JP5656421B2 - クロスオーバー周波数判定装置及び音場制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、音場制御装置におけるクロスオーバー周波数の設定方法に関する。

オーディオ製品、ホームシアター製品などにおいて、５．１チャンネルのオーディオ信号を再生可能なシステムが知られている。このようなシステムには、例えば左右のフロントスピーカ、センタースピーカ、サラウンドスピーカ及びサブウーファーなどの複数のスピーカが接続される。この場合、フロントスピーカ、センタースピーカ、サラウンドスピーカなどの各スピーカの低域再生能力が十分で無い場合には、それらのスピーカに対応するチャンネルの信号の低域成分を、低域再生能力のあるサブウーファーや他のスピーカへ振り分けて再生することが好ましい。例えば、センタースピーカが低域再生能力の不十分なスピーカであり、左右のフロントスピーカが低域再生能力の十分なスピーカである場合、センターチャンネルの信号の低域成分を左右のフロントスピーカに振り分けて再生することがある。また、サブウーファー以外のスピーカがいずれも低域再生能力の不十分なスピーカである場合には、サブウーファー以外のチャンネルの信号の低域成分をサブウーファーに振り分けて再生することがある。このような場合、音場制御装置においては、サブウーファーとそれ以外の各スピーカとのクロスオーバー周波数を適切に設定することが重要となる。

従来の音場制御装置では、各スピーカのクロスオーバー周波数をユーザがマニュアル操作で行うものが多い。一方、特許文献１は、クロスオーバー周波数をシステムが自動判定する手法を開示している。

特開２００５−２５３００１号公報

特許文献１など、クロスオーバー周波数を自動設定する手法では、システムに接続された各スピーカの低域再生能力に基づいてクロスオーバー周波数が設定される。しかしながら、単純に各スピーカの低域再生能力に基づいてクロスオーバー周波数を設定すると、音像の定位という観点でユーザが違和感を覚えるような設定になってしまうことがある。

本発明が解決しようとする課題には、上記のようなものが例として挙げられる。本発明は、音像の定位という観点でユーザが違和感を覚えることのないようにクロスオーバー周波数を自動判定することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、複数のスピーカに接続された音場制御装置に使用されるクロスオーバー周波数判定装置であって、前記複数のスピーカの各々からテスト信号を出力し、マイクで集音することにより、前記複数のスピーカの各々についてクロスオーバー周波数の仮判定値を決定する仮判定手段と、前記複数のスピーカの構成に基づいて、低域再生能力が不十分なスピーカが接続されたチャンネルの信号の低域成分が、低域専用スピーカが接続されたチャンネルに供給されるか否かを判定する低域供給先判定手段と、前記低域成分が低域専用スピーカに供給されると前記低域供給先判定手段が判定した場合に、前記仮判定値を予め決められた第１上限値で制限した値をクロスオーバー周波数の判定値として出力し、前記低域成分が低域専用スピーカが接続されたチャンネルに供給されないと前記低域供給先判定手段が判定した場合に、前記仮判定値を、第１上限値よりも高い周波数である予め決められた第２上限値で制限した値をクロスオーバー周波数の判定値として出力するクロスオーバー周波数判定手段と、を備えることを特徴とする。

本発明を適用したオーディオシステムの構成を示すブロック図である。 各スピーカの配置例を示す図である。 スピーカ構成の例を示す図である。 信号処理回路による処理の一例を模式的に示すブロック図である。 クロスオーバー周波数判定処理のフローチャートである。 違和感防止処理及び低音域量感重視処理のフローチャートである。 違和感防止処理及び低音域量感重視処理の他のフローチャートである。

本発明の好適な実施形態によれば、複数のスピーカに接続された音場制御装置に使用されるクロスオーバー周波数判定装置は、前記複数のスピーカの各々からテスト信号を出力し、マイクで集音することにより、前記複数のスピーカの各々についてクロスオーバー周波数の仮判定値を決定する仮判定手段と、前記複数のスピーカの構成に基づいて、低域再生能力が不十分なスピーカが接続されたチャンネルの信号の低域成分が、低域専用スピーカが接続されたチャンネルに供給されるか否かを判定する低域供給先判定手段と、前記低域成分が低域専用スピーカに供給されると前記低域供給先判定手段が判定した場合に、前記仮判定値を予め決められた第１上限値で制限した値をクロスオーバー周波数の判定値として出力するクロスオーバー周波数判定手段と、を備える。

音場制御装置には、フロントスピーカ、サラウンドスピーカ、サブウーファーなどの各種のスピーカが接続される。これらのうちには、サブウーファーなどの低域専用スピーカのように低域再生能力の十分なスピーカと、低域再生能力が不十分なスピーカとが含まれる。クロスオーバー周波数判定装置においては、まず、各スピーカからテスト信号を出力し、マイクで集音して得られた信号の周波数特性などを分析することにより、各スピーカのクロスオーバー周波数の仮判定値が求められる。

