JP5085763B2 - 音信号処理装置、及び音信号処理方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、音信号処理装置、及び音信号処理方法に関する。

再生した音楽や音声を個人で受聴する場合、ユーザは、イヤホンやステレオホン等のヘッドホンを用いることが多い。ヘッドホンから出力される音の周波数特性は製品によって異なっている。このため、ヘッドホンから出力される音が、ユーザに望まれている周波数特性を有していない場合がある。

そこで、ヘッドホンから出力される音がユーザに望まれている周波数特性を有するようにしたいという要求がある。

特開２０１０−２２６３３２号公報

しかしながら、特許文献１に示された従来技術においては、ユーザがイヤホンを使用する際に、当該イヤホンの周波数特性を補正するためには、客観的に正しい当該周波数特性を計測する手段が無いため、当該イヤホンに対して、適切な補正を行うことが難しかった。また、手動で調整するイコライザーを用いる場合には、ユーザは自身の主観に基づき楽音等を聴いてイコライザーの調整を行う必要があるが、主観による調整は音源やその時の気分等の影響を受けるため試行錯誤を繰り返した挙句、当該イヤホンに対して、適切な補正を行うことが難しかった。また、イヤホンの周波数特性に関する、再現性のある測定方法として、特別なジグを使用する技術があるが、測定する際に当該ジグを必ず使用する必要があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、適切な補正を行う音信号処理装置、及び音信号処理方法を提供することを目的とする。

実施形態の音信号処理装置は、接続部と、入力手段と、生成手段と、を備える。接続部は、イヤホンを接続可能とする。入力手段は、イヤホンから出力された複数回の音に対応する、複数回の音信号として、イヤホンとマイクロフォンとが密着した状態の第１の音信号と、イヤホンと当該マイクロフォンとの間に空隙を有する状態の第２の音信号と、を入力処理する。生成手段は、第１の音信号の周波数特性のうち、基準以下となる第１の周波数帯域の周波数特性を示す第１のデータと、第２の音信号の周波数特性のうち、当該基準より高い第２の周波数帯域の周波数特性を示す第２のデータと、を合成した周波数特性、及び目標として定められた目標周波数特性に基づいて、イヤホンの周波数特性を補正する補正データを生成する。

図１は、第１の実施形態にかかるＰＣのディスプレイユニットを開いた状態における外観を示した図である。 図２は、第１の実施形態にかかるＰＣのハードウェア構成を示した図である。 図３は、第１の実施形態にかかるＰＣのメディアプレーヤのソフトウェア構成を示した図である。 図４は、ＰＣによるジグを用いたイヤホンの特性の測定例を示した図である。 図５は、ＰＣにおいて、補正目標となる高音質イヤホン及びユーザが使用するイヤホンについて、ジグを用いて計測した計測データの例を示した図である。 図６は、第１の実施形態にかかるイヤホンのイヤーチップをマイクロフォンに密着させた状態を示した図である。 図７は、第１の実施形態において、補正目標となる高音質イヤホン及びユーザが使用するイヤホンを密着させた状態で計測した第１の計測データの例を示した図である。 図８は、第１の実施形態にかかるイヤホンのイヤーチップとマイクロフォンとの間に空隙を設けた状態を示した図である。 図９は、第１の実施形態において、補正目標となる高音質イヤホン及びユーザが使用するイヤホンについて、空隙が設けられた状態で計測した第２の計測データの例を示した図である。 図１０は、第１の実施形態にかかる表示制御部が、イヤホンとマイクロフォンとを密着状態とさせるために表示する画面例を示した図である。 図１１は、第１の実施形態にかかる表示制御部が、イヤホンとマイクロフォンとの間に空隙が設けられた状態とさせるために表示する画面例を示した図である。 図１２は、第１の実施形態にかかる合成部が合成した計測データの例を示した図である。 図１３は、第１の実施形態において、イヤホンをキャビネットに当てる角度、即ち空隙の大きさを異ならせた場合の測定データの例を示した図である。 図１４は、第１の実施の形態にかかるＰＣにおける、補正フィルタの設定処理について説明する。 図１５は、第２の実施形態にかかるＰＣのメディアプレーヤ及び音響再生装置のソフトウェア構成を示した図である。 図１６は、第３の実施形態にかかるＰＣのメディアプレーヤ及び音響再生装置のソフトウェア構成を示した図である。

以下、本発明にかかる音信号処理装置をＰＣに適用した実施形態について説明する。

図１は、第１の実施形態のＰＣ１００のディスプレイユニットを開いた状態における外観を示した図である。図１に示すＰＣ１００は、コンピュータ本体１１１と、ディスプレイユニット１１２と、から構成されている。

コンピュータ本体１１１は、薄い箱形状であって、上面にはキーボード１１３等が配置されている。また、本体１１１には、マイクロフォンが設けられている。本体１１１には、マイクロフォンが効率よく収音できるようにするためにマイク穴１０２が設けられている。また、コンピュータ本体１１１の側面部にヘッドホン用の出力端子が設けられている。そして、コンピュータ本体１１１は、当該ヘッドホン用の出力端子を介して、イヤホン１０１と接続可能とする。

イヤホン１０１は、ＰＣ１００のヘッドホン用の出力端子に挿される。そして、ＰＣ１００は、ヘッドホン端子を介してイヤホン１０１から測定用の信号を送出する。この信号をマイクロフォンで収音することで、イヤホン１０１の特性を測定できる。

図２は、ＰＣ１００のハードウェア構成を示した図である。図２に示されているように、ＰＣ１００は、ＣＰＵ２０１、ノースブリッジ２０２、主メモリ２０３、サウスブリッジ２０４、グラフィクスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）２０５、サウンドコントローラ２０６、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ２０９、ＬＡＮコントローラ２１０、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２１１、ＤＶＤドライブ２１２、およびエンベデッドコントローラ／キーボードコントローラＩＣ（ＥＣ／ＫＢＣ）２１６等を備えている。

