JP6202076B2

JP6202076B2 - 音声処理装置

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Publication number: JP6202076B2
Application number: JP2015238756A
Authority: JP
Inventors: 山本　進; 進山本
Original assignee: Onkyo Corp
Current assignee: Onkyo Corp
Priority date: 2015-12-07
Filing date: 2015-12-07
Publication date: 2017-09-27
Anticipated expiration: 2035-12-07
Also published as: EP3179739A3; EP3179739A2; EP3179739B1; US20170164134A1; US10405128B2; JP2017108213A

Description

本発明は、デジタル音声信号に音声信号処理を行う音声処理装置に関する。

デジタル音声信号に、Ｄ／Ａ変換、増幅等の音声信号処理を行う音声処理装置がある。音声処理装置の中には、天井に設置されたスピーカーを含む複数のスピーカーに、アナログ音声信号を出力するものがある（例えば、特許文献１参照。）。近年、天井にスピーカーを設置するのは高価であるため、天井に設置されるスピーカーに替えて、天井に向かって音声を再生する天井反射型スピーカーが設置される場合がある。天井反射型スピーカーが再生した音声は、天井で反射し、聴取者に到達する。

特開２００９−０７７３７９号公報

上述のような、天井で音声を反射させる天井反射型スピーカーから音声を再生させる場合、天井反射型スピーカーから聴取者に直接到達する音声（直接経路）と、天井に反射してから聴取者に到達する音声（反射経路）とで、聴取者が優勢だと感じる周波数帯域が異なる。直接経路では、所定の周波数以下の周波数の音声が優勢となる。反射経路では、所定の周波数以上の周波数の音声が優勢となる。従って、低い周波数の音声と、高い周波数の音声と、の間に、直接経路と反射経路との経路差分の時間のずれが生じる。このため、聴取者が、天井反射型スピーカーから出力された音声を聴いた場合、定位感、他のチャンネルとのつながり感が損なわれているように感じるという問題がある。

本発明の目的は、天井で音声を反射させる天井反射型スピーカーを含むスピーカーにアナログ音声信号を出力する音声処理装置において、聴取者が、天井反射型スピーカーから出力された音声を聴いた場合、定位感、他のチャンネルとのつながり感が損なわれているように感じるという問題を解消することである。

第１の発明の音声処理装置は、天井に向けて音声を再生する天井反射型スピーカーを含むスピーカーにアナログ音声信号を出力する音声処理装置であって、デジタル音声信号に音声信号処理を行うデジタル信号処理部と、前記デジタル信号処理部から出力されるデジタル音声信号を、アナログ音声信号に変換するＤ／Ａコンバーターと、を備え、前記デジタル信号処理部は、前記音声信号処理として、前記天井反射型スピーカー用のデジタル音声信号に対して、デジタル音声信号から低周波成分を抽出するローパスフィルター処理と、デジタル音声信号から高周波成分を抽出するハイパスフィルター処理と、前記ローパスフィルター処理により抽出されたデジタル音声信号の低周波成分を遅延する遅延処理と、前記遅延処理により遅延されたデジタル音声信号の低周波成分と、前記ハイパスフィルター処理により抽出されたデジタル音声信号の高周波成分と、を合成する合成処理と、を行うことを特徴とする。

本発明では、遅延処理により遅延されたデジタル音声信号の低周波成分と、ハイパスフィルター処理により抽出されたデジタル音声信号の高周波成分と、が合成される。そして、合成されたデジタル音声信号が、アナログ音声信号に変換され、天井反射型スピーカーに出力される。従って、低い周波数の音声と、高い周波数の音声と、の間の到達経路の差から生じる時間のずれが解消される。これにより、聴取者が、定位感、他のチャンネルとのつながり感が損なわれているように感じるという問題を解消することができる。

第２の発明の音声処理装置は、第１の発明の音声処理装置において、前記デジタル信号処理部は、前記遅延処理において、前記天井反射型スピーカーから音声が前記天井に反射して前記聴取者に到達する時間と、前記天井反射型スピーカーから音声が聴取者に直接到達する時間と、の時間差、デジタル音声信号の低周波成分を遅延させることを特徴とする。

第３の発明の音声処理装置は、第２の発明の音声処理装置において、前記デジタル信号処理部は、前記天井反射型スピーカーから音声が前記天井に反射して前記聴取者に到達する反射経路の距離をＬｒ、前記天井反射型スピーカーから音声が聴取者に直接到達する直接経路の距離をＬｄ、音速をＶｓとした場合、（Ｌｒ−Ｌｄ）／Ｖｓ×１００の計算を行って、前記時間差を算出することを特徴とする。