一方、音場制御装置は、各チャンネルに接続されたスピーカの有無、及び、各スピーカの特性に基づいて、低域再生能力の不十分なスピーカが接続されたチャンネルの信号の低域成分を、十分な低域再生能力を有する他のどのスピーカに供給して再生するかを予め決定している。低域供給先判定手段はこの情報を参照する。そして、低域再生能力が不十分なスピーカが接続されたチャンネルの信号の低域成分が、低域専用スピーカが接続されたチャンネルに供給される場合には、前記仮判定値を予め決められた第１上限値で制限した値がクロスオーバー周波数の判定値として出力される。なお、このクロスオーバー周波数は、低域専用スピーカとそれ以外のスピーカとのクロスオーバー周波数を指す。

ここで、第１上限値は、低域専用スピーカにより再生された場合に音像の定位に変化を与える周波数の下限付近に設定され、好ましくは１００Ｈｚ程度に設定される。これにより、低域再生能力が不十分なスピーカが接続されたチャンネルの信号の低域成分を、低域専用スピーカが接続されたチャンネルに振り分けて再生する場合に、あまり高い周波数成分までが、設置位置が明確でない低域専用スピーカから再生された結果、音像の定位が不自然となりユーザが違和感を覚えるという不具合を防止することができる。

上記のクロスオーバー周波数判定装置の一態様では、前記クロスオーバー周波数判定手段は、前記低域成分が、低域専用スピーカが接続されたチャンネルに供給されないと前記低域供給先判定手段が判定した場合に、前記仮判定値を予め決められた第２上限値で制限した値をクロスオーバー周波数の判定値として出力する。第２上限値は、好ましくは人間の声に対応する周波数の下限又はそれより多少の余裕分だけ低い周波数に設定される。これにより、低域成分を低域専用スピーカ以外の他のスピーカに振り分けて再生したときに、人間の声がおかしな方向から聞こえてくるという不具合を防止することができる。

上記のクロスオーバー周波数判定装置の他の一態様は、前記複数のスピーカの構成が、低域専用スピーカ及び低域再生能力が不十分なスピーカのみを含む構成であるか否かを判定するスピーカ構成判定手段をさらに備え、前記複数スピーカの構成が低域専用スピーカ及び低域再生能力が不十分なスピーカのみを含む構成であると前記スピーカ構成判定手段が判定した場合、前記クロスオーバー周波数判定手段は、前記仮判定値にかかわらず、クロスオーバー周波数を予め決定された固定値に設定する。複数のスピーカの構成が、低域専用スピーカ及び低域再生能力が不十分なスピーカのみを含むような場合には、そのユーザは音像の方向性をあまり重視しないタイプであると推定できる。よって、この場合には、クロスオーバー周波数を固定値に設定し、ある程度高い周波数帯域まで低域専用スピーカから十分なパワーで再生することとする。

上記のクロスオーバー周波数判定装置の他の一態様は、前記複数のスピーカの構成が、サラウンドスピーカを含まない構成であるか否かを判定するスピーカ構成判定手段をさらに備え、前記複数スピーカの構成がサラウンドスピーカを含まない構成であると前記スピーカ構成判定手段が判定した場合、前記クロスオーバー周波数判定手段は、前記仮判定値を予め決められた第３上限値で制限した値をクロスオーバー周波数の判定値として出力する。第３上限値は、好ましくは人間の声に対応する周波数の下限又はそれより多少の余裕分だけ低い周波数に設定される。これにより、低域成分を低域専用スピーカ又はそれ以外の他のスピーカに振り分けて再生したときに、人間の声がおかしな方向から聞こえてくるという不具合を防止することができる。

上記のクロスオーバー周波数判定装置の他の一態様では、前記仮判定手段は、前記複数のスピーカの各々について得られた仮判定値のうちの最大値を、前記複数のスピーカ全てについての仮判定値とする。これにより、全てのチャンネルの信号を同一の帯域制限フィルタで処理することになり、位相特性を揃えることができるので、再生時の聴感上の違和感を防止することができる。

本発明の他の実施形態では、上記のクロスオーバー周波数判定装置と、前記複数のスピーカのチャンネルの各々に設けられた帯域制限フィルタに前記クロスオーバー周波数の判定値を設定する設定手段と、を備える音場制御装置を構成することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。

（システム構成）
図１は、本発明のクロスオーバー周波数判定装置を適用した音場制御装置の一例であるオーディオシステムの構成を示すブロック図である。

図１において、オーディオシステム１００には、ＣＤプレーヤやＤＶＤプレーヤ等の音源１から複数チャンネルの信号伝送路を通じてデジタルオーディオ信号ＳＬ、ＳＣ、ＳＲ、ＳＬＳ、ＳＲＳ及びＳＳＷが供給される信号処理回路２と、測定用信号発生器３とが設けられている。

なお、オーディオシステム１００は複数チャンネルの信号伝送路を含むが、以下の説明では各チャンネルをそれぞれ「Ｌチャンネル」、「Ｒチャンネル」などと表現することがある。また、信号及び構成要素の表現において複数チャンネルの全てについて言及する時は参照符号の添え字を省略する場合がある。また、個別チャンネルの信号及び構成要素に言及する時はチャンネルを特定する添え字を参照符号に付す。例えば、「デジタルオーディオ信号Ｓ」と言った場合は全チャンネルのデジタルオーディオ信号ＳＬ〜ＳＳＷを意味し、「デジタルオーディオ信号ＳＬ」と言った場合はＬチャンネルのみのデジタルオーディオ信号を意味するものとする。

