JP2013143763A

JP2013143763A - ラウドネス補正手段と音質調整手段

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Inventors: Susumu Taniguchi; 進谷口
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Publication date: 2013-07-22
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Abstract

【課題】人が持つ音の大きさの感覚（聴覚）が音の大小によって異なった周波数特性を持っていることが原因で発生する音質の変化をラウドネス補正や音質調整することとその利用、及び騒音計以外の方法での音圧レベルの測定。
【解決手段】ＩＳＯ２２６：２００３等ラウドネス曲線の分析により得られた、音源と出力の音圧レベルの差の値により傾きとレベルが決まる、２０〜８００Ｈｚ間と８００〜６．３ｋＨｚ間及び６．３ｋＨｚ〜１２．５ｋＨｚ間に配置される３本の直線フィルタ曲線により折線近似される特性のイコライザにより、ラウドネス補正や音質調整を行い、音を加工する。また、音圧レベルと聴覚レベルが周波数単位で線形な関係だが低域と１ｋＨｚ辺りとは大きなレベル差があることを利用し、２つ異なる周波数の信号が同じ大きさ（聴覚レベル）に聴こえる時の信号電圧（音圧）レベルの差によって音圧レベルを測定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気音響機器を使用した場合に、音圧レベルの大小によって聴覚が異なる周波数特性であることが原因で発生する音質の劣化を、音源と出力間での音圧レベルの差の値で特性が決まる、３本の直線による折線近似特性のイコライザを特徴とするラウドネス補正方法と音質調整方法及び音圧測定方法に関するものである。前記の各方法は、音響装置とコンピュータソフトウェア及びＣＤやＤＶＤ、放送音声などのメディアで構成される。

スピーカーの音量を変えると音の大きさ以外に、中域の音量感に対する低域と高域の音量感（音質）も変化することが古くから知られている。この現象は、人間の聴覚が音圧レベルに対し周波数特性を持っていることに起因しているとされている。この特性を表現する等ラウドネス曲線は、１９３０年代のフレッチャー・マンソン曲線や１９５０年代にロビンソン・ダドソン曲線があったが、２００３年８月に日本を含む国際共同研究チームの提案で新しい等ラウドネス曲線（図１７）が国際規格ＩＳＯ２２６：２００３として発表された。

ラウドネス補正は、ラウドネスコントロールとして一部のステレオアンプで実用化されたが、ＩＳＯ２２６：２００３発表以前の等ラウドネス曲線が正確でなかった為か、図１８（ａ）に示す回路と特性に代表される１ＫＨｚを中心とした特性曲線による補正が行われたが、低音がボコボコするだけと評価され、精度が低いという欠点があった。また、似た特性曲線で音質を調整出来る図１８（ｃ）に示す音質調整（トーンコントロール）がある。

その後、グラフィックイコライザ（アナログ機器）やデジタル処理（以下、ＣＰＵやＤＳＰによる信号処理の意味）での補正（図１８（ｂ））が一般的になったが、聴取時に自分の耳で判断しながら調整する方法が行われ、音量を変えるたびに再調整したり、事前に調整した時のメモリデータを呼び出したりする必要がある。この方法は、個人の感性に頼るものであり、特定の数値化された指針はない。

最近は、入力信号と出力をマイクロフォンで測定した信号を６バンド程度に分割して得た各信号のレベルと等ラウドネス曲線とをデジタル処理で比較し、各バンドのレベル調整や再合成することでラウドネス補正をすることを特徴とした方法などが提案されている。しかし、決定的な製品や確立された方法となっていない。

また、音圧レベル測定はマイクロフォンを使った騒音計（ＳｏｕｎｄＬｅｖｅｌＭｅｔｅｒ）を使用しての測定方法のみである。なお、図１８（ｄ）に騒音計のブロック図の一例を示す。

特開２００９−１１１５３８号公報特表２００９−５３８５５４号公報

プレスリリース「２次元等ラウドネス曲線の全聴野精密決定」独立行政法人産業技術総合研究所

本発明が解決しようとする課題は、人の聴覚が音圧レベルによってラウドネス周波数特性を持っていることに起因して電気音響機器の音源と出力の音圧レベルの差で発生する音質劣化の現象を、ＩＳＯ２２６：２００３等ラウドネス曲線の分析と試作及び実験で明快なラウドネス補正曲線を獲得し具現化出来た技術により、ラウドネス補正が出来る方法と音響装置、コンピュータソフトウェア及びメディアを提供することである。さらに、得られたラウドネス補正方法を利用した音質調整方法と音圧測定方法を提供することである。

