国際・国内特許データベース検索
このアプリケーションの一部のコンテンツは現在ご利用になれません。
この状況が続く場合は、次のお問い合わせ先までご連絡ください。フィードバック & お問い合わせ
1. (WO2015141697) オーディオ信号処理装置及びオーディオ信号処理方法
Document

明 細 書

発明の名称 オーディオ信号処理装置及びオーディオ信号処理方法

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003  

先行技術文献

特許文献

0004  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0005   0006   0007  

課題を解決するための手段

0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019  

発明の効果

0020  

図面の簡単な説明

0021  

発明を実施するための形態

0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067  

産業上の利用可能性

0068  

符号の説明

0069  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9  

明 細 書

発明の名称 : オーディオ信号処理装置及びオーディオ信号処理方法

技術分野

[0001]
 この発明は、オーディオ信号に種々の処理を行うオーディオ信号処理装置及びオーディオ信号処理方法に関し、特に周波数特性を補正する技術に関する。

背景技術

[0002]
 人の聴覚は、周波数によって感度が異なる。例えば、音量が小さい場合には低域成分および高域成分が聞こえにくくなる。このような特性は、ISO226:2003において等ラウドネス曲線として規定されている。
[0003]
 そこで、従来のオーディオ信号処理装置は、マスタボリュームの音量設定値が低下するほど低域成分および高域成分のレベルを高くする処理を行うことで、等ラウドネス曲線に合わせた周波数特性の補正を行っている(例えば特許文献1を参照)。

