JPH0766647A - 音響特性制御装置 - Google Patents
音響特性制御装置Info
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- JPH0766647A JPH0766647A JP5209246A JP20924693A JPH0766647A JP H0766647 A JPH0766647 A JP H0766647A JP 5209246 A JP5209246 A JP 5209246A JP 20924693 A JP20924693 A JP 20924693A JP H0766647 A JPH0766647 A JP H0766647A
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- JP
- Japan
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- acoustic
- characteristic
- signal
- filter
- adaptive
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- Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
- Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
- Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 予め音響空間の伝達関数を求めることなく希
望音響特性を付与する。 【構成】 フィルタ回路１３は音響信号ｘnに所定のフ
ィルタ特性を付与して音響信号伝搬系１１と遅延特性付
与部１４に入力する。音響信号伝搬系のスピーカ１１ａ
は音響信号を音響空間１１ｂに出力し、聴取者近傍に設
けたマイク１１ｃは音響空間を伝搬してきた音響信号を
検出する。遅延特性付与部はフィルタ回路より入力され
た音響信号に音響信号伝搬系の遅延伝達特性ｚ-n を付
与する。適応信号処理部１５は遅延特性付与部出力と適
応フィルタ１５ａの出力の合成信号が最小となるよう
に、適応信号処理を行ない、適応フィルタ特性Ｗが音響
信号伝搬系の伝達特性Ｃの逆関数（＝ｚ-n／Ｃ）となる
ようにその係数を更新する。係数設定手段１７は、音楽
の切れ目（曲間）あるいはユーザの指示により適応フィ
ルタの係数をフィルタ回路に設定する。
望音響特性を付与する。 【構成】 フィルタ回路１３は音響信号ｘnに所定のフ
ィルタ特性を付与して音響信号伝搬系１１と遅延特性付
与部１４に入力する。音響信号伝搬系のスピーカ１１ａ
は音響信号を音響空間１１ｂに出力し、聴取者近傍に設
けたマイク１１ｃは音響空間を伝搬してきた音響信号を
検出する。遅延特性付与部はフィルタ回路より入力され
た音響信号に音響信号伝搬系の遅延伝達特性ｚ-n を付
与する。適応信号処理部１５は遅延特性付与部出力と適
応フィルタ１５ａの出力の合成信号が最小となるよう
に、適応信号処理を行ない、適応フィルタ特性Ｗが音響
信号伝搬系の伝達特性Ｃの逆関数（＝ｚ-n／Ｃ）となる
ようにその係数を更新する。係数設定手段１７は、音楽
の切れ目（曲間）あるいはユーザの指示により適応フィ
ルタの係数をフィルタ回路に設定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は音響特性制御装置に係わ
り、特に適応フィルタを用いた音響特性制御装置に関す
る。
り、特に適応フィルタを用いた音響特性制御装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】音響特性の制御方法としては、図３に示
すように音響空間である被制御系１の前に、被制御系の
特性（伝達関数）Ｃを打ち消すと共に、希望の特性を有
する制御フィルタ２を挿入する方法がある。被制御系１
は、スピ−カと、音響空間と、スピ−カより音響
空間に出力された音響信号を観測点（例えば聴取者の耳
元近傍）において検出するマイクロフォン等の検出手段
を備えている。図４は２つのスピ−カ、２つのマイクロ
フォンを備えた場合の被制御系１の説明図であり、ＳＰ
1，ＳＰ2はスピーカ、ＭＩＣ1，ＭＩＣ2はマイクロフォ
ン、１ａ〜１ｂはパワーアンプ、１ｃ〜１ｄはマイクア
ンプである。各スピーカＳＰ1〜ＳＰ2から発生する音響
信号は所定の周波数・位相特性を有する音響空間ＳＳＰ
を伝搬して各観測点（聴取者の耳元近傍）に設けたマイ
クＭＩＣ1〜ＭＩＣ2に到達する。
すように音響空間である被制御系１の前に、被制御系の
特性（伝達関数）Ｃを打ち消すと共に、希望の特性を有
する制御フィルタ２を挿入する方法がある。被制御系１
は、スピ−カと、音響空間と、スピ−カより音響
空間に出力された音響信号を観測点（例えば聴取者の耳
元近傍）において検出するマイクロフォン等の検出手段
を備えている。図４は２つのスピ−カ、２つのマイクロ
フォンを備えた場合の被制御系１の説明図であり、ＳＰ
1，ＳＰ2はスピーカ、ＭＩＣ1，ＭＩＣ2はマイクロフォ
ン、１ａ〜１ｂはパワーアンプ、１ｃ〜１ｄはマイクア
ンプである。各スピーカＳＰ1〜ＳＰ2から発生する音響
信号は所定の周波数・位相特性を有する音響空間ＳＳＰ
を伝搬して各観測点（聴取者の耳元近傍）に設けたマイ
クＭＩＣ1〜ＭＩＣ2に到達する。
【０００３】第ｉ番目の音響信号ｘiが第ｊ番目のマイ
クＭＩＣjに到る伝搬系の伝達特性をＣjiとすると、音
響空間ＳＳＰの伝達関数Ｃは
クＭＩＣjに到る伝搬系の伝達特性をＣjiとすると、音
