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JP2023119438A - Sound signal processing device - Google Patents

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JP2023119438A
JP2023119438A JP2022022349A JP2022022349A JP2023119438A JP 2023119438 A JP2023119438 A JP 2023119438A JP 2022022349 A JP2022022349 A JP 2022022349A JP 2022022349 A JP2022022349 A JP 2022022349A JP 2023119438 A JP2023119438 A JP 2023119438A
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JP
Japan
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audio signal
speaker
digital filter
input
signal processing
Prior art date
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Pending
Application number
JP2022022349A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
祐生 山田
Sukeo Yamada
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Takenaka Komuten Co Ltd
Original Assignee
Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Takenaka Komuten Co Ltd filed Critical Takenaka Komuten Co Ltd
Priority to JP2022022349A priority Critical patent/JP2023119438A/en
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Abstract

To obtain a sound signal processing device capable of reproducing original sound with higher fidelity.SOLUTION: A sound signal processing device 10 includes: a power amplifier 12 for amplifying an input sound signal so as to output a sound signal to be input to a speaker 20; a pre-stage digital filter 14 which is arranged at a front stage of the power amplifier 12 and where an inverse filter with respect to a vibration response waveform on a paper surface of a speaker 20 when a predetermined sound signal is input to the power amplifier 12 is defined as a coefficient; and a post-stage digital filter 16 which is arranged in a post stage of the power amplifier 12 and where an inverse filter with respect to a sound pressure response waveform by the speaker 20 when a predetermined sound signal is input to the pre-stage digital filter 14 while the pre-stage digital filter 14 is arranged is defined as a coefficient.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、音声信号処理装置に関する。 The present invention relates to an audio signal processing device.

従来、電気音響システムを構築する場合には周波数特性が重視され、低音から高音までを平坦に再生することや、歪を低減することに注力されてきた。しかし、「原音を忠実に再生する」という観点からは、スピーカのトランジェント特性(スピーカが入力信号に追随する能力)が重要であり、電気音響システムの構築では、当該トランジェント特性に配慮する必要がある。 Conventionally, when constructing an electroacoustic system, emphasis has been placed on frequency characteristics, and efforts have been made to reproduce bass to treble sound evenly and to reduce distortion. However, from the viewpoint of "faithfully reproducing the original sound," the transient characteristics of the speaker (the ability of the speaker to follow the input signal) are important, and it is necessary to consider these transient characteristics when constructing an electroacoustic system. .

図5には、従来のスピーカの構造の一例を示す側面断面図が示されている。また、図6には、スピーカにインパルス信号を入力したときの音圧波形(ここでは、スピーカの正面の1m地点で測定)の一例を示す波形図が示されている。 FIG. 5 shows a side sectional view showing an example of the structure of a conventional speaker. Also, FIG. 6 shows a waveform diagram showing an example of a sound pressure waveform (here, measured at a point of 1 m in front of the speaker) when an impulse signal is input to the speaker.

図6の波形図を参照すると、先頭のインパルス的な波形に引き続き、緩やかに減衰する波形を伴うのが見て取れる。この尻尾状の波形は、一例として図5に示すユニットの慣性(信号が途切れた後にも振動し続ける性質)に起因するものである。このようなトランジェント特性の改善策としては以下の2種類の方法がある。 Referring to the waveform diagram of FIG. 6, it can be seen that the leading impulse-like waveform is followed by a gently attenuating waveform. This tail-shaped waveform is due to the inertia of the unit shown in FIG. 5 as an example (the property of continuing to vibrate even after the signal is interrupted). As measures for improving such transient characteristics, there are the following two methods.

第1に、コーン紙、エッジ、ダンパーをはじめとするユニット各部の部材の見直しや、エンクロージャの形状や寸法、材質の最適化を行う方法等といった受動的な方法である。また、第2に、一例として図7に示すように、原音を目標信号とし、出力信号をそれに追従させる能動的な方法であり、その一例として、特許文献1に開示されている方法がある。 The first is a passive method, such as reviewing the members of each part of the unit such as cone paper, edges, and dampers, and optimizing the shape, dimensions, and materials of the enclosure. Secondly, as shown in FIG. 7 as an example, it is an active method in which the original sound is set as a target signal and the output signal follows it.