先行技術文献

特許文献

[0004]
特許文献1 : 日本国特開2013-143763号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0005]
 しかし、従来のオーディオ信号処理装置は、実際の聴取位置における音量を考慮した補正を行うものではなかった。
[0006]
 例えば、聴取位置とスピーカとの距離が近い場合には聴取位置における音量が大きくなり、聴取位置とスピーカとの距離が遠い場合には聴取位置における音量が小さくなる。また、聴取位置における音量は、聴取環境によっても変化する。例えばスピーカの周囲にカーテン等の吸音率が高い物が設置されている場合には聴取位置における音量が小さくなる。また、スピーカは、入力レベルの変化に対して出力レベルが線形に変化しない場合がある。例えば、入力レベルが低い場合に想定以上に音量が低下する(能率が低い)スピーカも存在する。
[0007]
 そこで、この発明は、実際の聴取位置における音量を考慮したラウドネス補正を行うことができるオーディオ信号処理装置及びオーディオ信号処理方法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]
 この発明のオーディオ信号処理装置は、オーディオ信号に信号処理を行うオーディオ信号処理部と、音量設定値を受け付ける音量設定受付部と、聴取位置における音量を測定する音量測定部と、を備え、前記オーディオ信号処理部は、前記音量設定値の低下にともなって前記オーディオ信号の所定周波数帯域のレベルを増大させるラウドネス補正を行う。
[0009]
 そして、前記音量測定部は、複数の音量設定値に対応した、前記聴取位置における音量をそれぞれ測定し、前記オーディオ信号処理部は、前記音量設定受付部で受け付けた音量設定値と、前記音量測定部の測定音量と、に応じて前記ラウドネス補正時のレベル調整量を設定することを特徴とする。
[0010]
 このように、この発明のオーディオ信号処理装置は、音量設定受付部(マスタボリューム)の音量設定値に対応した、実際の聴取位置における音量を測定する。そして、オーディオ信号処理部は、マスタボリュームの音量設定値と、測定した聴取位置の音量と、に応じてラウドネス補正を行う。ラウドネス補正は、例えば、80phonを基準(マスタボリュームの音量設定値が0dB)として、マスタボリュームが-20dB(60phon)のときに100Hzのレベルを5dB増大させ、-40dB(40phon)のときに100Hzのレベルを10dB増大させ、-60dB(20phon)のときに100Hzのレベルを20dB増大させるものとする。ここで、本発明のオーディオ信号処理部は、マスタボリュームの音量設定値が-20dBのときに測定した実際の聴取位置の音量が40phon(-40dB)であれば、マスタボリュームが-40dB時の補正を行う。すなわち、100Hzのレベルを10dB増大させる。また、マスタボリュームの音量設定値が-40dBのときに測定した実際の聴取位置の音量が20phon(-60dB)であれば、マスタボリュームが-60dB時の補正を行い、100Hzのレベルを20dB増大させる。
[0011]
 このように、本発明のオーディオ信号処理装置は、実際の聴取位置における音量を測定してラウドネス補正を行う。したがって、聴取位置とスピーカとの距離や聴取環境に関わらず、適切なラウドネス補正を行うことができる。また、本発明のオーディオ信号処理装置は、入力レベルの変化に対して出力レベルが線形に変化しないスピーカであっても適切なラウドネス補正を行うことができる。例えばマスタボリュームの音量設定値が-20dBのときの実際の聴取位置における音量が-40dBに対して、マスタボリュームの音量設定値が-40dBのときの実際の聴取位置における音量が-80dBとなるようなスピーカの場合、マスタボリュームの音量設定値が-20dBのときにはマスタボリュームが-40dB時のラウドネス補正が行われ、マスタボリュームの音量設定値が-40dBのときにはマスタボリュームが-80dB時のラウドネス補正が行われるため、適切なラウドネス補正を行うことができる。
[0012]
