JP2001024459A - Audio device - Google Patents
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Landscapes
- Tone Control, Compression And Expansion, Limiting Amplitude (AREA)
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、雑音のある環境に
おけるオーディオ信号のラウドネスを雑音のない環境に
おけるオーディオ信号のラウドネスと等しくなるように
制御するオーディオ装置に関する。The present invention relates to an audio device for controlling the loudness of an audio signal in a noisy environment to be equal to the loudness of an audio signal in a noise-free environment.
【0002】[0002]
【従来の技術】カーオーディオ等のような騒音環境下で
音楽を聴くシステムの場合、雑音により聴覚のマスキン
グ現象(聞こえを邪魔する現象)が起こり、音楽が聞き
取りにくくなる。このような問題に対処するため、従来
より種々の装置、例えばオートボリューム装置やラウド
ネス補正装置が提案されてきた。2. Description of the Related Art In the case of a system for listening to music in a noisy environment such as car audio or the like, noise causes a hearing masking phenomenon (a phenomenon that hinders hearing) and makes it difficult to hear the music. To cope with such a problem, various devices such as an automatic volume device and a loudness correction device have been conventionally proposed.
【0003】図10はオートボリューム装置の一例を示
す構成図で、16はオーディオ信号が入力されるゲイン
可変のゲイン制御部、17はアンプ、18はオーディオ
信号に応じたオーディオ音を音響空間に放射するスピー
カー、19は音響空間内の所定観測点におけるオーディ
オ音と雑音との合成音信号を検出するマイクロホン、2
0はオーディオ信号の平均レベルを算出する検波部、2
1はマイクロホンにより検出された合成音信号(マイク
信号)の平均レベルを算出する検波部、22はマイク信
号とオーディオ信号の平均レベルの差に基づいてゲイン
を決定するゲイン決定部である。検波部20,21はオ
ーディオ信号とマイク信号の平均レベルをそれぞれ算出
し、演算部23はマイク信号平均レベルからオーディオ
信号平均レベルを差し引き、ゲイン決定部22は該差分
を雑音平均レベル推定値とみなし、該雑音平均レベルに
基づいてゲインを決定し、ゲイン制御部16は決定され
たゲインをオーディオ信号に乗算して出力する。この結
果、雑音が大きくなればゲインが大きくなって音量が増
大し、雑音が小さくなればゲインが小さくなり音量が減
小する。FIG. 10 is a block diagram showing an example of an automatic volume control device. 16 is a variable gain control section to which an audio signal is input, 17 is an amplifier, and 18 is an audio signal corresponding to the audio signal emitted to an acoustic space. A speaker 19 for detecting a synthesized sound signal of audio sound and noise at a predetermined observation point in the acoustic space;
0 is a detector for calculating the average level of the audio signal, 2
Reference numeral 1 denotes a detection unit that calculates the average level of the synthesized sound signal (microphone signal) detected by the microphone, and 22 denotes a gain determination unit that determines the gain based on the difference between the average levels of the microphone signal and the audio signal. The detectors 20 and 21 calculate the average levels of the audio signal and the microphone signal, respectively. The calculator 23 subtracts the average level of the audio signal from the average level of the microphone signal, and the gain determiner 22 regards the difference as an estimated noise average level. The gain control unit 16 multiplies the audio signal by the determined gain and outputs the result. As a result, when the noise increases, the gain increases and the volume increases, and when the noise decreases, the gain decreases and the volume decreases.
【0004】オートボリューム装置において、雑音平均
レベル推定値を算出する原理は以下の通りである。オー
ディオ信号をS、雑音信号をNとすると、マイクロホン
19で取り込まれる信号Mはオーディオ信号Sと雑音信
号Nの重ね合わせであるため、 M=S+N である。よってマイクロホンで取り込まれる信号平均パ
ワーE[M2 ]は、 となる。ここで、E[・]は期待値演算子であり、長時
間の平均を取ったことと等価である。マイクロホンで取
り込まれる信号の平均パワーからオーディオ信号の平均
パワーを差し引くことによって、 E[M2 ]−E[S2 ] =E[S2 ]+2E[S・N]+E[N2 ]−E[S2 ] =2E[S・N]+E[N2 ] となる。ここでオーディオ信号Sと雑音信号Nとは無相
関であるため、長時間の平均をとることによってE[S
・N]の項が0に近づき雑音信号Nの平均パワーが得ら
れる。以上より、雑音平均レベル推定値の計算精度を良
くするためには長時間の平均が必要である。[0004] The principle of calculating the noise average level estimation value in the automatic volume device is as follows. Assuming that the audio signal is S and the noise signal is N, the signal M captured by the microphone 19 is a superposition of the audio signal S and the noise signal N, so that M = S + N. Therefore, the signal average power E [M 2 ] captured by the microphone is Becomes Here, E [•] is an expected value operator, which is equivalent to taking a long-term average. By subtracting the average power of the audio signal from the average power of the signal captured by the microphone, E [M 2 ] −E [S 2 ] = E [S 2 ] + 2E [S · N] + E [N 2 ] −E [ S 2] = the 2E [S · N] + E [N 2]. Here, since the audio signal S and the noise signal N are uncorrelated, E [S
[N] approaches 0, and the average power of the noise signal N is obtained. As described above, long-term averaging is required to improve the calculation accuracy of the noise average level estimation value.
【0005】図11はラウドネス補正装置の一例を示す
構成図で、24はオーディオ信号が入力されるゲイン可
変のゲイン制御部、25はアンプ、26はオーディオ信
号に応じたオーディオ音を音響空間に放射するスピーカ
ー、27は入力オーディオ信号のレベルに基づいてラウ
ドネスレベル曲線にしたがって各周波数帯域のゲインを
決定するゲイン決定部である。FIG. 11 is a block diagram showing an example of a loudness correction device. Reference numeral 24 denotes a variable gain control unit to which an audio signal is input, 25 denotes an amplifier, and 26 emits an audio sound corresponding to the audio signal to an acoustic space. The speaker 27 is a gain determining unit that determines the gain of each frequency band according to the loudness level curve based on the level of the input audio signal.
【0006】人間の知覚する“音の大きさ(ラウドネ
ス)”の単位はsoneであり、1kHz、40dBの純音
の大きさを1soneとする。人間の知覚に基づいているた
め、1soneに対して2soneは2倍の大きさに聞こえる。
ラウドネスは音の強さだけでなく周波数スペクトルによ
っても変化する。図12は、外部雑音の無い状態で、音
圧レベルが1kHz純音と同じラウドネスになる純音の
音圧レベルを結んだもので等ラウドネスレベル曲線と呼
ばれるものである。すなわち、等ラウドネスレベル曲線
は、人が1kHzの正弦波と同じ大きさに聞こえる他の
周波数のレベルをプロットしたものである。等ラウドネ
スレベル曲線は、レベルが小さくなるにしたがって低周
波数域と高周波数域のレベルを持ち上げないと中間周波
数域の音よりも小さく聞こえたり、音が聞こえなくなっ
たりすることを示している。図11のラウドネス補正装
置では、等ラウドネスレベル曲線に基づいて入力オーデ
ィオ信号レベルが同じものでは同じ大きさに聞こえるよ
うゲイン決定部27で周波数毎のゲインを決定し、ゲイ
ン制御部24で該ゲインに基づいて周波数毎のレベル調
整を行っている。The unit of "sound volume (loudness)" perceived by a human is sone, and the volume of a pure sound of 1 kHz and 40 dB is defined as 1 sone. Since it is based on human perception, 2sone sounds twice as large as 1sone.
