JP2008085647A - スピーカシステム及びスピーカの音質調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】好適に音響歪を抑えることができるスピーカシステム及びスピーカの音質調整方法を実現する。
【解決手段】スピーカシステム１０は、スピーカ２から音が出力される際に振動センサ３によって検出したキャビネット１の振動に基づき、キャビネット１の共振点である共振周波数を判定し、その共振周波数の音圧を下げるように音楽信号の周波数特性を調整することによって、スピーカ２から出力される音に伴うキャビネット１の共振を低減することができ、その共振に伴う音響歪の発生を好適に抑えることを可能にした。
【選択図】図１

Description

本発明は、スピーカシステム及びスピーカの音質調整方法に関する。

従来、高周波音響エネルギーを放射するための幅狭開口又はスロットを具備するエンクロージャを備えるスピーカシステムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
また、復号メモリに格納された復号した音楽データに基づいて、各タイミングの出力レベルを所定の閾値テーブルにより閾値判断して、振動を制御するための振動制御データを生成するとともに、その閾値判断に応じて振動の振幅量を調整することによって、出力される音楽に合わせて振動を制御して、臨場感を高めることが可能な音楽出力装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
また、入力された音楽信号をイコライズすることによって、特定の周波数域を強調したメリハリのある体感振動を得ることができる体感音響装置が知られている（例えば、特許文献３参照。）。

ところで、様々な音を出力するスピーカシステムは、常に何かしらの不要な振動を発生しており、その振動が音として放射されると音響歪として聞こえてしまうことがある。
特に、この音響歪は、スピーカシステムのエンクロージャ（キャビネット）の共振周波数（固有振動数）と等しい振動が作用した際に、その周波数特性で共振して振動ピークが生じることによって発生するので、その共振を抑えるようにして音響歪を低減する技術が知られている。
特開２００４−３０４８１０号公報 特開２００２−４１０９４号公報 特開２００４−２３４８８号公報

しかしながら、上記従来技術の場合、共振に伴う振動を完全に抑えることは困難であるので、共振を抑えて音響歪を抑えることには限界があった。

本発明の目的は、好適に音響歪を抑えることができるスピーカシステム及びスピーカの音質調整方法を提供することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、スピーカシステムであって、
所定の入力信号に基づき、音を出力するスピーカと、
前記スピーカを収容するキャビネットと、
前記スピーカから音が出力される際の前記キャビネットの振動を検出する振動センサと、
前記振動センサにより検出された前記キャビネットの振動に基づき、そのキャビネットの共振周波数を判定する共振判定制御手段と、
前記共振判定制御手段により判定された共振周波数の音圧を下げるように、前記入力信号の周波数特性を調整する周波数調整制御手段と、
を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、スピーカの音質調整方法であって、
キャビネットに収容されるスピーカが、所定の入力信号に基づき音を出力する音出力工程と、
前記音出力工程において前記スピーカから音が出力される際の前記キャビネットの振動を、振動センサによって検出する振動検出工程と、
前記振動検出工程において前記振動センサにより検出された前記キャビネットの振動に基づき、そのキャビネットの共振周波数を判定する共振判定工程と、
前記共振判定工程において判定された共振周波数の音圧を下げるように、前記入力信号の周波数特性を調整する周波数調整工程と、
を備えることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、スピーカシステムは、スピーカから音が出力される際に振動センサによって検出したキャビネットの振動に基づき、キャビネットの共振点である共振周波数を判定し、その共振周波数の音圧を下げるように音楽信号などの入力信号の周波数特性を調整することができるので、スピーカから出力される音に伴うキャビネットの共振を低減することができ、その共振に伴う音響歪の発生を好適に抑えることが可能になる。
よって、スピーカシステムは、音響歪を低減した良好な音質の音を出力することができる。

請求項２に記載の発明によれば、スピーカの音質調整方法において、スピーカから音が出力される際のキャビネットの振動を振動センサによって検出し、その振動センサにより検出されたキャビネットの振動に基づき、そのキャビネットの共振周波数を判定し、その判定された共振周波数の音圧を下げるように、入力信号の周波数特性を調整することによって、スピーカから出力される音に伴うキャビネットの共振を低減することが可能になるので、その共振に伴う音響歪の発生を好適に抑えることができる。
よって、スピーカシステムにおける音質を調整し、スピーカシステムに音響歪を低減した良好な音質の音を出力させることが可能になる。

以下に、本発明に係るスピーカシステム及びスピーカの音質調整方法について、図面を用いて具体的な態様を説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。

