JPH11341589A - デジタル・シグナル・プロセッシング音響スピーカシステム - Google Patents
デジタル・シグナル・プロセッシング音響スピーカシステムInfo
- Publication number
- JPH11341589A JPH11341589A JP10122075A JP12207598A JPH11341589A JP H11341589 A JPH11341589 A JP H11341589A JP 10122075 A JP10122075 A JP 10122075A JP 12207598 A JP12207598 A JP 12207598A JP H11341589 A JPH11341589 A JP H11341589A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sub
- band
- audio signal
- filter coefficient
- frequency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 claims abstract description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000015654 memory Effects 0.000 claims description 23
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 9
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 9
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 7
- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 3
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 10
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
- H03G5/00—Tone control or bandwidth control in amplifiers
- H03G5/16—Automatic control
- H03G5/18—Automatic control in untuned amplifiers
- H03G5/22—Automatic control in untuned amplifiers having semiconductor devices
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
- H03G3/00—Gain control in amplifiers or frequency changers
- H03G3/20—Automatic control
- H03G3/30—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
- H03G3/32—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices the control being dependent upon ambient noise level or sound level
Landscapes
- Tone Control, Compression And Expansion, Limiting Amplitude (AREA)
- Complex Calculations (AREA)
- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 音響スピーカによる高速かつ高精度な音響再
生を実現可能な新規な手法を提供する。 【解決手段】 入力音声信号１の全体の周波数帯域を複
数のサブバンドに分割するサブバンド分割部３と、各サ
ブバンドから等化可能なサブバンドを識別するととも
に、等化可能なサブバンドと出力音声信号からの対応す
るサブバンドとを比較してフィルター係数を算出するフ
ィルター係数算出部４，５，８と、等化可能なサブバン
ドについての算出されたフィルター係数を周波数合成
し、これに基づき入力音声信号を処理する処理部９，１
０とを有する、音声信号処理システム。
生を実現可能な新規な手法を提供する。 【解決手段】 入力音声信号１の全体の周波数帯域を複
数のサブバンドに分割するサブバンド分割部３と、各サ
ブバンドから等化可能なサブバンドを識別するととも
に、等化可能なサブバンドと出力音声信号からの対応す
るサブバンドとを比較してフィルター係数を算出するフ
ィルター係数算出部４，５，８と、等化可能なサブバン
ドについての算出されたフィルター係数を周波数合成
し、これに基づき入力音声信号を処理する処理部９，１
０とを有する、音声信号処理システム。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル・シグナ
ル・プロセッシング（ＤＳＰ）技術を用いて音響スピー
カから真のソース音を再生するための方法に関する。
ル・プロセッシング（ＤＳＰ）技術を用いて音響スピー
カから真のソース音を再生するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】先例のないマルチメディア情報の使用の
増加と、高品質デジタルＴＶ放送の導入で、高品質な音
響音は、従来のものよりも一層現実感を作り出すために
必須の要素となった。
増加と、高品質デジタルＴＶ放送の導入で、高品質な音
響音は、従来のものよりも一層現実感を作り出すために
必須の要素となった。
【０００３】従来の音響スピーカによって発生された音
響波は、スピーカの機械的構造の物理的制限のために、
大きな歪みを含んでいる。慎重にスタジオで処理した
り、あるいはデジタル・オーディオ・テープ（ＤＡＴ）
やコンパクトディスク（ＣＤ）のようなメディアを用い
て高品質のデジタルデータを記録しているにもかかわら
ず、従来の音響スピーカによって再生される実際の音響
波は、通常、オリジナルのソース音や、生のソース音の
高精度な再生からかけ離れている。
響波は、スピーカの機械的構造の物理的制限のために、
大きな歪みを含んでいる。慎重にスタジオで処理した
り、あるいはデジタル・オーディオ・テープ（ＤＡＴ）
やコンパクトディスク（ＣＤ）のようなメディアを用い
て高品質のデジタルデータを記録しているにもかかわら
ず、従来の音響スピーカによって再生される実際の音響
波は、通常、オリジナルのソース音や、生のソース音の
高精度な再生からかけ離れている。
【０００４】図１（ａ）は、従来の典型的な音響システ
