JPH01238298A - スピーカ用周波数特性補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、スピーカの周波数特性を補正する装置に関
する。

（従来の技術） 従来、この種の装置としては、先ず、音源信号としてホ
ワイト・ノイズなどの規正用信号を用いて、スピーカの
周波数対振幅特性を、このスピーカ前面に対向配置した
マイクロホンにより一旦測定し、この測定結果から逆特
性を算出し、更に、逆フーリエ変換等の計算処理を施し
てデジタル・フィルタに設定するのに必要なパラメータ
（係数）を導出し、このパラメータを設定したデジタル
・フィルタを音源信号とスピーカとの間に挿入接続して
中央処理装置（ＣＰｔＪ）でコントロールし、スピーカ
の周波数特性の平坦化を試みるものが知られていた。

（発明が解決しようとする課題） ところが、この従来装置に於いては、デジタル・フィル
タに設定するパラメータの算出測定系と、ｉ′ＦＡ信号
をデジタル・フィルタで処理し増幅拡声する音響再生系
とが各々独立しているのが酋通であり、測定系と再生系
との信号処理をリアル・タイムで成し得ないという問題
点があった。又、測定系で用いる規正用信号としては、
ホワイト・ノイズ等平坦な周波数対擾幅特性を有する特
殊な信号が必要であり、これを使わなければ、計算機シ
ミュレーションの段階で特性をフラットにする為の係数
が導出出来ないという問題点があった。

この発明は、前述の問題点を解決する為に成されたもの
であり、その目的とするところは、測定系と再生系とを
ループ結合し、適応型フィルタを用いる様にすることに
より、特殊な規正用信号を使用しないで、信号処理の即
時化と精度向上、及び特性の自動補正等が可能なスピー
カ用周波数特性補正装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 前述の目的を達成するためのこの発明の要旨は、スピー
カと、このスピーカの前面に配置されたマイクロホンと
、音源信号入力端子部と、この音源信号入力端子部と前
記スピーカとの間に接続された適応型フィルタ部と、前
記音源信号入力端子部に接続された信号遅延回路部と、
この信号遅延回路部の出力信号と前記マイクロホンの出
力信号との誤差をとり出してその誤差情報信号を前記適
応型フィルタ部に供給する誤差検出部と、この誤差検出
部と前記信号遅延回路部との間に接続され所望の特性を
あらかじめ設定しておくための特性設定部とをそなえ、
前記信号遅延回路部は前記スピーカと前記マイクロホン
間の音波伝播時間に前記適応型フィルタ部のインパルス
応答の２分の１時間長を加えた時間を信＠遅延時間とし
、且つ、前記適応型フィルタ部は前記誤差検出部から供
給された誤差情報信号値を２乗してその平均値が最小に
なる様に自己調整する事を特徴とするスピーカ用周波数
特性補正装置に存する。

（作用） この様に構成されており、特性設定部に所望の特性を設
定しておけば、誤差検出部で検出された誤差情報信号に
基づいて、適応型フィルタ部で適応１′１ｌＩ１１１が
行なわれる。この適応制御が完了すると、適応型フィル
タ部の特性は、特性設定部に設定された特性を加味した
、スピーカの周波数特性の逆特性になる。そして、適応
型フィルタ部を含んだスピーカの特性は、特性設定部に
設定した特性と等しくなる。

例えば、周波数特性が平坦になる様に特性設定部に設定
しておけば、音源信号入力端子部からスピーカ出力信号
までに至る特性は、周波数特性がフラットになる。

この際、適応型フィルタに設定するパラメータの算出測
定系と、音源信号の音響再生系とをループ結合制御とす
ることにより、リアル・タイムでの適応制御が成される
。

又、音源信号とスピーカ出力信号との誤差＆検出し、適
応型フィルタを用いて適応制御を施す様にすることによ
り、規正用信号として、通常の音声信号や音楽信号を使
って適応信号処理制御が行なわれる。

加えて、適応信号処理制御を適用することにより、周波
数特性が簡単に自動等化補正される。

（実施例） 次に、この水明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、スピーカ用周波数特性補正装置のブロック図
である。第１図に於いて、音源信号が印加される音源信
号入力端子部１０、適応型デジタル・フィルタ部１１、
スピーカ駆動用電力増幅器１２、スピーカ１３が直列に
接続されている。