Loudness varies not only with sound intensity but also with the frequency spectrum. FIG. 12 is a graph obtained by connecting sound pressure levels of pure tones having the same loudness as a 1 kHz pure tone in a state where there is no external noise, and is called an equal loudness level curve. That is, the equal loudness level curve is a plot of the level of another frequency at which a person can hear the same magnitude as a 1 kHz sine wave. The equal loudness level curve indicates that as the level becomes lower, the sound in the low frequency range and the high frequency range will be heard lower than the sound in the intermediate frequency range or the sound will not be heard unless the level is raised. In the loudness correction device of FIG. 11, the gain determination unit 27 determines the gain for each frequency based on the equal loudness level curve so that the same audio signal level can be heard at the same level, and the gain control unit 24 determines the gain. Level adjustment is performed for each frequency based on the frequency.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】図10に示すようなオ
ートボリューム装置では、全周波数の音を一律にゲイン
調整するため、自動車騒音のような低い周波数に騒音パ
ワーが偏ったものに対しては音楽の低い周波数成分が聞
こえず、逆に高い周波数成分が強く聞こえるという問題
がある。また、騒音の平均レベルを全周波数帯域一律に
算出しているため、騒音信号の時間変動が少ない低い周
波数に合わせてレベル算出時間を設定した場合には、時
間変動の激しい高い周波数についていけなくなり、逆に
高い周波数に合わせてレベル算出時間を設定した場合に
は、低い周波数のレベルの算出誤差が大きくなるという
問題もある。In the automatic volume control device as shown in FIG. 10, since the gain of all frequencies is uniformly adjusted, noises whose noise power is biased to a low frequency such as an automobile noise can be reduced. There is a problem that a low frequency component of music cannot be heard, and a high frequency component can be strongly heard. In addition, since the average level of noise is calculated uniformly in the entire frequency band, if the level calculation time is set in accordance with a low frequency in which the time variation of the noise signal is small, it is not possible to follow a high frequency in which time variation is severe, Conversely, when the level calculation time is set in accordance with the high frequency, there is a problem that the calculation error of the low frequency level increases.
【0008】また、図11に示すようなラウドネス補正
装置では騒音による影響を考慮していないため、騒音の
変化に対応できない。更に、着目しているのが装置に入
力された音楽信号だけなので、オーディオシステム又は
車両が変わることにより補正量が最適でなくなることな
どの問題がある。以上から本発明の目的は、雑音の中で
あっても可能な限り雑音がない状態と同等に音楽等を聞
くことができるオーディオ装置を提供することである。Further, the loudness correction device shown in FIG. 11 does not take into account the influence of noise, and cannot respond to changes in noise. Furthermore, since the focus is only on the music signal input to the apparatus, there is a problem that the amount of correction is not optimal due to changes in the audio system or the vehicle. As described above, an object of the present invention is to provide an audio device capable of listening to music and the like as much as possible without noise even in the presence of noise.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記した課題は、音響空
間の雑音に応じてオーディオ信号のラウドネスを制御す
るオーディオ装置において、音響空間内の所定観測点で
検出したオーディオ音と雑音との合成音信号より雑音信
号を分離する雑音分離部と、雑音のある環境におけるオ
ーディオ信号のラウドネスを雑音のない環境におけるオ
ーディオ信号のラウドネスに等しくするためのゲインを
オーディオ信号レベルに対応させたゲイン・信号レベル
特性を雑音レベル毎に記憶するゲイン・信号レベル特性
記憶部と、前記雑音分離部から出力する雑音信号の各周
波数帯域における雑音レベルをウェーブレット変換によ
り算出する雑音レベル算出部と、前記オーディオ信号の
各周波数帯域におけるオーディオ信号レベルをウェーブ
レット変換により算出する信号レベル算出部と、前記信
号レベル算出部で算出された各周波数帯域の雑音レベル
に応じた前記ゲイン・信号レベル特性を前記ゲイン・信
号レベル特性記憶部から抽出し、周波数帯域毎に前記オ
ーディオ信号レベルに応じたゲインを決定するゲイン決
定部と、オーディオ信号の各周波数帯域成分に前記ゲイ
ン決定部で決定した各周波数帯域のゲインを作用させる
信号ゲイン制御部と、前記信号ゲイン制御部から出力す
るオーディオ信号に応じたオーディオ音を音響空間に放
射するスピーカーとを有することを特徴とするオーディ
オ装置により解決する。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an audio apparatus for controlling the loudness of an audio signal in accordance with noise in an acoustic space, wherein the synthesized sound of the audio sound and the noise detected at a predetermined observation point in the acoustic space. A noise separating unit that separates a noise signal from a signal, and a gain / signal level characteristic in which a gain corresponding to the audio signal level is set so that the loudness of the audio signal in a noisy environment is equal to the loudness of the audio signal in a noise-free environment. A gain / signal level characteristic storage unit for storing a noise level for each noise level, a noise level calculation unit for calculating a noise level in each frequency band of the noise signal output from the noise separation unit by wavelet transform, and a frequency for each of the audio signals. Audio signal level in band by wavelet transform A signal level calculation unit to be output, and the gain / signal level characteristic according to the noise level of each frequency band calculated by the signal level calculation unit is extracted from the gain / signal level characteristic storage unit, and the A gain determining unit that determines a gain according to an audio signal level, a signal gain control unit that applies a gain of each frequency band determined by the gain determining unit to each frequency band component of the audio signal, and a signal gain control unit. The problem is solved by an audio device having a speaker that emits an audio sound corresponding to an output audio signal to an acoustic space.
【0010】上記の構成に加えて、前記スピーカーから
前記観測点までのインパルス応答を測定する測定部と、
前記測定部で測定したインパルス応答に応じた係数が設
定されて音響系を模擬し、入力オーディオ信号に音響系
の特性を付与して出力する第1のフィルタと、前記信号
ゲイン制御部と同一特性を備え、前記第1のフィルタか
らの出力を補正する第2のフィルタとを有することが好
ましい。この場合、前記雑音分離部は前記合成音信号と
前記第2のフィルタの出力との演算により雑音信号を分
離する。[0010] In addition to the above configuration, a measuring unit for measuring an impulse response from the speaker to the observation point;
A first filter configured to simulate an acoustic system by setting a coefficient corresponding to an impulse response measured by the measuring unit, to provide an input audio signal with acoustic system characteristics, and to output the same characteristics as the signal gain control unit; And a second filter for correcting an output from the first filter. In this case, the noise separation unit separates the noise signal by calculating the synthesized sound signal and the output of the second filter.