さらに、オーディオシステム１００は、信号処理回路２によりチャンネル毎に信号処理されたデジタル出力ＤＬ〜ＤＳＷをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器４Ｌ〜４ＳＷと、これらのＤ／Ａ変換器４Ｌ〜４ＳＷから出力される各アナログオーディオ信号を増幅する増幅器５Ｌ〜５ＳＷとを備えている。これらの増幅器５で増幅した各アナログオーディオ信号ＳＰＬ〜ＳＰＳＷを、図２に例示するようなリスニングルーム７等に配置された複数チャンネルのスピーカ６Ｌ〜６ＳＷに供給し、再生する。

また、オーディオシステム１００は、リスニングルーム７内の受聴位置における再生音を集音するマイクロホン８と、マイクロホン８から出力される集音信号ＳＭを増幅する増幅器９と、増幅器９の出力をデジタルの集音データＤＭに変換して信号処理回路２に供給するＡ／Ｄ変換器１０とを備えている。

リスニングルーム７内における各スピーカの配置としては、例えば、図２に示すように、受聴者が好みに応じて、受聴位置ＲＶの前方に、左右２チャンネルのフロントスピーカ（前方左側スピーカ、前方右側スピーカ）６Ｌ、６Ｒとセンタースピーカ６Ｃを配置する。また、受聴位置ＲＶの後方に、左右２チャンネルのサラウンドスピーカ６ＬＳ、６ＲＳを配置し、更に、任意の位置に低域再生専用のサブウーファー６ＳＷを配置する。オーディオシステム１００は、周波数特性、各チャンネルの信号レベル及び信号到達遅延特性を補正したアナログオーディオ信号ＳＬ〜ＳＰＳＷをこれら６個のスピーカ６Ｌ〜６ＳＷに供給して鳴動させることで、臨場感のある音響空間を実現する。

信号処理回路２は、デジタルシグナルプロセッサ（Digital Signal Processor：ＤＳＰ）等で形成されており、ＣＤ、ＤＶＤ、その他の各種音楽・映像ソースを再生する音源１から複数チャンネルのデジタルオーディオ信号を受け取り、各チャンネル毎に周波数特性補正、レベル補正及び遅延特性補正を施してデジタル出力信号ＤＬ〜ＤＳＷを出力する。

（スピーカ構成判定処理）
さて、上記のように実際に音源１からの信号を再生する前に、オーディオシステム１００には事前の設定処理が必要となる。具体的には、ユーザが上記のような複数のスピーカをオーディオシステム１００に接続した後、オーディオシステム１００はまずスピーカ構成判定処理を実行する。

ユーザが各スピーカをオーディオシステム１００に接続して指示を入力すると、オーディオシステム１００は自動でスピーカ構成判定処理を実行する。具体的には、オーディオシステム１００は、測定用信号発生器３からピンクノイズその他の測定用信号を発生し、信号処理回路２、Ｄ／Ａ変換器４、増幅器５を介してスピーカ６から測定音としてリスニングルーム７へ出力する。出力された測定音はマイク８により集音され、増幅器９、Ａ／Ｄ変換器１０を介して信号処理回路２へ送られる。信号処理回路２は、マイク８を通じて得られた集音データＤＭの周波数特性などに基づいて、各スピーカの接続の有無、及び、各スピーカの再生帯域などの特性を判定し、これにより、オーディオシステム１００に接続されている複数のスピーカの構成を判定する。

スピーカ構成判定処理により得られたスピーカ構成の情報の例を図３に示す。図３は、スピーカ構成として３つのケースを例示している。

ケース１は、オーディオシステム１００にフロントスピーカ、センタースピーカ、サラウンドスピーカ及びサブウーファーが接続されている場合の例である。各スピーカの再生帯域に基づいて、フロントスピーカ及びサラウンドスピーカはラージ（Ｌａｒｇｅ）スピーカと判定され、センタースピーカはスモール（Ｓｍａｌｌ）スピーカと判定されている。ケース２では、フロントスピーカ及びサラウンドスピーカがラージスピーカ、センタースピーカがスモールスピーカと判定されており、サブウーファーは接続されていない。ケース３では、フロントスピーカがラージスピーカ、センタースピーカ及びサラウンドスピーカがスモールスピーカと判定されており、サブウーファーも接続されている。

なお、「ラージスピーカ」とは、低域再生能力が十分なスピーカを指し、いわゆる低域型スピーカや全帯域スピーカが含まれる。一方、「スモールスピーカ」とは低域再生能力不十分なスピーカを指し、いわゆる中・高域型スピーカが含まれる。このように、ラージスピーカとスモールスピーカの区別は低域再生能力の程度によるものであり、スピーカ自体の大きさによるものではない。また、「低域専用スピーカ」とは、通常のスピーカでは十分に再生できない２０〜１００Ｈｚ程度の超低音域を受け持つスピーカを指し、例えばサブウーファーなどである。

