JPH11258034A - Delay time measuring system - Google Patents
Delay time measuring systemInfo
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- JPH11258034A JPH11258034A JP10082693A JP8269398A JPH11258034A JP H11258034 A JPH11258034 A JP H11258034A JP 10082693 A JP10082693 A JP 10082693A JP 8269398 A JP8269398 A JP 8269398A JP H11258034 A JPH11258034 A JP H11258034A
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- speaker
- delay time
- delay
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- Measurement Of Unknown Time Intervals (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Reverberation, Karaoke And Other Acoustics (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、制御音源と非制御
音源とを併用して車室内等で所望の音響特性を実現する
等化システムにおける非制御音源の遅延量測定方式に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring a delay amount of a non-controlled sound source in an equalization system for realizing a desired acoustic characteristic in a vehicle interior or the like by using both a controlled sound source and a non-controlled sound source.
【０００２】[0002]
【従来の技術】車室内は密閉された狭い空間であるた
め、短時間で反射が起こり、音波が干渉しあって聴取点
までの伝達特性は非常に複雑なものとなる。また、左右
非対称な場所で音楽を聴くことになるため、左右のスピ
ーカからの伝達特性も大きく異なっている。このような
車室内の悪影響を取り除き、車室内における音響特性の
改善を行うことを目的としたオーディオ装置が望まれて
おり、このような要求に応えるものとして、適応等化フ
ィルタを用いて再生空間の複数点（制御点）において振
幅や位相特性を含めて所望の音響特性となるようにする
適応等化システムが提案されている。2. Description of the Related Art Since the interior of a vehicle is a closed narrow space, reflection occurs in a short time, and sound waves interfere with each other, resulting in a very complicated transmission characteristic to a listening point. In addition, since the user listens to music in an asymmetrical location, the transfer characteristics from the left and right speakers are also significantly different. There is a demand for an audio device for removing such adverse effects in the vehicle interior and improving the acoustic characteristics in the vehicle interior. To meet such demands, an audio device using an adaptive equalization filter has been proposed. An adaptive equalization system has been proposed that provides desired acoustic characteristics including amplitude and phase characteristics at a plurality of points (control points).
【０００３】図４は、車載用オーディオシステムに適用
される適応等化システムの基本構成を示す図である。同
図に示す適応等化システムは、目標応答設定部１００、
マイクロホン１０２、加算器１０４、適応フィルタ１０
６、フィルタ１０８、ＬＭＳ（Least Mean Square ）ア
ルゴリズム処理部１１０、スピーカ１１２を含んで構成
されている。目標応答設定部１００から出力される目標
応答信号ｄ（ｎ）と、車室内音響空間内の聴取位置に設
定されたマイクロホン１０２の出力信号ｄ′（ｎ）との
差分である誤差信号ｅ（ｎ）のパワーが最小となるよう
に適応フィルタ１０６のフィルタ係数Ｗ（ｎ）が設定さ
れるため、目標応答設定部１００に設定した目標応答特
性Ｈを有する空間で音楽を聴取した場合と同様の音楽の
聴取が可能となる。FIG. 4 is a diagram showing a basic configuration of an adaptive equalization system applied to a vehicle audio system. The adaptive equalization system shown in FIG.
Microphone 102, adder 104, adaptive filter 10
6, a filter 108, an LMS (Least Mean Square) algorithm processing unit 110, and a speaker 112. An error signal e (n) which is a difference between the target response signal d (n) output from the target response setting unit 100 and the output signal d '(n) of the microphone 102 set at the listening position in the vehicle interior acoustic space. ) Is set such that the power of the adaptive filter 106 is minimized, so that the same music as when listening to music in a space having the target response characteristic H set in the target response setting unit 100. Can be heard.
【０００４】ところで、上述した適応等化システムのよ
うにオーディオ信号の全帯域に対して等化処理を行おう
とすると、演算量が膨大なものとなり、リアルタイムの
処理が困難となる。例えば、リアルタイムで処理を行お
うとすると、ＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）が数百
個程度必要になる。そこで、特定の周波数のみ、例えば
２００Ｈｚ以下の低音のみに対して処理を行う適応等化
システムが提案されている。[0004] By the way, when the equalization processing is performed on the entire band of the audio signal as in the above-described adaptive equalization system, the amount of calculation becomes enormous, and real-time processing becomes difficult. For example, if processing is to be performed in real time, several hundred DSPs (digital signal processors) are required. Therefore, an adaptive equalization system that processes only a specific frequency, for example, only a low tone of 200 Hz or less has been proposed.
【０００５】図５は、低音のみに対して適応処理を行う
適応等化システムの構成を示す図である。同図に示す等
化システムは、図４に示した等化システムに対して、
入力側に低音域を通過させるローパスフィルタ（ＬＰ
Ｆ）１２０を挿入し、その出力を目標応答設定部１００
と適応フィルタ１０６等に入力している点と、全可聴
帯域のオーディオ信号が入力されて、これを車室内音響
空間に放射する第２のスピーカ１２２を設けた点と、
第２のスピーカ１２２の前段にオーディオ信号を遅延さ
せる遅延器１２４を挿入した点とが異なっている。この
適応等化システムにおいてオーディオ信号の低音域のみ
を対象に等化処理を行うことにより、次のような利点が
ある。FIG. 5 is a diagram showing the configuration of an adaptive equalization system that performs adaptive processing only on bass sounds. The equalization system shown in the same figure is different from the equalization system shown in FIG.
Low-pass filter (LP
F) Insert 120 and output its output to the target response setting unit 100
And an input to the adaptive filter 106 and the like, and a point that an audio signal of the entire audible band is input and a second speaker 122 that radiates the audio signal into the vehicle interior acoustic space is provided.