ムを示すものであり、図１（ｂ）は、典型的な周波数特
性を示すものである。同図において、コンパクトディス
ク等の音源１００に記録されたソース音は、増幅器１０
１、制御増幅器１０２、電力増幅器１０３を介して音響
スピーカ１０４により音響出力に変換される。ここで、
再生される音声に対するひずみは、数段の増幅器１０
１、１０２及び１０３と、音響スピーカ１０４の位置に
おいて生じる。
ムを示すものであり、図１（ｂ）は、典型的な周波数特
性を示すものである。同図において、コンパクトディス
ク等の音源１００に記録されたソース音は、増幅器１０
１、制御増幅器１０２、電力増幅器１０３を介して音響
スピーカ１０４により音響出力に変換される。ここで、
再生される音声に対するひずみは、数段の増幅器１０
１、１０２及び１０３と、音響スピーカ１０４の位置に
おいて生じる。
【０００５】図２（ａ）、（ｂ）は、オリジナルのソー
ス音と、基準マイクロフォンを用いて測定された音響音
出力との間の差を表すものである。
ス音と、基準マイクロフォンを用いて測定された音響音
出力との間の差を表すものである。
【０００６】図３は、入出力特性Ｈ（ω）を備えた信号
処理ボックスとして定義される音響再生システムを示す
ものであり、この音響再生システムは、既知の（測定可
能な）入出力特性（歪み）を有する未知のボックス１１
０とみなすことができる。
処理ボックスとして定義される音響再生システムを示す
ものであり、この音響再生システムは、既知の（測定可
能な）入出力特性（歪み）を有する未知のボックス１１
０とみなすことができる。
【０００７】このため、逆特性Ｈ-1（ω）を持つ追加の
信号処理ブロックあるいはフィルターを、このシステム
内のどこかに置くことが可能かという問題と、オリジナ
ルの高品質ソース音を、音響スピーカからの出力におい
て復元可能かという問題が生じる。
信号処理ブロックあるいはフィルターを、このシステム
内のどこかに置くことが可能かという問題と、オリジナ
ルの高品質ソース音を、音響スピーカからの出力におい
て復元可能かという問題が生じる。
【０００８】この問題に対する解決策としてフィルター
を用いたものがある。図４は、高品質な音響再生のため
に逆フィルターを用いた音響スピーカシステムを示すも
のである。図から明らかなように、電力増幅器１０３と
音響スピーカ１０４との間に逆特性Ｈ-1（ω）のフィル
ター１１５を挿入したものである。
を用いたものがある。図４は、高品質な音響再生のため
に逆フィルターを用いた音響スピーカシステムを示すも
のである。図から明らかなように、電力増幅器１０３と
音響スピーカ１０４との間に逆特性Ｈ-1（ω）のフィル
ター１１５を挿入したものである。
【０００９】過去、平坦な増幅と線形な位相特性を持つ
理想的なシステムを達成させようとする研究がいくつか
為されてきた。理論的には、これには、２つのアプロー
チがある。つまり、信号空間のアルゴリズムと、周波数
空間のアルゴリズムである。今までの全てのアプローチ
は、信号空間についてのみ研究されたものであった。こ
のアプローチによれば、逆フィルターの係数が、図５に
示される方法によって決定され、フィルター係数ｗ
IKは、原入力音声信号１２０と音響スピーカからの出力
１２１間の差が最小化されるように、適応的に更新され
る。図５のフィルター係数計算部１２２は、最小二乗誤
差（ＬＭＳ）アルゴリズム１２３によるフィルタ係数ｗ
IKの計算を示すものであり、ここで求められた係数がフ
ィルタリング処理部１２４へ与えられる。
理想的なシステムを達成させようとする研究がいくつか
為されてきた。理論的には、これには、２つのアプロー
チがある。つまり、信号空間のアルゴリズムと、周波数
空間のアルゴリズムである。今までの全てのアプローチ
は、信号空間についてのみ研究されたものであった。こ
のアプローチによれば、逆フィルターの係数が、図５に
示される方法によって決定され、フィルター係数ｗ
IKは、原入力音声信号１２０と音響スピーカからの出力
１２１間の差が最小化されるように、適応的に更新され
る。図５のフィルター係数計算部１２２は、最小二乗誤
差（ＬＭＳ）アルゴリズム１２３によるフィルタ係数ｗ
IKの計算を示すものであり、ここで求められた係数がフ
ィルタリング処理部１２４へ与えられる。
【００１０】カルマンのフィルタリング理論は周知であ
り、これは、フィルタ係数ｗIKの更新が、フィルタリン
グ誤差ｅk に対して直交している。この誤差ｅk は、遅
延部１２５によって遅延された出力と、フィルター係数
計算部１２２のフィルタリング処理部１２６によってフ
ィルターされた出力間の差である。遅延
り、これは、フィルタ係数ｗIKの更新が、フィルタリン
グ誤差ｅk に対して直交している。この誤差ｅk は、遅
延部１２５によって遅延された出力と、フィルター係数
計算部１２２のフィルタリング処理部１２６によってフ
ィルターされた出力間の差である。遅延
【外１】 は、フィルタリングの遅延を補償するために必要であ
る。数学的に表すと、フィルター係数の更新は、以下の
式によって与えられる。
る。数学的に表すと、フィルター係数の更新は、以下の
式によって与えられる。
【００１１】
【数１】
【００１２】ここで、フィルター係数ｗIKと入力信号ｘ
k は、ともに所定のベクトルの形で与えられる。
k は、ともに所定のベクトルの形で与えられる。
【００１３】フィルター係数は、入力としての実際の音
声信号か、基準のホワイトノイズのいずれかを用いるこ
とによって求めることができる。後者の使用は、より正
確なフィルター係数になることを示している。しかし、
変化する環境下では音響スピーカの特性を適応的に補償
する必要があり、実際の信号を入力として使用し、フィ
ルター係数が適応的に計算される必要がある。
声信号か、基準のホワイトノイズのいずれかを用いるこ
とによって求めることができる。後者の使用は、より正
確なフィルター係数になることを示している。しかし、
変化する環境下では音響スピーカの特性を適応的に補償
する必要があり、実際の信号を入力として使用し、フィ
ルター係数が適応的に計算される必要がある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】従来の、このような信
号空間内でフィルター係数を得るアプローチは簡単であ
るため、実際の実施によく適している。しかしながら、
これには、以下の重要な問題がある。
号空間内でフィルター係数を得るアプローチは簡単であ
るため、実際の実施によく適している。しかしながら、
これには、以下の重要な問題がある。
【００１５】図６は、典型的な実際の音響スピーカ特性
であり、等化周波数帯域(Equalizable Frequency Rang
e) と非等化周波数帯域(Unequalizable Frequency Rang
e) とを示している。
