JP6609407B2

JP6609407B2 - オーディオ信号再生装置およびオーディオ信号処理方法

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Publication number: JP6609407B2
Application number: JP2014258242A
Authority: JP
Inventors: 豊田口
Original assignee: New Japan Radio Co Ltd
Current assignee: New Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2014-12-22
Filing date: 2014-12-22
Publication date: 2019-11-20
Anticipated expiration: 2034-12-22
Also published as: JP2016119574A

Description

本発明は音楽用メディアを再生出力するオーディオ信号再生装置およびオーディオ信号処理方法に係り、特に車室内の音場の実現に好適なオーディオ信号再生装置およびオーディオ信号処理方法に関する。

車室内でも快適に左右ｃｈソースのオーディオを聴くには、音像を聴取者の前方に定位させる必要がある。これは、左右ｃｈで録音されたオーディオの定位情報を正確に再現させた方が、ステレオ感を得られやすいからである。

しかし、一般的な車載用オーディオは４ｃｈオーディオシステムが主流である。そこで、特許文献１の従来技術では、ＤＳＰなどの組み込みコンピュータにタイムアライメント機能を実装し、先行音効果によって音像の前方定位を実現してきた。

一般的に先行音効果は、前部スピーカの先行音よりも後部スピーカの後続音を約１．０ｍｓｅｃ以上遅らせる事で成立する。また、イコライザーやシェルビングフィルタによって音質をクリアにしている。

特許第４２６４６８６号公報

上記の従来技術は先行音効果を利用し音像の前方定位を実現しているが、車室内において運転席または助手席の１つの聴取位置で先行音効果を使用した場合、音質の劣化が起きる。特に、低周波数帯域においては、前後左右のスピーカから出力されるオーディオ信号が聴取位置に到達する際の位相干渉により、周波数特性上にディップを生じてしまい、低音の情報量が大きく欠損する問題があった。

図２はその位相干渉によるディップの影響を明確にするために、運転席または助手席での聴取位置における周波数特性をシミュレーションで求めた図である。左右後部スピーカの音の到達時間を左右前部スピーカの音の到達時間に対して１５ｍｓｅｃだけ遅らせた場合、オーディオ信号が３３Ｈｚ、１００Ｈｚ、１６７Ｈｚ、２３３Ｈｚ、３００Ｈｚの周辺の帯域にディップが発生し、これが音質劣化の原因になっていた。

また、車室内において運転席または助手席で聴取した場合、先行音効果を利用した４ｃｈオーディオシステムでは、通常環境での左右ｃｈホームオーディオシステムに比べて、音像の明瞭さが劣るという問題がある。これは、先行音効果を利用した４ｃｈオーディオシステムでは、後部スピーカの出力音が遅れて聴取者に到達するため、エコー効果を生じてしまい、音像の明瞭さが減少する為である。

さらに、車室内では座席などの内装による吸音やガラスの反射音による周波数特性の劣化があり、これが音質の劣化に繋がっていた。

本発明は上記問題点を解消し車室内のオーディオ環境を改善する事を目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明のオーディオ信号再生装置は、入力する左ｃｈオーディオ信号を遅延して前部左ｃｈスピーカに出力する第１の遅延器と、入力する右ｃｈオーディオ信号を遅延して前部右ｃｈスピーカに出力する第２の遅延器と、入力する前記左ｃｈオーディオ信号を遅延する第３の遅延器と、入力する前記右ｃｈオーディオ信号を遅延する第４の遅延器とを備える定位制御部、および、前記第３の遅延器で遅延された後部左ｃｈオーディオ信号の周波数特性と位相を制御して後部左ｃｈスピーカに出力し、前記第４の遅延器で遅延された後部右ｃｈオーディオ信号の周波数特性と位相を制御して後部右ｃｈスピーカに出力する音場制御部、を有するオーディオ信号再生装置であって、前記定位制御部は、前記第１乃至第４の遅延器のそれぞれの遅延量が、前記前部左ｃｈスピーカ、前記前部右ｃｈスピーカ、前記後部左ｃｈスピーカ、および前記後部右ｃｈスピーカのそれぞれから車内の運転席又は助手席の聴取位置までの音の到達時間の差に基づき、音像が前記聴取位置に定位するよう調整され、前記音場制御部は、前記左ｃｈオーディオ信号の高周波数帯域を減衰する第１のフィルタと前記左ｃｈオーディオ信号を０．６２５ｍｓｅｃだけ遅延する第５の遅延器とからなる第１の直列回路と、前記右ｃｈオーディオ信号の高周波数帯域を減衰する第２のフィルタと前記右ｃｈオーディオ信号を０．６２５ｍｓｅｃだけ遅延する第６の遅延器とからなる第２の直列回路とを備え、音場の広がりを制御する、ことを特徴とする。

請求項２にかかる発明は、請求項１に記載のオーディオ信号再生装置において、前記第１および第２のフィルタは、カットオフ周波数が２００Ｈｚ〜５００Ｈｚで増幅量が０〜−１２ｄＢのハイシェルフフィルタ、または中心周波数が２００Ｈｚ〜２０ｋＨｚで増幅量が０〜−１２ｄＢの複数のイコライザで構成されていることを特徴とする。