響空間ＳＳＰの伝達関数Ｃは
【数１】 となり、一般に
【数２】 となる。
【０００４】制御フィルタ２の伝達関数は Ｈ・ｚ-n ／Ｃ ・・・(1) となるように決定される。ここで、Ｈは希望の伝達関
数、ｚ-n は被制御系（Ｃ）の逆特性（ｚ-n /Ｃ）が
因果律を満たすよう決定した遅延伝達関数である。従っ
て、被制御系１及び制御フィルタ２の総合伝達関数はＨ
・ｚ-n となり、聴取者が聴取する音響信号ｘn′は Ｘ′＝Ｈ・ｚ-n ・Ｘ となり、希望する伝達特性Ｈと遅延特性を付与したもの
となる。尚、ｘｎを２変換したものをＸと表現してい
る。
数、ｚ-n は被制御系（Ｃ）の逆特性（ｚ-n /Ｃ）が
因果律を満たすよう決定した遅延伝達関数である。従っ
て、被制御系１及び制御フィルタ２の総合伝達関数はＨ
・ｚ-n となり、聴取者が聴取する音響信号ｘn′は Ｘ′＝Ｈ・ｚ-n ・Ｘ となり、希望する伝達特性Ｈと遅延特性を付与したもの
となる。尚、ｘｎを２変換したものをＸと表現してい
る。
【０００５】(1)式の特性を有する制御フィルタ特性を
構成するには従来以下の２つの方法が提案されている。
第１の方法は、音響空間の伝達関数Ｃを測定し、該伝
達関数の逆特性（ｚ-n／Ｃ）を演算により求めて制御フ
ィルタを構成する方法であり、第２の方法は、ＭＥＦ
Ｘ−ＬＭＳ(Least Mean Square)アルゴリズムに基づい
て適応信号処理を行う適応フィルタを用いて制御フィル
タを構成する方法である。第１の方法では、音響空間Ｓ
ＳＰの伝達関数Ｃを何らかの方法で測定し、測定したＣ
から制御フィルタ２を計算する。例えば、ホワイトノイ
ズをスピーカから出力してマイクで集音し、ホワイトノ
イズ及び集音信号をフーリエ変換し、フーリエ変換によ
り得られた２つの関数を入力関数と出力関数として伝達
関数Ｃを求める。
構成するには従来以下の２つの方法が提案されている。
第１の方法は、音響空間の伝達関数Ｃを測定し、該伝
達関数の逆特性（ｚ-n／Ｃ）を演算により求めて制御フ
ィルタを構成する方法であり、第２の方法は、ＭＥＦ
Ｘ−ＬＭＳ(Least Mean Square)アルゴリズムに基づい
て適応信号処理を行う適応フィルタを用いて制御フィル
タを構成する方法である。第１の方法では、音響空間Ｓ
ＳＰの伝達関数Ｃを何らかの方法で測定し、測定したＣ
から制御フィルタ２を計算する。例えば、ホワイトノイ
ズをスピーカから出力してマイクで集音し、ホワイトノ
イズ及び集音信号をフーリエ変換し、フーリエ変換によ
り得られた２つの関数を入力関数と出力関数として伝達
関数Ｃを求める。
【０００６】第２の方法では、ＭＥＦＸ−ＬＭＳアルゴ
リズムを用いた適応信号処理により適応フィルタの特性
を(1)式で示すように決定し、該適応フィルタに音響信
号を入力し、適応フィルタ出力を被制御系１に入力す
る。図５は第２の方法により制御フィルタを実現する従
来例の構成図である。１は被制御系、２１は適応信号処
理部、２２は希望する伝達特性Ｈに遅延特性ｚ-nを乗算
した伝達関数特性を付与する希望特性付与部、２３はマ
イク（被制御系の観測点に設けられている）により検出
した音響信号ｘn′と希望特性付与部２２の出力信号ｄn
との誤差信号ｅnを出力する合成部で、２１〜２３によ
り図３に示す制御フィルタ２が構成される。
リズムを用いた適応信号処理により適応フィルタの特性
を(1)式で示すように決定し、該適応フィルタに音響信
号を入力し、適応フィルタ出力を被制御系１に入力す
る。図５は第２の方法により制御フィルタを実現する従
来例の構成図である。１は被制御系、２１は適応信号処
理部、２２は希望する伝達特性Ｈに遅延特性ｚ-nを乗算
した伝達関数特性を付与する希望特性付与部、２３はマ
イク（被制御系の観測点に設けられている）により検出
した音響信号ｘn′と希望特性付与部２２の出力信号ｄn
との誤差信号ｅnを出力する合成部で、２１〜２３によ
り図３に示す制御フィルタ２が構成される。
【０００７】適応信号処理部２１は、ＭＥＦＸ−ＬＭＳ
アルゴリズムに従って適応信号処理を行なうＬＭＳ信号
処理部２１ａと、デジタルフィルタ構成の適応フィルタ
２１ｂと、音響信号ｘnにスピーカからマイクまでの音
響信号伝搬系の伝搬特性（伝達関数）Ｃを畳み込んでフ
ィルタードＸ信号ｒnを作成するフィルタードＸ信号作
成用フィルタ２１ｃを有している。ＬＭＳ信号処理部２
１ａは誤差信号ｅnとフィルタ２１ｃを介して入力され
る音響信号(フィルタードＸ信号)ｒnを入力され、これ
ら信号を用いて誤差信号ｅnの自乗平均が最小となるよ
うに適応信号処理を行って適応フィルタ２１ｂの係数を
決定する。すなわち、ＬＭＳ信号処理部２１ａはマルチ
プルエラーフィルタードＸ ＬＭＳ(MEFX-LMS)アルゴリ
ズムに従って、誤差信号ｅnの自乗平均が最小となるよ
うに適応フィルタ２１ｂの係数を決定する。
アルゴリズムに従って適応信号処理を行なうＬＭＳ信号
処理部２１ａと、デジタルフィルタ構成の適応フィルタ
２１ｂと、音響信号ｘnにスピーカからマイクまでの音
響信号伝搬系の伝搬特性（伝達関数）Ｃを畳み込んでフ
ィルタードＸ信号ｒnを作成するフィルタードＸ信号作
成用フィルタ２１ｃを有している。ＬＭＳ信号処理部２
１ａは誤差信号ｅnとフィルタ２１ｃを介して入力され
る音響信号(フィルタードＸ信号)ｒnを入力され、これ
ら信号を用いて誤差信号ｅnの自乗平均が最小となるよ
うに適応信号処理を行って適応フィルタ２１ｂの係数を
決定する。すなわち、ＬＭＳ信号処理部２１ａはマルチ
プルエラーフィルタードＸ ＬＭＳ(MEFX-LMS)アルゴリ
ズムに従って、誤差信号ｅnの自乗平均が最小となるよ
うに適応フィルタ２１ｂの係数を決定する。
