特開 2016-225730 ゲイン係数生成装置、ゲイン係数生成方法およびゲイン係数生成プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2016-225730(P2016-225730A)

(43)【公開日】2016年12月28日

(54)【発明の名称】ゲイン係数生成装置、ゲイン係数生成方法およびゲイン係数生成プログラム

(51)【国際特許分類】

   H04R 3/00 20060101AFI20161205BHJP

   H03G 5/00 20060101ALI20161205BHJP

   H03G 5/02 20060101ALI20161205BHJP

【ＦＩ】

   H04R3/00 310

   H03G5/00 005

   H03G5/02 025

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2015-108446(P2015-108446)

(22)【出願日】2015年5月28日

(71)【出願人】

【識別番号】000001487

【氏名又は名称】クラリオン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118094

【弁理士】

【氏名又は名称】殿元 基城

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 哲生

(72)【発明者】

【氏名】橋本 武志

【テーマコード（参考）】

5D220

5J030

【Ｆターム（参考）】

5D220AA14

5J030AA06

5J030AA07

5J030AB01

5J030AC10

(57)【要約】      （修正有）

【課題】バタワースフィルタ等と等価な周波数特性を備えたゲイン係数を算出する。
【解決手段】ゲイン係数生成装置は、スロープの値がプラスの時、ハイパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃおよびスロープの絶対値ｓｌｐに基づいて、基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）と暫定重み係数ｗｂ（ｎ）とを算出し、暫定重み係数ｗｂ（ｎ）とｓｌｐとに基づいて、重み係数ｗ（ｎ）を算出し、基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）より重み係数ｗ（ｎ）を減算してゲイン係数ｙ（ｎ）を算出する。なお、周波数ｆ（ｎ）＜ｆｃで、ｗｂ（ｎ）＝−ｌｏｇ_２（ｆ（ｎ）／ｆｃ），ｙｂ（ｎ）＝ｓｌｐ×ｗｂ（ｎ）。周波数ｆ（ｎ）≧ｆｃで、ｗｂ（ｎ）＝ｌｏｇ_２（ｆ（ｎ）／ｆｃ），ｙｂ（ｎ）＝０。ｓｌｐ＝０で、ｗ（ｎ）＝０。ｓｌｐ≠０で、ｗ１（ｎ）＝１０^{ｗｂ（ｎ）／２０}、ｗ２（ｎ）＝ｗ１（ｎ）^{ｓｌｐ×４．５／３}、ｗ（ｎ）＝ｗ２（ｎ）×３。ｎは、周波数帯域のポイント数（１．２．…）。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ユーザによって設定され、又は予め設定されたハイパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃの値およびスロープの絶対値を示すｓｌｐの値に基づいて、基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）と暫定重み係数ｗｂ（ｎ）とを算出する基本ゲイン係数生成手段と、
前記暫定重み係数ｗｂ（ｎ）と、前記ｓｌｐとに基づいて、重み係数ｗ（ｎ）を算出する重み係数生成手段と、
前記基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）より前記重み係数ｗ（ｎ）を減算することにより、ハイパスフィルタ用のゲイン係数ｙＨ（ｎ）を算出するゲイン係数合成手段とを有し、
前記基本ゲイン係数生成手段は、
周波数ｆ（ｎ）が前記カットオフ周波数ｆｃ未満の場合に、
ｗｂ（ｎ）＝−ｌｏｇ_２（ｆ（ｎ）／ｆｃ）
に基づいて前記暫定重み係数ｗｂ（ｎ）を算出すると共に、
ｙｂ（ｎ）＝ｓｌｐ×ｗｂ（ｎ）
に基づいて前記基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）を算出し、
周波数ｆ（ｎ）が前記カットオフ周波数ｆｃ以上の場合に、
ｗｂ（ｎ）＝ｌｏｇ_２（ｆ（ｎ）／ｆｃ）
に基づいて前記暫定重み係数ｗｂ（ｎ）を算出すると共に、
ｙｂ（ｎ）＝０
に基づいて前記基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）を算出し、
前記重み係数生成手段は、
前記ｓｌｐ＝０の場合に、ｗ（ｎ）＝０ として前記重み係数ｗ（ｎ）を算出し、
前記ｓｌｐ≠０の場合に、前記重み係数ｗ（ｎ）の算出過程において求められる値をｗ１（ｎ）およびｗ２（ｎ）とした上で、
ｗ１（ｎ）＝１０^{ｗｂ（ｎ）／２０}
ｗ２（ｎ）＝ｗ１（ｎ）^{ｓｌｐ×４．５／３} ・・・（１）
ｗ（ｎ）＝ｗ２（ｎ）×３ ・・・（２）
に基づいて前記重み係数ｗ（ｎ）を算出し、
前記ｎは、前記ゲイン係数を用いた音響処理の対象となる音響信号の周波数帯域における０Ｈｚ以外のポイント数（１，２，・・・・）を示すこと
を特徴とするゲイン係数生成装置。

【請求項2】

前記ゲイン係数合成手段により算出されたハイパスフィルタ用の前記ゲイン係数ｙＨ（ｎ）に基づいて、ローパスフィルタ用のゲイン係数ｙＬ（ｎ）を算出するゲイン係数算出手段を有し、
該ゲイン係数算出手段は、前記ゲイン係数ｙＬ（ｎ）の算出過程において求められる値をｙＬ_linear(ｎ)とした上で、
ｙＬ_linear(ｎ)＝１−１０^{ｙＨ（ｎ）／２０}
ｙＬ（ｎ）＝２０×ｌｏｇ_１０（ｙＬ_linear(ｎ)）
に基づいてローパスフィルタ用の前記ゲイン係数ｙＬ（ｎ）を算出すること
を特徴とする請求項１に記載のゲイン係数生成装置。

【請求項3】

ユーザによって設定され、又は予め設定されたローパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃの値およびスロープの絶対値を示すｓｌｐの値に基づいて、基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）と暫定重み係数ｗｂ（ｎ）とを算出する基本ゲイン係数生成手段と、
前記暫定重み係数ｗｂ（ｎ）と、前記ｓｌｐとに基づいて、重み係数ｗ（ｎ）を算出する重み係数生成手段と、
前記基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）より前記重み係数ｗ（ｎ）を減算することにより、ローパスフィルタ用のゲイン係数ｙＬ（ｎ）を算出するゲイン係数合成手段とを有し、
前記基本ゲイン係数生成手段は、
周波数ｆ（ｎ）が前記カットオフ周波数ｆｃ未満の場合に、
ｗｂ（ｎ）＝−ｌｏｇ_２（ｆ（ｎ）／ｆｃ）
に基づいて前記暫定重み係数ｗｂ（ｎ）を算出すると共に、
ｙｂ（ｎ）＝０
に基づいて前記基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）を算出し、
周波数ｆ（ｎ）が前記カットオフ周波数ｆｃ以上の場合に、
ｗｂ（ｎ）＝ｌｏｇ_２（ｆ（ｎ）／ｆｃ）
に基づいて前記暫定重み係数ｗｂ（ｎ）を算出すると共に、
ｙｂ（ｎ）＝ｓｌｐ×ｗｂ（ｎ）
に基づいて前記基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）を算出し、
前記重み係数生成手段は、
前記ｓｌｐ＝０の場合に、ｗ（ｎ）＝０ として前記重み係数ｗ（ｎ）を算出し、
前記ｓｌｐ≠０の場合に、前記重み係数ｗ（ｎ）の算出過程において求められる値をｗ１（ｎ）およびｗ２（ｎ）とした上で、
ｗ１（ｎ）＝１０^{ｗｂ（ｎ）／２０}
ｗ２（ｎ）＝ｗ１（ｎ）^{ｓｌｐ×４．５／３} ・・・（１）
ｗ（ｎ）＝ｗ２（ｎ）×３ ・・・（２）
に基づいて前記重み係数ｗ（ｎ）を算出し、
前記ｎは、前記ゲイン係数を用いた音響処理の対象となる音響信号の周波数帯域における０Ｈｚ以外のポイント数（１，２，・・・・）を示すこと
を特徴とするゲイン係数生成装置。

【請求項4】

前記ゲイン係数合成手段により算出されたローパスフィルタ用の前記ゲイン係数ｙＬ（ｎ）に基づいて、ハイパスフィルタ用のゲイン係数ｙＨ（ｎ）を算出するゲイン係数算出手段を有し、
該ゲイン係数算出手段は、前記ゲイン係数ｙＨ（ｎ）の算出過程において求められる値をｙＨ_linear(ｎ)とした上で、
ｙＨ_linear(ｎ)＝１−１０^{ｙＬ（ｎ）／２０}
ｙＨ（ｎ）＝２０×ｌｏｇ_１０（ｙＨ_linear(ｎ)）
に基づいてハイパスフィルタ用の前記ゲイン係数ｙＨ（ｎ）を算出すること
を特徴とする請求項３に記載のゲイン係数生成装置。

【請求項5】

前記重み係数生成手段は、前記ｓｌｐ≠０の場合に、
ユーザによって設定され、又は予め設定された減衰量の絶対値を示すａｔｔを用い、
前記ｗ２（ｎ）および前記重み係数ｗ（ｎ）を求めるための式（１）および式（２）に換えて、
ｗ２（ｎ）＝ｗ１（ｎ）^{ｓｌｐ×４．５／ａｔｔ}
ｗ（ｎ）＝ｗ２（ｎ）×ａｔｔ
に基づいて前記重み係数ｗ（ｎ）を算出すること
を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のゲイン係数生成装置。

【請求項6】

ユーザによって設定され、又は予め設定されたハイパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃの値およびスロープの絶対値を示すｓｌｐの値に基づいて、基本ゲイン係数生成手段が、基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）と暫定重み係数ｗｂ（ｎ）とを算出する基本ゲイン係数生成ステップと、
前記暫定重み係数ｗｂ（ｎ）と、前記ｓｌｐとに基づいて、重み係数生成手段が、重み係数ｗ（ｎ）を算出する重み係数生成ステップと、
前記基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）より前記重み係数ｗ（ｎ）を減算することにより、ゲイン係数合成手段が、ハイパスフィルタ用のゲイン係数ｙＨ（ｎ）を算出するゲイン係数合成ステップとを有し、
前記基本ゲイン係数生成ステップにおいて、前記基本ゲイン係数生成手段は、
周波数ｆ（ｎ）が前記カットオフ周波数ｆｃ未満の場合に、
ｗｂ（ｎ）＝−ｌｏｇ_２（ｆ（ｎ）／ｆｃ）
に基づいて前記暫定重み係数ｗｂ（ｎ）を算出すると共に、
ｙｂ（ｎ）＝ｓｌｐ×ｗｂ（ｎ）
に基づいて前記基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）を算出し、
周波数ｆ（ｎ）が前記カットオフ周波数ｆｃ以上の場合に、
ｗｂ（ｎ）＝ｌｏｇ_２（ｆ（ｎ）／ｆｃ）
に基づいて前記暫定重み係数ｗｂ（ｎ）を算出すると共に、
ｙｂ（ｎ）＝０
に基づいて前記基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）を算出し、
前記重み係数生成ステップにおいて、前記重み係数生成手段は、
前記ｓｌｐ＝０の場合に、ｗ（ｎ）＝０ として前記重み係数ｗ（ｎ）を算出し、
前記ｓｌｐ≠０の場合に、前記重み係数ｗ（ｎ）の算出過程において求められる値をｗ１（ｎ）およびｗ２（ｎ）とした上で、
ｗ１（ｎ）＝１０^{ｗｂ（ｎ）／２０}
ｗ２（ｎ）＝ｗ１（ｎ）^{ｓｌｐ×４．５／３} ・・・（１）
ｗ（ｎ）＝ｗ２（ｎ）×３ ・・・（２）
に基づいて前記重み係数ｗ（ｎ）を算出し、
前記ｎは、前記ゲイン係数を用いた音響処理の対象となる音響信号の周波数帯域における０Ｈｚ以外のポイント数（１．２．・・・・）を示すこと
を特徴とするゲイン係数生成方法。

