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特開2021-106359信号処理装置、音響装置、信号処理方法及び信号処理プログラム
(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2021-106359(P2021-106359A)
(43)【公開日】2021年7月26日
(54)【発明の名称】信号処理装置、音響装置、信号処理方法及び信号処理プログラム
(51)【国際特許分類】
H04S 7/00 20060101AFI20210625BHJP
【ＦＩ】
H04S7/00 320
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
【全頁数】24
(21)【出願番号】特願2019-237780(P2019-237780)
(22)【出願日】2019年12月27日
(71)【出願人】
【識別番号】000001487
【氏名又は名称】フォルシアクラリオン・エレクトロニクス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100078880
【弁理士】
【氏名又は名称】松岡 修平
(74)【代理人】
【識別番号】100183760
【弁理士】
【氏名又は名称】山鹿 宗貴
(72)【発明者】
【氏名】橋本 武志
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 哲生
【テーマコード（参考）】
5D162
【Ｆターム（参考）】
5D162AA07
5D162AA09
5D162AA17
5D162CA21
5D162CD02
5D162CD31
5D162DA02
5D162DA23
5D162DA27
5D162EG04
(57)【要約】 （修正有）
【課題】周波数毎の位相調節を行う際の信号処理の負荷やフィルタ処理時の遅延を抑制する音響装置を提供する。【解決手段】音響システム１において、音響装置１０は、周波数毎の位相調節をＩＩＲ（オールパス）フィルタを用いて行う。記録媒体再生部１０８で再生されたオーディオ信号を、制御部１００が位相調節部１１０に出力する。位相調節部は各スピーカに出力されるオーディオ信号に対して、ＩＩＲフィルタを用い周波数毎に位相を調節して出力する。これにより音像定位の偏りが改善されるとともに音質劣化や音圧低下が抑えられた楽曲が再生される。音響装置１０は、周波数毎の位相調節を行うために必要なＩＩＲフィルタの係数を求める処理を行う。測定用信号発生部１０６からの測定用信号を用いて、スピーカＳＰＦＲ、ＳＰＦＬから聴取位置までのインパルス応答をそれぞれ求める。これを基に計算部１１６で位相調整のためのＩＩＲフィルタ係数を求める。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも一対のスピーカの各々のＩＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタに設定されるフィルタ係数を演算する信号処理装置であって、
前記少なくとも一対のスピーカの各々から出力されて所定の聴取位置で時間的に非干渉なタイミングで収音された、各前記スピーカからの音の信号のインパルス応答の周波数スペクトル信号に基づいて、前記各スピーカに出力される音の信号の位相を周波数毎に調節するためのデータであって、周波数毎の位相シフト値を示すデータを生成する生成部と、
前記データの中で前記位相シフト値が所定の閾値を超える周波数帯域を複数検出する検出部と、
前記各スピーカのＩＩＲフィルタに設定されるフィルタ係数であって、前記一対のスピーカ間で音の信号の位相差を逆相とするためのフィルタ係数と、周波数帯域と、を関連付けたテーブルと、
前記テーブルから、前記検出部によって検出された複数の周波数帯域の各々と関連付けられたフィルタ係数を前記スピーカ毎に取得する取得部と、
前記検出部によって検出された複数の周波数帯域のうち、隣接する周波数帯域間で、前記一対のスピーカ間の音の信号の位相差の符号が反転するように、前記取得部によって取得された前記各スピーカのフィルタ係数を補正する補正部と、
を備える、
信号処理装置。
前記少なくとも一対のスピーカの各々から出力されて所定の聴取位置で時間的に非干渉なタイミングで収音された、各前記スピーカからの音の信号のインパルス応答の周波数スペクトル信号に基づいて、前記各スピーカに出力される音の信号の位相を周波数毎に調節するためのデータであって、周波数毎の位相シフト値を示すデータを生成する生成部と、
前記データの中で前記位相シフト値が所定の閾値を超える周波数帯域を複数検出する検出部と、
前記各スピーカのＩＩＲフィルタに設定されるフィルタ係数であって、前記一対のスピーカ間で音の信号の位相差を逆相とするためのフィルタ係数と、周波数帯域と、を関連付けたテーブルと、
前記テーブルから、前記検出部によって検出された複数の周波数帯域の各々と関連付けられたフィルタ係数を前記スピーカ毎に取得する取得部と、
前記検出部によって検出された複数の周波数帯域のうち、隣接する周波数帯域間で、前記一対のスピーカ間の音の信号の位相差の符号が反転するように、前記取得部によって取得された前記各スピーカのフィルタ係数を補正する補正部と、
を備える、
信号処理装置。
【請求項2】
前記検出部によって検出された周波数帯域の帯域幅を狭める狭帯域部
を更に備え、
前記取得部は、
前記狭帯域部によって帯域幅が狭められた周波数帯域と関連付けられたフィルタ係数を前記テーブルから取得する、
請求項１に記載の信号処理装置。
を更に備え、
前記取得部は、
前記狭帯域部によって帯域幅が狭められた周波数帯域と関連付けられたフィルタ係数を前記テーブルから取得する、
請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項3】
前記検出部は、
前記データのうち、制御対象となる所定の周波数範囲の中から、前記位相シフト値が前記閾値を超える周波数帯域を複数検出する、
請求項１又は請求項２に記載の信号処理装置。
前記データのうち、制御対象となる所定の周波数範囲の中から、前記位相シフト値が前記閾値を超える周波数帯域を複数検出する、
請求項１又は請求項２に記載の信号処理装置。
【請求項4】
前記所定の周波数範囲は、７０Ｈｚ〜８００Ｈｚである、
請求項３に記載の信号処理装置。
請求項３に記載の信号処理装置。
【請求項5】
前記検出部の検出対象は、５０Ｈｚを超える帯域幅を持つ周波数帯域である、
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の信号処理装置。
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の信号処理装置。
【請求項6】
前記検出部は、
前記データのうち、帯域幅がより大きい上位から所定数の周波数帯域を検出する、
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の信号処理装置。