請求項３にかかる発明は、請求項１または２に記載のオーディオ信号再生装置において、前記第１直列回路に、さらに、前記聴取位置において前部左ｃｈオーディオ再生信号と後部左ｃｈオーディオ再生信号に位相差が生じることによる周波数特性の乱れを改善する第１のＦＩＲフィルタ回路が直列接続され、前記第２の直列回路に、さらに、前記聴取位置において前部右ｃｈオーディオ再生信号と後部右ｃｈオーディオ再生信号に位相差が生じることによる周波数特性の乱れを改善する第２のＦＩＲフィルタ回路が直列接続されている、ことを特徴とする。

請求項４にかかる発明は、請求項３に記載のオーディオ信号再生装置において、前記第１の遅延器の出力側に、前記第１のＦＩＲフィルタによる情報量の欠損を改善するための第３のＦＩＲフィルタが接続され、前記第２の遅延器の出力側に、前記第２のＦＩＲフィルタによる情報量の欠損を改善するための第４のＦＩＲフィルタが接続されている、ことを特徴とする。

請求項５にかかる発明は、請求項１、２、３または４に記載のオーディオ信号再生装置において、前記第１の遅延器の前段に周波数特性補償用の第３のフィルタが接続され、前記第２の遅延器の前段に周波数特性補償用の第４のフィルタが接続され、前記第３の遅延器の前段に周波数特性補償用の第５のフィルタが接続され、前記第４の遅延器の前段に周波数特性補償用の第６のフィルタが接続され、前記第３乃至第６のフィルタにより、前記前部左ｃｈスピーカ、前記前部右ｃｈスピーカ、前記後部左ｃｈスピーカ、および前記後部左ｃｈスピーカで再生される音が前記聴取位置において同じ周波数特性となるようにした、ことを特徴とする。

請求項６にかかる発明は、請求項５に記載のオーディオ信号再生装置において、前記第３乃至第６のフィルタは、前記前部左ｃｈスピーカ、前記前部右ｃｈスピーカ、前記後部左ｃｈスピーカ、および前記後部右ｃｈスピーカのインパルス応答の前記聴取位置における測定結果で得られた逆伝達関数から求められたフィルタ係数を用いてフィルタ演算処理を行う、ＦＩＲフィルタ単独またはＦＩＲフィルタと複数のＩＩＲフィルタとの組み合わせで構成されていることを特徴とする。

請求項７にかかる発明のオーディオ信号処理方法は、入力する左ｃｈオーディオ信号に第１の遅延を施して前部左ｃｈスピーカに出力し、入力する右ｃｈオーディオ信号に第２の遅延を施して前部右ｃｈスピーカに出力し、入力する前記左ｃｈオーディオ信号に第３の遅延を施すと共に周波数特性と位相を制御して後部左ｃｈスピーカに出力し、入力する前記右ｃｈオーディオ信号に第４の遅延を施すと共に周波数特性と位相を制御して後部右ｃｈスピーカに出力するオーディオ信号処理方法であって、前記第１乃至第４の遅延の遅延量は、前記前部左ｃｈスピーカ、前記前部右ｃｈスピーカ、前記後部左ｃｈスピーカ、および前記後部左ｃｈスピーカのそれぞれから車内の運転席又は助手席の聴取位置までの音の到達時間の差に基づき、音像が前記聴取位置に定位するよう調整し、前記周波数特性と位相は、オーディオ信号の高周波数帯域の減衰処理と０．６２５ｍｓｅｃの遅延処理により行い、音場の広がりを制御する、ことを特徴とする。

請求項８にかかる発明は、請求項７に記載のオーディオ信号処理方法において、前記後部左ｃｈオーディオ信号および前記後部右ｃｈオーディオの高周波帯域の減衰処理は、それぞれ、カットオフ周波数が２００Ｈｚ〜５００Ｈｚで増幅量が０〜−１２ｄＢのハイシェルフフィルタ、または中心周波数が２００Ｈｚ〜２０ｋＨｚで増幅量が０〜−１２ｄＢの複数のイコライザで行うことを特徴とする。

請求項９にかかる発明は、請求項７または８に記載のオーディオ信号処理方法において、前記後部左ｃｈオーディオ信号に対して、前記第３の遅延および周波数特性と位相の制御に加えて、前記聴取位置において前部左ｃｈオーディオ再生信号と後部左オーディオ再生信号に位相差が生じることによる周波数特性の乱れを改善するために第１のＦＩＲフィルタによるフィルタリング処理を施し、前記後部右ｃｈオーディオ信号に対して、前記第４の遅延および周波数特性と位相の制御に加えて、前記聴取位置において前部右ｃｈオーディオ再生信号と後部右オーディオ再生信号に位相差が生じることによる周波数特性の乱れを改善するために第２のＦＩＲフィルタによるフィルタリング処理を施す、ことを特徴とする。

請求項１０にかかる発明は、請求項９に記載のオーディオ信号処理方法において、前記前部左ｃｈオーディオ信号に対して、前記第１の遅延の施しに加えて、前記後部左ｃｈオーディオ信号に対する前記第１のＦＩＲフィルタのフィルタリングによる情報量の欠損を改善するために第３のＦＩＲフィルタによるフィルタリング処理を施し、前記前部右ｃｈオーディオ信号に対して、前記第２の遅延の施しに加えて、前記後部右ｃｈオーディオ信号に対する前記第２のＦＩＲフィルタのフィルタリングによる情報量の欠損を改善するために第４のＦＩＲフィルタによるフィルタリング処理を施す、ことを特徴とする。