【請求項7】

前記ゲイン係数合成ステップにおいて算出されたハイパスフィルタ用の前記ゲイン係数ｙＨ（ｎ）に基づいて、ゲイン係数算出手段が、ローパスフィルタ用のゲイン係数ｙＬ（ｎ）を算出するゲイン係数算出ステップを有し、
該ゲイン係数算出ステップにおいて、前記ゲイン係数算出手段は、前記ゲイン係数ｙＬ（ｎ）の算出過程において求められる値をｙＬ_linear(ｎ)とした上で、
ｙＬ_linear(ｎ)＝１−１０^{ｙＨ（ｎ）／２０}
ｙＬ（ｎ）＝２０×ｌｏｇ_１０（ｙＬ_linear(ｎ)）
に基づいてローパスフィルタ用の前記ゲイン係数ｙＬ（ｎ）を算出すること
を特徴とする請求項６に記載のゲイン係数生成方法。

【請求項8】

ユーザによって設定され、又は予め設定されたローパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃの値およびスロープの絶対値を示すｓｌｐの値に基づいて、基本ゲイン係数生成手段が、基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）と暫定重み係数ｗｂ（ｎ）とを算出する基本ゲイン係数生成ステップと、
前記暫定重み係数ｗｂ（ｎ）と、前記ｓｌｐとに基づいて、重み係数生成手段が、重み係数ｗ（ｎ）を算出する重み係数生成ステップと、
前記基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）より前記重み係数ｗ（ｎ）を減算することにより、ゲイン係数合成手段が、ローパスフィルタ用のゲイン係数ｙＬ（ｎ）を算出するゲイン係数合成ステップとを有し、
前記基本ゲイン係数生成ステップにおいて、前記基本ゲイン係数生成手段は、
周波数ｆ（ｎ）が前記カットオフ周波数ｆｃ未満の場合に、
ｗｂ（ｎ）＝−ｌｏｇ_２（ｆ（ｎ）／ｆｃ）
に基づいて前記暫定重み係数ｗｂ（ｎ）を算出すると共に、
ｙｂ（ｎ）＝０
に基づいて前記基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）を算出し、
周波数ｆ（ｎ）が前記カットオフ周波数ｆｃ以上の場合に、
ｗｂ（ｎ）＝ｌｏｇ_２（ｆ（ｎ）／ｆｃ）
に基づいて前記暫定重み係数ｗｂ（ｎ）を算出すると共に、
ｙｂ（ｎ）＝ｓｌｐ×ｗｂ（ｎ）
に基づいて前記基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）を算出し、
前記重み係数生成ステップにおいて、前記重み係数生成手段は、
前記ｓｌｐ＝０の場合に、ｗ（ｎ）＝０ として前記重み係数ｗ（ｎ）を算出し、
前記ｓｌｐ≠０の場合に、前記重み係数ｗ（ｎ）の算出過程において求められる値をｗ１（ｎ）およびｗ２（ｎ）とした上で、
ｗ１（ｎ）＝１０^{ｗｂ（ｎ）／２０}
ｗ２（ｎ）＝ｗ１（ｎ）^{ｓｌｐ×４．５／３} ・・・（１）
ｗ（ｎ）＝ｗ２（ｎ）×３ ・・・（２）
に基づいて前記重み係数ｗ（ｎ）を算出し、
前記ｎは、前記ゲイン係数を用いた音響処理の対象となる音響信号の周波数帯域における０Ｈｚ以外のポイント数（１，２，・・・・）を示すこと
を特徴とするゲイン係数生成方法。

【請求項9】

前記ゲイン係数合成ステップにおいて算出された、ローパスフィルタ用の前記ゲイン係数ｙＬ（ｎ）に基づいて、ゲイン係数算出手段が、ハイパスフィルタ用のゲイン係数ｙＨ（ｎ）を算出するゲイン係数算出ステップを有し、
該ゲイン係数算出ステップにおいて前記ゲイン係数算出手段は、前記ゲイン係数ｙＨ（ｎ）の算出過程において求められる値をｙＨ_linear(ｎ)とした上で、
ｙＨ_linear(ｎ)＝１−１０^{ｙＬ（ｎ）／２０}
ｙＨ（ｎ）＝２０×ｌｏｇ_１０（ｙＨ_linear(ｎ)）
に基づいてハイパスフィルタ用の前記ゲイン係数ｙＨ（ｎ）を算出すること
を特徴とする請求項８に記載のゲイン係数生成方法。

【請求項10】

前記重み係数生成ステップにおいて、前記重み係数生成手段は、
前記ｓｌｐ≠０の場合に、
ユーザによって設定され、又は予め設定された減衰量の絶対値を示すａｔｔを用い、
前記ｗ２（ｎ）および前記重み係数ｗ（ｎ）を求めるための式（１）および式（２）に換えて、
ｗ２（ｎ）＝ｗ１（ｎ）^{ｓｌｐ×４．５／ａｔｔ}
ｗ（ｎ）＝ｗ２（ｎ）×ａｔｔ
に基づいて前記重み係数ｗ（ｎ）を算出すること
を特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載のゲイン係数生成方法。

【請求項11】

周波数領域において音響信号に対して乗算処理を行うことにより、前記音響信号に音響処理を行うためのゲイン係数を算出するゲイン係数生成装置の制御部に、
ユーザによって設定され、又は予め設定されたハイパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃの値およびスロープの絶対値を示すｓｌｐの値に基づいて、基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）と暫定重み係数ｗｂ（ｎ）とを算出させる基本ゲイン係数生成機能と、
前記暫定重み係数ｗｂ（ｎ）と、前記ｓｌｐとに基づいて、重み係数ｗ（ｎ）を算出させる重み係数生成機能と、
前記基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）より前記重み係数ｗ（ｎ）を減算することにより、ハイパスフィルタ用のゲイン係数ｙＨ（ｎ）を算出させるゲイン係数合成機能と
を実現させるためのゲイン係数生成プログラムであって、
前記基本ゲイン係数生成機能において、前記制御部に対し、
周波数ｆ（ｎ）が前記カットオフ周波数ｆｃ未満の場合に、
ｗｂ（ｎ）＝−ｌｏｇ_２（ｆ（ｎ）／ｆｃ）
に基づいて前記暫定重み係数ｗｂ（ｎ）を算出させると共に、
ｙｂ（ｎ）＝ｓｌｐ×ｗｂ（ｎ）
に基づいて前記基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）を算出させ、
周波数ｆ（ｎ）が前記カットオフ周波数ｆｃ以上の場合に、
ｗｂ（ｎ）＝ｌｏｇ_２（ｆ（ｎ）／ｆｃ）
に基づいて前記暫定重み係数ｗｂ（ｎ）を算出させると共に、
ｙｂ（ｎ）＝０
に基づいて前記基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）を算出させ、
前記重み係数生成機能において、前記制御部に対し、
前記ｓｌｐ＝０の場合に、ｗ（ｎ）＝０ として前記重み係数ｗ（ｎ）を算出させ、
前記ｓｌｐ≠０の場合に、前記重み係数ｗ（ｎ）の算出過程において求められる値をｗ１（ｎ）およびｗ２（ｎ）とした上で、
ｗ１（ｎ）＝１０^{ｗｂ（ｎ）／２０}
ｗ２（ｎ）＝ｗ１（ｎ）^{ｓｌｐ×４．５／３} ・・・（１）
ｗ（ｎ）＝ｗ２（ｎ）×３ ・・・（２）
に基づいて前記重み係数ｗ（ｎ）を算出させ、
前記ｎは、前記ゲイン係数を用いた音響処理の対象となる音響信号の周波数帯域における０Ｈｚ以外のポイント数（１．２．・・・・）を示すこと
を特徴とするゲイン係数生成プログラム。

【請求項12】

前記ゲイン係数合成機能において算出されたハイパスフィルタ用の前記ゲイン係数ｙＨ（ｎ）に基づいて、前記制御部に、ローパスフィルタ用のゲイン係数ｙＬ（ｎ）を算出させるゲイン係数算出機能を有し、
該ゲイン係数算出機能において、前記制御部に、
前記ゲイン係数ｙＬ（ｎ）の算出過程において求められる値をｙＬ_linear(ｎ)とした上で、
ｙＬ_linear(ｎ)＝１−１０^{ｙＨ（ｎ）／２０}
ｙＬ（ｎ）＝２０×ｌｏｇ_１０（ｙＬ_linear(ｎ)）
に基づいてローパスフィルタ用の前記ゲイン係数ｙＬ（ｎ）を算出させること
を特徴とする請求項１１に記載のゲイン係数生成プログラム。

【請求項13】

周波数領域において音響信号に対して乗算処理を行うことにより、前記音響信号に音響処理を行うためのゲイン係数を算出するゲイン係数生成装置の制御部に、
ユーザによって設定され、又は予め設定されたローパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃの値およびスロープの絶対値を示すｓｌｐの値に基づいて、基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）と暫定重み係数ｗｂ（ｎ）とを算出させる基本ゲイン係数生成機能と、
前記暫定重み係数ｗｂ（ｎ）と、前記ｓｌｐとに基づいて、重み係数ｗ（ｎ）を算出させる重み係数生成機能と、
前記基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）より前記重み係数ｗ（ｎ）を減算することにより、ローパスフィルタ用のゲイン係数ｙＬ（ｎ）を算出させるゲイン係数合成機能と
を実現させるためのゲイン係数生成プログラムであって、
前記基本ゲイン係数生成機能において、前記制御部に対し、
周波数ｆ（ｎ）が前記カットオフ周波数ｆｃ未満の場合に、
ｗｂ（ｎ）＝−ｌｏｇ_２（ｆ（ｎ）／ｆｃ）
に基づいて前記暫定重み係数ｗｂ（ｎ）を算出させると共に、
ｙｂ（ｎ）＝０
に基づいて前記基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）を算出させ、
周波数ｆ（ｎ）が前記カットオフ周波数ｆｃ以上の場合に、
ｗｂ（ｎ）＝ｌｏｇ_２（ｆ（ｎ）／ｆｃ）
に基づいて前記暫定重み係数ｗｂ（ｎ）を算出させると共に、
ｙｂ（ｎ）＝ｓｌｐ×ｗｂ（ｎ）
に基づいて前記基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）を算出させ、
前記重み係数生成機能において、前記制御部に対し、
前記ｓｌｐ＝０の場合に、ｗ（ｎ）＝０ として前記重み係数ｗ（ｎ）を算出させ、
前記ｓｌｐ≠０の場合に、前記重み係数ｗ（ｎ）の算出過程において求められる値をｗ１（ｎ）およびｗ２（ｎ）とした上で、
ｗ１（ｎ）＝１０^{ｗｂ（ｎ）／２０}
ｗ２（ｎ）＝ｗ１（ｎ）^{ｓｌｐ×４．５／３} ・・・（１）
ｗ（ｎ）＝ｗ２（ｎ）×３ ・・・（２）
に基づいて前記重み係数ｗ（ｎ）を算出させ、
前記ｎは、前記ゲイン係数を用いた音響処理の対象となる音響信号の周波数帯域における０Ｈｚ以外のポイント数（１，２，・・・・）を示すこと
を特徴とするゲイン係数生成プログラム。

【請求項14】

前記ゲイン係数合成機能において算出されたローパスフィルタ用の前記ゲイン係数ｙＬ（ｎ）に基づいて、前記制御部に、ハイパスフィルタ用のゲイン係数ｙＨ（ｎ）を算出させるゲイン係数算出機能を有し、
該ゲイン係数算出機能において、前記制御部に、
前記ゲイン係数ｙＨ（ｎ）の算出過程において求められる値をｙＨ_linear(ｎ)とした上で、
ｙＨ_linear(ｎ)＝１−１０^{ｙＬ（ｎ）／２０}
ｙＨ（ｎ）＝２０×ｌｏｇ_１０（ｙＨ_linear(ｎ)）
に基づいてハイパスフィルタ用の前記ゲイン係数ｙＨ（ｎ）を算出させること
を特徴とする請求項１３に記載のゲイン係数生成プログラム。

