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(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】P2024168432
(43)【公開日】2024-12-05
(54)【発明の名称】音場補正装置および音場補正プログラム
(51)【国際特許分類】
H04S 5/02 20060101AFI20241128BHJP
【ＦＩ】
H04S5/02
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023085121
(22)【出願日】2023-05-24
(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】110004185
【氏名又は名称】インフォート弁理士法人
(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】100121083
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 宏義
(74)【代理人】
【識別番号】100138391
【弁理士】
【氏名又は名称】天田 昌行
(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】渡邉 哲生
【テーマコード（参考）】
5D162
【Ｆターム（参考）】
5D162AA06
5D162AA07
5D162BA07
5D162CA21
5D162DA23
5D162EG04
(57)【要約】 （修正有）
【課題】音像定位を改善しつつ音の広がり感のバランスが崩れることを抑える音場補正装置および音場補正プログラムを提供する。
【解決手段】オーディオ信号の位相を周波数毎に調整するための位相制御データに基づいて音場を補正する音場補正装置２であって、ステレオ信号から、モノラル成分の信号である第１のモノラル信号およびステレオ成分の信号であるＲチャンネル信号とＬチャンネル信号を抽出する信号抽出部と、位相制御データを用いて第１のモノラル信号の位相を周波数毎に調整することにより第２のモノラル信号を生成する位相制御部と、第２のモノラル信号とＲチャンネル信号とを合成し、第２のモノラル信号とＬチャンネル信号とを合成する信号合成部を備える。
【選択図】図３
【解決手段】オーディオ信号の位相を周波数毎に調整するための位相制御データに基づいて音場を補正する音場補正装置２であって、ステレオ信号から、モノラル成分の信号である第１のモノラル信号およびステレオ成分の信号であるＲチャンネル信号とＬチャンネル信号を抽出する信号抽出部と、位相制御データを用いて第１のモノラル信号の位相を周波数毎に調整することにより第２のモノラル信号を生成する位相制御部と、第２のモノラル信号とＲチャンネル信号とを合成し、第２のモノラル信号とＬチャンネル信号とを合成する信号合成部を備える。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
オーディオ信号の位相を周波数毎に調整するための位相制御データに基づいて音場を補正する音場補正装置において、
ステレオ信号から、モノラル成分の信号である第１のモノラル信号およびステレオ成分の信号であるＲチャンネル信号とＬチャンネル信号を抽出する信号抽出部と、
前記位相制御データを用いて前記第１のモノラル信号の位相を周波数毎に調整することにより第２のモノラル信号を生成する位相制御部と、
前記第２のモノラル信号と前記Ｒチャンネル信号とを合成し、前記第２のモノラル信号と前記Ｌチャンネル信号とを合成する信号合成部と、を備える、
音場補正装置。
ステレオ信号から、モノラル成分の信号である第１のモノラル信号およびステレオ成分の信号であるＲチャンネル信号とＬチャンネル信号を抽出する信号抽出部と、
前記位相制御データを用いて前記第１のモノラル信号の位相を周波数毎に調整することにより第２のモノラル信号を生成する位相制御部と、
前記第２のモノラル信号と前記Ｒチャンネル信号とを合成し、前記第２のモノラル信号と前記Ｌチャンネル信号とを合成する信号合成部と、を備える、
音場補正装置。
【請求項2】
前記位相制御データに基づいてゲインを設定するゲイン設定部と、
設定されたゲインで前記Ｒチャンネル信号および前記Ｌチャンネル信号を増幅する信号増幅部と、を更に備え、
前記信号合成部は、前記信号増幅部による増幅後の前記Ｒチャンネル信号、前記Ｌチャンネル信号のそれぞれを、前記第２のモノラル信号と合成する、
請求項１に記載の音場補正装置。
設定されたゲインで前記Ｒチャンネル信号および前記Ｌチャンネル信号を増幅する信号増幅部と、を更に備え、
前記信号合成部は、前記信号増幅部による増幅後の前記Ｒチャンネル信号、前記Ｌチャンネル信号のそれぞれを、前記第２のモノラル信号と合成する、
請求項１に記載の音場補正装置。
【請求項3】
前記ゲイン設定部は、
前記位相制御データにより位相が調整される周波数帯域が所定帯域幅よりも広い場合、前記ゲインを第１の値に設定し、
前記位相制御データにより位相が調整される周波数帯域が前記所定帯域幅以下の場合、前記ゲインを前記第１の値よりも小さい第２の値に設定する、
請求項２に記載の音場補正装置。
前記位相制御データにより位相が調整される周波数帯域が所定帯域幅よりも広い場合、前記ゲインを第１の値に設定し、
前記位相制御データにより位相が調整される周波数帯域が前記所定帯域幅以下の場合、前記ゲインを前記第１の値よりも小さい第２の値に設定する、
請求項２に記載の音場補正装置。
【請求項4】