 なお、オーディオ信号処理部は、複数チャンネルのオーディオ信号のそれぞれについてラウドネス補正を行うことが好ましい。この場合、音量測定部は、基準となるチャンネル(例えばLチャンネルおよびRチャンネル)のオーディオ信号について聴取位置における音量を測定し、基準となるチャンネル以外のチャンネルのオーディオ信号については、基準となるチャンネルのオーディオ信号が出力されるスピーカと基準となるチャンネル以外のチャンネルのオーディオ信号が出力されるスピーカとの能率差に基づいてラウドネス補正を行う。例えば、マスタボリュームの音量設定値が-20dBのとき、LチャンネルおよびRチャンネルの実際の聴取位置における音量が-40dBであった場合において、LチャンネルおよびRチャンネルのスピーカとSLチャンネルおよびSRチャンネルのスピーカとの-40dB時の能率差が20dBである場合、SLチャンネルおよびSRチャンネルについては、さらに20dB低い-60dB時のラウドネス補正として、100Hzのレベルを10dB増大させる。なお、スピーカの能率が高いほど、所定のワット(W)数の入力信号に対して出力される音量(音圧)が大きい。
[0013]
 なお、音量測定部は、複数チャンネルのオーディオ信号のそれぞれについて、前記聴取位置における音量を測定し、全チャンネルのオーディオ信号について、実際の聴取位置における音量を測定してラウドネス補正を行う態様としてもよい。
[0014]
 また、ラウドネス補正は、入力信号のレベルを考慮してもよい。すなわち、音量測定は、基準となるオーディオ信号で行うため、当該基準となるオーディオ信号と入力信号のレベル差を考慮してラウドネス補正を行う。例えば基準となるオーディオ信号がフルスケール(振幅が最大)である場合において、マスタボリュームの音量設定値が-40dBであり、測定した聴取位置における音量が-50dBであっても、入力信号のレベルが-10dBであれば-60dB時のラウドネス補正として、100Hzのレベルを20dB増大させる。これにより、例えば、クラシック音楽のような同じ曲の中において信号のレベルが大きく上下する場合も、高域成分および低域成分が聞こえにくくなることを防止することができる。
[0015]
 また、入力信号のレベルは、ローパスフィルタ処理後の入力信号について検出することが好ましい。例えば高域成分のレベルが高く、低域成分のレベルが低い周波数特性を有する入力信号の場合、ローパスフィルタ処理を行わなければ、高域成分のレベルが高いために入力信号としては高いレベルが検出される。人の聴覚は、低音量時において特に低域成分が聞こえにくくなり、高域成分は低域成分に比べると音量による感度の変化が少ないため、高域成分のレベルが高いためにラウドネス補正が小さくなると、低域成分が聞こえにくくなる場合がある。そのため、ローパスフィルタ後の入力信号のレベルを検出することで、低域成分側のレベルを考慮してラウドネス補正を行うことが好ましい。
[0016]
 なお、オーディオ信号処理装置は、聴取位置の音量を継続的に測定し、現在の測定結果を用いてラウドネス補正を行うことが好ましい。これにより、入力信号のレベル変化により聴取位置における音量が変化する場合も考慮することができ、より適切なラウドネス補正を行うことができる。
[0017]
 また、聴取位置の音量を継続的に測定する場合、現在の測定結果を用いてダイナミックレンジ圧縮を行うとともに、ダイナミックレンジ圧縮を行った後の入力信号に対してラウドネス補正を行うことが好ましい。これにより、低音量時は、ダイナミックレンジ圧縮によって聞き取りやすくなるとともに、さらに入力信号のレベルに合わせたラウドネス補正を行うことができる。
[0018]
 また、本発明のオーディオ信号処理方法は、オーディオ信号に信号処理を行うオーディオ信号処理工程と、音量設定値を受け付ける音量設定受付工程と、
 聴取位置における音量を測定する音量測定工程と、を備える。前記オーディオ信号処理工程では、前記音量設定値の低下にともなって前記オーディオ信号の所定周波数帯域のレベルを増大させるラウドネス補正を行い、前記音量測定工程では、複数の音量設定値に対応した、前記聴取位置における音量をそれぞれ測定し、前記オーディオ信号処理工程では、前記音量設定受付工程で受け付けた音量設定値と、前記音量測定工程で測定された測定音量と、に応じて前記ラウドネス補正時のレベル調整量を設定する。
[0019]
 なお、本明細書では、図3に記載された従来手法のラウドネス補正に用いた補正量を“レベル増大量”と記載し、本発明の特徴である実際の聴取位置における音量を測定した結果に基づいて調整されたラウドネス補正量を“レベル調整量”と記載した。