第４の発明の音声処理装置は、第３の発明の音声処理装置において、前記デジタル信号処理部は、音場補正により、前記直接経路の距離Ｌｄを測定することを特徴とする。

第５の発明の音声処理装置は、第３又は第４の発明の音声処理装置において、前記デジタル信号処理部は、前記天井反射型スピーカーから前記天井までの距離をＬｃとした場合、２×（（Ｌｃ^２＋（Ｌｄ／２）^２））^１／２の計算を行って、前記反射経路の距離Ｌｒを算出することを特徴とする。

第６の発明の音声処理装置は、第５の発明の音声処理装置において、前記天井までの距離Ｌｃの設定を受け付ける制御部をさらに備えることを特徴とする。

第７の発明の音声処理装置は、第１〜第６の発明のいずれかの音声処理装置において、前記デジタル信号処理部は、前記ローパスフィルター処理において、デジタル音声信号から２．５ｋＨｚ以下の低周波成分を抽出し、前記ハイパスフィルター処理において、デジタル音声信号から２．５ｋＨｚ以上の高周波成分を抽出することを特徴とする。

第８の発明の音声処理装置は、天井に向けて音声を再生する天井反射型スピーカーにアナログ音声信号を出力する音声処理装置であって、デジタル音声信号に音声信号処理を行うデジタル信号処理部と、前記デジタル信号処理部から出力されるデジタル音声信号を、アナログ音声信号に変換するＤ／Ａコンバーターと、を備え、前記デジタル信号処理部は、前記音声信号処理として、デジタル音声信号から低周波成分を抽出するローパスフィルター処理と、デジタル音声信号から高周波成分を抽出するハイパスフィルター処理と、前記ローパスフィルター処理により抽出されたデジタル音声信号の低周波成分を遅延する遅延処理と、前記遅延処理により遅延されたデジタル音声信号の低周波成分と、前記ハイパスフィルター処理により抽出されたデジタル音声信号の高周波成分と、を合成する合成処理と、を行うことを特徴とする。

本発明によれば、聴取者が、定位感、他のチャンネルとのつながり感が損なわれているように感じるという問題を解消することができる。

本発明の実施形態に係るＡＶレシーバーの構成を示すブロック図である。天井反射型スピーカーを模式的に示す側面図である。天井反射型スピーカー用のデジタル音声信号に対して、ＤＳＰにより実行される音声信号処理を示す図である。反射経路と直接経路との距離差による遅延時間（時間差）を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るＡＶレシーバーの構成を示すブロック図である。ＡＶレシーバー１（音声処理装置）は、天井に向けて音声を再生する天井反射型スピーカー１１を含む複数のスピーカーにアナログ音声信号を出力する。ＡＶレシーバー１には、例えば、Blu-ray（登録商標）・プレーヤー等の再生機器１４が接続されている。図１に示すように、ＡＶレシーバー１は、マイクロコンピューター２、表示部３、操作部４、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）５、Ｄ／Ａコンバーター６、増幅器７を備える。なお、ＡＶレシーバー１は、デジタル音声信号の他、デジタル映像信号に映像信号処理を行って、テレビジョン受像機に出力可能である。本実施形態では、デジタル音声信号への音声信号処理に関するＡＶレシーバー１の構成について説明する。

マイクロコンピューター２（制御部）は、ＡＶレシーバー１を構成する各部を制御する。表示部３は、設定画面、音量レベルなどを表示するものである。表示部３は、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）や蛍光表示管等から構成されている。操作部４は、ユーザー操作を受け付けるためのものである。操作部４は、ＡＶレシーバー１の筐体に設けられた操作ボタン、リモートコントローラーにより構成されている。

ＤＳＰ５（デジタル信号処理部）は、再生機器１４から出力されるデジタル音声信号からマルチチャンネルのデジタル音声信号を生成する音声デコード処理、イコライザ処理、音場処理等の音声信号処理を行う。