ＣＰＵ２０１はＰＣ１００の動作を制御するプロセッサであり、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２１１から主メモリ２０３にロードされる、オペレーティングシステム（ＯＳ）２２１、およびメディアプレーヤ２２２のような各種アプリケーションプログラムを実行する。メディアプレーヤ２２２は、動画(映像)や音声のファイルを再生するためのアプリケーションソフトウェアである。また、ＣＰＵ２０１は、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ２０９に格納されたＢＩＯＳ（Basic Input Output System）も実行する。ＢＩＯＳはハードウェア制御のためのプログラムである。

ノースブリッジ２０２はＣＰＵ２０１のローカルバスとサウスブリッジ２０４との間を接続するブリッジデバイスである。ノースブリッジ２０２には、主メモリ２０３をアクセス制御するメモリコントローラも内蔵されている。また、ノースブリッジ２０２は、PCIEXPRESS規格のシリアルバスなどを介してＧＰＵ２０５との通信を実行する機能も有している。

ＧＰＵ２０５は、ＰＣ１００のディスプレイモニタとして使用される液晶パネルを制御する表示コントローラである。ＧＰＵ２０５は、（図示しない）ＶＲＡＭをワークメモリとして使用する。このＧＰＵ２０５によって生成される映像信号は液晶パネルに送られる。

サウスブリッジ２０４は、バス上の各デバイスを制御する。また、サウスブリッジ２０４は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２１１およびＤＶＤドライブ２１２を制御するためのＳＡＴＡ（Serial Advanced Technology Attachment）コントローラを内蔵している。さらに、サウスブリッジ２０４は、サウンドコントローラ２０６との通信を実行する機能も有している。サウンドコントローラ２０６は音源デバイスであり、デジタル信号を電気信号に変換するＤ／Ａコンバータ、電気信号を増幅するアンプリファイア等の回路を有する。また、サウンドコントローラ２０６は、マイクロフォン２１３から入力された電気信号をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄコンバータ等の回路を有する。

エンベデッドコントローラ／キーボードコントローラＩＣ（ＥＣ／ＫＢＣ）２１６は、電力管理のためのエンベデッドコントローラと、キーボード（ＫＢ）１１３を制御するためのキーボードコントローラとが集積された１チップマイクロコンピュータとする。

図３は、第１の実施形態にかかるＰＣ１００のメディアプレーヤ２２２のソフトウェア構成を示した図である。図３に示すように、メディアプレーヤ２２２は、信号測定部３１０と、補正・再生部３２０と、を備える。出力端子２１４は、イヤホン１０１を接続可能にする端子とする。信号測定部３１０が、イヤホン１０１の周波数特性を測定し、補正フィルタを設計する。そして、補正・再生部３２０が、設計された補正フィルタを用いて音声信号を補正し、補正した音声信号が出力端子２１４を介してイヤホン１０１から出力する。

ところで、イヤホンの周波数特性を再現性良く計測するための手法として、ジグを用いて計測する手法が考えられる。図４は、ＰＣ４００によるジグを用いたイヤホンの特性の測定例を示した図である。図４に示すジグは、管４０３と、マイクロフォン４０２と、吸音材４０４と、で構成されている。管４０３は、例えば樹脂製の筒状のもので、水道管やガス管のような直線上の形状で、ユーザの外耳道の容積と同程度の容積とする。マイクロフォン４０２は、管４０３に取り付け可能な構造とする。吸音材４０４は、最も空気が大きく振動する、管４０３内部の中央付近に配置して、定在波の影響を抑制している。

ＰＣ４００は、ジグに、測定対象のイヤホン１０１を装着して、データを取得する。そして、ジグを用いた測定方法で取得されたデータは、実際に受聴する際の特性から外耳道内で発生する共鳴を除いた特性を含んでいる。そこで、当該ジグを用いた共通の測定系で、高品質のイヤホンの周波数特性と、ユーザが使用するイヤホンの周波数特性と、を取得する。そして、ユーザがイヤホンを使用する際に、高品質の周波数特性に近づけるようにイコライザーを設定することで、ユーザが使用するイヤホンの音質を、高品質のイヤホンの音質に近づけることができる。

図５は、ＰＣ４００において、ジグを用いて複数のイヤホンについて計測された周波数特性のデータの例を示した図である。図５に示す計測データ５０１は、ユーザが使用するイヤホンの周波数特性とする。計測データ５０２は、高音質イヤホンの周波数特性とする。そして、ＰＣ４００は、高音質イヤホンの計測データ５０２と、ユーザが使用するイヤホンの計測データ５０１と、の差分にオフセットを付与した差分データ５０３を生成する。そして、ＰＣ４００は、差分データ５０３のカーブに合わせた特性のイコライザーを使用することで、ユーザが使用するイヤホンの音質を、高音質イヤホンの音質に近づけることができる。

しかしながら、上述したジグを用いた測定手法では、ユーザは音質を設定するために、当該ジグを購入し、当該ジグを利用してイヤホンの周波数特性を計測する必要があり、ユーザのコスト負担が生じる。そこで、本実施形態では、ジグを用いないで、イヤホンの周波数特性を計測する例とする。本発明者らは、ジグを用いずにイヤホンの周波数特性を再現性良く測定する方法を模索し、複数回の異なる状態での測定結果を組み合わせることが有効であることを実験を通して知得した。本実施形態にかかるＰＣ１００では、ジグを用いずとも、イヤホンの周波数特性を計測するために、イヤホンについて、複数回の異なる状態で周波数特性を計測し、合成することとした。次に、周波数特性を計測する際のイヤホンの状態について説明する。