【０００８】適応フィルタ２１ｂはＬＭＳ信号処理部２
１ａにより決定された係数に従って音響信号ｘnにデジ
タルフィルタ処理を施し、これにより音響信号ｘnに伝
達特性Ｗを付与して被制御系１の図示しないスピーカに
入力する。適応フィルタ２１ｂは図６に示すように、Ｆ
ＩＲ型デジタルフィルタで構成され、例えば、入力信号
(音響信号)ｘnを順次１サンプリング時間遅延する遅延
要素ＤＬ，ＤＬ・・・と、各遅延要素出力に係数ｗ
1(n)，ｗ2(n)，ｗ3(n)・・・ｗN(n)を乗算する乗算部Ｍ
Ｌ，ＭＬ，・・・と、各乗算部出力を順次加算する加算
部ＡＤ，ＡＤ・・・で実現される。
１ａにより決定された係数に従って音響信号ｘnにデジ
タルフィルタ処理を施し、これにより音響信号ｘnに伝
達特性Ｗを付与して被制御系１の図示しないスピーカに
入力する。適応フィルタ２１ｂは図６に示すように、Ｆ
ＩＲ型デジタルフィルタで構成され、例えば、入力信号
(音響信号)ｘnを順次１サンプリング時間遅延する遅延
要素ＤＬ，ＤＬ・・・と、各遅延要素出力に係数ｗ
1(n)，ｗ2(n)，ｗ3(n)・・・ｗN(n)を乗算する乗算部Ｍ
Ｌ，ＭＬ，・・・と、各乗算部出力を順次加算する加算
部ＡＤ，ＡＤ・・・で実現される。
【０００９】現時刻ｎ・Ｔsにおける音響信号をｘn、そ
の時の各乗算器の係数をｗ1(n)，ｗ 2(n)，ｗ3(n)・・・
ｗN(n)、出力をｙnとすれば、適応フィルタ２１ｂは次
式
の時の各乗算器の係数をｗ1(n)，ｗ 2(n)，ｗ3(n)・・・
ｗN(n)、出力をｙnとすれば、適応フィルタ２１ｂは次
式
【数３】 の演算を実行し、信号ｙnを出力する。
【００１０】フィルタードＸ信号作成用フィルタ２１ｃ
は図７に示すように、ＦＩＲ型デジタルフィルタで構成
され、例えば、入力信号ｘnを順次１サンプリング時間
遅延する遅延要素ＤＬ，ＤＬ・・・と、各遅延要素出力
に係数c1，c2，c3・・・cMを乗算する乗算部ＭＬ，Ｍ
Ｌ，・・・と、各乗算部出力を順次加算する加算部Ａ
Ｄ，ＡＤ・・・で実現される。係数c1，c2，c3・・・cM
は音響空間伝搬系（スピーカから観測点までの系）の伝
搬特性を模擬するように決定されている。
は図７に示すように、ＦＩＲ型デジタルフィルタで構成
され、例えば、入力信号ｘnを順次１サンプリング時間
遅延する遅延要素ＤＬ，ＤＬ・・・と、各遅延要素出力
に係数c1，c2，c3・・・cMを乗算する乗算部ＭＬ，Ｍ
Ｌ，・・・と、各乗算部出力を順次加算する加算部Ａ
Ｄ，ＡＤ・・・で実現される。係数c1，c2，c3・・・cM
は音響空間伝搬系（スピーカから観測点までの系）の伝
搬特性を模擬するように決定されている。
【００１１】時刻ｎ・Ｔsにおける音響信号をｘn、出力
(フィルタードＸ信号)をｒ(n)とすれば、フィルタ２１
ｃは次式
(フィルタードＸ信号)をｒ(n)とすれば、フィルタ２１
ｃは次式
【数４】 の演算を実行してフィルタードＸ信号ｒ(n)を出力す
る。
る。
【００１２】ＬＭＳ信号処理部２１ａは、１サンプリン
グ時刻Ｔs後の時刻(ｎ+1)・Ｔsにおける適応フィルタ２
１ｂの係数ｗ1(n+1)，ｗ2(n+1)，ｗ3(n+1)・・・ｗN(n+
1)を、現時刻ｎ・Ｔsにおける係数と合成信号ｅnとフィ
ルタードＸ信号ｒnを用いて次式（係数更新式）により
決定する。
グ時刻Ｔs後の時刻(ｎ+1)・Ｔsにおける適応フィルタ２
１ｂの係数ｗ1(n+1)，ｗ2(n+1)，ｗ3(n+1)・・・ｗN(n+
1)を、現時刻ｎ・Ｔsにおける係数と合成信号ｅnとフィ
ルタードＸ信号ｒnを用いて次式（係数更新式）により
決定する。
【数５】 ただし、ｊ番目のフィルタ係数更新式は ｗj(n+1)＝ｗj(n)＋μ・ｒ(n-j+1)・ｅn (5) で与えられる。
【００１３】(5)式において、(n)は現サンプリング時刻
の値、(n+1)は１サンプリング時間後の値、(n-1)は１サ
ンプリング時間前の値、(n-2)は２サンプリング時間前
の値、・・・を意味している。又、μは適応フィルタの係
数を更新するステップを決める１以下の定数（ステップ
サイズパラメータ）である。以上により、最終的に適応
フィルタ２１ｂの特性Ｗは Ｗ＝Ｈ・ｚ-n ／Ｃ となり、被制御系１の出力、換言すれば聴取者耳元にお
ける音響信号ｘn′は Ｘ′＝Ｈ・ｚ-n ・Ｘ となり、音響信号ｘnに希望する音響特性Ｈと遅延特性
を畳込んだ信号となる。
の値、(n+1)は１サンプリング時間後の値、(n-1)は１サ
ンプリング時間前の値、(n-2)は２サンプリング時間前
の値、・・・を意味している。又、μは適応フィルタの係
数を更新するステップを決める１以下の定数（ステップ
サイズパラメータ）である。以上により、最終的に適応
フィルタ２１ｂの特性Ｗは Ｗ＝Ｈ・ｚ-n ／Ｃ となり、被制御系１の出力、換言すれば聴取者耳元にお
ける音響信号ｘn′は Ｘ′＝Ｈ・ｚ-n ・Ｘ となり、音響信号ｘnに希望する音響特性Ｈと遅延特性
を畳込んだ信号となる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】音響空間ＳＳＰの伝達
関数Ｃを測定し、測定したＣから制御フィルタ２を作成
する第１の方法では、ホワイトノイズをスピーカから出
してマイクで集音する必要があり、リスナーにとって不
快であり、又、測定が煩雑となる問題がある。又、第１
の方法では逆フィルタを求めるための演算量が多い問題
がある。更に、第１の方法では音響空間の伝達特性Ｃが
乗員数等に応じて変化すると、意図した制御が行なえ
ず、制御誤差を生じる問題がある。
関数Ｃを測定し、測定したＣから制御フィルタ２を作成
する第１の方法では、ホワイトノイズをスピーカから出