発明の効果

[0020]
 この発明によれば、実際の聴取位置における音量を考慮したラウドネス補正を行うことができる。

図面の簡単な説明

[0021]
[図1] オーディオシステムの構成を示すブロック図である。
[図2] 信号処理装置の構成を示すブロック図である。
[図3] マスタボリュームの音量設定値とラウドネス補正の関係を示す図である。
[図4] 制御部の動作を示すフローチャートである。
[図5] オフセット値のテーブルを示す図である。
[図6] ラウドネス補正を行う場合の制御部の動作を示すフローチャートである。
[図7] 変形例1に係る信号処理部の構成を示すブロック図である。
[図8] 変形例2に係る信号処理部の構成を示すブロック図である。
[図9] 図9(A)は、変形例3に係る信号処理部の構成を示すブロック図であり、図9(B)、はダイナミックレンジ圧縮の一例を示す図である。

発明を実施するための形態

[0022]
 図1は、本発明のオーディオ信号処理装置10を備えたオーディオシステムの構成を示す概略図である。図2は、オーディオ信号処理装置10の構成を示すブロック図である。
[0023]
 オーディオ信号処理装置10は、部屋Rの所定位置(例えば聴取位置Sの前方)に設置されている。聴取位置Sの周囲には、複数のスピーカが設置されている。この例では、聴取位置Sの前方にCチャンネルのスピーカ21C、左前方にLチャンネルのスピーカ21L、右前方にRチャンネルのスピーカ21R、左後方にSLチャンネルのスピーカ21SL、および右後方にSRチャンネルのスピーカ21SRが設置されている。これらスピーカは、オーディオ信号処理装置10に接続されている。
[0024]
 聴取位置Sには、マイク101が設置されている。マイク101は、オーディオ信号処理装置10に接続されている。
[0025]
 図2に示すように、オーディオ信号処理装置10は、入力部1、信号処理部2、レベル調整部3、増幅部4、出力部5、マスタボリューム6、および制御部7を備えている。
[0026]
 入力部1は、HDMI(登録商標)やS/PDIF(登録商標)等のデジタルオーディオ信号を入力するインタフェースを有し、外部からデジタルオーディオ信号を入力する。また、入力部1は、アナログオーディオ信号の入力インタフェースを有し、アナログオーディオ信号が入力された場合にデジタルオーディオ信号に変換するADC(Analog Digital Converter)の機能を内蔵していてもよい。
[0027]
 なお、この例では、5チャンネルのデジタルオーディオ信号が入力されるが、図2においては、説明を簡略化するために代表して1チャンネルの信号処理系統だけを示す。ただし、入力部1に入力されるデジタルオーディオ信号のチャンネル数は、モノラルであってもよいし、ステレオであってもよいし、さらに多数のチャンネル(例えば7.1チャンネル)が入力される態様であってもよい。
[0028]
 入力部1に入力されたデジタルオーディオ信号は、信号処理部2に入力される。信号処理部2は、本発明のオーディオ信号処理部に相当する。信号処理部2は、DSP(Digital Signal Processor)からなり、制御部7の指示に従って、入力部1から入力されたデジタルオーディオ信号に種々の信号処理を施す。なお、信号処理部2は、複数チャンネル(この例では5チャンネル)の信号がそれぞれ入力され、チャンネル毎に信号処理を行うが、図2においては、説明を簡略化するために代表して1チャンネルだけを示す。
[0029]
 信号処理部2で信号処理がなされた後のデジタルオーディオ信号は、不図示のDAコンバータでアナログオーディオ信号に変換され、レベル調整部3でレベル調整された後に増幅部4に入力される。レベル調整部3は、マスタボリューム6の音量設定値に応じてレベル調整を行う。増幅部4は、アナログオーディオ信号を増幅する。増幅部4で増幅されたアナログオーディオ信号は、出力部5を介して外部のスピーカ(スピーカ21C、スピーカ21L,スピーカ21R,スピーカ21SL,およびスピーカ21SR)に出力される。
[0030]
 制御部7は、不図示のROMからファームウェアプログラムを読み出して、オーディオ信号処理装置10を統括的に制御する。本実施形態では、制御部7は、信号処理部2に対し、マスタボリューム6の音量設定値に応じて、所定周波数(例えば100Hzおよび10kHz)のレベルを増大させるラウドネス補正処理を実行させる。これにより、信号処理部2は、マスタボリューム6の音量設定値が低下するほどレベル増大量が大きくなるような補正を行う。このような補正は、例えばISO226:2003において規定された等ラウドネス曲線に合わせた周波数特性を実現するために行う。
[0031]
 図3は、マスタボリューム6の音量設定値と信号処理部2のレベル増大量との関係を示す図である。図3では、マスタボリューム6の音量設定値が0dBの場合に聴取位置における音量が80phonとなる例を示している。信号処理部2は、マスタボリューム6の音量設定値が0dB(80phon)であるときを基準とし、このときの聴感上の周波数特性が維持されるように、マスタボリューム6の音量設定値が低下するほどレベル増大量が上がるようなラウドネス補正を行う。
[0032]
 図3に示すように、信号処理部2は、マスタボリューム6の音量設定値が0dB以上の場合にレベル増大量を0とする。すなわち、ラウドネス補正は行わない。
[0033]
 一方、信号処理部2は、マスタボリューム6の音量設定値が0dBから-1dB低下する毎に100Hzのレベルを0.25dBずつ増大させる。例えばマスタボリューム6の音量設定値が-1dBの場合には、100Hzのレベルを0.25dB増大させる。
[0034]