即ち、特許文献1には、音声を高い忠実度で再生することができるようにすることを目的としたスピーカ広帯域制御装置が開示されている。 That is, Patent Literature 1 discloses a loudspeaker broadband control device intended to reproduce sound with high fidelity.

このスピーカ広帯域制御装置は、入力信号を所定の周波数を境に低周波成分と高周波成分とに分ける帯域分割部と、該低周波成分を分岐した信号を蓄積し所定時間遅延させて出力する第1のバッファメモリと、前記高周波成分を分岐した信号を蓄積し所定時間遅延させて出力する第2のバッファメモリと、が備えられている。また、このスピーカ広帯域制御装置は、前記第1のバッファメモリからの出力と前記帯域分割部からの低周波成分の分岐信号と後記する第2のローパスフィルタ部からの出力とが入力され、前記所定時間先を予見してのスライディングモード制御を行う第1の予見スライディングモード制御部と、前記第2のバッファメモリからの出力と前記帯域分割部からの高周波成分の分岐信号と後記するハイパスフィルタ部からの出力とが入力され、前記所定時間先を予見してのスライディングモード制御を行う第2の予見スライディングモード制御部と、が備えられている。 This loudspeaker broadband control device includes a band dividing section that divides an input signal into a low frequency component and a high frequency component with a predetermined frequency as a boundary; and a second buffer memory for accumulating the signal obtained by branching the high-frequency component, delaying it for a predetermined time, and outputting it. Further, the speaker broadband control device receives the output from the first buffer memory, the branch signal of the low-frequency component from the band dividing section, and the output from the second low-pass filter section described later, and receives the predetermined A first foreseeing sliding mode control unit that performs sliding mode control by foreseeing the time ahead, an output from the second buffer memory, a high-frequency component branch signal from the band dividing unit, and a high-pass filter unit to be described later. and a second foreseeing sliding mode control unit that receives the output of and performs the sliding mode control by foreseeing the predetermined time ahead.

また、このスピーカ広帯域制御装置は、前記第1の予見スライディングモード制御部の出力側に接続された第1のローパスフィルタ部と、該第1のローパスフィルタ部からの信号と前記第2の予見スライディングモード制御部からの信号との合成信号により駆動されるスピーカと、が備えられている。更に、このスピーカ広帯域制御装置は、該スピーカの振動出力を検出する制御量検出部と該検出信号の低周波成分を取り込んで位置フィードバック値を出力する第2のローパスフィルタ部と高周波成分を取り込んで速度フィードバック値を出力するハイパスフィルタ部とから成る検出部が備えられている。 Further, this speaker broadband control device includes: a first low-pass filter unit connected to the output side of the first foresight sliding mode control unit; and a speaker driven by a combined signal with the signal from the mode control unit. Further, the speaker broadband control device includes a control amount detection unit that detects the vibration output of the speaker, a second low-pass filter unit that captures low-frequency components of the detection signal and outputs a position feedback value, and captures high-frequency components. A detection section is provided comprising a high pass filter section for outputting a velocity feedback value.

特開2009-206966号公報JP 2009-206966 A

しかしながら、特許文献1に開示されている技術は、原信号を一旦バッファメモリに蓄え、当該原信号に対して、適応制御の一種である予見スライディングモード制御を施すものとされている。このため、この技術では、バッファメモリに蓄えた時点で原信号に対して相応の遅延が発生する。この結果、例えば、講演会や演奏会等のように、リアルタイムで拡声する場合等には、発話及び発音や、それらに付随する所作や動作との間に遅れが生じる結果、必ずしも高忠実度で音声を再生することができるとは限らない、という問題点があった。 However, the technique disclosed in Patent Literature 1 temporarily stores an original signal in a buffer memory, and performs preview sliding mode control, which is a type of adaptive control, on the original signal. Therefore, with this technique, a corresponding delay occurs with respect to the original signal when it is stored in the buffer memory. As a result, for example, when loudspeakers are amplified in real time, such as at lectures and concerts, as a result of delays between speech and pronunciation, and accompanying gestures and actions, high fidelity is not always possible. There is a problem that it is not always possible to reproduce sound.

