音响装置和音响控制装置的制作方法

本发明涉及音响装置和音响控制装置。

背景技术：

作为采用两个激励器的音响装置，公开有专利文献1记载的装置。在专利文献1中，在筒体的相对置的面上分别固定激励器，基于仅使第1音响信号中的驻波所产生的频率成分的相位反相得到的信号使一个激励器振动。并且，基于仅使第2音响信号中的驻波所产生的频率成分的相位反相得到的信号使另一个激励器振动。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2013-172416号公报

技术实现要素：

但是，在现有结构中，在特定的频带中使相位反相会抑制驻波，因此与声音和振动的输出电平的提高相悖。并且，在现有结构中，采用了使驻波所产生的频带通过的带通滤波器以及阻断该频带的带阻滤波器。因此，各信道的输出信号的输出电平有可能在各滤波器的低频域截止频率附近和高频域截止频率附近发生衰减。

因此，本发明的目的在于降低由多个振子引起的干扰并抑制输出电平的衰减。

在本说明书中包含了于2017年2月2日提出的日本专利申请特愿2017－017912号的全部内容。

为了达成上述目的，本发明的音响装置的特征在于，具有：第一振子；第二振子；刚性体，其将所述第一振子与所述第二振子连结；供所述刚性体贯穿的被振动部件；获取音响信号的获取部；以及控制部，其对所述音响信号进行修正处理，所述修正处理对来自所述第一振子和所述第二振子的包含传送系统的相位延迟特性进行修正，所述控制部基于修正后的音响信号对所述第一振子和第二振子进行控制。

在上述结构中，也可以为，所述控制部对所述音响信号中的低频带且单声道成分的信号进行所述修正处理。

在上述结构中，也可以为，所述控制部具有分离部和加法运算部，所述分离部从所述音响信号分离出低频带且单声道成分的信号和其他的信号，所述加法运算部对进行了所述修正处理的所述信号和所述其他的信号进行加法运算，所述控制部基于加法运算后的信号对所述第一振子和第二振子进行控制。

并且，在上述结构中，也可以为，所述音响信号具有与所述第一振子对应的第一信道的信号以及与所述第二振子对应的第二信道的信号，所述控制部具有音响测定部，所述音响测定部获取规定位置处的所述第一振子和第二振子各自的脉冲响应，并且基于各脉冲响应获取修正所述相位延迟特性的所述第一信道用的修正信息和所述第二信道用的修正信息，作为所述修正处理，基于所述第一信道用的修正信息对所述第一信道的信号进行修正，并且基于所述第二信道用的修正信息对所述第二信道的信号进行修正。

并且，本发明是一种音响控制装置，其对振动单元进行控制，所述振动单元具有：第一振子；第二振子；刚性体，其将所述第一振子与所述第二振子连结；以及供所述刚性体贯穿的被振动部件，所述音响控制装置的特征在于，具有：获取音响信号的获取部；以及控制部，其对所述音响信号进行修正处理，所述修正处理对来自所述第一振子和所述第二振子的包含传送系统的相位延迟特性进行修正，所述控制部基于修正后的音响信号对所述第一振子和第二振子进行控制。

发明效果

在本发明中，对音响信号进行修正处理，该修正处理对来自被刚性体连结的第一振子和第二振子的包含传送系统的相位延迟特性进行修正，并基于修正后的音响信号对第一振子和第二振子进行控制。由此，能够减少干扰并且抑制输出电平的衰减。

附图说明

图1是一同示出本发明的实施方式的音响装置与周边结构的图。

图2是音响装置的框图。

图3是音响测定处理的流程图。

图4是修正响应计算处理的流程图。

图5是声音处理部的框图。

图6是示出不利用声音处理部进行声音处理的情况下的振幅特性的图。

图7是示出修正响应的频率-音量的关系的图。

图8是示出修正响应的频率-延迟量的关系的图。

图9是示出l信道的音响测定结果的图。

图10是示出l/r信道的音响测定结果的图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是一同示出本发明的实施方式的音响装置10与周边结构的图。