なお、以下では音圧レベル（ＳｏｕｎｄＰｒｅｓｓｕｒｅＬｅｖｅｌ）をＳＰＬと省略し、単位にはｄＢを使用する。人の音の大きさの感覚であるラウドネスのレベル（ＨｅａｒｉｎｇＬｅｖｅｌ）をＨＬと省略し、区別のためＰｈｏｎｓを単位として使用する。

また、本発明での音源音圧レベルとは、例えば楽器や声をマイクロフォンでピックアップしてオンラインでスピーカーを鳴らした場合は、発音体（音源）のＳＰＬのことである。一般に、生演奏のオーケストラのＳＰＬは８０〜１００ｄＢと言われている。

ただし、メディアすなわちＣＤやＤＶＤ、映画などの記録媒体及びＴＶやＦＭ放送、インターネットなどを含む放送媒体の音源音圧レベルは、ミキシング調整した調整室でのモニター音のＳＰＬのことである。なぜなら、音楽録音スタジオの調整室で作業されたメディアは、調整室のモニター音のＳＰＬで聴覚による調整、すなわちラウドネス補正されたものであるからである。一般に、音楽録音スタジオの調整室は８５〜９０ｄＢと言われている。また、放送音声の調整室は音楽録音スタジオより低いことが多いが、統一されたレベル規定は無いと思慮される。

同様に、出力音圧レベルとは、スピーカーやイヤホンで聴く聴取者の耳に入るＳＰＬのことである。一般に、家庭でのテレビの聴取は６０ｄＢ、店舗のＢＧＭでは３０ｄＢ程度と言われている。また、家庭のステレオでは千差万別だが３０ｄＢ〜７５ｄＢ程度と思慮される。例えば、家庭のテレビ聴取では６０ｄＢ辺りのラウドネス周波数特性で聴いていることになる。なお、ＩＳＯ２２６：２００３等ラウドネス特性のＳＰＬ測定は、「人の頭の中心がくる位置に置いて、人の頭のない状態で校正されている」と記載されており、同様な考え方である。

音源と出力のＳＰＬの差を、ＦＭ放送のＤＪ番組をＦＭ局調整室で７５ｄＢのＳＰＬでモニターしたものを家庭の視聴者が６０ｄＢのＳＰＬで聴く場合を想定して以下に説明する。なお、ＦＭ局調整室ではアナウンサーの声はモニターを聴いてイコライジング調整をするが、９０ｄＢ（ＳＰＬ）の音楽録音スタジオで調整された音楽ＣＤは調整無しで送出することに成る。

この時、７５ｄＢで聞くＦＭ調整室では、ＣＤ音楽は音楽録音スタジオ調整室の９０ｄＢとの差が１５ｄＢ程度で音質劣化は少ない。一方、６０ｄＢで聞く視聴者は、アナウンサーの声ではＦＭ調整室の７５ｄＢとの差が１５ｄＢ程度で済むが、ＣＤ音楽は音楽録音スタジオ調整室の９０ｄＢとの差となる為に３０ｄＢとなり、大きく異なるラウドネス周波数特性で聴くことになる。（図１１参照）

結果、中域の音量感に対し低域と高域の音量感が小さい、バランスの悪い音楽に聴こえることになる。顕著な例が店舗のＢＧＭでベースの音が聴こえない現象に表れていて、けっして天井スピーカーの特性が悪いだけでは無い。

音圧測定方法とは、ＳＰＬを特定するための測定方法のことである。本発明のラウドネス補正方法にとって重要な役割を果たすのが音圧レベルであり、騒音の音圧レベルを測る目的の騒音計以外に、本発明の補正に適した測定方法が必要なためである。

上記課題「ラウドネス補正方法」を解決するための手段は、図１に示す２０〜８００Ｈｚ間の直線近似線（ＬｉｎｅａｒＡｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ）の傾き（ｄＢ／Ｏｃｔ）と８００〜６．３ｋＨｚ間の直線近似線のレベル差（ｄＢ）及び６．３ｋＨｚ〜１２．５ｋＨｚ間の直線近似線の傾き（ｄＢ／Ｏｃｔ）が、ＳＰＬの差（ｄＢ）により決定される３本の直線近似線により折線近似される特性のイコライザ（等価器）によるラウドネス補正方法を用いることである。