前記データのうち、帯域幅がより大きい上位から所定数の周波数帯域を検出する、
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の信号処理装置。
【請求項7】
前記ＩＩＲフィルタは、所定数の二次ＩＩＲフィルタをカスケード接続したものであり、
前記検出部は、
前記データから、前記二次ＩＩＲフィルタと同数の周波数帯域を検出する、
請求項１から請求項６の何れか一項に記載の信号処理装置。
前記検出部は、
前記データから、前記二次ＩＩＲフィルタと同数の周波数帯域を検出する、
請求項１から請求項６の何れか一項に記載の信号処理装置。
【請求項8】
前記各スピーカからの前記音の信号のインパルス応答を測定する測定部と、
前記測定された前記各スピーカからの前記音の信号のインパルス応答をフーリエ変換することによって前記周波数スペクトル信号を前記スピーカ毎に得るフーリエ変換部と、
を更に備える、
請求項１から請求項７の何れか一項に記載の信号処理装置。
前記測定された前記各スピーカからの前記音の信号のインパルス応答をフーリエ変換することによって前記周波数スペクトル信号を前記スピーカ毎に得るフーリエ変換部と、
を更に備える、
請求項１から請求項７の何れか一項に記載の信号処理装置。
【請求項9】
音源から入力される音の信号を少なくとも一対のスピーカに出力する音響装置であって、
請求項１から請求項８の何れか一項に記載の信号処理装置と、
前記補正部による補正後のフィルタ係数を前記一対のスピーカの各々のＩＩＲフィルタに設定し、前記音源から入力されて前記一対のスピーカの各々に出力される音の信号の位相を周波数毎に調節する調節部と、
を備える、
音響装置。
請求項１から請求項８の何れか一項に記載の信号処理装置と、
前記補正部による補正後のフィルタ係数を前記一対のスピーカの各々のＩＩＲフィルタに設定し、前記音源から入力されて前記一対のスピーカの各々に出力される音の信号の位相を周波数毎に調節する調節部と、
を備える、
音響装置。
【請求項10】
少なくとも一対のスピーカの各々のＩＩＲフィルタに設定されるフィルタ係数を演算する信号処理方法であって、
前記少なくとも一対のスピーカの各々から出力されて所定の聴取位置で時間的に非干渉なタイミングで収音された、各前記スピーカからの音の信号のインパルス応答の周波数スペクトル信号に基づいて、前記各スピーカに出力される音の信号の位相を周波数毎に調節するためのデータであって、周波数毎の位相シフト値を示すデータを生成する生成ステップと、
前記データの中で前記位相シフト値が所定の閾値を超える周波数帯域を複数検出する検出ステップと、
前記各スピーカのＩＩＲフィルタに設定されるフィルタ係数であって、前記一対のスピーカ間で音の信号の位相差を逆相とするためのフィルタ係数と、周波数帯域と、を関連付けたテーブルから、前記検出ステップにて検出された複数の周波数帯域の各々と関連付けられたフィルタ係数を前記スピーカ毎に取得する取得ステップと、
前記検出ステップにて検出された複数の周波数帯域のうち、隣接する周波数帯域間で、前記一対のスピーカ間の音の信号の位相差の符号が反転するように、前記取得ステップにて取得された前記各スピーカのフィルタ係数を補正する補正ステップと、
を含む、
コンピュータによって実行される信号処理方法。
前記少なくとも一対のスピーカの各々から出力されて所定の聴取位置で時間的に非干渉なタイミングで収音された、各前記スピーカからの音の信号のインパルス応答の周波数スペクトル信号に基づいて、前記各スピーカに出力される音の信号の位相を周波数毎に調節するためのデータであって、周波数毎の位相シフト値を示すデータを生成する生成ステップと、
前記データの中で前記位相シフト値が所定の閾値を超える周波数帯域を複数検出する検出ステップと、
前記各スピーカのＩＩＲフィルタに設定されるフィルタ係数であって、前記一対のスピーカ間で音の信号の位相差を逆相とするためのフィルタ係数と、周波数帯域と、を関連付けたテーブルから、前記検出ステップにて検出された複数の周波数帯域の各々と関連付けられたフィルタ係数を前記スピーカ毎に取得する取得ステップと、
前記検出ステップにて検出された複数の周波数帯域のうち、隣接する周波数帯域間で、前記一対のスピーカ間の音の信号の位相差の符号が反転するように、前記取得ステップにて取得された前記各スピーカのフィルタ係数を補正する補正ステップと、
を含む、
コンピュータによって実行される信号処理方法。
【請求項11】
請求項１０に記載の信号処理方法をコンピュータに実行させるための信号処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、信号処理装置、音響装置、信号処理方法及び信号処理プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、車室内には複数の位置にスピーカが設置されている。例えば、右ドア部（運転席側ドア部）の右フロントスピーカと左ドア部（助手席側ドア部）の左フロントスピーカは、車室空間の中心線を挟んで対称となる位置に設置されている。しかし、これらのスピーカは、リスナの聴取位置（運転席や助手席、後部座席など）を基準に考えると、対称となる位置にはない。
【0003】
例えばリスナが運転席に座る場合、右フロントスピーカとリスナとの距離と、左フロントスピーカとリスナとの距離は等しい距離にはならない。右ハンドル車の場合、前者の距離が後者の距離よりも短い。そのため、両ドア部のスピーカから音が同時に出力されると、運転席に座るリスナの耳には、右フロントスピーカから出力された音が届き、その後、左フロントスピーカから出力された音が届くことが一般的である。リスナの聴取位置と複数のスピーカのそれぞれとの間の距離の差（各スピーカから放出された再生音が到達する時間の差）により、ハース効果による音像定位の偏りが発生する。
【0004】
音像定位の偏りを改善する技術の一例として、各スピーカからの音の位相を制御して各スピーカからの音の到達時間差を調節することにより、音像を定位させるものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２００３−６１１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
車室内のような特殊なリスニング環境（車室内の構造物によって遅延時間差の短い反射が多い、車室内の構造物により音が遮蔽される、各スピーカからの音が干渉する、などの環境）において、音像定位の偏りを改善するには、例えば各スピーカからの音の位相を周波数毎に調節するといった高度な位相制御を行うことが望ましい。そこで、タップ数の多いＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタを用いて位相制御を行うことが考えられる。しかし、このようなＦＩＲフィルタを用いた場合、信号処理の負荷やフィルタ処理時の遅延が大きいという問題が指摘される。