【0011】前記信号ゲイン制御部は、例えば、オーデ
ィオ信号をウェーブレット変換して各周波数帯域毎に分
離するウェーブレット変換部と、オーディオ信号の各周
波数帯域成分に前記各周波数帯域のゲインを乗算するゲ
イン乗算部と、各ゲイン乗算部の出力を逆ウェーブレッ
ト変換する逆ウェーブレット変換部とにより構成するこ
とができる。The signal gain control unit may be, for example, a wavelet transform unit that performs wavelet transform on an audio signal and separates the audio signal into frequency bands, and a gain multiplication that multiplies each frequency band component of the audio signal by the gain of each frequency band. And an inverse wavelet transform unit that performs an inverse wavelet transform on the output of each gain multiplication unit.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明の原理について説明
し、その後本発明の実施の形態について説明する。 (a)原理 図1は、物理的な音圧レベルと、その音を人間が聞いて
いるときに感じる「音の大きさ(ラウドネスと呼ぶ)」
との対応関係を示したものでラウドネス曲線と呼ばれる
ものである。ラウドネス曲線において、横軸は物理的な
音圧レベル(単位はSound Pressure Level SPL(dB))
であり、縦軸は人の感じる音の大きさを数値化したラウ
ドネス(単位はsone) である。図1において(a) は静か
な環境でのラウドネス曲線、(b) は雑音下でのラウドネ
ス曲線である。但し、(b) は、人の最小可聴値が約35
dB上昇するような雑音の中での曲線であって、雑音が
変化することによりこの曲線も様々に変化する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The principle of the present invention will be described below, and then the embodiments of the present invention will be described. (A) Principle FIG. 1 shows the physical sound pressure level and the "loudness (called loudness)" of the sound that a human perceives when listening to it.
This is called a loudness curve. In the loudness curve, the horizontal axis is the physical sound pressure level (unit is Sound Pressure Level SPL (dB))
The vertical axis is the loudness (unit: sone) that quantifies the loudness of the sound felt by a person. In FIG. 1, (a) is a loudness curve in a quiet environment, and (b) is a loudness curve under noise. However, (b) indicates that the minimum audible value of a person is about 35.
This is a curve in noise that increases in dB, and this curve changes variously as the noise changes.
【0013】ラウドネス曲線は縦軸のラウドネスの数値
が同じであれば、人は音が同じ大きさであると感じてい
ることを表している。よって、人が0.1soneの大きさ
に感じる音は、(a) の静かな環境では12dB SPLの物
理的音圧レベルでよいが、(b) の雑音下では37dB S
PLの物理的音圧レベルが必要である。言い換えると、静
かな環境で12dB SPLの音をオーディオシステムから
出力していた場合、(b) の雑音下では37dB SPLの音
をオーディオシステムから出力しなければ、同じ大きさ
の音と感じることができない。つまり、0.1soneの大
きさに感じる音を雑音下で聞くためには、静かな環境で
聞く場合に比べて25dBのゲインを加えなくてはなら
ない。また、人が1soneの大きさに感じる音は、(a) の
静かな環境では42dB SPLの物理的音圧レベルである
が、(b) の雑音下では49dB SPLの物理的音圧レベル
が必要で、7dBのゲインを加えなくてはならない。The loudness curve indicates that if the numerical value of the loudness on the vertical axis is the same, a person perceives that the sound has the same volume. Therefore, the sound that a person perceives as a volume of 0.1sone may be a physical sound pressure level of 12 dB SPL in the quiet environment of (a), but 37 dB S under the noise of (b).
A PL physical sound pressure level is required. In other words, if the sound of 12 dB SPL is output from the audio system in a quiet environment, the sound of the same volume may be felt under the noise of (b) unless the sound of 37 dB SPL is output from the audio system. Can not. In other words, in order to hear a sound that feels as large as 0.1sone under noise, a 25 dB gain must be added as compared with a case where the sound is heard in a quiet environment. In addition, the sound that a person perceives as one sound volume is a physical sound pressure level of 42 dB SPL in the quiet environment of (a), but requires a physical sound pressure level of 49 dB SPL under the noise of (b). Therefore, a gain of 7 dB must be added.
【0014】このように、同じ雑音下であってもオーデ
ィオ信号のレベルによってゲインを変える必要がある。
同じ雑音下でのオーディオ信号のレベルとゲインとの関
係を示したグラフを図2(実線)に示す。図2の横軸は
静かな環境の物理的音圧レベル(音声信号レベルに相
当)で、縦軸は図1(b) の雑音下においてオーディオ音
を静かな環境で聞いていたのと同じ大きさに聞こえるた
めに必要なゲイン値である。この図で示すように、騒音
下で静かな環境と同じように音を聞くためには、物理的
な音圧SPL に応じてゲインを変化させる必要がある。な
お、図中破線は、実線で示すゲイン・信号レベル特性曲
線を直線近似したものである。Thus, it is necessary to change the gain depending on the level of the audio signal even under the same noise.
FIG. 2 (solid line) shows a graph showing the relationship between the level of the audio signal and the gain under the same noise. The horizontal axis of FIG. 2 is the physical sound pressure level (corresponding to the sound signal level) in a quiet environment, and the vertical axis is the same size as when the audio sound was heard in a quiet environment under the noise of FIG. 1 (b). This is the gain value needed to sound audible. As shown in this figure, in order to hear the sound in a quiet environment under the noise, it is necessary to change the gain according to the physical sound pressure SPL. The broken line in the figure is a straight line approximation of the gain / signal level characteristic curve shown by the solid line.
【0015】本発明のシステムでは、予めさまざまな騒
音下における図2のようなオーディオ信号のレベルとゲ
インとの関係(以下、ゲインテーブルという)を調べて
おいて、それをメモリ等に記録しておく。そして、車室
内の騒音を調べてその状態に応じたゲインテーブルを選
び、そのゲインテーブルを用いてオーディオ信号のレベ
ルから最適なゲインを算出し、そのゲインをオーディオ
信号に加えることによって、騒音の中であっても、静か
な環境と同等の大きさ(体感的な音量)で音楽等を聞く
ことができる。In the system of the present invention, the relationship between the level and the gain of an audio signal (hereinafter, referred to as a gain table) as shown in FIG. 2 under various noises is checked beforehand and recorded in a memory or the like. deep. Then, by examining the noise in the passenger compartment, selecting a gain table according to the state, calculating the optimum gain from the level of the audio signal using the gain table, and adding the gain to the audio signal, the Even in this case, music and the like can be heard with the same size (perceived volume) as in a quiet environment.
【0016】また、本発明においては、雑音のレベル及
びオーディオ音のレベルの算出に、ウェーブレット変換
を用いる。ウェーブレット変換は、雑音及びオーディオ
音を人間の聴覚特性に沿った周波数帯域に分割し、各周
波数帯域の雑音レベル及びオーディオ音レベルを算出す
ることができる。これにより、周波数帯域毎にオーディ
オ信号のレベルを適切に補正することができる。なお、
ウェーブレット変換の詳細は後述する。In the present invention, a wavelet transform is used to calculate the noise level and the audio sound level. The wavelet transform divides noise and audio sound into frequency bands according to human auditory characteristics, and calculates a noise level and an audio sound level of each frequency band. Thus, the level of the audio signal can be appropriately corrected for each frequency band. In addition,
Details of the wavelet transform will be described later.