図６は、イヤホン１０１のイヤーチップをマイクロフォン２１３に密着させた状態を示した図である。図６に示すように、ＰＣ１００は、キャビネット６０１の内部にマイクロフォン２１３を備えている。そして、ユーザが、マイクロフォン２１３の収音用の開口にイヤホン１０１のイヤーチップを密着させる。このようにイヤホン１０１のイヤーチップとキャビネット６０１とが密着した状態で、ＰＣ１００がイヤホン１０１から測定用の信号を出力する。そして、ＰＣ１００が出力された計測用の信号をマイクロフォン２１３から収音する。このようにして、ＰＣ１００は、イヤホン１０１とマイクロフォン２１３とを密着させた状態における、イヤホン１０１の周波数特性を示した第１の計測データを取得する。なお、第１の計測データとは、イヤホン１０１とマイクロフォン２１３とを密着させた状態で計測されたデータを示すものとする。

図７は、補正目標となる高音質イヤホン及びユーザが使用するイヤホン１０１を密着させた状態で計測した第１の計測データの例を示した図である。図７に示す例では、ユーザが使用するイヤホン１０１の第１の計測データ７０１と、補正目標となる高音質イヤホンの第１の計測データ７０２と、ユーザが使用するイヤホン１０１の第１の計測データ７０１と高音質イヤホンの第１の計測データ７０２との差分にその平均レベルが略０ｄＢとなるオフセットを付与した差分データ７０３と、が示されている。ジグを使用した場合の差分データ５０３と、図７の差分データ７０３と、を比較すると、概略８００Ｈｚ以下の周波数帯域では概ね形状が類似しているが、概略８００Ｈｚより高い周波数帯域では異なった形状となっていることが確認できる。そこで、イヤホン１０１とマイクロフォン２１３とを密着させた状態では、概略８００Ｈｚ以下の周波数帯域で確からしい周波数特性を求められることが確認できる。

図８は、イヤホン１０１のイヤーチップとマイクロフォン２１３との間に空隙を設けた状態を示した図である。図８に示す空隙を設けた状態と図６で示す密着状態との違いは、ユーザがイヤホン１０１を傾けてキャビネット６０１に当てているため、マイクロフォン２１３とイヤホン１０１との間に空隙（開放空間）が生じている点である。このようにイヤホン１０１のイヤーチップと、キャビネット６０１との間に空隙が設けられた状態で、ＰＣ１００はイヤホン１０１から測定用の信号を出力する。そして、ＰＣ１００は、出力された計測用の信号をマイクロフォン２１３から収音する。このようにして、ＰＣ１００は、イヤホン１０１とマイクロフォン２１３との間に空隙が設けられた状態における、イヤホン１０１の周波数特性を示した第２の計測データを取得する。なお、第２の計測データとは、イヤホン１０１とマイクロフォン２１３との間に空隙が設けられた状態で計測されたデータを示すものとする。なお、測定用の信号は、周波数特性を計測可能な信号であればよく、例えば、白色雑音、ピンクノイズ、又はＴＳＰ信号等とする。

図９は、補正目標となる高音質イヤホン及びユーザが使用するイヤホン１０１について、空隙が設けられた状態で計測した第２の計測データの例を示した図である。図９に示す例では、ユーザが使用するイヤホン１０１の第２の計測データ９０１と、補正目標となる高音質イヤホンの第２の計測データ９０２と、ユーザが使用するイヤホン１０１の第２の計測データ９０１と高音質イヤホンの第２の計測データ９０２との差分にオフセットを付与した差分データ９０３と、が示されている。図９に示す第２の計測データ群は、低周波数帯域での減衰が大きい。このため、図５のジグを使用した場合の差分データ５０３と、図９の差分データ９０３と、を比較すると、概略８００Ｈｚ以下の周波数帯域では異なった形状となっている。しかしながら、概略８００Ｈｚより高い周波数帯域では、概ね形状が類似していることが確認できる。そこで、イヤホン１０１とマイクロフォン２１３との間に空隙を設けた状態では、概略８００Ｈｚより高い周波数帯域で確からしい周波数特性を求められることが確認できる。

そこで、本実施形態にかかるＰＣ１００では、イヤホンの密着した状態と空隙を設けられた状態とでイヤホンの周波数特性を求め、これら周波数特性を組み合わせて補正フィルタを設計すれば、適切に補正が行えると考えられる。

図３に戻って、補正フィルタの設計、利用を行うＰＣ１００のメディアプレーヤ２２２の構成について説明する。

メディアプレーヤ２２２の補正・再生部３２０は、補正フィルタ３２１と、音信号出力部３２２と、計測用信号記憶部３２５と、表示制御部３２３と、操作受付部３２４と、を備える。補正・再生部３２０は、音を補正し出力する。この音を測定に用いたイヤホンで聞くと理想的なイヤホンに近い音に聞こえるため、例えば音楽を再生する場合、高音質な音楽を楽しむことができる。

計測用信号記憶部３２５は、イヤホン１０１の周波数特性を計測する際に用いる、計測用の音信号を記憶する。

音信号出力部３２２は、補正フィルタ３２１を介した後、出力端子２１４に接続されたイヤホン１０１から、音信号を出力する。また、音信号出力部３２２は、必要に応じて、音信号出力部３２２に記憶されていた音信号を出力する。また、音信号出力部３２２が出力する音信号は、測定用の音信号に制限するものではなく、例えば、外部から入力された音信号でも、ＰＣ１００のＨＤＤ２１１に記憶されていた音信号でも良い。なお、測定用信号を出力する際には、補正フィルタ３２１は補正を行わない設定にする。

補正フィルタ３２１は、後述する信号測定部３１０により設定された補正フィルタ（補正パラメータ）３２１を用いて、音信号出力部３２２から入力された音信号を補正する。補正フィルタ３２１の例としては、一般的なパラメトリックイコライザなどを用いることが考えられる。

表示制御部３２３は、計測データを計測する際に、ユーザに対して、イヤホン１０１の周波数特性を計測可能とするための表示を行う。操作受付部３２４は、計測開始する旨の選択を受け付ける。