してマイクで集音する必要があり、リスナーにとって不
快であり、又、測定が煩雑となる問題がある。又、第１
の方法では逆フィルタを求めるための演算量が多い問題
がある。更に、第１の方法では音響空間の伝達特性Ｃが
乗員数等に応じて変化すると、意図した制御が行なえ
ず、制御誤差を生じる問題がある。
【００１５】一方、適応信号処理による第２の方法では
第１の方法と同様に音響空間ＳＳＰの伝達関数Ｃを予め
測定しなければならない問題がある。又、第２の方法で
は、ＭＥＦＸ−ＬＭＳアルゴリズムに従って適応信号処
理を行うため、音響信号ｘnに音響空間の伝達関数Ｃを
畳み込んでフィルタードＸ信号ｒnを作成する必要があ
る。このため、(3)式に示す演算が必要になり、演算量
が多くなる問題がある。又、自動車では車室内の音響系
（被制御系）が変化しやすいため、適応フィルタの特性
はそれに追従して常に変化し、聴取している音楽によっ
ては不自然に聞こえる問題がある。更に、音響空間の伝
達関数Ｃが乗員数や乗車位置等に応じて変化するため、
予め測定した伝達関数が実際の伝達関数と相違する場合
があり、かかる場合には適応フィルタの特性Ｗは正確に
Ｗ＝Ｈ・ｚ-n ／Ｃとならず、希望する音響特性を付与
できない問題がある。以上から、本発明の目的は音響空
間の伝達関数を求める必要がなく、又、適応フィルタの
特性を頻繁に変更しなくても希望する音響特性を付与で
きる音響特性制御装置を提供することである。
第１の方法と同様に音響空間ＳＳＰの伝達関数Ｃを予め
測定しなければならない問題がある。又、第２の方法で
は、ＭＥＦＸ−ＬＭＳアルゴリズムに従って適応信号処
理を行うため、音響信号ｘnに音響空間の伝達関数Ｃを
畳み込んでフィルタードＸ信号ｒnを作成する必要があ
る。このため、(3)式に示す演算が必要になり、演算量
が多くなる問題がある。又、自動車では車室内の音響系
（被制御系）が変化しやすいため、適応フィルタの特性
はそれに追従して常に変化し、聴取している音楽によっ
ては不自然に聞こえる問題がある。更に、音響空間の伝
達関数Ｃが乗員数や乗車位置等に応じて変化するため、
予め測定した伝達関数が実際の伝達関数と相違する場合
があり、かかる場合には適応フィルタの特性Ｗは正確に
Ｗ＝Ｈ・ｚ-n ／Ｃとならず、希望する音響特性を付与
できない問題がある。以上から、本発明の目的は音響空
間の伝達関数を求める必要がなく、又、適応フィルタの
特性を頻繁に変更しなくても希望する音響特性を付与で
きる音響特性制御装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、スピ−カと音響空間と音響空間に出力された音響
信号を検出する検出手段を備えた音響信号伝搬系、音響
信号に所定のフィルタ特性を付与して音響信号伝搬系に
出力する第１のフィルタ回路、音響信号伝搬系の遅延伝
達特性を付与する遅延特性付与部、前記音響信号検出手
段により検出された検出信号が入力される適応フィル
タ、遅延特性付与部出力と適応フィルタ出力の合成信号
と前記検出信号とを入力され、適応信号処理を行なって
適応フィルタの係数を決定する適応信号処理部、適応フ
ィルタの係数を前記第１のフィルタに設定する手段とに
より達成される。
れば、スピ−カと音響空間と音響空間に出力された音響
信号を検出する検出手段を備えた音響信号伝搬系、音響
信号に所定のフィルタ特性を付与して音響信号伝搬系に
出力する第１のフィルタ回路、音響信号伝搬系の遅延伝
達特性を付与する遅延特性付与部、前記音響信号検出手
段により検出された検出信号が入力される適応フィル
タ、遅延特性付与部出力と適応フィルタ出力の合成信号
と前記検出信号とを入力され、適応信号処理を行なって
適応フィルタの係数を決定する適応信号処理部、適応フ
ィルタの係数を前記第１のフィルタに設定する手段とに
より達成される。
【００１７】
【作用】第１のフィルタ回路は音響信号ｘnに所定のフ
ィルタ特性を付与して音響信号伝搬系（被制御系）と遅
延特性付与部に入力する。音響信号伝搬系のスピーカは
音響信号を音響空間に出力し、聴取者近傍に設けたマイ
クは音響空間を伝搬してきた音響信号を検出する。遅延
特性付与部は第１のフィルタ回路より入力された音響信
号に因果律を満たすための遅延伝達特性ｚ-n を付与す
る。適応信号処理部は遅延特性付与部出力と適応フィル
タ出力の合成信号の自乗平均が最小となるように、該合
成信号とマイク検出信号とを用いて適応信号処理を行な
い、適応フィルタ特性Ｗが音響信号伝搬系の伝達特性の
逆関数（＝ｚ-n／Ｃ）となるようにその係数を更新す
る。係数設定手段は適宜、例えば音楽の切れ目（曲間）
あるいはユーザの指示により適応フィルタの係数を第１
のフィルタ回路に設定する。
ィルタ特性を付与して音響信号伝搬系（被制御系）と遅
延特性付与部に入力する。音響信号伝搬系のスピーカは
音響信号を音響空間に出力し、聴取者近傍に設けたマイ
クは音響空間を伝搬してきた音響信号を検出する。遅延
特性付与部は第１のフィルタ回路より入力された音響信
号に因果律を満たすための遅延伝達特性ｚ-n を付与す
る。適応信号処理部は遅延特性付与部出力と適応フィル
タ出力の合成信号の自乗平均が最小となるように、該合
成信号とマイク検出信号とを用いて適応信号処理を行な
い、適応フィルタ特性Ｗが音響信号伝搬系の伝達特性の
逆関数（＝ｚ-n／Ｃ）となるようにその係数を更新す
る。係数設定手段は適宜、例えば音楽の切れ目（曲間）
あるいはユーザの指示により適応フィルタの係数を第１
のフィルタ回路に設定する。
【００１８】マイクにより検出される音響信号（聴取者
が聴取する音響信号）ｘn′は第１のフィルタ回路の特