 また、信号処理部2は、マスタボリューム6の音量設定値が-40dBとなった場合に100Hzのレベルを10dB増大させるとともに10kHzのレベルを2dB増大させる。信号処理部2は、マスタボリューム6の音量設定値が-40dB以下では、マスタボリューム6の音量設定値が-1dB低下する毎に100Hzのレベルを0.5dBずつ増大させるとともに、10kHzのレベルを0.15dBずつ増大させる。例えばマスタボリューム6の音量設定値が-41dBの場合には、100Hzのレベルを10.5dB増大させるとともに、10kHzのレベルを2.15dB増大させる。
[0035]
 そして、信号処理部2は、マスタボリューム6の音量設定値が-60dB以下では、レベル増大量は固定とする(100Hzのレベルを20dB増大させるとともに、10kHzのレベルを5dB増大させる)。
[0036]
 このように、信号処理部2は、等ラウドネス曲線に合わせて、マスタボリューム6の音量設定値が低下するほど低域成分および高域成分のレベルが大きくなるようなラウドネス補正を行い、マスタボリューム6の音量設定値が0dB(80phon)であるときの聴感上の周波数特性が維持されるようにする。これにより、人の聴感に合わせた周波数特性が実現され、音量が小さい場合にも高域成分および低域成分が聞こえにくくなることを防止することができる。
[0037]
 図3に示したラウドネス補正は、理想的な環境(リファレンス環境)において、マスタボリューム6の音量設定値に対して聴取位置で適切な音量(0dBで80phon、-20dBで60phon、-40dBで40phon等)で聴取することが前提である。しかし、実際の聴取環境では、マスタボリューム6の音量設定値が聴取位置において適切に反映されない場合がある。例えばマスタボリューム6の音量設定値が-40dB(40phon)であっても、実際の聴取位置における音量は、40phonになるとは限らず、例えば50phonとなったり、30phonとなったりする場合がある。
[0038]
 したがって、本実施形態のオーディオ信号処理装置10は、聴取位置に設置したマイク101を用いて、実際の聴取位置における音量を測定してラウドネス補正を行う。
[0039]
 図4は、制御部7の動作を示すフローチャートである。制御部7は、まず聴取環境における音量測定を行う(この場合、制御部7が本発明の音量測定部として機能する)。ユーザ(聴取者)が聴取位置にマイク101を設置し、不図示のユーザI/F(例えばリモコン)を用いて測定開始を指示すると、制御部7は、図4に示す動作を行う。
[0040]
 制御部7は、測定用の基準信号を生成し、信号処理部2、レベル調整部3、増幅部4、および出力部5を介して所定のスピーカ(例えばスピーカ21C)から当該基準信号に係る音を出力させる(s11)。基準信号は、例えば1kHzの正弦波を用い、基準信号のレベルは、例えばフルスケール(振幅が最大)とする。ただし、基準信号としては、正弦波に限らず、例えばホワイトノイズやピンクノイズ等を用いてもよい。
[0041]
 次に、制御部7は、マイク101で取得した音の信号レベルを測定し、聴取位置における音量を測定する(s12)。そして、制御部7は、測定した聴取位置における音量と、測定時のマスタボリューム6の音量設定値とを比較し、オフセット値を算出する(s13)。オフセット値は、マスタボリューム6の音量設定値に対してマイク101で測定された音量の差分であり、例えば現在のマスタボリューム6の音量設定値が0dB(80phon)のときに測定された基準信号レベルが75phonであれば、オフセット値は-5dBとなる。算出されたオフセット値は、メモリ(不図示)に記憶される。なお、オーディオ信号処理装置10は、リファレンス環境において、マスタボリューム6の音量設定値と基準信号レベルの測定結果が同一となるように(例えばマスタボリューム6の音量設定値が0dBのときに基準信号レベルで測定される音量が80phonとなるように)、マイク101の特性の影響はキャンセルするものとする。
[0042]
 その後、制御部7は、マスタボリューム6の全音量設定値に対応した聴取位置の音量測定が完了したか否かを判断する(s14)。すなわち、マスタボリューム6の音量設定値が最大(0dB)から最小(-60dB)まで、各音量設定値について、基準信号による音量測定が行われたか否かを判断する。制御部7は、全音量についての測定が完了していなければ、マスタボリューム6の音量設定値を変更し(s15)、s11から処理を繰り返す。例えばマスタボリューム6の音量設定値を0dBから-1dBに変更して、基準信号による音量測定を行う。
[0043]
 制御部7は、全音量についての測定が完了していると判断した場合、メモリに記憶したオフセット値を用いてテーブルを作成する(s16)。図5は、オフセット値のテーブルを示す図である。図5に示すように、制御部7は、マスタボリューム6の音量設定値が最大(0dB)から順に最小(-60dB)まで順に、マスタボリューム6の音量設定値及びマイク101で測定された音量を用いて、各音量設定値に対応するオフセット値を求める。
[0044]
 例えば、図5のオフセット値のテーブルでは、マスタボリューム6の音量設定値が0dB~-20dBであるときにオフセット値が-5dBとなっている。これに対して、マスタボリューム6の音量設定値が-21dB以下では、マスタボリューム6の音量設定値の低下よりも聴取位置における音量の低下量が大きくなっている。例えば、マスタボリューム6の音量設定値が-21dBではオフセット値は-5.1dBとなり、マスタボリューム6の音量設定値が-22dBではオフセット値は-5.2dBとなり、マスタボリューム6の音量設定値が-40dBではオフセット値は-10dBとなっている。マスタボリューム6の音量設定値が-40dB以下では、マスタボリューム6の音量設定値の低下よりも聴取位置における音量の低下量がさらに大きくなっている。例えばマスタボリューム6の音量設定値が-40dBではオフセット値は-10dBであるのに対し、マスタボリューム6の音量設定値が-41dBではオフセット値は-10.2dBとなっている。