また、オーディオシステム１００は、このようにスピーカ構成を判定すると、その結果に基づいて、低域成分の振り分け方法を自動的に決定する。ここで、「低域成分の振り分け」とは、低域再生能力が不十分なスピーカが接続されたチャンネルの信号の低域成分を、十分な低域再生能力を有する他のスピーカに供給し、そのスピーカから再生することを言う。具体的には、事前の実験結果などに基づいて、オーディオシステム１００に接続された各スピーカの有無及び特性（低域再生能力）の組合せ毎に、低域成分の振り分け方法が予め決定され、オーディオシステム１００に記憶されている。オーディオシステム１００は、スピーカ構成判定処理により得られたスピーカ構成が示すスピーカの有無及び特性に基づいて、そのスピーカ構成の場合の低域成分の振り分け方法を決定する。

図３の例において、ケース１では、センタースピーカがスモールスピーカであるため、センターチャンネルの低域成分は、左右のフロントスピーカに振り分けられ、再生される。ケース２では、サブウーファーが無いので、センターチャンネルの低域成分は左右のフロントスピーカ及び左右のサラウンドスピーカに振り分けられ、再生される。ケース３では、スモールスピーカが接続されたセンターチャンネル及び左右のサラウンドチャンネルの低域成分がサブウーファーへ振り分けられ、再生される。

このように、オーディオシステム１００は、スピーカ構成判定処理を行うことにより、スピーカの構成を判定するとともに、低域再生能力が不十分なスモールスピーカが接続されたチャンネルの低域成分を、他のどのチャンネルに振り分けて再生するかをも自動的に決定する。

（クロスオーバー周波数判定処理）
（Ｉ）第１実施例
次に、クロスオーバー周波数判定処理の第１実施例について説明する。まず、クロスオーバー周波数について説明する。図４は、信号処理回路２により行われる低域成分の振り分け処理を模式的に示すブロック図である。なお、実際には信号処理回路２はＤＳＰなどにより構成され、低域成分の振り分け処理はデジタル信号処理により行われるが、図４はそれを回路図により模式的に示すものである。

図４は、サブウーファー以外の５つのスピーカが全てスモールスピーカである場合の低域成分の振り分け処理を示している。サブウーファー以外の５つのスピーカのチャンネルの信号ＳＬ〜ＳＲＳはそれぞれ対応する高域通過フィルタ（ＨＰＦ）２２Ｌ〜２２ＲＳに供給されている。また、これら５つのスピーカのチャンネルの信号ＳＬ〜ＳＲＳは、加算器２１を通じて、サブウーファーチャンネルの信号ＳＷＦに加算され、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）２２ＳＷに供給される。

コントローラ２０は、クロスオーバー周波数Ｆｘを決定し、高域通過フィルタ２２Ｌ〜２２ＲＳ及び低域通過フィルタ２２ＳＷに供給する。クロスオーバー周波数Ｆｘは、各高域通過フィルタ２２Ｌ〜２２ＲＳ及び低域通過フィルタ２２ＳＷの遮断周波数として設定される。これにより、各高域通過フィルタ２２Ｌ〜２２ＲＳから出力される信号ＤＬ〜ＤＲＳは、クロスオーバー周波数Ｆｘより高域の成分のみを含むことになり、対応するスモールスピーカ６Ｌ〜６ＲＳから再生される。一方、低域通過フィルタ２２ＳＷから出力される信号ＤＳＷは、６つのチャンネルの信号の、クロスオーバー周波数Ｆｘより低い成分を含んでおり、これがサブウーファー６ＳＷから再生される。こうして、低域再生能力の不十分なスピーカが接続されたチャンネルの低域成分は、十分な低域再生能力を有するスピーカに振り分けられて再生される。

なお、図４は低域成分の振り分け方法の典型的な一例に過ぎない。実際には、図３に低域成分の振り分け方法として示すように、スピーカ構成判定処理により得られたスピーカ構成に応じて異なる方法で低域成分が振り分けられることになる。例えば、図３におけるケース１では、センターチャンネルの信号が左右のフロントチャンネルに振り分けられるので、図４の例とは異なり、センターチャンネルの信号Ｓｃが左右のフロントチャンネルの信号ＳＬ及びＳＲに加算されることになる。また、ケース３では、センターチャンネルの信号ＳＣ及びサラウンドチャンネルの信号ＳＬＳ及びＳＲＳがサブウーファーチャンネルの信号ＳＷＦに加算されるが、図４の例とは異なり、フロントチャンネルの信号ＳＬ及びＳＲはサブウーファーチャンネルの信号には加算されないことになる。

次に、クロスオーバー周波数を判定するクロスオーバー周波数判定処理について説明する。図５にクロスオーバー周波数判定処理のフローチャートを示す。この処理は、オーディオシステム１００、特に信号処理回路２により実行される。なお、クロスオーバー周波数判定処理が実行される時点では、上述のスピーカ構成判定処理が完了しており、オーディオシステム１００に接続された複数のスピーカ構成及び低域成分の振り分け方法は既に決定されている。