請求項１１にかかる発明は、請求項７、８、９または１０に記載のオーディオ信号処理方法において、前記前部左ｃｈオーディオ信号に対して第３フィルタにより周波数特性の補償を行い、前記前部右ｃｈオーディオ信号に対して第４フィルタにより周波数特性の補償を行い、前記後部左ｃｈオーディオ信号に対して第５フィルタにより周波数特性の補償を行い、前記後部左ｃｈオーディオ信号に対して第６フィルタにより周波数特性の補償を行い、前記第３乃至第６のフィルタにより、前記前部左ｃｈスピーカ、前記前部右ｃｈスピーカ、前記後部左ｃｈスピーカ、および前記後部左ｃｈスピーカで再生される音が前記聴取位置において同じ周波数特性となるようにした、ことを特徴とする。

請求項１２にかかる発明は、請求項１１に記載のオーディオ信号処理方法において、前記第３乃至第６のフィルタには、前記前部左ｃｈスピーカ、前記前部右ｃｈスピーカ、前記後部左ｃｈスピーカ、および前記後部右ｃｈスピーカのインパルス応答の前記聴取位置における測定結果で得られた逆伝達関数から求められたフィルタ係数を用いてフィルタ演算処理を行う、ＦＩＲフィルタ単独またはＦＩＲフィルタと複数のＩＩＲフィルタとの組み合わせを使用することを特徴とする。

本発明によれば、定位制御部によって音像位置の制御を行い、音場制御部によって後部の左右ｃｈスピーカで再生されるオーディオ信号の振幅特性と位相特性を制御するので、特に車載用に適用したとき、車室内における運転席または助手席の聴取位置における低域の周波数特性を改善でき、先行音効果によるエコー効果を改善でき、明瞭な音像を保ったまま、車室空間の大きさに合った自然な音場の広がりを知覚でき、また、前記音場の広がりを制御することができる。

本発明の第１の実施例のオーディオ信号再生装置の機能ブロック図である。従来のオーディオ信号再生装置の周波数特性図である。第１の実施例のオーディオ信号再生装置の周波数特性図である。第２の実施例のオーディオ信号再生装置の機能ブロック図である。第２の実施例のオーディオ信号再生装置の周波数特性図である。第２の実施例のオーディオ信号再生装置の周波数特性図である。第３の実施例のオーディオ信号再生装置の機能ブロック図である。第３の実施例のオーディオ信号再生装置の周波数特性図である。第４の実施例のオーディオ信号再生装置の機能ブロック図である。

以下、本発明をより詳細に説明するために、本発明を実施例によって、添付の図面に従って説明する。また、添付の図２、図３、図５、図６、図８は位相干渉によって生じるディップの影響を明確にするために、シミュレーションで求めた周波数特性図である。なお、以下に示す符号の後部に付けた「ＦＬ」は前部左ｃｈ、「ＦＲ」は前部右ｃｈ、「ＲＬ」は後部左ｃｈ、「ＲＲ」は後部右ｃｈを表す。

＜第１の実施例＞
図１は本発明の第１の実施例に係るオーディオ信号再生装置の構成を示すブロック図である。図１において、１０はディジタルの左右ｃｈオーディオ信号を入力する入力部であり、左ｃｈ入力端子１１Ｌと右ｃｈ入力端子１１Ｒを備える。２０は定位制御部であり、遅延器２１ＦＬ（遅延量はＤ１），２１ＦＲ（遅延量はＤ２），２１ＲＬ（遅延量はＤ３），２１ＲＲ（遅延量はＤ４）を備える。３０は音場制御部であり、フィルタ３１ＲＬ，３１ＲＲと、遅延器３２ＲＬ，３２ＲＲ（遅延量はＤ５）とを備える。４０は増幅部であり、Ｄ／Ａ変換機能を備えたパワーアンプからなる増幅器４１ＦＬ，４１ＦＲ，４１ＲＬ，４１ＲＲを備える。５０はスピーカ部であり、スピーカ５１ＦＬ，５１ＦＲ，５１ＲＬ，５１ＲＲを備える。このように、図１のオーディオ信号再生装置は、左右２ｃｈのオーディオ信号を入力して左右前後４ｃｈのオーディオ再生信号を出力する。

次に第１の実施例の動作について説明する。図１において、入力端子１１Ｌから入力した左ｃｈオーディオ信号は、定位制御部２０の遅延器２１ＦＬと遅延器２１ＲＬに入力して、それぞれ遅延量Ｄ１，Ｄ３が付加される。入力端子１１Ｒから入力した右ｃｈオーディオ信号は、定位制御部２０の遅延器２１ＲＬと遅延器２１ＲＲに入力して、それぞれ遅延量Ｄ２，Ｄ４が付加される。

定位制御部２０の遅延器２１ＦＬの出力信号は、増幅器４１ＦＬで増幅されてスピーカ５１ＦＬに入力し、遅延器２１ＦＲの出力信号は、増幅器４１ＦＲで増幅されてスピーカ５１ＦＲに入力する。