[0045]
 なお、図5に示したように1dB毎に音量測定を行ってオフセット値を算出する必要はなく、例えば10dB毎に音量測定を行ってもよい。また、測定していない音量については、他の音量設定値に対応する測定結果から補間してもよい。例えばマスタボリューム6の音量設定値が-20dBおよび-40dBの場合に音量測定を行い、聴取位置の音量がそれぞれ55phonおよび30phonであれば、-30dBのときの音量は加算平均した42.5phon(すなわち、オフセット値は-7.5dB)として補間する。
[0046]
 以上のようして作成されたオフセット値のテーブルは、ラウドネス補正を行うときに参照される。図6は、ラウドネス補正を行う場合の制御部7の動作を示すフローチャートである。制御部7は、入力部1からオーディオ信号が入力された場合に図6の動作を行う。
[0047]
 まず、制御部7は、マスタボリューム6の音量設定値を取得し(s21)、図5に示したオフセット値のテーブルを参照する(s22)。そして、制御部7は、取得したマスタボリューム6の音量設定値から、テーブルを参照して取得したオフセット値を加算し(s23)、オフセット後の音量設定値を用いてラウドネス補正のレベル調整量を決定する(s24)。
[0048]
 例えば、図5に示したように、マスタボリューム6の音量設定値が-40dBの場合には、オフセット値は-10dBである。したがって、制御部7は、マスタボリューム6の音量設定値が-40dBの場合には、マスタボリューム6の音量設定値が-50dBの場合のラウドネス補正を行う。すなわち、図3に示したように、制御部7は、レベル調整量として、100Hzのレベルを+15dBとし、10kHzのレベルを+3.5dBとする。
 また、例えば、図5に示したように、マスタボリューム6の音量設定値が-20dBの場合には、オフセット値は-5dBである。したがって、制御部7は、マスタボリューム6の音量設定値が-20dBの場合には、マスタボリューム6の音量設定値が-25dBの場合のラウドネス補正を行う。すなわち、図3に示したように、制御部7は、レベル調整量として、100Hzのレベルを+6.25dBとし、10kHzのレベルを0dBとする。
[0049]
 なお、マスタボリューム6の音量設定値と同じ値がテーブルに記載されていない場合、最も近い値の音量設定値に対応するオフセット値を読み出してもよいし、近い値の音量設定値に対応する複数のオフセット値を加算平均で補間してもよい。
[0050]
 制御部7は、以上の様にして決定したレベル増大量を信号処理部2に設定し(s25)、ラウドネス補正を実行させる。これにより、オーディオ信号処理装置10は、実際の聴取位置における音量を考慮したラウドネス補正を行うことができる。したがって、オーディオ信号処理装置10は、聴取位置と各スピーカとの距離や聴取環境に関わらず、適切なラウドネス補正を行うことができる。また、スピーカによっては、ユニットの物理的な特性や剛性等の構造の影響により、図5に示したように、入力レベルの変化に対して出力レベルが線形に変化せず、音量によって能率が変化する場合がある。しかし、オーディオ信号処理装置10は、マスタボリューム6の各音量設定値における聴取位置の音量を測定してオフセットを行うため、適切なラウドネス補正を行うことができる。
[0051]
 なお、上述においては、1つのチャンネルについての信号処理を説明したが、制御部7は、全てのチャンネル、すなわち全てのスピーカについて基準信号を用いて音量測定を行い、チャンネル毎にラウドネス補正のレベル増大量を決定することが好ましい。ただし、制御部7は、基準となるチャンネル(例えばLチャンネルおよびRチャンネル)についてのみ音量を測定し、基準となるチャンネル以外のチャンネル(例えばCチャンネル、SLチャンネルおよびSRチャンネル)については、基準となるスピーカ21Lおよびスピーカ21Rと、スピーカ21C、スピーカ21SLおよびスピーカSRと、のそれぞれの能率差に基づいてラウドネス補正を行う態様としてもよい。例えば、マスタボリュームの音量設定値が-20dBのとき、LチャンネルおよびRチャンネルの実際の聴取位置における音量が-40dBであった場合において、LチャンネルおよびRチャンネルのスピーカとSLチャンネルおよびSRチャンネルのスピーカとの-40dB時の能率差が20dBである場合、SLチャンネルおよびSRチャンネルについては、さらに20dB低い-60dB時のラウドネス補正を行う。
[0052]
 なお、上述においては、制御部7は、事前に音量測定を行い、コンテンツの聴取時(入力部1にオーディオ信号が入力された場合)には、マスタボリューム6に応じてオフセット値のテーブルを参照し、ラウドネス補正のレベル増大量を決定する例を示したが、コンテンツの聴取時にもマイク101を用いて継続的に音量を測定し、現在の音量測定結果を用いてラウドネス補正のレベル増大量を決定するようにしてもよい。
[0053]
 上述の例では、基準信号がフルスケール(振幅が最大)である場合に音量測定を行ってオフセット値を算出したが、実際に入力されるオーディオ信号は、振幅が0~最大まで変化する。したがって、聴取位置における音量は、入力信号のレベルにも依存する。例えば、マスタボリュームの音量設定値が-20dBである場合、オフセット値が-5dBであるため、-25dB時のラウドネス補正を行うが、マイク101で現在測定された音量が40phon(-40dB)である場合には、-40dB時のラウドネス補正を行うようにしてもよい。ただし、マイク101で検出されたオーディオ信号には、ローパスフィルタ処理を行ってある程度の時変動を吸収して、急激にレベル増大量が変化することを防止することが望ましい。
