される周辺騒音の平均レベル算出結果とに基づいて、オーディオ音に加える最適なゲインを算出し、この算出されたゲイン値をアンプ２０に向けて出力する。なお、ゲイン算出部１８におけるゲイン算出の原理については後述する。アンプ２０は、ゲイン算出部１８から出力されるゲイン値を用いてオーディオ音信号を増幅し、増幅したオーディオ音信号をスピーカ３００に出力する。
【００１６】
上述したマイクロホン１０が集音手段に、周辺騒音抽出部１２が周辺騒音分離手段に、平均レベル算出部１４、１６がレベル算出手段に、ゲイン設定部１８がゲイン設定手段に、アンプ２０が増幅手段にそれぞれ対応している
本実施形態のオーディオ音補正装置１００はこのような構成を有しており、次にゲイン算出部１８におけるゲイン算出の原理について説明する。図２は、物理的な音圧レベルと、その音を人間が聞いたときに感じる音の大きさ（ラウドネス）との対応関係（ラウドネス曲線）を示す図である。同図において、横軸は音圧レベル（単位：ｄＢ−ＳＰＬ）、縦軸は人間が感じる音の大きさを示すラウドネス（単位：ｓｏｎｅ）であり、曲線▲１▼は静寂下でのラウドネス曲線、曲線▲２▼は騒音下でのラウドネス曲線である。ただし、曲線▲２▼は騒音レベルに応じて変化するものである。
【００１７】
図２において、ラウドネスの値が同じであれば、人間は同じ大きさの音であると感じる。したがって、例えば、人間が０．１ｓｏｎｅの大きさを感じる音は、静寂下では約１２ｄＢ−ＳＰＬの音圧レベルであるが、曲線▲２▼に示す騒音下では約３７ｄＢ−ＳＰＬの音圧レベルの音である。すなわち静寂下で約１２ｄＢ−ＳＰＬで出力していた音を曲線▲２▼の騒音下で同じ大きさに感じるには約３７ｄＢ−ＳＰＬの音を出力する必要があり、約２５ｄＢのゲインを加える必要があるということである。また、人間が１ｓｏｎｅの大きさに感じる音は、静寂下では約４２ｄＢ−ＳＰＬの音圧レベルの音であるが、曲線▲２▼の騒音下では約４９ｄＢ−ＳＰＬの音圧レベルの音であるため、騒音下では約７ｄＢのゲインを加えてやる必要がある。したがって、同じ騒音下でも、出力される音の音圧レベルに応じて加えるゲインを変更する必要があるということである。
【００１８】
図３は、騒音下において静寂下と同じ大きさの音に感じるために、静寂下の音圧レベルに対してどれだけゲインを加える必要があるかを示す図である。同図において、横軸は静寂下で出力される音の音圧レベルであり、縦軸は騒音下において静寂下と同じ大きさの音に感じるために加える必要があるゲイン値である。例えば、静寂下で音圧レベル２０ｄＢで出力される音は、騒音下では、約１９ｄＢのゲインを加えられることによって、人間は静寂下と同じ大きさの音であると感じるようになる。
【００１９】
したがって、ゲイン算出部１８は、あらかじめ様々な騒音レベルにおける図３に示すようなオーディオ音の音圧レベルと加えるゲインとの関係（以下、ゲインテーブルと呼ぶ）を内部のメモリに格納しておき、平均レベル算出部１６から出力される周辺騒音の平均レベルに基づいて、最適なゲインテーブルを選択し、この選択したゲインテーブルと平均レベル算出部１４から出力されるオーディオ音の平均レベルとに基づいて、最適なゲインを算出する。ゲイン算出部１８は、この算出されたゲイン値をアンプ２０に出力して、オーディオ音信号に対する最適なゲインを与える。
【００２０】