【0007】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、周波数毎の位相調節を行う際の信号処理の負荷やフィルタ処理時の遅延を抑制するための信号処理装置、信号処理方法及び信号処理プログラム、並びにこの信号処理の負荷やフィルタ処理時の遅延を抑制することができる音響装置を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一実施形態に係る信号処理装置は、少なくとも一対のスピーカの各々のＩＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタに設定されるフィルタ係数を演算する信号処理装置であって、少なくとも一対のスピーカの各々から出力されて所定の聴取位置で時間的に非干渉なタイミングで収音された、各スピーカからの音の信号のインパルス応答の周波数スペクトル信号に基づいて、各スピーカに出力される音の信号の位相を周波数毎に調節するためのデータであって、周波数毎の位相シフト値を示すデータを生成する生成部と、データの中で位相シフト値が所定の閾値を超える周波数帯域を複数検出する検出部と、各スピーカのＩＩＲフィルタに設定されるフィルタ係数であって、一対のスピーカ間で音の信号の位相差を逆相とするためのフィルタ係数と、周波数帯域と、を関連付けたテーブルと、テーブルから、検出部によって検出された複数の周波数帯域の各々と関連付けられたフィルタ係数をスピーカ毎に取得する取得部と、検出部によって検出された複数の周波数帯域のうち、隣接する周波数帯域間で、一対のスピーカ間の音の信号の位相差の符号が反転するように、取得部によって取得された各スピーカのフィルタ係数を補正する補正部と、を備える。
【0009】
周波数毎の位相調節を行うフィルタとしてＩＩＲフィルタを用いることにより、周波数毎の位相調節を行う際の信号処理の負荷やフィルタ処理時の遅延が抑制される。また、検出部によって検出された複数の周波数帯域のうち、隣接する周波数帯域間で、一対のスピーカ間の音の信号の位相差の符号が反転するように、取得部によって取得された各スピーカのフィルタ係数を補正することにより、一対のスピーカ間の音の信号の位相差が過大になることが避けられるため、ＩＩＲフィルタを用いながらも、周波数毎の位相調節による音質劣化や音圧低下の抑制効果が得られる。
【0010】
本発明の一実施形態に係る信号処理装置は、検出部によって検出された周波数帯域の帯域幅を狭める狭帯域部を更に備える構成としてもよい。この場合、取得部は、狭帯域部によって帯域幅が狭められた周波数帯域と関連付けられたフィルタ係数をテーブルから取得する。
【0011】
このように、周波数帯域の帯域幅を狭めることにより、一対のスピーカ間の音の信号の位相差が過大になることがより一層避けられるため、ＩＩＲフィルタを用いながらも、周波数毎の位相調節による音質劣化や音圧低下の抑制効果が得られる。
【0012】
本発明の一実施形態において、検出部は、上記データのうち、制御対象となる所定の周波数範囲の中から、位相シフト値が閾値を超える周波数帯域を複数検出する構成としてもよい。
【0013】
本発明の一実施形態において、所定の周波数範囲は、例えば７０Ｈｚ〜８００Ｈｚである。
【0014】
本発明の一実施形態において、検出部の検出対象は、例えば５０Ｈｚを超える帯域幅を持つ周波数帯域である。
【0015】
本発明の一実施形態において、検出部は、例えば上記データのうち、帯域幅がより大きい上位から所定数の周波数帯域を検出する。
【0016】
本発明の一実施形態において、ＩＩＲフィルタは、所定数の二次ＩＩＲフィルタをカスケード接続した構成としてもよい。この場合、検出部は、上記データから、二次ＩＩＲフィルタと同数の周波数帯域を検出する。
【0017】
本発明の一実施形態に係る信号処理装置は、各スピーカからの音の信号のインパルス応答を測定する測定部と、測定された各スピーカからの音の信号のインパルス応答をフーリエ変換することによって周波数スペクトル信号をスピーカ毎に得るフーリエ変換部と、を更に備える構成としてもよい。
【0018】
本発明の一実施形態に係る音響装置は、音源から入力される音の信号を少なくとも一対のスピーカに出力するものであり、上記の信号処理装置と、補正部による補正後のフィルタ係数を一対のスピーカの各々のＩＩＲフィルタに設定し、音源から入力されて一対のスピーカの各々に出力される音の信号の位相を周波数毎に調節する調節部と、を備える。
【0019】
本発明の一実施形態に係る信号処理方法は、少なくとも一対のスピーカの各々のＩＩＲフィルタに設定されるフィルタ係数を演算する方法である。この方法は、コンピュータによって実行されるものであり、少なくとも一対のスピーカの各々から出力されて所定の聴取位置で時間的に非干渉なタイミングで収音された、各スピーカからの音の信号のインパルス応答の周波数スペクトル信号に基づいて、各スピーカに出力される音の信号の位相を周波数毎に調節するためのデータであって、周波数毎の位相シフト値を示すデータを生成する生成ステップと、データの中で位相シフト値が所定の閾値を超える周波数帯域を複数検出する検出ステップと、各スピーカのＩＩＲフィルタに設定されるフィルタ係数であって、一対のスピーカ間で音の信号の位相差を逆相とするためのフィルタ係数と、周波数帯域と、を関連付けたテーブルから、検出ステップにて検出された複数の周波数帯域の各々と関連付けられたフィルタ係数をスピーカ毎に取得する取得ステップと、検出ステップにて検出された複数の周波数帯域のうち、隣接する周波数帯域間で、一対のスピーカ間の音の信号の位相差の符号が反転するように、取得ステップにて取得された各スピーカのフィルタ係数を補正する補正ステップと、を含む。
【0020】
本発明の一実施形態に係る信号処理プログラムは、上記の信号処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【0021】
本発明の一実施形態によれば、周波数毎の位相調節を行う際の信号処理の負荷やフィルタ処理時の遅延を抑制するための信号処理装置、信号処理方法及び信号処理プログラム、並びにこの信号処理の負荷やフィルタ処理時の遅延を抑制することができる音響装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】本発明の一実施形態に係る音響システムが設置された車両を模式的に示す図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る音響システムの構成を示すブロック図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る音響システムに備えられる音響装置が実行するフィルタ係数設定処理のフローチャートを示す図である。
【図4】本発明の一実施形態に係る音響装置が有する計算部の構成を示すブロック図である。
【図5A】左フロントスピーカと聴取位置（運転席）間のインパルス応答を示す図である。
【図5B】右フロントスピーカと聴取位置間のインパルス応答を示す図である。
【図6A】左フロントスピーカと聴取位置間のインパルス応答をフーリエ変換することによって求まった周波数毎の振幅特性を示す図である。