【請求項15】

前記重み係数生成機能において、前記制御部に対し、
前記ｓｌｐ≠０の場合に、
ユーザによって設定され、又は予め設定された減衰量の絶対値を示すａｔｔを用い、
前記ｗ２（ｎ）および前記重み係数ｗ（ｎ）を求めるための式（１）および式（２）に換えて、
ｗ２（ｎ）＝ｗ１（ｎ）^{ｓｌｐ×４．５／ａｔｔ}
ｗ（ｎ）＝ｗ２（ｎ）×ａｔｔ
に基づいて前記重み係数ｗ（ｎ）を算出させること
を特徴とする請求項１１乃至請求項１４のいずれか１項に記載のゲイン係数生成プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ゲイン係数生成装置、ゲイン係数生成方法およびゲイン係数生成プログラムに関し、より詳細には、周波数領域において音響信号に音響処理を行う場合に、ＦＩＲフィルタ等を用いることなく、四則演算および指数・対数演算を用いて、音響信号に対してハイパスフィルタあるいはローパスフィルタによりフィルタ処理を施したものと同等な周波数特性を付与することが可能なゲイン係数を生成するためのゲイン係数生成装置、ゲイン係数生成方法およびゲイン係数生成プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、最適な出力帯域がそれぞれ異なっている複数のスピーカを用いて、異なる帯域の音響信号を出力させることにより、高音質の音響再生を行うことが可能なマルチスピーカシステムが知られている。マルチスピーカシステムでは、高音質な音響再生を実現するために、音響信号に対して、クロスオーバー処理（ハイパスフィルタ処理およびローパスフィルタ処理）を施すことが一般的である。クロスオーバー処理を施すことによって、スピーカユニット毎に最適な周波数帯域で音響再生を行うことが可能になる。クロスオーバー処理に用いられるデジタルフィルタとしては、ＩＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタやＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタ等が知られている。

【0003】

ＩＩＲフィルタは、任意の周波数帯域において音響信号の調整を容易に行うことができる(調整容易性を備える)。一方で、ＩＩＲフィルタは、フィルタの内部処理においてフィードバックループを用いることから、演算誤差が蓄積して演算精度の低下を招く傾向があった。一方で、ＦＩＲフィルタは、フィルタ１係数あたりに、乗算と加算を各１回行うだけで、信号に対するフィルタ処理が完結するため、演算誤差が蓄積することはなく、演算精度が高い（演算高精度性を備える）という特徴がある。しかしながら、ＦＩＲフィルタでは、信号の周波数特性に対して、特定の周波数部分だけを変更するようなフィルタ処理が困難であり、フィルタにおける調整性がＩＩＲフィルタに比べて劣るという問題があった。

【0004】

このような、ＩＩＲフィルタにおける問題点と、ＦＩＲフィルタにおける問題点とを解決する方法として、ＩＩＲフィルタにおける調整容易性と、ＦＩＲフィルタにおける演算高精度性とを併せ持つ信号処理回路が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【0005】

この信号処理回路において、信号の任意の伝達関数を調整するための調整モードと、調整モードにおいて調整された伝達関数に基づいて信号処理を行う信号処理モードとが設けられている。信号処理回路では、調整モードにおいてＩＩＲフィルタを用いて伝達関数の調整を行い、調整モードによる調整が完了した後、あるいは信号処理モードにモード変更された後に、調整モードで調整された伝達関数と等価な伝達関数のＦＩＲフィルタに構成を変更する処理を行う。

【0006】

一方で、時間領域においてＦＩＲフィルタを用いてクロスオーバー処理を行う方法が、一般的に知られている（特許文献２参照）。時間領域においてＦＩＲフィルタを用いてクロスオーバー処理を行う方法では、フィルタ係数記憶部に複数のフィルタ係数が記録されており、必要に応じてフィルタ係数記憶部からフィルタ係数が読み出されてフィルタ係数の切替処理が行われる。この切替処理によって、クロスオーバー処理に必要なカットオフ周波数やスロープ（フィルタの周波数特性における傾き）の調整が行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】国際公開第２０１０／０４１３８１号

【特許文献2】特許第４３６４５９８号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、時間領域においてＦＩＲフィルタを用いてクロスオーバー処理を行う方法では、フィルタ係数記憶部に予め想定され得る複数のフィルタ係数を記録させておく必要があるため、メモリ容量が大きくなってしまうという問題があった。

【0009】

さらに、フィルタ係数記憶部に記録されるフィルタ係数を読み出してカットオフ周波数やスロープの調整を行うことによって、ＩＩＲフィルタと等価な周波数特性をＦＩＲフィルタで実現するためには、ＩＩＲフィルタのフィルタ係数からＦＩＲフィルタのフィルタ係数へと変換を行う必要が生ずるため、処理が複雑化するという問題が生じ得る。

【0010】

一方で、信号の時間領域においてＦＩＲフィルタを用いてクロスオーバー処理を行うのではなく、信号の周波数領域においてＦＩＲフィルタを用いることによりクロスオーバー処理を行うことも可能である。この場合には、信号をＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）することにより得られる周波数スペクトル信号に対して、ＦＦＴ長に対応した長さを備えたゲイン係数を乗算することにより、信号の周波数特性を調整することができる。

【0011】

このようにして、周波数領域においてＦＩＲフィルタを用いてフィルタ処理を行う場合、バタワースフィルタ等の汎用的なＩＩＲフィルタと等価な周波数特性を実現するためには、ＩＩＲフィルタのフィルタ係数を算出する処理や、算出されたフィルタ係数を周波数特性に変換する処理が必要となり、各処理における様々なライブラリ等も必要となる。このため、機能実装の複雑化や、フィルタ係数の切替に伴う処理負担の増加等が生じるおそれがある。予め必要になるフィルタ係数をテーブルとしてメモリ等に保存しておく方法も考えられるが、この場合には、比較的大容量のメモリを確保する必要が生ずるという問題が発生する。

【0012】

また、ＦＩＲフィルタを用いて周波数帯域の分割／合成処理を行う場合には、カットオフ周波数における減衰量が−６［ｄＢ］となるフィルタ特性を用いる必要が生ずる場合もある。その一例であるリンクウィッツ・ライリーフィルタ（Linkwitz-Riley filter）は、バタワースフィルタを２段カスケード接続することで実現されるが、段数を２段（又はｎ段）にすることで２倍（又はｎ倍）のスロープを持つフィルタしか実現することができないという問題がある。

【0013】

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、複数のフィルタ係数やライブラリ等を予め記録させておくことなく、バタワースフィルタやリンクウィッツ・ライリーフィルタ等と等価な周波数特性を備えたゲイン係数を、四則演算および指数・対数演算を用いて算出することが可能なゲイン係数生成装置、ゲイン係数生成方法およびゲイン係数生成プログラムを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記課題を解決するために、本発明に係るゲイン係数生成装置は、ユーザによって設定され、又は予め設定されたハイパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃの値およびスロープの絶対値を示すｓｌｐの値に基づいて、基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）と暫定重み係数ｗｂ（ｎ）とを算出する基本ゲイン係数生成手段と、前記暫定重み係数ｗｂ（ｎ）と、前記ｓｌｐとに基づいて、重み係数ｗ（ｎ）を算出する重み係数生成手段と、前記基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）より前記重み係数ｗ（ｎ）を減算することにより、ハイパスフィルタ用のゲイン係数ｙＨ（ｎ）を算出するゲイン係数合成手段とを有し、
前記基本ゲイン係数生成手段は、
周波数ｆ（ｎ）が前記カットオフ周波数ｆｃ未満の場合に、
ｗｂ（ｎ）＝−ｌｏｇ_２（ｆ（ｎ）／ｆｃ）
に基づいて前記暫定重み係数ｗｂ（ｎ）を算出すると共に、
ｙｂ（ｎ）＝ｓｌｐ×ｗｂ（ｎ）
に基づいて前記基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）を算出し、
周波数ｆ（ｎ）が前記カットオフ周波数ｆｃ以上の場合に、
ｗｂ（ｎ）＝ｌｏｇ_２（ｆ（ｎ）／ｆｃ）
に基づいて前記暫定重み係数ｗｂ（ｎ）を算出すると共に、
ｙｂ（ｎ）＝０
に基づいて前記基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）を算出し、
前記重み係数生成手段は、
前記ｓｌｐ＝０の場合に、ｗ（ｎ）＝０ として前記重み係数ｗ（ｎ）を算出し、
前記ｓｌｐ≠０の場合に、前記重み係数ｗ（ｎ）の算出過程において求められる値をｗ１（ｎ）およびｗ２（ｎ）とした上で、
ｗ１（ｎ）＝１０^{ｗｂ（ｎ）／２０}
ｗ２（ｎ）＝ｗ１（ｎ）^{ｓｌｐ×４．５／３} ・・・（１）
ｗ（ｎ）＝ｗ２（ｎ）×３ ・・・（２）
に基づいて前記重み係数ｗ（ｎ）を算出し、
前記ｎは、前記ゲイン係数を用いた音響処理の対象となる音響信号の周波数帯域における０Ｈｚ以外のポイント数（１，２，・・・・）を示すことを特徴とする。

【0015】

また、本発明に係るゲイン係数生成装置は、ユーザによって設定され、又は予め設定されたローパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃの値およびスロープの絶対値を示すｓｌｐの値に基づいて、基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）と暫定重み係数ｗｂ（ｎ）とを算出する基本ゲイン係数生成手段と、前記暫定重み係数ｗｂ（ｎ）と、前記ｓｌｐとに基づいて、重み係数ｗ（ｎ）を算出する重み係数生成手段と、前記基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）より前記重み係数ｗ（ｎ）を減算することにより、ローパスフィルタ用のゲイン係数ｙＬ（ｎ）を算出するゲイン係数合成手段とを有し、
前記基本ゲイン係数生成手段は、
周波数ｆ（ｎ）が前記カットオフ周波数ｆｃ未満の場合に、
ｗｂ（ｎ）＝−ｌｏｇ_２（ｆ（ｎ）／ｆｃ）
に基づいて前記暫定重み係数ｗｂ（ｎ）を算出すると共に、
ｙｂ（ｎ）＝０
に基づいて前記基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）を算出し、
周波数ｆ（ｎ）が前記カットオフ周波数ｆｃ以上の場合に、
ｗｂ（ｎ）＝ｌｏｇ_２（ｆ（ｎ）／ｆｃ）
に基づいて前記暫定重み係数ｗｂ（ｎ）を算出すると共に、
ｙｂ（ｎ）＝ｓｌｐ×ｗｂ（ｎ）
に基づいて前記基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）を算出し、
前記重み係数生成手段は、
前記ｓｌｐ＝０の場合に、ｗ（ｎ）＝０ として前記重み係数ｗ（ｎ）を算出し、
前記ｓｌｐ≠０の場合に、前記重み係数ｗ（ｎ）の算出過程において求められる値をｗ１（ｎ）およびｗ２（ｎ）とした上で、
ｗ１（ｎ）＝１０^{ｗｂ（ｎ）／２０}
ｗ２（ｎ）＝ｗ１（ｎ）^{ｓｌｐ×４．５／３} ・・・（１）
ｗ（ｎ）＝ｗ２（ｎ）×３ ・・・（２）
に基づいて前記重み係数ｗ（ｎ）を算出し、
前記ｎは、前記ゲイン係数を用いた音響処理の対象となる音響信号の周波数帯域における０Ｈｚ以外のポイント数（１，２，・・・・）を示すことを特徴とする。