前記ゲイン設定部は、前記位相制御データにより位相が調整される周波数帯域が広いほど前記ゲインを大きい値に設定する、
請求項２に記載の音場補正装置。
請求項２に記載の音場補正装置。
【請求項5】
前記ステレオ信号から所定の第１の周波数帯域の信号を抽出するフィルタ部を更に備え、
前記信号抽出部は、前記第１の周波数帯域の信号から前記第１のモノラル信号および前記Ｒチャンネル信号と前記Ｌチャンネル信号を抽出し、
前記信号合成部は、
前記位相制御部で生成された前記第２のモノラル信号、前記ステレオ信号のうち周波数帯域が前記第１の周波数帯域よりも低い低域信号、前記ステレオ信号のうち周波数帯域が前記第１の周波数帯域よりも高い高域信号および前記Ｒチャンネル信号を合成し、
前記位相制御部で生成された前記第２のモノラル信号、前記低域信号、前記高域信号および前記Ｌチャンネル信号を合成する、
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の音場補正装置。
前記信号抽出部は、前記第１の周波数帯域の信号から前記第１のモノラル信号および前記Ｒチャンネル信号と前記Ｌチャンネル信号を抽出し、
前記信号合成部は、
前記位相制御部で生成された前記第２のモノラル信号、前記ステレオ信号のうち周波数帯域が前記第１の周波数帯域よりも低い低域信号、前記ステレオ信号のうち周波数帯域が前記第１の周波数帯域よりも高い高域信号および前記Ｒチャンネル信号を合成し、
前記位相制御部で生成された前記第２のモノラル信号、前記低域信号、前記高域信号および前記Ｌチャンネル信号を合成する、
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の音場補正装置。
【請求項6】
前記位相制御データにより位相が調整される周波数帯域に基づいて前記第１の周波数帯域を設定する周波数帯域設定部を更に備える、
請求項５に記載の音場補正装置。
請求項５に記載の音場補正装置。
【請求項7】
オーディオ信号の位相を周波数毎に調整するための位相制御データに基づいて音場を補正する音場補正プログラムにおいて、
ステレオ信号から、モノラル成分の信号である第１のモノラル信号およびステレオ成分の信号であるＲチャンネル信号とＬチャンネル信号を抽出し、
前記位相制御データを用いて前記第１のモノラル信号の位相を周波数毎に調整することにより第２のモノラル信号を生成し、
前記第２のモノラル信号と前記Ｒチャンネル信号とを合成し、前記第２のモノラル信号と前記Ｌチャンネル信号とを合成する、処理を、コンピュータに実行させる、
音場補正プログラム。
ステレオ信号から、モノラル成分の信号である第１のモノラル信号およびステレオ成分の信号であるＲチャンネル信号とＬチャンネル信号を抽出し、
前記位相制御データを用いて前記第１のモノラル信号の位相を周波数毎に調整することにより第２のモノラル信号を生成し、
前記第２のモノラル信号と前記Ｒチャンネル信号とを合成し、前記第２のモノラル信号と前記Ｌチャンネル信号とを合成する、処理を、コンピュータに実行させる、
音場補正プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、音場補正装置および音場補正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】
このような音像定位の偏りを改善する音場補正装置が知られている。例えば特許文献１に記載の音場補正装置は、各スピーカに出力されるオーディオ信号の位相を周波数毎に調節することによって音像定位を改善する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０２１－１０６３５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、特許文献１に記載の音場補正装置では、オーディオ信号の位相を周波数毎に調節することにより、左右のスピーカからの出力音の位相差が整えられて音像定位が改善する一方、音の広がり感のバランスが崩れる場合がある。
【0007】
本発明は上記の事情に鑑み、音像定位を改善しつつ音の広がり感のバランスが崩れることを抑えることができる音場補正装置および音場補正プログラムを提供することを目的とする。
【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音場補正装置は、オーディオ信号の位相を周波数毎に調整するための位相制御データに基づいて音場を補正する装置であり、ステレオ信号から、モノラル成分の信号である第１のモノラル信号およびステレオ成分の信号であるＲチャンネル信号とＬチャンネル信号を抽出する信号抽出部と、位相制御データを用いて第１のモノラル信号の位相を周波数毎に調整することにより第２のモノラル信号を生成する位相制御部と、第２のモノラル信号とＲチャンネル信号とを合成し、第２のモノラル信号とＬチャンネル信号とを合成する信号合成部と、を備える。
【発明の効果】
【0009】
本発明の一実施形態によれば、音像定位を改善しつつ音の広がり感のバランスが崩れることを抑えることができる音場補正装置および音場補正プログラムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の一実施形態に係る音場補正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場補正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場補正装置の機能ブロック図である。
【図4】本発明の一実施形態においてプレイヤより入力されるステレオ信号を各スピーカに接続されたＤ／Ａコンバータに出力するまでの信号の流れを示すブロック図である。