性をＷ′とすれば、 Ｘ′＝Ｗ′・Ｃ・Ｘ ＝（ｚ-n／Ｃ）・Ｃ・Ｘ＝ｚ-n ・Ｘ となる。従って、第１のフィルタ回路の前段に希望する
特性Ｈを付与する希望特性付与部を配置すれば、 Ｘ′＝Ｈ・ｚ-n ・Ｘ で示す音響信号が聴取者に聴取される。すなわち、本発
明によれば、音響空間の伝達関数を求めなくても、又、
適応フィルタの特性を頻繁に変更しなくても希望する音
響特性を付与することができる。
が聴取する音響信号）ｘn′は第１のフィルタ回路の特
性をＷ′とすれば、 Ｘ′＝Ｗ′・Ｃ・Ｘ ＝（ｚ-n／Ｃ）・Ｃ・Ｘ＝ｚ-n ・Ｘ となる。従って、第１のフィルタ回路の前段に希望する
特性Ｈを付与する希望特性付与部を配置すれば、 Ｘ′＝Ｈ・ｚ-n ・Ｘ で示す音響信号が聴取者に聴取される。すなわち、本発
明によれば、音響空間の伝達関数を求めなくても、又、
適応フィルタの特性を頻繁に変更しなくても希望する音
響特性を付与することができる。
【００１９】
【実施例】(a)全体の構成 図１は本発明に係わる音響制御装置の構成図、図２は本
発明の音響制御装置の一般的な構成である。図中、１１
は音響信号伝搬系であり、１１ａはスピ−カ、１１ｂは
車室等の音響空間、１１ｃはスピ−カより音響空間に出
力された音響信号を検出するマイクで、聴取者の耳元近
傍（観測点）に設けられるもの、１１ｄはオーディオ信
号（音響信号）を増幅するパワーアンプである。
発明の音響制御装置の一般的な構成である。図中、１１
は音響信号伝搬系であり、１１ａはスピ−カ、１１ｂは
車室等の音響空間、１１ｃはスピ−カより音響空間に出
力された音響信号を検出するマイクで、聴取者の耳元近
傍（観測点）に設けられるもの、１１ｄはオーディオ信
号（音響信号）を増幅するパワーアンプである。
【００２０】１２はオーディオ装置より出力されるオー
ディオ信号（音響信号）ｘnに希望する音響特性（伝達
特性）Ｈを付与する希望特性付与部、１３は後述する適
応フィルタの特性を適宜コピーされて音響信号に所定の
フィルタ特性Ｗ′を付与するフィルタ回路、１４はフィ
ルタ回路の出力信号ｘn″に因果律を満たすための遅延
伝達特性ｚ-n を付与する遅延特性付与部、１５は適応
信号処理部である。尚、Ｚ-nの遅延は（音響信号伝搬系
の遅延伝達特性）＋（逆フィルタのタップ長の半分の長
さの遅延）である。逆フィルタの長さの１／２がよいと
いうのは、理論的には証明されていないが、経験的に知
られている。
ディオ信号（音響信号）ｘnに希望する音響特性（伝達
特性）Ｈを付与する希望特性付与部、１３は後述する適
応フィルタの特性を適宜コピーされて音響信号に所定の
フィルタ特性Ｗ′を付与するフィルタ回路、１４はフィ
ルタ回路の出力信号ｘn″に因果律を満たすための遅延
伝達特性ｚ-n を付与する遅延特性付与部、１５は適応
信号処理部である。尚、Ｚ-nの遅延は（音響信号伝搬系
の遅延伝達特性）＋（逆フィルタのタップ長の半分の長
さの遅延）である。逆フィルタの長さの１／２がよいと
いうのは、理論的には証明されていないが、経験的に知
られている。
【００２１】適応信号処理部１５において、１５ａはマ
イク１１ｃにより検出された音響信号ｘn′が入力され
る適応フィルタ、１５ｂはＬＭＳアルゴリズムに基づい
た適応信号処理を行なって適応フィルタ１５ａの係数、
すなわち特性Ｗを決定するＬＭＳ信号処理部である。適
応フィルタ１５ａは図６に示す構成を備えている。ＬＭ
Ｓ信号処理部１５ｂは、遅延特性付与部１４の出力信号
ｄnと適応フィルタ１５ａの出力信号ｙnの合成信号であ
る誤差信号ｅnと音響信号ｘn′とを入力され、これらの
信号を用いて誤差信号ｅnの自乗平均が最小となるよう
にＬＭＳアルゴリズムに基づいた適応信号処理を行な
い、適応フィルタ１５ａの係数（適応フィルタの特性
Ｗ）を決定する。すなわち、適応信号処理部１５ｂは、
現時刻ｎ・Ｔｓにおける適応フィルタ１５ａの係数をｗ
1(n)，ｗ2(n)，ｗ3(n)・・・ｗN(n)とすれば、１サンプ
リング時間Ｔs後の時刻(ｎ+1)・Ｔsにおける適応フィル
タの係数ｗ1(n+1)，ｗ2(n+1)，ｗ3(n+1)・・・ｗN(n+1)
を次式（係数更新式）により決定する。
イク１１ｃにより検出された音響信号ｘn′が入力され
る適応フィルタ、１５ｂはＬＭＳアルゴリズムに基づい
た適応信号処理を行なって適応フィルタ１５ａの係数、
すなわち特性Ｗを決定するＬＭＳ信号処理部である。適
応フィルタ１５ａは図６に示す構成を備えている。ＬＭ
Ｓ信号処理部１５ｂは、遅延特性付与部１４の出力信号
ｄnと適応フィルタ１５ａの出力信号ｙnの合成信号であ
る誤差信号ｅnと音響信号ｘn′とを入力され、これらの
信号を用いて誤差信号ｅnの自乗平均が最小となるよう
にＬＭＳアルゴリズムに基づいた適応信号処理を行な
い、適応フィルタ１５ａの係数（適応フィルタの特性
Ｗ）を決定する。すなわち、適応信号処理部１５ｂは、
現時刻ｎ・Ｔｓにおける適応フィルタ１５ａの係数をｗ
1(n)，ｗ2(n)，ｗ3(n)・・・ｗN(n)とすれば、１サンプ
リング時間Ｔs後の時刻(ｎ+1)・Ｔsにおける適応フィル
タの係数ｗ1(n+1)，ｗ2(n+1)，ｗ3(n+1)・・・ｗN(n+1)
を次式（係数更新式）により決定する。
【００２２】
【数６】 ただし、ｅnは誤差信号、ｘn′はマイク検出信号であ
り、ｊ番目のフィルタ係数更新式は ｗj(n+1)＝ｗj(n)＋μ・ｘ(n-j+1)′・ｅn (7) で与えられる。
り、ｊ番目のフィルタ係数更新式は ｗj(n+1)＝ｗj(n)＋μ・ｘ(n-j+1)′・ｅn (7) で与えられる。
【００２３】(6)式を用いてＬＭＳ適応信号処理を継続