定位制御部２０の遅延器２１ＲＬの出力信号は、音場制御部３０のフィルタ３１ＲＬで高域を減衰され遅延器３２ＲＬで遅延量Ｄ５を付加されてから、増幅器４１ＲＬで増幅されてスピーカ５１ＲＬに入力する。また、遅延器２１ＲＲの出力信号は、音場制御部３０のフィルタ３１ＲＲで高域を減衰され遅延器３２ＲＲで遅延量Ｄ５を付加されてから、増幅器４１ＲＲで増幅されてスピーカ５１ＲＲに入力する。

定位制御部２０では、各スピーカ５１ＦＬ，５１ＦＲ，５１ＲＬ，５１ＲＲのインパルス応答を聴取位置（車室内の運転席または助手席）で観測して、その聴取位置とスピーカ５１ＦＬ，５１ＦＲ，５１ＲＬ，５１ＲＲとの間の伝達関数から遅延量を求め、距離差によって生じる音の到達時間の差を調整して、聴取位置での振幅特性および位相特性が改善されるよう、遅延器２１ＦＬ、遅延器２１ＦＲ、遅延器２１ＲＬ、および遅延器２１ＲＲの遅延量Ｄ１〜Ｄ４を調整する。

音場制御部３０のフィルタ３１ＲＬ，３１ＲＲは、可変高域減衰フィルタで構成される。例えば、ＩＩＲ型１次または２次の次数のハイシェルフフィルタを使用する場合は、カットオフ周波数が２００Ｈｚ〜５００Ｈｚ、増幅量が＋０〜−１２ｄＢのパラメータのものを使用する。あるいは、このフィルタ３１ＲＬ，３１ＲＲを複数のイコライザで実現するときは、そのときのパラメータは中心周波数を２００Ｈｚ〜２０ｋＨｚとし、増幅量を＋０〜−１２ｄＢとする。

音場制御部３０の遅延器３２ＲＬ，３２ＲＲの遅延量Ｄ５は、０．５ｍｓｅｃ〜１．０ｍｓｅｃの範囲内となるように調整する。これは、各スピーカスピーカ５１ＦＬ，５１ＦＲ，５１ＲＬ，５１ＲＲからのオーディオ再生信号が聴取位置に到達したときに、特に３００Ｈｚ以下の音質が劣化しないようにするためのである。遅延量Ｄ５を０．５ｍｓｅｃ〜１．０ｍｓｅｃの範囲内となるようにすることで、聴取位置で高周波数帯域においてコムフィルタ効果（くし型周波数特性）が発生し、音場の広がりを知覚できる。この音場の広がりは、フィルタ３１ＲＬ，３１ＲＲのカットオフ周波数と増幅量によって調整できる。

例えば、その遅延量Ｄ５を０．６２５ｍｓｅｃに設定したときは、図３に示すように、低域の特性が図２に示される周波数特性と比較して改善されていることを確認できる。この図３は、音場制御部３０において、前部左右ｃｈのオーディオ信号（インパルス信号）の遅延量を０ｍｓｅｃとし、後部左右ｃｈのオーディオ信号（インパルス信号）の遅延量Ｄ５を０．６２５ｍｓｅｃとして、前後左右の４ｃｈ分を足し合わせた再生オーディオ信号の前記した聴取位置での周波数特性図である。

第１の実施例によれば、定位制御部２０によって音像位置の制御を行い、音場制御部３０によって後部の左右スピーカ５１ＲＬ，５１ＲＲの振幅特性と位相特性を変更することで、車室内における運転席または助手席の聴取位置における低域の周波数特性を改善でき、先行音効果によるエコー効果を改善でき、明瞭な音像を保ったまま、車室空間の大きさに合った自然な音場の広がりを知覚でき、また、前記音場の広がりを制御することができる。

ちなみに、音場制御部３０のフィルタ３１ＲＬ，３１ＲＲがハイシェルフフィルタ、またはイコライザの場合、音場制御部３０における増幅量を０ｄＢに設定すると音場が最も広がり、−１２ｄＢに設定すると音場の広がりが抑えられ、左右ｃｈホームオーディオのように明瞭な音像定位を持つ音場を実現できる。

＜第２の実施例＞
上記した第１の実施例の定位制御部２０と音場制御部３０によれば、音像を聴取者の前方に定位させることができるが、聴取者が運転席および助手席の両方に着席している場合は、どちらか片方の聴取者にしか音像を前方定位させることができない。

そこで、第２の実施例では、運転席および助手席の両方に聴取位置を設定した場合において、定位制御部２０の遅延量の決定方法を説明する。

聴取者が着席する運転席（右側）および助手席（左側）の両方に音像の前方定位をさせるためには、左側前後ｃｈのスピーカ５１ＦＬ，５１ＲＬのインパルス応答を助手席において観測して、左側前後ｃｈのスピーカ５１ＦＬ，５１ＲＬと助手席の間の伝達関数を求め、その伝達関数から遅延量を求め、スピーカ５１ＦＬ，５１ＲＬと助手席との距離差によって生じる音の到達時間の差に基づき音像を助手席に定位させよう、遅延器２１ＦＬ、２１ＲＬの遅延量Ｄ１，Ｄ３を調整する。