本開示は、以上の事情を鑑みて成されたものであり、より高い忠実度で原音声を再生することができる音声信号処理装置を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an audio signal processing device capable of reproducing original audio with higher fidelity.

請求項1に記載の本発明に係る音声信号処理装置は、入力された音声信号を増幅してスピーカに入力するための音声信号を出力する増幅器と、前記増幅器の前段に設けられ、前記増幅器に予め定められた音声信号を入力した場合の前記スピーカのコーン紙面の振動応答波形に対する逆フィルタを係数とする前段デジタルフィルタと、を備えている。 According to claim 1, the audio signal processing apparatus according to the present invention comprises an amplifier that amplifies an input audio signal and outputs an audio signal to be input to a speaker; and a pre-stage digital filter whose coefficient is an inverse filter for the vibration response waveform of the cone surface of the speaker when a predetermined audio signal is input.

請求項1に記載の本発明に係る音声信号処理装置によれば、増幅器の前段に、当該増幅器に予め定められた音声信号を入力した場合のスピーカのコーン紙面の振動応答波形に対する逆フィルタを係数とする前段デジタルフィルタを設けることで、より高い忠実度で原音声を再生することができる。 According to the audio signal processing apparatus according to the present invention as set forth in claim 1, in the preceding stage of the amplifier, an inverse filter coefficient is applied to the vibration response waveform of the cone surface of the speaker when a predetermined audio signal is input to the amplifier. By providing a pre-stage digital filter of , it is possible to reproduce the original sound with higher fidelity.

請求項2に記載の本発明に係る音声信号処理装置は、請求項1に記載の音声信号処理装置であって、前記増幅器の後段に設けられ、前記前段デジタルフィルタが設けられた状態において当該前段デジタルフィルタに予め定められた音声信号を入力した場合の前記スピーカによる音圧応答波形に対する逆フィルタを係数とする後段デジタルフィルタ、を更に備えたものである。 The audio signal processing apparatus according to the present invention according to claim 2 is the audio signal processing apparatus according to claim 1, wherein the audio signal processing apparatus according to claim 1 is provided in the rear stage of the amplifier, and in a state in which the front digital filter is provided, The digital filter further comprises a post-stage digital filter whose coefficient is an inverse filter for the sound pressure response waveform of the speaker when a predetermined audio signal is input to the digital filter.

請求項2に記載の本発明に係る音声信号処理装置によれば、増幅器の後段に、前段デジタルフィルタが設けられた状態において当該前段デジタルフィルタに予め定められた音声信号を入力した場合のスピーカによる音圧応答波形に対する逆フィルタを係数とする後段デジタルフィルタを設けることで、前段デジタルフィルタの処理残差を補正することができる結果、より高い忠実度で原音声を再生することができる。 According to the audio signal processing apparatus according to the present invention described in claim 2, in a state in which a pre-stage digital filter is provided after the amplifier, a predetermined audio signal is input to the pre-stage digital filter. By providing a post-stage digital filter whose coefficient is the inverse filter for the sound pressure response waveform, it is possible to correct the processing residual of the pre-stage digital filter, and as a result, it is possible to reproduce the original sound with higher fidelity.

請求項3に記載の本発明に係る音声信号処理装置は、請求項1又は請求項2に記載の音声信号処理装置であって、前記予め定められた音声信号が、インパルス信号であるものである。 According to claim 3, the audio signal processing apparatus according to the present invention is the audio signal processing apparatus according to claim 1 or claim 2, wherein the predetermined audio signal is an impulse signal. .

