JPH05167366A - 車載音響再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 再生音の中高域のＳＮ比を悪化させることな
く、低音不足を解消できる車載音響再生装置を実現する
こと。 【構成】 ローパスフィルタ２１，２２より出力される
音響信号の低域成分と、反射音生成部４で遅延及び畳込
み処理される後方反射音とを加算器２３，２４において
加算する。この音響信号を後方スピーカから再生するこ
とで低域成分を補正する。反射音生成部４より得られる
前方反射音は平坦な周波数特性を有する。この信号と音
響信号源とを加算器７，８で加算すると、自然な感じの
前方反射音が得られ、中高域のＳＮ比が悪化しなくな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、音響再生特性の補正さ
れた車載用の車載音響再生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年カーオーディオとして車両内での臨
場感や広がり感を得るために、音響信号の増幅回路部に
おいて音響再生特性の補正を行うディジタル・シグナル
・プロセッサが用いられるものもある。又車両に取付け
るスピーカの口径制限や背面容量の不足による低域再生
の不足を補うために、音響信号の低域成分を電気的に補
正し、快適な音楽聴取を可能とする車載音響再生装置の
開発が進められている。

【０００３】従来の車載音響再生装置の一例について図
１０及び図１１を用いて説明する。図１０は従来の車載
音響再生装置の構成を示すブロック図である。本図にお
いて音響信号源１は車両に取付けたラジオ又は音楽再生
装置等の音響信号を出力する信号源である。低域補正部
２は音響信号源１のＬ及びＲチャンネルの出力信号のう
ち低域周波数成分を強調するための周波数特性補正回路
である。図１１（ａ）は低域補正部２の周波数特性を示
している。図１０において、低域補正部２は例えば100H
_Z 以上の周波数成分はそのまま通過させる一方、100H_Z
未満の成分は10dB利得を増加させる周波数選択増幅器で
ある。Ａ／Ｄ変換器３は低域補正部２のアナログ出力を
デジタル信号に変換するものであり、その出力は反射音
生成部４に与えられる。反射音生成部４は入力信号を複
数の遅延時間で遅延処理し、各遅延信号を夫々異なる利
得で増幅したのち、畳込み演算により各信号を混合して
前方及び後方の反射音を発生する回路である。

【０００４】反射音生成部４の２つの出力信号はＤ／Ａ
変換器５，６に与えられる。Ｄ／Ａ変換器５，６は遅延
処理されたデジタル音響信号をステレオのアナログ信号
に変換するものである。Ｄ／Ａ変換器５の２チャンネル
の信号は第１の加算器７，８に夫々与えられる。加算器
７，８は低域補正部２の出力する遅延されない左右両チ
ャンネルの音響信号と、Ｄ／Ａ変換器５の遅延処理され
た音響信号を加算する回路である。加算器７，８の各出
力はパワーアンプ９，１０を介して車両の前方左右のド
アに夫々取付けられたスピーカ１１，１２に与えられ
る。又、Ｄ／Ａ変換器６の２チャンネルの信号はパワー
アンプ１３，１４を介して車両の後方トレイの左右に夫
々取付けられたスピーカ１５，１６に与えられる。

【０００５】このように構成された車載音響再生装置の
動作について説明する。音響信号源１から出力される音
響信号は低域補正部２に入力され、図１１（ａ）に示す
ように低域の成分が強調される。低域補正部２で補正さ
れたアナログのステレオ音響信号はＡ／Ｄ変換器３でデ
ィジタル信号に変換される。ここで低域補正部２の出力
信号のレベルは、Ａ／Ｄ変換器３の最大許容レベルを越
えてはならない。即ち、図１１（ａ）に示すように低域
補正部２の出力する＋10dBの入力音響信号を、Ａ／Ｄ変
換器３の最大入力レベル( ０dB）とすると、図１１
（ｂ）の周波数特性に示すように中高域での入力信号レ
ベルは低域に比べ10dB低下してＡ／Ｄ変換器３に与えら
れることになる。