ここで、マルチチャンネル・デジタル音声信号には、例えば、７．１チャンネルのデジタル音声信号と、天井反射型スピーカー１１用の２チャンネルのデジタル音声信号と、が含まれる（７．１．２チャンネル）。７．１チャンネルのデジタル音声信号には、フロントレフト、フロントライト、センター、サブウーファー、サラウンドレフト、サラウンドライト、サラウンドバックレフト、サラウンドバックライト、のデジタル音声信号が含まれる。７．１チャンネルのデジタル音声信号は、天井に向けて音声を出力するタイプではないスピーカー１２及びサブウーファー用スピーカー１３用である。言い換えれば、７．１チャンネルのデジタル音声信号は、直接、聴取者に向けて音声を再生するスピーカー１２用及びサブウーファー用スピーカー１３用である。直接、聴取者に向けて音声を再生するスピーカーの放音方向は、略水平方向である。天井反射型スピーカー１１用の２チャンネルのデジタル音声信号は、ハイトチャンネルのデジタル音声信号である。天井反射型スピーカー１１用の２チャンネルのデジタル音声信号には、フロントハイトレフト、フロントハイトライト、のデジタル音声信号が含まれる。

なお、ＤＳＰ５が行うローパスフィルター（以下、「ＬＰＦ」という。）処理等については後述する。Ｄ／Ａコンバーター６は、デジタル音声信号をアナログ音声信号にＤ／Ａ変換する。

増幅器７は、Ｄ／Ａコンバーター６がＤ／Ａ変換したアナログ音声信号を増幅する。増幅器７は、それぞれ、フロントレフト、フロントライト、センター、サラウンドレフト、サラウンドライト、サラウンドバックレフト、サラウンドバックライト、フロントハイトレフト、フロントハイトライト、のアナログ音声信号を増幅する。

増幅器７が増幅したフロントレフトのアナログ音声信号は、フロントレフト用のスピーカー１２に出力される。増幅器７が増幅したフロントライトのアナログ音声信号は、フロントライト用のスピーカー１２に出力される。増幅器７が増幅したセンターのアナログ音声信号は、センター用のスピーカー１２に出力される。増幅器７が増幅したサラウンドレフトのアナログ音声信号は、サラウンドレフト用のスピーカー１２に出力される。増幅器７が増幅したサラウンドライトのアナログ音声信号は、サラウンドライト用のスピーカー１２に出力される。

増幅器７が増幅したサラウンドバックレフトのアナログ音声信号は、サラウンドバックレフト用のスピーカー１２に出力される。増幅器７が増幅したサラウンドバックライトのアナログ信号は、サラウンドバックライト用のスピーカー１２に出力される。増幅器７が増幅したフロントハイトレフトのアナログ音声信号は、フロントハイトレフト用の天井反射型スピーカー１１に出力される。増幅器７が増幅したフロントハイトライトのアナログ音声信号は、フロントハイトライト用の天井反射型スピーカー１１に出力される。Ｄ／Ａコンバーター６がＤ／Ａ変換したサブウーファーのアナログ音声信号は、サブウーファー用スピーカー１３に出力される。

図２は、天井反射型スピーカー１１を模式的に示す側面図である。天井反射型スピーカー１１は、直接、聴取者に向けて音声を再生するスピーカー１２の上に載置されて使用される。例えば、フロントハイトレフト用の天井反射型スピーカー１１は、フロントレフト用のスピーカー１２の上に載置されて使用される。また、例えば、フロントハイトライト用の天井反射型スピーカー１１は、フロントライト用のスピーカー１２の上に載置されて使用される。なお、天井反射型スピーカー１１は、サラウンドレフト用のスピーカー１２の上に載置し、リアハイトレフト用として使用することも可能である。また、天井反射型スピーカー１１は、サラウンドライト用のスピーカー１２の上に載置し、リアハイトライト用として使用することも可能である。スピーカー１２の放音方向は、略水平方向である。

以下、ＤＳＰ５によるＬＰＦ処理、ハイパスフィルター（以下、「ＨＰＦ」という。）処理、遅延処理、合成処理について説明する。ＤＳＰ５によるＬＰＦ処理、ＨＰＦ処理、遅延処理、合成処理は、天井反射型スピーカー１１用のデジタル音声信号に対して行われる。天井反射型スピーカー１１以外のスピーカー１２、サブウーファー用スピーカー１３用のデジタル音声信号（例えば、７．１チャンネルの音声信号）に対しては、ＤＳＰ５によるＬＰＦ処理、ＨＰＦ処理、遅延処理、合成処理は、行われない。

図３は、天井反射型スピーカー１１用のデジタル音声信号に対して、ＤＳＰ５により実行される音声信号処理を示す図である。ＤＳＰ５は、天井反射型スピーカー１１用のデジタル音声信号から低周波成分を抽出するＬＰＦ処理を行う。具体的には、ＤＳＰ５は、デジタル音声信号から２．５ｋＨｚ以下の低周波成分を抽出する。また、ＤＳＰ５は、デジタル音声信号から高周波成分を抽出するＨＰＦ処理を行う。具体的には、ＤＳＰ５は、デジタル音声信号から２．５ｋＨｚ以上の高周波成分を抽出する。