請求項3に記載の本発明に係る音声信号処理装置によれば、予め定められた音声信号をインパルス信号とすることで、当該音声信号をインパルス信号以外の信号とする場合に比較して、より簡易に逆フィルタを導出することができる。 According to the audio signal processing apparatus according to the present invention described in claim 3, by using the predetermined audio signal as an impulse signal, the audio signal can be processed more effectively than when the audio signal is a signal other than the impulse signal. An inverse filter can be derived easily.

以上説明したように、本発明によれば、より高い忠実度で原音声を再生することができる。 As described above, according to the present invention, original speech can be reproduced with higher fidelity.

実施形態に係る音声信号処理装置の構成の一例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an example of the configuration of an audio signal processing device according to an embodiment; FIG. 実施形態に係る音声信号処理装置の製作工程を示す図であり、前段デジタルフィルタを製作する場合の構成の一例を示すブロック図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the audio signal processing apparatus which concerns on embodiment, and is a block diagram which shows an example of a structure in the case of manufacturing a pre-stage digital filter. 実施形態に係る音声信号処理装置の製作工程を示す図であり、後段デジタルフィルタを製作する場合の構成の一例を示すブロック図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the audio signal processing apparatus which concerns on embodiment, and is a block diagram which shows an example of a structure in the case of manufacturing a post-stage digital filter. 実施形態に係る音声信号処理装置の製作工程を示す図であり、主として前段デジタルフィルタを製作する場合の、より詳細な製作工程の状況の一例を示す模式図である。FIG. 4A is a diagram showing a manufacturing process of the audio signal processing device according to the embodiment, and is a schematic diagram showing an example of a more detailed manufacturing process when mainly manufacturing a pre-stage digital filter. 従来の技術の説明に供する図であり、従来のスピーカの構造の一例を示す側面断面図である。It is a diagram for explaining a conventional technique, and is a side cross-sectional view showing an example of the structure of a conventional speaker. 従来の技術の説明に供する図であり、スピーカにインパルス信号を入力したときの音圧波形の一例を示す波形図である。It is a diagram for explaining a conventional technique, and is a waveform diagram showing an example of a sound pressure waveform when an impulse signal is input to a speaker. 従来の技術の説明に供する図であり、スピーカのトランジェント特性の改善方法のうち、能動的な改善方法による音声信号処理装置の構成の一例を示すブロック図である。FIG. 1 is a diagram for explaining a conventional technique, and is a block diagram showing an example of a configuration of an audio signal processing device using an active improvement method among methods for improving transient characteristics of a speaker.

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態例を詳細に説明する。 Embodiments for carrying out the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

まず、図1を参照して、本実施形態に係る音声信号処理装置10の構成を説明する。図1は、本実施形態に係る音声信号処理装置10の構成の一例を示すブロック図である。 First, the configuration of an audio signal processing device 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of an audio signal processing device 10 according to this embodiment.

図1に示すように、本実施形態に係る音声信号処理装置10は、電力増幅器12、前段デジタルフィルタ14、及び後段デジタルフィルタ16を含んで構成されている。 As shown in FIG. 1, the audio signal processing device 10 according to the present embodiment includes a power amplifier 12, a pre-stage digital filter 14, and a post-stage digital filter 16. As shown in FIG.

本実施形態に係る電力増幅器12は、入力された音声信号を増幅してスピーカ20に入力するための音声信号を出力する。また、本実施形態に係る前段デジタルフィルタ14は、電力増幅器12の前段に設けられ、電力増幅器12に予め定められた音声信号を入力した場合のスピーカ20のコーン紙面の振動応答波形に対する逆フィルタを係数とする。 The power amplifier 12 according to this embodiment amplifies an input audio signal and outputs an audio signal to be input to the speaker 20 . Further, the pre-stage digital filter 14 according to the present embodiment is provided in the pre-stage of the power amplifier 12, and performs an inverse filter for the vibration response waveform of the cone surface of the speaker 20 when a predetermined audio signal is input to the power amplifier 12. coefficient.