図１０は、イヤホン１０１とマイクロフォン２１３とを密着状態とさせるために表示する画面例を示した図である。図１０に示すように、表示制御部３２３が、密着させる旨の表示を行うことで、ユーザがイヤホン１０１をマイクロフォン２１３に密着させるよう保持する。そして、密着させた状態で、操作受付部３２４が、ユーザから計測開始ボタン１００１の選択を受け付けた場合に、操作受付部３２４が、音信号出力部３２２に対して、音信号を出力するよう指示する。これにより、イヤホン１０１とマイクロフォン２１３とが密着状態での周波数特性の計測が開始される。

図１１は、イヤホン１０１とマイクロフォン２１３との間に空隙が設けられた状態にさせるために表示する画面例を示した図である。図１１に示すように、表示制御部３２３が、空隙（開放空間）を設ける旨の表示を行うことで、ユーザがイヤホン１０１とマイクロフォン２１３との間に空隙を設けるよう保持する。そして、空隙が設けられた状態で、操作受付部３２４が、ユーザから計測開始ボタン１１０１の選択を受け付けた場合に、操作受付部３２４が、音信号出力部３２２に対して、音信号を出力するよう指示する。これにより、イヤホン１０１とマイクロフォン２１３との間に空隙が設けられている状態で周波数特性の計測が開始される。

メディアプレーヤ２２２の信号測定部３１０は、入力部３１１と、測定部３１２と、信号一時記憶部３１３と、補正フィルタ設計部３１４と、目標特性記憶部３１５と、を備える。

目標特性記憶部３１５は、予め用意した参照用の高音質イヤホンの周波数特性を記憶する。なお、目標特性記憶部３１５が記憶する周波数特性は高音質のイヤホンの周波数特性に制限するものではなく、ユーザが使用するイヤホンの目標となる周波数特性であればよく、例えば、ユーザの好みに従って変形した周波数特性を記憶しても良い。さらには、目標となる周波数特性を一個のみ記憶するのではなく、ユーザが理想とする周波数特性を複数記憶しておき、ユーザに選択させてもよい。

マイクロフォン２１３は、入力された音を電気信号に変換する。

入力部３１１は、マイクロフォン２１３を介して、音信号を入力処理する。また、入力部３１１は、音を示す電気信号について、Ａ／Ｄコンバータを用いて変換し、デジタル信号に変換された音信号を、測定部３１２に出力する。さらに、入力部３１１は、イヤホン１０１から計測用の音信号が複数回出力された場合、当該複数回の音に対応する、当該複数回の音信号を入力処理する。

測定部３１２は、入力部３１１から入力されたデジタルの音信号に基づいて、音の音圧レベルを測定する。そして、測定部３１２は、測定された音圧レベルに基づいた、音信号の周波数特性を示す計測データを生成する。さらに、測定部３１２は、生成した周波数特性を示す計測データを、信号一時記憶部３１３に記憶する。

信号一時記憶部３１３は、補正フィルタ設計部３１４が読み出すまで、測定部３１２が記憶した音信号の周波数特性を示す計測データを一時的に記憶する。

補正フィルタ設計部３１４は、合成部３１６と、生成部３１７と、設定部３１８と、を備え、目標特性記憶部３１５が目標として記憶している高音質イヤホンの周波数特性に近づけるよう補正フィルタを設計する。

ところで、本実施形態では、図７に示すように、概略８００Ｈｚ以下の周波数帯域では第１の測定データを用い、図９に示すように、概略８００Ｈｚより高い周波数帯域では、第２の測定データを用いて、イコライザーを設計すれば良いことが把握できる。そこで、本実施形態では、イコライザーを作成する方法の一例として、第１の測定データと第２の測定データを合成する手法を用いることとした。なお、イコライザーを生成する手法としては、合成する手法に制限するものではなく、概略８００Ｈｚ以下の周波数帯域では第１の測定データが用いられ、概略８００Ｈｚより高い周波数帯域では第２の測定データが用いられれば、どのような手法を用いても良い。例えば、差分データ７０３の低周波数帯域と、差分データ９０３の高周波数帯域を合成してもよい。

合成部３１６は、概略８００Ｈｚ以下の周波数帯域におけるイヤホン１０１の音信号の周波数特性の第１の計測データと、概略８００Ｈｚより高い周波数帯域におけるイヤホン１０１の音信号の周波数特性の第２の計測データと、を合成して、補正対象となる周波数特性の計測データを生成する。

また、本実施形態で基準として用いられる概略８００Ｈｚは、所定の周波数帯域であって、合成部３１６は、第１の計測データと第２の計測データを合成する際、所定の帯域で周波数が高くなるに従って、第１の計測データを用いる比率を小さくし、第２の計測データを用いる比率を大きくする。

本実施形態にかかる所定の周波数帯域は、６００Ｈｚ〜９００Ｈｚとする。そして、合成部３１６は、当該周波数帯域について、第１の計測データと第２の計測データとの配分量を変更して合成する。これにより、つなぎ目で段差を生じさせることを抑止している。

詳細な例として、合成部３１６は、第１の計測データについて６００Ｈｚ以下の周波数帯域について１００％用い、６００Ｈｚ〜９００Ｈｚにかけて配分量を１００％から０％に漸減的に変更し、９００Ｈｚより高い周波数帯域では０％用いる。一方、合成部３１６は、第２の計測データについてその残分について用いる。

図１２は、合成部３１６が合成した計測データの例を示した図である。図１２に示す例では、合成した後のイヤホン１０１の計測データ１２０１と、合成した後の高音質イヤホンの計測データ１２０２と、イヤホン１０１の計測データ１２０１と高音質イヤホンの計測データ１２０２との差分にオフセットを付与した差分データ１２０３と、が示されている。図１２の差分データ１２０３は、ジグを用いた場合の差分データ５０３と概ね一致していることが確認できる。このようにして、本実施形態にかかるＰＣ１００では、複数の状態のイヤホンの周波数特性を組み合わせることで、ジグを用いた場合と同様の効果を得ることができる。なお、本実施形態では、低周波数帯域と高周波数帯域とを合成した高音質イヤホン等の周波数特性のデータは、予め目標特性記憶部３１５に記憶されているものとする。