【図6B】右フロントスピーカと聴取位置間のインパルス応答をフーリエ変換することによって求まった周波数毎の振幅特性を示す図である。
【図7A】左フロントスピーカと聴取位置間のインパルス応答をフーリエ変換することによって求まった周波数毎の位相特性を示す図である。
【図7B】右フロントスピーカと聴取位置間のインパルス応答をフーリエ変換することによって求まった周波数毎の位相特性を示す図である。
【図8】右フロントスピーカと聴取位置間のインパルス応答をフーリエ変換することによって求まった周波数スペクトル信号を処理対象としたときの合成結果を示す図である。
【図9】右フロントスピーカからの音の位相と左フロントスピーカからの音の位相とが聴取位置で逆相となるときの、右フロントスピーカと聴取位置間のインパルス応答をフーリエ変換することによって求まった周波数スペクトル信号の周波数毎の位相調節量を示す図である。
【図11】本発明の一実施形態に係る音響装置が備える位相調節部が有するフィルタの構成を示す図である。
【図12】本発明の一実施形態に係る音響装置が備える格納部が保持するテーブルを示す図である。
【図13】上段グラフは、図３のステップＳ２０の狭帯域化処理が施される前の周波数帯域（符号Ｂ１）と関連付けられたフィルタ係数を各スピーカに対応する一対のフィルタに設定したときに得られる位相特性を示す図であり、下段グラフは、上記一対のフィルタの位相特性の差分（位相差）を示す図である。
【図14】上段グラフは、図３のステップＳ２０の狭帯域化処理後の周波数帯域（符号Ｂ１’）と関連付けられたフィルタ係数を各スピーカに対応する一対のフィルタに設定したときに得られる位相特性を示す図であり、下段グラフは、上記一対のフィルタの位相特性の差分（位相差）を示す図である。
【図15】上段グラフは、図３のステップＳ２０の狭帯域化処理後の周波数帯域（符号Ｂ２’）と関連付けられたフィルタ係数を各スピーカに対応する一対のフィルタに設定したときに得られる位相特性を示す図であり、下段グラフは、上記一対のフィルタの位相特性の差分（位相差）を示す図である。
【図16】上段グラフは、図３のステップＳ２０の狭帯域化処理後の周波数帯域（符号Ｂ３’）と関連付けられたフィルタ係数を各スピーカに対応する一対のフィルタに設定したときに得られる位相特性を示す図であり、下段グラフは、上記一対のフィルタの位相特性の差分（位相差）を示す図である。
【図17】上段グラフは、図１４及び図１５の各上段グラフに示される位相特性と、図１６の上段グラフに示される位相特性を前二者の位相特性と同相したときの位相特性を合成した特性を示す図であり、下段グラフは、この場合の位相差を示す図である。
【図18】上段グラフは、本発明の一実施形態に係る位相調節部が有する各オールパスフィルタの位相特性を示す図であり、下段グラフは、これらオールパスフィルタ間の位相差を示す図である。
【図19】上段グラフは、狭帯域化処理及び位相差の反転処理を行わない場合に得られる位相特性を示す図であり、下段グラフは、この場合の位相差を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下においては、本発明の一実施形態として音響システムを例に取り説明する。
【0026】
音響装置１０は、車室内というリスニング環境において発生しやすい音像定位の偏りを改善するとともに音質劣化や音圧低下を抑えるためのＩＩＲフィルタのフィルタ係数を演算する信号処理機能（別の言い方をすると、信号処理装置）を搭載する。
【0027】
なお、音響装置１０における各種処理は、音響装置１０に備えられるソフトウェアとハードウェアとが協働することにより実行される。音響装置１０に備えられるソフトウェアのうち少なくともＯＳ（Operating System）部分は、組み込み系システムとして提供されるが、それ以外の部分、例えば、フィルタ係数の演算処理を実行するためのソフトウェアモジュールについては、ネットワーク上で配布可能な又はメモリカード等の記録媒体にて保持可能なアプリケーションとして提供されてもよい。すなわち、本実施形態に係る、フィルタ係数を演算する信号処理機能は、音響装置１０に予め組み込まれた機能であっても、ネットワーク経由や記録媒体経由で音響装置１０に追加可能な機能であってもよい。
【0028】
図１に示されるように、スピーカＳＰＦＲは、右ドア部（運転席側ドア部）に埋設された右フロントスピーカであり、スピーカＳＰＦＬは、左ドア部（助手席側ドア部）に埋設された左フロントスピーカである。車両Ａには、更に別のスピーカ（例えばリアスピーカ）が設置（すなわち３基以上のスピーカが設置）されていてもよい。
【0029】
音響装置１０は、制御部１００、表示部１０２、操作部１０４、測定用信号発生部１０６、記録媒体再生部１０８、位相調節部１１０、増幅部１１２、信号収録部１１４、計算部１１６及び格納部１１８を有する。
【0030】
記録媒体再生部１０８は、例えばＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の音源より入力されるオーディオ信号を再生する。制御部１００は、記録媒体再生部１０８により再生されたオーディオ信号を位相調節部１１０に出力する。位相調節部１１０は、各スピーカに出力されるオーディオ信号に対して周波数毎に位相を調節して出力する。位相調節部１１０より出力されたオーディオ信号は、増幅部１１２を介して、それぞれ、スピーカＳＰＦＲ、ＳＰＦＬから車室内に出力される。位相調節部１１０による周波数毎の位相調節により、音像定位の偏りが改善されるとともに音質劣化や音圧低下が抑えられた楽曲等が車室内で再生される。
【0031】
音響装置１０は、周波数毎の位相調節を位相調節部１１０に実行させるために必要なフィルタ係数処理を行う。図３は、このフィルタ係数設定処理のフローチャートを示す図である。本フローチャートに示されるフィルタ係数設定処理をはじめとする、音響システム１内での各種処理は、制御部１００の制御下で実行される。制御部１００は、表示部１０２に対する所定のタッチ操作又は操作部１０４に対する所定の操作を受けると、本フローチャートに示されるフィルタ係数設定処理の実行を開始する。
【0032】
図３に示されるフィルタ係数設定処理の実行が開始されると、測定用信号発生部１０６が所定の測定用信号を発生させる（ステップＳ１１）。発生された測定用信号は、例えばＭ系列符号（Maximal length sequence）である。この測定用信号の長さは、符号長の２倍以上とする。なお、測定用信号は、例えばＴＳＰ信号（Time Stretched Pulse）等の他の種類の信号であってもよい。
【0033】
測定用信号は、制御部１００及び位相調節部１１０をスルー出力し、増幅部１１２を介して各スピーカＳＰＦＲ、ＳＰＦＬに順次出力される（ステップＳ１２）。これにより、所定の測定用音が所定の時間間隔を空けて各スピーカＳＰＦＲ、ＳＰＦＬから順次出力される。
【0034】
本実施形態では、運転席をインパルス応答の測定位置（聴取位置）とする。そのため、マイクロフォンＭＩＣは運転席に設置される。マイクロフォンＭＩＣの設置位置は、聴取位置に応じて変わる。マイクロフォンＭＩＣは助手席や後部座席に設置されてもよい。