ＤＳＰ５は、ＬＰＦ処理により抽出されたデジタル音声信号の低周波成分を遅延する遅延処理を行う。具体的には、ＤＳＰ５は、天井反射型スピーカー１１から音声が天井に反射して聴取者に到達する時間と、天井反射型スピーカー１１から音声が聴取者に直接到達する時間と、の時間差（遅延時間）、デジタル音声信号の低周波成分を遅延させる。

図４は、反射経路と直接経路との距離差による遅延時間（時間差）を説明するための図である。反射経路は、天井反射型スピーカー１１から音声が天井に反射して聴取者に到達する経路である。直接経路は、天井反射型スピーカー１１から音声が聴取者に直接到達する経路である。反射経路の距離をＬｒ、直接経路の距離をＬｄ、音速をＶｓ＝３４０［ｍ／ｓ］、遅延時間をＤｔａとする。ＤＳＰ５は、Ｄｔａ＝（Ｌｒ−Ｌｄ）／Ｖｓ×１０００［ｍｓ］の計算を行って、遅延時間（時間差）を算出する。

ＤＳＰ５は、音場補正により、直接経路の距離Ｌｄを測定する。音場補正は、セットアップマイクによるテストトーン測定後、ＤＳＰ５によって実行される。なお、ＤＳＰ５による音場補正が行われない場合、直接経路の距離Ｌｄとして、デフォルト値（例えば、一般的な天井反射型スピーカー１１と聴取者との距離）が用いられる。

ＤＳＰ５は、天井反射型スピーカー１１から天井までの距離をＬｃとした場合、Ｌｒ＝２×（（Ｌｃ^２＋（Ｌｄ／２）^２））^１／２の計算を行って、反射経路の距離Ｌｒを算出する。ここで、マイクロコンピューター２は、操作部４を介して、天井までの距離Ｌｃの設定を受け付ける。例えば、マイクロコンピューター２は、上記したテストトーンの測定前に、テレビジョン受像機に天井までの距離Ｌｃを入力可能なＯＳＤ（On Screen Display）を表示し、リモートコントローラーで入力された天井までの距離Ｌｃの設定を受け付ける。なお、マイクロコンピューター２が、天井までの距離Ｌｃの設定を受け付けなかった場合、天井までの距離Ｌｃとして、デフォルト値（例えば、天井反射型スピーカー１１から平均的な高さの天井までの距離Ｌｃ）が用いられる。

天井反射型スピーカー１１から天井までの距離Ｌｃ＝１．７０［ｍ］、直接経路の距離Ｌｄ＝２．１０［ｍ］とした場合、反射経路の距離Ｌｒ＝４．００［ｍ］である。そして、遅延時間Ｄｔａ＝（４．００−２．１０）／３４０×１０００≒５．５８［ｍｓ］となる。

ＤＳＰ５は、遅延処理により遅延されたデジタル音声信号の低周波成分と、ＨＰＦ処理により抽出されたデジタル音声信号の高周波成分と、を合成する合成処理を行う。合成処理により合成されたデジタル音声信号は、Ｄ／Ａコンバーター６に出力される。Ｄ／Ａコンバーター６は、ＤＳＰ５から出力されるデジタル音声信号を、アナログ音声信号に変換する。Ｄ／Ａコンバーター６によってＤ／Ａ変換されたアナログ音声信号は、天井反射型スピーカー１１に出力される。天井反射型スピーカー１１は、Ｄ／Ａコンバーター６から出力されるアナログ音信号に基づいて、音声を再生する。

以上説明したように、本実施形態では、遅延処理により遅延されたデジタル音声信号の低周波成分と、ＨＰＦ処理により抽出されたデジタル音声信号の高周波成分と、が合成される。そして、合成されたデジタル音声信号が、アナログ音声信号に変換され、天井反射型スピーカー１１に出力される。従って、低い周波数の音声と、高い周波数の音声と、の間の到達経路の差から生じる時間のずれが解消される。これにより、聴取者が、定位感、他のチャンネルとのつながり感が損なわれているように感じるという問題を解消することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明を適用可能な形態は、上述の実施形態には限られるものではなく、以下に例示するように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることが可能である。