生成部３１７は、目標特性記憶部３１５に記憶された目標となる周波数特性のデータと、合成部３１６により合成された補正対象となるイヤホン１０１の周波数特性の計測データと、の差分に基づく補正パラメータを生成する。生成部３１７は、イヤホン１０１から出力されて鼓膜に届く音について、合成されたイヤホン１０１の周波数特性を、目標となる周波数特性に近づけるための補正パラメータを生成する。補正パラメータとしては、例えば一般的なパラメトリックイコライザで用いられるパラメータを有する。パラメトリックイコライザで用いられるパラメータは、中心となる周波数、調整する帯域の幅、および利得である。

なお、本実施形態で用いたように計測データを合成してから補正パラメータを生成する手法に制限するものではなく、生成部３１７が、基準より低い周波数帯域に対して、イヤホン１０１とマイクロフォン２１３とを密着させた状態で計測された音信号の周波数特性を示すデータを用い、基準より高い周波数帯域に対して、イヤホン１０１とマイクロフォン２１３との間で空隙が設けられた状態で計測された音信号の周波数特性を示すデータを用いて、イヤホン１０１の周波数特性の目標として示された目標周波数特性となるよう補正する補正パラメータを生成できれば、どのような手法を用いても良い。

設定部３１８は、生成部３１７により生成された補正パラメータを、補正フィルタ３２１に対して設定する。

次に、イヤホン１０１とマイクロフォン２１３との間に空隙を設けて、第２の計測データを取得する際の測定バラツキについて説明する。イヤホン１０１のイヤーチップとマイクロフォン２１３との間に空隙を開ける手法としては、図８に示したように、イヤホン１０１のイヤーチップの片側を、キャビネット６０１に接触させて適当な角度を保持させる手法がある。当該手法を用いた場合、ジグ等を用いずとも、イヤホン１０１とマイクロフォン２１３との間の距離の変動を抑えることができる。しかしながら、例えば、表示制御部３２３が、キャビネット６０１に対するイヤホン１０１の角度として４５°を保持した上で測定するよう表示を行ったとしても、ユーザが当該角度を正確に保持した上で計測を行うことが難しいことは容易に想像できる。

図１３は、イヤホン１０１をキャビネット６０１に当てる角度、即ち空隙の大きさを異ならせた場合の測定データの例を示した図である。図１３に示す例では、イヤホン１０１のキャビネット６０１に当たる角度を変えることで、空隙の大きさが変化した２つの測定結果が示されている。空隙が小さい方の測定結果１３０１と、空隙が大きい方の測定結果１３０２と、を比較すると、角度による変化は測定データ全体のレベル差となって現れるが、特性カーブの形状は酷似していることが確認できる。このため、合成部３１６が合成する際に、第１の計測データのレベルを基準として、第２の測定データのレベルを正規化することで、空隙の大きさに基づく変化を抑止できる。

本実施形態にかかる合成部３１６は、合成させる際に基準となる周波数帯域６００Ｈｚ〜９００Ｈｚでの第１の計測データの平均レベルと、当該周波数帯域６００Ｈｚ〜９００Ｈｚでの第２の測定データの平均レベルと、の差が所定の値になるように、第２の測定データのレベルをオフセット（正規化）する。本実施形態は、所定の値が０ｄＢとなる場合について示すが、０ｄＢに制限するものではなく、他の値であってもよい。

そこで、合成部３１６は、空隙が小さい方の測定結果１３０１のデータの場合、オフセット量として２８．３ｄＢを用いて正規化する。一方、空隙が大きい方の測定結果１３０２のデータの場合、オフセット量として３２．４ｄＢを用いて正規化する。どちらの測定データを用いても、図１２に示すようなイヤホン１０１の計測データ１２０１を合成結果として得られる。なお、説明は省略するが、目標特性記憶部３１５に記憶される、高音質イヤホンの測定データについても、合成する際に、同様の正規化が行われている。

また、イヤホン１０１とマイクロフォン２１３とを密着させた状態で測定した場合と比べて、イヤホン１０１とマイクロフォン２１３との間に空隙を設けた状態の方が、測定される音量が小さくなる。このため、本実施形態にかかるＰＣ１００では、空隙を設けた状態で測定する際（第２の計測データを入力処理する際）に対して、密着させた状態で計測する際（第１の計測データを入力処理する際）と比べて、音信号出力部３２２がイヤホン１０１を介して出力する音信号の音量、及び入力部３１１が入力処理する際に介するマイクロフォン２１３の感度、のうちいずれか１つ以上を大きくなるよう調整することとした。なお、イヤホン１０１から出力される音量を変更して測定を行なったとしても、上記と同様の理由により合成結果には理論上変動はない。このため、空隙を設けた状態での測定を周囲の雑音の影響を受け難くより高精度に行なうことができる。

次に、本実施の形態にかかるＰＣ１００における、補正フィルタの設定処理について説明する。図１４は、本実施の形態にかかるＰＣ１００における上述した処理の手順を示すフローチャートである。

まず、メディアプレーヤ２２２が、出力端子２１４に対して、イヤホン１０１が接続されているか否かを検出する（ステップＳ１４０１）。そして、接続されていないことを検出した場合（ステップＳ１４０１：Ｎｏ）、表示制御部３２３が、出力端子２１４にイヤホン１０１を接続する旨を表示し（ステップＳ１４０２）、再びイヤホン１０１が接続されているか否かの検出を行う（ステップＳ１４０１）。

