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発明の名称 車載用音場補正装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平7−184299
公開日 平成7年(1995)7月21日
出願番号 特願平5−345661
出願日 平成5年(1993)12月22日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】斉藤 勲
発明者 中村 一啓 / 飯田 一博
要約 目的
大きなハードウェア規模を必要とせずに音像の広がり感を制御することができる車載用音場補正装置を提供すること。

構成
ディジタルオーディオ入力信号を受聴者の両耳位置で左右対称な特性に変更する第一の音場補正用FIRフィルタ109と、受聴者の両耳に所望の反射波成分を付加する第二の音場補正用FIRフィルタ113と、係数を変更することにより第二の音場補正用FIRフィルタに対する入力レベルを変更して付加する反射波成分を変更する乗算器121と、広がり感制御信号に基づき前記係数を変更する係数変更器131と、第一及び第二の音場補正用FIRフィルタの出力を加算する加算器123とを備え、広がり感制御信号に基づき音像の広がり感を制御することを特徴とする。
特許請求の範囲
【請求項1】ディジタルオーディオ入力信号を受聴者の両耳位置で左右対称な所望の特性に変更する第一の音場補正用FIRフィルタと、受聴者の両耳に所望の反射波成分を付加する第二の音場補正用FIRフィルタと、係数を変更することにより前記第二の音場補正用FIRフィルタに対する入力レベルを変更して付加する前記反射波成分を変更する乗算器と、広がり感制御信号に基づき前記係数を変更する係数変更器と、前記第一の音場補正用FIRフィルタの出力と前記第二の音場補正用FIRフィルタの出力とを加算する加算器とを備え、広がり感制御信号に基づく乗算器の係数の変更により音像の広がり感を制御することを特徴とする車載用音場補正装置。
【請求項2】ディジタルオーディオ入力信号を受聴者の両耳位置で左右対称な所望の特性に変更する音場補正用FIRフィルタと、広がり感制御信号に基づき前記音場補正用FIRフィルタのフィルタ係数を算出する係数算出器と、複数のフィルタ係数を格納する係数格納器と、前記音場補正用FIRフィルタのフィルタ係数を前記係数算出器において算出したフィルタ係数と入れ換え広がり感特性を変更する係数入れ換え器とを備え、前記係数算出器は広がり感制御信号に基づき出力レベルを変更する係数変更器と、前記係数変更器の出力を前記係数格納器からのフィルタ係数に乗算して該フィルタ係数を変更し前記係数入れ換え器に出力する乗算器とを含み、広がり感制御信号に基づき前記係数格納器からのフィルタ係数を変更して音場補正用FIRフィルタに供給し広がり感特性を変更することを特徴とする車載用音場補正装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ディジタルフィルタを用いて車室内音場を最適な音場に補正する等に使用する車載用音場補正装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の装置としては図3に示すようなものがあった。従って、まず、図3を参照して従来の車載用音場補正装置について説明する。図3はオーディオ出力が2チャンネルの場合の従来の車載用音場補正装置の構成を示す図である。図3において、301,302はハイパスフィルタ(HPF)、303,304はHPF301,302の出力を遅延する遅延器、305,306はローパスフィルタ(LPF)、307,308はLPF305,306の出力のサンプリング周波数を下げるダウンサンプリング手段である。
【0003】更に、309,310,311,312は音場補正用FIRフィルタ、313,314は音場補正用FIRフィルタの出力を加算する加算器、315,316は加算器の出力のサンプリング周波数を上げるアップサンプリング手段、317,318はLPF、319,320はLPF317318と遅延器303,304の出力を加算して車載用音場補正装置の出力を構成する加算器、321はFIRフィルタのフィルタ係数を入れ換える係数入れ換え器、322は音場補正用FIRフィルタに使用する複数種類のフィルタ係数を格納する係数格納器である。