であり、等化周波数帯域(Equalizable Frequency Rang
e) と非等化周波数帯域(Unequalizable Frequency Rang
e) とを示している。
【００１６】音響スピーカの物理的制限のために、音響
スピーカの一般的な特性は、図６に示すように、非常に
低周波数の帯域と非常に高周波数の帯域でかなりの減衰
を受ける。この現象は、スピーカ構造の物理的制限によ
って引き起こされ、かつ、一般に非線形の性質であるた
め、これらの特性を復元しようとする試みは、スピーカ
特性の全体に深刻な劣化を招くおそれがある。
スピーカの一般的な特性は、図６に示すように、非常に
低周波数の帯域と非常に高周波数の帯域でかなりの減衰
を受ける。この現象は、スピーカ構造の物理的制限によ
って引き起こされ、かつ、一般に非線形の性質であるた
め、これらの特性を復元しようとする試みは、スピーカ
特性の全体に深刻な劣化を招くおそれがある。
【００１７】従来の、信号空間での音声信号を復元する
アプローチは、このような現象にかかわりなくフィルタ
ー係数を抽出しようとするものであり、このため、改良
というよりは、しばしば予期せぬ音響スピーカ特性の劣
化を招いていた。
アプローチは、このような現象にかかわりなくフィルタ
ー係数を抽出しようとするものであり、このため、改良
というよりは、しばしば予期せぬ音響スピーカ特性の劣
化を招いていた。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来技術
の課題を解決するために、入力音声信号の全体の周波数
帯域を複数のサブバンドに分割し、各サブバンドから等
化可能なサブバンドを識別するとともに、等化可能なサ
ブバンドと出力音声信号からの対応するサブバンドとを
比較してフィルター係数を算出し、算出されたサブバン
ドについてのフィルター係数を周波数合成し、これに基
づき入力音声信号を処理する、音声信号処理方法を採用
する。
の課題を解決するために、入力音声信号の全体の周波数
帯域を複数のサブバンドに分割し、各サブバンドから等
化可能なサブバンドを識別するとともに、等化可能なサ
ブバンドと出力音声信号からの対応するサブバンドとを
比較してフィルター係数を算出し、算出されたサブバン
ドについてのフィルター係数を周波数合成し、これに基
づき入力音声信号を処理する、音声信号処理方法を採用
する。
【００１９】また、本発明に係る音声信号処理システム
は、入力音声信号の全体の周波数帯域を複数のサブバン
ドに分割するサブバンド分割部と、各サブバンドから等
化可能なサブバンドを識別するとともに、等化可能なサ
ブバンドと出力音声信号からの対応するサブバンドとを
比較してフィルター係数を算出するフィルター係数算出
部と、等化可能なサブバンドについての算出されたフィ
ルター係数を周波数合成し、これに基づき入力音声信号
を処理する処理部とを有するものである。
は、入力音声信号の全体の周波数帯域を複数のサブバン
ドに分割するサブバンド分割部と、各サブバンドから等
化可能なサブバンドを識別するとともに、等化可能なサ
ブバンドと出力音声信号からの対応するサブバンドとを
比較してフィルター係数を算出するフィルター係数算出
部と、等化可能なサブバンドについての算出されたフィ
ルター係数を周波数合成し、これに基づき入力音声信号
を処理する処理部とを有するものである。
【００２０】また、本発明に係るデジタル信号処理装置
は、データを記憶するためのデータメモリと、命令プロ
グラムを記憶するためのプログラムメモリと、乗算器
と、制御ユニットとを備え、前記制御ユニットは、前記
プログラムメモリに記憶された命令プログラムに応答し
て前記データメモリへのデータの読み書き制御及び前記
乗算器の制御を可能とし、前記データメモリは、入力音
声信号を複数の周波数帯域に分割して得られた複数のサ
ブバンドのデータと、基準音声信号を複数の周波数帯域
に分割して得られた複数のサブバンドのデータとを記憶
し、前記プログラムメモリは、前記入力音声信号につい
ての各サブバンドと前記基準音声信号についての各サブ
バンドとから求められたフィルター係数を補正するため
に、前記入力音声信号の各サブバンドのデータと前記基
準音声信号の各サブバンドのデータとの比を前記フィル
ター係数に乗算させ、該乗算結果をデータメモリに記憶
させる命令プログラムを記憶し、前記制御ユニットは、
前記乗算器が前記比と前記フィルター係数との乗算を可
能にし、その補正されたフィルター係数を前記データメ
モリに記憶させるものである。ここで「等化」とは、歪
んだ信号を本来の信号へ復元することを意味するもので
ある。
は、データを記憶するためのデータメモリと、命令プロ
グラムを記憶するためのプログラムメモリと、乗算器
と、制御ユニットとを備え、前記制御ユニットは、前記
プログラムメモリに記憶された命令プログラムに応答し
て前記データメモリへのデータの読み書き制御及び前記
乗算器の制御を可能とし、前記データメモリは、入力音
声信号を複数の周波数帯域に分割して得られた複数のサ
ブバンドのデータと、基準音声信号を複数の周波数帯域
に分割して得られた複数のサブバンドのデータとを記憶
し、前記プログラムメモリは、前記入力音声信号につい
ての各サブバンドと前記基準音声信号についての各サブ
バンドとから求められたフィルター係数を補正するため
に、前記入力音声信号の各サブバンドのデータと前記基
準音声信号の各サブバンドのデータとの比を前記フィル
ター係数に乗算させ、該乗算結果をデータメモリに記憶
させる命令プログラムを記憶し、前記制御ユニットは、
前記乗算器が前記比と前記フィルター係数との乗算を可
能にし、その補正されたフィルター係数を前記データメ
モリに記憶させるものである。ここで「等化」とは、歪
んだ信号を本来の信号へ復元することを意味するもので
ある。
【００２１】
【作用】本発明によれば、入力音声信号の全体の周波数
帯域を複数のサブバンドに分割し、これらのサブバンド
の中から等化可能なサブバンドについてのみ等化を行
い、フィルター係数を求めるようにしたので、従来のよ
うに、音響スピーカの低周波数及び高周波数帯域での特
性の劣化・減衰を招くことなく、適切に音声信号をフィ
ルタ−処理し、オリジナルソース音を高精度に再生する
ことが可能となる。
帯域を複数のサブバンドに分割し、これらのサブバンド
の中から等化可能なサブバンドについてのみ等化を行
い、フィルター係数を求めるようにしたので、従来のよ
うに、音響スピーカの低周波数及び高周波数帯域での特
性の劣化・減衰を招くことなく、適切に音声信号をフィ
ルタ−処理し、オリジナルソース音を高精度に再生する
ことが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て説明する。本実施の形態は、周波数−空間フィルター
を用いる。
て説明する。本実施の形態は、周波数−空間フィルター