一方、メディアプレーヤ２２２が、イヤホン１０１が接続されていることを検出した場合（ステップＳ１４０１：Ｙｅｓ）、補正フィルタ設計部３１４の設定部３１８が、補正フィルタ３２１に対して補正を行なわない設定にするとともに、測定用に音響設定の初期化を行う（ステップＳ１４０３）。

次に、表示制御部３２３が、イヤホン１０１を、マイクロフォン２１３に密着させる旨のガイダンス表示を行う（ステップＳ１４０４）。このガイダンス表示は、例えば図１０に示す画面例とする。

そして、ユーザがイヤホン１０１をマイクロフォン２１３に密着させた後、計測を開始させるための操作を行う。これにより、操作受付部３２４が、計測開始の操作を受け付ける（ステップＳ１４０５）。その後、音信号出力部３２２が計測用信号記憶部３２５から計測用の音信号を読み出して、当該音信号をイヤホン１０１から再生（出力）する（ステップＳ１４０６）。

その後、入力部３１１が、マイクロフォン２１３を介して、音信号の入力処理を行う（ステップＳ１４０７）。そして、測定部３１２が、入力処理された音信号から、音信号の周波数特性を示す第１の計測データを生成する。そして、測定部３１２は、第１の計測データを生成する際にエラーが生じているか否かを判定する（ステップＳ１４０８）。エラーが生じていると判定した場合（ステップＳ１４０８：Ｙｅｓ）、再度測定を行うためにステップＳ１４０４から再び処理を開始する。

一方、測定部３１２が、エラーが生じていないと判定した場合（ステップＳ１４０８：Ｎｏ）、生成した第１の計測データを信号一時記憶部３１３に記憶させる。その後、表示制御部３２３が、イヤホン１０１を傾かせてイヤホン１０１とマイクロフォン２１３との間に空隙を設けた状態にさせる旨のガイダンス表示を行う（ステップＳ１４０９）。このガイダンス表示は、例えば図１１に示す画面例とする。

その後、空隙が設けられた状態で精度良く計測するために、音信号出力部３２２がイヤホン１０１を介して出力する音信号の音量を大きくなるよう調整、又は入力部３１１が入力処理する際に介するマイクロフォン２１３の感度を大きくなるよう調整する（ステップＳ１４１０）。なお、いずれか一方のみの調整に制限するものではなく、両方調整しても良い。

そして、ユーザがイヤホン１０１を傾けて、イヤホン１０１とマイクロフォン２１３との間に空隙を設けた後、計測を開始させるための操作を行う。これにより、操作受付部３２４が、計測開始の操作を受け付ける（ステップＳ１４１１）。その後、音信号出力部３２２が計測用信号記憶部３２５から計測用の音信号を読み出して、当該音信号をイヤホン１０１から再生（出力）する（ステップＳ１４１２）。

その後、入力部３１１が、マイクロフォン２１３を介して、音信号の入力処理を行う（ステップＳ１４１３）。そして、測定部３１２が、入力処理された音信号から、音信号の周波数特性を示す第２の計測データを生成する。そして、測定部３１２は、第２の計測データを生成する際にエラーが生じているか否かを判定する（ステップＳ１４１４）。エラーが生じていると判定した場合（ステップＳ１４１４：Ｙｅｓ）、再度測定を行うためにステップＳ１４０９から再び処理を開始する。

一方、測定部３１２が、エラーが生じていないと判定した場合（ステップＳ１４１４：Ｎｏ）、生成した第２の計測データを信号一時記憶部３１３に記憶させる。その後、合成部３１６が、入力処理した音信号の計測データを合成する（ステップＳ１４１５）。具体的には、合成部３１６は、信号一時記憶部３１３に記憶されている第１の計測データと第２の計測データとを読み出して、上述した手法を用いて合成する。

そして、生成部３１７は、目標特性記憶部３１５に記憶された目標となる周波数特性のデータと、合成部３１６により合成された補正対象となるイヤホン１０１の周波数特性の計測データと、の差分に基づく補正パラメータを生成する（ステップＳ１４１６）。

そして、設定部３１８が生成した補正パラメータを、補正フィルタ３２１に対して設定する（ステップＳ１４１７）。さらに、設定部３１８は、ステップＳ１４０３で初期化した音響設定を、補正パラメータを除いて書き戻す（ステップＳ１４１８）。

上述した処理手順により、ＰＣ１００において、イヤホン１０１に適した補正フィルタが設計されることになり、イヤホン１０１での音質が、高音質イヤホンの音質やユーザの好みの音質に変更されることになる。

本実施形態では、イヤホン１０１をマイクロフォン２１３に密着させた状態での計測、イヤホン１０１とマイクロフォン２１３との間に空隙を設けた状態での計測の順に計測を行う手順を説明したが、逆の順番即ち、イヤホン１０１とマイクロフォン２１３との間に空隙を設けた状態での計測、イヤホン１０１をマイクロフォン２１３に密着させた状態での計測の順としてもよい。

本実施形態では、高音質イヤホンの周波数特性を基準として、ユーザが使用するイヤホンの周波数特性に合わせる例について説明したが、目標となる周波数特性は高音質のイヤホンなど実在するものに制限するものではなく、周波数特性を変更する目標として任意に生成されたものであってもよい。

なお、本実施形態では、基準として概略８００Ｈｚ（周波数帯域として６００Ｈｚ〜９００Ｈｚ）を用いることとしたが、かかる基準は実施の態様に応じて変動する可能性があるため、実施態様に応じて、実験等により最適な基準が設定されるものとする。

以上説明したように本実施形態にかかるＰＣ１００を用いることで、高価な測定装置や特別な機材（例えばジグ）を用いることなく、容易にイヤホンの周波数特性を測定することができる。これにより、イヤホンに適した周波数特性の補正を行うことができる。