まず、信号処理回路２は、各スピーカクロスオーバー周波数の仮判定を行う（ステップＳ１０）。具体的には、まず測定用信号発生器３からピンクノイズを発生し、リスニングルーム７に出力したものをマイク８で集音し、信号処理回路２は集音データＤＭを取得する。集音データＤＭに基づいて各増幅器５Ｌ〜５ＳＷの増幅度を調整することにより、信号処理回路２は全てのスピーカについて全帯域でのスピーカ音量を所定の基準パワー（例えば７５ｄＢｓｐｌ）に設定する。次に、測定用信号発生器３から再度ピンクノイズを発生し、これを２００Ｈｚの低域通過フィルタで帯域制限した後、各スピーカから出力する。出力された測定音は、マイク８で集音され、信号処理回路２は２００Ｈｚ以下に帯域制限された場合に測定されたパワー（以下、「測定パワー」と呼ぶ。）を各スピーカについて測定する。

そして、信号処理回路２は、２００Ｈｚ以下に帯域制限した場合の測定パワーと基準パワーとを比較することにより、サブウーファーを除く各スピーカのクロスオーバー周波数の仮判定値を決定する。例えば、信号処理回路２は、測定パワーと基準パワーとの差が６ｄＢ未満であればそのスピーカのクロスオーバー周波数の仮判定値を８０Ｈｚとする。また、信号処理回路２は、測定パワーと基準パワーとの差が６ｄＢ以上１２ｄＢ未満であればそのスピーカのクロスオーバー周波数の仮判定値を１００Ｈｚとする。さらに、信号処理回路２は、測定パワーと基準パワーとの差が１２ｄＢ以上であればそのスピーカのクロスオーバー周波数の仮判定値を１５０Ｈｚとする。こうして、信号処理回路２は、サブウーファー以外の全てのスピーカについてクロスオーバー周波数の仮判定値ＦｘＬ〜ＦｘＲＳを出力する。なお、ここで説明したクロスオーバー周波数の仮判定の手法は一例に過ぎず、他の既知の方法によりチャンネル毎にクロスオーバー周波数の仮判定値を求めることとしてもよい。

次に、信号処理回路２は、得られたクロスオーバー周波数の仮判定値ＦｘＬ〜ＦｘＲＳのうちの最大値Ｆｘｍａｘを取得する（ステップＳ２０）。次に、信号処理回路２は、既に行われたスピーカ構成判定処理の判定結果である、現在のスピーカ構成を参照し（ステップＳ３０）、現在のスピーカ構成が所定のスピーカ構成であるか否かを判定する（ステップＳ４０）。具体的には、信号処理回路２は、現在のスピーカ構成が、（Ａ）サブウーファーとスモールスピーカのみを含む構成、又は、（Ｂ）サラウンドスピーカを含まない構成、のいずれかに該当するか否かを判定する。

現在のスピーカ構成が、上記の所定のスピーカ構成に該当しない場合（ステップＳ４０：Ｎｏ）、信号処理回路２は違和感防止処理を実行する（ステップＳ５０）。

図６（ａ）に違和感防止処理の詳細を示す。信号処理回路２は、現在のスピーカ構成に基づいて低域信号の振り分け方法を参照し、スモールスピーカが接続されたチャンネルの低域成分がサブウーファーへ振り分けられるか否かを判定する（ステップＳ５１）。例えば、図３に示すケース３は、スモールスピーカが接続されたチャンネルの低域成分がサブウーファーに振り分けられる場合に該当する。

スモールスピーカが接続されたチャンネルの低域成分がサブウーファーへ振り分けられる場合（ステップＳ５１：Ｙｅｓ）、信号処理回路２は、クロスオーバー周波数の上限値Ｆｌｉｍｉｔを第１上限値１００Ｈｚに設定し、クロスオーバー周波数判定処理へ戻る。一方、スモールスピーカが接続されたチャンネルの低域成分がサブウーファーへ振り分けられない場合（ステップＳ５１：Ｎｏ）、信号処理回路２はそのままクロスオーバー周波数判定処理へ戻る。

そして、信号処理回路２は、クロスオーバー周波数Ｆｘを決定する（ステップＳ７０）。具体的には、ステップＳ２０で得られたクロスオーバー周波数の仮判定値の最大値Ｆｘｍａｘを上限値Ｆｌｉｍｉｔで制限し、クロスオーバー周波数Ｆｘを決定する。よって、違和感防止処理によって上限値Ｆｌｉｍｉｔが設定されている場合、最大値Ｆｘｍａｘが上限値より大きければクロスオーバー周波数Ｆｘは上限値Ｆｌｉｍｉｔになり、上限値より小さければクロスオーバー周波数Ｆｘは最大値Ｆｘｍａｘになる。一方、違和感防止処理により上限値Ｆｌｉｍｉｔが設定されていない場合、ステップＳ２０で決定された最大値Ｆｘｍａｘがクロスオーバー周波数Ｆｘとなる。