そして、本実施形態に係る後段デジタルフィルタ16は、電力増幅器12の後段に設けられ、前段デジタルフィルタ14が設けられた状態において当該前段デジタルフィルタ14に予め定められた音声信号を入力した場合のスピーカ20による音圧応答波形に対する逆フィルタを係数とする。 Then, the post-stage digital filter 16 according to the present embodiment is provided in the post-stage of the power amplifier 12, and in a state in which the pre-stage digital filter 14 is provided, the speaker is output when a predetermined audio signal is input to the pre-stage digital filter 14. An inverse filter for the sound pressure response waveform by 20 is used as a coefficient.

ここで、適用対象とするスピーカには特に制限はなく、スタティック型スピーカ、ダイナミック型スピーカ、圧電素子型スピーカ等といった、音の再生時に振動を計測することができる各種スピーカが適用可能である。 Here, the speaker to be applied is not particularly limited, and various speakers capable of measuring vibration during sound reproduction, such as a static speaker, a dynamic speaker, and a piezoelectric element speaker, can be applied.

なお、本実施形態に係る音声信号処理装置10では、上記予め定められた音声信号として、インパルス信号を適用しているが、これに限るものではない。人の声による音声信号や、音楽による音声信号等を上記予め定められた音声信号として適用する形態としてもよい。但し、この形態とした場合には、インパルス応答を推定する必要がある。 In addition, in the audio signal processing apparatus 10 according to the present embodiment, an impulse signal is applied as the predetermined audio signal, but the present invention is not limited to this. An audio signal of human voice, an audio signal of music, or the like may be applied as the predetermined audio signal. However, in this form, it is necessary to estimate the impulse response.

次に、図2~図4を参照して、本実施形態に係る音声信号処理装置10の製作工程について説明する。なお、図2は、本実施形態に係る音声信号処理装置10の製作工程を示す図であり、前段デジタルフィルタ14を製作する場合の構成の一例を示すブロック図である。また、図3は、本実施形態に係る音声信号処理装置10の製作工程を示す図であり、後段デジタルフィルタ16を製作する場合の構成の一例を示すブロック図である。更に、図4は、本実施形態に係る音声信号処理装置10の製作工程を示す図であり、主として前段デジタルフィルタ14を製作する場合の、より詳細な製作工程の状況の一例を示す模式図である。 Next, a manufacturing process of the audio signal processing device 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 4. FIG. FIG. 2 is a diagram showing the manufacturing process of the audio signal processing device 10 according to the present embodiment, and is a block diagram showing an example of the configuration when manufacturing the pre-stage digital filter 14. As shown in FIG. FIG. 3 is a diagram showing the manufacturing process of the audio signal processing device 10 according to the present embodiment, and is a block diagram showing an example of the configuration when manufacturing the post-stage digital filter 16. As shown in FIG. Furthermore, FIG. 4 is a diagram showing the manufacturing process of the audio signal processing device 10 according to the present embodiment, and is a schematic diagram showing an example of a more detailed manufacturing process when mainly manufacturing the pre-stage digital filter 14. As shown in FIG. be.

図2及び図4に示すように、まず、対象とするスピーカ20に対して電力増幅器12を接続し、電力増幅器12にインパルス信号を入力して、当該インパルス信号の入力に応じたスピーカ20のコーン紙(図5も参照。)の振動応答波形g(t)を計測する。本実施形態では、振動応答波形g(t)の計測にレーザドップラ振動計40を用いているが、これに限るものではない。他の非接触で振動を計測することができる計測装置を適用して振動応答波形g(t)を計測する形態としてもよい。 As shown in FIGS. 2 and 4, first, the power amplifier 12 is connected to the target speaker 20, an impulse signal is input to the power amplifier 12, and the cone of the speaker 20 responds to the input of the impulse signal. Measure the vibration response waveform g(t) of the paper (see also FIG. 5). In this embodiment, the laser Doppler vibrometer 40 is used to measure the vibration response waveform g(t), but the present invention is not limited to this. The vibration response waveform g(t) may be measured by applying another measuring device capable of measuring vibration in a non-contact manner.

