JPH03106199A - 再生音制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、音響信号再生用のスピーカーと、再生音場に
対して集音するマイクロフォンと、前記マイクロフォン
による集音信号に基づいて、前記スピーカーから再生さ
れる音響信号を制御する制御手段とを備えた再生音制御
装置に関する。

〔従来の技術〕

上記再生音制御装置は、例えば、自動車の車室内の騒音
に応じて再生音の音量等を自動制御する手段として利用
されるものであるが、従来では、スピーカーに出力する
再生音とマイクロフォンの集音信号とをそのまま比較す
るようにしていた（例えば、特開昭６０−１４５７１４
号公報、特開昭６０−１７８７１１号公報参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、集音用のマイクロフォンには、スピーカ
ーから再生される音響信号と車室内の騒音の両方が同時
に集音されることになるため、従来のように、スピーカ
ーに出力する再生音とマイクロフォンの集音信号とをそ
のまま比較する構成では、再生音の制御が不正確になる
不利がある。

そこで、集音信号からスピーカーに出力する再生音の成
分を除去するようにすることが考えられるが、その場合
、単に集音信号からスピーカーに出力する再生音の成分
を除去するだけでは、求めた車室内の騒音レベルが不正
確になる。

説明を加えれば、一般的に、スピーカーと集音用マイク
ロフォンとは離れた位置に取り付けられることになる。

従って、集音用のマイクロフォンに集音されるスピーカ
ーからの再生音は、例えば、スピーカーからの距離に応
じた時間遅れが生じる状態となり、マイクロフォンの集
音信号とスピーカーから出力される音響信号とをそのま
ま比較しても、再生音場の騒音レベルを正確に検出する
ことはできないことになる。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、そ
の目的は、再生音場の騒音レベルを正確に検出できるよ
うにすることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による再生音制御装置は、音響信号再生用のスピ
ーカーと、再生音場に対して集音するマイクロフォンと
、前記マイクロフォンによる集音信号に基づいて、前記
スピーカーから再生される音響信号を制御する制御手段
とを備えたものであって、その特徴構成は以下の通りで
ある。

第１の特徴構成は、前記スピーカーに出力する音響信号
を、前記スピーカーの再生音が前記マイクロフォンに伝
播されるに要する時間あるいはそれに近い時間を遅延さ
せる遅延手段が設けられ、前記制御手段は、前記マイク
ロフォンによって集音される集音信号と前記遅延手段に
よって遅延された音響信号との比較に基づいて前記スピ
ーカーから再生される音響信号を制御するように構成さ
れている点にある。

第２の特徴構成は、前記スピーカーの再生音が前記マイ
クロフォンに伝播されるに要する時間を検出する伝播時
間検出手段が設けられ、前記遅延手段は、前記伝播時間
検出手段の検出情報に基づいてその遅延時間を自動調整
するように構成されている点にある。

第３の特徴構成は、前記スピーカーに出力する音響信号
及び前記マイクロフォンによって集音される集音信号の
夫々から設定周波数範囲の信号を抽出するフィルターが
設けられ、前記制御手段は、前記両フィルターの出力信
号の比較に基づいて前記スピーカーから再生される音響
信号を制御するように構成されている点にある。

〔作　用〕

前述の如く、スピーカーからの再生音がマイクロフォン
に集音されるまでには、例えば、スピーカーと集音用マ
イクロフォンとの距離に応じた時間分の遅延が生じるこ
とになる。

そこで、第１の特徴構成では、スピーカーに出力する音
響信号を、スピーカーの再生音がマイクロフォンに伝播
されるに要する時間を遅延させた音響信号とマイクロフ
ォンによって集音された集音信号とを比較させるように
するのである。

但し、遅延時間は、スピーカーの再生音がマイクロフォ
ンに伝播されるに要する時間に正確に合わせたほうが、
正確な制御が行えるものとなるが、スピーカーの再生音
がマイクロフォンに伝播されるに要する時間に近い時間
に設定して、装置構成の簡素化を図るようにしてもよい
。