【0035】
マイクロフォンＭＩＣは、各スピーカＳＰＦＲ、ＳＰＦＬから順次出力された測定用音を時間的に非干渉なタイミングで収音する。マイクロフォンＭＩＣによって収音された測定用音の信号（すなわち測定信号）は、信号収録部１１４を介して計算部１１６に入力される（ステップＳ１３）。
【0037】
測定部１１６Ａ及び１１６Ｂはインパルス応答を測定する（ステップＳ１４）。
【0038】
具体的には、測定部１１６Ａは、スピーカＳＰＦＬからの測定用音の測定信号（以下「測定信号Ｌ」と記す。）とリファレンスの測定信号との相互相関関数を演算によって求めて、測定信号Ｌのインパルス応答（言い換えると、スピーカＳＰＦＬと聴取位置間のインパルス応答であり、以下「インパルス応答Ｌ’」と記す。）を計算する。
【0039】
測定部１１６Ｂは、スピーカＳＰＦＲからの測定用音の測定信号（以下「測定信号Ｒ」と記す。）とリファレンスの測定信号との相互相関関数を演算によって求めて、測定信号Ｒのインパルス応答（言い換えると、スピーカＳＰＦＲと聴取位置間のインパルス応答であり、以下「インパルス応答Ｒ’」と記す。）を計算する。
【0040】
なお、リファレンスの測定信号は、測定用信号発生部１０６にて発生される測定用信号と同一であり且つ時間同期が取られたものである。リファレンスの測定信号は例えば不図示のメモリに格納されている。
【0041】
このように、測定部１１６Ａ及び１１６Ｂは、複数のスピーカの各々から出力されて所定の聴取位置で時間的に非干渉なタイミングで収音された各音の信号のインパルス応答を測定する測定部として動作する。
【0042】
図５Ａにインパルス応答Ｌ’を例示し、図５Ｂにインパルス応答Ｒ’を例示する。図５Ａ、図５Ｂの各図中、縦軸は振幅を示し、横軸は時間（単位：ｓｅｃ）を示す。図５Ａ及び図５Ｂの例では、サンプリング周波数は４４．１ｋＨｚであり、Ｍ系列符号の符号長は３２，７６７であり、周波数帯域は３ｋＨｚである。なお、図５Ａ及び図５Ｂをはじめとする各グラフでは、便宜上、１．５ｋＨｚまで示す。
【0043】
図４に示されるように、計算部１１６は、フーリエ変換部１１６Ｃ及び１１６Ｄを有する。
【0044】
フーリエ変換部１１６Ｃは、測定部１１６Ａより入力されるインパルス応答Ｌ’をフーリエ変換し、周波数毎の振幅特性と位相特性を求める（ステップＳ１５）。フーリエ変換部１１６Ｄは、測定部１１６Ｂより入力されるインパルス応答Ｒ’をフーリエ変換し、周波数毎の振幅特性と位相特性を求める（ステップＳ１５）。
【0045】
図６Ａは、インパルス応答Ｌ’をフーリエ変換することによって求まった周波数毎の振幅特性を示す図であり、図６Ｂは、インパルス応答Ｒ’をフーリエ変換することによって求まった周波数毎の振幅特性を示す図である。図６Ａ、図６Ｂの各図中、縦軸はパワー（単位：ｄＢ）を示し、横軸は周波数（単位：Ｈｚ）を示す。
【0046】
図７Ａは、インパルス応答Ｌ’をフーリエ変換することによって求まった周波数毎の位相特性を示す図であり、図７Ｂは、インパルス応答Ｒ’をフーリエ変換することによって求まった周波数毎の位相特性を示す図である。図７Ａ、図７Ｂの各図中、縦軸は角度（単位：ｄｅｇｒｅｅ）を示し、横軸は周波数（単位：Ｈｚ）を示す。
【0047】
図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａ及び図７Ｂの例では、フーリエ変換長は８，１９２サンプルである。また、周波数スペクトルは、０Ｈｚからナイキスト周波数の２２．０５ｋＨｚまでの周波数帯域を５．３８Ｈｚ刻みで分割した４，０９７ポイントで設定される。なお、３ｋＨｚまでの周波数ポイントは５５７ポイントある。車室内で音が反射・遮蔽・干渉等した結果、特にインパルス応答Ｌ’の低中域で振幅が大きく減衰し（図６Ａ参照）、また、周波数毎に位相が大きく変動している（図７Ａ及び図７Ｂ参照）。
【0048】
なお、「低中域」は、定位において聴感上で位相が支配的となる周波数帯域（言い換えると、位相のずれによる音像定位への影響が大きい周波数帯域）である。そのため、低中域に対する位相制御を行うだけでも音像の定位が十分に改善され、また、例えばスピーカＳＰＦＲ、ＳＰＦＬ間の音の干渉で発生するディップによる音質の劣化や音圧の低下を抑えることが可能となる。本実施形態では、７０Ｈｚ〜８００Ｈｚを「低中域」とする。なお、この「低中域」の数値はあくまで一例にすぎず、これに限定されることなく適宜変更が可能である。
【0049】
以下、便宜上、フーリエ変換部１１６Ｃにより求められたインパルス応答Ｌ’の周波数毎の振幅特性と位相特性を「周波数スペクトル信号Ｌ”」と記し、フーリエ変換部１１６Ｄにより求められたインパルス応答Ｒ’の周波数毎の振幅特性と位相特性を「周波数スペクトル信号Ｒ”」と記す。フーリエ変換部１１６Ｃ及び１１６Ｄは、各スピーカからの音の信号のインパルス応答をフーリエ変換することによってインパルス応答の周波数スペクトル信号をスピーカ毎に得るフーリエ変換部として動作する。
【0050】
図４に示されるように、計算部１１６は、シフトデータ生成部１１６Ｅを有する。
【0051】
シフトデータ生成部１１６Ｅは、各周波数スペクトル信号Ｌ”、Ｒ”に基づいて、各スピーカＳＰＦＲ、ＳＰＦＬに出力される音の信号の位相を周波数毎に調節するためのデータであって、周波数毎の位相シフト値を示すデータ（後述の図１０参照）を生成する生成部として動作する。このデータを生成するため、シフトデータ生成部１１６Ｅは、次の処理を行う。
【0052】
具体的には、シフトデータ生成部１１６Ｅは、処理対象の周波数スペクトル信号（周波数スペクトル信号Ｌ”と周波数スペクトル信号Ｒ”の一方）の位相を−１８０度から＋１８０度の範囲で所定の角度刻みで変え、位相を変える毎に、処理対象の周波数スペクトル信号と、他の周波数スペクトル信号（周波数スペクトル信号Ｌ”と周波数スペクトル信号Ｒ”の他方）とを合成する（ステップＳ１６）。本実施形態では、インパルス応答Ｌ’よりも立ち上がりが早いインパルス応答Ｒ’から得た周波数スペクトル信号Ｒ”を処理対象とする。この合成処理は、処理負荷軽減のため、全ての周波数ポイントではなく、例えば３ｋＨｚまでの計５５７の周波数ポイント毎に行われる。
【0053】
図８は、周波数スペクトル信号Ｒ”と周波数スペクトル信号Ｌ”との合成結果を示す図である。図８では、代表として、５５７の周波数ポイントのうち２００Ｈｚ（太実線）と４００Ｈｚ（細実線）の周波数ポイントの合成結果を示す。図８中、縦軸は合成後の信号のパワー（単位：ｄＢ）を示し、横軸は位相（単位：ｄｅｇｒｅｅ）を示す。なお、位相０度（言い換えると位相調節量がゼロ）でのパワーは、処理対象の周波数スペクトル信号の位相を変えずに他の周波数スペクトル信号と合成したときのパワーを示す。
【0054】
図８中、パワーが最小となる角度で、スピーカＳＰＦＲからの音の位相とスピーカＳＰＦＬからの音の位相とが聴取位置で逆相（聴取位置においてこれらのスピーカ間の音が最も弱めあう干渉を起こす。）となる。図８に示されるように、２００Ｈｚの周波数ポイントでは、−６０度で（位相調節されていない周波数スペクトル信号Ｒ”と位相調節量が−６０度の周波数スペクトル信号Ｌ”とを合成したときに）逆相となる。４００Ｈｚの周波数ポイントでは、−２０度で（位相調節されていない周波数スペクトル信号Ｒ”と位相調節量が−２０度の周波数スペクトル信号Ｌ”とを合成したときに）逆相となる。