算出出来る。

きい時はプラスで計算し、プラスの時に図１の近似線は上下対象に反転する。また、２０〜８００Ｈｚの近似線は８００〜６．３ｋＨｚの近似線と８００Ｈｚで接続し、同様に６．３〜１２．５ｋＨｚの近似線は８００〜６．３ｋＨｚ近似線と６．３ｋＨｚで接続する。なお、交点付近は適当な曲線で接続し、特に１ＫＨｚでは、０ｄＢに接近するように設定する。

以下に図を用いて、本発明によるラウドネス補正方法の動作原理を説明する。

図２は、図１７のＩＳＯ２２６：２００３等ラウドネス曲線の曲線を数値化することにより、横軸をＳＰＬ、縦軸をＨＬとし主要な周波数ごとに記したものである。ここで判ることは、ＨＬが２０Ｐｈｏｎｓ以上では各曲線が直線即ちＳＰＬとＨＬが線形な関係にあることと、周波数が１ｋＨｚから低域や高域に遠ざかるに従いＳＰＬ対ＨＬが１対１の１ｋＨｚ曲線より同じ方向に傾きを増しながら離れていっていることが判る。

図３は、図２の１ｋＨｚと６３Ｈｚ曲線だけを記し、ＨＬが９０Ｐｈｏｎｓと６０Ｐｈｏｎｓの時に必要なＳＰＬとの関係を示したものである。Ａの１ｋＨｚと６３Ｈｚの音が同じ９０Ｐｈｏｎｓで聴こえるためには６３Ｈｚを１ｋＨｚよりＳＰＬを１４．５ｄＢ大きくする必要があり、Ｂの６０Ｐｈｏｎｓでは、９０Ｐｈｏｎｓと同じレベル関係でＳＰＬを３０ｄＢ下げたのでは６３ＨｚのＨＬが６０Ｐｈｏｎｓより１８Ｐｈｏｎｓも小さく聴こえてしまう。同じＨＬにするには１４．５ｄＢに更に１１．７ｄＢ加算しなければならないことが判る。この１１．７ｄＢが、３０ｄＢのＳＰＬの差に対するラウドネス補正である。

図４は、ＨＬが９０Ｐｈｏｎｓと±１０Ｐｈｏｎｓ差の８０と１００Ｐｈｏｎｓで聴こえる６３Ｈｚの３つの音Ｃが、ＳＰＬでは前記のＳＰＬで＋１４．５ｄＢ大きくしたＤの１０４．５ｄＢＤと±６．１ｄＢの３つのＳＰＬになる。これを同じＳＰＬレベル関係で３０ｄＢ下げ、９０ＰｈｏｎｓでのＳＰＬ差１４．５ｄＢとラウドネス補正の１１．７ｄＢを加算したＥは、Ｆの６０Ｐｈｏｎｓと±１０Ｐｈｏｎｓ差の５０と７０Ｐｈｏｎｓで聴こえる。即ち、ＳＰＬを３０ｄＢ下げても同じバランスで聴くことが出来るラウドネス補正が出来ることが判る。このことは、他の周波数でも同様にあてはまる。

図５は、図１７のＩＳＯ２２６：２００３を数値化して、実用性の低い０と１０及びデータ量が少ない１００Ｐｈｏｎｓを除外した等ラウドネス曲線を記したものである。
図６（ａ）は、図５で最も耳の感度が高い３．１５ｋＨｚの値で各曲線が０ｄＢとなるよう（曲線を上下に平行移動）に記したものである。
図６（ｂ）は、図６（ａ）の６０Ｐｈｏｎｓの曲線を基準（０ｄＢ）として、各曲線を６０Ｐｈｏｎｓ曲線との差により記したものである。

図６（ｂ）では、３．１５ｋＨｚを中心としたほとんど差が無い部分と低域と高域とに規則性を持って扇状に広がる３つの領域があることが判る。この図が６０Ｐｈｏｎｓに対するラウドネス補正量を示すものであり、この３．１５ｋＨｚを中心にして分析することが、本発明の重要な特徴の一つである。

図７は、図６（ａ）の手法で従来方法の１ｋＨｚが０ｄＢとなるように記したものである。この図が、信号を６バンド程度に分割して補正する発想の原因であると思慮する。ただし、電気音響では１ｋＨｚを基準に論じられ、ＩＳＯ２２６：２００３等ラウドネス曲線でも１ｋＨｚの値を０ｄＢとして規定されているため、以下の図ではそれに合わせている。