スピーカシステム１０は、図１に示すように、箱状のキャビネット１と、キャビネット１の前面から音を出力するように配置されるスピーカ２と、キャビネット１の振動を検出する振動センサ３と、所定の信号源（例えば、ＣＤプレーヤ（図示省略））からの入力信号である音楽信号の周波数特性を調整するイコライザ４と、イコライザ４からの出力信号を増幅してスピーカ２に出力するアンプ５と、スピーカシステムの各部を制御する制御部６等を備えている。

キャビネット１は、その内部にスピーカ２を収容する筐体である。
なお、キャビネット１に、そのキャビネット１の共振周波数（固有振動数）と等しい振動が作用した際に、キャビネット１はその周波数特性で共振してしまい、その共振に伴う振動が音響歪となってしまうことがある。

スピーカ２は、例えば、ボイスコイルと、そのボイスコイルに取り付けられた振動板とを有する周知のスピーカであり、キャビネット１の前面の開口から音を出力するように、キャビネット１の内部に配設されている。
なお、スピーカ２の構成や動作は従来公知のものと同様であるので、ここでは詳述しない。

振動センサ３は、キャビネット１の内面あるいは外面に貼付されるなどして配設されており、キャビネット１の振動、特に、スピーカ２から音が出力される際のキャビネット１の振動を検出するようになっている。

イコライザ４は、入力された音楽信号の周波数特性を調整して、スピーカ２が出力する音の音質を調整するようになっている。
なお、イコライザ４の動作や処理は従来公知のものと同様であるので、ここでは詳述しない。

アンプ５は、イコライザ４を介して入力される音楽信号を増幅して、スピーカ２に出力する増幅器である。

制御部６は、例えば、各種の処理や制御を実行するＣＰＵと、各種の処理や制御を実行するためのプログラムや各種の処理や制御に要するデータが格納されたＲＯＭと、各種データを格納して各種処理の作業領域となるＲＡＭ等を備えている。
そして、制御部６は、ＣＤプレーヤなどの信号源（図示省略）からの音楽信号に基づく音を、スピーカ２から出力する制御処理を実行する。

また、制御部６は、図示しないＲＯＭに格納されている共振判定制御プログラム６ａを実行することで、振動センサ３にキャビネット１の振動を検出させ、その振動センサ３により検出されたキャビネット１の振動（特に、スピーカ２から音が出力される際のキャビネット１の振動）に基づき、そのキャビネット１の共振点である共振周波数を判定する共振判定制御手段として機能する。
具体的には、共振判定制御手段としての制御部６は、振動センサ３により検出されたキャビネット１の振動に応じた振動ピークが所定の閾値以上となる周波数を共振点とみなして、その周波数を共振周波数と判定する制御を実行する。

また、制御部６は、図示しないＲＯＭに格納されているイコライザ制御プログラム６ｂを実行することで、共振判定制御手段としての制御部６により判定された共振周波数の音圧を下げるように、入力される音楽信号の周波数特性を調整する周波数調整制御手段として機能する。
具体的には、周波数調整制御手段としての制御部６は、判定された共振周波数の音圧をさげるための逆特性フィルタを生成し、周波数調整制御手段の一部として機能するイコライザ４に入力される音楽信号の周波数特性をその逆特性フィルタによって調整する制御を実行する。

次に、スピーカシステム１０におけるスピーカの音質調整方法について、図２に示すフローチャートに基づき説明する。

まず、スピーカシステム１０のスピーカ２から音楽信号に基づく音を出力する（ステップＳ１０１：音出力工程）。
そして、スピーカ２から音が出力される際のキャビネット１の振動を、振動センサ３が検出する（ステップＳ１０２：振動検出工程）。

次いで、制御部６は、振動センサ３が検出した振動データをＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理するとともに所定の平均化処理を施して、一定時間における周波数毎の振動ピークを抽出して取得する（ステップＳ１０３）。
そして、制御部６は、所定の閾値を超える振動ピークがあるか否かを判断する（ステップＳ１０４）。

制御部６が、所定の閾値を超える振動ピークがあると判断すると（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、制御部６は、所定の閾値を超えるその振動ピークに対応する周波数を共振点である共振周波数と判定する（ステップＳ１０５：共振判定工程）。例えば、制御部６は、図３（ａ）に示す周波数の振動ピークに基づき、ｆｑ［Ｈｚ］の周波数を共振周波数と判定する。
次いで、制御部６は、そのｆｑ［Ｈｚ］の周波数に応じた逆特性フィルタを生成する(ステップＳ１０６)。例えば、制御部６は、図３（ａ）に示す共振周波数を打ち消す逆特性フィルタとして、図３（ｂ）に示す逆特性フィルタを生成する。