また、右側前後ｃｈのスピーカ５１ＦＲ，５１ＲＲのインパルス応答を運転席において観測して、右側前後ｃｈのスピーカ５１ＦＲ，５１ＲＲと運転席の間の伝達関数を求め、その伝達関数から遅延量を求め、スピーカ５１ＦＲ，５１ＲＲと運転席との距離差によって生じる音の到達時間の差に基づき音像を運転席に定位させよう、遅延器２１ＦＲ、２１ＲＲの遅延量Ｄ２，Ｄ４を調整する。

第２の実施例によれば、定位制御部２０の遅延量Ｄ１〜Ｄ４の決定方法を運転席と助手席の聴取位置に対応させ、音場制御部３０によって後部の左右スピーカ５１ＲＬ，５１ＲＲの振幅特性を変更することで、両席の聴取者に対して音像を前方定位させつつ、音質の劣化を最小限に抑えることが可能になる。

＜第３の実施例＞
上記した第１の実施例および第２の実施例の定位制御部２０と音場制御部３０によれば、聴取者が運転席または助手席どちらか一方に着席しているとき、さらに、聴取者が運転席および助手席の両方に着席しているとき、音像の前方定位と音質の劣化を最小限に抑えることができる。

ただ、音場制御部３０の遅延器３２ＲＬ，３２ＲＲにより前部左右ｃｈのオーディオ再生信号と後部左右ｃｈのオーディオ再生信号に位相差が生じ、前部左右ｃｈのオーディオ再生信号と後部左右ｃｈのオーディオ再生信号の位相が逆位相となる周波数においては、図３に示すように大きなディップが生じて、情報量の減少が発生していた。

そこで、第３の実施例では、図４にブロック図で示すように、音場制御部３０に、さらに、後部左右ｃｈのＦＩＲフィルタ３３ＲＬ，３３ＲＲを備えた後部ＦＩＲフィルタ回路３３Ｒと、前部左右ｃｈの遅延器３４Ｆ，３４ＦＲを挿入することとした。

この後部ＦＩＲフィルタ回路３３Ｒは、遅延器３２ＲＬ，３２ＲＲの遅延に因って、聴取位置における前部左右ｃｈオーディオ出力信号と後部左右ｃｈオーディオ出力信号を合成した信号の周波数特性に発生するディップを補正するものである。

後部ＦＩＲフィルタ３３ＲＬ，３３ＲＲのフィルタ係数（Ｒｈ［ｍ］）は、遅延０ｍｓｅｃのインパルス信号に遅延器３２ＲＬ，３２ＲＲの遅延時間分（Ｄ５）を遅らせたインパルス信号を足し合わせた信号から求める。

一例として、図３の周波数特性を後部ＦＩＲフィルタ３３ＲＬ，３３ＲＲのフィルタ係数（Ｒｈ［ｍ］）に持たせ、後部左右ｃｈオーディオ信号（インパルス信号）をフィルタ係数（Ｒｈ［ｍ］）で畳み込み、０．６２５ｍｓｅｃだけ延させて得た後部左右ｃｈオーディオ再生信号と、遅延器３４ＦＬ，３４ＦＲの遅延を０ｍｓｅｃとした前部左右ｃｈオーディオ再生信号（インパルス信号）を足し合わせた信号の周波数特性図を、図５に示す。

この図５では、図３のような大きなディップはないが、前部左右ｃｈオーディオ出力信号と後部左右ｃｈオーディオ再生信号の合成信号に位相干渉が生じ、約１２ｄＢのディップが残ってしまう。

そこで、後部ＦＩＲフィルタ３３ＲＬ，３３ＲＲのフィルタ係数（Ｒｈ［ｍ］）の振幅レベルに限界値を設けることで、図６の周波数特性のようにディップを小さくする。振幅レベルの限界値を設定した場合の後部ＦＩＲフィルタ３３ＲＬ，３３ＲＲのフィルタ係数（Ｒｈ［ｍ］）は、

として、｜Ｒｈ［ｅ^{−ｊ２πｍ／Ｎ}］｜の振幅特性と直線位相特性から求める。

ここで、Ｄ５は遅延器３２ＲＬ，３２ＲＲの遅延量、ＮはＦＩＲフィルタ３３ＲＬ，３３ＲＲのフィルタ係数（Ｒｈ［ｍ］）のタップ数、ｄＢｔｈｒｅｓｈｏｌｄはＦＩＲフィルタ３３ＲＬ，３３ＲＲのフィルタ係数（Ｒｈ［ｍ］）の振幅レベルの限界値に設定する閾値、ｄＢｌｉｍはＦＩＲフィルタ３３ＲＬ，３３ＲＲのフィルタ係数（Ｒｈ［ｍ］）の振幅レベルの限界値である。図６は、ｄＢｔｈｒｅｓｈｏｌｄに−６ｄＢを、ｄＢｌｉｍに−１８ｄＢをそれぞれ与えた場合の周波数特性図である。

なお、本実施例では、後部左右ｃｈオーディオ信号のラインに挿入したＦＩＲフィルタ回路３３ＲＬ，３３ＲＲによって遅延（（ＦＩＲタップ数−１）／２）が発生し、前部左右ｃｈオーディオ再生信号と後部左右ｃｈオーディオ再生信号に位相ずれが生じる。そこで、前部左右ｃｈオーディオ信号のラインに、遅延量がＤ６の遅延器３４ＦＬ，３４ＦＲを挿入して、前部左右ｃｈオーディオ信号を群遅延分だけ遅らせ、前部左右ｃｈオーディオ再生信号と後部左右ｃｈオーディオ再生信号の位相ずれを補正する。