【0004】次に、同じく図3を参照して上記従来の車載用音場補正装置の動作について説明する。図3において、ディジタルオーディオ入力信号はHPF301,302及びLPF305,306によって高い周波数成分と低い周波数成分とに分離される。HPF301,302及びLPF305,306のカットオフ周波数は、音像の定位感と相関の深い帶域とそれ以外の帶域とに分離するよう、500Hz−4KHzの間に設定する。HPF301,302によって分離された高い周波数成分は、遅延器303,304により音場補正用FIRフィルタ309,312によって生じる遅延分だけ遅延され、加算器319,320の一方の入力に入る。
【0005】他方、LPF305,306によって分離された低い周波数成分は、ダウンサンプリング手段307,308によってサンプリング周波数が下げられる。LPF305,306は、エリアシング防止用のフィルタの役割も持つ。ここで、オーディオ信号のサンプリング周波数を変換するのは、音場補正用FIRフィルタ309−312の演算量を少なくするためである。サンプリング周波数が下げられた信号は、音場補正用FIRフィルタ309−312によって所望の振幅・位相特性にされ、加算器313,314に入力して加算される。
【0006】加算器313,314の周波数特性信号はアップサンプリング手段315,316によってサンプリング周波数が上げられ、エリアシング防止用のLPF317,318を通り、加算器319,320の他方の入力に入る。LPF317,318はアップサンプリングされた信号の補間処理の役目も持つ。LPF317,318のカットオフ周波数は、LPF305,306と同じものとする。
【0007】係数入れ換え器321は係数格納器322と音場補正用FIRフィルタ309,312に接続され、外部から受けた広がり感制御信号に基づきその値に対応した音場補正用FIRフィルタのフィルタ係数を係数格納器322から読みだし、音場補正用FIRフィルタ309,312のフィルタ係数を入れ換える。広がり感制御信号は、例えば、音像の広がり感調整つまみの回転によって発生するようにしてもよい。係数格納器322には、音像の広がり感がことなる複数の所望の特性に対応する音場補正用FIRフィルタ309,312のフィルタ係数を格納しておく。
【0008】次に、図4及び図5を参照して、車室内の音場を所望の音場にする伝達関数を得るため、従来の車載用音場補正装置の音場補正用FIRフィルタに対するフィルタ係数を算出する方法を説明する。図4は補正対象音場における伝達関数及び車載用音場補正装置を用いた音場補正の様子を示す図であり、図5は所望の音場における伝達関数及び音場補正の様子を示す図である。図4において、401,402はA/D変換器、403,404はD/A変換器、405,406はアンブ、407,408はスピーカ、409は車載用音場補正装置、410はDHM(ダミーヘッドマイクロホン)、411は車室内音場である。
【0009】図5において、501,502はアンプ、504,505はスピーカ、505はDHM、506は、例えば、試聴室内音場等の所望の音場である。
【0010】まず、図4において、CDプレーヤ出力信号等のアナログオーディオ信号は、A/D変換器401,402によってディジタルオーディオ信号に変換され、車載用音場補正装置409に入力される。車載用音場補正装置409で補正されたその出力信号は、そのD/A変換器403,404によってディジタル信号からアナログ信号に変換され、アンプ405,406によって増幅され、スピーカ407,408によって車室内音場411に放射される。車室内音場411に放射された信号は、車室内伝達関数によって振幅及び位相が変えられ、DHM410(又は、受聴者)の両耳位置に到達する。ここで、D/A変換器403,404の入力からDHM410の両耳までの伝達関数行列は、【0011】
【数1】

【0012】とする。但し、H11はD/A変換器403の入力からDHM410の左耳までの伝達関数、H21はD/A変換器403の入力から右耳まで、H12はD/A変換器404の入力から左耳まで、H22はD/A変換器404の入力から右耳までの伝達関数である。又、所望の伝達関数行列は、【0013】
【数2】

【0014】とする。ここで、K11は所望の音場506におけるアンプ501の入力からDHM505の左耳まで、K21はアンプ501の入力からDHM505の右耳まで、K12はアンプ502の入力からDHM505の左耳まで、K22はアンプ502の入力からDHM505の右耳までの伝達関数である。各行列の要素はそれぞれ周波数領域で表現されたものである。