ところで、上記遅延時間を、例えば、数値で正確に設定
するのは困難である。又、例えば、車載用の音響装置等
のように、スピーカーが車室の前方側と後方側の両方に
設けられ、それら前方側と後方側との再生音の音量を変
更調節できるようになっている場合には、前方側と後方
側との音量差によって、各スピーカーの再生音を合或し
た仮想音像位置とマイクロフォンとの距離、つまり、再
生音のマイクロフォンへの実質的な伝播時間が変わった
ように集音されることになる。

そこで、第２の特徴構成では、スピーカーの再生音が前
記マイクロフォンに伝播されるに要する時間を検出して
、遅延手段の遅延時間を自動調節させるようにするので
ある。

又、例えば、自動車の車室内における騒音は、エンジン
による振動音や走行騒音の威分が大部分であり、それら
の騒音レベルの変動が顕著になる特定の周波数帯域の戒
分のみを抽出して比較しても、再生音の制御精度が低下
することはなく、むしろ装置構成の簡素化を図ることが
できる。

そこで、第３の特徴構成では、前記スピーカーに出力す
る音響信号及び前記マイクロフォンによって集音される
集音信号の夫々から設定周波数範囲の信号を抽出するフ
ィルターを設けて、それらフィルターの出力信号同士を
比較させるようにするのである。但し、スピーカーに出
力する音響信号に対するフィルターは、遅延後の信号と
遅延前の信号の何れに対して作用するようにしてもよい
。

尚、制御手段による制御対象としては、スピーカーから
再生される音響信号の音量、ダイナミックレンジ、及び
、周波数特性があるが、請求項４に示すように、それら
のうちの何れか一つを制御するようにしても、複数個又
は全部を制御するようにしてもよい。

ちなみに、音量を制御する場合には、再生音場の騒音レ
ベルが大なるほど全体の音量を増大するように制御する
ことになり、ダイナミックレンジを制御する場合には、
騒音レベルが大なるほど小音量の再生音の音量を増大さ
せるように小音量域の再生音の音量を制御することにな
り、そして、周波数特性を制御する場合には、例えば、
再生音が聴き取り易くなるように、スピーカーに出力す
る音響信号の特定周波数帯域の音量を他の帯域よりも増
大することになる。

〔発明の効果〕

第１の特徴構成では、再生音場の騒音レベルに応じて再
生音を正確に制御できるに至った。

第２の特徴構成では、スピーカーに出力する音響信号の
遅延時間の設定を自動的に行うことができるので、装置
の調整が簡単になる。

第３の特徴構成では、スピーカーの再生音と集音信号と
の比較を、精度を落とすことなく行いながらも、装置構
成の簡素化を図ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明を車載用の音響装置に適用した場合におけ
る実施例を図面に基づいて説明する。

第Ｉ図に示すように、音響信号再生用の左右一対のスピ
ーカー（１）が、車室内の後方側箇所と前方側箇所とに
夫々一組み設けられ、いわゆる４スピーカー式に構成さ
れている。

但し、詳述はしないが、音響装置全体は、車室前方のコ
ンソールパネル内に装着されることになる。そして、音
響装置の操作パネル面に、再生音場に対して集音する無
指向性のマイクロフォン（２）が設けられ、そのマイク
ロフォン（２）によって集音された集音信号に基づいて
、車室内の騒音レベルが高いほど前記スピーカー（１）
からの再生音の音量が大きくなるように、再生音の音量
を自動調節するようになっている。

説明を加えれば、受信機やカセッＩ・デッキあるいはＣ
Ｄプレーヤー等の各種音響ソース（３）から出力される
ステレオ音響信号が、左右夫々のチャネルで各別にバッ
ファアンプ（４）に入力され、そのバッファアンプ（４
〉の出力信号が前記マイクロフォン（２）の集音信号に
基づいて前記スピーカー（１）の再生音の音量を自動調
整するための電圧制御増幅器（５）の夫々に入力され、
それら電圧制御増幅器（５）の出力が前後の音量バラン
ス調整用のフェーダ−（６）を介してメインアンプ（７
）に入力され、そして、前記前後の各スピーカー（Ｌ）
から夫々再生されるようになっている。

つまり、前記電圧制御増幅器（５）が、前記スピーカー
（１）の再生音を制御する制御手段に対応することにな
る。

前記マイクロフォン（２）によって集音される信号は、
マイクアンプ（８）によって増幅され、自動車における
騒音レベルの変動が顕著になる特定の周波数帯域として
の１００＆以下の周波数或分を抽出するローバスフィル
ター（９）に入力されるようになっている。