【０００６】次にＡ／Ｄ変換器３の出力は反射音生成部
４に与えられ、元の音響信号に対する前後の反射音が生
成される。この反射音は実際の音場における臨場感や広
がり感を車両内で実現するために生成されるもので、車
両の前方のシートに坐る人にとって、前方及び後方から
の再生音が夫々異なる残響効果を感じるように設定され
る。さて、反射音生成部４から出力される反射音の内、
前方スピーカで再生する信号をＤ／Ａ変換器５で再びア
ナログ信号に変換し、加算器７，８により低域補正部２
から出力する音響信号と加算する。この信号はパワーア
ンプ９，１０で増幅されて左右のスピーカ１１，１２か
ら音響が出力される。この音声は無反射の成分に自然と
感じる程度の反射成分を加えたものとなる。

【０００７】一方、反射音生成部４から出力される後方
の反射音は、Ｄ／Ａ変換器６によりアナログ信号に変換
され、パワーアンプ１３，１４で増幅されて車両後部の
左右のスピーカ１５，１６から反射成分だけの音響が出
力される。このように従来の車載音響再生装置では、入
力信号の低域成分を低域補正部２により電気的に強調す
ることで、直接音及び反射音を共に増幅して車内の再生
音の低域不足を補っていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、Ａ／Ｄ変換器に入力される信号の低域成
分が予め増幅されているため、中高音域の音響信号のダ
イナミックレンジは小さいものとなる。従って前方及び
後方反射音は共に中高域でＳＮ比が悪化し、快適な音楽
聴取の妨げになっていた。

【０００９】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたものであって、再生音の中高域のＳＮ比を悪化
させることなく低域成分の不足を解消することにより、
より快適な音楽聴取が可能な車載音響再生装置を提供す
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、音響信号を出力する音響信号源と、音響源の出力を
ディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換
器の出力信号を遅延処理及び畳込み処理により前方反射
音及び後方反射音を生成する反射音生成部と、反射音生
成部から出力される前方及び後方のディジタル信号をア
ナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器と、Ｄ／Ａ変換器か
ら出力される前方反射音と音響信号源の左右の音響信号
を加算する第１の加算器と、音響信号源の音響信号の低
域成分を抽出する複数のローパスフィルタと、他方のＤ
／Ａ変換器から出力される後方反射音とローパスフィル
タの出力信号を加算する第２の加算器と、を具備するこ
とを特徴とするものである。

【００１１】本願の請求項２の発明では、ローパスフィ
ルタは、カットオフ周波数を音響信号源が搭載される車
室の共振周波数以下とすることを特徴とするものであ
る。

【００１２】本願の請求項３の発明は、ローパスフィル
タに直列に車室の共振周波数帯域を減衰させる帯域遮断
フィルタを接続したことを特徴とするものである。

【００１３】本願の請求項４の発明は、車両内の騒音レ
ベルを検出する騒音検出部を有し、ローパスフィルタは
騒音検出部の出力に基づきその出力レベルを変化させる
ものであることを特徴とするものである。

【００１４】

【作用】このような特徴を有する本願の請求項１の発明
によれば、音響信号源の出力をＡ／Ｄ変換器でデジタル
化し、この信号を反射音生成部に与えて遅延処理及び畳
込み処理を行い、前方反射音及び後方反射音を生成す
る。そして後方反射音とローパスフィルタにより低域成
分の強調された直接音を第２の加算器で加算する。Ａ／
Ｄ変換器は音響信号を全周波数帯域において同一信号レ
ベルでディジタル信号処理しているので、生成された前
方反射音及び後方反射音は中高域でＳＮ比が悪化しない
こととなる。

【００１５】又本願の請求項２の発明によれば請求項１
の作用に加えて、ローパスフィルタのカットオフ周波数
を車室の共振周波数以下とすることで、車両の共振周波
数帯域における音響信号の増幅度を低くし、低域増幅時
の共振周波数帯域の再生音レベルの上昇を防ぐ。