【0015】所望の音場506としては、例えば、試聴室内の2つのスピーカの中央にDHMを設置した場合のような、DHMからみて左右対称な音場とする。所望の音場506の特性例は図6に示す。図6はDHM505の両耳位置での特性である。ここで、DHM410の出力とDHM505の出力が等しくなるように、音場補正用FIRフィルタ309−312の伝達関数行列を、【0016】
【数3】

【0017】
【0018】
【数4】

【0019】とすることにより、車室内音場411を所望の音場506に補正することができる。このように、上記従来の車載用音場補正装置でも、車室内音場を左右対称な所望の音場に補正し、例えば、音像の広がり感調整つまみを回転すると、係数入れ換え器321が音場補正用FIRフィルタ309−312のフィルタ係数を入れ換えて、音像の広がり感を制御することができる。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上説明した従来の車載用音場補正装置においては、音像の広がり感を制御するためには、複数の音場補正用FIRフィルタ用のフィルタ係数が必要であったため、多くの係数格納領域を持つことが要求され、ハードウェアの規模が大きくなってしまうという問題があった。
【0021】本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、大きなハードウェア規模を必要としないで、音像の広がり感を制御することができる車載用音場補正装置を提供することを目的とする。
【0022】
【課題を解決するための手段】本発明による車載用音場補正装置は、上記の目的を達成するため、ディジタルオーディオ入力信号を受聴者の両耳位置で左右対称な所望の特性に変更する第一の音場補正用FIRフィルタと、受聴者の両耳に所望の反射波成分を付加する第二の音場補正用FIRフィルタと、係数を変更することにより前記第二の音場補正用FIRフィルタに対する入力レベルを変更して付加する反射波成分を変更する乗算器と、広がり感制御信号に基づき前記係数を変更する係数変更器と、第一の音場補正用FIRフィルタの出力と第二の音場補正用FIRフィルタの出力とを加算する加算器とを備え、広がり感制御信号に基づく乗算器の係数の変更により音像の広がり感を制御することを特徴とする。
【0023】又、本発明による車載用音場補正装置は、上記の目的を達成するため、ディジタルオーディオ入力信号を受聴者の両耳位置で左右対称な所望の特性に変更する音場補正用FIRフィルタと、広がり感制御信号に基づき音場補正用FIRフィルタのフィルタ係数を算出する係数算出器と、複数のフィルタ係数を格納する係数格納器と、音場補正用FIRフィルタのフィルタ係数を前記係数算出器において算出したフィルタ係数と入れ換え広がり感響音特性を変更する係数入れ換え器とを備え、前記係数算出器は広がり感制御信号に基づき出力レベルを変更する係数変更器と、係数変更器の出力を係数格納器からのフィルタ係数に乗算してフィルタ係数を変更し係数入れ換え器に出力する乗算器とを含み、広がり感制御信号に基づき係数格納器からのフィルタ係数を変更して音場補正用FIRフィルタに供給し広がり感特性を変更することを特徴とする。
【0024】
【作用】本発明による車載用音場補正装置は、以上説明したように構成し、特に、第一の音場補正用FIRフィルタにより音場を左右対象に補正し、第二の音場補正用FIRフィルタにより入力信号に反射波成分を付加し、広がり感制御信号に基づき反射波成分のレベルを係数変更器及び乗算器を介して変更することにより、広がり感特性を変更するようにしたことにより、係数格納器を必要とせず、ハードウェ規模を小さく維持したまま、音像の広がり感を制御することができる。
【0025】又、本発明による車載用音場補正装置は、以上説明したように構成し、特に、音場補正用FIRフィルタにより音場を左右対象に補正し、広がり感制御信号の制御により係数算出器において係数格納器からのフィルタ係数を変更し、係数入れ換え器により音場補正用FIRフィルタのフィルタ係数を係数格納器からのフィルタ係数と入れ換えて、音場補正用FIRフィルタの広がり特性を変更するようにしたことにより、大きな係数格納器を必要とせず、ハードウェ規模を小さく維持したまま、音像の広がり感を制御することができる。
【0026】
【実施例】以下、添付図面に基づき本発明の実施例を詳細に説明する。まず、図1を参照して、本発明の第1の実施例による車載用音場補正装置について詳細に説明する。図1は第1の実施例による車載用音場補正装置の構成を示すブロック図である。