第３の実施例によれば、後部ＦＩＲフィルタ回路３３により前部左右ｃｈオーディオ再生信号と後部左右ｃｈオーディオ再生信号を聴取位置で合成した場合に起きる、図５に示した位相干渉に因る周波数特性のディップを図６に示すように減少させ、情報量の欠損を改善できる。

＜第４の実施例＞
上記した図４の第３の実施例の後部ＦＩＲフィルタ回路３３Ｒによれば、運転席または助手席を聴取位置とした場合において、音場制御部２０による前部左右ｃｈオーディオ再生信号と後部左右ｃｈオーディオ再生信号の位相差の影響を改善し、周波数特性のディップをなくす事ができるが、後部ＦＩＲフィルタ回路３３Ｒによって後部左右ｃｈオーディオ再生信号の情報量は減少する。

そこで、第４の実施例では、図７にブロック図で示すように、音場制御部３０に、ＦＩＲフィルタ３３ＦＬ，３３ＦＲを備えた前部ＦＩＲフィルタ回路３３Ｆを挿入することにした。

前部ＦＩＲフィルタ３３ＦＬ、３３ＦＲのフィルタ係数（Ｆｈ［ｍ］）は、前部左右ｃｈオーディオ信号（インパルス信号）のレベルを２倍した信号から、第３の実施例の後部左右ｃｈオーディオ信号（インパルス信号）を差し引いた信号から求める。また、群遅延を揃える為、前部ＦＩＲフィルタ回路３３Ｆのフィルタ係数（Ｆｈ［ｍ］）と後部ＦＩＲフィルタ３３Ｒのフィルタ係数（Ｒｈ［ｍ］）のタップ数は同じとする。

第４の実施例によれば、図８に示すように、前部左右ｃｈオーディオ信号を前部ＦＩＲフィルタ回路３３Ｆのフィルタ係数（Ｆｈ［ｍ］）で畳み込みした前部オーディオ再生信号と第３の実施例の後部左右ｃｈオーディオ再生信号とを聴取位置で合成した信号の周波数特性はフラットであり、情報量の欠損がなくなる。

＜第５の実施例＞
第１〜第４の実施例によれば、聴取者が運転席または助手席どちらかの聴取位置に着席し、さらに、聴取者が運転席および助手席の両方における聴取位置に着席しても、音像の前方定位と情報量の欠損をなくし音質を改善することができるが、伝達関数的に、各スピーカと聴取者の間の距離や障害物により前記した聴取位置における周波数特性が前後左右ｃｈ毎に異なり、上記した実施例の発明の効果を最大限発揮することができない。

そこで、第５の実施例では、図９のブロック図に示すように、定位制御部２０と入力部１０との間に、前後左右ｃｈ用の周波数特性補償用フィルタ６１ＦＬ，６１ＦＲ，６１ＲＬ，６１ＲＲを備えた周波数特性補償部６０を挿入することとした。このフィルタ６１ＦＬ，６１ＦＲ，６１ＲＬ，６１ＲＲとしては、ＦＩＲフィルタで構成し、またはＦＩＲフィルタと複数のＩＩＲフィルタの組み合わせで構成し、各ｃｈのオーディオ再生信号の聴取位置における周波数特性を等しくする。

聴取位置を運転席に設定した場合は、周波数特性補償のためには、第１の実施例で説明した定位制御部２０での遅延量Ｄ１〜Ｄ４を決定する際の逆伝達関数から、フィルタ６１ＦＬ，６１ＦＲ，６１ＲＬ，６１ＲＲの各フィルタ係数を求める。聴取位置を助手席に設定した場合でも同様である。

また、聴取位置を運転席および助手席の両方に設定した場合は、周波数特性補償のためには、第２の実施例で説明した定位制御部２０の遅延量Ｄ１〜Ｄ４を決定する際の逆伝達関数から、フィルタ６１ＦＬ，６１ＦＲ，６１ＲＬ，６１ＲＲの各フィルタ係数を求める。

第５の実施例によれば、フィルタ６１ＦＬ，６１ＦＲ，６１ＲＬ，６１ＲＲのそれぞれについて、個別的に伝達関数的に周波数特性を補償することで、前部左ｃｈスピーカ５１ＦＬ、前部右ｃｈスピーカ５１ＦＬ、後部左ｃｈスピーカ５１ＲＬ、および後部左ｃｈスピーカ５１ＲＲで再生される音が聴取位置において同じ周波数特性となるように制御でき、音像の定位の明瞭さと音質を改善することが可能になる。なお、この数特性補償部６０は、第１乃至第４の実施例にも適用できるものである。