【００１６】更に本願の請求項３の発明によれば請求項
１の作用に加えて、帯域遮断フィルタの中心周波数を車
両の共振周波数と等しくすることで、車両の共振周波数
帯域におけるローパスフィルタからの出力信号を減衰さ
せ、低域増幅時の共振周波数帯域の再生音レベルの上昇
を防ぐ。

【００１７】又本願の請求項４の発明によれば請求項１
の作用に加えて、騒音検出部において検出される騒音レ
ベルが大きくなるに従い、ローパスフィルタの出力信号
レベルを増加させ、車内の音響効果を劣化させないよう
にしている。

【００１８】

【実施例】本発明の第１実施例について図面を参照しな
がら説明する。図１は本発明の第１実施例における車載
音響再生装置の構成を示すブロック図である。本図にお
いて、音響信号源１、Ａ／Ｄ変換器３、反射音生成部
４、Ｄ／Ａ変換器５，６、加算器７，８、パワーアンプ
９，１０，１３，１４、スピーカ１１，１２，１５，１
６は夫々従来例と同一であるのでその説明は省略する。
本実施例の車載音響再生装置では従来例と異なり、音響
信号源１のステレオ音響信号は加算器７，８及びＡ／Ｄ
変換器３に直接与えられると同時に、ローパスフィルタ
（ＬＰＦ）２１，２２に与えられる。

【００１９】ＬＰＦ２１，２２は低域周波数の音響信号
を通過させる同一のフィルタであり、その具体的な回路
構成例を図２（ａ）に示す。本図において音響信号源１
の音響信号は直列接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２を介して演
算増幅器Ａ１の非反転入力部に与えられる。その出力端
と抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点との間にフィードバック用の
コンデンサＣ２が接続され、出力端とアース間に抵抗Ｒ
４，Ｒ３が直列接続される。又演算増幅器Ａ１の非反転
入力部にはコンデンサＣ１を介して接地され、反転入力
部は抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点に直接接続される。そして
ＬＰＦ２１，ＬＰＦ２２の各演算増幅器Ａ１の出力は、
図１に示す第２の加算器２３，２４に夫々与えられる。
図２（ｂ）はＬＰＦ２１，ＬＰＦ２２の周波数特性であ
り、カットオフ周波数ｆ_C1を例えば100 〜200H_Z付近の
値に設定している。

【００２０】ここでローパスフィルタのカットオフ周波
数をｆ_C 、増幅率をＧ_C 、Ｑをｆ_C1とすると、ｆ_C ，Ｇ
_C ，Ｑ_C は次式で表される。

【数１】 ここで用いたａ，ｂは次式で示される。

【数２】 尚本実施例では、カットオフ周波数ｆ_C1は車室の共振周
波数ｆ_Q以上とする。

【００２１】さて加算器２３はＤ／Ａ変換器６の左音響
信号とＬＰＦ２１の出力を加算し、加算器２４はＤ／Ａ
変換器６の右音響信号とＬＰＦ２２の出力を加算するも
のである。各加算器２３，２４の出力は図９と同様にパ
ワーアンプ１３，１４を介してスピーカ１５，１６に与
えられる。一方、加算器７，８の各出力はパワーアンプ
９，１０を介してスピーカ１１，１２に与えられる。

【００２２】以上のように構成された第１実施例の車載
音響再生装置の動作について説明する。音響信号源１の
アナログ音響信号はＡ／Ｄ変換器３でディジタル変換さ
れる。この音響信号は周波数特性の補正がなされず、許
容最大信号レベルは全周波数帯域において同一である。
このためＡ／Ｄ変換器３は全周波数帯域において同一レ
ベルで信号を処理することができ、中高域のレベルが低
下することはない。そしてこの出力は反射音生成部４に
与えられ、従来例と同様に遅延処理されて畳込み演算を
することにより反射音が生成される。次にこの反射音は
ＬＰＦ２１，２２からの直接音と加算器２３，２４で加
算され、後部のスピーカ１５，１６より臨場感や広がり
感を加味した状態で音声が再生される。