音响装置10是被搭载于汽车等车辆的车载用音响装置。更具体而言，该音响装置10是能够通过振动和声音向车辆的乘员(用户)传递音乐、语音引导、警告用的振动、声音等各种信息的车载用信息传递装置。

如图1所示，音响装置10以能够装卸自如的方式安装于头枕11的下部，也作为支撑乘员的颈部的颈垫而发挥功能。通过安装该音响装置10，能够对预先不具备这种信息传递装置的车辆简易地追加信息传递装置。另外，该音响装置10也可以是预先固定于车辆的固定型音响装置。并且，也可以在除了车辆以外的移动体等安装音响装置10。

该音响装置10具备：作为第一振子和第二振子发挥功能的左右一对的激励器21l、21r；作为将这些激励器21l、21r连结起来的连结体(刚性体)发挥功能的轴部件23。音响装置10还具备：作为供轴部件23安装的颈垫和被振动部件发挥功能的垫部25；以及作为对激励器21l、21r进行控制的控制部发挥功能的音响控制装置30(后述的图2)。

激励器21l、21r具有形成为平板状等薄型的振子21a，振子21a根据从外部输入的信号发生振动，从而整个激励器21l、21r分别振动。通过各激励器21l、21r的振动来激励轴部件23。轴部件23经由安装于该轴部件23的垫部25向乘员传递振动。由此，乘员借助于垫部25容易识别特别是低音域的振动和低音。

本结构的激励器21l、21r还具有使空气振动的未图示的空气振动部件(例如，扬声器振动板)，空气振动部件随着振子21a的振动而振动。由此，与单个轴部件23的情况相比，能够向外部输出较广音域的声音。激励器21l、21r的构造不限定于上述构造，能够广泛应用公知的激励器的构造。

各激励器21l、21r在车内的左右方向上隔开间隔地配置。左侧的激励器21l是l信道用的激励器，右侧的激励器21r是r信道用的激励器。以下，在没有必要特别区分左右的激励器21l、21r的情况下，记作“激励器21”。

轴部件23的一端与一个激励器21l连结，另一端与另一个激励器21r连结。轴部件23是呈一条直线状延伸的金属制成的实心杆。通过具有刚性的轴部件23将两个激励器21连结，由此，在基于两个激励器21的振动形成的轴部件23的振动方向同步的情况下，轴部件23的振动量(振幅)增大，振动高效地增大。

该轴部件23不限定于金属制成的实心杆，也可以采用各种刚性体。例如可以是金属制成的空心杆或金属制成的板材，也可以由金属以外的材料形成。并且，轴部件23不限于一根，也可以是多根。

垫部25构成了作为与乘员抵接的抵接部的颈垫，具有：由聚氨酯等缓冲材料形成的缓冲部25a；以及覆盖缓冲部25a的表皮25b。轴部件23贯穿该垫部25的内部(缓冲部25a)，借助轴部件23的振动使整个垫部25振动。由此，轴部件23借助于各激励器21的振动而振动，能够经由垫部25将振动等传递给乘员。该垫部25兼用作收纳激励器21和轴部件23等的壳体。

图2是音响装置10的框图。

音响控制装置(以下称作“控制装置”)30具有控制部31和音响再生部32。控制部31作为计算机发挥功能，通过执行被记录于所内置的存储器的控制程序而对控制装置30的各部分进行控制。

音响再生部32具备再生音响信号的结构，具有再生部41、声音处理部42、d/a转换部43和放大器部44。再生部41作为获取再生对象的l/r信道(也称作“双信道”)的音响信号sr、sl的获取部发挥功能。

再生部41读取被记录在cd或dvd等记录介质中的数据，并且输出根据该数据得到的l信道的音响信号sl和r信道的音响信号sr。另外，也可以具有从外部输入音响信号sr、sl的接口来代替再生部41，或者也可以除了再生部41之外还具有从外部输入音响信号sr、sl的接口。