また、周波数特性補償部６０のフィルタ６１ＦＬ，６１ＦＲ，６１ＲＬ，６１ＲＲをＦＩＲフィルタで構成する場合、それら各ＦＩＲフィルタ係数と、上記した第３と第４の実施例の前部ＦＩＲフィルタ回路３３ＦのＦＩＲフィルタ３３ＦＬ，３３ＦＲのフィルタ係数（Ｆｈ［ｍ］）と、後部ＦＩＲフィルタ回路３３ＲのＦＩＲフィルタ３３ＲＬ，３３ＲＲのフィルタ係数（Ｒｈ［ｍ］）のタップ数が同じである場合は、それぞれのｃｈにおけるのＦＩＲフィルタ係数を足し合わせて、周波数特性補償部６０、または前部ＦＩＲフィルタ回路３３Ｆと後部ＦＩＲフィルタ回路３３Ｒの各ｃｈに対応したＦＩＲフィルタの係数とすることで、ＦＩＲフィルタに使用する演算処理量を削減でき、少ない計算量でも所期の目的を達成することができる。

１０：入力部、１０Ｌ，１０Ｒ：入力端子
２０：定位制御部、２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲ：遅延器
３０：音場制御部、３１ＲＬ，３１ＲＲ：フィルタ、３２ＲＬ，３２ＲＲ：遅延器、３３ＦＬ，３３ＦＲ，３３ＲＬ，３３ＲＲ：ＦＩＲフィルタ、３４ＦＬ，３４ＦＲ：遅延器
４０：増幅部、４１ＦＬ，４１ＦＲ，４１ＲＬ，４１ＲＲ：増幅器
５０：スピーカ部、５１ＦＬ，５１ＦＲ，５１ＲＬ，５１ＲＲ：スピーカ
６０：周波数特性補償部、６１ＦＬ，６１ＦＲ，６１ＲＬ，６１ＲＲ：フィルタ