The difference is that a delay unit 124 for delaying an audio signal is inserted in a stage preceding the second speaker 122. Performing the equalization processing only on the low frequency range of the audio signal in this adaptive equalization system has the following advantages.
【０００６】サンプリング周波数、すなわち必要な計
算量を減らすことができる。車室内のような小さな空
間では、低音域において、モードのオーバーラップが少
なく、壁の反射率が高いため、定在波の影響が顕著にで
る。また、車載用オーディオ装置に用いられるスピーカ
は、その寸法や取り付け状態に制限があり、低音域で効
率的な音響再生が難しい。このため、低音域に制御を集
中することにより、小さなハードウエア規模の割に大き
な制御効果を期待できる。[0006] The sampling frequency, that is, the required amount of calculation can be reduced. In a small space such as a vehicle interior, in the low-frequency range, the mode overlap is small and the reflectance of the wall is high, so that the effect of the standing wave is remarkable. Further, speakers used in in-vehicle audio devices are limited in size and mounting state, and it is difficult to efficiently reproduce sound in a low sound range. For this reason, by concentrating control in the low frequency range, a large control effect can be expected for a small hardware scale.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところで、低音域を対
象に適応等化処理を行う上述した適応等化システムにお
いては、制御帯域である低音域の音声を適応フィルタ１
０６に通すことによる遅延が生じるため、この遅延時間
を調整するために非制御音源であるスピーカ１２２の前
段に遅延器１２４が設けられている。By the way, in the above-mentioned adaptive equalization system for performing the adaptive equalization processing for the low frequency range, the voice of the low frequency range which is the control band is filtered by the adaptive filter 1.
Since a delay due to passing through the signal line 06 occurs, a delay unit 124 is provided in front of the speaker 122 which is an uncontrolled sound source to adjust the delay time.
【０００８】また、適応フィルタ１０６を通った音声が
スピーカ１１２から車室内空間に放射されてマイクロホ
ン１０２に到達するまでの時間は、目標応答設定部１０
０による遅延時間に等しくなり、ローパスフィルタ１２
０を通すことによる遅延時間もあらかじめ測定しておく
ことが可能である。したがって、オーディオ信号ｘ
（ｎ）が入力されて、対応する音波が制御音源としての
スピーカ１１２から放射されてマイクロホン１０２に到
達するまでの時間は既知の値となる。ところが、非制御
音源としてのスピーカ１２２から車室内空間に放射され
た音波がマイクロホン１０２に到達するまでの時間が分
からないため、制御帯域の音波と非制御帯域の音波とが
同時にマイクロホン１０２に到達するように遅延器１２
４の遅延時間を設定しようとすると、スピーカ１２２か
ら放射された音波がマイクロホン１０２に到達するまで
の遅延時間を測定する必要がある。The time required for the sound passing through the adaptive filter 106 to be radiated from the speaker 112 to the interior of the vehicle and reach the microphone 102 is determined by the target response setting unit 10.
0, and the low-pass filter 12
The delay time caused by passing 0 can be measured in advance. Therefore, the audio signal x
The time until (n) is input and the corresponding sound wave is emitted from the speaker 112 as a control sound source and reaches the microphone 102 is a known value. However, since it is not known how long a sound wave radiated from the speaker 122 as an uncontrolled sound source into the vehicle interior space reaches the microphone 102, the sound wave in the control band and the sound wave in the non-control band reach the microphone 102 at the same time. So that the delay unit 12
To set the delay time of 4, it is necessary to measure the delay time until the sound wave radiated from the speaker 122 reaches the microphone 102.
【０００９】この遅延時間を測定する方法としては、ス
ピーカ１２２にインパルスを入力して、マイクロホン１
０２で検出されるインパルス応答を調べる方法が考えら
れる。しかし、この方法はノイズに弱く、正確な遅延時
間が求まらないおそれがある。例えば、この遅延時間の
測定は実際の車両で行う必要があるが、通常の環境下
（一般の駐車場に車両を停車させたような場合）では、
突発的に発生する騒音や音圧レベルの高い騒音の発生を
防止することができないため、これらの音がマイクロホ
ン１０２に到達すると、遅延時間測定のために検出した
インパルス応答であるか、それ以外の音に対応するイン
パルス応答であるかが判断できずに、遅延時間が誤って
測定されるおそれがある。また、スピーカ１２２にイン
パルスを入力すると、瞬間的に大きなエネルギーがスピ
ーカ１２２に加わることになるため、スピーカ１２２が
損傷するおそれがある。As a method of measuring the delay time, an impulse is input to the speaker 122 and the microphone 1
A method of examining the impulse response detected at 02 is considered. However, this method is susceptible to noise and may not be able to determine an accurate delay time. For example, the measurement of this delay time needs to be performed on an actual vehicle, but under normal circumstances (such as when the vehicle is parked in a general parking lot),
Since it is not possible to prevent sudden noise or noise having a high sound pressure level from being generated, when these sounds reach the microphone 102, they may have an impulse response detected for measuring the delay time or other impulse responses. The delay time may be erroneously measured because it cannot be determined whether the response is an impulse response corresponding to a sound. Further, when an impulse is input to the speaker 122, a large amount of energy is momentarily applied to the speaker 122, so that the speaker 122 may be damaged.