一方、前記スピーカー（１）に出力する音響信号として
の前記バッファアンプ（４）の出力信号は、前記スピー
カー（１）の再生音が前記マイクロフォン（２）に伝播
されるに要する時間あるいはそれに近い時間を遅延させ
る遅延手段としての移相器（１０）によって遅延され、
その移相器（■０）によって遅延された信号は、前記ロ
ーパスフィルター（９）と同特性のローバスフィルター
（ｌ１）に入力され、そして、前記両ローバスフィルタ
ー（９），（１１）の出力信号が減算器（ｌ２）に入力
されて、前記マイクロフォン（２）の集音信号から前記
スピーカー（１）の再生音の成分を除去した騒音レベル
に対応する騒音信号が抽出され、その騒音信号が、騒音
レベル検出器（１３）によって前記電圧制御増幅器（５
）の制御信号となる直流電圧信号に変換されるようにな
っている。

前記ローパスフィルター（９），（１１）の動作につい
て説明を加えれば、主たる車室内の騒音源となるエンジ
ンによって発生する騒音は１００１｛ｚ以下の低い周波
数成分が大部分であることから、１００Ｈｚ以下の周波
数成分のレベルに基づいて騒音レベルを検出しても、そ
の精度が低下する虞れはなく、むしろ１００１｛Ｚより
高い周波数成分を除去するほうが前記スピーカー（１）
の再生音等の周波数成分を有効に除去できるようになる
。

そこで、前記マイクロフォン（２）の集音信号を前記ロ
ーパスフィルター（９〉に人力して、高音領域の周波数
成分を除去するようにしているのである。但し、再生音
が音楽信号であるような場合には、前記スピーカー（１
）からは１００Ｈｚ以下の周波数成分の信号も再生され
ることになる。

その結果、前記マイクロフォン（２）には前記エンジン
による騒音と前記スピーカー（１）から再生されるＩＯ
ＯＨＺ以下の周波数成分の再生音との両方が集音される
状態となるため、前記減算器（１２）によって前記１０
０ｋ以下の周波数或分の再生音を的確に除去できるよう
にするために、前記移相器（ＩＯ）によって遅延された
前記バッファアンブ（４）から出力される音響信号も同
特性の前記ローパスフィルター（１１）を通過させるこ
とにより１０　０　Ｈｚより高い周波数成分を除去する
ようにしているのである。

前記移相器（１０）の動作について説明を加えれば、前
記マイクロフォン（２）とスピーカー（１）とは離れた
箇所に取り付けられていることから、前記マイクロフォ
ン（２）に集音される前記スピーカー（１）からの再生
音は、前記スピーカー（１）で出力される時点よりも時
間遅れが生じていることになる。

従って、前記マイクロイフォン（２）の集音信号から前
記バッファアンプ（４）の出力信号をそのまま減算した
のでは、前記減算器（１２）から出力される制御信号は
、騒音レベルに正確に対応することにはならない。

そこで、前記バッファアンプ（４）の出力信号を遅延手
段としての前記移相器（１０）に入力して、前記スピー
カー（１）の再生音が前記マイクロフォン（２）に伝播
するに要する時間を遅延させた後、前記マイクロフォン
（２〉の集音信号を通過させるローパスフィルター〈９
）の出力信号と比較させるようにしているのである。

尚、前記マイクロフォン（２）及び前記スピーカー（１
）は、一旦設置されるとそれらの位置関係が変わること
はないのであるが、前記スピーカー（１）からの再生音
量は、前記フエーダー（６）によって前後で異なる値に
調節される場合がある。

つまり、前記フエーダー（６）を操作すると、前後両ス
ピーカー（１）からの再生音の音量比が変わって、前後
両スピーカー（１）からの再生音を合成した仮想音像位
置、つまり、前記マイクロフォン（２）に再生音が伝播
する時間が、前記フェーダー（６）の操作位置に応じて
変わることになる。