音响信号sr、sl是表示与音乐、语音引导或警告等对应的声音或振动的信号，在本实施方式中为立体声(l、r)的声音信号。因此，l信道的音响信号sl被输出至l信道用的激励器21l，r信道的音响信号sr被输出至r信道用的激励器21r，由此能够输出立体声。另外，图2中的波浪线表示声音信号。

声音处理部42在对所输入的音响信号sl、sr实施相位修正等声音处理之后输出至d/a转换部43。在本结构中，在包括活塞运动区域的低频域中进行修正单声道成分的信号的相位延迟的处理。关于利用该声音处理部42进行的处理，在后面详述。

d/a转换部43对所输入的音响信号sl1、sr1进行数模转换，输出由模拟信号构成的音响信号sl2、sr2。

放大器部44对l信道的音响信号sl2进行放大并输出至激励器21l，并且对r信道的音响信号sr2进行放大并输出至激励器21r。各激励器21根据所输入的音响信号sl2、sr2的波形而振动。像这样，控制装置30对输入信号(音响信号sl、sr)实施相位延迟修正处理等而生成音响信号sr2、sl2，并基于音响信号sl2、sr2驱动各激励器21。

此外，控制装置30还具有对来自各激励器21的包含传送系统的相位延迟特性进行测定的结构。该结构由测定信号产生部33和音响测定部34构成。

测定信号产生部33是输出测定信号的声源，生成l信道测定信号sa、r信道测定信号sb而作为m序列符号(maximumlengthsequence：最大长度序列)的信号(m序列信号)或tsp(timestretchedpulse：时间扩展脉冲)信号等声场测定信号。这些声场测定信号(以下称作“测定信号”)sa、sb被输出至d/a转换部43，由各激励器21输出与各测定信号sa、sb对应的声音和振动。

音响测定部34具有麦克风放大器51、a/d转换部52、信号收录部53和运算部54。麦克风放大器51对表示由麦克风51a收音的声音的模拟声音信号进行放大并输出至a/d转换部52，其中该麦克风51a与控制装置30连接。a/d转换部52将模拟声音信号转换成数字声音信号并输出至信号收录部53。信号收录部53根据所收音的声音的数字声音信号生成表示脉冲响应的数据dl、dr。脉冲响应的数据dl、dr被记录在控制部31内的存储器中。

脉冲响应是表示从各激励器21起到达收听位置(相当于麦克风51a的位置)的声音的变动(直接音、反射音的电平或延迟时间等)的传递函数。因此，脉冲响应是表示在作为传送空间的车室中到达收听位置的声音的相位延迟特性。另外，收听位置被设定在乘员的倾听来自音响装置10的声音的头部位置等。

运算部54基于脉冲响应的数据dl、dr计算对各数据dl、dr所表示的相位延迟特性进行修正的响应(以下称作“修正响应”)xl(ω)、xr(ω)。修正响应xl(ω)、xr(ω)的计算方法在后面进行说明。另外，值ω是频率。

控制部31根据来自用户的指示执行音响测定处理和修正响应计算处理。

图3是音响测定处理的流程图。

首先，控制部31借助测定信号产生部33从激励器21l发出(也称作“再生”)l信道测定信号sa(步骤s1a)。所发出的声音被麦克风51a收音，利用麦克风放大器51进行放大，并经由a/d转换部52输入给信号收录部53。信号收录部53基于所输入的信号生成脉冲响应，并将与脉冲响应对应的数据dl输出至控制部31。而且，控制部31记录该数据dl(步骤s2a)。

接下来，控制部31借助测定信号产生部33从激励器21r发出(再生)r信道测定信号sb(步骤s3a)，并记录信号收录部53所生成的脉冲响应的数据dr(步骤s4a)。以上是声场测定处理。