【図5】インパルス応答に基づいて測定された周波数毎の位相シフト値の一例を示す図である。
【図7】本発明の変形例１においてプレイヤより入力されるステレオ信号を各スピーカに接続されたＤ／Ａコンバータに出力するまでの信号の流れを示すブロック図である。
【図8】本発明の変形例２においてプレイヤより入力されるステレオ信号を各スピーカに接続されたＤ／Ａコンバータに出力するまでの信号の流れを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下の説明は、本発明の一実施形態に係る音場補正装置および音場補正プログラムに関する。なお、共通の又は対応する要素については、同一又は類似の符号を付して、重複する説明を適宜簡略又は省略する。
【0012】
【0013】
車両Ａの車室内に、４つの座席が設置される。具体的には、車室内の一列目に運転席ＳＦＲ、助手席ＳＦＬが設置され、２列目（後部座席列）に２つの座席が設置される。２つの座席は、運転席後方の右後部座席ＳＲＲ、助手席後方の左後部座席ＳＲＬである。
【0014】
【0015】
４基のスピーカＳＰは、スピーカＳＰＦＲ、ＳＰＦＬ、ＳＰＲＲ、ＳＰＲＬである。スピーカＳＰＦＲは、右フロントドア部に埋設された右フロントスピーカである。スピーカＳＰＦＬは、左フロントドア部に埋設された左フロントスピーカである。スピーカＳＰＲＲは、右リアドア部に埋設された右リアスピーカである。スピーカＳＰＲＬは、左リアドア部に埋設された左リアスピーカである。
【0016】
音場補正装置２は、本発明の一実施形態に係る音場補正方法および音場補正プログラムを実行するコンピュータの一例である。音場補正装置２は、オーディオ装置であってもよく、また、ナビゲーション装置やＩＶＩ（In-Vehicle Infotainment）の一部をなす装置であってもよい。また、音場補正装置２は、車載型の装置に限らない。音場補正装置２は、スマートフォン、フィーチャフォン、タブレット端末、ＰＣ（Personal Computer）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、ＰＮＤ（Portable Navigation Device）、携帯ゲーム機などの他の形態の装置であってもよい。
【0017】
音場補正装置２は、スピーカＳＰＦＲ、ＳＰＦＬに対応するＩＩＲ（Infinite Impulse Response）型オールパスフィルタを用いた位相制御により、ターゲット位置（運転席ＳＦＲ、助手席ＳＦＬ）における音場補正を行う。また、音場補正装置２は、スピーカＳＰＲＲ、ＳＰＲＬに対応するＩＩＲ型オールパスフィルタを用いた位相制御により、ターゲット位置（右後部座席ＳＲＲ、左後部座席ＳＲＬ）における音場補正を行う。
【0018】
本実施形態では、運転席ＳＦＲ、助手席ＳＦＬ、右後部座席ＳＲＲ、左後部座席ＳＲＬの位置は、位相制御データに基づく音場補正の対象となるターゲット位置である。何れの座席位置をターゲット位置とするかは、例えば、車種や移動体の形態（例えば、乗用車、バス、トラック、飛行機）等に応じて適宜変更することができる。
【0019】
音場補正用のＩＩＲフィルタのフィルタ係数は、例えば、特許文献１に記載の方法で演算されて、音場補正装置２のフラッシュメモリ１６に予め格納されている。
【0020】
座席の左右に位置するスピーカＳＰの配置は、何れのターゲット位置に対しても対称にはならない。このようなリスニング環境では、何れのターゲット位置でも音像定位の偏りが発生する。そこで、本実施形態では、ＩＩＲ型オールパスフィルタを用いた位相制御を行う。対応するスピーカ対に出力されるオーディオ信号の位相を周波数毎に調節することにより、ターゲット位置で音像定位が改善される。
【0021】
このような位相制御をオーディオ信号全体に対して行うと、モノラル成分（ボーカル、メインの楽器など）の音像定位が改善する。また、ステレオ成分に対しても位相を調整したことの影響が出てしまい、音の広がり感のバランスが崩れることがある。音の広がり感のバランスが崩れるとは、例えば、左右スピーカが埋設されるドア部に音像が張り付くような状態となり、音の広がり感が不自然になってしまうことなどである。
【0022】
そこで、音場補正装置２は、ステレオ信号から、モノラル成分の信号である第１のモノラル信号およびステレオ成分の信号であるＲチャンネル信号とＬチャンネル信号を抽出し、位相制御データ（オーディオ信号の位相を周波数毎に調整するためのデータ）を用いて第１のモノラル信号の位相を周波数毎に調整することにより第２のモノラル信号を生成し、第２のモノラル信号とＲチャンネル信号とを合成し、第２のモノラル信号とＬチャンネル信号とを合成する、という一連の処理を実行する。
【0023】
図２に示されるように、音場補正装置２は、制御部１０、プレイヤ１１、Ｄ／Ａコンバータ１２、アンプ１３、表示部１４、操作部１５およびフラッシュメモリ１６を備える。
【0024】
音場補正装置２は、図２に示されていない他の構成を備えたものであってもよい。すなわち、音場補正装置２の態様には自由度があり、各種の設計変更が可能である。
【0025】
プレイヤ１１は、音源と接続される。プレイヤ１１は、音源より入力されるオーディオ信号を再生して、制御部１０に出力する。
【0026】
音源は、例えば、デジタルオーディオデータを格納したＣＤ（Compact Disc）、ＳＡＣＤ（Super Audio CD）等のディスクメディア、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等のストレージメディア、スマートフォン、タブレット端末、ネットワークを介してストリーム配信を行うサーバなどである。