又、電源投入時には、前記フェーダー（６）の位置が何
れにあるかは分からない状態となっている。

そこで、装置が電源投入に伴って最初に起動された場合
、及び、前記フェーダー（６）が現在位置から異なる位
置に操作された場合には、短時間（数１００　ｍｓに設
定してある）の間、前記スピーカー（１）から前記再生
音に代えて伝播時間測定用のマーカー音を出力させて、
前記スピーカー（１）からの再生音が前記マイクロフォ
ン（２）に伝播するに要する時間を検出する伝播時間検
出手段（１４）を設けて、前記移相器（１０）による遅
延時間を自動調節させるようにしてある。

説明を加えれば、前記１００Ｉ｛ｚのローパスフィルタ
ー（９），（１１）夫々の通過帯域内となる７５翫の発
振周波数の発振器（ｌ５）と、前記マイクアンプ（８）
の出力信号及び前記移相器（１０）に入力される音響信
号の夫々から前記発振器（１５）の発振周波数成分のみ
を通過させる７５胞のバンドパスフィルター（１６），
　（１７）と、それらバンドパスフィルター（１６），
　（１７）の出力信号の位相差、つまり、前記スピーカ
ー（１）からの再生音が前記マイクロフォン（２）に伝
播するに要する時間に対応する信号を検出する伝播時間
検出手段としての位相比較用のＡＮＤ回路（１８）と、
そのＡＮＤ回路（ｌ８）の出力信号に基づいて位相差に
対応する直流電圧信号に変換する８積分器（ｌ９）と、
その積分器（ｌ９）の出力レベルに基づいて、前記移相
器（１０）による移相量を大小三段階の遅延時間に対応
する移相角度（６０度、１２０度、１８０度に設定して
ある）に切り換えるための三個のコンパレータ（２０）
と、それらコンパレータ（２０〉の出力状態を前記マー
カ信号が無くなった後も保持するための三個のフリップ
フロップ（２■）とを設けて、前記移相器（ＩＯ）の移
相角度つまり遅延時間を、前記両ローバスフィルター（
９），（１１）の出力信号の差が最も少なくなるように
自動調節させるようにしてある。

尚、図中、（２２）は前記発振器（１５）からのマーカ
ー信号が前記スピーカー（１）から再生されたことを検
出するマーカー音検出器、（２３）は前記マーカ音検出
器（２２）の出力に基づいて前記三個のコンパレータ（
２０）及び三個のフリップフロツプ（２ｌ〉を作動させ
て前記移相器（１０）の遅延時間を再設定する状態に切
り換えるためのスイッチ回路、（２４）は電源スイッチ
（２５）の投入を検出して前記マーカー音を設定時間の
間出力させるためのパルス信号を出力するコンパレータ
利用のワンショットマルチバイブレーク、（２６）は前
記フェーダー（６）が現在位置から異なる位置に操作さ
れた場合に前記電源投入検出用のワンショットマルチバ
イブレークと同様のパルス信号を出力するコンパレータ
利用のワンショットマルチバイブレークであって、前記
フエーダー（６）の操作に連動するポテンショメータ（
２７）の電圧変化の有無を検出するように構成されてい
る。

又、（２８）は前記電源投入検出用のコンパレータ（２
４）の出力と前記フェーダ操作検出用のコンパレータ（
２６）の出力とを合成するためのＯＲ回路、（２９）は
前記ＯＲ回路（２８）の出力によって、前記スピーカー
（１）に出力する信号を、前記音響ソース（３）からの
再生音と前記マーカ信号とに切り換えるためのスイッチ
回路である。

〔別実施例〕

上記実施例では、遅延手段として移相器（１０）を用い
た場合を例示したが、シフトレジスタやメモリ等を用い
て遅延させるようにしてもよく、遅延手段の具体構成は
各種変更できる。

又、上記実施例では、遅延手段の遅延時間を三段階に調
整さえるようにした場合を例示したが、連続的に調整で
きるようにしてもよい。

又、上記実施例では、遅延時間を自動調整させるように
した場合を例示したが、手動設定するように簡素化して
実施してもよい。

又、上記実施例では、制御対象として再生音の音量を自
動調節させるようにした場合を例示したが、例えば、第
２図に示すように、再生音の周波数特性やダイナミック
レンジを制御するようにしてもよい。