【0027】図1において、101,102はディジタルオーディオ入力信号の高い周波数成分を通すハイパスフィルタ(HPF)、103,104はその出力を音場補正用FIRフィルタによって生じる遅延と同時分遅延する遅延器、105,106はディジタルオーディオ入力信号の低い周波数成分を通すローパスフィルタ(LPF)、107,108はサンプリング周波数を下げるダウンサンプリング手段、109,110,111,112は音場を左右対象に補正する第一の音場補正用FIRフィルタである。
【0028】更に、図1において、113,114,115,116は受聴者の両耳に反射波成分を付加する第二の音場補正用FIRフィルタ、117,118,119,120は第一及び第二の音場補正用FIRフィルタの出力を加算する加算器、121,122はダウンサンプリング手段107,108の出力に係数変更器の出力を乗算して第二の音場補正用FIRフィルタに対する入力レベルを変更する乗算器、123,124は加算器117,118,119,120の出力を加算する加算器、125,126は加算器123,124の出力のサンプリング周波数を上げるアップサンプリング手段、127,128はローパスフィルタ(LPF)、129,130はディジタルオーディオ信号の高周波成分と低周波成分とを加算する加算器、131は広がり感制御信号に基づき乗算器121,122の係数を変更する係数変更器である。
【0029】次に、同じく図1を参照して、第1の実施例の動作について詳細に説明する。図1において、第一の音場補正用FIRフィルタ109,110,111,112による車室内音場を所望の左右対称な音場に補正する動作は、上記従来の車載用音場補正装置で説明したようなフィルタ係数の入れ換えは行わないことを除き(本実施例によるフィルタ係数の変更については後述する)、該従来のものと同様である。従って、それに関する動作の説明は省略する。
【0030】第二の音場補正用FIRフィルタ113,114,115,116の入力信号は、ダウンサンプリング手段107,108の出力を乗算器121,122によって振幅を変えたものであり、乗算器121,122は広がり感制御信号を受けた係数変更器131の出力によってその係数が変えられ、それを実行する。すなわち、第二の音場補正用FIRフィルタ113,114,115,116は広がり感制御信号により乗算器121,122を介して所望の広がり感が得られるような所望の音場に補正することができる。加算器123,124は第一の音場補正用FIRフィルタ109,110,111,112の出力信号と第二の音場補正用FIRフィルタ113,114,115,116の出力信号とを加算して、所望の広がり感を持った左右対象の音場が得られる出力を発生する。
【0031】そこで、図6及び図7を参照し、第一の音場補正用FIRフィルタ及び第二の音場補正用FIRフィルタを使用した場合の効果について説明する。図6は第一の音場補正用FIRフィルタにより得られた所望の左右対称な音場特性を示す波形図であって、(a)は左耳での特性を示す波形図、(b)は右耳での特性を示す波形図である。図7は第二の音場補正用FIRフィルタにより得られた所望の反射波成分の特性を示す波形図であって、(a)は左耳での特性を示す波形図、(b)は右耳での特性を示す波形図である。
【0032】すなわち、第一の音場補正用FIRフィルタ109,110,111,112では、図6の(a)及び(b)に示すように、左右対称な音場特性が得られるものをその所望の特性とし、第二の音場補正用FIRフィルタ113,114,115,116では、図7の(a)及び(b)に示すような反射波成分を導入しうる特性を所望の特性とする。
【0033】以上説明したように、第1の実施例によれば、車室内音場を第一の音場補正用FIRフィルタ109,110,111,112によって左右対称な音場に補正することができ、第二の音場補正用FIRフィルタ113,114,115,116によってそれに反射波成分を付加することができる。又、乗算器121,122の係数は広がり感制御信号により係数変更器131を介して変更することができるため、付加する反射波成分の量は左右両耳に対し左右対称な音場の補正とは独立して調整することができ、音場の広がり感をそれのみ効果的に制御することが可能である。従って、本実施例では、フィルタ係数格納用の係数格納器を持たないので、ハードウェア規模で小型化することができる。