【0017】(b)構成 図3は本発明の実施の形態のオーディオ装置の構成図で
ある。なお、本実施の形態は、本発明を車載用オーディ
オ装置に適用した例を示している。図中、1はCDプレ
ーヤ等のオーディオソース、2は音量調整用のボリュー
ム、3はオーディオ信号の帯域毎に最適なゲインを加え
るオーディオ信号補正用フィルタ、4はオーディオ信号
を増幅するアンプ、5はアンプ4から出力されたオーデ
ィオ信号を音響空間(車室)に放射するスピーカー、7
は音響空間内の所定の位置(観測点)におけるオーディ
オ音と雑音との合成音を検出して電気信号(合成音信
号)に変換するマイクロホンである。フィルタ3につい
ての詳細は後述する。(B) Configuration FIG. 3 is a configuration diagram of an audio device according to an embodiment of the present invention. Note that this embodiment shows an example in which the present invention is applied to an in-vehicle audio device. In the figure, 1 is an audio source such as a CD player, 2 is a volume for adjusting the volume, 3 is an audio signal correction filter for adding an optimum gain for each audio signal band, 4 is an amplifier for amplifying the audio signal, and 5 is an amplifier for amplifying the audio signal. A speaker 7 for radiating an audio signal output from the amplifier 4 to an acoustic space (cabin);
Is a microphone that detects a synthesized sound of an audio sound and noise at a predetermined position (observation point) in an acoustic space and converts the synthesized sound into an electric signal (synthesized sound signal). Details of the filter 3 will be described later.
【0018】6はマイクロホン7から出力される合成音
信号から雑音信号を分離して出力するとともに、オーデ
ィオ信号に音響空間内の伝播特性(伝達特性)を付与し
て出力する信号分離部である。8は雑音信号と、オーデ
ィオ信号(音楽信号)が入力され、周波数帯域毎の最適
なゲインを計算してフィルタ3の係数(ゲイン)を書き
換えるラウドネス補償ゲイン算出部である。ラウドネス
補償ゲイン算出部8内のメモリMMには、図2に示すよ
うな雑音レベル毎のゲインテーブルが記録されている。
なお、ゲイン・信号レベル特性曲線に替えて、図2中に
破線で示す直線近似の式を記憶してもよい。このラウド
ネス補償ゲイン算出部8の詳細も後述する。Reference numeral 6 denotes a signal separation unit that separates and outputs a noise signal from a synthesized sound signal output from the microphone 7 and adds a propagation characteristic (transfer characteristic) in an acoustic space to the audio signal and outputs the audio signal. Reference numeral 8 denotes a loudness compensation gain calculator that receives a noise signal and an audio signal (music signal), calculates an optimum gain for each frequency band, and rewrites a coefficient (gain) of the filter 3. The gain table for each noise level as shown in FIG. 2 is recorded in the memory MM in the loudness compensation gain calculator 8.
Note that, instead of the gain / signal level characteristic curve, a linear approximation formula shown by a broken line in FIG. 2 may be stored. The details of the loudness compensation gain calculator 8 will be described later.
【0019】9は車室内の音響系Cのインパルス応答を
同定するために白色雑音を発生する白色雑音源、10は
音響空間のインパルス応答同定時に白色雑音を信号分離
部6に入力するスイッチである。11は混合器であり、
後述するインパルス応答の同定時には白色雑音源9から
出力された白色雑音信号を次段のアンプ4に伝達し、通
常動作時には補正用フィルタ3から入力したオーディオ
信号を次段のアンプ4に伝達する。Reference numeral 9 denotes a white noise source that generates white noise to identify the impulse response of the acoustic system C in the vehicle cabin. Reference numeral 10 denotes a switch that inputs the white noise to the signal separation unit 6 when identifying the impulse response in the acoustic space. . 11 is a mixer,
At the time of identifying an impulse response to be described later, the white noise signal output from the white noise source 9 is transmitted to the next-stage amplifier 4, and during normal operation, the audio signal input from the correction filter 3 is transmitted to the next-stage amplifier 4.
【0020】信号分離部6において、6aはスピーカー
5からマイクロホン7に至るまでの音響系Cのインパル
ス応答を模擬するフィルタ、6bは補正用フィルタ3と
同じ構成のフィルタであり、フィルタ3の係数が変わる
たびにフィルタ6bの係数も書き換えられる。6cは加
算器であり、マイクロホン7の出力からフィルタ6bの
出力を減算して雑音成分のみを取り出す。これは、本発
明の原理に基づくシステムが、雑音成分と音楽信号成分
とを分離して、それぞれのレベルを知る必要があるため
である。6dは音響系Cのインパルス応答を同定するた
めの適応制御装置であり、適応制御部61及び適応フィ
ルタ62により構成される。適応制御装置6dは、例え
ばLMS(Least Mean Square)適応アルゴリズムによる
適応制御を行って音響系Cのインパルス応答(伝達特
性)C^を同定し、該インパルス応答C^に応じた係数
をFIR(Finite Impulse Responce )型デジタルフィ
ルタ構成の適応フィルタ62に設定する。6eは混合器
であり、後述するようにインパルス応答の同定時にはフ
ィルタ6dから入力される白色雑音信号を次段の加算器
6cに伝達し、通常動作時にはフィルタ6bから入力さ
れるオーディオ信号を次段の加算器6cに伝達する。In the signal separating section 6, reference numeral 6a denotes a filter simulating the impulse response of the acoustic system C from the speaker 5 to the microphone 7, and 6b denotes a filter having the same configuration as the correction filter 3. Each time the coefficient changes, the coefficient of the filter 6b is also rewritten. An adder 6c subtracts the output of the filter 6b from the output of the microphone 7 to extract only a noise component. This is because systems based on the principles of the present invention need to separate the noise and music signal components and know their respective levels. Reference numeral 6d denotes an adaptive control device for identifying an impulse response of the acoustic system C, which is constituted by an adaptive control unit 61 and an adaptive filter 62. The adaptive control device 6d identifies an impulse response (transfer characteristic) C ^ of the acoustic system C by performing adaptive control using, for example, an LMS (Least Mean Square) adaptation algorithm, and calculates a coefficient corresponding to the impulse response C ^ by a FIR (Finite). Impulse Response) is set in the adaptive filter 62 having a digital filter configuration. Reference numeral 6e denotes a mixer, which transmits a white noise signal input from the filter 6d to an adder 6c at the next stage when an impulse response is identified, and converts an audio signal input from the filter 6b during a normal operation, as described later. To the adder 6c.
【0021】(c)音響系Cのインパルス応答の同定 通常動作を開始する前に音響系Cのインパルス応答を同
定してフィルタ6bに設定する必要がある。図4は音響
系Cのインパルス応答の同定説明図であり、インパルス
応答の同定に関係する信号経路を太線で示している。音
響系Cのインパルス応答の同定に際して、オーディオソ
ース1をオフにしてオーディオ信号の出力を停止する。
これにより、オーディオ信号補正用フィルタ3,6b及
びラウドネス補償ゲイン算出部8は同定制御に何らの影
響を与えない。(C) Identification of the impulse response of the acoustic system C Before starting the normal operation, it is necessary to identify the impulse response of the acoustic system C and set it in the filter 6b. FIG. 4 is an explanatory diagram of the identification of the impulse response of the acoustic system C, and a signal path related to the identification of the impulse response is indicated by a thick line. When identifying the impulse response of the sound system C, the audio source 1 is turned off to stop outputting the audio signal.