このように、違和感防止処理により、クロスオーバー周波数の上限値を制限する理由は以下の通りである。基本的には、上述の低域成分の振り分け方法に従って、低域再生能力の不十分なスピーカが接続されたチャンネルの低域成分を、十分な低域再生能力を有する他のスピーカに振り分けて再生することが好ましい。しかし、一般的に、左右のスピーカなどと比較すると、サブウーファーなどの低域専用スピーカはその設置位置がユーザによってまちまちであり、明確でないという性質がある。よって、低域再生能力の不十分なスモールスピーカの低域成分がサブウーファーに振り分けられて再生される場合に、あまり高い周波数まで低域成分をサブウーファーに振り分けることとすると、サブウーファーの設置位置に起因して音像の定位が不自然となり、ユーザが違和感を覚えるおそれがある。具体的には、１００Ｈｚ程度より高い帯域の成分をサブウーファーに振り分けることとすると、例えばサブウーファーがリスニングルームの隅の方にあるような場合には、音像がそちらに移動してしまい、ユーザが違和感を覚えることがある。そこで、違和感防止処理を実行し、低域成分がサブウーファーに振り分けられる場合には、サブウーファーに振り分けられる低域成分の上限を制限することとして、上記のような音像の違和感を生じさせないようにしているのである。一方、低域成分がサブウーファー以外のスピーカ、即ち、左右のフロントスピーカや左右のサラウンドスピーカなど左右のペアで構成されているスピーカに振り分けられる場合には、音像の定位が不自然になることはないので、サブウーファーに振り分けられる低域成分の上限を制限しない。

なお、ステップＳ５２で上限値Ｆｌｉｍｉｔに設定される第１上限値「１００Ｈｚ」は単なる一例であり、本発明の適用がこれに限定されるものではない。即ち、音像の定位に影響を与える周波数帯域の下限又はそれに多少のマージンを加えて決定した任意の周波数を第１上限値に設定することができる。

さて、図５に示すクロスオーバー周波数判定処理に戻り、ステップＳ４０で現在のスピーカ構成が所定のスピーカ構成に該当すると判定された場合（ステップＳ４０：Ｙｅｓ）、信号処理回路２は低音域量感重視処理を実行する（ステップＳ６０）。

図６（ｂ）に低音域音感重視処理の詳細を示す。信号処理回路２は、まず、現在のスピーカ構成が、サブウーファーとスモールスピーカのみの構成であるか否かを判定する（ステップＳ６１）。サブウーファーとスモールスピーカのみの構成である場合（ステップＳ６１：Ｙｅｓ）、信号処理回路２は、クロスオーバー周波数Ｆｘを強制的に固定値１５０Ｈｚに設定し、クロスオーバー周波数判定処理に戻る。一方、サブウーファーとスモールスピーカのみの構成ではない場合（ステップＳ６１：Ｎｏ）、即ち、現在のスピーカ構成がサラウンドスピーカを含まず前方のスピーカのみである場合（サブウーファーはある場合と無い場合が含まれる）、信号処理回路２はそのままクロスオーバー周波数判定処理に戻る。

クロスオーバー周波数判定処理では、ステップＳ７０でクロスオーバー周波数Ｆｘが決定される。この際、低音域量感重視処理においてクロスオーバー周波数Ｆｘが強制的に固定値１５０Ｈｚに設定された場合には、クロスオーバー周波数Ｆｘはそのまま１５０Ｈｚとなる。一方、低音域量感重視処理においてクロスオーバー周波数Ｆｘの強制設定が行われなかった場合には、信号処理回路２は、ステップＳ２０で決定された仮判定値の最大値Ｆｘｍａｘをクロスオーバー周波数Ｆｘとする。

次に、このような低音域量感重視処理を行う理由について説明する。ステップＳ４０にて判定されるように、スピーカ構成が、（Ａ）サブウーファーとスモールスピーカのみの構成、又は、（Ｂ）サラウンドスピーカを含まない構成、であるような場合には、そのユーザは音像の方向性をあまり気にしないタイプのユーザであると推測できる。そこで、そのようなユーザの場合には、違和感防止処理のように音像の違和感防止を行うのではなく、低域の量感を優先し、低域再生能力の十分なスピーカを通じて低域成分を十分に再生することとするのである。

具体的には、スピーカ構成がサブウーファーとスモールスピーカのみである場合には、ステップＳ６２に示すように、クロスオーバー周波数Ｆｘを強制的に固定値１５０Ｈｚに設定し、１５０Ｈｚまでの低域成分をサブウーファーで再生することにより十分に低域音を再生する。一方、スピーカ構成がサラウンドスピーカを含まない構成である場合もユーザは音像の方向性をあまり気にしないタイプであると推測できるのであるが、この場合にはスモールスピーカのチャンネルの低域成分をフロントスピーカから再生する場合とサブウーファーから再生する場合があるため、必ずしも低域成分がサブウーファーに振り分けるとは限らない。よって、サブウーファーとスモールスピーカのみの構成の場合のように強制的にクロスオーバー周波数Ｆｘを固定値に設定することはしない。

以上説明したように、本実施例のクロスオーバー周波数判定処理によれば、スピーカ構成に基づいてスモールスピーカが接続されたチャンネルの低域成分がサブウーファーに振り分けられる場合には、違和感防止処理が実行されるので、ユーザが音像の違和感を覚えることが防止できる。また、スピーカ構成がサブウーファーとスモールスピーカのみを含む構成の場合には、そのユーザは音像の方向性よりも低音の量感を重視すると推定し、クロスオーバー周波数Ｆｘを強制的に高めの周波数に固定して、サブウーファーから低音を十分に再生する。このように、本実施例では、オーディオシステム１００に接続されたスピーカの構成に応じて適切な方法でクロスオーバー周波数を設定し、低域成分を再生することができる。