Claims

入力する左ｃｈオーディオ信号を遅延して前部左ｃｈスピーカに出力する第１の遅延器と、入力する右ｃｈオーディオ信号を遅延して前部右ｃｈスピーカに出力する第２の遅延器と、入力する前記左ｃｈオーディオ信号を遅延する第３の遅延器と、入力する前記右ｃｈオーディオ信号を遅延する第４の遅延器とを備える定位制御部、および、
前記第３の遅延器で遅延された後部左ｃｈオーディオ信号の周波数特性と位相を制御して後部左ｃｈスピーカに出力し、前記第４の遅延器で遅延された後部右ｃｈオーディオ信号の周波数特性と位相を制御して後部右ｃｈスピーカに出力する音場制御部、
を有するオーディオ信号再生装置であって、
前記定位制御部は、前記第１乃至第４の遅延器のそれぞれの遅延量が、前記前部左ｃｈスピーカ、前記前部右ｃｈスピーカ、前記後部左ｃｈスピーカ、および前記後部右ｃｈスピーカのそれぞれから車内の運転席又は助手席の聴取位置までの音の到達時間の差に基づき、音像が前記聴取位置に定位するよう調整され、
前記音場制御部は、前記左ｃｈオーディオ信号の高周波数帯域を減衰する第１のフィルタと前記左ｃｈオーディオ信号を０．６２５ｍｓｅｃだけ遅延する第５の遅延器とからなる第１の直列回路と、前記右ｃｈオーディオ信号の高周波数帯域を減衰する第２のフィルタと前記右ｃｈオーディオ信号を０．６２５ｍｓｅｃだけ遅延する第６の遅延器とからなる第２の直列回路とを備え、音場の広がりを制御する、
ことを特徴とするオーディオ信号再生装置。
請求項１に記載のオーディオ信号再生装置において、
前記第１および第２のフィルタは、カットオフ周波数が２００Ｈｚ〜５００Ｈｚで増幅量が０〜−１２ｄＢのハイシェルフフィルタ、または中心周波数が２００Ｈｚ〜２０ｋＨｚで増幅量が０〜−１２ｄＢの複数のイコライザで構成されていることを特徴とするオーディオ信号再生装置。
請求項１または２に記載のオーディオ信号再生装置において、
前記第１直列回路に、さらに、前記聴取位置において前部左ｃｈオーディオ再生信号と後部左ｃｈオーディオ再生信号に位相差が生じることによる周波数特性の乱れを改善する第１のＦＩＲフィルタ回路が直列接続され、
前記第２の直列回路に、さらに、前記聴取位置において前部右ｃｈオーディオ再生信号と後部右ｃｈオーディオ再生信号に位相差が生じることによる周波数特性の乱れを改善する第２のＦＩＲフィルタ回路が直列接続されている、
ことを特徴とするオーディオ信号再生装置。
請求項３に記載のオーディオ信号再生装置において、
前記第１の遅延器の出力側に、前記第１のＦＩＲフィルタによる情報量の欠損を改善するための第３のＦＩＲフィルタが接続され、
前記第２の遅延器の出力側に、前記第２のＦＩＲフィルタによる情報量の欠損を改善するための第４のＦＩＲフィルタが接続されている、
ことを特徴とするオーディオ信号再生装置。
請求項１、２、３または４に記載のオーディオ信号再生装置において、
前記第１の遅延器の前段に周波数特性補償用の第３のフィルタが接続され、
前記第２の遅延器の前段に周波数特性補償用の第４のフィルタが接続され、
前記第３の遅延器の前段に周波数特性補償用の第５のフィルタが接続され、
前記第４の遅延器の前段に周波数特性補償用の第６のフィルタが接続され、
前記第３乃至第６のフィルタにより、前記前部左ｃｈスピーカ、前記前部右ｃｈスピーカ、前記後部左ｃｈスピーカ、および前記後部左ｃｈスピーカで再生される音が前記聴取位置において同じ周波数特性となるようにした、
ことを特徴とするオーディオ信号再生装置。
請求項５に記載のオーディオ信号再生装置において、
前記第３乃至第６のフィルタは、前記前部左ｃｈスピーカ、前記前部右ｃｈスピーカ、前記後部左ｃｈスピーカ、および前記後部右ｃｈスピーカのインパルス応答の前記聴取位置における測定結果で得られた逆伝達関数から求められたフィルタ係数を用いてフィルタ演算処理を行う、ＦＩＲフィルタ単独またはＦＩＲフィルタと複数のＩＩＲフィルタとの組み合わせで構成されていることを特徴とするオーディオ信号再生装置。
入力する左ｃｈオーディオ信号に第１の遅延を施して前部左ｃｈスピーカに出力し、
入力する右ｃｈオーディオ信号に第２の遅延を施して前部右ｃｈスピーカに出力し、
入力する前記左ｃｈオーディオ信号に第３の遅延を施すと共に周波数特性と位相を制御して後部左ｃｈスピーカに出力し、
入力する前記右ｃｈオーディオ信号に第４の遅延を施すと共に周波数特性と位相を制御して後部右ｃｈスピーカに出力するオーディオ信号処理方法であって、
前記第１乃至第４の遅延の遅延量は、前記前部左ｃｈスピーカ、前記前部右ｃｈスピーカ、前記後部左ｃｈスピーカ、および前記後部左ｃｈスピーカのそれぞれから車内の運転席又は助手席の聴取位置までの音の到達時間の差に基づき、音像が前記聴取位置に定位するよう調整し、
前記周波数特性と位相は、オーディオ信号の高周波数帯域の減衰処理と０．６２５ｍｓｅｃの遅延処理により行い、音場の広がりを制御する、
ことを特徴とするオーディオ信号処理方法。
請求項７に記載のオーディオ信号処理方法において、
前記後部左ｃｈオーディオ信号および前記後部右ｃｈオーディオの高周波帯域の減衰処理は、それぞれ、カットオフ周波数が２００Ｈｚ〜５００Ｈｚで増幅量が０〜−１２ｄＢのハイシェルフフィルタ、または中心周波数が２００Ｈｚ〜２０ｋＨｚで増幅量が０〜−１２ｄＢの複数のイコライザで行うことを特徴とするオーディオ信号処理方法。
請求項７または８に記載のオーディオ信号処理方法において、
前記後部左ｃｈオーディオ信号に対して、前記第３の遅延および周波数特性と位相の制御に加えて、前記聴取位置において前部左ｃｈオーディオ再生信号と後部左オーディオ再生信号に位相差が生じることによる周波数特性の乱れを改善するために第１のＦＩＲフィルタによるフィルタリング処理を施し、
前記後部右ｃｈオーディオ信号に対して、前記第４の遅延および周波数特性と位相の制御に加えて、前記聴取位置において前部右ｃｈオーディオ再生信号と後部右オーディオ再生信号に位相差が生じることによる周波数特性の乱れを改善するために第２のＦＩＲフィルタによるフィルタリング処理を施す、
ことを特徴とするオーディオ信号処理方法。
請求項９に記載のオーディオ信号処理方法において、
前記前部左ｃｈオーディオ信号に対して、前記第１の遅延の施しに加えて、前記後部左ｃｈオーディオ信号に対する前記第１のＦＩＲフィルタのフィルタリングによる情報量の欠損を改善するために第３のＦＩＲフィルタによるフィルタリング処理を施し、
前記前部右ｃｈオーディオ信号に対して、前記第２の遅延の施しに加えて、前記後部右ｃｈオーディオ信号に対する前記第２のＦＩＲフィルタのフィルタリングによる情報量の欠損を改善するために第４のＦＩＲフィルタによるフィルタリング処理を施す、
ことを特徴とするオーディオ信号処理方法。
請求項７、８、９または１０に記載のオーディオ信号処理方法において、
前記前部左ｃｈオーディオ信号に対して第３フィルタにより周波数特性の補償を行い、
前記前部右ｃｈオーディオ信号に対して第４フィルタにより周波数特性の補償を行い、
前記後部左ｃｈオーディオ信号に対して第５フィルタにより周波数特性の補償を行い、
前記後部左ｃｈオーディオ信号に対して第６フィルタにより周波数特性の補償を行い、
前記第３乃至第６のフィルタにより、前記前部左ｃｈスピーカ、前記前部右ｃｈスピーカ、前記後部左ｃｈスピーカ、および前記後部左ｃｈスピーカで再生される音が前記聴取位置において同じ周波数特性となるようにした、
ことを特徴とするオーディオ信号処理方法。
請求項１１に記載のオーディオ信号処理方法において、
前記第３乃至第６のフィルタには、前記前部左ｃｈスピーカ、前記前部右ｃｈスピーカ、前記後部左ｃｈスピーカ、および前記後部右ｃｈスピーカのインパルス応答の前記聴取位置における測定結果で得られた逆伝達関数から求められたフィルタ係数を用いてフィルタ演算処理を行う、ＦＩＲフィルタ単独またはＦＩＲフィルタと複数のＩＩＲフィルタとの組み合わせを使用することを特徴とするオーディオ信号処理方法。