As a result, the audio signal correction filters 3 and 6b and the loudness compensation gain calculator 8 have no influence on the identification control.
【0022】かかるオーディオ信号の停止状態におい
て、白色雑音源9で白色雑音信号を発生させ、かつ、ス
イッチ10をオンする。これにより、白色雑音信号はア
ンプ4を通ってスピーカー5に至り、音響空間(車室
内)に音として放射される。音響空間内に放出された白
色雑音は周囲の雑音とともにマイクロホン7により検出
され、マイクロホン7から合成音信号が出力される。ま
た、白色雑音源9から出力された白色雑音信号は適応制
御装置6dに入力され、適応フィルタ62でフィルタリ
ング処理が施される。演算部6cはマイクロホン7から
出力される合成音信号から適応フィルタ62の出力信号
を減算し、その差を誤差信号eとして適応制御装置6d
にフィードバックする。適応制御部61は誤差信号eの
パワーが最小になるようLMS適応アルゴリズムによる
適応制御を行って適応フィルタ62の係数を設定する。
以後、上記適応制御が繰り返され、最終的に適応フィル
タ62の出力とマイクロホン7の出力とが等しくなり、
これにより適応フィルタ62に音響系Cのインパルス応
答C^(厳密には、アンプ4の入力からマイクロホン7
までのインパルス応答(伝達特性))が設定される。When the audio signal is stopped, a white noise signal is generated by the white noise source 9 and the switch 10 is turned on. As a result, the white noise signal reaches the speaker 5 through the amplifier 4 and is radiated as sound into an acoustic space (vehicle compartment). The white noise emitted into the acoustic space is detected by the microphone 7 together with the surrounding noise, and the microphone 7 outputs a synthesized sound signal. Further, the white noise signal output from the white noise source 9 is input to the adaptive control device 6d, and is subjected to a filtering process by the adaptive filter 62. The arithmetic unit 6c subtracts the output signal of the adaptive filter 62 from the synthesized sound signal output from the microphone 7, and uses the difference as an error signal e to obtain an adaptive control device 6d.
Feedback to The adaptive control unit 61 performs adaptive control by the LMS adaptive algorithm so as to minimize the power of the error signal e, and sets the coefficient of the adaptive filter 62.
Thereafter, the above adaptive control is repeated, and finally the output of the adaptive filter 62 and the output of the microphone 7 become equal,
Thus, the adaptive filter 62 supplies the impulse response C 応 答 of the acoustic system C (strictly speaking, from the input of the amplifier 4 to the microphone 7
(Impulse response (transfer characteristic) up to).
【0023】音響系Cのインパルス応答の同定が終了し
た後、フィルタ6aに適応フィルタ62の係数をコピー
し、スイッチ10をオフして通常動作可能状態にする。
このような音響系Cのインパルス応答の同定制御は、ユ
ーザが製品を車両に取り付けたときなどに行う。この同
定制御を行うことによって、ユーザ毎に異なるアンプ4
のゲイン特性や音響系の周波数特性を補正することがで
きる。After the identification of the impulse response of the acoustic system C is completed, the coefficient of the adaptive filter 62 is copied to the filter 6a, and the switch 10 is turned off to put it in a normal operable state.
Such identification control of the impulse response of the acoustic system C is performed when the user attaches the product to the vehicle. By performing this identification control, different amplifiers 4
Gain characteristics and the frequency characteristics of the acoustic system can be corrected.
【0024】(d)通常動作 通常動作において、フィルタ6aはボリューム2から入
力するオーディオ信号に音響系Cのインパルス応答特性
C^を付与して、観測点(マイクロホン位置)における
オーディオ信号を発生し、ラウドネス補償ゲイン算出部
8に入力する。また、演算部6cはマイクロホン7から
出力される合成音信号からオーディオ信号成分を減算し
て雑音信号を抽出し、ラウドネス補償ゲイン算出部8に
入力する。(D) Normal operation In normal operation, the filter 6a adds an impulse response characteristic C ^ of the acoustic system C to the audio signal input from the volume 2 to generate an audio signal at the observation point (microphone position). It is input to the loudness compensation gain calculator 8. The arithmetic unit 6c extracts a noise signal by subtracting the audio signal component from the synthesized sound signal output from the microphone 7, and inputs the noise signal to the loudness compensation gain calculation unit 8.
【0025】ラウドネス補償ゲイン算出部8は、雑音信
号が入力されると該雑音信号の各周波数帯域毎のレベル
を算出し、オーディオ信号が入力されると該オーディオ
信号の各周波数帯域毎のレベルを算出する。ついで、ラ
ウドネス補償ゲイン算出部8は、雑音レベルに応じたゲ
イン・信号レベル特性をメモリMMから選択し、該ゲイ
ン・信号レベル特性を参照して周波数帯域毎のオーディ
オ信号レベルに応じたゲイン(係数)を決定して補正用
フィルタ3に設定し、同時にフィルタ6bに該ゲインを
コピーする。すなわち、ラウドネス補償ゲイン算出部8
は、雑音が発生している環境におけるオーディオ信号の
ラウドネスを、雑音のない環境におけるオーディオ信号
のラウドネスに等しくするためのゲインを周波数帯域毎
に決定して補正用フィルタ3及びフィルタ6bに設定す
る。The loudness compensation gain calculating section 8 calculates the level of each frequency band of the noise signal when the noise signal is input, and calculates the level of each frequency band of the audio signal when the audio signal is input. calculate. Next, the loudness compensation gain calculator 8 selects a gain / signal level characteristic corresponding to the noise level from the memory MM, and refers to the gain / signal level characteristic to obtain a gain (coefficient) corresponding to the audio signal level for each frequency band. ) Is determined and set to the correction filter 3, and at the same time, the gain is copied to the filter 6b. That is, the loudness compensation gain calculator 8
Determines, for each frequency band, a gain for making the loudness of an audio signal in an environment where noise is generated equal to the loudness of an audio signal in an environment without noise, and sets the gain in the correction filter 3 and the filter 6b.
【0026】補正用フィルタ3,6bは入力オーディオ
信号の各周波数帯域成分に前記各周波数帯域のゲインを
加えて出力する。以後、上記と同一の制御が繰り返さ
れ、雑音の中であっても可能な限り雑音が無い状態と同
等にカーオーディオ等の音楽を楽しめるようになる。 (e)ラウドネス補償ゲイン算出部 ラウドネス補償ゲイン算出部8は、予め種々の雑音レベ
ルにおけるゲイン・信号レベル特性をメモリMMに記憶
しておき、実際の車室内の雑音レベルに応じたゲイン・
信号レベル特性を選び、該ゲイン・信号レベル特性を参
照してオーディオ信号レベルに応じた最適なゲインを周
波数帯域毎に算出して出力する。The correction filters 3 and 6b add the gain of each frequency band to each frequency band component of the input audio signal and output. Thereafter, the same control as described above is repeated, so that music such as car audio can be enjoyed as much as possible without noise even in the presence of noise. (E) Loudness Compensation Gain Calculation Unit The loudness compensation gain calculation unit 8 stores in advance the gain / signal level characteristics at various noise levels in the memory MM, and calculates the gain / signal level according to the actual noise level in the vehicle interior.
A signal level characteristic is selected, and an optimum gain according to the audio signal level is calculated for each frequency band with reference to the gain / signal level characteristic and output.