（ＩＩ）第２実施例
次に、クロスオーバー周波数判定処理の第２実施例について説明する。上述のように、基本的に低域再生能力の不十分なスピーカが接続されたチャンネルの低域成分は、低域再生能力の十分な他のスピーカに振り分けて再生してやることが好ましい。しかし、他のスピーカに振り分ける低域成分があまり高い周波数を含むと好ましくない結果が生じる。通常、センターチャンネルなどのスモールスピーカが接続されるチャンネルの低域成分は、ユーザの前方に配置されるペアのラージスピーカ、ユーザの後方に配置されるペアのラージスピーカ、又は、サブウーファーに振り分けられて再生されることになる。ここで、サブウーファーに振り分けられる低域成分が、人間の声などに対応する周波数（一般的には１５０Ｈｚ程度から高域の周波数と言われる。）を含む場合、その低域成分をユーザの前方に位置するペアのラージスピーカに振り分けて再生する場合にはユーザは違和感を覚えないが、ユーザの後方に位置するペアのラージスピーカやサブウーファーに振り分けて再生する場合には、人間の声がユーザの後方に位置するペアのスピーカや部屋の隅などに配置されたサブウーファーから聞こえることとなり、ユーザが違和感を覚えることがある。

この観点から、第２実施例においては、低域再生能力が不十分なスピーカが接続されたチャンネルの低域成分を、低域再生能力が十分な他のスピーカに振り分けて再生する場合に、その低域成分に人間の声が含まれないようにクロスオーバー周波数の上限を制限する。これにより、人間の声がユーザの後方や部屋の隅などのおかしな方向から聞こえることによりユーザに違和感を与えることを防止する。

クロスオーバー周波数判定処理の第２実施例のメインルーチンは図６に示すものと同様であり、違和感防止処理及び低音域量感重視処理の詳細が前述の第１実施例とは異なっている。図７（ａ）に第２実施例による違和感防止処理のフローチャートを示し、図７（ｂ）に第２実施例による低音域量感重視処理のフローチャートを示す。

まず、違和感防止処理について説明する。図７（ａ）に示すように、第２実施例の違和感防止処理では、ステップＳ５３が追加されている。即ち、ステップＳ５１において、スモールスピーカが接続されたチャンネルの低域成分がサブウーファーへは振り分けられないと判断された場合（ステップＳ５１；Ｎｏ）、信号処理回路２は、クロスオーバー周波数の上限値Ｆｌｉｍｉｔを第２上限値１３０Ｈｚに設定する（ステップＳ５３）。これにより、ステップＳ７０において最終的に決定されるクロスオーバー周波数Ｆｘは第２上限値１３０Ｈｚ以下に制限される。

この第２上限値は、人間の声の周波数帯域の下限、即ち１５０Ｈｚ程度より少し低い周波数として決定されている。即ち、人間の声の周波数の下限が１５０Ｈｚであるとし、これに多少の余裕を見て、１３０Ｈｚ以上の低域成分が他のスピーカへ振り分けられないようにすれば、人間の声がユーザの後方や、サブウーファーが配置された方向など、違和感のある方向から聞こえるという不具合を防止することができる。なお、この１３０Ｈｚという周波数は単なる一例であり、本発明の適用がこれに限定されるものではない。即ち、この場合の第２上限値は、人間の声の下限周波数より所定のマージン分だけ低い任意の周波数に設定することができる。以上の趣旨より、第２上限値は、ステップＳ５２において設定される第１上限値より高い周波数に設定される。

なお、ステップＳ５１において、スモールチャンネルの低域成分がサブウーファーに振り分けられると判断された場合には、ステップＳ５２において、クロスオーバー周波数の上限値が１００Ｈｚに制限されるので、人間の声が違和感のある方向から聞こえるという不具合は生じない。

次に、低音域量感重視処理について説明する。図７（ｂ）に示すように、第２実施例の低音域量感重視処理では、ステップＳ６３が追加されている。即ち、ステップＳ６１において、スピーカ構成がサブウーファーとスモールスピーカのみの構成でない、つまり、サラウンドスピーカを含まない構成であると判断された場合（ステップＳ６１；Ｎｏ）、信号処理回路２は、クロスオーバー周波数の上限値Ｆｌｉｍｉｔを第３上限値１３０Ｈｚに設定する（ステップＳ６３）。これにより、ステップＳ７０において最終的に決定されるクロスオーバー周波数Ｆｘは１３０Ｈｚ以下に制限される。よって、上記の違和感防止処理の場合と同様に、人間の声がユーザの後方や、サブウーファーが配置された方向など、違和感のある方向から聞こえるという不具合を防止することができる。この第３上限値は、通常は、前述の第２上限値と同じ値に設定され、第１上限値より高い周波数に設定される。