【0027】
制御部１０は、例えば、ＬＳＩ（Large Scale Integration）として構成されており、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）などを備える。
【0028】
制御部１０は、ＲＡＭのワークエリアに展開されたプログラムを実行する。制御部１０により実行されるプログラムには、本発明の一実施形態に係る音場補正プログラム１００が含まれる。
【0029】
制御部１０は、例えばシングルプロセッサまたはマルチプロセッサであり、少なくとも１つのプロセッサを含む。複数のプロセッサを含む構成とした場合、制御部１０は、単一の装置としてパッケージ化されたものであってもよく、音場補正装置２内で物理的に分離した複数の装置で構成されてもよい。
【0030】
制御部１０によるフィルタ処理後のオーディオ信号は、Ｄ／Ａコンバータ１２によりアナログ信号に変換される。このアナログ信号は、アンプ１３で増幅されて、各スピーカＳＰに出力される。これにより、例えば音源に収録された楽曲が各スピーカＳＰから車室内で再生される。
【0031】
表示部１４は、各種画面を表示する装置であり、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、有機ＥＬ（Electro Luminescence）などのディスプレイを含む。表示部１４は、タッチパネルを含む構成としてもよい。
【0032】
操作部１５は、メカニカル方式、静電容量無接点方式、メンブレン方式等のスイッチ、ボタン、ノブ、ホイール等の操作子を含む。表示部１４がタッチパネルを含む場合、このタッチパネルも操作部１５の一部をなす。
【0033】
フラッシュメモリ１６は、各種プログラムおよび各種データを格納する。一例として、フラッシュメモリ１６は、音場補正用のＩＩＲフィルタのフィルタ係数を格納する。
【0034】
図３は、音場補正装置２の機能ブロック図である。音場補正装置２は、図３に示されるように、機能ブロックとして、信号抽出部１１０、位相制御部１２０、ゲイン設定部１３０、信号増幅部１４０および信号合成部１５０を含む。各機能ブロックは、コンピュータの一例である音場補正装置２が実行する音場補正プログラム１００により実現される。各機能ブロックは、一部または全部が専用の論理回路等のハードウェアにより実現されてもよい。
【0035】
信号抽出部１１０は、プレイヤ１１より入力されるステレオ信号から、モノラル成分の信号である第１のモノラル信号およびステレオ成分の信号であるＲチャンネル信号とＬチャンネル信号を抽出する。
【0036】
位相制御部１２０は、ＩＩＲフィルタに位相制御データ（フィルタ係数）を適用して第１のモノラル信号の位相を周波数毎に調整することにより、第２のモノラル信号を生成する。
【0037】
ゲイン設定部１３０は、位相制御データに基づいて、Ｒチャンネル信号、Ｌチャンネル信号のそれぞれに対するゲインを設定する。ゲインは、Ｒチャンネル信号、Ｌチャンネル信号のそれぞれで個別に設定されてもよく、また、共通で設定されてもよい。
【0038】
例示的には、位相制御データにより位相が調整される周波数帯域が所定帯域幅よりも広い場合、ゲイン設定部１３０は、ゲインを第１の値に設定する。位相制御データにより位相が調整される周波数帯域が所定帯域幅以下の場合、ゲイン設定部１３０は、ゲインを第１の値よりも小さい第２の値に設定する。
【0039】
ゲイン設定部１３０は、位相制御データにより位相が調整される周波数帯域が広いほどゲインを大きい値に設定してもよい。
【0040】
信号増幅部１４０は、ゲイン設定部１３０で設定されたゲインでＲチャンネル信号およびＬチャンネル信号を増幅する。
【0041】
信号合成部１５０は、位相制御部１２０により生成された第２のモノラル信号とＲチャンネル信号とを合成する。信号合成部１５０は、位相制御部１２０により生成された第２のモノラル信号とＬチャンネル信号とを合成する。
【0042】
附言するに、信号合成部１５０は、信号増幅部１４０による増幅後のＲチャンネル信号、Ｌチャンネル信号のそれぞれを、位相制御部１２０により生成された第２のモノラル信号と合成する。
【0043】
このように、本実施形態に係る音場補正装置２は、ステレオ信号から抽出したモノラル成分に対してだけ位相制御を行うことにより、ボーカルなどのモノラル成分の音像定位を改善しつつ、ステレオ成分に対する位相制御を行わないことで音の広がり感のバランスが崩れることを抑えられる。
【0044】
モノラル成分の音像定位が改善するトレードオフとして、音の広がり感が相対的に減少することがある。そこで、本実施形態に係る音場補正装置２は、位相制御データにより位相が調整される周波数帯域に応じてＲチャンネル信号およびＬチャンネル信号を増幅することにより、相対的な音の広がり感の減少を補償する。
【0045】
図４は、プレイヤ１１より入力されるステレオ信号を各スピーカＳＰに接続されたＤ／Ａコンバータ１２に出力するまでの信号の流れを示すブロック図である。図４に示される構成は、例えば、音源ＬＳＩとして構成される制御部１０に含まれる。
【0046】
プレイヤ１１からのステレオ信号（Ｒチャンネルのオーディオ信号ＲとＬチャンネルのオーディオ信号Ｌ）は、図４に示されるように、モノラル／ステレオ成分抽出部２００に入力される。
【0047】
モノラル／ステレオ成分抽出部２００は、ステレオ信号から、モノラル成分信号Ｍ１（第１のモノラル信号の一例）およびステレオ成分信号Ｒ１（Ｒチャンネル信号の一例）とステレオ成分信号Ｌ１（Ｌチャンネル信号の一例）を抽出する。