【0027】図5はかかるラウドネス補償ゲイン算出部
8の構成図であり、81はウェーブレット変換により各
周波数帯域における雑音信号の平均値を出力する第1の
ウェーブレット変換演算部、82はウェーブレット変換
により各周波数帯域におけるオーディオ信号の平均値を
出力する第2のウェーブレット変換演算部、83は雑音
レベル調整部であり、周知の周知のZwicker のラウドネ
ス算出方法(ISO532B)やStevens のラウドネス
算出手法(ISO532A)を用いて、人間の聴覚特性
を加味して各周波数毎の雑音信号レベルを調整する。8
4は周波数帯域毎に、雑音レベルに応じたゲイン・信号
レベル特性を選択するゲイン・信号レベル特性選択部、
85は種々の雑音レベルにおけるゲイン・信号レベル特
性(図2)をメモリMMに記憶するとともに、雑音レベ
ルに応じたゲイン・信号レベル特性を参照してオーディ
オ信号レベルに応じた最適なゲインを周波数帯域毎に出
力する周波数帯域ゲイン決定部である。FIG. 5 is a block diagram of the loudness compensation gain calculating section 8. Reference numeral 81 denotes a first wavelet transform calculating section that outputs an average value of noise signals in each frequency band by wavelet transform, and 82 denotes each of the first and second wavelet transform arithmetic sections. A second wavelet transform operation unit 83 for outputting the average value of the audio signal in the frequency band is a noise level adjustment unit, which uses a well-known Zwicker loudness calculation method (ISO532B) or Stevens' loudness calculation method (ISO532A). The noise signal level of each frequency is adjusted in consideration of human auditory characteristics. 8
4 is a gain / signal level characteristic selection unit for selecting a gain / signal level characteristic according to a noise level for each frequency band;
Numeral 85 stores the gain / signal level characteristics (FIG. 2) at various noise levels in the memory MM, and refers to the gain / signal level characteristics according to the noise level to determine the optimum gain according to the audio signal level in the frequency band. This is a frequency band gain determination unit that outputs the frequency band gain every time.
【0028】雑音のパワースペクトルは平坦ではなく、
全周波数帯域にわたって一様にオーディオ音がマスキン
グを受けるわけではない。すなわち、各周波数帯域の雑
音レベルによりマスキングを受ける度合いが異なるた
め、周波数帯域毎にそれぞれゲインを算出して対応する
必要がある。この場合、ある周波数の雑音は同じ周波数
のオーディオ音だけでなくそれより上の周波数のオーデ
ィオ音に対してもマスキングを生じさせる。このため、
雑音レベル調整部83は、上述の如く、Zwickerのラウ
ドネス算出方法やStevens のラウドネス算出手法を用い
て、人間の聴覚特性を加味して、各周波数帯域毎の雑音
信号レベルを調整する。The power spectrum of the noise is not flat,
Not all audio sounds are masked uniformly over the entire frequency band. That is, since the degree of masking varies depending on the noise level of each frequency band, it is necessary to calculate the gain for each frequency band and cope with it. In this case, noise of a certain frequency causes masking not only of audio sound of the same frequency but also audio sound of a higher frequency. For this reason,
As described above, the noise level adjustment unit 83 adjusts the noise signal level for each frequency band using the Zwicker's loudness calculation method and Stevens's loudness calculation method in consideration of human auditory characteristics.
【0029】以下、ウェーブレット変換について説明す
る。ウェーブレット変換とは、短時間フーリエ変換が下
記(1)式で定義されるのに対し、下記(2)式で定義
されるものである。Hereinafter, the wavelet transform will be described. The wavelet transform is defined by the following equation (2) while the short-time Fourier transform is defined by the following equation (1).
【0030】[0030]
【数1】 (Equation 1)
【0031】但し、W(t−b)は窓関数である。Here, W (t−b) is a window function.
【0032】[0032]
【数2】 (Equation 2)
【0033】(2)式において、(Ψ(x−b)/a)
をマザーウェーブレットと呼び、例えば図6のような関
数である。図6において、aはスケールパラメータと呼
び、マザーウェーブレットをa倍に伸縮するパラメータ
である。bはマザーウェーブレットをbだけ平行移動さ
せるパラメータである。ここで、図7に示すように正弦
波に対してさまざまな時間長を持つ窓関数をかけて周波
数解析した結果を考える。図の上側が時間波形で、下が
それに対応する周波数スペクトルである。この図を見て
わかるように、時間窓長が広くなるようにaの値をとっ
たときに、周波数解析の精度がよくなり、時間窓が狭く
なるにつれて周波数解析の精度が悪くなる。逆に、周波
数解析の精度を上げようとすると時間窓長を長くとらな
くてはならず、時間解析の精度が悪くなる。In the equation (2), (Ψ (x−b) / a)
Is called a mother wavelet, and is a function as shown in FIG. 6, for example. In FIG. 6, a is referred to as a scale parameter, and is a parameter for expanding / contracting the mother wavelet by a factor. b is a parameter for translating the mother wavelet by b. Here, consider the result of frequency analysis performed by applying window functions having various time lengths to a sine wave as shown in FIG. The upper part of the figure is a time waveform, and the lower part is a corresponding frequency spectrum. As can be seen from this figure, when the value of a is taken so that the time window length becomes wider, the accuracy of the frequency analysis becomes better, and as the time window becomes narrower, the accuracy of the frequency analysis becomes worse. Conversely, if the accuracy of the frequency analysis is to be increased, the length of the time window must be increased, and the accuracy of the time analysis deteriorates.
【0034】ウェーブレット変換とは、低い周波数のよ
うな、時間変動が少なく(換言すれば、時間解析精度は
低くてもよい)、人間の耳では周波数分解能が高いとこ
ろではスケールパラメータaを長くとって周波数分解能
を高めて逆に時間分解能を落とし、高い周波数のよう
な、時間変動が大きく(換言すれば、高い時間解析精度
が必要)、人間の耳では周波数分解能が低いところでは
スケールパラメータaを短くとって時間分解能を高めて
逆に周波数分解能を落として解析するものであり、人間
の聴覚特性により近い解析を行うことができる。これに
対して、短時間フーリエ変換は時間分解能及び周波数分
解能がすべての周波数で一定である。The wavelet transform means that the time variation such as low frequency is small (in other words, the time analysis accuracy may be low), and the scale parameter a is set to be long where the frequency resolution is high in the human ear. Conversely, the frequency resolution is increased and the time resolution is decreased, and the time variation such as high frequency is large (in other words, high time analysis accuracy is required). In the human ear, the scale parameter a is shortened where the frequency resolution is low. In this case, the analysis is performed by increasing the time resolution and, conversely, by lowering the frequency resolution, so that an analysis closer to human auditory characteristics can be performed. On the other hand, in the short-time Fourier transform, the time resolution and the frequency resolution are constant at all frequencies.
