JP6304643B2 - スピーカーの非線形歪低減装置、方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
また、請求項4に記載したように、前記算出手段は、前記音源信号、前記出力信号、及び前記インパルス応答をフーリエ変換した値に基づいて、前記出力信号の理想周波数成分である線形成分を算出し、前記線形成分及び前記出力信号をフーリエ変換した値に基づいて、前記出力信号の非線形成分を算出し、前記補正手段は、前記インパルス応答をフーリエ変換した値で前記非線形成分を除算した値を、前記音源信号から減算することにより、前記音源信号を直接補正するようにしてもよい。
次に、再帰処理について説明する。非線形成分をより低減させるため、本実施形態では再帰処理を行う。再帰処理は、非線形問題の解法に利用される(例えば非特許文献7参照)。なお、以下の説明では説明の簡略化のため引数ωを省略する。
以下、スピーカーの非線形歪低減装置の装置構成について説明する。図1には、スピーカーの非線形歪低減装置10の構成を示した。
次に、本発明の実施例について説明する。本発明者らは、上記で説明した非線形歪低減方法についての性能評価実験を行った。以下、(1)実験条件、(2)原理の検証実験、(3)周波数帯域選択の効果検証実験、(4)再現性の検証実験、(5)音源依存性の検証実験、(6)環境依存性の検証実験について説明する。
実験で使用した機器は、一般的なパーソナルコンピュータに騒音計、スピーカー、AD−DA変換器を接続した構成である。コントローラ12としてのパーソナルコンピュータは、デル社のLATITUDE D630、マイクロホン16としての騒音計はリオン社製のNA−20、スピーカー14はヨシナ社輸入の製品(11W、中国製)、AD−DA変換器18はM−Audio Fast Track Pro(Avid Technology,inc製)を用いた。
本発明に係るスピーカーの非線形歪低減処理を1回実行し、原理通り動作し、歪が低減するか確かめる実験を行った。実験場所は一般室内であり、使用音源は周波数が2000Hzの正弦波を用いた。結果を図4〜9に示す。図4〜9に示した6個のグラフは、各動作の過程における入力と出力の周波数特性を示している。
図5は、入力信号に対するスピーカーの出力信号の周波数特性である(変数名Y0)。
図6は、補正(1回目)した入力信号の周波数特性である(変数名X1)。
図7は、補正(1回目)した入力信号に対するスピーカーの出力信号の周波数特性である(変数名Y1)。
図8は、補正(2回目)した入力信号の周波数特性である(変数名X2)。
図9は、補正(2回目)した入力信号に対するスピーカーの出力信号の周波数特性である(変数名Y2)。
周波数帯域選択の効果を検証するため、(A)周波数帯域選択を必ず行う場合、(B)周波数帯域選択を全く行わない場合、(C)通常の場合(効果がある場合のみ周波数帯域選択を行う)について実験を行った。使用音源は2000Hzの正弦波である。(A)〜(C)の3つの条件における各全体の非線形歪低減の推移を図10に示す。
本発明者らは、本発明に係る非線形歪低減処理を複数回実行しても安定して同じような歪の低減効果が得られるか検証する実験を行った。実験場所は一般室内、使用音源は2000Hzの正弦波である。本実験では5回同じ処理を実行した。実験結果を図11に示す。図11に示すグラフの縦軸及び横軸は図10と同一である。
前述した(2)原理検証実験及び(3)再現性の検証実験では、音源として2000Hzの正弦波を用いた。音源依存性の検証実験では、他の音源によっても同様に非線形歪を低減できるか否かを検証するため、音源を変えた実験を行った。使用する音源は(1)実験条件で示した正弦波4種類及び一般音楽4種類の8つの音源であり、実験環境は一般室内である。
本発明者らは、暗騒音及び反響の有無が非線形歪低減量に与える影響を調べるために、無響室と一般室内で非線形歪低減量の比較実験を行った。音源は(5)音源依存性の検証実験で用いたものと同様である。図11に示すように、無響室と一般室内での最終低減レベルを比較すると500Hz正弦波を除き、全て一般室内の低減率の方が無響室の低減率と比べて大きいという結果が得られた。しかしながら、両者の差が2000Hz正弦波を除いてほとんどないことから、無響室と一般室内の差は測定誤差の範囲にあり、暗騒音や残響が本発明の性能に与える影響は小さいと考えられる。このように、本発明は一般室内でも利用でき、実用上有用である事が判った。
12 コントローラ
12F バス
12 数
14 スピーカー
16 マイクロホン
18 AD−DA変換器
Claims (6)
- スピーカーからマイクロホンまでのインパルス応答を計測する計測手段と、
前記スピーカーから出力させる音源信号、前記音源信号を前記スピーカーから出力して前記マイクロホンで入力した前記スピーカーからの出力信号、及び前記インパルス応答の計測結果に基づいて、前記出力信号の非線形成分を算出する算出手段と、
前記非線形成分及び前記インパルス応答に基づいて、前記音源信号を直接補正する補正手段と、
を備えたスピーカーの非線形歪低減装置。 - 前記算出手段が、前記補正手段により前記音源信号を補正した補正音源信号、前記補正音源信号を前記スピーカーから出力して前記マイクロホンで入力した前記スピーカーからの補正出力信号、及び前記インパルス応答の計測結果に基づいて、前記補正出力信号の非線形成分を算出する処理と、前記補正手段が、前記補正出力信号の非線形成分及び前記インパルス応答の計測結果に基づいて、前記補正音源信号を再度補正する処理と、を予め定めた終了条件を満たすまで繰り返す
請求項1記載のスピーカーの非線形歪低減装置。 - 前記算出手段は、周波数帯域毎に前記非線形成分を算出し、前記補正手段は、前記周波数帯域毎に算出された前記非線形成分のうち、今回算出された前記非線形成分が前回算出された前記非線形成分以上となる周波数帯域については、今回算出された前記非線形成分を零として前記音源信号を補正する
請求項2記載のスピーカーの非線形歪低減装置。 - 前記算出手段は、前記音源信号、前記出力信号、及び前記インパルス応答をフーリエ変換した値に基づいて、前記出力信号の理想周波数成分である線形成分を算出し、前記線形成分及び前記出力信号をフーリエ変換した値に基づいて、前記出力信号の非線形成分を算出し、
前記補正手段は、前記インパルス応答をフーリエ変換した値で前記非線形成分を除算した値を、前記音源信号から減算することにより、前記音源信号を直接補正する
請求項1〜3の何れか1項に記載のスピーカーの非線形歪低減装置。 - スピーカーからマイクロホンまでのインパルス応答を計測するステップと、
前記スピーカーから出力させる音源信号、前記音源信号を前記スピーカーから出力して前記マイクロホンで入力した前記スピーカーからの出力信号、及び前記インパルス応答の計測結果に基づいて、前記出力信号の非線形成分を算出するステップと、
前記非線形成分及び前記インパルス応答の計測結果に基づいて、前記音源信号を直接補正するステップと、
を含むスピーカーの非線形歪低減方法。 - コンピュータを、請求項1〜4の何れか1項に記載のスピーカーの非線形歪低減装置として機能させるためのスピーカーの非線形歪低減プログラム。
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