【0055】
シフトデータ生成部１１６Ｅは、ステップＳ１６にて得た周波数スペクトル信号の合成結果から、スピーカＳＰＦＲからの音の位相とスピーカＳＰＦＬからの音の位相とが聴取位置で逆相となるときの、周波数スペクトル信号Ｒ”の周波数毎の位相調節量を求める（ステップＳ１７）。
【0056】
図９は、ステップＳ１７にて求められた周波数スペクトル信号Ｒ”の周波数毎の位相調節量を示す図である。図９中、縦軸は位相調節量（単位：ｄｅｇｒｅｅ）を示し、横軸は周波数（単位：Ｈｚ）を示す。
【0057】
シフトデータ生成部１１６Ｅは、ステップＳ１７にて求められた位相調節量（図９参照）に応じて、スピーカＳＰＦＲに出力される音の信号の位相をシフトする位相シフト値を周波数毎に決定する（ステップＳ１８）。具体的には、次式に従い、周波数毎の位相シフト値を決定する。
【0058】
｜Ｐｈｃ｜≦９０°のときＰｈｓ＝＋９０°
｜Ｐｈｃ｜＞９０°のとき
Ｐｈｓ＝０°
Ｐｈｃ：ステップＳ１７にて求められた位相調節量
Ｐｈｓ：ステップＳ１８で決定される位相シフト値
【0059】
図１０は、ステップＳ１８で決定された周波数毎の位相シフト値を示す図である。図１０中、縦軸は位相シフト値（単位：ｄｅｇｒｅｅ）を示し、横軸は周波数（単位：Ｈｚ）を示す。図１０に示される周波数毎の位相シフト値を「位相シフトデータ」と記す。なお、図１０に示される位相シフトデータは、図１に示される如く対称性のあるリスニング環境（具体的には、一対のスピーカ（本実施形態ではスピーカＳＰＦＲ及びＳＰＦL）が、一対のスピーカ同士を結ぶ線の中点を通り且つこの線と直交する平面を挟んで略対称となる位置に配置され、一対の聴取位置（本実施形態では運転席と助手席）が、上記平面を挟んで略対称となる位置に配置されたリスニング環境）において、音像定位の偏りを改善するとともに音質劣化や音圧低下を抑えるためのデータであり、あくまで一例にすぎない。この位相シフトデータは、聴取位置や各スピーカの位置によって、その算出方法が適宜変わり、また、その値も変わる。
【0060】
図４に示されるように、計算部１１６は、周波数帯域検出部１１６Ｆ、狭帯域部１１６Ｇ、フィルタ係数取得部１１６Ｈ、フィルタ係数補正部１１６Ｉを有する。
【0061】
周波数帯域検出部１１６Ｆは、位相シフトデータの中で位相シフト値が所定の閾値を超える周波数帯域を複数検出する検出部として動作する。具体的には、周波数帯域検出部１１６Ｆは、位相シフトデータのうち、制御対象となる所定の周波数範囲の中から、位相シフト値が所定の閾値Ｔｈを超える周波数帯域を複数検出する（ステップＳ１９）。制御対象となる所定の周波数範囲は、定位において聴感上で位相が支配的となる低中域（本実施形態では７０Ｈｚ〜８００Ｈｚ）である。
【0062】
本実施形態では、周波数帯域検出部１１６Ｆは、位相シフトデータのうち、帯域幅がより大きい上位から所定数（ここでは３つ）の周波数帯域Ｂ１〜Ｂ３を検出する。周波数帯域Ｂ１は、８１Ｈｚ〜３３９Ｈｚ（帯域幅：２５８Ｈｚ）であり、周波数帯域Ｂ２は、４７９Ｈｚ〜６９４Ｈｚ（帯域幅：２１５Ｈｚ）であり、周波数帯域Ｂ３は、３６１Ｈｚ〜４４１Ｈｚ（帯域幅：８０Ｈｚ）である。
【0063】
周波数帯域検出部１１６Ｆの検出対象は、例えば５０Ｈｚを超える帯域幅を持つ周波数帯域である。言い換えると、周波数帯域検出部１１６Ｆは、５０Ｈｚ以下の帯域幅の周波数帯域については、位相シフト値が所定の閾値Ｔｈを超える場合であっても、ステップＳ１９では検出しない。閾値Ｔｈは、例えば４５度の位相シフト値である。
【0064】
なお、ここで示す周波数範囲、検出される周波数帯域の数、検出対象となる周波数帯域の帯域幅、閾値Ｔｈの各数値はあくまで一例にすぎず、これに限定されることなく適宜変更が可能である。
【0065】
図１１は、位相調節部１１０が有するフィルタの構成を示す。図１１に示されるように、位相調節部１１０は、スピーカＳＰＦＬに出力される音の信号に対する位相調節を行うオールパスフィルタ１１０ＡＬ及びスピーカＳＰＦＲに出力される音の信号に対する位相調節を行うオールパスフィルタ１１０ＡＲを有する。オールパスフィルタ１１０ＡＬ及びＡＲは、所定数（本実施形態では３つ）の二次ＩＩＲフィルタをカスケード接続したものである。オールパスフィルタ１１０ＡＬが有する二次ＩＩＲフィルタを「フィルタＦＬ１、ＦＬ２、ＦＬ３」と記し、オールパスフィルタ１１０ＡＲが有する二次ＩＩＲフィルタを「フィルタＦＲ１、ＦＲ２、ＦＲ３」と記す。なお、図１１に示される二次ＩＩＲフィルタは周知の構成であるため、詳細な説明は省略する。また、フィルタＦＬ２及びＦＬ３は、フィルタＦＬ１と同じ構成を有し、フィルタＦＲ２及びＦＲ３は、フィルタＦＲ１と同じ構成を有する。そのため、図１１においては、フィルタＦＬ２、ＦＬ３、ＦＲ２及びＦＲ３を簡単なブロックで示し、詳細な図示を省略する。
【0066】
二次ＩＩＲフィルタの数（言い換えると、位相調節を行う対象の周波数帯域の数）を増やすほど品質のより高い位相制御を行うことができる一方、音響装置１０の信号処理負荷及び遅延が増加する。そのため、本実施形態では、二次ＩＩＲフィルタの数を３つに留めている。
【0067】
図１２は、格納部１１８が保持するテーブルを示す。格納部１１８は、フラッシュメモリ等の記録媒体である。図１２に示されるように、格納部１１８は、各スピーカＳＰＦＲ、ＳＰＦＬの二次ＩＩＲフィルタに設定されるフィルタ係数（具体的には、フィルタ係数ｂ１１、ｂ１２、ａ１２、ａ１３、２１、ｂ２２、ａ２２及びａ２３）と周波数帯域とを関連付けたテーブルを保持する。テーブルに保持される周波数帯域の分解能は１０Ｈｚである。なお、図１２では、便宜上、フィルタ係数の具体的数値の記載を省略する。
【0068】
図１２のテーブルに保持される周波数帯域の帯域幅は、最小が１０Ｈｚであり最大が５００Ｈｚである。分解能が１０Ｈｚであることから、周波数帯域の帯域幅は５０通りある。また、周波数帯域の低域端は、最小が１０Ｈｚであり最大が１０００Ｈｚである。分解能が１０Ｈｚであることから、周波数帯域の低域端は１００通りある。従って、テーブルには、合計で５０００通りの周波数帯域が保持されている。
【0069】
フィルタ係数ｂ１１、ｂ１２、ａ１２及びａ１３は、フィルタＦＬ１、ＦＬ２、ＦＬ３のフィルタ係数である。フィルタ係数ｂ２１、ｂ２２、ａ２２及びａ２３は、フィルタＦＲ１、ＦＲ２、ＦＲ３のフィルタ係数である。これらのフィルタ係数は、一対のスピーカＳＰＦＲ、ＳＰＦＬ間で音の信号の位相差が逆相となるように、周知の最適化手法によって予め計算されてテーブルに保持されている。なお、これらのフィルタでは、二次ＩＩＲフィルタであることから（言い換えると、低次のＩＩＲフィルタであることから）、周波数特性において変化が急峻な位相特性を得ることができない。そのため、各周波数帯域Ｂ１〜Ｂ３の両端では、上記位相差が逆相となるような特性が得られない。ここでいう「位相差が逆相」とは、各周波数帯域Ｂ１〜Ｂ３の全域でなく少なくとも各周波数帯域Ｂ１〜Ｂ３の中心周波数において、一対のスピーカＳＰＦＲ、ＳＰＦＬ間で音の信号の位相差が１８０度になることを意味する。