【００１０】本発明は、このような点に鑑みて創作され
たものであり、その目的は、ノイズによる影響を受けに
くく、スピーカの損傷を防止することができる遅延時間
測定方式を提供することにある。The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a delay time measuring method which is hardly affected by noise and can prevent a speaker from being damaged. is there.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の遅延時間測定方式では、聴取位置に集
音手段が設置されており、音響空間内に設置されたスピ
ーカに信号発生手段によってタイムストレッチドパルス
を入力し、これに対応する集音手段の出力信号に対し
て、タイムストレッチドパルスを時間軸上で反転した信
号の畳み込み演算を行い、この畳み込み演算結果が最大
となる時間を遅延時間算出手段によって求めている。こ
のような畳み込み演算を行うことによりインパルス応答
を求めることができるため、その最大値を検出すること
により、スピーカから放射された音波が集音手段に到達
するまでの遅延時間を測定（算出）することができる。
このように、遅延時間を測定する際にタイムストレッチ
ドパルスを用いているため、測定音のエネルギーを分散
させてスピーカの損傷を防止することができる。また、
測定音のエネルギーを分散させており、各周波数のエネ
ルギーを大きくすることができるため、ノイズの影響を
受けにくい。In order to solve the above-mentioned problems, according to the delay time measuring method of the present invention, a sound collecting means is installed at a listening position, and a signal is generated by a speaker installed in an acoustic space. A time-stretched pulse is input by the means, and a convolution operation of the signal obtained by inverting the time-stretched pulse on the time axis is performed on the output signal of the sound collecting means corresponding thereto, and the convolution operation result is maximized The time is obtained by the delay time calculating means. By performing such a convolution operation, an impulse response can be obtained. Therefore, by detecting the maximum value, a delay time until a sound wave radiated from the speaker reaches the sound collecting means is measured (calculated). be able to.
As described above, since the time stretched pulse is used when measuring the delay time, the energy of the measured sound can be dispersed to prevent the speaker from being damaged. Also,
Since the energy of the measurement sound is dispersed and the energy of each frequency can be increased, it is hardly affected by noise.
【００１２】特に、適応等化システムにおける非制御帯
域側のスピーカについて、上述した遅延時間の測定を行
うことにより、制御帯域の音波の到達タイミングと非制
御帯域の音波の到達タイミングとを一致させることがで
きる。具体的には、非制御帯域のスピーカの前段に遅延
手段を接続し、上述した遅延時間算出手段による算出結
果に基づいて、遅延時間設定手段によってこの遅延手段
の遅延時間の設定を行うことにより、制御帯域の音波の
到達タイミングと非制御帯域の音波の到達タイミングと
を一致させることが可能になる。In particular, by measuring the above-described delay time of the speaker in the non-control band in the adaptive equalization system, the arrival timing of the sound wave in the control band and the arrival timing of the sound wave in the non-control band are matched. Can be. Specifically, a delay unit is connected to the front stage of the speaker in the non-control band, and the delay time of the delay unit is set by the delay time setting unit based on the calculation result by the delay time calculation unit. It is possible to match the arrival timing of the sound wave in the control band with the arrival timing of the sound wave in the non-control band.
【００１３】また、スピーカに対して上述したタイムス
トレッチドパルスの入力を繰り返し行って、対応する応
答信号の平均を求め、この結果に対して畳み込み演算を
行うことが好ましい。このように、繰り返し得られた応
答信号を平均化することにより、さらにノイズの影響を
除去することができる。It is preferable that the above-mentioned time-stretched pulse is repeatedly input to the speaker, the average of the corresponding response signals is obtained, and a convolution operation is performed on the result. In this way, by averaging the repeatedly obtained response signals, it is possible to further remove the influence of noise.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】本発明を適用した一実施形態の等
化システムは、タイムストレッチドパルス（時間引き延
ばしパルス）を用いて非制御音源側の遅延時間の測定を
行うことに特徴がある。以下、一実施形態の等化システ
ムについて、図面を参照して説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An equalizing system according to an embodiment of the present invention is characterized in that a delay time on a non-controlled sound source side is measured using a time-stretched pulse (time-stretched pulse). Hereinafter, an equalization system according to an embodiment will be described with reference to the drawings.
【００１５】図１は、本発明を適用した一実施形態の等
化システムの構成を示す図である。同図に示す等化シス
テムは、入力される音声信号の低域成分に対して適応等
化処理を行うために、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１
０、目標応答設定部１２、マイクロホン１４、加算器１
６、フィルタ１８、スピーカ２０、２８、ＬＭＳアルゴ
リズム処理部２２、適応フィルタ２４、遅延器２６を備
えている。上述したマイクロホン１４が集音手段に、遅
延器２６が遅延手段にそれぞれ対応する。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an equalization system according to an embodiment to which the present invention is applied. The equalization system shown in FIG. 1 includes a low-pass filter (LPF) 1 for performing adaptive equalization processing on a low-frequency component of an input audio signal.
0, target response setting unit 12, microphone 14, adder 1
6, a filter 18, speakers 20, 28, an LMS algorithm processing unit 22, an adaptive filter 24, and a delay unit 26. The above-described microphone 14 corresponds to a sound collecting unit, and the delay unit 26 corresponds to a delay unit.