説明を加えれば、周波数特性を制御する場合には、騒音
レベルが大なるほど再生音の低域成分や高域或分を増強
するように聴感補正を行うようにすればよい。又、ダイ
ナミックレンジを制御する場合には、騒音レベルが大な
るほど大音量域の信号に対する小音量域の信号或分を強
調するように聴感補正を行うようにすればよい。

尚、第２図中、（３０）は音響ソース（３）の音響信号
の切り換えや音質の調整を行うためのプリアンプ、（３
１）は周波数特性制御装置、（３２〉はダイナミックレ
ンジ制御用のコンプレッサー、（３３）はマイクロフォ
ン（２）の集音信号とスピーカー（１）に出力する音響
信号とを減算した信号に基づいて前記周波数特性制御装
置（３１）、前記コンプレッサー（３２）、及び、前記
電圧制御増幅器（５）と同機能のゲンインコントロール
部の夫々の作動を制御する制御手段を構成するマイクロ
コンピュータ利用のコントローラ、（３４）は前記コン
トローラ（３３）へ入力される減算器（１２）の出力を
積分して騒音レベルに応じた直流電圧に変換する騒音レ
ベル検出器（ｌ３）の出力や前記プリアンプ（３０）の
出力信号をデジタル値に変換するためのＡ／Ｄ変換器で
ある。

又、上記実施例では、スピーカー（１）を車室の前後夫
々に設けた場合を例示したが、前方又は後方のみ設ける
ようにしてもよく、スピーカー（１）やマイクロフォン
（２）の設置個数並びに設置箇所の具体構成は各種変更
できる。

又、上記実施例では、本発明を車載用の音響装置に適用
した場合を例示したが、本発明は各種の音響装置に適用
できるものであって、例えば、工事現場等において作業
者に各種情報を伝達するための拡声用の装置等において
作業現場の騒音レベルに応じて再生音を制御する手段等
としても用いることができる。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする為
に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構造
に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る再生音制御装置の実施例を示し、第
１図は制御構成のブロック図、第２図は別実施例の制御
構成を示すブロック図である。 （ｌ）・・・・・・スピーカー、．（２）・・・・・・
マイクロフォン、（５）・・・・・・制御手段、（９）
，（１１）・・・・・・フィルター、（１０）・・・・
・・遅延手段、（ｌ４）・・・・・・伝播時間検出手段
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、音響信号再生用のスピーカー（１）と、再生音場に
   対して集音するマイクロフォン（２）と、前記マイクロ
   フォン（２）による集音信号に基づいて、前記スピーカ
   ー（１）から再生される音響信号を制御する制御手段（
   ５）とを備えた再生音制御装置であって、前記スピーカ
   ー（１）に出力する音響信号を、前記スピーカー（１）
   の再生音が前記マイクロフォン（２）に伝播されるに要
   する時間あるいはそれに近い時間を遅延させる遅延手段
   （１０）が設けられ、前記制御手段（５）は、前記マイ
   クロフォン（１）によって集音される集音信号と前記遅
   延手段（１０）によって遅延された音響信号との比較に
   基づいて前記スピーカー（１）から再生される音響信号
   を制御するように構成されている再生音制御装置。 ２、請求項１記載の再生音制御装置であって、前記スピ
   ーカー（１）の再生音が前記マイクロフォン（２）に伝
   播されるに要する時間を検出する伝播時間検出手段（１
   ４）が設けられ、前記遅延手段（１０）は、前記伝播時
   間検出手段（１４）の検出情報に基づいてその遅延時間
   を自動調整するように構成されている再生音制御装置。 ３、請求項１又は２の何れか一つに記載の再生音制御装
   置であって、前記スピーカー（１）に出力する音響信号
   及び前記マイクロフォン（２）によって集音される集音
   信号の夫々から設定周波数範囲の信号を抽出するフィル
   ター（９）、（１１）が設けられ、前記制御手段（５）
   は、前記両フィルター（９）、（１１）の出力信号の比
   較に基づいて前記スピーカー（１）から再生される音響
   信号を制御するように構成されている再生音制御装置。 ４、請求項１乃至３の何れか一つに記載の再生音制御装
   置であって、前記制御手段（５）は、前記スピーカー（
   １）から再生される音響信号の音量、ダイナミックレン
   ジ、及び、周波数特性のうちの少なくとも一つを制御す
   るように構成されている再生音制御装置。