【0016】

さらに、本発明に係るゲイン係数生成方法は、ユーザによって設定され、又は予め設定されたハイパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃの値およびスロープの絶対値を示すｓｌｐの値に基づいて、基本ゲイン係数生成手段が、基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）と暫定重み係数ｗｂ（ｎ）とを算出する基本ゲイン係数生成ステップと、前記暫定重み係数ｗｂ（ｎ）と、前記ｓｌｐとに基づいて、重み係数生成手段が、重み係数ｗ（ｎ）を算出する重み係数生成ステップと、前記基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）より前記重み係数ｗ（ｎ）を減算することにより、ゲイン係数合成手段が、ハイパスフィルタ用のゲイン係数ｙＨ（ｎ）を算出するゲイン係数合成ステップとを有し、
前記基本ゲイン係数生成ステップにおいて、前記基本ゲイン係数生成手段は、
周波数ｆ（ｎ）が前記カットオフ周波数ｆｃ未満の場合に、
ｗｂ（ｎ）＝−ｌｏｇ_２（ｆ（ｎ）／ｆｃ）
に基づいて前記暫定重み係数ｗｂ（ｎ）を算出すると共に、
ｙｂ（ｎ）＝ｓｌｐ×ｗｂ（ｎ）
に基づいて前記基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）を算出し、
周波数ｆ（ｎ）が前記カットオフ周波数ｆｃ以上の場合に、
ｗｂ（ｎ）＝ｌｏｇ_２（ｆ（ｎ）／ｆｃ）
に基づいて前記暫定重み係数ｗｂ（ｎ）を算出すると共に、
ｙｂ（ｎ）＝０
に基づいて前記基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）を算出し、
前記重み係数生成ステップにおいて、前記重み係数生成手段は、
前記ｓｌｐ＝０の場合に、ｗ（ｎ）＝０ として前記重み係数ｗ（ｎ）を算出し、
前記ｓｌｐ≠０の場合に、前記重み係数ｗ（ｎ）の算出過程において求められる値をｗ１（ｎ）およびｗ２（ｎ）とした上で、
ｗ１（ｎ）＝１０^{ｗｂ（ｎ）／２０}
ｗ２（ｎ）＝ｗ１（ｎ）^{ｓｌｐ×４．５／３} ・・・（１）
ｗ（ｎ）＝ｗ２（ｎ）×３ ・・・（２）
に基づいて前記重み係数ｗ（ｎ）を算出し、
前記ｎは、前記ゲイン係数を用いた音響処理の対象となる音響信号の周波数帯域における０Ｈｚ以外のポイント数（１．２．・・・・）を示すことを特徴とする。

【0017】

また、本発明に係るゲイン係数生成方法は、ユーザによって設定され、又は予め設定されたローパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃの値およびスロープの絶対値を示すｓｌｐの値に基づいて、基本ゲイン係数生成手段が、基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）と暫定重み係数ｗｂ（ｎ）とを算出する基本ゲイン係数生成ステップと、前記暫定重み係数ｗｂ（ｎ）と、前記ｓｌｐとに基づいて、重み係数生成手段が、重み係数ｗ（ｎ）を算出する重み係数生成ステップと、前記基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）より前記重み係数ｗ（ｎ）を減算することにより、ゲイン係数合成手段が、ローパスフィルタ用のゲイン係数ｙＬ（ｎ）を算出するゲイン係数合成ステップとを有し、
前記基本ゲイン係数生成ステップにおいて、前記基本ゲイン係数生成手段は、
周波数ｆ（ｎ）が前記カットオフ周波数ｆｃ未満の場合に、
ｗｂ（ｎ）＝−ｌｏｇ_２（ｆ（ｎ）／ｆｃ）
に基づいて前記暫定重み係数ｗｂ（ｎ）を算出すると共に、
ｙｂ（ｎ）＝０
に基づいて前記基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）を算出し、
周波数ｆ（ｎ）が前記カットオフ周波数ｆｃ以上の場合に、
ｗｂ（ｎ）＝ｌｏｇ_２（ｆ（ｎ）／ｆｃ）
に基づいて前記暫定重み係数ｗｂ（ｎ）を算出すると共に、
ｙｂ（ｎ）＝ｓｌｐ×ｗｂ（ｎ）
に基づいて前記基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）を算出し、
前記重み係数生成ステップにおいて、前記重み係数生成手段は、
前記ｓｌｐ＝０の場合に、ｗ（ｎ）＝０ として前記重み係数ｗ（ｎ）を算出し、
前記ｓｌｐ≠０の場合に、前記重み係数ｗ（ｎ）の算出過程において求められる値をｗ１（ｎ）およびｗ２（ｎ）とした上で、
ｗ１（ｎ）＝１０^{ｗｂ（ｎ）／２０}
ｗ２（ｎ）＝ｗ１（ｎ）^{ｓｌｐ×４．５／３} ・・・（１）
ｗ（ｎ）＝ｗ２（ｎ）×３ ・・・（２）
に基づいて前記重み係数ｗ（ｎ）を算出し、
前記ｎは、前記ゲイン係数を用いた音響処理の対象となる音響信号の周波数帯域における０Ｈｚ以外のポイント数（１，２，・・・・）を示すことを特徴とする。

【0018】

さらに、本発明に係るゲイン係数生成プログラムは、周波数領域において音響信号に対して乗算処理を行うことにより、前記音響信号に音響処理を行うためのゲイン係数を算出するゲイン係数生成装置の制御部に、ユーザによって設定され、又は予め設定されたハイパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃの値およびスロープの絶対値を示すｓｌｐの値に基づいて、基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）と暫定重み係数ｗｂ（ｎ）とを算出させる基本ゲイン係数生成機能と、前記暫定重み係数ｗｂ（ｎ）と、前記ｓｌｐとに基づいて、重み係数ｗ（ｎ）を算出させる重み係数生成機能と、前記基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）より前記重み係数ｗ（ｎ）を減算することにより、ハイパスフィルタ用のゲイン係数ｙＨ（ｎ）を算出させるゲイン係数合成機能とを実現させるためのゲイン係数生成プログラムであって、
前記基本ゲイン係数生成機能において、前記制御部に対し、
周波数ｆ（ｎ）が前記カットオフ周波数ｆｃ未満の場合に、
ｗｂ（ｎ）＝−ｌｏｇ_２（ｆ（ｎ）／ｆｃ）
に基づいて前記暫定重み係数ｗｂ（ｎ）を算出させると共に、
ｙｂ（ｎ）＝ｓｌｐ×ｗｂ（ｎ）
に基づいて前記基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）を算出させ、
周波数ｆ（ｎ）が前記カットオフ周波数ｆｃ以上の場合に、
ｗｂ（ｎ）＝ｌｏｇ_２（ｆ（ｎ）／ｆｃ）
に基づいて前記暫定重み係数ｗｂ（ｎ）を算出させると共に、
ｙｂ（ｎ）＝０
に基づいて前記基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）を算出させ、
前記重み係数生成機能において、前記制御部に対し、
前記ｓｌｐ＝０の場合に、ｗ（ｎ）＝０ として前記重み係数ｗ（ｎ）を算出させ、
前記ｓｌｐ≠０の場合に、前記重み係数ｗ（ｎ）の算出過程において求められる値をｗ１（ｎ）およびｗ２（ｎ）とした上で、
ｗ１（ｎ）＝１０^{ｗｂ（ｎ）／２０}
ｗ２（ｎ）＝ｗ１（ｎ）^{ｓｌｐ×４．５／３} ・・・（１）
ｗ（ｎ）＝ｗ２（ｎ）×３ ・・・（２）
に基づいて前記重み係数ｗ（ｎ）を算出させ、
前記ｎは、前記ゲイン係数を用いた音響処理の対象となる音響信号の周波数帯域における０Ｈｚ以外のポイント数（１．２．・・・・）を示すことを特徴とする。

【0019】

また、本発明に係るゲイン係数生成プログラムは、周波数領域において音響信号に対して乗算処理を行うことにより、前記音響信号に音響処理を行うためのゲイン係数を算出するゲイン係数生成装置の制御部に、ユーザによって設定され、又は予め設定されたローパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃの値およびスロープの絶対値を示すｓｌｐの値に基づいて、基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）と暫定重み係数ｗｂ（ｎ）とを算出させる基本ゲイン係数生成機能と、前記暫定重み係数ｗｂ（ｎ）と、前記ｓｌｐとに基づいて、重み係数ｗ（ｎ）を算出させる重み係数生成機能と、前記基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）より前記重み係数ｗ（ｎ）を減算することにより、ローパスフィルタ用のゲイン係数ｙＬ（ｎ）を算出させるゲイン係数合成機能とを実現させるためのゲイン係数生成プログラムであって、
前記基本ゲイン係数生成機能において、前記制御部に対し、
周波数ｆ（ｎ）が前記カットオフ周波数ｆｃ未満の場合に、
ｗｂ（ｎ）＝−ｌｏｇ_２（ｆ（ｎ）／ｆｃ）
に基づいて前記暫定重み係数ｗｂ（ｎ）を算出させると共に、
ｙｂ（ｎ）＝０
に基づいて前記基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）を算出させ、
周波数ｆ（ｎ）が前記カットオフ周波数ｆｃ以上の場合に、
ｗｂ（ｎ）＝ｌｏｇ_２（ｆ（ｎ）／ｆｃ）
に基づいて前記暫定重み係数ｗｂ（ｎ）を算出させると共に、
ｙｂ（ｎ）＝ｓｌｐ×ｗｂ（ｎ）
に基づいて前記基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）を算出させ、
前記重み係数生成機能において、前記制御部に対し、
前記ｓｌｐ＝０の場合に、ｗ（ｎ）＝０ として前記重み係数ｗ（ｎ）を算出させ、
前記ｓｌｐ≠０の場合に、前記重み係数ｗ（ｎ）の算出過程において求められる値をｗ１（ｎ）およびｗ２（ｎ）とした上で、
ｗ１（ｎ）＝１０^{ｗｂ（ｎ）／２０}
ｗ２（ｎ）＝ｗ１（ｎ）^{ｓｌｐ×４．５／３} ・・・（１）
ｗ（ｎ）＝ｗ２（ｎ）×３ ・・・（２）
に基づいて前記重み係数ｗ（ｎ）を算出させ、
前記ｎは、前記ゲイン係数を用いた音響処理の対象となる音響信号の周波数帯域における０Ｈｚ以外のポイント数（１，２，・・・・）を示すことを特徴とする。

【0020】

本発明に係るゲイン係数生成装置、ゲイン係数生成方法およびゲイン係数生成プログラムでは、ユーザによって予め設定等されたカットオフ周波数ｆｃの値およびスロープの絶対値を示すｓｌｐの値に基づいて、ゲイン係数を算出することができる。より詳細には、基本ゲイン係数生成手段、重み係数生成手段およびゲイン係数合成手段が、ユーザにより予め設定等されたカットオフ周波数ｆｃとスロープの絶対値ｓｌｐとに則したフィルタと等価な周波数特性を備えたゲイン係数を、四則演算および指数・対数演算により生成することが可能となる。

【0021】

このため、従来のフィルタ処理のように、予め複数のフィルタ係数をメモリ等に記憶する必要がなくなり、大容量のメモリ等を用意する必要がなくなる。また、ＩＩＲフィルタのフィルタ係数からＦＩＲフィルタのフィルタ係数へと変換する処理など、種々の処理を行う必要がなくなるため、各処理における様々なライブラリ等が必要なくなると共に、処理の簡素化と処理負担の軽減を図ることが可能になる。

【0022】

上述したゲイン係数生成装置は、前記ゲイン係数合成手段により算出されたハイパスフィルタ用の前記ゲイン係数ｙＨ（ｎ）に基づいて、ローパスフィルタ用のゲイン係数ｙＬ（ｎ）を算出するゲイン係数算出手段を有し、該ゲイン係数算出手段は、前記ゲイン係数ｙＬ（ｎ）の算出過程において求められる値をｙＬ_linear(ｎ)とした上で、
ｙＬ_linear(ｎ)＝１−１０^{ｙＨ（ｎ）／２０}
ｙＬ（ｎ）＝２０×ｌｏｇ_１０（ｙＬ_linear(ｎ)）
に基づいてローパスフィルタ用の前記ゲイン係数ｙＬ（ｎ）を算出するものであってもよい。