【００１６】ローパスフィルタ１０は、入力されるオー
ディオ信号の中から制御帯域である低周波成分のみを分
離する。目標応答設定部１２は、目標応答特性Ｈが設定
されており、ローパスフィルタ１０から出力される制御
帯域のオーディオ信号が入力されて、これに対応する目
標応答信号を出力する。マイクロホン１４は、車室内音
響空間の聴取位置に設置されており、この聴取位置に到
達した音波を検出する。加算器１６は、マイクロホン１
４から出力される音楽信号と目標応答設定部１２から出
力される目標応答信号との誤差を演算して誤差信号ｅを
出力する。フィルタ１８は、ローパスフィルタ１０から
出力される制御帯域のオーディオ信号にスピーカ２０か
ら聴取位置までの音響伝搬系の伝搬特性（伝達特性）Ｃ
＾を畳み込んで適応信号処理に用いる参照信号（フィル
タードリファレンス信号）を生成する。ＬＭＳアルゴリ
ズム処理部２２は、聴取位置における誤差信号ｅとフィ
ルタ１８から出力されるフィルタードリファレンス信号
とが入力されており、これらの信号を用いて誤差信号ｅ
のパワーが最小となるように、ＬＭＳアルゴリズムを用
いて適応フィルタ２４のフィルタ係数（タップ係数ベク
トル）Ｗを設定する。適応フィルタ２４は、ＦＩＲ（Fi
nite Impulse Response ）型のデジタルフィルタ構成を
有しており、ＬＭＳアルゴリズム処理部２２によって設
定されたタップ係数ベクトルＷを用いて、ローパスフィ
ルタ１０から出力されるオーディオ信号に対してデジタ
ルフィルタ処理による所定の補正処理を行う。補正後の
オーディオ信号が制御音源としてのスピーカ２０から車
室内音響空間に放射される。遅延器２６は、非制御帯域
のオーディオ信号が入力されて、これを所定の遅延時間
Δｔだけ遅延させて出力する。この遅延時間Δｔは任意
に設定可能であり、遅延後のオーディオ信号が非制御音
源としてのスピーカ２８から車室内音響空間に放射され
る。The low-pass filter 10 separates only a low-frequency component that is a control band from an input audio signal. The target response setting section 12 has a target response characteristic H set therein, receives an audio signal in the control band output from the low-pass filter 10, and outputs a corresponding target response signal. The microphone 14 is installed at a listening position in the vehicle interior acoustic space, and detects a sound wave that has reached this listening position. The adder 16 includes the microphone 1
An error signal e is output by calculating an error between the music signal output from the target response signal 4 and the target response signal output from the target response setting unit 12. The filter 18 applies a propagation characteristic (transfer characteristic) C of an acoustic propagation system from the speaker 20 to the listening position to the audio signal in the control band output from the low-pass filter 10
＾ is convolved to generate a reference signal (filtered reference signal) used for adaptive signal processing. The LMS algorithm processing unit 22 receives the error signal e at the listening position and the filtered reference signal output from the filter 18 and uses these signals to generate the error signal e.
The filter coefficient (tap coefficient vector) W of the adaptive filter 24 is set using the LMS algorithm so that the power of the adaptive filter 24 is minimized. The adaptive filter 24 has an FIR (Fi
It has a digital filter configuration of a (nite Impulse Response) type, and uses the tap coefficient vector W set by the LMS algorithm processing unit 22 to perform a predetermined filtering by digital filter processing on the audio signal output from the low-pass filter 10. Perform correction processing. The corrected audio signal is radiated from the speaker 20 as a control sound source to the acoustic space in the vehicle compartment. The delay unit 26 receives the audio signal in the non-control band, delays the audio signal by a predetermined delay time Δt, and outputs the delayed audio signal. The delay time Δt can be set arbitrarily, and the delayed audio signal is radiated from the speaker 28 as an uncontrolled sound source into the vehicle interior acoustic space.
【００１７】また、図１に示す等化システムは、非制御
音源としての上述したスピーカ２８から放射された音波
がマイクロホン１４に到達するまでの時間を測定して、
遅延器２６の遅延時間を設定するために、タイムストレ
ッチドパルス（ＴＳＰ）発生器３０、スイッチ３２、ハ
イパスフィルタ（ＨＰＦ）３４、アナログ−デジタル
（Ａ／Ｄ）変換器３６、メモリ制御部３８、メモリ４
０、平均化処理部４２、畳み込み演算部４４、インパル
ス応答最大値／遅延時間検索部４６、遅延時間設定部４
８を備えている。上述したタイムストレッチドパルス発
生器３０が信号発生手段に、平均化処理部４２が平均化
処理手段に、畳み込み演算部４４、インパルス応答最大
値／遅延時間検索部４６が遅延時間算出手段に、遅延時
間設定部４８が遅延時間設定手段にそれぞれ対応する。The equalization system shown in FIG. 1 measures the time until the sound wave radiated from the above-mentioned speaker 28 as an uncontrolled sound source reaches the microphone 14, and
In order to set the delay time of the delay unit 26, a time stretched pulse (TSP) generator 30, a switch 32, a high-pass filter (HPF) 34, an analog-digital (A / D) converter 36, a memory control unit 38, Memory 4
0, averaging processing unit 42, convolution operation unit 44, maximum impulse response / delay time search unit 46, delay time setting unit 4
8 is provided. The above-described time-stretched pulse generator 30 is used as a signal generator, the averaging processor 42 is used as an averaging processor, the convolution calculator 44, and the maximum impulse response / delay time searcher 46 is used as a delay calculator. The time setting sections 48 correspond to delay time setting means, respectively.
【００１８】タイムストレッチドパルス発生器３０は、
スピーカ２８と遅延器２６との間に挿入されたスイッチ
３２の接続状態を切り替えた後に、タイムストレッチド
パルスを繰り返し発生してスピーカ２８に入力する。The time stretched pulse generator 30 comprises:
After switching the connection state of the switch 32 inserted between the speaker 28 and the delay unit 26, a time stretched pulse is repeatedly generated and input to the speaker 28.
【００１９】タイムストレッチドパルスは、その周波数
特性Ｈ（ｋ）が以下のように表される信号である。The time stretched pulse is a signal whose frequency characteristic H (k) is expressed as follows.