次に、上述したオーディオ音信号に対する時間窓長Ｔｓおよび周辺騒音に対する時間窓長Ｔｎに関する実験結果の詳細について説明する。実験は、各時間窓長ＴｓおよびＴｎを、それぞれ２０〜１４０ｍｓの間で２０ｍｓ毎に変化させてオーディオ音信号のレベル補正を行い、補正後のオーディオ音信号に基づいてスピーカ３００から出力されたオーディオ音の聴感上の違和感を複数人の被験者によって評価することにより行った。聴感上の違和感に対する評価は、最も違和感が大きい場合を１、最も違和感が小さい場合を５とした５段階評価を行った。図４は、各時間窓長ＴｓおよびＴｎを変化させた場合の聴感上の違和感に対する評価結果を示す図である。図４に示した評価結果は、複数人の被験者による評価結果の平均値を示している。また、図５および図６は、図４に示した実験結果をグラフ化した図である。
【００２１】
図５は、周辺騒音信号に対する時間窓長Ｔｎをパラメータとした場合のオーディオ音信号に対する時間窓長Ｔｓと聴感上の違和感に対する評価結果との関係を示す図である。横軸が時間窓長Ｔｓ、縦軸が評価結果をそれぞれ示している。図５に示すように、全体的な傾向として、６０〜８０ｍｓ付近を境として、オーディオ音信号に対する時間窓長Ｔｓが短い方が評価結果が高いことが分かる。また、周辺騒音信号に対する時間窓長Ｔｎが８０、１００、１２０ｍｓの場合の評価結果が、他の時間窓長Ｔｎにおける評価結果に比較して高いことが分かる。
【００２２】
図６は、オーディオ音信号に対する時間窓長Ｔｓをパラメータとした場合の周辺騒音信号に対する時間窓長Ｔｎと聴感上に違和感に対する評価結果との関係を示す図である。横軸が時間窓長Ｔｎ、縦軸が評価結果をそれぞれ示している。図６に示すように、全体的な傾向としては、６０〜８０ｍｓを境として、周辺騒音信号に対する時間窓長Ｔｎが長い方が評価結果が高いことが分かる。また、オーディオ音信号に対する時間窓長Ｔｓが４０、６０、８０ｍｓの場合の評価結果が、他の時間窓長Ｔｓにおける評価結果に比較して高いことが分かる。
【００２３】
上述した図５および図６に示した実験結果から、オーディオ音信号に対する時間窓長Ｔｓと周辺騒音信号に対する時間窓長Ｔｎとの大小関係をＴｓ＜Ｔｎを満たすように設定することにより高い評価結果が得られる、すわわち聴感上の違和感を軽減することができることが分かる。
【００２４】
図７は、周辺騒音信号に対する時間窓長Ｔｎが８０、１００、１２０ｍｓの場合の評価結果のみを上述した図５から抽出して示した図である。本実施形態では、聴感上の違和感に対する評価結果の良否の判断基準として、評価結果が３以上であれば「良」とするものとする。この評価基準に照らして図７を見ると、時間窓長Ｔｓをだいたい３０〜７０ｍｓの範囲内にすれば、評価結果が３以上となる、すなわち「良」という評価結果が得られることが分かる。この結果から、本実施形態では、オーディオ音信号に対する時間窓長Ｔｓを３０〜７０ｍｓの範囲内で設定することとしている。
【００２５】
図８は、オーディオ音信号に対する時間窓長Ｔｓが４０、６０、８０ｍｓの場合の評価結果のみを上述した図６から抽出して示した図である。上述したように、聴感上の違和感に対する評価結果の良否の判断基準として、評価結果が３以上であれば「良」とするものとする。この評価基準に照らして図８を見ると、時間窓長Ｔｎをだいたい８０〜１２０ｍｓの範囲内にすれば、評価結果が３以上となることが分かる。ただし、図８に示すように、オーディオ音信号に対する時間窓長Ｔｓが８０ｍｓで周辺騒音信号に対する時間窓長Ｔｎが１２０ｍｓの場合には、評価結果が２．７５となっており、わずかに評価基準を超えていないが、これは、オーディオ音信号に対する時間窓長が上述した３０〜７０ｍｓの範囲内にないためであると考えられる。したがって、上述したようにオーディオ音信号に対する時間窓長Ｔｓを３０〜７０ｍｓの範囲内に設定すれば、周辺騒音信号に対する時間窓長Ｔｎが１２０ｍｓの場合における評価結果は３以上になると推測される。この結果から、本実施形態では、周辺騒音に対する時間窓長Ｔｎを８０〜１２０ｍｓの範囲内に設定することとしている。
【００２６】