次いで、振動応答波形g(t)に対する逆フィルタh(t)、即ち、畳み込み演算である次の式(1)を満たす逆フィルタh(t)を求める。なお、式(1)におけるδ(t)はデルタ関数である。 Next, an inverse filter h(t) for the vibration response waveform g(t), that is, an inverse filter h(t) that satisfies the following equation (1), which is a convolution operation, is obtained. Note that δ(t) in Equation (1) is a delta function.

次いで、求めた逆フィルタh(t)を係数とするデジタルフィルタを製作する。そして、一例として図3に示すように、製作したデジタルフィルタを前段デジタルフィルタ14として電力増幅器12の前段に設け、この状態で前段デジタルフィルタ14にインパルス信号を入力して、スピーカ20の直近で音圧応答波形p(t)を計測する。本実施形態では、音圧応答波形p(t)の計測に、通常のマイクロフォンを用いているが、これに限るものではなく、他の音圧を計測することができる計測装置を適用して音圧応答波形p(t)を計測する形態としてもよい。 Next, a digital filter is produced using the obtained inverse filter h(t) as coefficients. As an example, as shown in FIG. 3, the manufactured digital filter is provided as the pre-stage digital filter 14 in the pre-stage of the power amplifier 12, and in this state, the impulse signal is input to the pre-stage digital filter 14, and the sound is generated in the vicinity of the speaker 20. A pressure response waveform p(t) is measured. In this embodiment, an ordinary microphone is used to measure the sound pressure response waveform p(t), but the present invention is not limited to this. A form of measuring the pressure response waveform p(t) may be employed.

なお、本実施形態では、音圧応答波形p(t)を計測する位置として、スピーカ20が設けられている部屋の壁面等からの音の反射の影響を考慮して、スピーカ20の正面から1mの距離の地点としているが、これに限るものではない。スピーカ20が設けられている部屋の壁面等からの反射音が無視できる程度の距離であれば、如何なる距離も音圧応答波形p(t)を計測する位置として適用することができる。 In this embodiment, the position for measuring the sound pressure response waveform p(t) is 1 m from the front of the speaker 20 in consideration of the influence of sound reflection from the walls of the room in which the speaker 20 is installed. However, it is not limited to this. Any distance can be applied as the position for measuring the sound pressure response waveform p(t) as long as the distance is such that the reflected sound from the walls of the room where the speaker 20 is installed can be ignored.

次いで、音圧応答波形p(t)に対する逆フィルタhc(t)、即ち、畳み込み演算である次の式(2)を満たす逆フィルタhc(t)を求める。 Next, an inverse filter hc(t) for the sound pressure response waveform p(t), that is, an inverse filter hc(t) that satisfies the following equation (2), which is a convolution operation, is obtained.

最後に、求めた逆フィルタhc(t)を係数とするデジタルフィルタを製作し、一例として図4に示すように、製作したデジタルフィルタを後段デジタルフィルタ16として電力増幅器12の後段に設ける。 Finally, a digital filter having the obtained inverse filter hc(t) as a coefficient is manufactured, and as an example shown in FIG.

以上のように製作された音声信号処理装置10は、スピーカへの入力が適正である(過大ではない、或いはコンプレッサが機能した状態である)限り、一旦係数を決めたこれらのデジタルフィルタは恒久的に使用することができる。 In the audio signal processing apparatus 10 manufactured as described above, as long as the input to the speaker is appropriate (not excessive or the compressor is in a functioning state), these digital filters whose coefficients are once determined are permanent. can be used for

また、前段デジタルフィルタ14及び後段デジタルフィルタ16を、電力増幅器12、スピーカ20本体、或いは、それ以外の音響装置(プロセッサ等)に内蔵する形態としてもよい。 Further, the front-stage digital filter 14 and the rear-stage digital filter 16 may be built in the power amplifier 12, the speaker 20 main body, or other audio equipment (processor or the like).