【００２０】[0020]
【数１】 (Equation 1)
【００２１】ここで、ｍはタイムストレッチドパルス内
で各周波数毎の位相をずらす度合いを示す係数であり、
任意の整数値をとる。Ｎはタイムストレッチドパルスの
発生時間を規定する係数である。また、ｋは０からＮ−
１までの整数であり、ａはｍとＮが決まれば（１）式に
含まれる第３式によって定まる。例えば、ｍ＝０の場合
にはａ＝０となるため、全てのｋについてＨ（ｋ）＝ｅ
ｘｐ（０）＝１となって、各周波数成分が分散せずに集
中したインパルスとなる。Here, m is a coefficient indicating the degree of shifting the phase of each frequency in the time stretched pulse,
Take any integer value. N is a coefficient that defines the time of generation of the time stretched pulse. Also, k is from 0 to N-
A is an integer up to 1, and a is determined by the third expression included in Expression (1) if m and N are determined. For example, when m = 0, a = 0, so that H (k) = e for all k.
xp (0) = 1, and each frequency component becomes an impulse concentrated without being dispersed.
【００２２】タイムストレッチドパルス発生器３０から
出力される実際のタイムストレッチドパルスは、上述し
た（１）式を逆フーリエ変換して得られる信号であり、
その一例を図２に示す。図２に示すタイムストレッチド
パルスは、Ｎ＝２５６の場合であって、このＮの値とｍ
の値に応じた所定時間の間で各周波数成分が分散した信
号となる。したがって、Ｎの値を大きく設定し、かつｍ
の値も大きく設定することにより、長時間にわたって各
周波数成分のエネルギーを分散させることができるた
め、ノイズの影響を受けにくくなるが、タイムストレッ
チドパルスの発生時間が長くなればなるほど遅延時間の
測定に要する時間も長くなるため、発生時間があまり長
くならない範囲で適切なＮとｍの値を設定する必要があ
る。The actual time-stretched pulse output from the time-stretched pulse generator 30 is a signal obtained by performing an inverse Fourier transform on the above equation (1).
An example is shown in FIG. The time-stretched pulse shown in FIG. 2 is a case where N = 256, and the value of N and m
Becomes a signal in which each frequency component is dispersed for a predetermined time according to the value of. Therefore, the value of N is set large and m
By increasing the value of, the energy of each frequency component can be dispersed over a long period of time, making it less susceptible to noise.However, the longer the time of the time stretched pulse, the longer the delay time measurement Therefore, it is necessary to set appropriate values of N and m within a range in which the occurrence time does not become too long.
【００２３】ハイパスフィルタ３４は、マイクロホン１
４の出力信号の中から高域成分のみを抽出するためのも
のである。適応等化される制御帯域の信号（オーディオ
信号の低域成分）が、遅延時間の測定に影響を及ぼすこ
とを防止するために設けられている。The high-pass filter 34 is connected to the microphone 1
4 to extract only the high-frequency component from the output signal of FIG. It is provided to prevent a signal in the control band (low-frequency component of the audio signal) to be adaptively equalized from affecting the measurement of the delay time.
【００２４】Ａ／Ｄ変換器３６は、ハイパスフィルタ３
４の出力信号に対して、所定の時間間隔で標本化および
量子化を行って、所定ビット数のデータを出力する。メ
モリ制御部３８は、所定の時間間隔でＡ／Ｄ変換器３６
から出力されるデータを順次メモリ４０に格納する。タ
イムストレッチドパルスが１回出力されると、このタイ
ムストレッチドパルスに対する応答としてハイパスフィ
ルタ３４から出力されるアナログ信号波形がＡ／Ｄ変換
器３６によってデジタル波形データ（以後、このデータ
を「タイムストレッチドパルス応答データ」と称する）
に変換され、メモリ４０の所定領域に格納される。メモ
リ４０には、このような格納領域がＬ個分確保されてお
り、タイムストレッチドパルス発生器３０からＬ個のタ
イムストレッチドパルスが繰り返し出力されたときに、
それぞれに対応するタイムストレッチドパルス応答デー
タが上述したＬ個の格納領域のそれぞれに格納される。The A / D converter 36 is a high-pass filter 3
The output signal of No. 4 is sampled and quantized at predetermined time intervals to output data of a predetermined number of bits. The memory control unit 38 controls the A / D converter 36 at predetermined time intervals.
Are sequentially stored in the memory 40. When the time-stretched pulse is output once, the analog signal waveform output from the high-pass filter 34 in response to the time-stretched pulse is converted into digital waveform data (hereinafter referred to as “time-stretched”) by the A / D converter 36. Pulse data)
And stored in a predetermined area of the memory 40. In the memory 40, such a storage area for L pieces is secured, and when the L times stretched pulses are repeatedly output from the time stretched pulse generator 30,
The corresponding time-stretched pulse response data is stored in each of the L storage areas described above.
【００２５】平均化処理部４２は、メモリ４０に格納さ
れているＬ個のタイムストレッチドパルス応答データの
平均化処理を行う。平均化された応答データをｑ
（ｎ）、ｉ個目の応答データをｑi （ｎ）とすると、The averaging section 42 averages L time-stretched pulse response data stored in the memory 40. The averaged response data is q
(N), assuming that the i-th response data is q i (n),
【００２６】[0026]
【数２】 (Equation 2)
【００２７】となる。平均化処理部４２は、この（２）
式にしたがって、Ｌ個のタイムストレッチドパルス応答
データの平均化処理を行うことにより、突発的なノイズ
の影響を除去した応答データが得られる。## EQU1 ## The averaging unit 42 calculates (2)
By performing an averaging process on the L pieces of time-stretched pulse response data according to the formula, response data from which the influence of sudden noise has been removed can be obtained.