を用いる。
【００２３】従来技術の課題で述べられた問題は、全体
の周波数帯域を多重のサブバンドに分割し、かつ、等化
(equalization)を各々のサブバンドについて個々に行う
ことによって解決される。非等化周波数バンドでは、等
化は行われない。例えば、図７では、全体の周波数帯域
が、Ｎ個のサブバンドに分割され、サブバンド１、Ｎ−
１、及びＮは、不適切であるとして等化から除かれる。
サブバンドが等化できるかどうかは、例えば、音響スピ
ーカに対応する周波数の基準正弦波を入力し、かつ、そ
の出力信号強度かあるいは歪みレベルを測定することに
よって、チェックすることができる。出力信号強度がし
きい値よりも小さいとき、あるいは調和的な歪みがある
しきい値以上であるとき、対応するサブバンドは、等化
することができないと判断される。このような方法で全
体の周波数帯域を走査することによって、等化できるサ
ブバンドと等化できないサブバンドとがすべて識別され
る。
の周波数帯域を多重のサブバンドに分割し、かつ、等化
(equalization)を各々のサブバンドについて個々に行う
ことによって解決される。非等化周波数バンドでは、等
化は行われない。例えば、図７では、全体の周波数帯域
が、Ｎ個のサブバンドに分割され、サブバンド１、Ｎ−
１、及びＮは、不適切であるとして等化から除かれる。
サブバンドが等化できるかどうかは、例えば、音響スピ
ーカに対応する周波数の基準正弦波を入力し、かつ、そ
の出力信号強度かあるいは歪みレベルを測定することに
よって、チェックすることができる。出力信号強度がし
きい値よりも小さいとき、あるいは調和的な歪みがある
しきい値以上であるとき、対応するサブバンドは、等化
することができないと判断される。このような方法で全
体の周波数帯域を走査することによって、等化できるサ
ブバンドと等化できないサブバンドとがすべて識別され
る。
【００２４】図８に、本実施の形態で用いる逆フィルタ
ーの構成例を示す。同図において、１は入力音声信号、
２は入力音声信号１を遅延する遅延部、３は音声信号を
サブバンドに分割しこれらを蓄積するサブバンド分析フ
ィルタバンク部、４は各サブバンドについての各々の信
号強度の平均化処理を行う平均化部、５は等化サブバン
ドの識別を行うとともにフィルタ係数を適応的に更新す
る等化サブバンド識別子部・適応型係数更新部、６はマ
イクロフォンを介して得られた出力音響音をサブバンド
に分割し記憶するサブバンド分析フィルタバンク部、７
は各サブバンドについての各々の信号強度の平均化処理
を行う平均化部、８は平均化部４からの出力ａと平均化
部７からの出力ｂとの比（ａ／ｂ）にフィルター係数を
乗算する乗算処理部、９は計数部８からの出力を周波数
合成し、周波数空間のフィルター係数を信号空間のフィ
ルター係数に変換するサブバンド合成フィルタバンク
部、１０はサブバンド合成フィルタバンク部９からのフ
ィルター係数に基づき入力音声信号１についてのフィル
タリング処理を実行するフィルタリング処理部、１１は
フィルタ処理された音声信号を出力する音響スピーカで
ある。
ーの構成例を示す。同図において、１は入力音声信号、
２は入力音声信号１を遅延する遅延部、３は音声信号を
サブバンドに分割しこれらを蓄積するサブバンド分析フ
ィルタバンク部、４は各サブバンドについての各々の信
号強度の平均化処理を行う平均化部、５は等化サブバン
ドの識別を行うとともにフィルタ係数を適応的に更新す
る等化サブバンド識別子部・適応型係数更新部、６はマ
イクロフォンを介して得られた出力音響音をサブバンド
に分割し記憶するサブバンド分析フィルタバンク部、７
は各サブバンドについての各々の信号強度の平均化処理
を行う平均化部、８は平均化部４からの出力ａと平均化
部７からの出力ｂとの比（ａ／ｂ）にフィルター係数を
乗算する乗算処理部、９は計数部８からの出力を周波数
合成し、周波数空間のフィルター係数を信号空間のフィ
ルター係数に変換するサブバンド合成フィルタバンク
部、１０はサブバンド合成フィルタバンク部９からのフ
ィルター係数に基づき入力音声信号１についてのフィル
タリング処理を実行するフィルタリング処理部、１１は
フィルタ処理された音声信号を出力する音響スピーカで
ある。
【００２５】次に、等化のための動作について説明す
る。音響スピーカへの入力音声信号１は、遅延部２を介
してサブバンド分析フィルタバンク部３において最初に
サブバンドに分解される。ここでのサブバンド分解に
は、例えば高速フーリエ変換などを用いることができ
る。各サブバンドに分解された音声信号はそれぞれ平均
化部４に入力され、ここで各サブバンドごとに平均化さ
れる。各サブバンド出力には、隣接するサブバンドから
の干渉成分が含まれており、これが等化の妨げとなる。
これを除去するためにサブバンド出力の平均化を行い、
これによって干渉成分を大幅に抑圧することができる。
この処理は、出力音響音についてのサブバンド分析フィ
ルタバンク部６及び平均化部７についても全く同様に適
用される。
る。音響スピーカへの入力音声信号１は、遅延部２を介
してサブバンド分析フィルタバンク部３において最初に
サブバンドに分解される。ここでのサブバンド分解に
は、例えば高速フーリエ変換などを用いることができ
る。各サブバンドに分解された音声信号はそれぞれ平均
化部４に入力され、ここで各サブバンドごとに平均化さ
れる。各サブバンド出力には、隣接するサブバンドから
の干渉成分が含まれており、これが等化の妨げとなる。
これを除去するためにサブバンド出力の平均化を行い、
これによって干渉成分を大幅に抑圧することができる。
この処理は、出力音響音についてのサブバンド分析フィ
ルタバンク部６及び平均化部７についても全く同様に適
用される。
【００２６】次に、等化可能なサブバンドと、等化可能
でないサブバンドとを決定するために、平均化部４の出
力が等化サブバンド識別子部・適応型係数更新部５に供
給され、各々のサブバンド特性がチェックされる。同時
に、音響スピーカからの出力音声信号もサブバンドに分
割され、サブバンド出力を平均化した出力が等化サブバ
ンド識別部・適応型係数更新部５に供給される。
でないサブバンドとを決定するために、平均化部４の出
力が等化サブバンド識別子部・適応型係数更新部５に供
給され、各々のサブバンド特性がチェックされる。同時
に、音響スピーカからの出力音声信号もサブバンドに分
割され、サブバンド出力を平均化した出力が等化サブバ
ンド識別部・適応型係数更新部５に供給される。
【００２７】ここで、上述したように歪みなどの大きさ
を基準の閾値により判定して、等化可能なサブバンドか
どうかの識別が行われ、等化できないサブバンドは、等
化されない状態のまま残す。
を基準の閾値により判定して、等化可能なサブバンドか
どうかの識別が行われ、等化できないサブバンドは、等
化されない状態のまま残す。