このように、本実施形態では、上述した図４〜図８に示した実験結果を分析することにより、オーディオ音信号に対する時間窓長Ｔｓを３０〜７０ｍｓの範囲内に設定し、周辺騒音信号に対する時間窓長Ｔｎを８０〜１２０ｍｓの範囲内に設定することとしている。
【００２７】
次に、本実施形態のオーディオ音補正装置１００の動作を説明する。オーディオ装置２００から出力されたオーディオ音信号は、周辺騒音抽出部１２および平均レベル算出部１４に入力されるとともに、アンプ２０を介してスピーカ３００から出力される。このスピーカ３００から出力されたオーディオ音は、周辺騒音を集音するために所定位置に設置されたマイクロホン１０によって、周辺騒音とともに集音されるため、マイクロホン１０から出力される音声信号にはオーディオ音に対応する成分が含まれている。また、このオーディオ音は、音響空間に出力された後にマイクロホン１０で集音されたものであるため、音響空間の伝達特性が反映されたものである。したがって、周辺騒音抽出部１２は、例えば、オーディオ装置２００から入力されるオーディオ音信号を音響空間の伝達特性を模擬したフィルタ係数を有する適応フィルタに通す等の処理を行って得られる信号と、マイクロホン１０から入力された音声信号との差分を演算することにより、周辺騒音に対応する成分のみを抽出する。
【００２８】
平均レベル算出部１４は、上述したように時間窓長が３０〜７０ｍｓの範囲内で設定されており、オーディオ装置２００から出力されるオーディオ音信号の平均レベルを算出する。また、平均レベル算出部１６は、上述したように時間窓長が８０〜１２０ｍｓの範囲内に設定されており、周辺騒音抽出部１２から出力される周辺騒音信号の平均レベルを算出する。その後、ゲイン算出部１８は、平均レベル算出部１４から出力されるオーディオ音信号の平均レベルと平均レベル算出部１６から出力される周辺騒音信号の平均レベルとに基づいて最適なゲインを算出し、この算出されたゲイン値をアンプ２０に出力して、オーディオ音信号に対して最適な増幅を行う。
【００２９】
このように、本実施形態のオーディオ音補正装置１００は、音響空間内の所定位置に設置されたマイクロホン１０によってオーディオ音を含む周辺騒音を集音し、マイクロホン１０の出力信号からオーディオ音に対応する成分を除去することにより、周辺騒音に対応する成分を分離して周辺騒音信号を出力している。そして、平均レベル算出部１４、１６によってオーディオ音信号と周辺騒音信号のそれぞれの平均レベルを算出する際には、オーディオ音信号の平均レベルを算出するための時間窓長Ｔｓを周辺騒音信号の平均レベルを算出するための時間窓長Ｔｎよりも短く設定しており、算出されたオーディオ音信号と周辺騒音信号のそれぞれの平均レベルに基づいてゲインを設定し、設定されたゲインに対応してアンプ２０によりオーディオ音信号を増幅している。このように、オーディオ音信号の平均レベルを算出するために用いる時間窓長Ｔｓを周辺騒音信号の平均レベルを算出するために用いる時間窓長Ｔｎよりも短く設定することにより、補正後のオーディオ音に対する聴感上の違和感を軽減することができる。
【００３０】
特に、本実施形態では、上述したオーディオ音信号の平均レベルを算出するための時間窓長Ｔｓを３０〜７０ｍｓの範囲で設定し、周辺騒音信号の平均レベルを算出するための時間窓長Ｔｎを８０〜１２０ｍｓの範囲で設定しており、これにより補正後のオーディオ音に対する聴感上の違和感をより確実に軽減することができる。