【００２８】畳み込み演算部４４は、（２）式で計算さ
れた平均化したタイムストレッチドパルス応答データｑ
（ｎ）に、タイムストレッチドパルスｐ（ｎ）を時間軸
上で反転させたデータｐ（−ｎ）を畳み込み演算する。
図３は、タイムストレッチドパルスを時間軸上で反転さ
せた信号を示す図であり、図２に示すＮ＝２５６に対応
するタイムストレッチドパルスを反転した波形が示され
ている。なお、実際に畳み込み演算部４４で用いられる
データｐ（−ｎ）は、図３に示した信号波形をデジタル
波形データに変換したものであり、その標本化間隔はＡ
／Ｄ変換器３６における標本化間隔と同じである。The convolution operation unit 44 calculates the averaged time-stretched pulse response data q calculated by the equation (2).
(N) is convolved with data p (−n) obtained by inverting the time stretched pulse p (n) on the time axis.
FIG. 3 is a diagram showing a signal obtained by inverting the time stretched pulse on the time axis, and shows a waveform obtained by inverting the time stretched pulse corresponding to N = 256 shown in FIG. The data p (-n) actually used in the convolution operation unit 44 is obtained by converting the signal waveform shown in FIG. 3 into digital waveform data, and the sampling interval is A
This is the same as the sampling interval in the / D converter 36.
【００２９】畳み込み演算部４４による畳み込み演算
は、以下の式に基づいて行われる。The convolution operation by the convolution operation unit 44 is performed based on the following equation.
【００３０】[0030]
【数３】 (Equation 3)
【００３１】この（３）式にしたがって、タイムストレ
ッチドパルス応答信号と、元のタイムストレッチドパル
スを時間軸上で反転した信号とを畳み込み演算すること
によりインパルス応答が得られる。なお、畳み込み演算
部４４は、平均化処理部４２から出力されるデータを順
次ずらしていってそれぞれのＮ個のデータを用いて畳み
込み演算を行い、複数の演算結果を出力する。According to the equation (3), an impulse response is obtained by convolving the time-stretched pulse response signal with a signal obtained by inverting the original time-stretched pulse on the time axis. Note that the convolution operation unit 44 performs a convolution operation by sequentially shifting the data output from the averaging processing unit 42 and using each of the N pieces of data, and outputs a plurality of operation results.
【００３２】インパルス応答最大値／遅延時間検索部４
６は、畳み込み演算部４４による複数の演算結果が入力
されており、インパルス応答が最大となる演算結果を検
索することにより、この演算結果に対応するタイムスト
レッチドパルス応答データの到達タイミングを求めて、
スピーカ２０から放射された音波がマイクロホン１４に
到達するまでの遅延時間τを算出する。ただし、ここで
算出された遅延時間τには、ハイパスフィルタ３４を通
すことにより生じる遅延時間βも含まれるため、あらか
じめハイパスフィルタ３４の遅延時間βを測定しておい
て、（τ−β）を改めてτと置き直す必要がある。Maximum impulse response / delay time search section 4
Reference numeral 6 indicates a timing at which time-stretched pulse response data corresponding to the calculation result is obtained by searching for a calculation result having a maximum impulse response, to which a plurality of calculation results by the convolution calculation unit 44 are input. ,
The delay time τ until the sound wave radiated from the speaker 20 reaches the microphone 14 is calculated. However, since the delay time τ calculated here includes the delay time β generated by passing through the high-pass filter 34, the delay time β of the high-pass filter 34 is measured in advance, and (τ−β) is calculated. It is necessary to replace it with τ again.
【００３３】遅延時間設定部４８は、インパルス応答最
大値／遅延時間検索部４６によって算出されたスピーカ
２８からマイクロホン１４までの遅延時間τに基づい
て、遅延器２６の遅延時間Δｔの設定を行う。The delay time setting section 48 sets the delay time Δt of the delay unit 26 based on the delay time τ from the speaker 28 to the microphone 14 calculated by the impulse response maximum value / delay time search section 46.
【００３４】図１に示した本実施形態の等化システムで
は、遅延器２６の遅延時間をΔｔ、スピーカ２８からマ
イクロホン１４までの音波の到達時間（遅延時間）をτ
とすると、非制御帯域のオーディオ信号が入力されて、
これに対応する音波がマイクロホン１４に到達するまで
の全体の遅延時間がΔｔ＋τとなる。また、ローパスフ
ィルタ１０を通った後の信号は、適応フィルタ２４を通
った後にスピーカ２０に入力され、これに対応する音波
が車室内空間に放出されてマイクロホン１４に到達する
が、このローパスフィルタ１０から信号が出力されてか
ら、対応する音波がマイクロホン１４に到達するまでの
遅延時間が目標応答特性Ｈによる遅延時間と等しくなる
ように適応フィルタ２４が動作するため、結局この遅延
時間は既知の値ｔとして与えられる。In the equalization system of this embodiment shown in FIG. 1, the delay time of the delay unit 26 is Δt, and the arrival time (delay time) of the sound wave from the speaker 28 to the microphone 14 is τ.
Then, the audio signal of the non-control band is input,
The total delay time until the corresponding sound wave reaches the microphone 14 is Δt + τ. The signal after passing through the low-pass filter 10 is input to the speaker 20 after passing through the adaptive filter 24, and a corresponding sound wave is emitted into the vehicle interior space and reaches the microphone 14; Since the adaptive filter 24 operates so that the delay time from the output of the signal to the corresponding sound wave reaching the microphone 14 becomes equal to the delay time due to the target response characteristic H, this delay time is eventually a known value. given as t.