【００２３】一方、反射音生成部４から出力される前方
の反射音は遅延時間が後方の反射音より短く設定されて
おり、周波数特性の補正されない信号とこの反射音が加
算器７，８で加算され、前方のスピーカ１１，１２より
自然な感じの音声が再生される。

【００２４】以上のように本実施例によれば、Ａ／Ｄ変
換器３の入力は最大許容信号レベルが全周波数帯域で同
一であるので、ここでは広いダイナミックレンジで信号
が処理される。従って、前方反射音及び後方反射音の中
高域のＳＮ比を悪化させることなく、車内において不足
しがちな低域成分を効率よく増幅することができる。特
に車両の前方スピーカ１１，１２はドア部に配置される
ので背面容量が小さく、低域成分の音は再生されにく
い。しかし低音は一般に定位感が少なく、後方からだけ
低音が再生されても違和感が少なく問題はない。即ち、
リアトレイに配置された後方スピーカ１５，１６から低
音が十分に再生されれば、低音を前方スピーカから再生
しなくても再生音の低音不足を感じることはない。尚、
ここでは反射音は低域が強調されて増幅されていない
が、一般に反射音の信号レベルは直接音に比べ低く直接
音が支配的であり、直接音を低域増幅し再生すれば充分
な音質が得られる。

【００２５】次に本発明の第２実施例について説明す
る。本実施例の車載音響再生装置の構成は第１実施例と
同一であるが、ＬＰＦ２１，２２のカットオフ周波数を
ｆ_C2を車両の共振周波数ｆ_Q 以下に設定している。図３
はＬＰＦ２１，２２の周波数特性、図４は車両内部の再
生音レベルを示す周波数特性図である。図４のカーブＳ
１は第１実施例（ｆ_Q ＜ｆ_C1）の車両内部の再生音レベ
ル、カーブＳ２は本実施例における車室の再生音レベル
を示している。カーブＳ１、Ｓ２の低い同一周波数に存
在する共通のピークは、車両の室内長及び容積に応じた
共振現象による共振周波数であり、通常は乗用車では 1
00Hz〜 300Hz程度の周波数帯に発生する。

【００２６】車室での再生音は図４に示すように、カー
ブＳ１では低域増幅された再生音レベルが車両の共振に
より一層上昇し、不快なこもり音が発生している。しか
し本実施例ではカットオフ周波数ｆ_C2を車両の共振周波
数ｆ_Q 以下の値に設定している。そのため再生周波数特
性がカーブＳ１からカーブＳ２に示す状態に変化して、
車内のこもり音が低く抑えられる。

【００２７】以上のように本実施例によれば、第１の実
施例と同様に前方反射音及び後方反射音の中高域のＳＮ
比を悪化させることなく車室において不足している低域
成分を増幅することができる。又ローパスフィルタ２
１，２２のカットオフ周波数を車室の共振周波数以下と
することで、共振周波数帯域におけるローパスフィルタ
２１，２２の出力信号の増幅度を低くし、低域増幅時の
共振周波数帯域の再生音レベルの上昇によるこもり音の
発生を防ぐことができる。

【００２８】次に本発明の第３実施例について説明す
る。図５は本発明の第３実施例における車載音響再生装
置の構成を示すブロック図である。本図において、音響
信号源１、Ａ／Ｄ変換器３、反射音生成部４、Ｄ／Ａ変
換器５，６、加算器７，８、ＬＰＦ２１，２２、パワー
アンプ９，１０，１３，１４、スピーカ１１，１２，１
５，１６が設けられることは夫々第１実施例と同一であ
るので、その説明は省略する。本実施例の車載音響再生
装置は第１実施例と異なり、ＬＰＦ２１，２２と加算器
２３，２４の間に夫々同一の帯域遮断フィルタ（ＢＥ
Ｆ）３１，３２を設けたことである。