【００３１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態ではオーディオ音の補正を行う際にオーディオ音や周辺騒音の周波数特性までは考慮していなかったが、一般にオーディオ音や周辺騒音は、様々な周波数成分を有しており、その周波数成分ごとに音圧レベルが異なっているので、周波数特性を考慮した補正を行うようにしてもよい。具体的には、オーディオ音信号と周辺騒音のそれぞれを所定の周波数帯域に分割して、各周波数帯域ごとに周辺騒音信号の周波数成分に基づいて最適なゲインテーブルを選択し、この選択したゲインテーブルとオーディオ音信号の周波数成分とに基づいて最適なゲインを算出することにより、聴取者の聴感上の違和感をさらに軽減することができる。
【００３２】
図９は、各周波数帯域ごとに最適なゲインを算出する場合のオーディオ音補正装置１００ａの構成を示す図である。図９に示すオーディオ音補正装置１００ａは、マイクロホン１０、周辺騒音抽出部１２、周波数帯域別平均レベル算出部３０、３２、周波数帯域別ゲイン算出部３４、オーディオ音補正用フィルタ３６を含んで構成されている。
【００３３】
マイクロホン１０は、音響空間内の所定位置に設置されており、オーディオ音を含む周辺騒音を集音し、電気信号に変換する。周辺騒音抽出部１２は、マイクロホン１０から出力された音声信号に含まれるオーディオ音信号を除去して周辺騒音成分のみを抽出する。周波数帯域別平均レベル算出部３０は、オーディオ装置２００から出力されるオーディオ音信号を所定の周波数帯域毎に分割し、オーディオ音信号の各周波数帯域毎の平均レベルを算出する。また、周波数帯域別平均レベル算出部３２は、周辺騒音抽出部１２から出力される周辺騒音信号を所定の周波数帯域に分割し、周辺騒音信号の各周波数帯域毎の平均レベルを算出する。
【００３４】
周波数帯域別ゲイン算出部３４は、周波数帯域別平均レベル算出部３０から出力されるオーディオ音の平均レベル算出結果と周波数帯域別平均レベル算出部３２から出力される周辺騒音の平均レベル算出結果とに基づいて、オーディオ音信号に加える最適なゲインを各周波数帯域毎に算出し、この算出されたゲイン値をオーディ音補正用フィルタ３６に向けて出力する。オーディオ音補正用フィルタ３６は、周波数帯域別ゲイン算出部３４によるゲイン算出結果に基づいて、オーディオ音信号に対して周波数帯域毎にゲイン設定を行う。
【００３５】
図１０は、上述した周波数帯域別平均レベル算出部３０、３２および周波数帯域別ゲイン算出部３４の詳細構成を示す図である。図１０に示す周波数帯域別平均レベル算出部３０は、フィルタバンク５０とブロック平均部５２を含んで構成されている。フィルタバンク５０は、所定の周波数帯域幅を持つバンドパスフィルタ群であり、これらのバンドパスフィルタ群によってオーディオ装置２００から出力されるオーディオ音信号を所定の周波数帯域ごとに分割する。ブロック平均部５２は、フィルタバンク５０から出力される周波数帯域ごとに分割されたオーディオ音信号の音圧レベルを所定の時間窓長Ｔｓ（時間ブロック）ごとに平均して、平均レベルを周波数帯域別ゲイン設定部３４に出力する。上述したように、ブロック平均部５２においてオーディオ音に対応する平均の音圧レベルを求める際の時間窓長Ｔｓは、３０〜７０ｍｓの範囲内で設定される。
【００３６】
周波数帯域別平均レベル算出部３２は、フィルタバンク６０とブロック平均部６２を含んで構成されている。フィルタバンク６０は、フィルタバンク５０と同様に所定の周波数帯域幅を持つバンドパスフィルタ群であり、これらのバンドパスフィルタ群によって周辺騒音抽出部１２から出力される周辺騒音信号を所定の周波数帯域ごとに分割する。ブロック平均部６２は、フィルタバンク６０から出力される周波数帯域ごとに分割された周辺騒音信号の音圧レベルを所定の時間窓長Ｔｎ（時間ブロック）ごとに平均して、平均レベルを周波数帯域別ゲイン設定部３４に出力する。上述したように、ブロック平均部６２において周辺騒音信号の平均レベルを求める際の時間窓長Ｔｎは、８０〜１２０ｍｓの範囲内で設定される。