【００３５】ローパスフィルタ１０を通すことにより生
じる遅延時間をαとし、あらかじめ測定しておくものと
すると、非制御帯域の音波と制御帯域の音波とが同じタ
イミングでマイクロホン１４に到達するためには、Δｔ
＋τ＝ｔ＋αの関係を満たすΔｔ（＝ｔ＋α−τ）を遅
延器２６の遅延時間として設定すればよく、この設定動
作が遅延時間設定部４８によって行われる。Assuming that the delay time caused by passing through the low-pass filter 10 is α and is measured in advance, in order for the sound wave in the non-control band and the sound wave in the control band to reach the microphone 14 at the same timing, Δt
Δt (= t + α−τ) that satisfies the relationship of + τ = t + α may be set as the delay time of the delay unit 26, and this setting operation is performed by the delay time setting unit 48.
【００３６】本実施形態の等化システムでは、タイムス
トレッチドパルス発生器３０で発生したタイムストレッ
チドパルスを非制御帯域用のスピーカ２８に入力し、対
応する音波をマイクロホン１４で検出して、この検出結
果であるタイムストレッチドパルス応答信号の波形デー
タがメモリ４０に順次格納される。この格納された波形
データに、元のタイムストレッチドパルスを時間軸上で
反転した信号の波形データを畳み込み演算することによ
り、インパルス応答が得られるため、このインパルス応
答が最大となるタイミングを検索することにより、スピ
ーカ２８から車室内空間に放射された音波がマイクロホ
ン１４に到達するまでの遅延時間τを算出することがで
きる。このようにして遅延時間τの測定（算出）が行わ
れると、それ以外の既知の値を用いて、遅延器２６の遅
延時間Δｔの設定が行われる。In the equalization system according to the present embodiment, the time-stretched pulse generated by the time-stretched pulse generator 30 is input to the speaker 28 for the non-control band, and the corresponding sound wave is detected by the microphone 14. The waveform data of the time stretched pulse response signal, which is the detection result, is sequentially stored in the memory 40. By convolving the stored waveform data with the waveform data of a signal obtained by inverting the original time-stretched pulse on the time axis, an impulse response can be obtained. Therefore, a timing at which the impulse response is maximized is searched for. Accordingly, it is possible to calculate the delay time τ until the sound wave radiated from the speaker 28 into the vehicle interior space reaches the microphone 14. When the measurement (calculation) of the delay time τ is performed in this manner, the delay time Δt of the delay unit 26 is set using other known values.
【００３７】このように、スピーカ２８から放射された
音波がマイクロホン１４に到達するまでの遅延時間τを
測定する際に、所定の時間幅を有するタイムストレッチ
ドパルスを用いることにより、スピーカ２８に加わるエ
ネルギーの集中を防ぐことができるため、瞬間的に大き
なインパルスが入力された場合のようにスピーカ２８を
損傷させるおそれがない。また、時間的に各周波数成分
が分散しているため、単一のインパルスを入力する場合
に比べてタイムストレッチドパルス全体のパワーを大き
く設定することができ、良好なＳＮ比を確保してノイズ
による影響を少なくすることができる。As described above, when measuring the delay time τ until the sound wave radiated from the speaker 28 reaches the microphone 14, the sound wave is applied to the speaker 28 by using the time stretched pulse having a predetermined time width. Since concentration of energy can be prevented, there is no possibility of damaging the speaker 28 as when a large impulse is input momentarily. Further, since the frequency components are dispersed with respect to time, the power of the entire time-stretched pulse can be set larger than when a single impulse is input. Can be reduced.
【００３８】また、このようなタイムストレッチドパル
スの出力を複数回行って、その結果得られるタイムスト
レッチドパルス応答信号を平均化した結果を用いて上述
した遅延時間τの測定を行うことにより、さらにノイズ
の影響を除去することが可能になる。The output of such a time-stretched pulse is performed a plurality of times, and the above-described delay time τ is measured using the result of averaging the time-stretched pulse response signal obtained as a result. Further, it is possible to remove the influence of noise.
【００３９】また、上述した遅延時間τの測定は、単に
タイムストレッチドパルス応答信号を取り込んで、この
応答信号に元のタイムストレッチドパルスを畳み込み演
算することにより行われるため、適応フィルタを用いて
インパルス応答を測定するシステムに比べて、特にサン
プリング周波数が高い場合に、測定に必要な演算量を低
減することができる。特に、上述した等化システムの各
種の演算処理はＤＳＰによって実現されるが、適応フィ
ルタを用いたインパルス応答の測定手法を高いサンプリ
ング周波数で動作させると、高速演算が可能なＤＳＰが
必要になるが、本実施形態の測定動作ではＤＳＰに対す
る負担を軽減することができる。Since the above-described measurement of the delay time τ is performed by simply taking in a time-stretched pulse response signal and convolving the original time-stretched pulse with this response signal, an adaptive filter is used. Compared to a system that measures an impulse response, the amount of computation required for measurement can be reduced, particularly when the sampling frequency is high. In particular, various arithmetic processing of the above-described equalization system is realized by a DSP. However, when a method of measuring an impulse response using an adaptive filter is operated at a high sampling frequency, a DSP capable of high-speed arithmetic is required. In the measurement operation of the present embodiment, the burden on the DSP can be reduced.