【0035】ウェーブレット変換と短時間フーリエ変換
の時間分解能及び周波数分解能の比較を図8に示す。同
図には、フーリエ変換の場合と時間信号の場合も併せて
示してある。図8において、横軸は時間t、縦軸は角周
波数ω(周波数f=1/T=ω/2π)である。すなわ
ち、フーリエ変換の場合は、周波数分解能が高いもの
の、時間に対する情報は全くない。時間波形で表現した
場合は周波数を解析することができない。短時間フーリ
エ変換では、周波数分解能及び時間分解能が全ての周波
数で一定である。これらに対し、ウェーブレット変換で
は、周波数が高い領域では周波数分解能が低いかわりに
時間分解能を高くし、周波数が低い領域では時間分解能
が低いかわりに周波数分解能を高くすることができる。
このように、ウェーブレット変換では、周波数に応じて
時間分解能及び周波数分解能が変化する。FIG. 8 shows a comparison between the time resolution and the frequency resolution of the wavelet transform and the short-time Fourier transform. FIG. 2 also shows the case of the Fourier transform and the case of the time signal. 8, the horizontal axis represents time t, and the vertical axis represents angular frequency ω (frequency f = 1 / T = ω / 2π). That is, in the case of the Fourier transform, although the frequency resolution is high, there is no information on time. If the time waveform is used, the frequency cannot be analyzed. In the short-time Fourier transform, the frequency resolution and the time resolution are constant at all frequencies. On the other hand, in the wavelet transform, it is possible to increase the time resolution instead of decreasing the frequency resolution in a high frequency region, and to increase the frequency resolution instead of decreasing the time resolution in a low frequency region.
Thus, in the wavelet transform, the time resolution and the frequency resolution change according to the frequency.
【0036】(f)補正用フィルタ 補償用フィルタ3はラウドネス補償ゲイン算出部8から
出力する周波数帯域毎のゲインをオーディオ信号に加え
るものである。図9は補正用フィルタの構成図であり、
31はウェーブレット変換演算部、32は多数のゲイン
可変アンプAMP1〜AMPnを備え、オーディオ信号の各周波
数帯域成分にラウドネス補償ゲイン算出部8から出力す
る各周波数帯域のゲインを乗算して出力するゲイン可変
部、33はゲイン可変アンプ部の出力信号を逆ウェーブ
レット変換する逆ウェーブレット変換演算部である。(F) Correction Filter The compensation filter 3 adds a gain for each frequency band output from the loudness compensation gain calculator 8 to the audio signal. FIG. 9 is a configuration diagram of a correction filter.
31 is a wavelet transform operation unit, 32 is provided with a large number of variable gain amplifiers AMP1 to AMPn, and multiplies each frequency band component of the audio signal by the gain of each frequency band output from the loudness compensation gain calculation unit 8 to output a variable gain. And 33, an inverse wavelet transform operation unit that performs an inverse wavelet transform on the output signal of the variable gain amplifier.
【0037】ウェーブレット変換演算部31は、オーデ
ィオ信号をウェーブレット変換して各周波数帯域毎に分
離出力する。ゲイン可変部32はそれぞれの周波数帯域
の出力信号に、ラウドネス補償ゲイン算出部8から出力
する対応する周波数帯域のゲインを乗算する。逆ウェー
ブレット変換演算部33はこれらゲイン調整された各周
波数帯域の信号を逆ウェーブレット変換することにより
合成して出力する。以上により、入力オーディオ信号の
各周波数帯域成分毎にマスキングを補償するようにゲイ
ン制御を施し、雑音環境であっても可能な限り雑音が無
い状態に近づけることが可能になる。The wavelet transform operation unit 31 performs a wavelet transform on the audio signal and separates and outputs the audio signal for each frequency band. The gain variable unit 32 multiplies the output signal of each frequency band by the gain of the corresponding frequency band output from the loudness compensation gain calculation unit 8. The inverse wavelet transform operation unit 33 synthesizes and outputs the signals of each frequency band whose gain has been adjusted by performing an inverse wavelet transform. As described above, gain control is performed so as to compensate for masking for each frequency band component of the input audio signal, and it is possible to make the noise-free state as close as possible even in a noise environment.
【0038】但し、ゲインが時間的に急激に変化すると
出力波形が不連続になってしまう。このため、次式 G(n)=αG(n−1)+βGm にしたがってゲインを制御することによりゲインを徐々
に更新し、急激なゲインの変化が生じないようにするこ
とが好ましい。但し、上式において、G(n)は時間n
におけるゲイン特性、G(n−1)は時間(n−1)に
おけるゲイン特性、Gm はラウドネス補償ゲイン算出部
で算出されたゲイン特性である。また、α,βは、α+
β=1を満足する係数である。However, if the gain changes rapidly with time, the output waveform will be discontinuous. Therefore, it is preferable to gradually update the gain by controlling the gain according to the following equation: G (n) = αG (n−1) + βGm so as to prevent a sudden change in the gain. Here, in the above equation, G (n) is the time n
, G (n-1) is the gain characteristic at time (n-1), and Gm is the gain characteristic calculated by the loudness compensation gain calculator. Α and β are α +
This coefficient satisfies β = 1.
【0039】上記の実施の形態では本発明を車載用オー
ディオ装置に適用した例を示したが、これにより本発明
が車載用オーディオ装置に限定されるものではない。本
発明は、車載用オーディオ装置の他、ホームオーディオ
装置やその他のオーディオ装置に適用することもでき
る。In the above embodiment, an example is shown in which the present invention is applied to an in-vehicle audio device, but the present invention is not limited to the in-vehicle audio device. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to a home audio device and other audio devices in addition to a vehicle-mounted audio device.
【0040】[0040]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
雑音信号及びオーディオ信号をウェーブレット変換して
各周波数帯域毎の雑音レベル及びオーディオ信号レベル
を検出するので、人間の聴覚特性の近い状態で雑音に応
じた周波数帯毎のオーディオ信号のレベル調整を行うこ
とができる。また、本発明によれば、予め種々の雑音レ
ベルにおけるゲイン・信号レベル特性をゲイン・信号レ
ベル特性記憶部に記憶しておき、実際の音響空間の雑音
に応じたゲイン・信号レベル特性を選び、該ゲイン・信
号レベル特性を参照してオーディオ信号レベルに応じた
適切なゲインを算出し、そのゲインをオーディオ信号に
加えるようにしたので、雑音の中であっても、静かな環
境と同等に音楽等を楽しむことができる。As described above, according to the present invention,
Since the noise signal and the audio signal are subjected to the wavelet transform to detect the noise level and the audio signal level for each frequency band, the level of the audio signal for each frequency band corresponding to the noise is adjusted in a state in which human hearing characteristics are close. Can be. Further, according to the present invention, gain / signal level characteristics at various noise levels are stored in the gain / signal level characteristic storage unit in advance, and a gain / signal level characteristic according to actual noise in the acoustic space is selected. An appropriate gain corresponding to the audio signal level is calculated with reference to the gain / signal level characteristics, and the gain is added to the audio signal. Etc. can be enjoyed.
【0041】また、本発明においては、スピーカーから
観測点までの音響系インパルス応答を測定し、該インパ
ルス応答に応じた係数をフィルタに設定して音響系を模
擬し、該フィルタにオーディオ信号を入力して音響系の
特性を付与して出力し、観測点で検出された合成音信号
より該フィルタ出力を減算して雑音信号を出力するよう
にしたから、車両が変わってアンプや音響空間のゲイ
ン、周波数特性が変化する場合であっても的確に対応す
ることができる。In the present invention, an acoustic impulse response from a speaker to an observation point is measured, a coefficient corresponding to the impulse response is set in a filter to simulate the acoustic system, and an audio signal is input to the filter. The output of the sound system is given by adding the characteristics of the sound system, and the filter output is subtracted from the synthesized sound signal detected at the observation point to output a noise signal. Even when the frequency characteristics change, it is possible to appropriately cope with the case.