【００２９】ＢＥＦ３１，３２は特定周波数付近の成分
のみを遮断するバンドエリミネーションフィルタであ
り、その具体的な構成例を図６に示す。本図に示すよう
にＢＥＦフィルタ３１，３２はＴノッチフィルタと演算
増幅器Ａ２とを組合せたアクティブ型のバンドエルミネ
ーションフィルタとし、夫々の抵抗値及び静電容量は図
示のものとする。ここでこれらのＢＥＦフィルタ３１，
３２の中心周波数をｆ_O 、演算増幅器Ａ２の増幅度
Ｇ_O 、ＱをＱ_Oとすると、ｆ_O ，Ｇ_O ，Ｑ_O は夫々次式
で与えられる。

【数３】 ここで用いた乗数ｄ，ｅは次式で示される。

【数４】

【００３０】ここでＢＥＦフィルタ３１，３２の中心周
波数ｆ_O は車室の共振周波数ｆ_Q に等しく設定する。こ
こでＬＰＦ２１とＢＥＦ３１の総合特性を図７（ａ）に
示す。ｆ_C はローパスフィルタＬＰＦ２１のカットオフ
周波数、ｆ_O はＢＥＦフィルタ３１の中心周波数であ
る。そしてＢＥＦ３１，３２の出力は図５に示す加算器
２３，２４に夫々与えられる。

【００３１】以上のように構成された本実施例の車載音
響再生装置について、第１及び第２実施例と異なる部分
の動作について説明する。図７（ｂ）は車室の再生音レ
ベルの周波数特性である。本図においてＢＥＦ３１，３
２を用いない場合の車室の再生音レベルはカーブＳ３に
示す状態となるのに対し、車両の共振周波数ｆ_Q とカッ
トオフ周波数ｆ_O を同一に設定するとカーブＳ４に示す
状態となる。即ち、従来は車室での再生音は車室の共振
と低域増幅により、車室の共振周波数帯域の再生音レベ
ルが上昇し、不快なこもり音が発生していたが、本実施
例ではこもり音の発生が抑えられる。

【００３２】このように本実施例によれば、第１及び第
２実施例と同様に、前方反射音及び後方反射音の中高域
のＳＮ比を悪化させることなく、車室において不足しが
ちな低域成分の音声を十分に再生することができる。ま
た、低域増幅時の共振周波数帯域の再生音レベルの上昇
によるこもり音の発生を防ぐことができる。

【００３３】次に、本発明の第４実施例について説明す
る。図８は本発明の第４実施例における車載音響再生装
置の構成を示すブロック図である。本図において、音響
信号源１、Ａ／Ｄ変換器３、反射音生成部４、Ｄ／Ａ変
換器５，６、加算器７，８、パワーアンプ９，１０，１
３，１４、スピーカ１１，１２，１５，１６が夫々設け
られることは第１実施例と同一であるのでその説明は、
省略する。本実施例の車載音響再生装置はローパスフィ
ルタ４１，４２のゲインを変化させるための可変抵抗器
を有するものとする。又その増幅率を騒音検出部４３の
出力レベルに基づいて制御する制御部４４が設けられ
る。本図の騒音検出部４３は自動車の走行騒音を検出す
るセンサであり、その出力は制御部４４に与えられる。
制御部４４は騒音検出部４４からの信号レベルに応じ制
御信号をＬＰＦ４１，４２に与え、その増幅率を変化さ
せるものである。

【００３４】このように構成された本実施例の車載音響
再生装置について、第１の実施例と異なる動作の部分に
ついてのみ説明する。図９は、車両内の再生音レベルと
騒音レベルの周波数特性図である。本図においてカーブ
Ｎ０は車両の停止時の騒音レベル、Ｎ１は走行時の騒音
レベルである。カーブＳ５及びＳ６は車両の低止時及び
走行時の再生音レベルを示す。さて走行時には騒音レベ
ルは停止時の騒音レベルに比べ大きく増加する。特に走
行時の騒音レベルは停止時に対し低域成分のレベルが顕
著に増加している。

【００３５】制御部４４は騒音検出部４３で検出した車
内の騒音レベルに対応した制御信号をＬＰＦ４１，４２
に出力し、騒音レベルの増加に対応して増幅率を大きく
する。従って、車が走行して車内の騒音レベルが増加す
ると、自動的に音響信号の低域成分を強調するように補
正する。このように走行時に低域の増幅度を可変し、走
行騒音による再生音のマスキングを改善する。こうすれ
ば第１実施例と同様、前方反射音及び後方反射音の中高
域のＳＮ比を悪化させることなく、車内において不足し
がちな低域成分を強調することができる。