上述の実施形態においては、ＤＳＰ５は、ＬＰＦ処理において、デジタル音声信号から２．５ｋＨｚ以下の低周波成分を抽出する。ＬＰＦ処理において抽出される低周波成分は、２．５ｋＨｚ以下に限られず、他の周波数帯域であってもよい。また、ＤＳＰ５は、ＨＰＦ処理において、デジタル音声信号から２．５ｋＨｚ以上の高周波成分を抽出する。ＨＰＦ処理において抽出される高周波成分は、２．５ｋＨｚ以上に限られず、他の周波数帯域であってもよい。

上述の実施形態においては、音声処理装置として、ＡＶレシーバーを例示した。これに限らず、他の音声処理装置であってもよい。

本発明は、デジタル音声信号に音声信号処理を行う音声処理装置に好適に採用され得る。

１ＡＶレシーバー（音声処理装置）
２マイクロコンピューター（制御部）
５ＤＳＰ（デジタル信号処理部）
６Ｄ／Ａコンバーター
１１天井反射型スピーカー
１２スピーカー
１３サブウーファー用スピーカー

Claims

天井に向けて音声を再生する天井反射型スピーカーを含むスピーカーにアナログ音声信号を出力する音声処理装置であって、
デジタル音声信号に音声信号処理を行うデジタル信号処理部と、
前記デジタル信号処理部から出力されるデジタル音声信号を、アナログ音声信号に変換するＤ／Ａコンバーターと、を備え、
前記デジタル信号処理部は、前記音声信号処理として、前記天井反射型スピーカー用のデジタル音声信号に対して、
デジタル音声信号から低周波成分を抽出するローパスフィルター処理と、
デジタル音声信号から高周波成分を抽出するハイパスフィルター処理と、
前記ローパスフィルター処理により抽出されたデジタル音声信号の低周波成分を遅延する遅延処理と、
前記遅延処理により遅延されたデジタル音声信号の低周波成分と、前記ハイパスフィルター処理により抽出されたデジタル音声信号の高周波成分と、を合成する合成処理と、
を行うことを特徴とする音声処理装置。
前記デジタル信号処理部は、前記遅延処理において、前記天井反射型スピーカーから音声が前記天井に反射して前記聴取者に到達する時間と、前記天井反射型スピーカーから音声が聴取者に直接到達する時間と、の時間差、デジタル音声信号の低周波成分を遅延させることを特徴とする請求項１に記載の音声処理装置。
前記デジタル信号処理部は、前記天井反射型スピーカーから音声が前記天井に反射して前記聴取者に到達する反射経路の距離をＬｒ、前記天井反射型スピーカーから音声が聴取者に直接到達する直接経路の距離をＬｄ、音速をＶｓとした場合、（Ｌｒ−Ｌｄ）／Ｖｓ×１００の計算を行って、前記時間差を算出することを特徴とする請求項２に記載の音声処理装置。
前記デジタル信号処理部は、音場補正により、前記直接経路の距離Ｌｄを測定することを特徴とする請求項３に記載の音声処理装置。
前記デジタル信号処理部は、前記天井反射型スピーカーから前記天井までの距離をＬｃとした場合、２×（（Ｌｃ^２＋（Ｌｄ／２）^２））^１／２の計算を行って、前記反射経路の距離Ｌｒを算出することを特徴とする請求項３又は４に記載の音声処理装置。
前記天井までの距離Ｌｃの設定を受け付ける制御部をさらに備えことを特徴とする請求項５に記載の音声処理装置。
前記デジタル信号処理部は、
前記ローパスフィルター処理において、デジタル音声信号から２．５ｋＨｚ以下の低周波成分を抽出し、
前記ハイパスフィルター処理において、デジタル音声信号から２．５ｋＨｚ以上の高周波成分を抽出することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の音声処理装置。
天井に向けて音声を再生する天井反射型スピーカーにアナログ音声信号を出力する音声処理装置であって、
デジタル音声信号に音声信号処理を行うデジタル信号処理部と、
前記デジタル信号処理部から出力されるデジタル音声信号を、アナログ音声信号に変換するＤ／Ａコンバーターと、を備え、
前記デジタル信号処理部は、前記音声信号処理として、
デジタル音声信号から低周波成分を抽出するローパスフィルター処理と、
デジタル音声信号から高周波成分を抽出するハイパスフィルター処理と、
前記ローパスフィルター処理により抽出されたデジタル音声信号の低周波成分を遅延する遅延処理と、
前記遅延処理により遅延されたデジタル音声信号の低周波成分と、前記ハイパスフィルター処理により抽出されたデジタル音声信号の高周波成分と、を合成する合成処理と、
を行うことを特徴とする音声処理装置。