（第１の実施形態の変形例）
第１の実施形態では、目標となる高音質イヤホンの周波数特性が、目標特性記憶部３１５に記憶されている場合について説明したが、ユーザが目標となるイヤホンを用意しても良い。この場合、目標となるイヤホンと、補正対象になるイヤホンと、についてそれぞれ密着状態と空隙が設けられた状態とについて周波数特性を計測することで補正可能となる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態ではＰＣ１００で補正フィルタ３２１を用いて音声データを再生する場合について説明した。しかしながら、このような場合に制限するものではない。そこで、第２の実施形態では、ＰＣとは別の音響再生装置に対して補正を行う例について説明する。

図１５は、第２の実施形態にかかるＰＣ１５００のメディアプレーヤ１５０１及び音響再生装置１５５０のソフトウェア構成を示した図である。

音響再生装置１５５０は、出力端子１５５１と、補正フィルタ１５５２と、再生部１５５３と、音声データ記憶部１５５４と、を備えている。出力端子１５５１は、イヤホン１０１を接続可能とする端子とする。

音声データ記憶部１５５４は、再生対象となる音声データを記憶する。再生部１５５３は、音声データ記憶部１５５４から音声データの読み出し及び再生を行う。

補正フィルタ１５５２は、再生部１５５３で音声データから再生された音声信号に対して補正処理を行う。補正フィルタ１５５２が補正に用いる補正パラメータは、ＰＣ１５００により設定される。そして、補正フィルタ１５５２で補正された音声信号は、出力端子１５５１を介して、イヤホン１０１から出力される。

また、ＰＣ１５００のメディアプレーヤ１５０１は、第１の実施形態の信号測定部３１０と処理が異なる信号測定部１５１０を備えている。

信号測定部１５１０は、補正フィルタ設計部１５１１において、第１の実施形態と比べて、設定部３１８と処理が異なる設定部１５１２に変更された点で異なる。

設定部１５１２は、生成部３１７で生成された補正パラメータを、音響再生装置１５５０の補正フィルタ１５５２に対して設定する。

これにより、本実施形態においては、補正パラメータを生成できない音響再生装置１５５０であっても、接続するイヤホンに応じた周波数特性の補正を行うことができる。

（第３の実施形態）
第２の実施形態では、音響再生装置１５５０に補正フィルタ１５５２が備えられている場合について説明した。第３の実施形態では、音響再生装置に補正フィルタが備えられていない場合について説明する。

図１６は、第３の実施形態にかかるＰＣ１６００のメディアプレーヤ１６０１及び音響再生装置１６５０のソフトウェア構成を示した図である。

音響再生装置１６５０は、出力端子１６５１と、再生部１６５２と、音声データ記憶部１６５３と、を備えている。出力端子１６５１は、イヤホンを接続可能とする端子とする。

音声データ記憶部１６５３は、再生対象となる音声データを記憶する。再生部１６５２は、音声データ記憶部１６５３から音声データの読み出し及び再生を行う。

そして、ＰＣ１６００のメディアプレーヤ１６０１は、第１の実施形態の補正・再生部３２０と処理が異なる補正・再生部１６２０を備えている。

補正・再生部１６２０の補正フィルタ１６２１により補正処理された音声データが、音響再生装置１６５０の音声データ記憶部１６５３に記憶される。このように、第３の実施形態では、音声データ記憶部１６５３に、接続するイヤホンに適した補正が行われた音声データが格納されることを可能とした。

第３の実施形態では、補正フィルタを備えていない音響再生装置１６５０であっても、イヤホンに適した補正の効果を得ることができる。

以上説明したとおり、第１から第３の実施形態によれば、イヤホンの周波数特性に応じて適切な補正を行うことができる。

上述した実施形態のＰＣで実行されるメディアプレーヤ・プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。

また、上述した実施形態のＰＣで実行されるメディアプレーヤ・プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、上述した実施形態のＰＣで実行されるメディアプレーヤ・プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。

また、上述した実施形態のＰＣで実行されるメディアプレーヤ・プログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。

本実施形態のＰＣで実行されるメディアプレーヤ・プログラムは、上述した各部（信号測定部、補正・再生部）を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（プロセッサ）が上記記憶媒体からメディアプレーヤ・プログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、信号測定部、補正・再生部が主記憶装置上に生成されるようになっている。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１００、１５００、１６００…ＰＣ、１０１…イヤホン、１０２…マイク穴、１１１…コンピュータ本体、１１２…ディスプレイユニット、１１３…キーボード、２０１…ＣＰＵ、２０２…ノースブリッジ、主メモリ２０３…主メモリ、２０４…サウスブリッジ、２０５…グラフィクスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）、２０６…サウンドコントローラ、２０９…ＢＩＯＳ−ＲＯＭ、２１０…ＬＡＮコントローラ、２１１…ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、２１２…ＤＶＤドライブ、２１３…マイクロフォン、２１４…出力端子、２１６…エンベデッドコントローラ／キーボードコントローラＩＣ（ＥＣ／ＫＢＣ）、２２２、１５０１、１６０１…メディアプレーヤ、３１０、１５１０…信号測定部、３１１…入力部、３１２…測定部、３１３…信号一時記憶部、３１４、１５１１…補正フィルタ設計部、３１５…目標特性記憶部、３１６…合成部、３１７…生成部、３１８、１５１２…設定部、３２０、１６２０…補正・再生部、３２１、１６２１…補正フィルタ、３２２…音信号出力部、３２３…表示制御部、３２４…操作受付部、３２５…計測用信号記憶部、４０２…マイクロフォン、４０３…管、４０４…吸音材、６０１…キャビネット、１５５０、１６５０…音響再生装置、１５５１、１６５１…出力端子、１５５２…補正フィルタ、１５５３、１６５２…再生部、１５５４、１６５３…音声データ記憶部

Claims (9)