【0048】
モノラル／ステレオ成分抽出部２００は、例えば和差信号から各成分信号を抽出する。具体的には、モノラル／ステレオ成分抽出部２００は、オーディオ信号Ｒとオーディオ信号Ｌの和信号（Ｒ＋Ｌ）をモノラル成分信号Ｍ１として抽出する。モノラル／ステレオ成分抽出部２００は、和信号（Ｒ＋Ｌ）から、オーディオ信号Ｒとオーディオ信号Ｌとの差信号（Ｌ－Ｒ）を減算したものをステレオ成分信号Ｒ１として抽出する。モノラル／ステレオ成分抽出部２００は、和信号（Ｒ＋Ｌ）と差信号（Ｌ－Ｒ）を加算したものをステレオ成分信号Ｌ１として抽出する。
【0049】
モノラル／ステレオ成分抽出部２００で抽出されたモノラル成分信号Ｍ１は、ＩＩＲフィルタ部２１０ＦおよびＩＩＲフィルタ部２１０Ｒに入力される。
【0050】
ＩＩＲフィルタ部２１０Ｆ、ＩＩＲフィルタ部２１０Ｒは、それぞれ、カスケード接続された複数のＩＩＲフィルタを含む。位相制御データの一例であるフィルタ係数がフラッシュメモリ１６から読み出されて、各ＩＩＲフィルタに適用される。
【0051】
ＩＩＲフィルタ部２１０Ｆ内のＩＩＲフィルタは、運転席ＳＦＲおよび助手席ＳＦＬをターゲット位置として、ボーカルなどのモノラル成分の音像を定位させるためのオールパスフィルタとして使用される。ＩＩＲフィルタ部２１０Ｒ内のＩＩＲフィルタは、右後部座席ＳＲＲおよび左後部座席ＳＲＬをターゲット位置として、ボーカルなどのモノラル成分の音像を定位させるためのオールパスフィルタとして使用される。
【0052】
本実施形態において音場補正のために用いられるオールパスフィルタ（ＩＩＲフィルタ）のフィルタ係数は、例えば、特許文献１に記載の方法で演算されて、音場補正装置２のフラッシュメモリ１６に予め格納されている。
【0053】
ＩＩＲフィルタ部２１０Ｆに入力されたモノラル成分信号Ｍ１は、カスケード接続された複数のＩＩＲフィルタによるフィルタ処理により、運転席ＳＦＲおよび助手席ＳＦＬでモノラル成分の音像定位が適切に得られるように位相制御される。位相制御後のモノラル成分信号Ｍ２Ｆ（第２のモノラル信号の一例）は、ゲイン回路２３２ＦＲおよび２３２ＦＬに出力される。
【0054】
ゲイン回路２３２ＦＲに入力されたモノラル成分信号Ｍ２Ｆは、ゲイン回路２３２ＦＲでゲイン調整されて合成回路２４０ＦＲに入力される。ゲイン回路２３２ＦＬに入力されたモノラル成分信号Ｍ２Ｆは、ゲイン回路２３２ＦＬでゲイン調整されて合成回路２４０ＦＬに入力される。
【0055】
ＩＩＲフィルタ部２１０Ｒに入力されたモノラル成分信号Ｍ１は、カスケード接続された複数のＩＩＲフィルタによるフィルタ処理により、右後部座席ＳＲＲおよび左後部座席ＳＲＬでモノラル成分の音像定位が適切に得られるように位相制御される。位相制御後のモノラル成分信号Ｍ２Ｒ（第２のモノラル信号の一例）は、ゲイン回路２３２ＲＲおよび２３２ＲＬに出力される。
【0056】
ゲイン回路２３２ＲＲに入力されたモノラル成分信号Ｍ２Ｒは、ゲイン回路２３２ＲＲでゲイン調整されて合成回路２４０ＲＲに入力される。ゲイン回路２３２ＲＬに入力されたモノラル成分信号Ｍ２Ｒは、ゲイン回路２３２ＲＬでゲイン調整されて合成回路２４０ＲＬに入力される。
【0057】
モノラル／ステレオ成分抽出部２００で抽出されたステレオ成分信号Ｒ１、Ｌ１は、それぞれ、ゲイン回路２２０ＦＲ、２２０ＦＬに入力される。
【0058】
ＩＩＲフィルタ部２１０Ｆは、運転席ＳＦＲおよび助手席ＳＦＬをターゲット位置とした場合にモノラル成分信号Ｍ１に適用する、位相制御の周波数帯域（以下「制御帯域」と記す。）を示す情報ＩＦを保持する。制御帯域は、各スピーカＳＰからの出力音をもとに生成されたインパルス応答に基づいて予め決められている。制御帯域を示す情報ＩＦは、ゲイン回路２２０ＦＲおよびゲイン回路２２０ＦＬに入力される。
【0059】
図５は、インパルス応答に基づいて測定された周波数毎の位相シフト値の一例を示す。このような測定結果を参照して制御帯域が決定される。例えば、周波数帯域Ｂ１～Ｂ３のうち１つまたは２つの周波数帯域が制御帯域として決定される。周波数帯域Ｂ１～Ｂ３の全てが制御帯域として決定されてもよい。周波数帯域Ｂ１～Ｂ３の全てが制御帯域として決定された場合、制御帯域幅は、例えば６００Ｈｚ程度となる。
【0060】
インパルス応答に基づいて測定される位相制御の適用帯域は、ターゲット位置に対する音響空間（本実施形態では車室内空間）の対称性およびスピーカの配置の対称性に依存する。これらの対称性が高いほど、位相制御の適用帯域として広い周波数帯域が測定される。これらの対称性が低いほど、位相制御の適用帯域として狭い周波数帯域が測定される。
【0061】
例示的には、車室内の前列には、ハンドル、レバー、各種計器などが設置される。そのため、車室内の前列は、空間形状が左右非対称となっており、後列と比べて音響空間の対称性が低い。そのため、前列では、後列よりも、位相制御の適用帯域として狭い周波数帯域が測定される。
【0062】
制御帯域幅が広いほどモノラル成分の音像を定位させる効果が高いため、音の広がり感が相対的に減少する。そこで、音場補正装置２は、ステレオ成分のゲインを上げることにより、相対的な音の広がり感の減少を補償する。
【0063】
具体的には、ゲイン回路２２０ＦＲは、ＩＩＲフィルタ部２１０Ｆより入力される情報ＩＦに応じて、モノラル／ステレオ成分抽出部２００より入力されるステレオ成分信号Ｒ１のゲインを上げる。
【0064】
一例として、情報ＩＦが示す制御帯域幅が広いほど（言い換えると、位相制御データにより位相が調整される周波数帯域が広いほど）、ゲイン回路２２０ＦＲは、ステレオ成分信号Ｒ１のゲインを大きい値に設定する。