【0070】
狭帯域部１１６Ｇは、周波数帯域検出部１１６Ｆによって検出された複数の周波数帯域の帯域幅を狭める狭帯域部として動作する。
【0071】
具体的には、狭帯域部１１６Ｇは、周波数帯域Ｂ１〜Ｂ３の帯域幅を狭めた値（例えば周波数帯域Ｂ１については２５８Ｈｚよりも狭い帯域幅）に変更する（ステップＳ２０）。以下、狭帯域部１１６Ｇによる狭帯域化処理後の周波数帯域Ｂ１〜Ｂ３を「周波数帯域Ｂ１’〜Ｂ３’」と記す。狭帯域部１１６Ｇによる狭帯域化処理については後に具体的に説明する。
【0072】
フィルタ係数取得部１１６Ｈは、図１２のテーブルから、周波数帯域検出部１１６Ｆによって検出された複数の周波数帯域の各々と関連付けられたフィルタ係数をスピーカ毎に取得する取得部として動作する。
【0073】
具体的には、フィルタ係数取得部１１６Ｈは、図１２のテーブルから、周波数帯域Ｂ１’〜Ｂ３’の各々と関連付けられたフィルタ係数を各スピーカＳＰＦＲ、ＳＰＦＬについて取得する（ステップＳ２１）。なお、テーブルに保持される周波数帯域の分解能が１０Ｈｚであることから、周波数帯域Ｂ１’〜Ｂ３’と数値が一致する周波数帯域のデータがテーブルに含まれているとは限らない。そこで、本実施形態では、フィルタ係数取得部１１６Ｈは、周波数帯域Ｂ１’〜Ｂ３’の低域端の下一桁と高域端の下一桁を四捨五入し、四捨五入後の数値と一致する周波数帯域のデータをテーブルから取得する。
【0074】
周波数帯域Ｂ１’と関連付けられたフィルタ係数は、フィルタＦＬ１及びＦＲ１に設定され、周波数帯域Ｂ２’と関連付けられたフィルタ係数は、フィルタＦＬ２及びＦＲ２に設定され、周波数帯域Ｂ３’と関連付けられたフィルタ係数は、フィルタＦＬ３及びＦＲ３に設定される。
【0075】
図１３の上段グラフに、狭帯域部１１６Ｇによる狭帯域化処理が施される前の周波数帯域Ｂ１（具体的には、周波数帯域Ｂ１の低域端と高域端を四捨五入した８０Ｈｚ〜３４０Ｈｚの周波数帯域）と関連付けられたフィルタ係数をフィルタＦＬ１及びＦＲ１に設定したときに得られる位相特性を示す。このグラフにおいて、フィルタＦＬ１で得られる位相特性を太実線で示し、フィルタＦＲ１で得られる位相特性を細実線で示す。図１３の下段グラフは、フィルタＦＬ１で得られる位相特性とフィルタＦＲ１で得られる位相特性との差分（位相差）を示す。図１３の各グラフ中、縦軸は位相（単位：ｄｅｇｒｅｅ）を示し、横軸は周波数（単位：Ｈｚ）を示す。
【0076】
フィルタＦＬ１及びＦＲ１は、二次ＩＩＲフィルタであることから、その特性（具体的には、周波数領域における位相の変化）が急峻でなく緩やかである。そのため、フィルタＦＬ１で得られる位相特性とフィルタＦＲ１で得られる位相特性との差分（位相差）は、図１３の下段グラフに示されるように、緩やかな裾広がりの特性となる。この結果、一対のスピーカＳＰＦＲ、ＳＰＦＬ間において、音の信号に対し、周波数帯域Ｂ１（８０Ｈｚ〜３４０Ｈｚ）だけでなく、低域端（８０Ｈｚ）よりも低い周波数や高域端（３４０Ｈｚ）よりも高い周波数にも位相差が付与される。これにより、オールパスフィルタ１１０ＡＬとオールパスフィルタ１１０ＡＲとの位相差が意図したものに対して大きくなりすぎるため（後述の図１９参照）、周波数毎の位相調節による音質劣化や音圧低下の抑制効果が低減する。
【0077】
そこで、本実施形態では、狭帯域部１１６Ｇによる狭帯域化処理が行われる。この狭帯域化処理は次式（１）及び（２）を用いて行われる。
【0078】
Ｌｂ’＝Ｌｂ＋（Ｂｗ×Ｂｏ）・・・（１）Ｈｂ’＝Ｈｂ−（Ｂｗ×Ｂｏ）・・・（２）
Ｌｂ’：狭帯域化された周波数帯域の低域端
Ｌｂ ：ステップＳ１９にて検出された周波数帯域の低域端
Ｈｂ’：狭帯域化された周波数帯域の高域端
Ｈｂ ：ステップＳ１９にて検出された周波数帯域の高域端
Ｂｗ ：ステップＳ１９にて検出された周波数帯域の帯域幅
Ｂｏ ：オフセット係数
【0079】
オフセット係数は例えば０．２である。例えば周波数帯域Ｂ１に対して上記式（１）及び（２）を適用すると、狭帯域化処理後の低域端Ｌｂ’として１３２．６Ｈｚ（より正確には四捨五入により１３０Ｈｚ）が求まるとともに、狭帯域化処理後の高域端Ｈｂ’として２８７．４Ｈｚ（より正確には四捨五入により２９０Ｈｚ）が求まる。すなわち、周波数帯域Ｂ１に対して帯域幅が狭められた周波数帯域Ｂ１’（１３０Ｈｚ〜２９０Ｈｚ）が求まる。同様の計算により、周波数帯域Ｂ２’（５２２Ｈｚ〜６５１Ｈｚ）及び周波数帯域Ｂ３’（３７７Ｈｚ〜４２５Ｈｚ）が求まる。
【0080】
図１４は、図１３と同様の図である。図１４の上段グラフは、狭帯域部１１６Ｇによる狭帯域化処理後の周波数帯域Ｂ１’と関連付けられたフィルタ係数をフィルタＦＬ１及びＦＲ１に設定したときに得られる位相特性を示す。図１４の下段グラフは、この場合の位相差を示す。
【0082】
図１５及び図１６は、図１３と同様の図である。図１５の上段グラフは、狭帯域部１１６Ｇによる狭帯域化処理後の周波数帯域Ｂ２’と関連付けられたフィルタ係数をフィルタＦＬ２及びＦＲ２に設定したときに得られる位相特性を示し、図１５の下段グラフは、この場合の位相差を示す。図１６の上段グラフは、狭帯域部１１６Ｇによる狭帯域化処理後の周波数帯域Ｂ３’と関連付けられたフィルタ係数をフィルタＦＬ３及びＦＲ３に設定したときに得られる位相特性を示し、図１６の下段グラフは、この場合の位相差を示す。
【0083】
図１６の下段グラフに示されるように、周波数帯域Ｂ３’の位相差は、これと隣接する周波数帯域Ｂ１’及びＢ２’の位相差と逆相になっている。これについて説明する。
【0084】
図１７の上段グラフに、図１４及び図１５の各上段グラフに示される位相特性と、図１６の上段グラフに示される位相特性を前二者の位相特性と同相したときの位相特性（すなわち図１６の位相特性を反転させたもの）を合成した位相特性を示す。このグラフにおいて、左スピーカ用に得られる位相特性を太実線で示し、右スピーカ用に得られる位相特性を細実線で示す。図１７の下段グラフに、この場合の位相特性を示す。図１７の各グラフ中、縦軸は位相（単位：ｄｅｇｒｅｅ）を示し、横軸は周波数（単位：Ｈｚ）を示す。
【0085】
図１７に示されるように、全ての周波数帯域Ｂ１’〜Ｂ３’において同相の位相差を付与すると、オールパスフィルタ間の位相差が大きくなりすぎて（例えば一部の周波数帯域において位相差の絶対値が１８０度を超えてしまい）、周波数毎の位相調節による音質劣化や音圧低下の抑制効果が低減する。
【0086】
そこで、フィルタ係数補正部１１６Ｉは、周波数帯域検出部１１６Ｆによって検出された複数の周波数帯域のうち、隣接する周波数帯域間で、一対のスピーカＳＰＦＲ、ＳＰＦＬ間の音の信号の位相差の符号が反転するように、フィルタ係数取得部１１６Ｈによって取得された各スピーカのフィルタ係数を補正する補正部として動作する。
【0087】