1. イヤホンを接続可能な接続部と、
   前記イヤホンから出力された複数回の音に対応する、複数回の音信号として、前記イヤホンとマイクロフォンとが密着した状態の前記第１の音信号と、前記イヤホンと当該マイクロフォンとの間に空隙を有する状態の前記第２の音信号と、を入力処理する入力手段と、
   前記第１の音信号の周波数特性のうち、基準以下となる第１の周波数帯域の周波数特性を示す第１のデータと、前記第２の音信号の周波数特性のうち、当該基準より高い第２の周波数帯域の周波数特性を示す第２のデータと、を合成した周波数特性、及び目標として定められた目標周波数特性に基づいて、前記イヤホンの周波数特性を補正する補正データを生成する生成手段と、
   を備える音信号処理装置。
2. イヤホンを接続可能な接続部と、
   前記イヤホンから出力された複数回の音に対応する複数回の音信号を、マイクロフォンを介して入力処理する際に、前記イヤホンと前記マイクロフォンとが密着した状態の前記第１の音信号と、前記イヤホンと前記マイクロフォンとの間に空隙を有する状態の前記第２の音信号と、を入力処理する入力手段と、
   所定の周波数帯域以下の周波数帯域として、前記第１の音信号の周波数特性を示す第１のデータと、当該所定の周波数帯域より大きい周波数帯域として、前記第２の音信号の周波数特性を示す第２のデータと、を合成すると共に、当該所定の周波数帯域で周波数が高くなるに従って、前記第１のデータを用いる比率を小さくし、前記第２のデータを用いる比率を大きくさせて合成する合成手段と、
   目標として定められた目標周波数特性と、前記合成手段による合成で生成された周波数特性と、の差分に基づいて、前記イヤホンの周波数特性を補正する補正データを生成する生成手段と、
   を備える音信号処理装置。
3. 前記合成手段が合成する際に、前記基準となる周波数帯域において、前記第１のデータの周波数特性との差が所定の値になるよう、前記第２のデータを正規化する、
   請求項２に記載の音信号処理装置。
4. イヤホンを接続可能な接続部と、
   前記イヤホンから音を複数回出力する出力手段と、
   前記イヤホンから出力された前記複数回の音に対応する、複数回の音信号として、前記イヤホンとマイクロフォンとが密着した状態の前記第１の音信号と、前記イヤホンと当該マイクロフォンとの間に空隙を有する状態の前記第２の音信号と、を入力処理する入力手段と、
   基準以下の第１の周波数帯域に対して、前記第１の音信号の周波数特性を示す第１のデータを用いると共に、当該基準より高い第２の周波数帯域に対して、前記第２の音信号の周波数特性を示す第２のデータを用いて、前記イヤホンの補正の目標となる他のイヤホンから計測された目標周波数特性となるよう、前記イヤホンの周波数特性を補正する補正データを生成する生成手段と、を備え、
   前記入力手段が前記第２の音信号を入力処理する際、前記第１の音信号を入力するときと比べて、入力処理する際に介するマイクロフォンの感度を高く、又は前記出力手段が出力する音を大きくする、
   音信号処理装置。
5. イヤホンを接続可能な接続部と、
   前記イヤホンから音を複数回出力する出力手段と、
   前記イヤホンから出力された前記複数回の音に対応する、複数回の音信号として、前記イヤホンとマイクロフォンとが密着した状態の前記第１の音信号と、前記イヤホンと当該マイクロフォンとの間に空隙を有する状態の前記第２の音信号と、を入力処理する入力手段と、
   基準以下の第１の周波数帯域に対して、前記第１の音信号の周波数特性を示す第１のデータを用いると共に、当該基準より高い第２の周波数帯域に対して、前記第２の音信号の周波数特性を示す第２のデータを用いて、前記イヤホンの補正の目標となる他のイヤホンから計測された目標周波数特性となるよう、前記イヤホンの周波数特性を補正する補正データを生成する生成手段と、を備え、
   前記入力手段が前記第１の音信号を入力処理する際、前記第２の音信号を入力するときと比べて、入力処理する際に介するマイクロフォンの感度を低く、又は前記出力手段が出力する音を小さくする、
   音信号処理装置。
6. 前記入力手段は、マイクロフォンを介して音信号を入力処理し、
   前記イヤホンから音を前記複数回出力する出力手段と、
   前記出力手段により前記複数回のうち第１の音が出力される前に、前記イヤホンを前記マイクロフォンに密着させる旨の表示を行い、前記出力手段により前記複数回のうち第２の音が出力される前に、前記イヤホンと前記マイクロフォンとの間に空隙をつくる旨の表示を行う表示手段と、
   をさらに備える請求項１乃至５のいずれか１つに記載の音信号処理装置。
7. 前記生成手段により生成された前記補正データを用いて、音信号を補正する補正手段をさらに備える請求項１乃至６のいずれか１つに記載の音信号処理装置。
8. 前記生成手段により生成された前記補正データを、音信号再生装置に対して出力する出力手段をさらに備える請求項１乃至７のいずれか１つに記載の音信号処理装置。
9. 音信号処理装置で実行される音信号処理方法であって、
   前記音信号処理装置は、イヤホンを接続可能な接続部を備え、
   入力手段が、前記イヤホンから出力された複数回の音に対応する、複数回の音信号として、前記イヤホンとマイクロフォンとが密着した状態の前記第１の音信号と、前記イヤホンと当該マイクロフォンとの間に空隙を有する状態の前記第２の音信号と、を入力処理する入力ステップと、
   生成手段が、前記第１の音信号の周波数特性のうち、基準以下となる第１の周波数帯域の周波数特性を示す第１のデータと、前記第２の音信号の周波数特性のうち、当該基準より高い第２の周波数帯域の周波数特性を示す第２のデータと、を合成した周波数特性、及び目標として定められた目標周波数特性に基づいて、前記イヤホンの周波数特性を補正する補正データを生成する生成ステップと、
   を含む音信号処理方法。

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