【００２８】また、等化サブバンド識別部・適応型係数
更新部５において、入力音声信号の各サブバンドと対応
する出力音声信号の各サブバンドについての差分から誤
差を求め、これが最小となるような、例えば従来より広
く用いられているような最小二乗誤差のアルゴリズムを
用いてフィルター係数を適応的に求める（参考文献とし
て、Ｒ．Ｇ．Ｂｒｏｗｎ，Ｐ．Ｙ．Ｃ．Ｈｗａｎｇ“Ｉ
ｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ Ｒａｎｄｏｍ Ｓｉｇ
ｎａｌｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｋａｌｍａｎ Ｆ
ｉｌｔｅｒｉｎｇ”，Ｗｉｌｅｙなど）。
更新部５において、入力音声信号の各サブバンドと対応
する出力音声信号の各サブバンドについての差分から誤
差を求め、これが最小となるような、例えば従来より広
く用いられているような最小二乗誤差のアルゴリズムを
用いてフィルター係数を適応的に求める（参考文献とし
て、Ｒ．Ｇ．Ｂｒｏｗｎ，Ｐ．Ｙ．Ｃ．Ｈｗａｎｇ“Ｉ
ｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ Ｒａｎｄｏｍ Ｓｉｇ
ｎａｌｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｋａｌｍａｎ Ｆ
ｉｌｔｅｒｉｎｇ”，Ｗｉｌｅｙなど）。
【００２９】ついで乗算処理部８は、入力音声信号から
の平均化部４の出力ａと出力音声信号からの平均化部７
の出力ｂとの比を求め、等化可能と識別されたサブバン
ドについて得られたフィルター係数を乗する。これは、
等化を周波数空間で行っているためであり、信号空間で
は差に相当する。つまり、誤差を補正するものである。
の平均化部４の出力ａと出力音声信号からの平均化部７
の出力ｂとの比を求め、等化可能と識別されたサブバン
ドについて得られたフィルター係数を乗する。これは、
等化を周波数空間で行っているためであり、信号空間で
は差に相当する。つまり、誤差を補正するものである。
【００３０】実際の信号空間のフィルター係数は、これ
らの結果を逆変換（周波数合成）することによって得ら
れる。このため、サブバンド合成フィルタバンク部９が
各乗算処理部８からの出力を受け取り、これらの周波数
合成を行って信号空間のフィルター係数に変換する。
らの結果を逆変換（周波数合成）することによって得ら
れる。このため、サブバンド合成フィルタバンク部９が
各乗算処理部８からの出力を受け取り、これらの周波数
合成を行って信号空間のフィルター係数に変換する。
【００３１】フィルタリング操作は、従来例の説明で述
べた図５の合成（ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）の代わり
に、簡単な乗法（積）によって置き換えられることに留
意すべきである。これは、信号空間の合成が、周波数空
間でのフィルター係数の乗法に対応するためである。つ
まり、乗法係数は、フィルター係数の周波数空間の表現
である。これらの係数は、アリアシング効果（ａｌｉａ
ｓｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ）を除去するため、先に述べた
ように平均化することによって平滑化される必要があ
る。
べた図５の合成（ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）の代わり
に、簡単な乗法（積）によって置き換えられることに留
意すべきである。これは、信号空間の合成が、周波数空
間でのフィルター係数の乗法に対応するためである。つ
まり、乗法係数は、フィルター係数の周波数空間の表現
である。これらの係数は、アリアシング効果（ａｌｉａ
ｓｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ）を除去するため、先に述べた
ように平均化することによって平滑化される必要があ
る。
【００３２】また、実際の音声信号がフィルタリング係
数を抽出するために用いられるとき、しばしば小量の信
号電力だけがあるサブバンドで利用される事態が生じ、
このため、計算が不安定になることを考慮する必要があ
る。適応型係数の更新ブロックは、このような環境での
フィルター係数の更新を停止させ、システムが不安定に
なるのを防ぐ効果がある。
数を抽出するために用いられるとき、しばしば小量の信
号電力だけがあるサブバンドで利用される事態が生じ、
このため、計算が不安定になることを考慮する必要があ
る。適応型係数の更新ブロックは、このような環境での
フィルター係数の更新を停止させ、システムが不安定に
なるのを防ぐ効果がある。
【００３３】図９は、周波数空間手法での等化の特性の
例を示すものであり、同図（ａ）は補償された音響シス
テムの周波数特性を示し、同図（ｂ）はオリジナルソー
ス音の波形を示し、同図（ｃ）は音響スピーカからの補
償された出力の波形を示す。これらの図からも明らかな
ように、本発明の新規の周波数−空間による手法が、新
しい世代の音響スピーカにとって非常に効果的であるこ
とが理解される。
例を示すものであり、同図（ａ）は補償された音響シス
テムの周波数特性を示し、同図（ｂ）はオリジナルソー
ス音の波形を示し、同図（ｃ）は音響スピーカからの補
償された出力の波形を示す。これらの図からも明らかな
ように、本発明の新規の周波数−空間による手法が、新
しい世代の音響スピーカにとって非常に効果的であるこ
とが理解される。
【００３４】図１０は、本実施の形態をデジタル・シグ
ナル・プロセッサ（ＤＳＰ）に適用した例を示すブロッ
ク図である。同図に示すように、ＤＳＰ２０は典型的
に、データ記憶用のデータメモリ２１と、プログラム命
令記憶用のプログラムメモリ２２を備え、それらのメモ
リは個別のバス２３、２４によって接続されている。さ
らに、ＤＳＰ２０は、高速演算を可能とするためにハー
ドウエア乗算器２５を備え、また、制御部２６は、プロ
グラム命令に応答してデータメモリ２１へのデータの読
み書き制御や乗算器２５などの各部（詳細は省略）の制
御を行う。
ナル・プロセッサ（ＤＳＰ）に適用した例を示すブロッ
ク図である。同図に示すように、ＤＳＰ２０は典型的
に、データ記憶用のデータメモリ２１と、プログラム命
令記憶用のプログラムメモリ２２を備え、それらのメモ
リは個別のバス２３、２４によって接続されている。さ
らに、ＤＳＰ２０は、高速演算を可能とするためにハー
ドウエア乗算器２５を備え、また、制御部２６は、プロ
グラム命令に応答してデータメモリ２１へのデータの読
み書き制御や乗算器２５などの各部（詳細は省略）の制
御を行う。
【００３５】図８に示した入力音声信号及び出力音声信
号についてのデータ、例えば、サブバンド分析フィルタ