【００３７】
また、図１０に示すように、周波数帯域別ゲイン設定部３４は、ラウドネス算出部７０、周波数帯域ゲインテーブル選択部７２、ゲインテーブル７４を含んで構成されている。ラウドネス算出部７０は、周知のＺｗｉｃｋｅｒのラウドネス算出手法（ISO 532B）やＳｔｅｖｅｎｓのラウドネス算出手法（ISO 532A）を用いて、周波数帯域別平均レベル算出部３２から周波数帯域ごとに出力される周辺騒音の音圧レベルを調整する。具体的には、以下のように調整を行う。すなわち、ある周波数成分の周辺騒音があるとき、この周辺騒音は、同一の周波数成分のオーディオ音の聞き取りにくさに影響するのみならず、高周波側に隣接する周波数成分のオーディオ音の聞き取りにくさにも影響を与える。ラウドネス算出部７０は、これを考慮して、周辺騒音の各周波数成分の音圧レベルを低周波側に隣接する周辺騒音の周波数成分の音圧レベルの大きさに応じて調整を行う。すなわち、隣接する低周波成分の音圧レベルが大きい場合には、高周波側に隣接する周波数成分の音圧レベルを高めに補正する。このような調整を行うことで、各周波数帯域ごとのゲインテーブルを選択する際には、対応する各周波数帯域の周辺騒音の音圧レベルに着目するのみで足り、低周波側に隣接する周波数帯域の周辺騒音を考慮するという煩雑な処理を行う必要がなくなる。
【００３８】
周波数ゲインテーブル選択部７２は、ラウドネス算出部７０から出力される調整後の周波数帯域ごとの周辺騒音の音圧レベルに基づいて、周波数帯域ごとに最適なゲインテーブル７４を選択する。
【００３９】
図１１は、上述した図９に示したオーディオ音補正用フィルタ３６の詳細構成を示す図である。図１１に示すオーディオ音補正用フィルタ３６は、フィルタバンク８０、可変ゲイン部８２、加算器８４を含んで構成されている。なお、オーディオ音補正用フィルタ３６は、上述した周波数帯域別ゲイン算出部３４で算出されたゲイン値に基づいて各周波数成分のレベルを調整できるものであればよいため、図１１に示した構成の他にも様々な構成が考えられる。
【００４０】
フィルタバンク８０は、所定の周波数帯域幅を持つバンドパスフィルタ群であり、これらのバンドパスフィルタ群によってオーディオ音信号を周波数帯域ごとに分割する。可変ゲイン部８２は、周波数帯域別ゲイン設定部３４によって算出された各周波数帯域ごとのゲインを、フィルタバンク８０から出力される周波数帯域ごとに分割されたオーディオ音信号の音圧レベルに与えて、ゲイン調整を行う。加算器８４は、各周波数帯域ごとにゲイン調整されたオーディオ音信号を足し合わせて出力して、所望のゲイン補正を実現する。
【００４１】
このように、上述した変形例におけるオーディオ音補正装置１００ａでは、オーディオ音信号や周辺騒音の所定の周波数帯域毎の音圧レベルを求め、各周波数帯域毎の音圧レベルに適したゲインテーブルを選択しており、入力されるオーディオ音信号の各周波数帯域毎に最適なゲイン補正を行うことができる。
【００４２】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、オーディオ音信号の平均レベルを算出する第１の時間を周辺騒音信号の平均レベルを算出する第２の時間よりも短く設定して、オーディオ音信号および周辺騒音の各平均レベルを算出しており、算出された各平均レベルに基づいてゲインを設定してオーディオ音信号を増幅しているので、オーディオ音補正装置を用いて補正したオーディオ音の特性を人間の聴覚特性に対応させることができ、聴感上の違和感を軽減することができる。特に、上述したオーディオ音信号の平均レベルを算出するために用いる第１の時間を３０〜７０ｍｓの範囲で設定し、周辺騒音信号の平均レベルを算出するために用いる第２の時間を８０〜１２０ｍｓの範囲で設定することにより補正後のオーディオ音に対する聴感上の違和感をより確実に軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のオーディオ音補正装置の構成を示す図である。