図８は、図６（ｂ）の６０Ｐｈｏｎｓとの差による曲線を元のレベルの差を付加して、直線近似線と共に記したものである。実線が図５の等ラウドネス曲線より得られるものを示し、破線が規則性を持たせて記入した直線近似線（折線近似）である。２０Ｐｈｏｎｓで多少の誤差はあるが、全体に正確な近似が出来ている。また、「ＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅｉｎＳＰＬ」が０ｄＢのラインで上下が対象であり、音源と出力とでどちらのＳＰＬが大きくても、補正方向が逆であるだけで簡単に補正値を算出出来ることが判る。

図９（ａ）は、２０〜８００Ｈｚの帯域で、「ＨＬ対近似線の傾き（ｄＢ／Ｏｃｔ）」で記したものだが、線形な関係にあることが判る。
図９（ｂ）は、６．３ｋ〜１２．５ｋＨｚの帯域で、「ＨＬ対近似線の傾き（ｄＢ／Ｏｃｔ）」で記したものだが、線形な関係にあることが判る。
図９（ｃ）は、８００〜６．３ｋＨｚの帯域で、「ＨＬ対基準ＳＰＬ（１ＫＨｚでのＳＰＬ）と各近似線とのＳＰＬ差（ｄＢ）」で記したものだが、線形な関係にあることが判る。

その他、例えば１００Ｈｚや１２．５ｋＨｚでのＳＰＬ変化の差も、線形な関係にあることが判った。

図１０は、図８の手法で８０Ｐｈｏｎｓの曲線を基準（０ｄＢ）として各曲線を、レベルの差を付加して記したものである。等ラウドネス曲線より得られる曲線と近似曲線が広い範囲で一致していることから、本近似を広範囲に適用出来ることが判る。

なものとなっている。音源音圧レベルが９０ｄＢのＣＤを出力音圧レベルが３０ｄＢのＢＧＭで聴くと、６３Ｈｚで−２２ｄＢ、１２．５ｋＨｚでは−９ｄＢであり、中域だけが聴こえることの理由が判る。

図１２（ａ）は、エネルギー比（基準値は２０μパスカル）である音圧レベル（絶対レベル）の定義式と電力（パワー）の比での式を比較することで、音圧レベルの比（相対レベル）を電圧比（相対レベル）に置き換え出来る考察である。一般的にも言われていることでもあるが、これによりＳＰＬの差で得られた補正曲線をイコライザ回路の電圧比（ｄＢ）による補正特性曲線として採用出来ることが判る。

図１２（ｂ）は、以上からの本発明のラウドネス補正曲線の一例である。［００２９］〜［００３１］の項で各近似ファクターが広い範囲で線形であることから、近似曲線間の比例関係を利用して求めた近似線の計算式が［００１９］の式であり、これにより算出して記したのが図１２（ｂ）である。破線が折線近似で、実線は［００２０］での「交点付近を適当な曲線で接続し、特に１ＫＨｚでは、０ｄＢに接近するように設定する」を反映した現実的な特性で記してある。

図１３（ａ）は、本発明においてＳＰＬの差（−３２ｄＢ）をラウドネス補正するイコライザ回路の一例である。Ｒ３〜Ｒ８とＣ１〜Ｃ３で低域の特性を作り、Ａ２とＲ９、Ｒ１０でゲイン調整をし、Ｒ９とＣ６、Ｌ１及びＲ１１でＬＣの共振を使って高域の特性を作っている。なお、Ｌ１とＲ１１はシュミレーテッド・インダクタ（ＳｉｍｕｌａｔｅｄＩｎｄｕｃｔｏｒ）で置き換えが出来る。また、Ｒ１とＲ２のＡＴＴ（Ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ、減衰器）は音量可変用で、Ａ１はインピーダンス変換してアイソレートの役割を果たし、Ｃ４は直流カット、Ｃ５は位相補償の為のものである。

図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の低域と高域イコライザ回路で作るそれぞれの周波数特性である。
図１３（ｃ）は、図１３（ａ）のイコライザ回路で作るトータルの周波数特性である。
図１３（ａ）〜（ｃ）により、６ｄＢ／Ｏｃｔの曲線しか作れないコンデンサと抵抗１個ずつを使った図１８（ａ）の従来のラウドネスコントロール回路では本発明の特性を作れないことから、本発明が従来方法の特性と大きく異なっていることが明確に判る。