【００３６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本願の請求項
１の発明によれば、前方反射音及び後方反射音の中高域
のＳＮ比を悪化を防止することができ、更に車両内にお
いて不足しがちな低域成分音声を十分増幅することがで
きる効果が得られ、その実用的価値は大きい。

【００３７】更に本願の請求項２及び３の発明によれ
ば、前方反射音及び後方反射音の中高域のＳＮ比を悪化
させることなく車両内において不足している低域成分を
増幅することができると共に、低域増幅時の車両の共振
周波数帯域の再生音レベルの上昇によるこもり音の発生
を防ぐことができる効果が得られる。

【００３８】又本願の請求項４の発明によれば、前方反
射音及び後方反射音の中高域のＳＮ比を悪化させること
なく車両内において不足している低域成分を増幅するこ
とができると共に、自動車の走行騒音による再生音の低
域成分のマスキングを防ぐことができる効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例における車載音響再生装置
の構成を示すブロック図であるる。

【図２】（ａ）は第１実施例の車載音響再生装置に用い
られるローパスフィルタの回路図であり、（ｂ）はロー
パスフィルタの周波数特性図である。

【図３】本発明の第２実施例における再生音の周波数特
性図である。

【図４】第２実施例における車両内部の再生レベルの周
波数特性図である。

【図５】本発明の第３実施例における車載音響再生装置
の構成を示すブロック図であるる。

【図６】第３実施例に用いられる帯域遮断フィルタの回
路図である。

【図７】（ａ）は第３実施例の帯域遮断フィルタの周波
数特性図であり、（ｂ）は再生音の周波数特性図であ
る。

【図８】本発明の第４実施例における車載音響再生装置
の構成を示すブロック図であるる。

【図９】第４実施例における再生音の周波数特性図であ
る。

【図１０】従来の車載音響再生装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【図１１】従来の車載音響再生装置における周波数補正
特性の説明図である。

【符号の説明】

１ 音響信号源 ３ Ａ／Ｄ変換器 ４ 反射音生成部 ５，６ Ｄ／Ａ変換器 ７，８，２３，２４ 加算器 ９，１０，１３，１４ パワーアンプ １１，１２，１５，１６ スピーカ ２１，２２，４１，４２ ＬＰＦ ３１，３２ ＢＥＦ ４３ 騒音検出部 ４４ 制御部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 音響信号を出力する音響信号源と、 前記音響源の出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変
   換器と、 前記Ａ／Ｄ変換器の出力信号を遅延処理及び畳込み処理
   により前方反射音及び後方反射音を生成する反射音生成
   部と、 前記反射音生成部から出力される前方及び後方のディジ
   タル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器と、 前記Ｄ／Ａ変換器から出力される前方反射音と前記音響
   信号源の左右の音響信号を加算する第１の加算器と、 前記音響信号源の音響信号の低域成分を抽出する複数の
   ローパスフィルタと、前記他方のＤ／Ａ変換器から出力
   される後方反射音と前記ローパスフィルタの出力信号を
   加算する第２の加算器と、を具備することを特徴とする
   車載音響再生装置。
2. 【請求項２】 前記ローパスフィルタは、カットオフ周
   波数を前記音響信号源が搭載される車室の共振周波数以
   下とするものであることを特徴とする請求項１記載の車
   載音響再生装置。
3. 【請求項３】 前記ローパスフィルタに直列に前記車室
   の共振周波数帯域を減衰させる帯域遮断フィルタを接続
   したことを特徴とする請求項２記載の車載音響再生装
   置。
4. 【請求項４】 前記車両内の騒音レベルを検出する騒音
   検出部を有し、 前記ローパスフィルタは前記騒音検出部の出力に基づき
   その出力レベルを変化させるものであることを特徴とす
   る請求項１記載の車載音響再生装置。