そして、制御部６は、生成した逆特性フィルタによって、イコライザ４に入力される音楽信号の周波数特性を調整するようにイコライザ４を制御する（ステップＳ１０７：周波数調整工程）。そして、スピーカシステム１０は、スピーカ２から共振周波数の音圧を下げる処理を行った音の出力を行う。
例えば、制御部６は、図３（ｂ）に示す逆特性フィルタによって、イコライザ４に入力される音楽信号における図３（ａ）に示す共振周波数を打ち消す処理を施して、図３（ｃ）に示すように、スピーカ２からのｆｑ［Ｈｚ］の周波数の出力を平坦に近づけて、共振周波数の音圧を下げる。そして、スピーカ２から共振周波数の音圧を下げた音が出力される。

つまり、スピーカシステム１０の制御部６は、共振周波数の音圧を下げる処理を実行することにより、スピーカ２から出力される音によってキャビネット１が共振してしまうことを防止し、音響歪が発生することを低減する。
そして、スピーカシステム１０における音響歪を低減することによって、そのスピーカシステム１０における音質を調整し、良好な音の出力が可能になる。

一方、制御部６が、所定の閾値を超える振動ピークがないと判断すると（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、ステップＳ１０７へ進む。
そして、ステップＳ１０７において、制御部６は、共振周波数の音圧を下げるような処理は行わず、イコライザ４に入力される音楽信号を所定とおりにスピーカ２に出力するようにイコライザ４を制御して（ステップＳ１０７）、通常の音の出力を行う。

このように、本発明に係るスピーカシステム１０は、ユーザがスピーカシステム１０によって所望する音楽を聴く際に、その音楽の音をスピーカ２から出力しつつキャビネット１の共振周波数を判定し、その共振周波数の音圧を下げる処理を実行することによって、スピーカ２から出力される音によりキャビネット１が共振してしまうことを抑えることができ、より好適に音響歪の発生を抑えることができる。
そして、スピーカシステム１０は、音響歪を低減した良好な音質の音を出力することが可能になる。

なお、本発明であるスピーカの音質調整方法は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、製造されたスピーカシステムの出荷前に、品質検査としてそのスピーカシステムにおいて所定の音を出力しつつキャビネットの振動を検出して、そのキャビネットの共振周波数を判定するとともに、その共振周波数に関するデータや、その共振周波数を打ち消すための逆特性フィルタに関するデータを図示しないＲＯＭなどに記憶することによって、スピーカの音質調整を行うようにしてもよい。
この場合、ユーザがそのスピーカシステムによって所望する音楽を聴く際に、スピーカシステムの制御部が、予め記憶されている逆特性フィルタに関するデータなどによってイコライザを制御して、共振周波数の音圧を下げる処理を実行することによって、キャビネットが共振してしまうことを抑えて、共振に伴う音響歪の発生を抑えることで、スピーカの音質が調整されるようになっている。

なお、以上の実施の形態においては、図３（ａ）に示すように、共振周波数の振動ピークが１つである場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、共振周波数の振動ピークが２つ以上あってもよく、その場合、その振動ピークの数に応じた複数の逆特性フィルタを生成するようにすればよい。

また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

本発明に係るスピーカシステムの要部構成を示すブロック図である。 本発明に係るスピーカシステムにおけるスピーカの音質調整方法の処理を示すフローチャートである。 共振周波数の振動ピーク（ａ）と、その共振周波数に対する逆特性フィルタ（ｂ）と、共振周波数の音圧を下げた状態（ｃ）と、を示す説明図である。

符号の説明

１ キャビネット
２ スピーカ
３ 振動センサ
４ イコライザ（周波数調整制御手段）
５ アンプ
６ 制御部（共振判定制御手段、周波数調整制御手段）
６ａ 共振判定制御プログラム
６ｂ イコライザ制御プログラム
１０ スピーカシステム

Claims (2)

1. 所定の入力信号に基づき、音を出力するスピーカと、
   前記スピーカを収容するキャビネットと、
   前記スピーカから音が出力される際の前記キャビネットの振動を検出する振動センサと、
   前記振動センサにより検出された前記キャビネットの振動に基づき、そのキャビネットの共振周波数を判定する共振判定制御手段と、
   前記共振判定制御手段により判定された共振周波数の音圧を下げるように、前記入力信号の周波数特性を調整する周波数調整制御手段と、
   を備えることを特徴とするスピーカシステム。
2. キャビネットに収容されるスピーカが、所定の入力信号に基づき音を出力する音出力工程と、
   前記音出力工程において前記スピーカから音が出力される際の前記キャビネットの振動を、振動センサによって検出する振動検出工程と、
   前記振動検出工程において前記振動センサにより検出された前記キャビネットの振動に基づき、そのキャビネットの共振周波数を判定する共振判定工程と、
   前記共振判定工程において判定された共振周波数の音圧を下げるように、前記入力信号の周波数特性を調整する周波数調整工程と、
   を備えることを特徴とするスピーカの音質調整方法。

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