バンク部３、６についてのデータはデータメモリ２１に
記憶され、等化を行うためのプログラム命令はプログラ
ムメモリ２２に記憶され、フィルター係数についての乗
算は乗算器２５によって実行される。ＤＳＰを用いるこ
とによって、乗算を必要とする複雑な演算を高速で行う
ことができるので、入力音声信号の処理のリアルタイム
性を期待することができる。
号についてのデータ、例えば、サブバンド分析フィルタ
バンク部３、６についてのデータはデータメモリ２１に
記憶され、等化を行うためのプログラム命令はプログラ
ムメモリ２２に記憶され、フィルター係数についての乗
算は乗算器２５によって実行される。ＤＳＰを用いるこ
とによって、乗算を必要とする複雑な演算を高速で行う
ことができるので、入力音声信号の処理のリアルタイム
性を期待することができる。
【００３６】
【発明の効果】本発明によれば、新規な周波数−空間信
号処理手法によって、音響スピーカの出力品質を改良す
ることができる。音響信号のサブバンドへの分解の導
入、等化できないサブバンドの識別、及び逆フィルター
係数の対応する計算は、高品質を実現するための重要事
項である。このような計算をデジタルシグナルプロセッ
サにより行うことにより、高速かつ高精度なスピーカに
よる音響再生が実現される。
号処理手法によって、音響スピーカの出力品質を改良す
ることができる。音響信号のサブバンドへの分解の導
入、等化できないサブバンドの識別、及び逆フィルター
係数の対応する計算は、高品質を実現するための重要事
項である。このような計算をデジタルシグナルプロセッ
サにより行うことにより、高速かつ高精度なスピーカに
よる音響再生が実現される。
【図１】（ａ）は従来の典型的な音響システムを示す
図。（ｂ）は典型的な周波数特性を示す図。
図。（ｂ）は典型的な周波数特性を示す図。
【図２】（ａ）はオリジナルソース音の波形を示す図。
（ｂ）は音響スピーカからの音響出力の波形を示す図。
（ｂ）は音響スピーカからの音響出力の波形を示す図。
【図３】入出力特性Ｈ（ω）を有する信号処理ボックス
として定義された音響再生システムを示す図。
として定義された音響再生システムを示す図。
【図４】高品質音響再生のために逆フィルターを用いた
音響スピーカシステムを示す図。
音響スピーカシステムを示す図。
【図５】ＬＭＳアルゴリズムによるフィルター係数ｗIK
の計算を示す図。
の計算を示す図。
【図６】典型的な実際の音響スピーカ特性を示す図。
【図７】全体の周波数を複数のサブバンドへ分離する状
態を示す図。
態を示す図。
【図８】本発明の実施の形態で用いる逆フィルターの構
成を示すブロック図。
成を示すブロック図。
【図９】（ａ）は補償された音響システムの周波数特性
を示す図。（ｂ）はオリジナルソース音の波形を示す
図。（ｃ）は音響スピーカからの補償された出力の波形
を示す図。
を示す図。（ｂ）はオリジナルソース音の波形を示す
図。（ｃ）は音響スピーカからの補償された出力の波形
を示す図。
【図１０】本実施の形態で用いるＤＳＰの特徴を示す
図。
図。
１ 入力音声信号 ２ 遅延部 ３、６ サブバンド分析フィルタバンク部 ４、７ 平均化部 ５ 等化サブバンド識別部・適応型係数更新部 ８ 乗算処理部 ９ サブバンド合成フィルタバンク部 １０ フィルタリング処理部
Claims (3)
- 【請求項１】 入力音声信号の全体の周波数帯域を複数
のサブバンドに分割し、 各サブバンドから等化可能なサブバンドを識別するとと
もに、等化可能なサブバンドと出力音声信号からの対応
するサブバンドとを比較してフィルター係数を算出し、 算出されたサブバンドについてのフィルター係数を周波
数合成し、これに基づき入力音声信号を処理する、音声
信号処理方法。 - 【請求項２】 入力音声信号の全体の周波数帯域を複数
のサブバンドに分割するサブバンド分割部と、 各サブバンドから等化可能なサブバンドを識別するとと
もに、等化可能なサブバンドと出力音声信号からの対応
するサブバンドとを比較してフィルター係数を算出する
フィルター係数算出部と、 等化可能なサブバンドについての算出されたフィルター
係数を周波数合成し、これに基づき入力音声信号を処理
する処理部とを有する、音声信号処理システム。 - 【請求項３】 データを記憶するためのデータメモリ
と、命令プログラムを記憶するためのプログラムメモリ
と、乗算器と、制御ユニットとを備え、前記制御ユニッ
トは、前記プログラムメモリに記憶された命令プログラ
ムに応答して前記データメモリへのデータの読み書き制
御及び前記乗算器の制御を可能とするデジタル信号処理
装置であって、 前記データメモリは、入力音声信号を複数の周波数帯域
に分割して得られた複数のサブバンドのデータと、基準
音声信号を複数の周波数帯域に分割して得られた複数の
サブバンドのデータとを記憶し、 前記プログラムメモリは、前記入力音声信号についての
各サブバンドと前記基準音声信号についての各サブバン
ドとから求められたフィルター係数を補正するために、
前記入力音声信号の各サブバンドのデータと前記基準音
声信号の各サブバンドのデータとの比を前記フィルター
係数に乗算させ、該乗算結果をデータメモリに記憶させ
る命令プログラムを記憶し、 前記制御ユニットは、前記乗算器が前記比と前記フィル
ター係数との乗算を可能にし、その補正されたフィルタ
ー係数を前記データメモリに記憶させる、デジタル信号
処理装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10122075A JPH11341589A (ja) | 1998-05-01 | 1998-05-01 | デジタル・シグナル・プロセッシング音響スピーカシステム |
| US09/300,043 US6697492B1 (en) | 1998-05-01 | 1999-04-27 | Digital signal processing acoustic speaker system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10122075A JPH11341589A (ja) | 1998-05-01 | 1998-05-01 | デジタル・シグナル・プロセッシング音響スピーカシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11341589A true JPH11341589A (ja) | 1999-12-10 |
| JPH11341589A5 JPH11341589A5 (ja) | 2005-10-27 |
Family