【図２】音圧レベルとその音を人間が聞いたときに感じる音の大きさとの対応関係を示す図である。
【図３】騒音下において静寂下と同じ大きさの音に感じるために、静寂下の音圧レベルに対してどれだけゲインを加える必要があるかを示す図である。
【図４】各時間窓長ＴｓおよびＴｎを変化させた場合の聴感上の違和感に対する評価結果を示す図である。
【図５】周辺騒音信号に対する時間窓長Ｔｎをパラメータとした場合のオーディオ音信号に対する時間窓長Ｔｓと聴感上の違和感に対する評価結果との関係を示す図である。
【図６】オーディオ音信号に対する時間窓長Ｔｓをパラメータとした場合の周辺騒音信号に対する時間窓長Ｔｎと聴感上に違和感に対する評価結果との関係を示す図である。
【図７】周辺騒音信号に対する時間窓長Ｔｎが８０、１００、１２０ｍｓの場合の評価結果のみを図５に示した関係から抽出して示した図である。
【図８】オーディオ音信号に対する時間窓長Ｔｎが４０、６０、８０ｍｓの場合の評価結果のみを図６に示した関係から抽出して示した図である。
【図９】各周波数帯域ごとに最適なゲインを算出する場合のオーディオ音補正装置の構成を示す図である。
【図１０】周波数帯域別平均レベル算出部および周波数帯域別ゲイン算出部の詳細構成を示す図である。
【図１１】オーディオ音補正用フィルタの詳細構成を示す図である。
【符号の説明】
１０マイクロホン
１２周辺騒音抽出部
１４、１６平均レベル算出部
１８ゲイン算出部
２０アンプ
３０、３２周波数帯域別平均レベル算出部
３４周波数帯域別ゲイン算出部
３６オーディオ音補正用フィルタ
１００、１００ａオーディオ音補正装置
２００オーディオ装置
３００スピーカ

Claims

オーディオ音とそれ以外の周辺騒音とが存在する音響空間内の所定位置に設置された集音手段と、
オーディオ装置から出力されるオーディオ音信号が入力されており、前記集音手段の出力信号から前記オーディオ音に対応する成分を除去することにより、前記周辺騒音に対応する成分を分離して周辺騒音信号を出力する周辺騒音分離手段と、
前記オーディオ音信号の平均レベルを算出する第１の時間を、前記周辺騒音信号の平均レベルを算出する第２の時間よりも短く設定して、前記オーディオ音信号と前記周辺騒音信号のそれぞれの平均レベルを算出するレベル算出手段と、
前記オーディオ音信号を所定のゲインで増幅する増幅手段と、
前記レベル算出手段によって算出された前記オーディオ音信号と前記周辺騒音信号のそれぞれの平均レベルに基づいて、前記増幅手段のゲインを設定するゲイン設定手段と、
を備えることを特徴とするオーディオ音補正装置。
請求項１において、
前記レベル算出手段によって前記平均レベルを算出するために用いる第１の時間を３０〜７０ｍｓの範囲で設定し、前記第２の時間を８０〜１２０ｍｓの範囲で設定することを特徴とするオーディオ音補正装置。
請求項１において、
前記レベル算出手段は、帯域分割された複数の周波数帯域のそれぞれについて、前記オーディオ音信号と前記周辺騒音信号のそれぞれの平均レベルを算出し、
前記ゲイン設定手段は、前記複数の周波数帯域のそれぞれについて前記ゲインの設定を行い、
前記増幅手段は、前記複数の周波数帯域のそれぞれについて前記ゲイン設定手段によって設定された前記ゲインで前記オーディオ音信号を増幅することを特徴とするオーディオ音補正装置。