図１４（ａ）は、本発明を実施する場合のブロック図の一例である。補正イコライザ回路とＡＴＴを一体にしたものを２ｄＢ毎に作り、音量と補正を同時に可変する方式である。

図１４（ｂ）は、図１４（ａ）では多数のイコライザ回路が必要であるが、同じステップで最小の回路数により実施する場合のブロック図の一例である。２、４、８、１６、３２ｄＢの補正イコライザ回路とＡＴＴを一体にしたものを直列に配置し、各回路を通過又はバイパスを２進法で制御することで音量と補正を同時にコントロールする方式である。

図１４（ｃ）は、図１４（ｂ）での補正イコライザ回路とＡＴＴを別々配置し、制御回路に２進法の加減算ロジックを追加することで、音量と補正を同時にコントロールするスイッチと補正イコライザだけを可変出来るスイッチの２つを配置し、補正を微調整出来る機能を付加した方式によるブロック図の一例である。

図１５（ａ）は、図１４（ａ）〜（ｃ）がステップ式の調整であったが、ボリュームコントロールによる連続可変が出来る回路の一例である。

図１５（ｂ）は、図１５（ａ）の回路による周波数特性である。なお、ボリュームにはＢカーブを用いてあり、正確なレベルの確認にはステップ式の図１４（ａ）〜（ｃ）が有利であり、簡易な調整や音質調整には続可変回路が有用である。

前記［００３５］から［００４１］の項より、現在の回路技術で本発明のラウドネス補正が十分に実施可能なものであると共に、回路と構成はいろいろな方法で可能であることが判る。また、デジタル処理による方法でも現在の技術で置き換え出来ることも判る。

ただし、試作機での試聴でＣＤ側にも低域の大小のばらつきがあることを確認した。この中には、モニターの音量即ち音源音圧レベルの違いに原因あると判断出来るものもあり、解決するには統一規格を決めて、音源側すなわちメディア（ＣＤやＤＶＤ、映画、ＴＶ、ＦＭ放送など）が、音源音圧レベルを加工修正するか、デジタルデータや送出信号に音源音圧レベルを記録あるいは追加して提供することが必要であることを実感した。

人間は聴覚のみで音楽を聴くことが出来、その補正にとって音源音圧レベルは重要な指針（数値）であるが、現在音源音圧レベルの統一や提供は行われていない。もっとも、音源音圧レベルの違いの場合は、補正量を微調整することで補正出来る。

課題「音質調整方法」を解決するための手段は、図１８（ｃ）に示す従来の回路と特性による音質調整（トーンコントロール）が１ｋＨｚを中心に対象に変化する電気的特性の視点による音質調整となっているが、本発明では図１３〜１５のラウドネス補正での回路と特性を用いることで、聴覚に対する音質調整を行おうとするものである。実施は、現在の回路技術で十分に実施可能なものである。

課題「音圧測定方法」を解決するための手段は、以下に図を用いて、本発明の音圧測定の動作原理を説明する。

図１６（ａ）は、図１７のＩＳＯ２２６：２００３等ラウドネス曲線の曲線を数値化したものを用い、横軸を「８０Ｈｚと１ｋＨｚの音圧レベルの差」とし、縦軸を「ＳＰＬ」として関係を記したものである。実線が等ラウドネス曲線より得られるものを示し、破線が直線近似線である。曲線は、３０ｄＢ（ＳＰＬ）以上で線形な関係にあることが判る。

なお、上記関係は電圧（音圧）レベルの差（ｄＢ）により下記計算式で算出出来る。
音圧レベル（ｄＢ）＝１２６−（２．９９×電圧レベルの差）

このことから、異なった２つ周波数の信号（８０Ｈｚと１ｋＨｚ）が同じ大きさ（聴覚レベル）に聴こえる時の信号電圧（音圧）レベルの差の値により、音圧レベル（ＳＰＬ）を求められることが判る。

図１６（ａ）では、異なった２つ周波数の信号として８０Ｈｚと１ｋＨｚを使って関係を説明したが、図２に示すように、周波数単位でのＳＰＬとＨＬは３０ｄＢ（ＳＰＬ）以上で線形な関係であることから、周波数を変えても［００４９］の考え方を採用出来ることが判る。ただし、式の定数は変わる。

また、図２や図５では周波数が低くなるに従い１ｋＨｚとの音圧レベルの差が大きく、変化の仕方も大きくなっていることと、図５からは６３０〜１ｋＨｚの間は１ｋＨｚと同じ大きさに聴こえることが判り、２つ信号の周波数や種類の選定の参考となる。