そして、マイクロホン１４がスピーカ１３前面の正面軸
上に対向配置され、音響空間で結合している。このマイ
クロホン１４と音源信号入力端子部１０との間に、信号
遅延回路部１５、所望の周波数特性を設定するため伝達
関数をセット調整する特性設定部１６、この特性設定部
１６とマイクロホン１４との出力信号の誤差を検出して
、その誤差情報信号を適応型デジタル・フィルタ部１１
に供給する誤差検出部１７が、それぞれ順に接続されて
いる。

信号遅延回路部１５の遅延時間は、スピーカ１３とマイ
クロホン１４間の音波伝播時間に、適応型デジタル・フ
ィルタ部１１のインパルス・レスポンスの２分の１時間
長を加えた時間に設定されている。

適応型デジタル・フィルタ部１１は、誤差検出部１７か
ら得た誤差情報信号値を２乗した平均値が最小になる様
に、フィルタの振幅・位相対周波数特性を自己調整する
、いわゆる最小平均２乗誤差法を達成する構成となって
いる。

特性設定部１６の伝達関数を１（周波数領域）にすれば
、適応型デジタル・フィルタ部１１の特性は、スピーカ
１３の特性の逆特性となり、全体として平坦な特性とな
る。

第２図は、この発明の他の実施例を示すシステム・ブロ
ック図である。第２図に於いて、有限インパルス応答型
フィルタ部（ＦＩＲフィルタ部）１８と適応型デジタル
・フィルタ部１９とを有し、更に、相互に連動する第１
の切替えスイッチ２０と第２の切り替えスイッチ２１と
をそなえていることが、第１図示の実施例と異なってい
る。

そして、適応型デジタル・フィルタ部１９から有限イン
パルス応答型フィルタ部１８に係数がコピーされる様に
なっている。

デジタル・フィルタ部１８・１９に設定すべき係数の拝
出測定時は、第１・第２の切り替えスイッチ２０・２１
を接点ａ側に切り替えた状態で、例えば数秒乃至２〜３
分間適応動作をさせる。適応動作を完了した時点で、切
り替えスイッチ２０・２１を接点す側に切り替えると共
に、輝出された係数を適応型デジタル・フィルタ部１９
から、Ｆ［Ｒフィルタ部１８にコピーするマスター・ス
レーブ方式の構成となっており、この状態で音源信号の
音響再生動作をする。

第３図に、誤差検出部１７を含めた適応型デジタル・フ
ィルタ部１１・１つのブロック図を示す。

主要人力として切り替えスイッチ２０・２１の接点ａに
於ける信号が入力され、参照入力として、誤差検出部１
７の信号遅延回路部１５側の信号が入力され、誤差情報
信号として出力される様になっている。

そして、これ等入出力信号は、１６ビツトの直線ｍ子化
機能を受は持つアナログ・デジタル信号変換部（Ａ／Ｄ
）２２．デジタル・アナログ信号変換部２３、及び上位
下位８ビツト・セレクタ２４を介して、８ビツト・デー
タ・バス・ライン２５に接続供給される様になっている
。

このバス・ライン２５には、入力信号と誤差情報信号の
信号処理を実行する１６Ｘ２４ビット乗算器を持つ複数
個のデジタル・シグナル・プロセッサ部２６、主として
シグナル・プロセッサ部２Ｇのｌす仰用でＲＯＭ／ＲＡ
Ｍの内蔵の８ビツト・マイクロ・プロセッサ・ユニット
部２７が接続されている。

このプロセッサ・ユニット部２７には、プログラマブル
であるパラメータ設定スイッチ部２８が接続され、ここ
に前述の最小平均２乗誤差法による適応信号処理をする
のに必要なパラメータや、サンプリング周波数、フィル
タ・タップ数、利得定数その他初期設定パラメータがセ
ットされている。

なお、ザンブリング周波数データをパラメータ設定スイ
ッチ部２８から受は取って、各部に同期信号を供給する
同期信号発生部２９を有している。

第６図乃至第９図に、第２図示の装置で実験した結果得
られた特性の一例を示す。このとき、スピーカとして口
径３８センチメートルのウーハを用い、サンプリング周
波数は８キロヘルツ、周波＠帯域は３．４キロヘルツを
対象とし、適応型デジタル・フィルタ部１８・１９は２
５６タツプとし、特性設定部１６の伝達関数は１″とし
て特性平坦化を試みた。