【0023】

また、上述したゲイン係数生成装置は、前記ゲイン係数合成手段により算出されたローパスフィルタ用の前記ゲイン係数ｙＬ（ｎ）に基づいて、ハイパスフィルタ用のゲイン係数ｙＨ（ｎ）を算出するゲイン係数算出手段を有し、該ゲイン係数算出手段は、前記ゲイン係数ｙＨ（ｎ）の算出過程において求められる値をｙＨ_linear(ｎ)とした上で、
ｙＨ_linear(ｎ)＝１−１０^{ｙＬ（ｎ）／２０}
ｙＨ（ｎ）＝２０×ｌｏｇ_１０（ｙＨ_linear(ｎ)）
に基づいてハイパスフィルタ用の前記ゲイン係数ｙＨ（ｎ）を算出するものであってもよい。

【0024】

さらに、上述したゲイン係数生成方法は、前記ゲイン係数合成ステップにおいて算出されたハイパスフィルタ用の前記ゲイン係数ｙＨ（ｎ）に基づいて、ゲイン係数算出手段が、ローパスフィルタ用のゲイン係数ｙＬ（ｎ）を算出するゲイン係数算出ステップを有し、該ゲイン係数算出ステップにおいて、前記ゲイン係数算出手段は、前記ゲイン係数ｙＬ（ｎ）の算出過程において求められる値をｙＬ_linear(ｎ)とした上で、
ｙＬ_linear(ｎ)＝１−１０^{ｙＨ（ｎ）／２０}
ｙＬ（ｎ）＝２０×ｌｏｇ_１０（ｙＬ_linear(ｎ)）
に基づいてローパスフィルタ用の前記ゲイン係数ｙＬ（ｎ）を算出するものであってもよい。

【0025】

また、上述したゲイン係数生成方法は、前記ゲイン係数合成ステップにおいて算出されたローパスフィルタ用の前記ゲイン係数ｙＬ（ｎ）に基づいて、ゲイン係数算出手段が、ハイパスフィルタ用のゲイン係数ｙＨ（ｎ）を算出するゲイン係数算出ステップを有し、該ゲイン係数算出ステップにおいて前記ゲイン係数算出手段は、前記ゲイン係数ｙＨ（ｎ）の算出過程において求められる値をｙＨ_linear(ｎ)とした上で、
ｙＨ_linear(ｎ)＝１−１０^{ｙＬ（ｎ）／２０}
ｙＨ（ｎ）＝２０×ｌｏｇ_１０（ｙＨ_linear(ｎ)）
に基づいてハイパスフィルタ用の前記ゲイン係数ｙＨ（ｎ）を算出するものであってもよい。

【0026】

さらに、上述したゲイン係数生成プログラムは、前記ゲイン係数合成機能において算出されたハイパスフィルタ用の前記ゲイン係数ｙＨ（ｎ）に基づいて、前記制御部に、ローパスフィルタ用のゲイン係数ｙＬ（ｎ）を算出させるゲイン係数算出機能を有し、該ゲイン係数算出機能において、前記制御部に、前記ゲイン係数ｙＬ（ｎ）の算出過程において求められる値をｙＬ_linear(ｎ)とした上で、
ｙＬ_linear(ｎ)＝１−１０^{ｙＨ（ｎ）／２０}
ｙＬ（ｎ）＝２０×ｌｏｇ_１０（ｙＬ_linear(ｎ)）
に基づいてローパスフィルタ用の前記ゲイン係数ｙＬ（ｎ）を算出させるものであってもよい。

【0027】

また、上述したゲイン係数生成プログラムは、前記ゲイン係数合成機能において算出されたローパスフィルタ用の前記ゲイン係数ｙＬ（ｎ）に基づいて、前記制御部に、ハイパスフィルタ用のゲイン係数ｙＨ（ｎ）を算出させるゲイン係数算出機能を有し、該ゲイン係数算出機能において、前記制御部に、前記ゲイン係数ｙＨ（ｎ）の算出過程において求められる値をｙＨ_linear(ｎ)とした上で、
ｙＨ_linear(ｎ)＝１−１０^{ｙＬ（ｎ）／２０}
ｙＨ（ｎ）＝２０×ｌｏｇ_１０（ｙＨ_linear(ｎ)）
に基づいてハイパスフィルタ用の前記ゲイン係数ｙＨ（ｎ）を算出させるものであってもよい。

【0028】

また、本発明に係るゲイン係数生成装置、ゲイン係数生成方法およびゲイン係数生成プログラムでは、ハイパスフィルタに係るゲイン係数あるいはローパスフィルタに係るゲイン係数の一方を四則演算等により算出した後に、周波数領域において信号レベルがフラットな信号の周波数特性からゲイン係数における周波数特性を減算することにより、他方（ローパスフィルタあるいはハイパスフィルタ）のゲイン係数を求めることを特徴としている。このため、四則演算等により算出されたゲイン係数と、求められた他方のゲイン係数とを用いてクロスオーバー処理を行っても、クロスオーバー処理が行われた周波数におけるピークの発生を抑制することができる。

【0029】

さらに、上述したゲイン係数生成装置において、前記重み係数生成手段は、前記ｓｌｐ≠０の場合に、ユーザによって設定され、又は予め設定された減衰量の絶対値を示すａｔｔを用い、前記ｗ２（ｎ）および前記重み係数ｗ（ｎ）を求めるための式（１）および式（２）に換えて、
ｗ２（ｎ）＝ｗ１（ｎ）^{ｓｌｐ×４．５／ａｔｔ}
ｗ（ｎ）＝ｗ２（ｎ）×ａｔｔ
に基づいて前記重み係数ｗ（ｎ）を算出するものであってもよい。

【0030】

また、上述したゲイン係数生成方法は、前記重み係数生成ステップにおいて、前記重み係数生成手段が、前記ｓｌｐ≠０の場合に、ユーザによって設定され、又は予め設定された減衰量の絶対値を示すａｔｔを用い、前記ｗ２（ｎ）および前記重み係数ｗ（ｎ）を求めるための式（１）および式（２）に換えて、
ｗ２（ｎ）＝ｗ１（ｎ）^{ｓｌｐ×４．５／ａｔｔ}
ｗ（ｎ）＝ｗ２（ｎ）×ａｔｔ
に基づいて前記重み係数ｗ（ｎ）を算出するものであってもよい。

【0031】

さらに、上述したゲイン係数生成プログラムは、前記重み係数生成機能において、前記制御部に対し、前記ｓｌｐ≠０の場合に、ユーザによって設定され、又は予め設定された減衰量の絶対値を示すａｔｔを用い、前記ｗ２（ｎ）および前記重み係数ｗ（ｎ）を求めるための式（１）および式（２）に換えて、
ｗ２（ｎ）＝ｗ１（ｎ）^{ｓｌｐ×４．５／ａｔｔ}
ｗ（ｎ）＝ｗ２（ｎ）×ａｔｔ
に基づいて前記重み係数ｗ（ｎ）を算出させるものであってもよい。

【0032】

また、本発明に係るゲイン係数生成装置、ゲイン係数生成方法およびゲイン係数生成プログラムでは、バタワースフィルタにおいて通常｜−３｜［ｄＢ］である減衰量を、減衰量の絶対値を示すａｔｔを用いて、｜−３｜［ｄＢ］以外の値を設定することによって、通常の減衰量である｜−３｜［ｄＢ］以外の値からなる減衰量を備えたフィルタと等価な周波数特性を備えたゲイン係数を生成することが可能となる。

【0033】

例えば、リンクウィッツ・ライリーフィルタ（Linkwitz-Riley filter）のように、減衰量が｜−６｜［ｄＢ］となる場合には、フィルタの段数を２段にする必要が生ずるが、ａｔｔを｜−６｜ｄＢに設定することにより、段数を１段のままで減衰量を｜−６｜［ｄＢ］とするフィルタと等価な周波数特性を備えたゲイン係数を生成することが可能となる。

【0034】

このように、本発明に係るゲイン係数生成装置、ゲイン係数生成方法およびゲイン係数生成プログラムでは、ユーザが予め設定等したカットオフ周波数ｆｃの値とスロープの絶対値ｓｌｐとを特性として備えるフィルタと等価であって、さらにａｔｔとして設定された減衰量を特性として有するフィルタと等価な周波数特性のゲイン係数を、容易に算出することが可能になる。

【発明の効果】

【0035】

本発明に係るゲイン係数生成装置、ゲイン係数生成方法およびゲイン係数生成プログラムによれば、ユーザによって予め設定等されたカットオフ周波数ｆｃの値およびスロープの絶対値を示すｓｌｐの値に基づいて、ゲイン係数を算出することができる。より詳細には、基本ゲイン係数生成手段、重み係数生成手段およびゲイン係数合成手段が、ユーザにより予め設定等されたカットオフ周波数ｆｃとスロープの絶対値ｓｌｐとに則したフィルタと等価な周波数特性を備えたゲイン係数を、四則演算および指数・対数演算により生成することが可能となる。

【0036】

このため、従来のフィルタ処理のように、予め複数のフィルタ係数をメモリ等に記憶する必要がなくなり、大容量のメモリ等を用意する必要がなくなる。また、ＩＩＲフィルタのフィルタ係数からＦＩＲフィルタのフィルタ係数へと変換する処理など、種々の処理を行う必要がなくなるため、各処理における様々なライブラリ等が必要なくなると共に、処理の簡素化と処理負担の軽減を図ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】本実施の形態に係る音場補正装置の概略構成を示したブロック図である。

【図2】本実施の形態に係るゲイン係数生成部の処理内容を示したフローチャートである。

【図3】（ａ）は、本実施の形態に係る基本ゲイン係数生成部において求められる基本ゲイン係数の一例を示した図であり、（ｂ）は、暫定重み係数の一例を示した図である。

【図4】（ａ）は、本実施の形態に係る重み係数生成部において求められる重み係数ｗと算出過程で求められたｗ１、ｗ２とを示した図であり、（ｂ）は、本実施の形態に係るゲイン係数合成部において求められるゲイン係数の一例を示した図であって、ｓｌｐ＝｜１２｜［ｄＢ／ｏｃｔ］、ａｔｔ＝｜−３｜［ｄＢ］の場合におけるゲイン係数を示した図である。

【図5】（ａ）は、本実施の形態に係るゲイン係数合成部において求められるゲイン係数の他の例を示した図であって、ｓｌｐ＝|６|，|１２|，|１８|，|２４|，|３６|，|４８|，|７２|［ｄＢ／ｏｃｔ］、ａｔｔ＝｜−３｜［ｄＢ］の場合におけるゲイン係数を示した図であり、（ｂ）は、ｓｌｐ＝|−６|，|−１２|，|−１８|，|−２４|，|−３６|，|−４８|，|−７２|［ｄＢ／ｏｃｔ］、ａｔｔ＝｜−６｜［ｄＢ］の場合におけるゲイン係数を示した図である。

【図6】（ａ）は、ＨＰＦ／ＬＰＦ独立方式であって、ａｔｔ＝｜−３｜［ｄＢ］、ｓｌｐ＝｜±１２｜［ｄＢ／ｏｃｔ］の周波数特性を備えた段数１のバタワースフィルタにおけるハイパスフィルタとローパスフィルタとそれらを合成した場合との周波数特性を示した図であり、（ｂ）は、ＨＰＦ／ＬＰＦ独立方式であって、ａｔｔ＝｜−３｜［ｄＢ］、ｓｌｐ＝｜±１２｜［ｄＢ／ｏｃｔ］の周波数特性を備えた段数２のバタワースフィルタにおけるハイパスフィルタとローパスフィルタとそれらを合成した場合との周波数特性を示した図である。