すると、最終的に自乗平均誤差（Ｅ［ｅｎ2］）が最小
となり、適応フィルタ１５ａの特性Ｗは Ｗ＝ｚ-n／Ｃ (9) となる。１６は遅延特性付与部１４の出力信号ｄnと適
応フィルタ１５ａの出力信号ｙnの合成信号ｅnを出力す
る合成部(加算部)、１７はフィルタ係数コピー部であ
り、コピーイネーブル信号ＣＥＳに基づいて適応フィル
タ１５ａの係数をフィルタ回路１３に設定するもの、１
８はコピーイネーブル信号発生部であり、例えば音楽の
切れ目（曲間）あるいはユーザの指示（キー操作）によ
りコピーイネーブル信号ＣＥＳを発生する。希望特性付
与部１２、フィルタ回路１３、遅延特性付与部１４、適
応信号処理部１５、合成部１６、フィルタ係数コピー部
１７は音響特性制御部を構成し、例えば１台のＤＳＰ
（Desital Signal Processor)により構成される。
すると、最終的に自乗平均誤差（Ｅ［ｅｎ2］）が最小
となり、適応フィルタ１５ａの特性Ｗは Ｗ＝ｚ-n／Ｃ (9) となる。１６は遅延特性付与部１４の出力信号ｄnと適
応フィルタ１５ａの出力信号ｙnの合成信号ｅnを出力す
る合成部(加算部)、１７はフィルタ係数コピー部であ
り、コピーイネーブル信号ＣＥＳに基づいて適応フィル
タ１５ａの係数をフィルタ回路１３に設定するもの、１
８はコピーイネーブル信号発生部であり、例えば音楽の
切れ目（曲間）あるいはユーザの指示（キー操作）によ
りコピーイネーブル信号ＣＥＳを発生する。希望特性付
与部１２、フィルタ回路１３、遅延特性付与部１４、適
応信号処理部１５、合成部１６、フィルタ係数コピー部
１７は音響特性制御部を構成し、例えば１台のＤＳＰ
（Desital Signal Processor)により構成される。
【００２４】全体の動作 希望特性付与部１２はオーディオ装置（図示せず）より
出力されたオーディオ信号（音響信号）ｘnに予め設定
されている希望音響特性（伝達特性）Ｈを付与する。つ
いで、フィルタ回路１３は所定のフィルタ特性Ｗ′を希
望特性付与部出力に付与して音響信号伝搬系１１と遅延
特性付与部１４に入力する。尚、フィルタ回路１３の特
性Ｗ′の初期特性は１である。音響信号伝搬系１１のス
ピーカ１１ａはフィルタ回路１３から出力された音響信
号ｘn″を音響空間１１ｂに出力し、聴取者近傍に設け
たマイク１１ｃは音響空間を伝搬してきた音響信号を検
出する。又、遅延特性付与部１４はフィルタ回路１３か
ら入力された音響信号ｘn″に音響信号伝搬系の遅延伝
達特性ｚ を付与する。
出力されたオーディオ信号（音響信号）ｘnに予め設定
されている希望音響特性（伝達特性）Ｈを付与する。つ
いで、フィルタ回路１３は所定のフィルタ特性Ｗ′を希
望特性付与部出力に付与して音響信号伝搬系１１と遅延
特性付与部１４に入力する。尚、フィルタ回路１３の特
性Ｗ′の初期特性は１である。音響信号伝搬系１１のス
ピーカ１１ａはフィルタ回路１３から出力された音響信
号ｘn″を音響空間１１ｂに出力し、聴取者近傍に設け
たマイク１１ｃは音響空間を伝搬してきた音響信号を検
出する。又、遅延特性付与部１４はフィルタ回路１３か
ら入力された音響信号ｘn″に音響信号伝搬系の遅延伝
達特性ｚ を付与する。
【００２５】マイク１１ｃにより検出された音響信号
（マイク検出信号）ｘn′は適応フィルタ１５ａとＬＭ
Ｓ信号処理部１５ｂに入力される。適応フィルタ１５ａ
は音響信号（マイク検出信号）ｘn′に、適応信号処理
により決定された特性Ｗ（初期特性は１）を付与して出
力し、合成部１６は遅延特性付与部１４の出力信号ｄn
と適応フィルタ１５ａの出力信号ｙnの合成信号ｅnを出
力する。適応信号処理部１５のＬＭＳ信号処理部１５ｂ
は合成信号ｅnの自乗平均が最小となるように、合成信
号ｅnとマイク検出信号ｘn′とを用いて、所定サンプリ
ング時間Ｔs毎に(6)式の演算を行なって適応フィルタ１
５ａの係数を決定する。
（マイク検出信号）ｘn′は適応フィルタ１５ａとＬＭ
Ｓ信号処理部１５ｂに入力される。適応フィルタ１５ａ
は音響信号（マイク検出信号）ｘn′に、適応信号処理
により決定された特性Ｗ（初期特性は１）を付与して出
力し、合成部１６は遅延特性付与部１４の出力信号ｄn
と適応フィルタ１５ａの出力信号ｙnの合成信号ｅnを出
力する。適応信号処理部１５のＬＭＳ信号処理部１５ｂ
は合成信号ｅnの自乗平均が最小となるように、合成信
号ｅnとマイク検出信号ｘn′とを用いて、所定サンプリ
ング時間Ｔs毎に(6)式の演算を行なって適応フィルタ１
５ａの係数を決定する。
【００２６】(6)式による適応信号処理を継続すると、
最終的に自乗平均誤差（Ｅ［ｅｎ2］）が最小となり適
応フィルタ１５ａの特性Ｗは Ｗ＝ｚ-n／Ｃ となる。適応フィルタ１５ａの特性Ｗがｚ-n／Ｃになっ
た頃合いを見計らってコピーキー（図示せず）を操作し
てコピーイネーブル信号発生部１８よりコピーイネーブ
ル信号ＣＥＳを出力すると、フィルタ係数コピー部１７
は適応フィルタ１５ａの係数ｗ1(n)，ｗ2(n)，ｗ3(n)・
・・ｗN(n)をフィルタ回路１３に設定する。これによ
り、以後、観測点(マイク設置位置)である聴取者耳元に
おける音響信号ｘn′は ｘn′＝Ｈ・Ｗ′・Ｃ′・ｚ-n ・ｘn (10) となる。Ｗ′＝１／Ｃ′の場合には ｘn′＝Ｈ・ｚ-n ・ｘn (11) となり、音響信号ｘnに希望する音響特性Ｈと遅延特性
を付与した信号となる。尚、１回のコピーでＷ′＝１／
Ｃ′とならなければ、適時適応フィルタ１５ａの係数を
フィルタ回路１３にコピーすることにより最終的にＷ′
＝１／Ｃ′とすることができ、聴取者耳元における音響
信号ｘn′は(11)式で示すようになる。