図１６（ｂ）は、本発明の音圧測定方法の実施例の一つとしてのブロック図を示すものである。図では、１ｋＨｚと８０Ｈｚをオシレターやデジタル記録されたものを２つの信号とし、おのおのにボリュームとレベルメータを配置し、ミックスアンプでミックスした信号をパワーアンプ経由でスピーカーに送出することになる。

測定は、１ｋＨｚ信号を聴いている大きさ或いは聴こうとする大きさに合わせ、次に８０Ｈｚを上げて行き、１ｋＨｚと同じ大きさに聴こえた時の各レベルメータの値の差を図１６（ａ）や［００４８］の計算式でＳＰＬを求められる。なお、この時使う信号は単一周波数を使う方法とホワイトノイズなどを狭い帯域幅のフィルタを通し使う方法、ピアノなどの聴き慣れた音を使う方法も可能である。

また、ＥＸＴＩＮに入力するのは、事前に音楽編集ソフトを用いて図下部の信号波形に示すような、１ｋＨｚと８０Ｈｚが交互に出力する信号を作り、２つの音量が同じ大きさになるようにボリュームを調整することで、特定の音圧レベルを作り出す方法である。［００５２］での、ミックスアンプの出力にボリュームを追加し、各信号のボリュームをプリセットとして使うことでも同様な方法が可能である。

図１６（ｂ）のＥＸＴＩＮへは、８０Ｈｚと１ｋＨｚのレベルの差をＳＰＬが約６６ｄＢの時のレベルの差である２０ｄＢとし、１ｋＨｚを−２０ｄＢＦＳとしているのはＣＤの基準レベルが−１８ｄＢＦＳ〜−２０ｄＢＦＳであるのに合わせている。この信号をＣＤディスクに記録し、ＣＤとして再生装置で音量を合わせることで、ＣＤの基準レベルをＳＰＬが約６６ｄＢの出力音圧レベルに調整出来る方法である。この方法で作った信号を記録したＣＤなどのメディアも本音圧測定方法の一つである。

本発明による試作機で、以前に購入して録音が悪いと判断していたＣＤが小さい音量でも、当時聴こえなかったベースがしっかりリズムを刻み、シンバルがチキチキ鳴り、ボーカルが自然な太さの声になって全体のバランスがとれて聴けるようになった。また、音量を変えてもバランスが変わらずに大小するようになった。

今まで、聴覚の特性に付いて「人の耳は音が小さくなると低音と高音が聴こえにくくなる」や「１００Ｈｚを持ち上げればいい」などの漠然とした説明と「等ラウドネス曲線のグラフ」しか判断材料が無かったが、図１１があると「屋外ステージでスピーカーから１０倍の距離に離れたから、距離でＳＰＬが２０ｄＢ減少し、ラウドネス周波数特性から１００Ｈｚでさらに７ｄＢ下がるから、音楽のバランスがくずれて聴こえている」と具体的に判断出来ようになった。

さらに、「大きな音量でＢＧＭ曲のＣＤをチェックし、ＢＧＭ音量で聴いた時に中音域しか聴こえない」ことに対し「スピーカーの指向性やリニヤリティ、耳の特性が原因」とあきらめていたものを、「ＣＤの音源音圧レベルが８５ｄＢで、出力音圧レベルが３５ｄＢであるから５０ｄＢのラウドネス補正が必要である」と数値で対応出来るようになった。

また、図８や図１０から聴覚特性の変化が直線的であり、正確な比例関係を持ち、図５からは低音が、例えば２０Ｈｚでは、なかなか聴こえるレベルに達しないが聴こえ出すと８００〜６．３ｋＨｚに比べて２倍の変化となって聴こえ、低域のレベル調整がクリチカルであることも判った。

さらに、試作機で多くのＣＤを小さい音量で聴いたが、ＣＤによって音量の差が多いことと共に低域の大小にもばらつきがあることを確認した。この低域の違いは、録音調整時のモニタースピーカーの周波数特性によるものとモニターの音量即ち音源音圧レベルの違いに原因あると判断出来ものがある。スピーカーの特性に関してはＦＦＴを使って周波数特性や位相を極限まで追い込めるように成った現在の技術で解決されるが、音源音圧レベルと出力音圧レベルの差を原因として発生している音質劣化は、モニター音量の厳格な管理と図８のような数値化した指針で修正していく必要がある。

解決策は音源音圧レベルに統一した規格を設けてレベル合わせをすることが一番だが、モニターのＳＰＬをメディアのデータに加えて提供することも解決策の一つと思慮する。統一規格は聴取出来る範囲で低域と高域でレベルの差が小さい９０ｄＢぐらいが適当と思われ、規格音量を出せない設備では、本ラウドネス補正を用いてレベル変換をすることも可能である。