【0065】
他の例として、情報ＩＦが示す制御帯域幅が所定幅よりも広い場合（言い換えると、位相制御データにより位相が調整される周波数帯域が所定帯域幅よりも広い場合）、ゲイン回路２２０ＦＲは、ゲインを第１の値に設定する。情報ＩＦが示す制御帯域幅が所定幅以下の場合、ゲイン回路２２０ＦＲは、ステレオ成分信号Ｒ１のゲインを第１の値よりも小さい第２の値に設定する。
【0066】
本実施形態では、例えば、１００Ｈｚ未満を低域とし、１００Ｈｚ以上１０００Ｈｚ未満を中域とし、１０００Ｈｚ以上を高域とする。音像定位において聴感上で位相が支配的となるのは中域である。そこで、１００Ｈｚ以上１０００Ｈｚ未満のなかで位相制御を行う周波数帯域（制御帯域）が占める割合がＮ％（一例として５０％）を超える場合、情報ＩＦが示す制御帯域幅が所定幅よりも広いものとする。
【0067】
ゲイン回路２２０ＦＬもゲイン回路２２０ＦＲと同様に、ＩＩＲフィルタ部２１０Ｆより入力される情報ＩＦに応じて、モノラル／ステレオ成分抽出部２００より入力されるステレオ成分信号Ｌ１のゲインを上げる。
【0068】
ゲイン回路２２０ＦＲでゲインが上げられたステレオ成分信号Ｒ１は、ゲイン回路２３４ＦＲでゲイン調整されて合成回路２４０ＦＲに入力される。ゲイン回路２２０ＦＬでゲインが上げられたステレオ成分信号Ｌ１は、ゲイン回路２３４ＦＬでゲイン調整されて合成回路２４０ＦＬに入力される。
【0069】
合成回路２４０ＦＲは、位相制御後のモノラル成分信号Ｍ２Ｆとゲイン増幅後のステレオ成分信号Ｒ１とを合成してイコライザ２５０ＦＲに出力する。この合成信号（オーディオ信号ＦＲ）は、イコライザ２５０ＦＲでイコライジングされて、Ｄ／Ａコンバータ１２およびアンプ１３を介してスピーカＳＰＦＲに出力される。
【0070】
合成回路２４０ＦＬは、位相制御後のモノラル成分信号Ｍ２Ｆとゲイン増幅後のステレオ成分信号Ｌ１とを合成してイコライザ２５０ＦＬに出力する。この合成信号（オーディオ信号ＦＬ）は、イコライザ２５０ＦＬでイコライジングされて、Ｄ／Ａコンバータ１２およびアンプ１３を介してスピーカＳＰＦＬに出力される。
【0071】
オーディオ信号ＦＲがスピーカＳＰＦＲで再生されるとともにオーディオ信号ＦＬがスピーカＳＰＦＬで再生される。これにより、車室内の前列の各ターゲット位置において、ボーカルなどのモノラル成分の音像定位が改善され、かつ音の広がり感の減少が抑えられる。
【0072】
モノラル／ステレオ成分抽出部２００で抽出されたステレオ成分信号Ｒ１、Ｌ１は、それぞれ、ゲイン回路２２０ＲＲ、２２０ＲＬにも入力される。
【0073】
ＩＩＲフィルタ部２１０Ｒは、右後部座席ＳＲＲおよび左後部座席ＳＲＬをターゲット位置とした場合にモノラル成分信号Ｍ１に適用する、位相制御の周波数帯域（制御帯域）を示す情報ＩＲを保持する。
【0074】
モノラル成分信号Ｍ１の制御帯域は、車室内の前列と後列で同じであってもよく、また、異なっていてもよい。
【0075】
ゲイン回路２２０ＲＲは、ＩＩＲフィルタ部２１０Ｒより入力される情報ＩＲに応じて、モノラル／ステレオ成分抽出部２００より入力されるステレオ成分信号Ｒ１のゲインを上げる。ゲイン回路２２０ＲＬは、ＩＩＲフィルタ部２１０Ｒより入力される情報ＩＲに応じて、モノラル／ステレオ成分抽出部２００より入力されるステレオ成分信号Ｌ１のゲインを上げる。
【0076】
ゲイン回路２２０ＲＲでゲインが上げられたステレオ成分信号Ｒ１は、ゲイン回路２３４ＲＲでゲイン調整されて合成回路２４０ＲＲに入力される。ゲイン回路２２０ＲＬでゲインが上げられたステレオ成分信号Ｌ１は、ゲイン回路２３４ＲＬでゲイン調整されて合成回路２４０ＲＬに入力される。
【0077】
合成回路２４０ＲＲは、位相制御後のモノラル成分信号Ｍ２Ｒとゲイン増幅後のステレオ成分信号Ｒ１とを合成してイコライザ２５０ＲＲに出力する。この合成信号（オーディオ信号ＲＲ）は、イコライザ２５０ＲＲでイコライジングされて、Ｄ／Ａコンバータ１２およびアンプ１３を介してスピーカＳＰＲＲに出力される。
【0078】
合成回路２４０ＲＬは、位相制御後のモノラル成分信号Ｍ２Ｒとゲイン増幅後のステレオ成分信号Ｌ１とを合成してイコライザ２５０ＲＬに出力する。この合成信号（オーディオ信号ＲＬ）は、イコライザ２５０ＲＬでイコライジングされて、Ｄ／Ａコンバータ１２およびアンプ１３を介してスピーカＳＰＲＬに出力される。
【0079】
オーディオ信号ＲＲがスピーカＳＰＲＲで再生されるとともにオーディオ信号ＲＬがスピーカＳＰＲＬで再生される。これにより、車室内の後列の各ターゲット位置において、ボーカルなどのモノラル成分の音像定位が改善され、かつ音の広がり感の減少が抑えられる。
【0080】
【0081】
制御部１０は、プレイヤ１１より入力されるステレオ信号からモノラル成分信号Ｍ１とステレオ成分信号Ｒ１、Ｌ１を抽出する（ステップＳ１０１）。
【0082】
制御部１０は、ステップＳ１０１で抽出されたモノラル成分信号Ｍ１の位相制御を行う（ステップＳ１０２）。
【0083】
制御部１０は、モノラル成分信号Ｍ１に対する制御帯域幅に応じてステレオ成分信号Ｒ１、Ｌ１のゲインを上げる（ステップＳ１０３）。
【0084】
制御部１０は、ゲイン増幅後のステレオ成分信号Ｒ１、Ｌ１のそれぞれを、位相制御後のモノラル成分信号Ｍ１と合成する（ステップＳ１０４）。
【0085】
制御部１０は、ステップＳ１０４で得られた合成信号に対してイコライジングを行って（ステップＳ１０５）、イコライジング後のオーディオ信号を、Ｄ／Ａコンバータ１２およびアンプ１３を介してスピーカＳＰに出力する。このオーディオ信号がスピーカＳＰで再生されることにより、車室内の各ターゲット位置において、音の広がり感のバランスを崩すことなくボーカルなどのモノラル成分の音像定位が改善され、かつモノラル成分の音像定位による音の広がり感の減少が抑えられる。