一方、ステップＳ６１において、スピーカ構成がサブウーファーとスモールスピーカのみの構成であると判断された場合には、ステップＳ６２において、クロスオーバー周波数Ｆｘが強制的に固定値１３０Ｈｚに設定されるので、人間の声が違和感のある方向から聞こえるという不具合は生じない。

このように、第２実施例においては、違和感防止処理及び低音域量感重視処理の利点を維持しつつ、さらに、人間の声が違和感のある方向から聞こえるという不具合を防止することができる。

（変形例）
上記のクロスオーバー周波数判定処理の実施例では、信号処理回路２は、ステップＳ２０において、各スピーカについて得られたクロスオーバー周波数の仮判定値ＦｘＬ〜ＦｘＲＳのうちの最大値Ｆｘｍａｘを決定し、これに基づいてステップＳ７０においてクロスオーバー周波数Ｆｘを１つに決定している。よって、全てのチャンネルに対して唯一のクロスオーバー周波数Ｆｘが設定されることとなる。しかし、本発明の適用はこれには限定されない。即ち、ステップＳ２０の処理を省略し、スピーカ毎に得られた仮判定値ＦｘＬ〜ＦＲＳについて、ステップＳ７０において個別にクロスオーバー周波数Ｆｘを決定することとしてもよい。また、ペアを構成するスピーカ、例えば左右のフロントスピーカ、左右のサラウンドスピーカなどについては、唯一のクロスオーバー周波数を設定し、それ以外については個別にクロスオーバー周波数Ｆｘを決定することとしてもよい。

但し、各チャンネルについて個別に異なるクロスオーバー周波数を適用する場合には、チャンネル間で異なる帯域制限フィルタ（ＨＰＦ及びＬＰＦ）を適用することとなる。よって、それらの間の位相特性が異なるため、チャンネル間での干渉が生じ、再生時の聴感上の特性が劣化してしまうという不具合が生じうる。この点、上記の実施例のように、全てのチャンネルについて共通のクロスオーバー周波数を適用する場合には、そのような不具合が生じないという利点がある。

１ 音源
２ 信号処理回路
３ 測定用信号発生器
４ Ｄ／Ａ変換器
５、９ 増幅器
６ スピーカ
８ マイク
１０ Ａ／Ｄ変換器
２０ コントローラ
２１ 加算器
２２Ｌ〜ＲＳ 高域通過フィルタ
２２ＳＷ 低域通過フィルタ

Claims (6)

1. 複数のスピーカに接続された音場制御装置に使用されるクロスオーバー周波数判定装置であって、
   前記複数のスピーカの各々からテスト信号を出力し、マイクで集音することにより、前記複数のスピーカの各々についてクロスオーバー周波数の仮判定値を決定する仮判定手段と、
   前記複数のスピーカの構成に基づいて、低域再生能力が不十分なスピーカが接続されたチャンネルの信号の低域成分が、低域専用スピーカが接続されたチャンネルに供給されるか否かを判定する低域供給先判定手段と、
   前記低域成分が低域専用スピーカに供給されると前記低域供給先判定手段が判定した場合に、前記仮判定値を予め決められた第１上限値で制限した値をクロスオーバー周波数の判定値として出力し、前記低域成分が低域専用スピーカが接続されたチャンネルに供給されないと前記低域供給先判定手段が判定した場合に、前記仮判定値を、第１上限値よりも高い周波数である予め決められた第２上限値で制限した値をクロスオーバー周波数の判定値として出力するクロスオーバー周波数判定手段と、を備えることを特徴とするクロスオーバー周波数判定装置。
2. 前記第２上限値は、人間の声の下限周波数よりも所定周波数低い周波数であることを特徴とする請求項１に記載のクロスオーバー周波数判定装置。
3. 前記複数のスピーカの構成が、低域専用スピーカ及び低域再生能力が不十分なスピーカのみを含む構成であるか否かを判定するスピーカ構成判定手段をさらに備え、
   前記複数スピーカの構成が低域専用スピーカ及び低域再生能力が不十分なスピーカのみを含む構成であると前記スピーカ構成判定手段が判定した場合、前記クロスオーバー周波数判定手段は、前記仮判定値にかかわらず、クロスオーバー周波数を予め決定された固定値に設定することを特徴とする請求項１に記載のクロスオーバー周波数判定装置。
4. 前記複数のスピーカの構成が、サラウンドスピーカを含まない構成であるか否かを判定するスピーカ構成判定手段をさらに備え、
   前記複数スピーカの構成がサラウンドスピーカを含まない構成であると前記スピーカ構成判定手段が判定した場合、前記クロスオーバー周波数判定手段は、前記仮判定値を予め決められた第３上限値で制限した値をクロスオーバー周波数の判定値として出力することを特徴とする請求項３に記載のクロスオーバー周波数判定装置。
5. 前記仮判定手段は、前記複数のスピーカの各々について得られた仮判定値のうちの最大値を、前記複数のスピーカ全てについての仮判定値とすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のクロスオーバー周波数判定装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載のクロスオーバー周波数判定装置と、
   前記複数のスピーカのチャンネルの各々に設けられた帯域制限フィルタに前記クロスオーバー周波数の判定値を設定する設定手段と、を備えることを特徴とする音場制御装置。

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