コーン紙面の振動(振動速度)と、それに接する空気の振動(粒子速度)は連続していることから、前段デジタルフィルタ14によって、コーン紙の振動波形を原信号に追従させることにより音圧波形の鈍りも補正することができる。但し、コーン紙面の振動の周波数特性がピークやディップを含む場合、安定で完全な逆フィルタが求められないことも想定し得るため、残差補正用のフィルタとして後段デジタルフィルタ16を併用し、音圧波形のレベルで原信号を、ほぼ完全に再現できるようにした。 Since the vibration (vibration velocity) of the surface of the cone paper and the vibration (particle velocity) of the air in contact with it are continuous, the sound pressure waveform is changed by making the vibration waveform of the cone paper follow the original signal by the digital filter 14 in the preceding stage. Dullness can also be corrected. However, if the frequency characteristics of the vibration of the cone paper include peaks and dips, it is possible that a stable and complete inverse filter cannot be obtained. The original signal can be reproduced almost perfectly at the level of the pressure waveform.

音圧波形から求めた逆フィルタのみを用いる方法(従来の能動制御の殆どは、この方法に属する。)も考えられるが、音圧波形は指向性や距離減衰等の影響を受け、計測位置により相当異なるため、求めた逆フィルタで十分に補正し切れないばかりか、むしろ劣化するエリアが生じる可能性もある。また、反射波の影響により逆フィルタが安定に求められない状況となる(いわゆる最小位相条件が確保されない)等の煩雑さが想定される。 A method using only an inverse filter obtained from the sound pressure waveform (most conventional active control belongs to this method) is also conceivable, but the sound pressure waveform is affected by directivity and distance attenuation, etc., and depending on the measurement position Due to the considerable difference, not only is it possible that the obtained inverse filter cannot be sufficiently corrected, but there is also the possibility that some areas will be deteriorated. In addition, complications such as a situation in which the inverse filter cannot be obtained stably due to the influence of the reflected wave (so-called minimum phase condition is not ensured) are assumed.

また、上述したように、特許文献1に開示されている方法は、原信号を一旦バッファメモリに蓄え、それに対して適応制御の一種である予見スライディングモード制御を施すものであるが、バッファメモリに蓄えた時点で原信号に対して相応の遅延が生じる。このため、この方法では、例えば、講演や演奏会等のように、リアルタイムで拡声する場合等には、発話及び発音や、それらに付随する所作や動作との間に遅れが生じ、違和感を生じることも懸念される。 Further, as described above, the method disclosed in Patent Document 1 temporarily stores an original signal in a buffer memory, and performs preview sliding mode control, which is a kind of adaptive control, on the original signal. There is a corresponding delay with respect to the original signal at the time of storage. Therefore, in this method, for example, in the case of real-time loudspeaking such as lectures and concerts, there is a delay between speech and pronunciation, and accompanying gestures and actions, resulting in discomfort. is also a concern.

以上説明したように、本実施形態によれば、入力された音声信号を増幅してスピーカに入力するための音声信号を出力する増幅器(本実施形態では、電力増幅器12)と、当該増幅器の前段に設けられ、当該増幅器に予め定められた音声信号を入力した場合のスピーカのコーン紙面の振動応答波形に対する逆フィルタを係数とする前段デジタルフィルタと、を備えている。従って、より高い忠実度で原音声を再生することができる。 As described above, according to this embodiment, an amplifier (in this embodiment, the power amplifier 12) that amplifies an input audio signal and outputs an audio signal to be input to a speaker; and a pre-stage digital filter whose coefficient is an inverse filter for the vibration response waveform of the cone surface of the speaker when a predetermined audio signal is input to the amplifier. Therefore, the original speech can be reproduced with higher fidelity.