【図7】（ａ）は、本実施の形態に係るゲイン係数生成部において、ＨＰＦ／ＬＰＦ独立方式、ａｔｔ＝｜−６｜［ｄＢ］、ｓｌｐ＝｜±１２｜［ｄＢ／ｏｃｔ］の設定値に基づいて算出された段数１のハイパスフィルタとローパスフィルタとそれらを合成した場合との周波数特性を示した図であり、（ｂ）は、本実施の形態に係るゲイン係数生成部において、ＨＰＦ／ＬＰＦ差分方式、ａｔｔ＝｜−３｜［ｄＢ］、ｓｌｐ＝｜−１２｜［ｄＢ／ｏｃｔ］の設定値に基づいて算出された段数２のハイパスフィルタとローパスフィルタとそれらを合成した場合との周波数特性を示した図である。

【図8】（ａ）は、本実施の形態に係るゲイン係数生成部において、ＨＰＦ／ＬＰＦ差分方式、ａｔｔ＝｜−６｜［ｄＢ］、ｓｌｐ＝｜−１２｜［ｄＢ／ｏｃｔ］の設定値に基づいて算出された段数１のハイパスフィルタとローパスフィルタとそれらを合成した場合との周波数特性を示した図であり、（ｂ）は、本実施の形態に係るゲイン係数生成部において、ＨＰＦ／ＬＰＦ差分方式、ａｔｔ＝｜−６｜［ｄＢ］、ｓｌｐ＝｜−７２｜［ｄＢ／ｏｃｔ］の設定値に基づいて算出された段数１のハイパスフィルタとローパスフィルタとそれらを合成した場合との周波数特性を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0038】

以下、本発明に係るゲイン係数生成装置の一例となるゲイン係数生成部を備えた音場補正装置について、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施の形態に係る音場補正装置の概略構成を示したブロック図である。本実施の形態に係る音場補正装置では、図示を省略した音源から出力された音響信号を周波数領域の音響信号に変換し、ゲイン係数を用いて周波数特性の補正を行った後に、時間領域における音響信号(リニアの音響信号)に戻すことによって、クロスオーバー処理を行う。

【0039】

［音場補正装置］
音場補正装置１００は、ＦＦＴ部１０と、周波数フィルタ部２０と、ＩＦＦＴ部３０と、パラメータ設定部４０と、ゲイン係数生成部５０とを有している。

【0040】

［ＦＦＴ部］
ＦＦＴ部１０は、まず、図示を省略した音源より入力された音響信号を、サンプリングして離散時間信号に変換し、離散時間信号をフーリエ変換する処理を行う。より詳細に説明すると、ＦＦＴ部１０は、音響信号に対するオーバーラップ処理と窓関数により重み付けとを行った後に、短時間フーリエ変換処理を行う。この短時間フーリエ変換処理によって、ＦＦＴ部１０は、音響信号を時間領域から周波数領域に変換し、実数と虚数の周波数スペクトル信号を出力する。本実施の形態では、一例として、サンプリング周波数は９６ｋＨｚ、フーリエ変換長は１６，３８４サンプル、オーバーラップ長は１２，２８８サンプル、窓関数はハニング窓とし、４，０９６サンプルずつ時間シフトしながら短時間フーリエ変換を行うものとする。この場合、１６，３８４ポイントの周波数スペクトル信号が得られる。ここで、ＦＦＴ部１０は、１６，３８４ポイントのうち、０Ｈｚから４８ｋＨｚまでのナイキスト周波数による８，１９３ポイントの周波数スペクトル信号を出力する。

【0041】

［周波数フィルタ部］
周波数フィルタ部２０は、ゲイン係数生成部５０において算出されたゲイン係数を用いて、ＦＦＴ部１０から周波数フィルタ部２０へ出力された周波数スペクトル信号に対してクロスオーバー処理を行う役割を有している。具体的に、周波数フィルタ部２０は、ＦＦＴ部１０より出力された周波数スペクトル信号に対して、ゲイン係数生成部５０で算出されゲイン係数を乗算することによって、周波数領域でのフィルタ処理（フィルタリング）を行う。ゲイン係数を用いて周波数スペクトル信号のフィルタ処理を行うことによって、所望の周波数帯域以外の信号レベルが制限された（あるいは、所望の周波数帯域の信号レベルだけが強調された）周波数スペクトル信号を、ゲイン係数に応じて生成することができる。周波数フィルタ部２０においてフィルタ処理された周波数スペクトル信号は、周波数フィルタ部２０からＩＦＦＴ部３０に対して出力される。

【0042】

［ＩＦＦＴ部］
ＩＦＦＴ部３０は、フィルタ処理された周波数スペクトル信号を、時間領域における音響信号へ変換する役割を有している。ＩＦＦＴ部３０は、周波数スペクトル信号に対して、短時間逆フーリエ変換処理を施すことによって、周波数スペクトル信号を、周波数領域から時間領域へ変換する。さらに、ＩＦＦＴ部３０は、窓関数による重み付け処理とオーバーラップ加算処理とを行うことにより、周波数スペクトル信号を音響信号に変換する。ＩＦＦＴ部３０より出力される音響信号は、周波数フィルタ部２０におけるフィルタ処理によって、周波数帯域のゲイン補正が行われた（周波数特性の補正が行われた）、音響信号となる。ＩＦＦＴ部３０より出力された音響信号は、図示を省略したスピーカ等に出力される。

【0043】

［パラメータ設定部］
パラメータ設定部４０は、クロスオーバー処理に必要なパラメータをユーザが設定するためのユーザ入力手段である。パラメータ設定部４０は、モニタ４１と情報入力部４２とを有している。ユーザは、情報入力部４２を操作することによって、周波数領域におけるカットオフ周波数の値とスロープの値とを設定することが可能となっている。また、モニタ４１には、ユーザにより設定されるカットオフ周波数の値とスロープの値とが表示される。なお、情報入力部４２として、例えば、キーボード、マウス、ジョイスティックあるいはタッチパネル等の一般的な入力手段を用いることが可能である。パラメータ設定部４０においてユーザにより設定されたカットオフ周波数の値と、スロープの値とは、ゲイン係数生成部５０へと出力される。

【0044】

［ゲイン係数生成部］
ゲイン係数生成部５０は、パラメータ設定部４０においてユーザにより設定されたカットオフ周波数とスロープとの値に基づいて、バタワースフィルタやリンクウィッツ・ライリーフィルタ等と等価な周波数特性を備えたゲイン係数を算出する役割を有している。図２は、ゲイン係数生成部５０における処理内容を示したフローチャートである。

【0045】

ゲイン係数生成部（ゲイン係数生成装置）５０は、図１に示すように、基本ゲイン係数生成部（基本ゲイン係数生成手段）５１と、重み係数生成部（重み係数生成手段）５２と、ゲイン係数合成部（ゲイン係数合成手段、ゲイン係数算出手段）５３とを備えている。

【0046】

［基本ゲイン係数生成部］
基本ゲイン係数生成部５１は、パラメータ設定部４０から取得した、カットオフ周波数の値と、スロープの値とに基づいて、基本ゲイン係数を算出する役割を有している。基本ゲイン係数生成部５１は、まず、パラメータ設定部４０からカットオフ周波数の値とスロープの値を取得する（ステップＳ１）。そして、基本ゲイン係数生成部５１は、スロープの値がプラスの値であるか否かを判断することによって（ステップＳ２）、ユーザが、ハイパスフィルタに該当するゲイン係数の算出を望んでいるのか、ローパスフィルタに該当するゲイン係数の算出を望んでいるのかを判断する。具体的に、基本ゲイン係数生成部５１は、スロープの値がマイナスの場合に、ローパスフィルタに該当するゲイン係数の算出を望んでいると判断し、スロープの値がプラスの場合には、ハイパスフィルタに該当するゲイン係数を望んでいると判断する。

【0047】

スロープの値がプラスの場合（ステップＳ２においてＹｅｓの場合）、基本ゲイン係数生成部５１は、ハイパスフィルタに該当する場合と判断し、次の式（Ａ１）〜式（Ａ４）に基づいて、基本ゲイン係数ｙｂと暫定重み係数ｗｂとを算出する（ステップＳ３）。なお、パラメータ設定部４０から取得したカットオフ周波数をｆｃ、スロープの値の絶対値をｓｌｐとする。また、ｎは０Ｈｚを除く周波数のポイント数に該当するｎ＝１，２，…，８１９２とし、周波数の値をｆ（ｎ）で示すものとする。

【0048】

・ｆ（ｎ）＜ｆｃの場合（つまり、周波数がカットオフ周波数未満の場合）
ｗｂ（ｎ）＝−ｌｏｇ_２（ｆ（ｎ）／ｆｃ） ・・・（Ａ１）
ｙｂ（ｎ）＝ｓｌｐ×ｗｂ（ｎ） ・・・（Ａ２）
・ｆ（ｎ）≧ｆｃの場合（つまり、周波数がカットオフ周波数以上の場合）
ｗｂ（ｎ）＝ｌｏｇ_２（ｆ（ｎ）／ｆｃ） ・・・（Ａ３）
ｙｂ（ｎ）＝０ ・・・（Ａ４）
式（Ａ１）〜式（Ａ４）によって求められる基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）は、カットオフ周波数以上の場合にフラット（０ｄＢ）となり、カットオフ周波数未満の場合に対数軸上で直線的に、指定されたスロープの絶対値の傾きで増加する特性を有することになる。

【0049】

図３（ａ）は、スロープの値がプラスであることから、基本ゲイン係数生成部５１が、ハイパスフィルタに該当すると判断とした場合であって、ｆｃ＝１０００［Ｈｚ］、ｓｌｐ＝｜１２｜［ｄＢ／ｏｃｔ］の場合における基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）の状態を示した図である。また、図３（ｂ）は、同じ条件における暫定重み係数ｗｂ（ｎ）の状態を示した図である。

【0050】

一方で、スロープの値がマイナスの場合（ステップＳ２においてＮｏの場合）、基本ゲイン係数生成部５１は、ローパスフィルタに該当すると判断し、次の式（Ｂ１）〜式（Ｂ４）に基づいて、基本ゲイン係数ｙｂと暫定重み係数ｗｂとを算出する（ステップＳ４）。なお、カットオフ周波数ｆｃ、スロープの値の絶対値ｓｌｐ、ｎ、周波数の値ｆ（ｎ）は上述の式（Ａ１）〜式（Ａ４）と同じものを示している。

【0051】

・ｆ（ｎ）＜ｆｃの場合（つまり、周波数がカットオフ周波数未満の場合）
ｗｂ（ｎ）＝−ｌｏｇ_２（ｆ（ｎ）／ｆｃ） ・・・（Ｂ１）
ｙｂ（ｎ）＝０ ・・・（Ｂ２）
・ｆ（ｎ）≧ｆｃの場合（つまり、周波数がカットオフ周波数以上の場合）
ｗｂ（ｎ）＝ｌｏｇ_２（ｆ（ｎ）／ｆｃ） ・・・（Ｂ３）
ｙｂ（ｎ）＝ｓｌｐ×ｗｂ（ｎ） ・・・（Ｂ４）
式（Ｂ１）〜式（Ｂ４）によって求められる基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）は、カットオフ周波数未満の場合にフラット（０ｄＢ）となり、カットオフ周波数以上の場合に対数軸上で直線的に、指定されたスロープの絶対値の傾きで減少する特性を有することになる。

【0052】

ステップＳ３またはステップＳ４において求められた基本ゲイン係数ｙｂと暫定重み係数ｗｂとは、基本ゲイン係数生成部５１によって、重み係数生成部５２へと出力される。

【0053】

［重み係数生成部］
重み係数生成部５２は、スロープの値の絶対値ｓｌｐに応じて、重み係数ｗを算出する役割を有している。具体的に、重み係数生成部５２は、ｓｌｐの値が０であるか否かを判断する（ステップＳ５）。そして、ｓｌｐの値が０の場合（ステップＳ５においてＹｅｓの場合）、重み係数生成部５２は、重み係数ｗ（ｎ）を０として算出（設定）する（ステップＳ６）。