最終的に自乗平均誤差（Ｅ［ｅｎ2］）が最小となり適
応フィルタ１５ａの特性Ｗは Ｗ＝ｚ-n／Ｃ となる。適応フィルタ１５ａの特性Ｗがｚ-n／Ｃになっ
た頃合いを見計らってコピーキー（図示せず）を操作し
てコピーイネーブル信号発生部１８よりコピーイネーブ
ル信号ＣＥＳを出力すると、フィルタ係数コピー部１７
は適応フィルタ１５ａの係数ｗ1(n)，ｗ2(n)，ｗ3(n)・
・・ｗN(n)をフィルタ回路１３に設定する。これによ
り、以後、観測点(マイク設置位置)である聴取者耳元に
おける音響信号ｘn′は ｘn′＝Ｈ・Ｗ′・Ｃ′・ｚ-n ・ｘn (10) となる。Ｗ′＝１／Ｃ′の場合には ｘn′＝Ｈ・ｚ-n ・ｘn (11) となり、音響信号ｘnに希望する音響特性Ｈと遅延特性
を付与した信号となる。尚、１回のコピーでＷ′＝１／
Ｃ′とならなければ、適時適応フィルタ１５ａの係数を
フィルタ回路１３にコピーすることにより最終的にＷ′
＝１／Ｃ′とすることができ、聴取者耳元における音響
信号ｘn′は(11)式で示すようになる。
【００２７】又、音響信号伝搬系１１が自動車の車室内
空間の場合には、乗員数や着座位置等により音響信号伝
搬系の伝達特性Ｃ′が変化する。かかる場合には、伝達
特性Ｃ′が変動したことを聴取者が推測し、コピーキー
を操作して適応フィルタ１５ａの係数をフィルタ回路１
３にコピーする。このようにすれば、音響信号伝搬系１
１の特性が変動しても聴取者は希望特性を付与した音響
信号を聴取することができる。
空間の場合には、乗員数や着座位置等により音響信号伝
搬系の伝達特性Ｃ′が変化する。かかる場合には、伝達
特性Ｃ′が変動したことを聴取者が推測し、コピーキー
を操作して適応フィルタ１５ａの係数をフィルタ回路１
３にコピーする。このようにすれば、音響信号伝搬系１
１の特性が変動しても聴取者は希望特性を付与した音響
信号を聴取することができる。
【００２８】変形例 以上では、コピーイネーブル信号をコピーキーを操作
して発生した場合について説明したが、オーディオ信号
（音響信号）の曲間を検出し、曲間検出毎にコピーイネ
ーブル信号ＣＥＳを発生して適応フィルタ１５ａの係数
をフィルタ回路１３にコピーするように構成することも
できる。このようにすれば、自動的にフィルタ回路１３
の特性Ｗ′を１／Ｃ′にでき、しかも、１つの曲の間に
フィルタ回路１３の特性は固定されるため、聴取者に不
自然さを与えることがない。 又、以上では希望音響特性付与部を第１のフィルタ回
路の前段に設けたが、後段に設けても良い。又、希望音
響特性Ｈを１として、希望音響特性付与部を省略するこ
ともできる。この場合には、音響空間の伝搬特性による
影響のない音を楽しむことができる。 更に、以上では、スピーカが１つ、マイクが１つの場
合について説明したが、それぞれ２以上存在する場合に
も本願発明を適用できるものである。 以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は請求
の範囲に記載した本発明の主旨に従い種々の変形が可能
であり、本発明はこれらを排除するものではない。
して発生した場合について説明したが、オーディオ信号
（音響信号）の曲間を検出し、曲間検出毎にコピーイネ
ーブル信号ＣＥＳを発生して適応フィルタ１５ａの係数
をフィルタ回路１３にコピーするように構成することも
できる。このようにすれば、自動的にフィルタ回路１３
の特性Ｗ′を１／Ｃ′にでき、しかも、１つの曲の間に
フィルタ回路１３の特性は固定されるため、聴取者に不
自然さを与えることがない。 又、以上では希望音響特性付与部を第１のフィルタ回
路の前段に設けたが、後段に設けても良い。又、希望音
響特性Ｈを１として、希望音響特性付与部を省略するこ
ともできる。この場合には、音響空間の伝搬特性による
影響のない音を楽しむことができる。 更に、以上では、スピーカが１つ、マイクが１つの場
合について説明したが、それぞれ２以上存在する場合に
も本願発明を適用できるものである。 以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は請求
の範囲に記載した本発明の主旨に従い種々の変形が可能
であり、本発明はこれらを排除するものではない。
【００２９】
【発明の効果】以上本発明によれば、音楽を出力しなが
ら適応フィルタの特性ＷをＺ-n／Ｃにできるため、予め
音響信号伝搬系の伝達特性Ｃを測定する必要がない。
又、本発明によれば、ＬＭＳアルゴリズムによる適応信
号処理に基づいて適応フィルタの係数を決定するため、
音響信号に音響信号伝搬系の伝達関数Ｃを畳込む演算が
不要となり、演算数を減少することができる。更に、本
発明によれば、コピーキーを操作した時のみ、あるい
は、曲間においてのみフィルタ回路の特性が変化し、そ
れ以外はフィルタ特性が固定になっているため、聴取者
の聴く音は変わらず聴取者に不自然な感じを与えること
がない。
ら適応フィルタの特性ＷをＺ-n／Ｃにできるため、予め
音響信号伝搬系の伝達特性Ｃを測定する必要がない。
又、本発明によれば、ＬＭＳアルゴリズムによる適応信
号処理に基づいて適応フィルタの係数を決定するため、
音響信号に音響信号伝搬系の伝達関数Ｃを畳込む演算が
不要となり、演算数を減少することができる。更に、本
発明によれば、コピーキーを操作した時のみ、あるい
は、曲間においてのみフィルタ回路の特性が変化し、そ
れ以外はフィルタ特性が固定になっているため、聴取者
の聴く音は変わらず聴取者に不自然な感じを与えること
がない。
【図１】本発明の音響特性制御装置の構成図である。
【図２】本発明の一般的な音響特性制御装置の構成図で
ある。
ある。