ID=14827040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10122075A Pending JPH11341589A (ja) | 1998-05-01 | 1998-05-01 | デジタル・シグナル・プロセッシング音響スピーカシステム |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6697492B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11341589A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008268257A (ja) * | 2007-04-16 | 2008-11-06 | Yamaha Corp | 音響特性補正システムおよびこれを備えたカラオケ装置 |
| WO2013060077A1 (zh) * | 2011-10-27 | 2013-05-02 | 苏州上声电子有限公司 | 数字化扬声器阵列系统的通道均衡与波束控制方法和装置 |
| KR101307430B1 (ko) * | 2012-03-06 | 2013-09-12 | 한양대학교 산학협력단 | 청취 공간 내 파워 응답을 고려한 스피커 시스템의 실시간 성능 평가 및 개선 방법 및 장치 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020159607A1 (en) * | 2001-04-26 | 2002-10-31 | Ford Jeremy M. | Method for using source content information to automatically optimize audio signal |
| SE521130C2 (sv) * | 2002-04-17 | 2003-10-07 | Dirac Res Ab | Digital audiokompensering |
| US20040002781A1 (en) * | 2002-06-28 | 2004-01-01 | Johnson Keith O. | Methods and apparatuses for adjusting sonic balace in audio reproduction systems |
| US7552154B2 (en) * | 2005-02-10 | 2009-06-23 | Netzer Moriya | System and method for statistically separating and characterizing noise which is added to a signal of a machine or a system |
| US8090063B2 (en) | 2006-07-26 | 2012-01-03 | Marvell World Trade Ltd. | Symbol-level combining for multiple input multiple output (MIMO) systems with hybrid automatic repeat request (HARQ) and/or repetition coding |
| US8401202B2 (en) * | 2008-03-07 | 2013-03-19 | Ksc Industries Incorporated | Speakers with a digital signal processor |
| WO2011015932A1 (en) * | 2009-08-03 | 2011-02-10 | Imax Corporation | Systems and method for monitoring cinema loudspeakers and compensating for quality problems |
| US9391579B2 (en) | 2010-09-10 | 2016-07-12 | Dts, Inc. | Dynamic compensation of audio signals for improved perceived spectral imbalances |
| US9590581B2 (en) | 2014-02-06 | 2017-03-07 | Vladimir BENKHAN | System and method for reduction of signal distortion |
| JP6688141B2 (ja) | 2016-04-19 | 2020-04-28 | クラリオン株式会社 | 音響処理装置および音響処理方法 |
| FR3106030B1 (fr) | 2020-01-06 | 2022-05-20 | Innovation Electro Acoustique | Procédé et dispositif associé pour transformer des caractéristiques d’un signal audio |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3426068A1 (de) * | 1983-09-22 | 1985-04-11 | Blaupunkt-Werke Gmbh, 3200 Hildesheim | Verfahren zum anpassen der lautstaerke eines lautsprechers an einen am lautsprecherort herrschenden stoergeraeuschpegel |
| FI95754C (fi) * | 1992-10-21 | 1996-03-11 | Nokia Deutschland Gmbh | Äänentoistojärjestelmä |
| US5818945A (en) * | 1995-04-20 | 1998-10-06 | Nippon Telegraph And Telephone | Subband echo cancellation method using projection algorithm |
-
1998
- 1998-05-01 JP JP10122075A patent/JPH11341589A/ja active Pending
-
1999
- 1999-04-27 US US09/300,043 patent/US6697492B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008268257A (ja) * | 2007-04-16 | 2008-11-06 | Yamaha Corp | 音響特性補正システムおよびこれを備えたカラオケ装置 |
| WO2013060077A1 (zh) * | 2011-10-27 | 2013-05-02 | 苏州上声电子有限公司 | 数字化扬声器阵列系统的通道均衡与波束控制方法和装置 |