[0054]
 次に、図7は、変形例1に係る信号処理部2Aの構成を示すブロック図である。変形例1に係る信号処理部2Aは、ABS(絶対値変換部)21、LPF(Low Pass Filter)22、およびラウドネス補正部23を備えている。ラウドネス補正部23は、図2に示した信号処理部2と同じ機能を有し、制御部7の設定に従ってラウドネス補正を行う。
[0055]
 ABS21は、レベル検出部に相当し、入力部1から入力されたデジタルオーディオ信号のレベル(振幅の絶対値)を検出する。検出された振幅絶対値は、LPF22を介して制御部7に入力される。LPF21は、入力信号の高域成分を低減させるフィルタであり、急激な値の変化を吸収する。
[0056]
 この場合、制御部7は、LPF21から入力された振幅の絶対値に応じて、マスタボリューム6の音量設定値のオフセットを行う。上述したように、聴取位置の音量測定は、フルスケールの基準信号を用いていたが、実際に入力されるオーディオ信号の振幅の絶対値は、0~1まで刻々と変化する。したがって、制御部7は、基準信号と入力信号のレベル差を考慮してラウドネス補正のレベル増大量を決定する。例えばマスタボリューム6の音量設定値が-20dBである場合、図5に示したオフセット値は-5dBであるが、さらに入力信号の振幅値が、フルスケール(0dB)に対して-15dBであれば、-40dBにおけるラウドネス補正を行う。すなわち、100Hzのレベルを10dB増大させる。これにより、例えば、クラシック音楽のような同じ曲の中において信号のレベルが大きく上下する場合も、低音量時に高域成分および低域成分が聞こえにくくなることを防止することができる。
[0057]
 次に、図8は、変形例2に係る信号処理部2Bの構成を示すブロック図である。図7と共通する構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
[0058]
 変形例2に係る信号処理部2Bは、ABS21の前段にLPF27を備えている。LPF27は、入力信号の高域成分を低減する。ABS21は、高域成分が低減された入力信号の振幅値を検出する。
[0059]
 図7に示した信号処理部2Aでは、例えば、高域成分のレベルが高く、低域成分のレベルが低い周波数特性を有する入力信号の場合、高域成分のレベルが高いためにABS21で検出される振幅絶対値が高くなり、ラウドネス補正におけるレベル増大量が小さくなる場合がある。しかし、人の聴覚は、低音量時において特に低域成分が聞こえにくくなり、高域成分は低域成分に比べると音量による感度の変化が少ない。したがって、高域成分のレベルが高く、低域成分のレベルが低い周波数特性を有する入力信号の場合、ラウドネス補正のレベル増大量が不足する場合がある。そのため、変形例2に係る信号処理部2Bでは、LPF27でローパスフィルタ処理を行い、ABS21でローパスフィルタ処理後の入力信号のレベルを検出することで、低域成分側のレベルを考慮してラウドネス補正を行う。
[0060]
 次に、図9(A)は、変形例3に係る信号処理部2Cの構成を示すブロック図である。図7と共通する構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
[0061]
 変形例3に係る信号処理部2Cは、ラウドネス補正部23とDRC(Dynamic Range Compression)25とを備えている。
[0062]
 DRC25は、入力信号のダイナミックレンジ圧縮を行う。図9(B)は、ダイナミックレンジ圧縮の一例を示す図である。図9(B)のグラフの横軸は入力信号のレベルであり、縦軸は出力信号のレベルである。破線は、ダイナミックレンジ圧縮なし(リニア出力)の場合の入出力関係を示す。実線は、ダイナミックレンジ圧縮を行う場合の入出力関係を示している。
[0063]
 DRC25は、図9(B)に示すように、入力信号のレベルが-30dB以下の場合には、入力信号のレベル変化に対する出力信号のレベル変化を小さく(0.5倍)とし、出力信号のレベルを増大させる。例えば、入力信号のレベルが-50dBの場合に、出力信号のレベルを-40dBに増大させる。
[0064]
 DRC25は、制御部7の指示に応じて、ダイナミックレンジ圧縮のオン、オフを行う。制御部7は、マイク101で測定した音量が大きい場合(例えば-30dBより大きい場合)、DRC25のダイナミックレンジ圧縮をオフする。すなわち、DRC25は、マイク101で測定した音量が大きい場合は、ダイナミックレンジ圧縮を行わず、図9(B)の破線に示すようにリニア出力を行う。
[0065]
 これに対し、制御部7は、マイク101で測定した音量が小さい場合(例えば-30dB以下である場合)、DRC25のダイナミックレンジ圧縮をオンする。すなわち、DRC25は、マイク101で測定した音量が小さい場合、図9(B)の実線に示すように-30dB以下の入力信号に対してダイナミックレンジ圧縮を行う。
[0066]
 これにより、低音量時は、ダイナミックレンジ圧縮によって全帯域のレベルが増大し、聴取者に聞き取りやすくさせるとともに、さらに入力信号のレベルに合わせたラウドネス補正を行うことができる。
[0067]
 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
 本出願は、2014年3月19日出願の日本特許出願(特願2014-056941)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