【0086】
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形態等又は自明な実施形態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。
【0087】
図７は、変形例１に係る音場補正装置２において、プレイヤ１１より入力されるステレオ信号を各スピーカＳＰに接続されたＤ／Ａコンバータ１２に出力するまでの信号の流れを示すブロック図である。図７では、便宜上、ステレオ成分信号Ｒ１、Ｌ１をそれぞれ「信号Ｒ１」、「信号Ｌ１」と記す。モノラル成分信号Ｍ１を「信号Ｍ１」と記す。低域成分信号Ｒ２、Ｌ２をそれぞれ「信号Ｒ２」、「信号Ｌ２」と記す。中域成分信号Ｒ３、Ｌ３をそれぞれ「信号Ｒ３」、「信号Ｌ３」と記す。高域成分信号Ｒ４、Ｌ４をそれぞれ「信号Ｒ４」、「信号Ｌ４」と記す。
【0088】
一般に、モノラル成分は中域に多く含まれる。そこで、変形例１では、プレイヤ１１より入力されるステレオ信号のうち中域成分に対して位相制御が施される。
【0089】
具体的には、変形例１では、プレイヤ１１からのステレオ信号は、帯域分割部１０００に入力される。
【0090】
帯域分割部１０００は、低域抽出部１０１０、中域抽出部１０２０、高域抽出部１０３０を含む。低域抽出部１０１０は、ステレオ信号から、低域成分（低域成分信号Ｒ２、Ｌ２）を抽出する。中域抽出部１０２０は、ステレオ信号から中域成分（中域成分信号Ｒ３、Ｌ３）を抽出する。高域抽出部１０３０は、ステレオ信号から高域成分（高域成分信号Ｒ４、Ｌ４）を抽出する。
【0091】
このように、帯域分割部１０００は、ステレオ信号から中域成分（所定の第１の周波数帯域の信号）を抽出するフィルタ部として動作する。
【0092】
帯域分割部１０００は、制御帯域（位相制御データにより位相が調整される周波数帯域）に基づいて中域抽出部１０２０の通過帯域（第１の周波数帯域の一例）を設定する周波数帯域設定部として動作する。
【0093】
中域抽出部１０２０の通過帯域は、制御帯域に拘わらず一定の周波数帯域（例えば１００Ｈｚ～１０００Ｈｚ）に決められてもよい。
【0094】
一例として、帯域分割部１０００は、中域を含む所定周波数帯域（例えば１００Ｈｚ～１０００Ｈｚ）のうち、制御帯域となっている周波数帯域を、中域抽出部１０２０の通過帯域として設定する。
【0095】
図７では、便宜上、低域抽出部１０１０、中域抽出部１０２０、高域抽出部１０３０の各ブロックに、フィルタ特性を示す図を付記する。
【0096】
低域抽出部１０１０により抽出されたＬチャンネルに対応する低域成分信号Ｌ２は、ゲイン回路ＧＬ１およびＧＬ３でゲイン調整される。高域抽出部１０３０により抽出されたＬチャンネルに対応する高域成分信号Ｌ４は、ゲイン回路ＧＨ１およびＧＨ３でゲイン調整される。
【0097】
合成回路１２４０ＦＬは、ゲイン回路ＧＬ１より入力される低域成分信号Ｌ２とゲイン回路ＧＨ１より入力される高域成分信号Ｌ４とを合成して、合成回路２２４０ＦＬに出力する。
【0098】
合成回路１２４０ＲＬは、ゲイン回路ＧＬ３より入力される低域成分信号Ｌ２とゲイン回路ＧＨ３より入力される高域成分信号Ｌ４とを合成して、合成回路２２４０ＲＬに出力する。
【0099】
中域抽出部１０２０により抽出された中域成分信号Ｒ３およびＬ３は、モノラル／ステレオ成分抽出部２００に入力される。モノラル／ステレオ成分抽出部２００は、ステレオ信号の中域成分（中域成分信号Ｒ３およびＬ３）からモノラル成分信号Ｍ１とステレオ成分信号Ｒ１およびＬ１を抽出する。
【0100】
モノラル成分信号Ｍ１は、中域のモノラル成分を含む信号である。モノラル成分信号Ｍ１は、ＩＩＲフィルタ部２１０ＬＴで位相制御されて、ゲイン回路２３２ＦＬ、２３２ＲＬでゲイン調整されて、それぞれ、合成回路２２４０ＦＬ、２２４０ＲＬに出力される。
【0101】
ステレオ成分信号Ｌ１は、中域のステレオ成分を含む信号である。ステレオ成分信号Ｌ１は、ゲイン回路２２０ＬＴにおいて、助手席ＳＦＬおよび左後部座席ＳＲＬに対する制御帯域幅に応じてゲインが上げられて、更に、ゲイン回路２３４ＦＬ、２３４ＲＬでゲイン調整されて、それぞれ、合成回路２４０ＦＬ、２４０ＲＬに出力される。ここでは、制御帯域は、全ターゲット位置で同じであるものとする。
【0102】
合成回路２２４０ＦＬは、合成回路１２４０ＦＬより入力される低域と高域の合成信号と位相制御後のモノラル成分信号Ｍ１とを合成して、合成回路２４０ＦＬに出力する。合成回路２４０ＦＬは、合成回路２２４０ＦＬより入力される合成信号とゲイン回路２３４ＦＬでゲイン増幅されたステレオ成分信号Ｌ１とを合成する。この合成信号（オーディオ信号ＦＬ）は、イコライザ２５０ＦＬ（図４参照）でイコライジングされて、Ｄ／Ａコンバータ１２およびアンプ１３を介してスピーカＳＰＦＬに出力される。
【0103】
合成回路２２４０ＲＬは、合成回路１２４０ＲＬより入力される低域と高域の合成信号と位相制御後のモノラル成分信号Ｍ１とを合成して、合成回路２４０ＲＬに出力する。合成回路２４０ＲＬは、合成回路２２４０ＲＬより入力される合成信号とゲイン回路２３４ＲＬでゲイン増幅されたステレオ成分信号Ｌ１とを合成する。この合成信号（オーディオ信号ＲＬ）は、イコライザ２５０ＲＬ（図４参照）でイコライジングされて、Ｄ／Ａコンバータ１２およびアンプ１３を介してスピーカＳＰＲＬに出力される。
【0104】