第４図は、適応制御を行なう前にスピーカ１３から１メ
一トル離れた位置で測定したスピーカ１３の振幅・位相
周波数特性を示している。図中、実線が振幅特性、点線
が位相特性である（以下同じ）。

白色ノイズを音源信号入力として十分な時間通応制御を
行なった後の特性を第５図に示ず。

一般にスピーカ１３はマルチ・モードの？！２雑な振動
体であり、広帯域にわたって平坦な特性を実現しようと
することは原理的に困難である。

しかし、第４図と第５図の特性を比較してみると明らか
な様に、第４図の複雑な起伏を持つ線形系の周波数特性
が、第５図の振幅位相特性の如く、１００ヘルツから３
キロヘルツ付近まで、高精度で平坦化されていることが
わかる。

ここで、３．４キロヘルツ付近で約５デシベル程の特性
の傾きがあるが、これはＡ／Ｄ、Ｄ／△のそれぞれ前後
に位置するアナログ・ローパス・フィルタの影響である
。即ち、本方式では、このアナログ・ローパス・フィル
タの影響を取り除く事により、第４図及び第５図以上の
高精度の補正周波数特性が１ｑられるのである。

次に、実用時を想定してスピーカ１３の開口面にマイク
ロホン１４を位置させた場合の適応前と適応後の周波数
特性を、第６図と第７図に示す。

これからも同様に、周波数平坦化の作用が確認しくｑる
。

更に、音源信号として白色、ノイズ以外のものを用いた
例として、ボーカル入りロック音楽（３分３０秒間）で
適応動作させた結果を第８図に、その音楽信号の長時間
スペクトルを第９図に、それぞれ示す。

第７図と第８図の特性を比較すると、振幅・位相周波数
特性平坦化の作用効果はほぼ等しく、音楽信号でも適応
動作が有効に機能を果たしていることがわかる。

このほかに、男性アナウンス信号やクラシック音楽信号
などでも実験を行なった結果、同様に平坦化の作用効果
が確認された。

なお、平坦特性以外でも予め特性設定部１６に設定して
おくことににっで、所望の特性が得られる。

（発明の効果） 前述の通りこの発明によれば、周波数（横軸）対振幅・
位相（縦軸）特性を所望の特性になる揉部時に自動等化
補正する事が出来ると共に、自然の音源信号（音声、音
楽）を用いる事が出来、しかも、高精度で特性の自動補
正を達成する事が出来るという顕著な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は池の実施例を示すブロック図、第３図は誤差検出部を
含めた適応型フィルタ部のブロック図、第４図乃至第９
図は実験結果の１例を示す周波数特性図である。 １０・・・音源信号入力端子部、１１・１９・・・適応
型フィルタ部、１３・・・スピーカ、１４・・・マイク
ロホン、１５・・・信号遅延回路部、１６・・・特性設
定部、１７・・・誤差検出部、１８・・・有限インパル
ス応答型（ＦＩＲ）フィルタ部、２０・２１・・・切り
替えスイッチ部。 第１図 第ン図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）スピーカと、このスピーカの前面に配置されたマ
   イクロホンと、音源信号入力端子部と、この音源信号入
   力端子部と前記スピーカとの間に接続された適応型フィ
   ルタ部と、前記音源信号入力端子部に接続された信号遅
   延回路部と、この信号遅延回路部の出力信号と前記マイ
   クロホンの出力信号との誤差をとり出してその誤差情報
   信号を前記適応型フィルタ部に供給する誤差検出部と、
   この誤差検出部と前記信号遅延回路部との間に接続され
   所望の特性をあらかじめ設定しておくための特性設定部
   とをそなえ、前記遅延回路部は前記スピーカと前記マイ
   クロホン間の音波伝播時間に前記適応型フィルタ部のイ
   ンパルス応答の２分の１時間長を加えた時間を信号遅延
   時間とし、且つ、前記適応型フィルタ部は前記誤差検出
   部から供給された誤差情報信号値を２乗してその平均値
   が最小になる様に自己調整する事を特徴とするスピーカ
   用周波数特性補正装置。