【0054】

・ｓｌｐ＝０の場合には、 ｗ（ｎ）＝０ ・・・（Ｃ１）
一方で、重み係数生成部５２は、ｓｌｐの値が０でない場合（ステップＳ５においてＮｏの場合）には、次の式（Ｃ２）に基づいてｗ１（ｎ）を算出し、さらに式（Ｃ３）に基づいてｗ２（ｎ）を算出した後に、式（Ｃ４）に基づいて、重み係数ｗ（ｎ）を算出する（ステップＳ７）。

【0055】

・ｓｌｐ≠０の場合には、
ｗ１（ｎ）＝１０^{ｗｂ（ｎ）／２０} ・・・（Ｃ２）
ｗ２（ｎ）＝ｗ１（ｎ）^{ｓｌｐ×４．５／ａｔｔ} ・・・（Ｃ３）
ｗ（ｎ）＝ｗ２（ｎ）×ａｔｔ ・・・（Ｃ４）

【0056】

ここで、ａｔｔは、カットオフ周波数における減衰量の絶対値を示している。一般的にカットオフ周波数は、信号の周波数を変化させたときに、利得が減少して通常の利得よりも３［ｄＢ］だけ低下した点の周波数として定義される。このため、バタワースフィルタ等の一般的なフィルタにおけるカットオフ周波数の減衰量の絶対値（ａｔｔ）は、｜−３｜［ｄＢ］である。

【0057】

従って、ゲイン係数生成部５０においてバタワースフィルタと等価な周波数特性を備えたゲイン係数を算出する場合には、上述した式（Ｃ３）および式（Ｃ４）のａｔｔの値が３となり、
ｓｌｐ≠０の場合には、
ｗ１（ｎ）＝１０^{ｗｂ（ｎ）／２０}
ｗ２（ｎ）＝ｗ１（ｎ）^{ｓｌｐ×４．５／３}
ｗ（ｎ）＝ｗ２（ｎ）×３
として重み係数ｗ（ｎ）の算出が行われる。

【0058】

ａｔｔの値は、情報入力部４２においてユーザにより設定される値であってもよい。また、図示を省略したメモリ等に予め１つ又は複数のａｔｔの値を記憶させておき、処理に応じて、重み係数生成部５２等がａｔｔの値を設定する構成とすることも可能である。このため、上述したように、バタワースフィルタ等の一般的なフィルタにおけるカットオフ周波数の減衰量の絶対値（ａｔｔ）は｜−３｜［ｄＢ］であるが、重み係数生成部５２では、減衰量を｜−３｜［ｄＢ］以外の値に調整・設定することが可能である。

【0059】

図４（ａ）は、ハイパスフィルタに該当する場合であって、ｆｃ＝１０００［Ｈｚ］、ｓｌｐ＝｜１２｜［ｄＢ／ｏｃｔ］、ａｔｔ＝｜−３｜［ｄＢ］の場合における重み係数ｗおよび算出過程で求められたｗ１、ｗ２を示した図である。

【0060】

重み係数生成部５２において求められた重み係数ｗ（ｎ）と、基本ゲイン係数生成部５１において求められた基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）とは、ゲイン係数合成部５３へ出力される。

【0061】

［ゲイン係数合成部］
ゲイン係数合成部５３は、重み係数ｗ（ｎ）と、基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）とに基づいて、ゲイン係数ｙ（ｎ）を算出する役割を有している。

【0062】

ゲイン係数合成部５３は、次の式（Ｄ１）に基づいてゲイン係数ｙ（ｎ）を算出する（ステップＳ８）。
ｙ（ｎ）＝ｙｂ（ｎ）−ｗ（ｎ） ・・・（Ｄ１）
ゲイン係数ｙ（ｎ）は、式（Ｄ１）のように、基本ゲイン係数ｙｂ（ｎ）から重み係数ｗ（ｎ）を減算することにより算出される。

【0063】

図４（ｂ）は、ハイパスフィルタに該当する場合であって、ｆｃ＝１０００［Ｈｚ］、ｓｌｐ＝｜１２｜［ｄＢ／ｏｃｔ］、ａｔｔ＝｜−３｜［ｄＢ］の場合におけるゲイン係数ｙを示した図である。また、図５（ａ）は、ハイパスフィルタに該当する場合であって、ｆｃ＝１０００［Ｈｚ］、ｓｌｐ＝|６|，|１２|，|１８|，|２４|，|３６|，|４８|，|７２|［ｄＢ／ｏｃｔ］、ａｔｔ＝｜−３｜［ｄＢ］の場合におけるゲイン係数ｙを示した図である。さらに、図５（ｂ）は、ローパスフィルタに該当する場合であって、ｆｃ＝１０００［Ｈｚ］、ｓｌｐ＝|−６|，|−１２|，|−１８|，|−２４|，|−３６|，|−４８|，|−７２|［ｄＢ／ｏｃｔ］、ａｔｔ＝｜−６｜［ｄＢ］の場合におけるゲイン係数ｙを示した図である。

【0064】

ゲイン係数合成部５３で求められたゲイン係数ｙは、周波数フィルタ部２０へ出力される。周波数フィルタ部２０では、既に説明したように、ＦＦＴ部１０から周波数フィルタ部２０へ出力された周波数スペクトル信号に対して、ゲイン係数を乗算することによって、周波数領域でのフィルタ処理（フィルタリング）を行う。

【0065】

上述したゲイン係数生成部５０における基本ゲイン係数生成部５１、重み係数生成部５２およびゲイン係数合成部５３による処理（図２におけるステップＳ１〜ステップＳ８）によって、従来のフィルタ処理のようにフィルタ特性を求めるための特別なライブラリ等を用意することなく、バタワースフィルタ等のフィルタと等価な周波数特性を得るために必要とされるゲイン係数を算出することが可能になる。

【0066】

なお、実施の形態では、バタワースフィルタ１段分の周波数特性を算出した場合を例示したが、ゲイン係数を整数倍にすることにより、任意の段数（ゲイン係数の整数倍に対応）のバタワースフィルタをカスケード接続した場合と等価な周波数特性を得ることが可能になる。

【0067】

［クロスオーバー周波数付近における周波数特性のピークに関して］
従来より用いられているＦＩＲフィルタを用いて、ハイパスフィルタを用いてフィルタ処理した信号と、ローパスフィルタを用いてフィルタ処理した信号とを合成すると、クロスオーバー周波数付近（カットオフ周波数付近）において、ピーク（突出した信号出力）を生じてしまう場合がある。

【0068】

より詳細には、カットオフ周波数が同じであって、スロープの正負の符号（±）だけが異なるハイパスフィルタとローパスフィルタとを用いて、それぞれ音響信号にフィルタ処理をした後に、それらを合成すると、クロスオーバー周波数付近（カットオフ周波数付近）において、ピークを生じてしまい、フラットな周波数特性にならない場合がある。また、同様にして、ハイパスフィルタとローパスフィルタとでそれぞれでフィルタ処理された信号を、出力帯域が異なる各スピーカから出力した後に、聴取位置で集音すると、集音された音の周波数特性が、クロスオーバー周波数付近でピークを生じてしまい、フラットな周波数特性にならない場合が生じ得る。

【0069】

一般的に、バタワースフィルタのカットオフ周波数における減衰量は約−３［ｄＢ］であるため、バタワースフィルタからなるハイパスフィルタとローパスフィルタとを用いてクロスオーバー処理を行うと、カットオフ周波数付近の出力が約３［ｄＢ］程度ピークとして出力されてしまう。

【0070】

図６（ａ）は、共通のカットオフ周波数の値（ｆｃ＝１０００［Ｈｚ］）およびスロープの絶対値（ｓｌｐ＝|±１２|［ｄＢ／ｏｃｔ］）の特性を備えた、バタワースフィルタからなるハイパスフィルタの周波数特性（ＨＰＦ）と、ローパスフィルタの周波数特性（ＬＰＦ）と、それらを合成した場合の周波数特性（ＨＰＦ＋ＬＰＦ）とを示している。図６（ａ）では、カットオフ周波数において減衰量の絶対値（ａｔｔ）が｜−３｜［ｄＢ］となるバタワースフィルタの振幅特性を、ＦＩＲフィルタで実現した状態を示している。ハイパスフィルタの周波数特性とローパスフィルタの周波数特性とを合成した周波数特性（ＨＰＦ＋ＬＰＦ）では、ピークが発生した状態になっている。なお、図６（ａ）におけるバタワースフィルタの段数は１段となっている。また、ハイパスフィルタとローパスフィルタとを別々に用いてフィルタ処理した後に、合成することにより周波数特性を求める方法を、便宜上、ＨＰＦ／ＬＰＦ独立方式と称する。図６（ａ）、図６（ｂ）および図７（ａ）は、ＨＰＦ／ＬＰＦ独立方式の場合を示している。

【0071】

クロスオーバー処理において、クロスオーバー周波数付近でピークを生じないように、従来より、バタワースフィルタに換えて、リンクウィッツ・ライリーフィルタ（Linkwitz-Riley filter）を用いる方法が知られている。リンクウィッツ・ライリーフィルタは、カットオフ周波数における減衰量が−６［ｄＢ］となるフィルタ特性を備えている。リンクウィッツ・ライリーフィルタからなるハイパスフィルタとローパスフィルタとを用いてクロスオーバー処理を行うと、クロスオーバー周波数付近の周波数特性をフラットにすることが可能である。

【0072】

しかしながら、リンクウィッツ・ライリーフィルタは、バタワースフィルタを２段カスケード接続することで実現されるフィルタである。このため、バタワースフィルタの段数を２段にすることでバタワースフィルタにおけるスロープの整数倍のスロープを持つフィルタしか実現することができない。

【0073】

図６（ｂ）は、図６（ａ）に示したバタワースフィルタ（カットオフ周波数１０００［Ｈｚ］、ｓｌｐ＝|±１２|［ｄＢ／ｏｃｔ］、ａｔｔ＝｜−３｜［ｄＢ］）を２段にしたリンクウィッツ・ライリーフィルタにおける、ハイパスフィルタの周波数特性（ＨＰＦ）と、ローパスフィルタの周波数特性（ＬＰＦ）と、それらを合成した場合の周波数特性（ＨＰＦ＋ＬＰＦ）とを示している。図６（ｂ）に示すように、リンクウィッツ・ライリーフィルタを用いることによって、クロスオーバー周波数付近の周波数特性をフラットにすることが可能となる。一方で、リンクウィッツ・ライリーフィルタを用いると、ハイパスフィルタおよびローパスフィルタのスロープ（傾き）が、図６（ａ）とは明らかに異なった傾きになってしまう。

【0074】

このようにスロープが異なった傾きになってしまう理由は、バタワースフィルタを２段にしたことにより生ずるものである。従って、本実施の形態に係るゲイン係数生成部５０において、図６（ｂ）の条件と同様に、カットオフ周波数を１０００［Ｈｚ］、スロープの絶対値ｓｌｐ＝|±１２|［ｄＢ／ｏｃｔ］、減衰量の絶対値ａｔｔ＝｜−３｜［ｄＢ］の値に設定してゲイン係数を求めた後に、ゲイン係数を２倍した場合には、図６（ｂ）と同じように、バタワースフィルタを２段にしたリンクウィッツ・ライリーフィルタの周波数特性と等価なゲイン係数を算出することも可能である。しかし、２段にすることにより、図６（ｂ）に示すスロープの傾きは、１段のバタワースフィルタ（図６（ａ））と異なった傾きになってしまう。

【0075】

一方で、上述した本実施の形態に係るゲイン係数生成部５０では、ユーザがカットオフ周波数の値とスロープの値とを設定することにより、様々な周波数特性のバタワースフィルタと等価な周波数特性を持つゲイン係数を算出することができる。さらに、式（Ｃ３）および式（Ｃ４）に示した減衰量の絶対値（ａｔｔ）の値を調整することによって、カットオフ周波数における減衰量を変更・調整することが可能となる。従って、ａｔｔの値として｜−６｜［ｄＢ］を設定することにより、バタワースフィルタと減衰量を−６［ｄＢ］に設定したフィルタと等価な周波数特性を備えるゲイン係数を容易に算出することが可能になる。