産業上の利用可能性

[0068]
 本発明のオーディオ信号処理部及びオーディオ信号処理方法によれば、聴取位置とスピーカとの距離や聴取環境に関わらず、適切なラウドネス補正を行うことができる。

符号の説明

[0069]
 1…入力部
 2…信号処理部
 3…レベル調整部
 4…増幅部
 5…出力部
 6…マスタボリューム
 7…制御部
 10…オーディオ信号処理装置
 21C,21L,21R,21SL,21SR…スピーカ
 101…マイク

請求の範囲

[請求項1]
 オーディオ信号に信号処理を行うオーディオ信号処理部と、
 音量設定値を受け付ける音量設定受付部と、
 聴取位置における音量を測定する音量測定部と、
を備え、
 前記オーディオ信号処理部は、前記音量設定値の低下にともなって前記オーディオ信号の所定周波数帯域のレベルを増大させるラウドネス補正を行うオーディオ信号処理装置であって、
 前記音量測定部は、複数の音量設定値に対応した、前記聴取位置における音量をそれぞれ測定し、
 前記オーディオ信号処理部は、前記音量設定受付部で受け付けた音量設定値と、前記音量測定部の測定音量と、に応じて前記ラウドネス補正時のレベル調整量を設定することを特徴とするオーディオ信号処理装置。
[請求項2]
 前記オーディオ信号処理部は、複数チャンネルのオーディオ信号のそれぞれについて前記ラウドネス補正を行い、
 前記音量測定部は、基準となるチャンネルのオーディオ信号の、前記聴取位置における音量を測定し、
 前記オーディオ信号処理部は、前記基準となるチャンネルのオーディオ信号については、前記音量設定受付部で受け付けた音量設定値と、前記音量測定部の測定音量と、に応じて前記ラウドネス補正時のレベル調整量を設定し、前記基準となるチャンネル以外のチャンネルのオーディオ信号については、前記音量設定受付部で受け付けた音量設定値、および当該基準となるチャンネル以外のチャンネルのオーディオ信号が出力されるスピーカと前記基準となるチャンネルのオーディオ信号が出力されるスピーカとの能率差に基づいて、前記ラウドネス補正におけるレベル調整量を設定することを特徴とする請求項1に記載のオーディオ信号処理装置。
[請求項3]
 前記オーディオ信号処理部は、複数チャンネルのオーディオ信号のそれぞれについて前記ラウドネス補正を行い、
 前記音量測定部は、前記複数チャンネルのオーディオ信号のそれぞれについて、前記聴取位置における音量を測定し、
 前記音量測定部は、前記音量設定受付部で受け付けた音量設定値と、前記音量測定部の各チャンネルのオーディオ信号の測定音量と、に応じて前記ラウドネス補正時のレベル調整量を設定することを特徴とする請求項1に記載のオーディオ信号処理装置。
[請求項4]
 入力信号のレベルを検出するレベル検出部をさらに備え、
 前記オーディオ信号処理部は、前記レベル検出部が検出した入力信号のレベルと、前記音量設定受付部で受け付けた音量設定値と、前記音量測定部の測定音量と、に応じて前記ラウドネス補正時のレベル調整量を設定することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のオーディオ信号処理装置。
[請求項5]
 前記入力信号の高域成分を低減させるローパスフィルタをさらに備え、
 前記レベル検出部は、前記ローパスフィルタで高域成分が低減された入力信号のレベルを検出する請求項4に記載のオーディオ信号処理装置。
[請求項6]
 前記音量測定部は、継続的に音量を測定し、
 前記オーディオ信号処理部は、現在の測定音量を用いて前記ラウドネス補正におけるレベル調整量を設定することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のオーディオ信号処理装置。
[請求項7]
 入力信号のダイナミックレンジ圧縮を行うダイナミックレンジ圧縮処理部をさらに備え、
 前記ダイナミックレンジ圧縮処理部は、前記音量測定部の現在の測定音量を用いて前記ダイナミックレンジ圧縮を行い、
 前記オーディオ信号処理部は、前記ダイナミックレンジ圧縮を行った後の入力信号に対して前記ラウドネス補正を行うことを特徴とする請求項6に記載のオーディオ信号処理装置。
[請求項8]
 オーディオ信号に信号処理を行うオーディオ信号処理工程と、
 音量設定値を受け付ける音量設定受付工程と、
 聴取位置における音量を測定する音量測定工程と、
を備え、
 前記オーディオ信号処理工程では、前記音量設定値の低下にともなって前記オーディオ信号の所定周波数帯域のレベルを増大させるラウドネス補正を行い、
 前記音量測定工程では、複数の音量設定値に対応した、前記聴取位置における音量をそれぞれ測定し、
 前記オーディオ信号処理工程では、前記音量設定受付工程で受け付けた音量設定値と、前記音量測定工程で測定された測定音量と、に応じて前記ラウドネス補正時のレベル調整量を設定することを特徴とするオーディオ信号処理方法。
[請求項9]
 前記オーディオ信号処理工程では、複数チャンネルのオーディオ信号のそれぞれについて前記ラウドネス補正を行い、
 前記音量測定工程では、基準となるチャンネルのオーディオ信号の、前記聴取位置における音量を測定し、
 前記オーディオ信号処理工程では、前記基準となるチャンネルのオーディオ信号については、前記音量設定受付工程で受け付けた音量設定値と、前記音量測定工程で測定された測定音量と、に応じて前記ラウドネス補正時のレベル調整量を設定し、前記基準となるチャンネル以外のチャンネルのオーディオ信号については、前記音量設定受付工程で受け付けた音量設定値、および当該基準となるチャンネル以外のチャンネルのオーディオ信号が出力されるスピーカと前記基準となるチャンネルのオーディオ信号が出力されるスピーカとの能率差に基づいて、前記ラウドネス補正におけるレベル調整量を設定することを特徴とする請求項8に記載のオーディオ信号処理方法。
[請求項10]
 前記オーディオ信号処理工程では、複数チャンネルのオーディオ信号のそれぞれについて前記ラウドネス補正を行い、
 前記音量測定工程では、前記複数チャンネルのオーディオ信号のそれぞれについて、前記聴取位置における音量を測定し、
 前記音量測定工程では、前記音量設定受付工程で受け付けた音量設定値と、前記音量測定工程で測定された各チャンネルのオーディオ信号の測定音量と、に応じて前記ラウドネス補正時のレベル調整量を設定することを特徴とする請求項8に記載のオーディオ信号処理方法。
[請求項11]
 入力信号のレベルを検出するレベル検出工程をさらに備え、
 前記オーディオ信号処理工程では、前記レベル検出工程で検出された入力信号のレベルと、前記音量設定受付工程で受け付けた音量設定値と、前記音量測定工程で測定された測定音量と、に応じて前記ラウドネス補正時のレベル調整量を設定することを特徴とする請求項8乃至請求項10のいずれかに記載のオーディオ信号処理方法。
[請求項12]
 前記入力信号の高域成分を低減させる高周波数成分低減工程をさらに備え、
 前記レベル検出工程では、前記高周波数成分低減工程で高域成分が低減された入力信号のレベルを検出する請求項11に記載のオーディオ信号処理方法。
[請求項13]
 前記音量測定工程では、継続的に音量を測定し、
 前記オーディオ信号処理工程では、現在の測定音量を用いて前記ラウドネス補正におけるレベル調整量を設定することを特徴とする請求項8乃至請求項12のいずれかに記載のオーディオ信号処理方法。
[請求項14]
 入力信号のダイナミックレンジ圧縮を行うダイナミックレンジ圧縮処理工程をさらに備え、
 前記ダイナミックレンジ圧縮処理工程では、前記音量測定工程で測定された現在の測定音量を用いて前記ダイナミックレンジ圧縮を行い、
 前記オーディオ信号処理工程では、前記ダイナミックレンジ圧縮を行った後の入力信号に対して前記ラウドネス補正を行うことを特徴とする請求項13に記載のオーディオ信号処理方法。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]