現状のままでは、映像が照度やカラー調整などの管理を綿密に施すことで地上デジタル放送にみられるような高いクオリティを確保出来ているのに比べ、音声は「テレビ放送における音声レベル運用規準」の運用が決まったことで、音量の大小の差は縮小していくと思われるが、ラウドネス周波数特性への対応が行われないかぎり、音楽がカシャカシャ聴こえることは解決されない。

音おけるクオリティ向上は、作り手の芸術性を聴き手に正確に伝えるのに必要不可欠なものであり、聴取者が耳で感じ取る周波数特性は音のクオリティの重要な要素であるはずであり、聴覚の周波数特性への唯一の対策がラウドネス補正である。また、本発明は、聴覚の特性を国際規格で裏付けされたグラフと数値で示してくれている。以上から、本発明で提示したものが電気音響と聴覚との関係に新たな方向性を与えてくれるものと思慮する。

音圧レベルの差により特性が決まる３本の直線フィルタ曲線で折線近似する本発明のラウドネス補正近似曲線と計算式を示している。等ラウドネス曲線をＳＰＬ対ＨＬで主要周波数ごとの関係を示している。１ｋＨｚと６３Ｈｚ曲線によるＨＬとＳＰＬとの関係からのラウドネス補正を示している。１ｋＨｚと６３Ｈｚ曲線によるＨＬとＳＰＬとの関係からラウドネス補正が出来ることを示している。等ラウドネス曲線を数値化して、ＨＬの０と１０、１００Ｐｈｏｎｅｓの曲線を除外して再グラフ化したものを示している。（ａ）は，図５を聴覚感度が高い３．１５ｋＨｚで各曲線が０ｄＢとなるようにして示している。（ｂ）は，図６（ａ）を６０Ｐｈｏｎｓの曲線を基準（０ｄＢ）として、その差を示している。図６（ａ）の手法で従来方法の１ｋＨｚが０ｄＢとなるようにして示している。図６（ｂ）のラウドネス補正量曲線を元のレベルの差を付加し、直線近似線と共に示している。（ａ）は，２０〜８００Ｈｚの帯域で、ＨＬ対近似線の傾きで示している。（ｂ）は，６．３ｋ〜１２．５ｋＨｚの帯域で、ＨＬ対近似線の傾きで示している。（ｃ）は，８００〜６．３ｋＨｚの帯域で、ＨＬ対基準ＳＰＬ（１ＫＨｚでのＳＰＬ）と各近似線とのＳＰＬの差で示している。図８の手法で８０Ｐｈｏｎｓの曲線を基準（０ｄＢ）として各曲線を元のレベルの差を付加し、直線近似線と共に示している。

（ａ）は，ＳＰＬの差による補正曲線のｄＢ値を電圧比のｄＢ値に置き換えた特性曲線で補正出来ることを示している。（ｂ）は，各近似が線形であることから、比例計算で算出した本発明のラウドネス補正曲線の一例を示している。（ａ）は，本発明でのＳＰＬの差（−３２ｄＢ）をラウドネス補正するイコライザ回路の一例を示している。（実施例１）（ｂ）は，図１３（ａ）の低域と高域イコライザ回路での、各の周波数特性を示している。（ｃ）は，図１３（ａ）のイコライザ回路のトータル周波数特性を示している。（ａ）は，補正イコライザ回路とＡＴＴを一体にしたものをレベル毎に作り、音量を切り替え選択する実施例の一つとしてのブロック図を示している。（実施例２）（ｂ）は，２、４、８、１６、３２ｄＢの補正イコライザ回路とＡＴＴを一体にしたものを直列に配置し、各回路を通過又はパスを２進法で制御することで音量を切り替え選択する、実施例の一つとしてのブロック図を示している。（実施例３）（ｃ）は，図１４（ｂ）での補正イコライザ回路とＡＴＴを別々配置し、同様に音量を切り替え選択する制御回路に２進法の加減算ロジックを追加し、補正とＡＴＴが同期して動作するスイッチとイコライザ回路のみを調整出来るスイッチを配置した、実施例の一つとしてのブロック図を示している。（実施例４）（ａ）は，本発明でのＳＰＬの差（ＭＡＸ−１６ｄＢ）をボリュームコントロールで連続的にラウドネス補正するイコライザ回路の一例を示している。（実施例５）（ｂ）は，図１５（ａ）のイコライザ回路での、周波数特性の変化を示している。（ａ）は，８０Ｈｚと１ｋＨｚの信号が同じ大きさで聴こえる時の信号電圧レベルの差とＳＰＬの関係を示している。（ｂ）は，本発明でＳＰＬを測定するためのブロック図の一例を示している。（実施例６）［非特許文献１］に示す文献に記載の「２００３年８月発表の新国際規格等ラウドネス曲線ＩＳＯ２２６：２００３」を示している。（ａ）は，従来方法によるラウドネス補正の回路と特性の一例を示している。（ｂ）は，従来方法にグラフィックイコライザやデジタル処理でのラウドネス補正の様子を示している。（ｃ）は，従来方法による音質調整の回路と特性の一例を示している。（ｄ）は，従来方法による騒音計のブロック図の一例を示している。