【0076】

図７（ａ）は、カットオフ周波数を１０００［Ｈｚ］、スロープの絶対値ｓｌｐ＝|±１２|［ｄＢ／ｏｃｔ］、減衰量の絶対値ａｔｔ＝｜−６｜［ｄＢ］の値に設定して求めたハイパスフィルタのゲイン値における周波数特性（ＨＰＦ）と、ローパスフィルタのゲイン値における周波数特性（ＬＰＦ）と、それらを合成した場合の周波数特性（ＨＰＦ＋ＬＰＦ）とを示している。図７（ａ）に示す周波数特性では、クロスオーバー周波数付近の周波数特性をフラットにすることができると共に、ハイパスフィルタおよびローパスフィルタのスロープ（傾き）を図６（ａ）に示した１段のバタワースフィルタと同じ傾きにすることが可能となる。このように、ａｔｔを調整することにより、フィルタを２段にすることなく、減衰量を調整することができるので、クロスオーバー周波数付近の周波数特性をフラットにすると共にハイパスフィルタおよびローパスフィルタのスロープ（傾き）を所望の傾きに設定することが容易になる。

【0077】

また、ハイパスフィルタの特性を備えた信号に基づいて、ローパスフィルタの特性（ハイパスフィルタの逆特性）を備えた信号を生成する方法が知られている。ハイパスフィルタの特性を備えた信号は、音源の音響信号に対して、バタワースフィルタ等からなるハイパスフィルタを用いてフィルタ処理を施すことにより生成される。ローパスフィルタの特性（ハイパスフィルタの逆特性）を備えた信号は、音源の音響信号から、ハイパスフィルタの特性を備えた信号を減算することによって生成される。このローパスフィルタの特性を備えた信号と、ハイパスフィルタの特性を備えた信号とを用いてクロスオーバー処理した場合には、クロスオーバー周波数付近のピーク発生を抑制することでき、周波数特性をフラットにすることが可能になる。音源の音響信号に対して、ローパスフィルタを用いてフィルタ処理を施すことによりローパスフィルタの特性を備えた信号を生成した後に、音響信号からローパスフィルタの特性を備えた信号を減算して、ハイパスフィルタの特性を備えた信号を生成する場合においても同様である。

【0078】

この方法と同様に、ゲイン係数生成部５０においてバタワースフィルタからなるハイパスフィルタの周波数特性と等価なゲイン係数を求めると共に、このゲイン係数に基づいてローパスフィルタの周波数特性と等価なゲイン係数を求めることによって、クロスオーバー周波数付近の周波数特性をフラットにすることが可能になる。ローパスフィルタの周波数特性と等価なゲイン係数を求めてから、求められたゲイン係数に基づいてハイパスフィルタの周波数特性と等価なゲイン係数を求める場合も同様である。

【0079】

例えば、ゲイン係数合成部５３において求められたハイパスフィルタに係るゲイン係数をゲイン係数ｙＨとし、算出過程において求められる値をｙＬ_linear(ｎ)とすると、ゲイン係数合成部５３は、次の式（Ｅ１）および式（Ｅ２）に基づいて、ローパスフィルタに係るゲイン係数ｙＬを求めることが可能である。
ｙＬ_linear(ｎ)＝１−１０^{ｙＨ（ｎ）／２０} ・・・（Ｅ１）
ｙＬ（ｎ）＝２０×ｌｏｇ_１０（ｙＬ_linear(ｎ)） ・・・（Ｅ２）

【0080】

また、ゲイン係数合成部５３において求められたローパスフィルタに係るゲイン係数をゲイン係数ｙＬとし、算出過程において求められる値をｙＨ_linear(ｎ)とすると、ゲイン係数合成部５３は、次の式（Ｅ３）および式（Ｅ４）に基づいて、ハイパスフィルタに係るゲイン係数ｙＨを求めることが可能である。
ｙＨ_linear(ｎ)＝１−１０^{ｙＬ（ｎ）／２０} ・・・（Ｅ３）
ｙＨ（ｎ）＝２０×ｌｏｇ_１０（ｙＨ_linear(ｎ)） ・・・（Ｅ４）

【0081】

本実施の形態では、式（Ｅ１）および式（Ｅ２）、あるいは式（Ｅ３）および式（Ｅ４）に係る方法を用いて、ゲイン係数生成部５０において求められた一方のフィルタ（ハイパスフィルタまたはローパスフィルタ）に係るゲイン係数に基づいて、他方のフィルタ（ローパスフィルタまたはハイパスフィルタ）に係るゲイン係数を求める方法を、便宜上、ＨＰＦ／ＬＰＦ差分方式と称する。

【0082】

図７（ｂ）、図８（ａ）および図８（ｂ）は、ゲイン係数生成部５０において、ＨＰＦ／ＬＰＦ差分方式に基づいて、ハイパスフィルタのゲイン値ｙＨ（ｎ）を求めた後に、ローパスフィルタのゲイン値ｙＬ（ｎ）を求めた場合における周波数特性（ＨＰＦ,ＬＰＦ）と、それらを合成した場合の周波数特性（ＨＰＦ＋ＬＰＦ）とを示している。

【0083】

図７（ｂ）は、ハイパスフィルタのゲイン値ｙＨ（ｎ）を求めるための条件として、カットオフ周波数を１０００［Ｈｚ］、スロープの絶対値ｓｌｐ＝|−１２|［ｄＢ／ｏｃｔ］、減衰量の絶対値ａｔｔ＝｜−３｜［ｄＢ］の値に設定し、ゲイン係数を２倍にすることによって、フィルタを２段にした場合を示している。図８（ａ）は、ハイパスフィルタのゲイン値ｙＨ（ｎ）を求めるための条件として、カットオフ周波数を１０００［Ｈｚ］、スロープの絶対値ｓｌｐ＝|−１２|［ｄＢ／ｏｃｔ］、減衰量の絶対値ａｔｔ＝｜−６｜［ｄＢ］の値に設定し、ゲイン係数を等倍にすることによってフィルタを１段にした場合を示している。図８（ｂ）は、ハイパスフィルタのゲイン値ｙＨ（ｎ）を求めるための条件として、カットオフ周波数を１０００［Ｈｚ］、スロープの絶対値ｓｌｐ＝|−７２|［ｄＢ／ｏｃｔ］、減衰量の絶対値ａｔｔ＝｜−６｜［ｄＢ］の値に設定し、ゲイン係数を等倍にすることによってフィルタを１段にした場合を示している。

【0084】

図７（ｂ）、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、ＨＰＦ／ＬＰＦ差分方式を用いてハイパスフィルタとローパスフィルタとを合成した周波数特性（ＨＰＦ＋ＬＰＦ）では、クロスオーバー周波数付近におけるピークが全く発生せず、フラットな周波数特性を実現することが可能になる。

【0085】

また、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、ゲイン係数生成部５０におけるａｔｔの設定を｜−６｜［ｄＢ］に設定することにより、フィルタの段数を意識することなく（１段相当のままで）、任意のスロープ（傾き）を備え、さらに合成時にフラットな周波数特性を備えたゲイン係数を容易に算出することが可能になる。

【0086】

以上説明したように、本実施の形態に係る音場補正装置１００のゲイン係数生成部５０では、情報入力部４２においてユーザにより設定されたカットオフ周波数の値とスロープの値とを備えたバタワースフィルタと等価な周波数特性を備えるゲイン係数を算出することができる。さらに、ゲイン係数生成部５０では、ａｔｔの値を調整・変更することによって、バタワースフィルタだけでなく、リンクウィッツ・ライリーフィルタ等の異なる特性を備えたフィルタと等価な周波数特性を備えるゲイン係数を、段数が１段の状態で算出することができる。このように、ゲイン係数生成部５０では、様々な周波数特性を備えたフィルタと等価な周波数特性を備えるゲイン係数を算出することができるので、フィルタ処理におけるゲイン係数の算出を容易に行うことが可能になる。

【0087】

特に、本実施の形態に係るゲイン係数生成部５０では、式（Ａ１）〜式（Ａ４）、式（Ｂ１）〜式（Ｂ４）、式（Ｃ１）〜式（Ｃ４）、式（Ｄ１）に示す演算処理によりゲイン係数の算出が行われるため、周波数領域におけるＦＩＲフィルタのフィルタ処理のように、特別なライブラリを用いることなく、様々なフィルタと等価な周波数特性を持つゲイン係数を算出することができる。このため、ゲイン係数生成部５０では、従来のフィルタ処理に必要とされたフィルタ係数の算出処理や周波数特性への変換処理に伴う処理負荷を軽減することができる。また、処理に必要とされるメモリ容量を大幅に削減することが可能になる。

【0088】

また、本実施の形態に係るゲイン係数生成部５０では、フィルタの段数を意識することなく、カットオフ周波数における減衰量やスロープを任意に設定できる。このため、「カットオフ周波数における減衰量が任意に設定可能なバタワースフィルタ」や「任意のスロープを持つリンクウィッツ・ライリーフィルタ」等を容易に実現することが可能であり、フィルタ設計の自由度を大幅に向上させることが可能になる。

【0089】

以上、本発明に係るゲイン係数生成装置について、一例を示しつつ図面を用いて詳細に説明したが、本発明に係るゲイン係数生成装置は、本実施の形態に示した構成に限定されるものではない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかである。

【0090】

例えば、本実施の形態のゲイン係数生成部５０では、情報入力部４２において、カットオフ周波数の値とスロープの値との入力を行う構成となっているが、減衰量の絶対値（ａｔｔ）の値を設定することができるような構成することも可能である。このようにして、ユーザにより減衰量の絶対値（ａｔｔ）が設定された場合には、重み係数生成部５２の式（Ｃ３）または式（Ｃ４）において、ユーザが設定等した減衰量の絶対値（ａｔｔ）の値を用いてゲイン係数を算出することにより、ユーザの希望する減衰量を備えたフィルタと等価な周波数特性を備えたゲイン係数を簡単に算出することが可能になる。

【0091】

また、本実施の形態に係る音場補正装置１００では、ゲイン係数生成部５０が、基本ゲイン係数生成部５１、重み係数生成部５２およびゲイン係数合成部５３を備える構成として説明したが、基本ゲイン係数生成部５１、重み係数生成部５２およびゲイン係数合成部５３をそれぞれ異なる機能部としてとらえるのではなく、ゲイン係数生成部５０が、基本ゲイン係数生成処理、ゲイン係数生成処理およびゲイン係数合成処理を行うものと判断することも可能である。

【0092】

さらに、本実施の形態に係る音場補正装置１００では、ゲイン係数生成部５０の基本ゲイン係数生成部５１、重み係数生成部５２およびゲイン係数合成部５３における各機能部においてそれぞれ処理を行う場合について説明した。ゲイン係数生成部５０でこれらの機能を実行させる方法として、ＣＰＵ等の制御部が、メモリ等に記録されたプログラムに従って、図２に示した処理を実行することにより、基本ゲイン係数生成部５１、重み係数生成部５２およびゲイン係数合成部５３の処理を行うものと判断することも可能である。このような場合には、制御部としてコンピュータ等のＣＰＵを用い、ＣＰＵがプログラムに基づいて図２に示したような処理を行うことにより、既に説明したゲイン係数生成部５０（基本ゲイン係数生成部５１、重み係数生成部５２およびゲイン係数合成部５３）の機能を実現することが可能である。また、同様にして、携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistant）や、携帯情報端末に通話機能を付加したスマートフォン等を用いて、実施の形態に示したゲイン係数生成部５０の機能を実現することが可能である。

【符号の説明】

【0093】

１０ …ＦＦＴ部
２０ …周波数フィルタ部
３０ …ＩＦＦＴ部
４０ …パラメータ設定部
４１ …モニタ
４２ …情報入力部
５０ …ゲイン係数生成部（ゲイン係数生成装置）
５１ …基本ゲイン係数生成部（基本ゲイン係数生成手段）
５２ …重み係数生成部（重み係数生成手段）
５３ …ゲイン係数合成部（ゲイン係数合成手段、ゲイン係数算出手段）
１００ …音場補正装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】