【0034】次に、図2を参照して、本発明の第2の実施例による車載用音場補正装置について説明する。図2は第2の実施例による車載用音場補正装置の構成を示すブロック図である。図2において、201,202はハイパスフィルタ(HPF)、203,204は遅延器、205,206はローパスフィルタ(LPF)、207,208はサンプリング周波数を下げるダウンサンプリング手段、209,210,211,212は音場補正用FIRフィルタ、213,214は加算器、215,216はサンプリング周波数を上げるアップサンプリング手段、217,218はローパスフィルタ(LPF)、219,220は加算器であって、それぞれ図1に示す第1の実施例の対応する要素と同様である。
【0035】又、226,227は音場補正用FIRフィルタ209,210,211,212のフィルタ係数を格納する第一の係数格納器及び第二の係数格納器、221は広がり感制御信号に基づき音場補正用FIRフィルタ209,210,211,212のフィルタ係数を入れ換える係数入れ換え器、222は変更するべき音場補正用FIRフィルタ209,210,211,212のフィルタ係数を係数入れ換え器221に出力する係数算出器であって、それは広がり感制御信号を受けると乗算器に対する乗算係数を変更する係数変更器223と、第二の係数格納器227からのフィルタ係数にその乗算係数を掛ける乗算器225と、乗算器225の出力と第一の係数格納器226からのフィルタ係数とを加算する加算器とを含む。
【0036】次に、同じく図2を参照して、第2の実施例による車載用音場補正装置の動作について説明する。本実施例の車載用音場補正装置に対するディジタルオーディオ信号入力端子からディジタルオーディオ信号出力端子までの左右対称な所望の音場に補正する動作は、上記従来例の場合と同様である。従って、それに対するこれ以上の説明は省略する。次に、例えば、調節器のつまみの回転などから得られる広がり感制御信号が係数変更器223に入力されると、係数変更器223はその出力を変更して乗算器225の乗算係数を変更する。
【0037】又、係数算出器222は、第一の係数格納器226及び第二の係数格納器227から音場補正用FIRフィルタ209,210,211,212のフィルタ係数を読みだす。第二の係数格納器227から読みだされたフィルタ係数は乗算器225により係数変更器223の出力が乗算されてその振幅が変えられる。振幅が変えられたフィルタ係数は加算器224において第一の係数格納器226から読みだされたフィルタ係数と加算され、新しいフィルタ係数が算出される。係数入れ換え器221は、音場補正用FIRフィルタ209,210,211,212のフィルタ係数を算出されたフィルタ係数に変更する。
【0038】第一の係数格納器226には、上記第1の実施例における第一の音場補正用FIRフィルタ109,110,111,112のフィルタ係数を格納し、第二の係数格納器227には、上記第1の実施例における第二の音場補正用FIRフィルタ113,114,115,116に対するフィルタ係数と同様な作用を行うフィルタ係数を格納する。乗算器225を通して、第二の係数格納器227に格納されている音場補正用FIRフィルタのフィルタ係数の振幅を変更することにより、付加する反射波成分の振幅を制御することができ、上記第1の実施例と同様な作用を達成することができる。
【0039】更に、上記第1の実施例では、第一の音場補正用FIRフィルタと第二の音場補正用FIRフィルタと2組の音場補正用FIRフィルタを使用したが、第2の実施例では1組でよいため、演算量を削減することができる。又、第2の実施例においても、フィルタ係数格納器を最少にしたため、第1の実施例同様、ハードウェア規模を小さくすることができる。
【0040】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように、第一の音場補正用FIRフィルタにより音場を左右対象に補正し、第二の音場補正用FIRフィルタにより入力信号に反射波成分を付加し、広がり感制御信号に基づき反射波成分のレベルを変更することにより広がり感特性を変更するようにしたことにより、係数格納器を必要とせず、ハードウェ規模を小さく維持したまま、音像の広がり感を変更し制御することができる。
【0041】又、本発明は、以上説明したように、音場補正用FIRフィルタにより音場を左右対象に補正し、広がり感制御信号の制御により係数格納器からのフィルタ係数を変更し、音場補正用FIRフィルタのフィルタ係数を係数格納器からのフィルタ係数と入れ換えて、音場補正用FIRフィルタの広がり特性を変更するようにしたことにより、大きな係数格納器を必要とせず、ハードウェ規模を小さく維持したまま、音像の広がり感を変更し制御することができる。




 

 


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