低域抽出部１０１０により抽出されたＲチャンネルに対応する低域成分信号Ｒ２は、ゲイン回路ＧＬ２およびＧＬ４でゲイン調整される。高域抽出部１０３０により抽出されたＲチャンネルに対応する高域成分信号Ｒ４は、ゲイン回路ＧＨ２およびＧＨ４でゲイン調整される。
【0105】
合成回路１２４０ＦＲは、ゲイン回路ＧＬ２より入力される低域成分信号Ｒ２とゲイン回路ＧＨ２より入力される高域成分信号Ｒ４とを合成して、合成回路２２４０ＦＲに出力する。
【0106】
合成回路１２４０ＲＲは、ゲイン回路ＧＬ４より入力される低域成分信号Ｒ２とゲイン回路ＧＨ４より入力される高域成分信号Ｒ４とを合成して、合成回路２２４０ＲＲに出力する。
【0107】
モノラル成分信号Ｍ１は、ＩＩＲフィルタ部２１０ＲＴで位相制御されて、ゲイン回路２３２ＦＲ、２３２ＲＲでゲイン調整されて、それぞれ、合成回路２２４０ＦＲ、２２４０ＲＲに出力される。
【0108】
ステレオ成分信号Ｒ１は、ゲイン回路２２０ＲＴにおいて、運転席ＳＦＲおよび右後部座席ＳＲＲに対する制御帯域幅に応じてゲインが上げられて、更に、ゲイン回路２３４ＦＲ、２３４ＲＲでゲイン調整されて、それぞれ、合成回路２４０ＦＲ、２４０ＲＲに出力される。
【0109】
合成回路２２４０ＦＲは、合成回路１２４０ＦＲより入力される低域と高域の合成信号と位相制御後のモノラル成分信号Ｍ１とを合成して、合成回路２４０ＦＲに出力する。合成回路２４０ＦＲは、合成回路２２４０ＦＲより入力される合成信号とゲイン回路２３４ＦＲでゲイン増幅されたステレオ成分信号Ｒ１とを合成する。この合成信号（オーディオ信号ＦＲ）は、イコライザ２５０ＦＲ（図４参照）でイコライジングされて、Ｄ／Ａコンバータ１２およびアンプ１３を介してスピーカＳＰＦＲに出力される。
【0110】
合成回路２２４０ＲＲは、合成回路１２４０ＲＲより入力される低域と高域の合成信号と位相制御後のモノラル成分信号Ｍ１とを合成して、合成回路２４０ＲＲに出力する。合成回路２４０ＲＲは、合成回路２２４０ＲＲより入力される合成信号とゲイン回路２３４ＲＲでゲイン増幅されたステレオ成分信号Ｒ１とを合成する。この合成信号（オーディオ信号ＲＲ）は、イコライザ２５０ＲＲ（図４参照）でイコライジングされて、Ｄ／Ａコンバータ１２およびアンプ１３を介してスピーカＳＰＲＲに出力される。
【0111】
このように、スピーカＳＰＦＬおよびスピーカＳＰＲＬに対応する信号ラインでは、位相制御後のモノラル成分信号Ｍ１（第２のモノラル信号の一例）、低域成分信号Ｌ２（低域信号の一例）、高域成分信号Ｌ４（高域信号の一例）およびゲイン増幅後のステレオ成分信号Ｌ１（Ｌチャンネル信号の一例）が合成される。スピーカＳＰＦＲおよびスピーカＳＰＲＲに対応する信号ラインでは、位相制御後のモノラル成分信号Ｍ１（第２のモノラル信号の一例）、低域成分信号Ｒ２（低域信号の一例）、高域成分信号Ｒ４（高域信号の一例）およびゲイン増幅後のステレオ成分信号Ｒ１（Ｌチャンネル信号の一例）が合成される。
【0112】
変形例１においても、車室内の各ターゲット位置において、音の広がり感のバランスを崩すことなくボーカルなどのモノラル成分の音像定位が改善され、かつモノラル成分の音像定位による音の広がり感の減少が抑えられる。また、変形例１では、モノラル成分を多く含む中域に対してだけ、モノラル成分の位相制御を行うことができるとともにステレオ成分のゲインが上げられる。モノラル成分を多く含まない低域および高域において、ステレオ成分のゲインを不必要に上げることが避けられる。
【0113】
図８は、変形例２に係る音場補正装置２において、プレイヤ１１より入力されるステレオ信号を各スピーカＳＰに接続されたＤ／Ａコンバータ１２に出力するまでの信号の流れを示すブロック図である。図８に示される変形例２のブロック図は、低域抽出部１０１０、中域抽出部１０２０および高域抽出部１０３０のフィルタ特性を除き、図７に示される変形例１のブロック図と同じである。
【0114】
変形例２において、帯域分割部１０００は、プレイヤ１１からのステレオ信号を帯域分割することなくモノラル／ステレオ成分抽出部２００へスルー出力する。すなわち、変形例２における信号の流れは、実質的に、上記の実施形態（図４等参照）と同じである。
【0115】
低域抽出部１０１０、中域抽出部１０２０および高域抽出部１０３０のフィルタ特性を適宜設定することにより、上記の実施形態（図４等参照）と同じ信号処理を行うことができたり、変形例１と同じ信号処理を行うことができたりする。
【0116】
変形例１および２では、低域抽出部１０１０、中域抽出部１０２０、高域抽出部１０３０の各通過帯域は、車室内の前列と後列で共通であるが、更なる変形例では、低域抽出部１０１０、中域抽出部１０２０、高域抽出部１０３０の各通過帯域は、車室内の前列と後列とで異なっていてもよい。
【符号の説明】
【0117】
１ ：音場補正システム
２ ：音場補正装置
１０ ：制御部
１１ ：プレイヤ
１２ ：Ｄ／Ａコンバータ
１３ ：アンプ
１４ ：表示部
１５ ：操作部
１６ ：フラッシュメモリ
１００ ：音場補正プログラム
１１０ ：信号抽出部
１２０ ：位相制御部
１３０ ：ゲイン設定部
１４０ ：信号増幅部
１５０ ：信号合成部
２ ：音場補正装置
１０ ：制御部
１１ ：プレイヤ
１２ ：Ｄ／Ａコンバータ
１３ ：アンプ
１４ ：表示部
１５ ：操作部
１６ ：フラッシュメモリ
１００ ：音場補正プログラム
１１０ ：信号抽出部
１２０ ：位相制御部
１３０ ：ゲイン設定部
１４０ ：信号増幅部
１５０ ：信号合成部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】