【図３】従来の音響特性の制御方法説明図である。
【図４】被制御系の説明図である。
【図５】適応信号処理を用いた従来の制御フィルタの構
成図である。
成図である。
【図６】適応フィルタの構成図である。
【図７】フィルタードＸ信号作成用フィルタの構成図で
ある。
ある。
１１・・音響信号伝搬系 １２・・希望特性付与部 １３・・フィルタ回路 １４・・遅延特性付与部 １５・・適応信号処理部 １５ａ・・適応フィルタ １７・・フィルタ係数コピー部
Claims (2)
- 【請求項１】 スピ−カと、音響空間と、スピ−カより
音響空間に出力された音響信号を検出する検出手段を備
えた音響信号伝搬系、 音響信号に所定のフィルタ特性を付与して音響信号伝搬
系に出力する第１のフィルタ回路、 第１フィルタ回路の出力信号に音響信号伝搬系の遅延伝
達特性を付与する遅延特性付与部、 前記検出手段により検出された音響信号が入力される適
応フィルタ、 遅延特性付与部出力と適応フィルタ出力の合成信号と前
記検出された音響信号とを入力され、適応信号処理を行
なって適応フィルタの係数を決定する適応信号処理部、 適応フィルタの係数を前記第１のフィルタに設定する手
段を有する音響特性制御装置。 - 【請求項２】 前記第１のフィルタの前段あるいは後段
に希望音響特性付与部を設けた請求項１記載の音響特性
制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5209246A JPH0766647A (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | 音響特性制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5209246A JPH0766647A (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | 音響特性制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0766647A true JPH0766647A (ja) | 1995-03-10 |
Family
ID=16569784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5209246A Pending JPH0766647A (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | 音響特性制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0766647A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1049609A (ja) * | 1996-07-31 | 1998-02-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ｎ乗平均装置とそれを用いる振幅圧縮伸張装置 |
| JP2011048385A (ja) * | 2000-04-14 | 2011-03-10 | Harman Internatl Industries Inc | 動的音響最適化方法および装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01238298A (ja) * | 1988-03-17 | 1989-09-22 | Toa Tokushu Denki Kk | スピーカ用周波数特性補正装置 |
| JPH01238299A (ja) * | 1988-03-17 | 1989-09-22 | Toa Tokushu Denki Kk | スピーカ用周波数特性補正装置および補正方法 |
| JPH01240099A (ja) * | 1988-03-18 | 1989-09-25 | Toa Tokushu Denki Kk | スピーカの周波数特性補正装置 |
-
1993
- 1993-08-24 JP JP5209246A patent/JPH0766647A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01238298A (ja) * | 1988-03-17 | 1989-09-22 | Toa Tokushu Denki Kk | スピーカ用周波数特性補正装置 |
| JPH01238299A (ja) * | 1988-03-17 | 1989-09-22 | Toa Tokushu Denki Kk | スピーカ用周波数特性補正装置および補正方法 |
| JPH01240099A (ja) * | 1988-03-18 | 1989-09-25 | Toa Tokushu Denki Kk | スピーカの周波数特性補正装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1049609A (ja) * | 1996-07-31 | 1998-02-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ｎ乗平均装置とそれを用いる振幅圧縮伸張装置 |
| JP2011048385A (ja) * | 2000-04-14 | 2011-03-10 | Harman Internatl Industries Inc | 動的音響最適化方法および装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020604 |