フィルタ係数補正部１１６Ｉは、図１６の下段グラフに示されるように、周波数帯域Ｂ３’の位相差を、隣接する周波数帯域Ｂ１’及びＢ２’の位相差と異なる符号に反転させる（ステップＳ２２）。具体的には、フィルタ係数補正部１１６Ｉは、周波数帯域Ｂ３’と関連付けられたフィルタ係数のうち、スピーカＳＰＦＲ用のフィルタ係数（ｂ２１、ｂ２２、ａ２２及びａ２３）をスピーカＳＰＦＬ用のフィルタ係数としてフィルタＦＬ３に設定し、スピーカＳＰＦＬ用のフィルタ係数（ｂ１１、ｂ１２、ａ１２及びａ１３）をスピーカＳＰＦＲ用のフィルタ係数としてフィルタＦＲ３に設定する。これにより、周波数帯域Ｂ３’の位相差が、周波数帯域Ｂ１’及びＢ２’の位相差と異なる符号に反転される。
【0088】
フィルタ係数補正部１１６Ｉは、補正処理後のフィルタ係数（すなわち、ステップＳ２１にて取得された、各周波数帯域Ｂ１’、Ｂ２’と関連付けられたフィルタ係数、及びステップＳ２２にて反転処理された、各周波数帯域Ｂ３’と関連付けられたフィルタ係数）を制御部１００に出力する。
【0089】
図１８は、図１７と同様の図である。図１８の上段グラフは、図１４〜図１６の各上段グラフに示される位相特性を合成した特性（すなわち、各オールパスフィルタ１１０ＡＬ、１１０ＡＲの位相特性）を示し、図１８の下段グラフは、この場合の位相差（すなわち、オールパスフィルタ１１０ＡＬとオールパスフィルタ１１０ＡＲとの位相差）を示す。
【0090】
図１７と図１８とを比較すると判るように、周波数帯域Ｂ３’の位相差を周波数帯域Ｂ１’及びＢ２’の位相差と異なる符号に反転させる（言い換えると逆相にする）ことにより、オールパスフィルタ１１０ＡＬとオールパスフィルタ１１０ＡＲとの位相差が過大になることが避けられる。そのため、周波数毎の位相調節による音質劣化や音圧低下の抑制効果の低減が避けられる。また、この反転処理により、図１８に示されるように、周波数帯域Ｂ１’と周波数帯域Ｂ３’間の帯域及び周波数帯域Ｂ３’と周波数帯域Ｂ２’間の帯域において、位相差がゼロ（すなわち位相シフトデータの位相シフト値）に近い値となる。これらの帯域において位相シフトデータに近い値が得られる点からも、周波数毎の位相調節による音質劣化や音圧低下の抑制効果の低減が避けられる。
【0091】
図１９は、図１７と同様の図である。図１９の上段グラフに、周波数帯域Ｂ１〜Ｂ３について狭帯域化処理を行わず且つ周波数帯域Ｂ３について反転処理を行わない場合に得られる位相特性を示し、図１９の下段グラフに、この場合の位相差を示す。
【0092】
狭帯域化処理を行わない場合、周波数帯域において緩やかな裾広がりを持つ各ＩＩＲフィルタの位相特性が合成されることにより、図１９に示されるように、オールパスフィルタ間の位相差が全体的に大きくなってしまい、また、隣接する帯域（本来は位相差をゼロにしたい帯域であって、例えば周波数帯域Ｂ１と周波数帯域Ｂ３間の帯域）においても、互いの位相差が合成されて、位相差が大きくなってしまう。
【0094】
制御部１００は、ステップＳ２２の補正処理によって得たフィルタ係数を位相調節部１１０のオールパスフィルタ１１０ＡＬ及び１１０ＡＲに設定する（ステップＳ２３）。位相調節部１１０は、フィルタ係数が設定されたオールパスフィルタ１１０ＡＬ及び１１０ＡＲにより、音源から入力されて各スピーカに出力される音の信号の位相を周波数毎に調節する。すなわち、制御部１００及び位相調節部１１０は、フィルタ係数補正部１１６Ｉによる補正後のフィルタ係数をオールパスフィルタ１１０ＡＬ及び１１０ＡＲに設定し、音源から入力されて一対のスピーカＳＰＦＲ、ＳＰＦＬの各々に出力される音の信号の位相を周波数毎に調節する調節部として動作する。
【0095】
図２０に、図１８の例（すなわちＳ２０の狭帯域化処理及びステップＳ２２の反転処理を行った場合）の音響特性（太実線）及び比較例（位相調節部１１０による位相調節を全く行わない場合）の音響特性（細実線）を示す。図２１に、図１７の例（すなわちステップＳ２０の狭帯域化処理を行い、ステップＳ２２の反転処理を行わない場合）の音響特性（太実線）及び上記の比較例の音響特性（細実線）を示す。図２２に、図１９の例（すなわちステップＳ２０の狭帯域化処理を行わず且つステップＳ２２の反転処理も行わない場合）の音響特性（太実線）及び上記の比較例の音響特性（細実線）を示す。また、図２０Ａ、図２１Ａ、図２２Ａの各図は、聴取位置を運転席としたときの音響特性を示し、図２０Ｂ、図２１Ｂ、図２２Ｂの各図は、聴取位置を助手席としたときの音響特性を示す。図２０〜図２２の各図中、縦軸はレベル（単位：ｄＢ）を示し、横軸は周波数（単位：Ｈｚ）を示す。
【0096】
図２０〜図２２を比較すると判るように、ステップＳ２０の狭帯域化処理やステップＳ２２の反転処理を行うことにより、周波数毎の位相調節による音質劣化や音圧低下の抑制効果の向上がみられる。また、これらの図から、運転席と助手席の両方において、音像定位の偏りが改善され、音質劣化が低減するとともに音圧が向上することも判る。これは、各スピーカＳＰＦＲ、ＳＰＦＬに出力される音に付与される位相差が過大にならない（例えば位相差の絶対値が１８０度を超えない）範囲に抑えられていることから、一対のスピーカＳＰＦＲ、ＳＰＦＬの位置に対して非対称となる運転席の位置、同じく一対のスピーカＳＰＦＲ、ＳＰＦＬの位置に対して非対称となる助手席の位置、の双方において、逆相によるスピーカ間の音の干渉が低減され、定位が改善されたとともにディップによる音質劣化や音圧低下が抑えられたためである。
【0097】
このように、本実施形態においては、ＩＩＲフィルタを用いながらも（言い換えると、周波数毎の位相調節を行う際の信号処理の負荷や遅延の少ないフィルタを用いながらも）音像定位の偏りを改善するとともに音質劣化や音圧低下を抑えることが可能となる。
【0098】
以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば明細書中に例示的に明示される実施例等又は自明な実施例等を適宜組み合わせた内容も本願の実施形態に含まれる。
【0099】
上記の実施形態では、運転席でのインパルス応答を測定した場合の処理を説明したが、これと同様の処理が座席毎に行われてもよい。この場合、制御部１００は、各座席でインパルス応答を測定した場合に計算されるフィルタ係数をプリセットデータとして保持してもよい。リスナは、操作部１０４を操作してプリセットデータを選択することにより、音像定位の偏りの改善等をなすためのフィルタ係数を任意に切り変えることができる。
【0100】
上記の実施形態では、フロントスピーカを対象とした場合の処理を説明したが、車両に別のスピーカ（例えばリアスピーカ）が設置されている場合、これと同様の処理がリアスピーカ側で行われてもよい。
【符号の説明】
【0101】
１ 音響システム１０ 音響装置
１００ 制御部
１０２ 表示部
１０４ 操作部
１０６ 測定用信号発生部
１０８ 記録媒体再生部
１１０ 位相調節部
１１２ 増幅部
１１４ 信号収録部
１１６ 計算部
１１６Ａ、１１６Ｂ 測定部
１１６Ｃ、１１６Ｄ フーリエ変換部
１１６Ｅ シフトデータ生成部
１１６Ｆ 周波数帯域検出部
１１６Ｇ 狭帯域部
１１６Ｈ フィルタ係数取得部
１１６Ｉ フィルタ係数補正部
１１８ 格納部