【００４０】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施
が可能である。例えば、上述した実施形態では、タイム
ストレッチドパルスをＬ回出力して、対応する応答信号
の波形データの平均化処理を行って遅延時間τを測定す
るようにしたが、必ずしも複数回の平均を取る必要はな
く、応答信号の波形データを１回だけ取り込んで遅延時
間τを測定するようにしてもよい。また、上述した実施
形態では、等化システムの非制御帯域のスピーカ２８か
ら放射される音波がマイクロホン１４に到達するまでの
遅延時間τを算出するようにしたが、等化システム以外
に使用されるスピーカから聴取位置までの遅延時間を算
出する際に、上述したタイムストレッチドパルスを用い
た本発明を広く適用することができる。The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the time stretched pulse is output L times, and the averaging process of the waveform data of the corresponding response signal is performed to measure the delay time τ. It is not necessary to take the waveform, and the waveform data of the response signal may be taken only once to measure the delay time τ. In the above-described embodiment, the delay time τ until the sound wave radiated from the speaker 28 in the non-control band of the equalization system reaches the microphone 14 is calculated. When calculating the delay time from the speaker to the listening position, the present invention using the above-described time stretched pulse can be widely applied.
【００４１】[0041]
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、遅延
時間を測定する際にタイムストレッチドパルスを用いて
いるため、測定音のエネルギーを分散させてスピーカの
損傷を防止することができる。また、測定音のエネルギ
ーを分散させており、各周波数のエネルギーを大きくと
ることができるため、ノイズの影響を受けにくい。特
に、適応等化システムにおける非制御帯域側のスピーカ
について、上述した遅延時間の測定を行うことにより、
制御帯域の音波の到達タイミングと非制御帯域の音波の
到達タイミングとを一致させることができる。As described above, according to the present invention, since the time-stretched pulse is used when measuring the delay time, the energy of the measured sound can be dispersed to prevent the speaker from being damaged. . In addition, since the energy of the measurement sound is dispersed and the energy of each frequency can be increased, it is hardly affected by noise. In particular, by performing the above-described measurement of the delay time for the speaker on the non-control band side in the adaptive equalization system,
The arrival timing of the sound wave in the control band and the arrival timing of the sound wave in the non-control band can be matched.
【図１】本発明を適用した一実施形態の等化システムの
構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an equalization system according to an embodiment to which the present invention is applied.
【図２】タイムストレッチドパルスの一例を示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a time stretched pulse.
【図３】タイムストレッチドパルスを時間軸上で反転さ
せた信号を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a signal obtained by inverting a time stretched pulse on a time axis.
【図４】車載用オーディオシステムに適用される適応等
化システムの基本構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a basic configuration of an adaptive equalization system applied to an in-vehicle audio system.
【図５】低音のみに対して適応処理を行う適応等化シス
テムの構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of an adaptive equalization system that performs adaptive processing only on bass sounds.
１４ マイクロホン ２０、２８ スピーカ ２６ 遅延器 ３０ タイムストレッチドパルス（ＴＳＰ）発生器 ３４ ハイパスフィルタ（ＨＰＦ） ３６ Ａ／Ｄ変換器 ３８ メモリ制御部 ４０ メモリ ４２ 平均化処理部 ４４ 畳み込み演算部 ４６ インパルス応答最大値／遅延時間検索部 ４８ 遅延時間設定部 Reference Signs List 14 microphone 20, 28 speaker 26 delay unit 30 time stretched pulse (TSP) generator 34 high-pass filter (HPF) 36 A / D converter 38 memory control unit 40 memory 42 averaging processing unit 44 convolution operation unit 46 maximum impulse response Value / delay time search section 48 Delay time setting section
Claims (4)
ーカと、 前記スピーカにタイムストレッチドパルスを入力する信
号発生手段と、 前記音響空間内の聴取位置に設置された集音手段と、 前記集音手段の出力信号に、前記タイムストレッチドパ
ルスを時間軸上で反転した信号を畳み込み演算し、この
畳み込み演算結果が最大となる時間を求めることによ
り、前記スピーカに前記タイムストレッチドパルスが入
力されてから対応する音波が前記集音手段によって検出
されるまでの遅延時間を算出する遅延時間算出手段と、 を備えることを特徴とする遅延時間測定方式。A speaker installed at a predetermined position in an acoustic space; a signal generating unit for inputting a time stretched pulse to the speaker; a sound collecting unit installed at a listening position in the acoustic space; The signal obtained by inverting the time-stretched pulse on the time axis is convoluted with the output signal of the sound collecting means, and the time at which the convolution operation result is maximized is obtained, whereby the time-stretched pulse is input to the speaker. And a delay time calculating means for calculating a delay time from when the sound wave is received until the corresponding sound wave is detected by the sound collecting means.
等化システムにおいて、前記非制御音源として動作する
ことを特徴とする遅延時間測定方式。2. The delay time measuring method according to claim 1, wherein the speaker operates as the non-control sound source in the adaptive equalization system having a control sound source and a non-control sound source.
遅延手段と、 前記遅延時間算出手段による算出結果に基づいて、前記
遅延手段の遅延時間を設定する遅延時間設定手段と、 をさらに備えることを特徴とする遅延時間測定方式。3. The delay unit according to claim 2, wherein the delay unit is connected to a front stage of the speaker and has a delay time that can be set, and a delay that sets the delay time of the delay unit based on a calculation result by the delay time calculation unit. A delay time measuring method, further comprising: time setting means.
スを前記スピーカに入力する動作が繰り返し行われたと
きに、前記集音手段から繰り返し出力される前記タイム
ストレッチドパルスの応答信号の平均を求める平均化処
理手段をさらに備えることを特徴とする遅延時間測定方
式。4. The sound output device according to claim 1, wherein when the operation of inputting the time stretched pulse to the speaker is repeatedly performed by the signal generation device, the sound output device repeatedly outputs the time stretched pulse. A delay time measuring method, further comprising averaging processing means for calculating an average of response signals of time stretched pulses.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08269398A JP3657770B2 (en) | 1998-03-12 | 1998-03-12 | Delay time measurement method in adaptive equalization system |
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| JPH11258034A true JPH11258034A (en) | 1999-09-24 |
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