| KR101307430B1 (ko) * | 2012-03-06 | 2013-09-12 | 한양대학교 산학협력단 | 청취 공간 내 파워 응답을 고려한 스피커 시스템의 실시간 성능 평가 및 개선 방법 및 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6697492B1 (en) | 2004-02-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3264489B2 (ja) | 音響再生装置 | |
| CA2098190C (en) | Compensating filters | |
| JP5269785B2 (ja) | 音声変換器の線形及び非線形歪みを補償するためのニューラル・ネットワーク・フィルタリング技術 | |
| AU2012202127B2 (en) | System and method for digital signal processing | |
| US10827265B2 (en) | Psychoacoustics for improved audio reproduction, power reduction, and speaker protection | |
| JP5595422B2 (ja) | 臨界バンドに分けられたインパルス応答データから逆フィルタを決定する方法 | |
| KR102185071B1 (ko) | 크로스토크 처리 b 체인 | |
| JPH11341589A (ja) | デジタル・シグナル・プロセッシング音響スピーカシステム | |
| NZ575872A (en) | System and method for compensating memoryless non-linear distortion of an audio transducer | |
| CN100594542C (zh) | 便携式记录器中消除噪声的装置和方法 | |
| CN112313970B (zh) | 增强具有左输入通道和右输入通道的音频信号的方法和系统 | |
| CN100525101C (zh) | 使用波束形成算法来记录信号的方法和设备 | |
| KR20220080146A (ko) | 스펙트럼적 직교 오디오 성분들을 사용하는 부대역 공간 및 크로스토크 처리 | |
| CN102687535A (zh) | 用于混合利用多个麦克风录音的麦克风信号的方法 | |
| WO2011034520A1 (en) | System and method for modifying an audio signal | |
| JP4443118B2 (ja) | 逆フィルタリング方法、合成フィルタリング方法、逆フィルタ装置、合成フィルタ装置、およびこのようなフィルタ装置を有する装置 | |
| JP7487773B2 (ja) | スピーカキャリブレーション方法、装置及びプログラム | |
| US20080285768A1 (en) | Method and System for Modifying and Audio Signal, and Filter System for Modifying an Electrical Signal | |
| US20050152554A1 (en) | Method and apparatus for processing audio signals | |
| WO2022014325A1 (ja) | 信号処理装置および方法、並びにプログラム | |
| JPS5850812A (ja) | オ−デイオ信号伝送回路 | |
| JPH02161900A (ja) | 車載用音響機器 | |
| JPS6260399A (ja) | オーディオ信号処理装置 | |
| JP2001350487A (ja) | 残響音信号生成方法、残響音信号生成装置、及び残響音信号付加装置 | |
| HK1135241A (en) | Neural network filtering techniques for compensating linear and non-linear distortion of an audio transducer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050114 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050705 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070904 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20071204 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20071207 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20080104 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20080109 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20080204 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20080207 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080221 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080314 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20080616 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20080619 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20080714 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20080717 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20080814 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20080819 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20081010 |