また、本実施形態によれば、上記増幅器の後段に設けられ、前段デジタルフィルタが設けられた状態において当該前段デジタルフィルタに予め定められた音声信号を入力した場合のスピーカによる音圧応答波形に対する逆フィルタを係数とする後段デジタルフィルタを更に備えている。従って、前段デジタルフィルタの処理残差を補正することができる結果、より高い忠実度で原音声を再生することができる。 Further, according to the present embodiment, in a state in which a pre-stage digital filter is provided after the amplifier and a predetermined audio signal is input to the pre-stage digital filter, the sound pressure response waveform of the speaker is reversed. A post-stage digital filter having the filter as a coefficient is further provided. Therefore, as a result of being able to correct the processing residual of the pre-stage digital filter, the original sound can be reproduced with higher fidelity.

更に、本実施形態によれば、上記予め定められた音声信号としてインパルス信号を適用している。従って、当該音声信号をインパルス信号以外の信号とする場合に比較して、より簡易に逆フィルタを導出することができる。 Furthermore, according to this embodiment, an impulse signal is applied as the predetermined audio signal. Therefore, the inverse filter can be derived more easily than when the audio signal is a signal other than the impulse signal.

なお、上記実施形態では、音声信号処理装置10として、前段デジタルフィルタ14及び後段デジタルフィルタ16の双方を含むものを適用した場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、前段デジタルフィルタ14のみを含むものを音声信号処理装置10として適用する形態としてもよい。この場合、上述した前段デジタルフィルタ14による残差については補正することができないものの、音声信号処理装置10を、より低コスト、かつ、より小型に構成することができる。 In the above embodiment, the audio signal processing device 10 includes both the pre-stage digital filter 14 and the post-stage digital filter 16. However, the present invention is not limited to this. For example, a configuration that includes only the pre-stage digital filter 14 may be applied as the audio signal processing device 10 . In this case, although the residual by the pre-stage digital filter 14 described above cannot be corrected, the audio signal processing apparatus 10 can be configured at a lower cost and in a smaller size.

10 音声信号処理装置
12 電力増幅器
14 前段デジタルフィルタ
16 後段デジタルフィルタ
20 スピーカ
40 レーザドップラ振動計
10 Audio signal processing device 12 Power amplifier 14 Pre-stage digital filter 16 Post-stage digital filter 20 Speaker 40 Laser Doppler vibrometer

Claims (3)

入力された音声信号を増幅してスピーカに入力するための音声信号を出力する増幅器と、
前記増幅器の前段に設けられ、前記増幅器に予め定められた音声信号を入力した場合の前記スピーカのコーン紙面の振動応答波形に対する逆フィルタを係数とする前段デジタルフィルタと、
を備えた音声信号処理装置。
an amplifier that amplifies an input audio signal and outputs an audio signal to be input to a speaker;
a pre-stage digital filter provided in the pre-stage of the amplifier and having an inverse filter coefficient for a vibration response waveform of the cone surface of the speaker when a predetermined audio signal is input to the amplifier;
An audio signal processor with
前記増幅器の後段に設けられ、前記前段デジタルフィルタが設けられた状態において当該前段デジタルフィルタに予め定められた音声信号を入力した場合の前記スピーカによる音圧応答波形に対する逆フィルタを係数とする後段デジタルフィルタ、
を更に備えた請求項1に記載の音声信号処理装置。
A post-stage digital provided after the amplifier and having a coefficient of an inverse filter for a sound pressure response waveform of the speaker when a predetermined audio signal is input to the pre-stage digital filter in a state where the pre-stage digital filter is provided. filter,
The audio signal processing device according to claim 1, further comprising:
前記予め定められた音声信号は、インパルス信号である、
請求項1又は請求項2に記載の音声信号処理装置。
wherein the predetermined audio signal is an impulse signal;
3. The audio signal processing device according to claim 1 or 2.
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