【図1】図1は、ラウドネス曲線の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a loudness curve.
【図2】図2は、ゲイン・信号レベル特性図である。FIG. 2 is a gain-signal level characteristic diagram.
【図3】図3は、本発明の実施の形態のオーディオ装置
の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of an audio device according to an embodiment of the present invention.
【図4】図4は、音響空間のインパルス応答の同定方法
を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a method for identifying an impulse response in an acoustic space.
【図5】図5は、ラウドネス補償ゲイン算出部の構成図
である。FIG. 5 is a configuration diagram of a loudness compensation gain calculation unit.
【図6】図6は、マザーウェーブレットの例を示す図で
ある。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a mother wavelet.
【図7】図7は、正弦波に窓関数をかけて周波数解析し
た結果を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a result of frequency analysis performed by applying a window function to a sine wave.
【図8】図8は、フーリエ変換、時間波形、短時間フー
リエ変換及びウェーブレット変換による時間−周波数分
解能の比較を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a comparison of time-frequency resolution by Fourier transform, time waveform, short-time Fourier transform, and wavelet transform.
【図9】図9は、補正用フィルタの構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram of a correction filter.
【図10】図10は、オートボリューム装置の一例を示
す構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram illustrating an example of an automatic volume device.
【図11】図11は、ラウドネス補正装置の一例を示す
構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram illustrating an example of a loudness correction device.
【図12】図12は、自由音場における最小可聴値と純
音等ラウドネスレベル曲線を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a loudness level curve such as a pure tone and a minimum audible value in a free sound field.
1 オーディオソース、 2 音量調整用ボリューム、 3 補正用フィルタ、 4 アンプ、 5 スピーカー、 6 信号分離部、 7 マイクロホン、 8 ラウドネス補償ゲイン算出部、 9 白色雑音源、 10 スイッチ、 31,81,82 ウェーブレット変換演算部、 32 ゲイン可変部、 33 逆ウェーブレット変換演算部、 83 雑音レベル調整部、 84 ゲイン・信号レベル特性選択部、 85 周波数帯域ゲイン決定部。 Reference Signs List 1 audio source, 2 volume adjustment volume, 3 correction filter, 4 amplifier, 5 speaker, 6 signal separation unit, 7 microphone, 8 loudness compensation gain calculation unit, 9 white noise source, 10 switch, 31, 81, 82 wavelet Conversion operation unit, 32 gain variable unit, 33 inverse wavelet transform operation unit, 83 noise level adjustment unit, 84 gain / signal level characteristic selection unit, 85 frequency band gain determination unit.
Claims (3)
のラウドネスを制御するオーディオ装置において、 音響空間内の所定観測点で検出したオーディオ音と雑音
との合成音信号より雑音信号を分離する雑音分離部と、 雑音のある環境におけるオーディオ信号のラウドネスを
雑音のない環境におけるオーディオ信号のラウドネスに
等しくするためのゲインをオーディオ信号レベルに対応
させたゲイン・信号レベル特性を雑音レベル毎に記憶す
るゲイン・信号レベル特性記憶部と、 前記雑音分離部から出力する雑音信号の各周波数帯域に
おける雑音レベルをウェーブレット変換により算出する
雑音レベル算出部と、 前記オーディオ信号の各周波数帯域におけるオーディオ
信号レベルをウェーブレット変換により算出する信号レ
ベル算出部と、 前記信号レベル算出部で算出された各周波数帯域の雑音
レベルに応じた前記ゲイン・信号レベル特性を前記ゲイ
ン・信号レベル特性記憶部から抽出し、周波数帯域毎に
前記オーディオ信号レベルに応じたゲインを決定するゲ
イン決定部と、 オーディオ信号の各周波数帯域成分に前記ゲイン決定部
で決定した各周波数帯域のゲインを作用させる信号ゲイ
ン制御部と、 前記信号ゲイン制御部から出力するオーディオ信号に応
じたオーディオ音を音響空間に放射するスピーカーとを
有することを特徴とするオーディオ装置。1. An audio apparatus for controlling a loudness of an audio signal in accordance with noise in an acoustic space, comprising: a noise separator for separating a noise signal from a synthesized sound signal of the audio sound and the noise detected at a predetermined observation point in the acoustic space. A gain and a gain for storing, for each noise level, a gain and a signal level characteristic corresponding to a gain corresponding to the audio signal level so that the loudness of the audio signal in a noisy environment is equal to the loudness of the audio signal in a no noise environment. A signal level characteristic storage unit, a noise level calculation unit that calculates a noise level in each frequency band of the noise signal output from the noise separation unit by wavelet transform, and an audio signal level in each frequency band of the audio signal by wavelet transform. A signal level calculator for calculating, The gain / signal level characteristic according to the noise level of each frequency band calculated by the signal level calculation unit is extracted from the gain / signal level characteristic storage unit, and the gain according to the audio signal level is calculated for each frequency band. A gain determiner for determining, a signal gain controller for applying a gain of each frequency band determined by the gain determiner to each frequency band component of the audio signal, and an audio corresponding to an audio signal output from the signal gain controller. An audio device comprising: a speaker that emits sound to an acoustic space.
ンパルス応答を測定する測定部と、 前記測定部で測定したインパルス応答に応じた係数が設
定されて音響系を模擬し、入力オーディオ信号に音響系
の特性を付与して出力する第1のフィルタと、 前記信号ゲイン制御部と同一特性を備え、前記第1のフ
ィルタからの出力を補正する第2のフィルタとを有し、 前記雑音分離部は前記合成音信号と前記第2のフィルタ
の出力との演算により雑音信号を分離することを特徴と
する請求項1に記載のオーディオ装置。2. A measuring section for measuring an impulse response from the speaker to the observation point, and a coefficient corresponding to the impulse response measured by the measuring section is set to simulate an acoustic system, and an acoustic system is applied to an input audio signal. And a second filter that has the same characteristics as the signal gain control unit and corrects the output from the first filter. The noise separation unit includes: 2. The audio device according to claim 1, wherein a noise signal is separated by an operation of the synthesized sound signal and an output of the second filter.
号をウェーブレット変換して各周波数帯域毎に分離する
ウェーブレット変換部と、 オーディオ信号の各周波数帯域成分に前記各周波数帯域
のゲインを乗算するゲイン乗算部と、 各ゲイン乗算部の出力を逆ウェーブレット変換する逆ウ
ェーブレット変換部とにより構成されることを特徴とす
る請求項1に記載のオーディオ装置。3. A signal gain control unit, comprising: a wavelet transform unit configured to perform a wavelet transform on an audio signal to separate each frequency band; and a gain multiplication unit that multiplies each frequency band component of the audio signal by a gain of each frequency band. 2. The audio device according to claim 1, wherein the audio device is configured by: a unit; and an inverse wavelet transform unit that performs an inverse wavelet transform on an output of each gain multiplication unit.
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