発明を実施するための形態は、ラウドネス補正方法や音質調整方法では、機能が単独又は再生機やアンプなどと一体な電気音響装置及びコンピュータのソフトウエア。または、補正を加えたメディア、或いは音源音圧レベルを記録や追加したメディア。

音圧レベル測定方法では、周波数と電圧が共に異なる信号で測定出来るようにした装置及びその為の信号を記録したメディア。

図１３（ａ）は、本発明のラウドネス補正方法と音質調整方法での実施例の一つとしてのイコライザ回路である。

図１４（ａ）は、本発明のラウドネス補正方法と音質調整方法での実施例の一つとしてのブロック図である。

図１４（ｂ）は、本発明のラウドネス補正方法と音質調整方法での実施例の一つとしてのブロック図である。

図１４（ｃ）は、本発明のラウドネス補正方法と音質調整方法での実施例の一つとしてのブロック図である。

図１５（ａ）は、本発明のラウドネス補正方法と音質調整方法での実施例の一つとしてのイコライザ回路である。

図１６（ｂ）は、本発明の音圧測定方法での実施例の一つとしてのブロック図である。

産業上の利用の可能性は、ステレオ音響機器やヘッドホン再生器、車等の乗り物や店舗の音響機器、音楽産業や放送産業、ＰＡ業界などの業務用音響機器、各種音響メディア及び音響測定機器などであり、特に音楽の録音や再生をする分野である。

Claims

音源と出力の音圧レベルの差の値により傾きとレベルが決まる、２０〜８００Ｈｚ間と８００〜６．３ｋＨｚ間及び６．３ｋＨｚ〜１２．５ｋＨｚ間に配置される３本の直線フィルタ曲線により折線近似される特性のイコライザにより、人が持つ音の大きさの感覚（聴覚）が音の大小によって異なった周波数特性を持っていることが原因で発生する音質の劣化を補正するラウドネス補正の方法とラウドネス補正方法を用いた音響装置であり、補正イコライズのみの機能によるものや音量調整と同期して機能するもの、補正のみの機能と同期する機能のものが混在するもの、特定の音圧レベルでの補正曲線の幾つかを抽出（ＢＧＭ用など）した機能のもの、変化が連続可変或いはステップ式であるもの、低域と高域が別々や高域の補正を省略したものなどであり、処理方法がアナログ回路によるものとデジタル処理によるものを含み、補正機能が単独なものと再生機やアンプなどの装置と一体なもの及びコンピュータのソフトウエア。
前記ラウドネス補正方法により得られイコライザ曲線を用いた、音質調整（トーンコントロール）及び信号変換などの機能（低域と高域が別々や高域を省略したものを含む）を持つ音質調整や信号変換方法、処理方法がアナログ回路やデジタル処理による装置及びコンピュータのソフトウエア。
前記ラウドネス補正方法や補正曲線により、ＣＤ（ＭＰ３など圧縮されたものを含む）やＤＶＤ、映画などの記録媒体及びＴＶやＦＭとインターネットなどを含む放送媒体の送出信号すなわちメディアに、ＢＧＭ用やイヤホン用、６０ｄＢ用などと特定の音圧レベルでの聴取用あるいは音源音圧レベル合わせて統一するために補正（加工）を加えた（表示を含む）メディア。また、そのデジタルデータに音源音圧レベルを記録又は追加（略符号を含む）することや追加したメディア。
周波数と電圧が共に異なる信号が、同じ大きさの音（聴覚レベル）に聴こえる時の信号電圧（音圧レベル）の差によって音圧レベル（ＳＰＬ）が特定出来ることを利用した、音圧測定方法と音圧レベル測定装置及び測定のための信号を記録したメディア。