图4是修正响应计算处理的流程图。

运算部54在控制部31的控制下读入被存储于控制部31的脉冲响应的数据dl、dr(步骤s1b)。接下来，运算部54通过对各脉冲响应进行fft(fastfouriertransform：快速傅里叶变换)而计算各自的频率特性hl(ω)、hr(ω)(步骤s2b)。接着，运算部54根据各自的频率特性hl(ω)、hr(ω)计算修正响应xr(ω)、xl(ω)，该修正响应xr(ω)、xl(ω)对来自各激励器21的包含传送系统的相位延迟特性进行修正(步骤s3b)。计算修正响应xl(ω)、xr(ω)的式(1)、式(2)如下。

【数式1】

【数式2】

另外，值n是fft长度(采样数量)，频率的值ω＝2πk。hl(ω)表示l信道的频率特性，hr(ω)表示r信道的频率特性。并且，τl(ω)表示l信道的脉冲响应的相位延迟，τr(ω)表示r信道的脉冲响应的相位延迟。

然后，控制部31获取由运算部54计算出的修正响应xl(ω)、xr(ω)并记录于内部的存储器(步骤s4b)。

接着对声音处理部42进行说明。

图5是声音处理部42的框图。

声音处理部42具有fft部61、低频域分离部62、高频域分离部63、相位延迟修正部64、合成部65、66以及ifft部67。

fft部61对所输入的音响信号sr、sl进行快速傅里叶变换，从而从时域的信息转换为频域的信息。低频域分离部62具有乘法运算部62a和单声道/立体声分离部62b。乘法运算部62a对作为从fft部61输入的信号的l/r信道的数字数据dl、dr与作为线性相位的低通滤波器的响应进行卷积运算来提取低频域频率成分。该低频域频率成分是活塞运动区域的频带。本发明中，低频域频率成分不限定于通常所谓低频域的低于100hz，可以在包含中频域的低于2khz的范围内进行适当设定。

单声道/立体声分离部62b将由乘法运算部62a分离出的低频域频率成分分离为单声道成分(图5中由“mono”表示)和立体声成分(图5中由“stereol/r”表示)，并输出至相位延迟修正部64。另外，单声道/立体声分离部62b可以是和差方式，也可以是振幅/相位的阈值分离处理。

高频域分离部63具有乘法运算部63a。乘法运算部63a从由fft部61输入的信号(数字数据dl、dr)与作为线性相位的高通滤波器的响应进行卷积运算来提取高频域频率成分。该高频域频率成分是除了由低频域分离部62提取出的低频域频率成分以外的频率成分。即，各音响信号sr、sl被低频域分离部62和高频域分离部63分割为低频域成分和高频域成分。

相位延迟修正部64对由低频域分离部62分离出的低频域且单声道成分的信号(图5中为“mono”)进行修正相位延迟特性的修正处理。更具体而言，相位延迟修正部64具备：对上述信号(图5中为“mono”)与修正响应xl(ω)进行卷积运算的乘法运算部(以下称作“第一乘法运算部”)64a；以及对上述信号(图5中为“mono”)与修正响应xr(ω)进行卷积运算的乘法运算部(以下称作“第二乘法运算部”)64b。并且，相位延迟修正部64是使这些乘法运算部64a、64b的输出成为l/r信道的双输出的2ch部64c。

合成部(以下称作“第一合成部”)65将从2ch部64c输出的信号和被单声道/立体声分离部62b分离出的立体声成分(图5中为“stereol/r”)合成，生成l/r信道的低频域信号。并且，位于第1合成部65的后级的合成部(以下称作“第二合成部”)66将从第一合成部65输出的信号和从高频域分离部63输出的信号合成。

ifft部67对从第二合成部66输出的l/r信道的信号进行快速傅里叶逆变换，由此分别从频域的信息转换为时域的信息。由此，生成对l/r信道的音响信号sr、sl实施了修正包含传送系统的相位延迟特性的修正处理后的音响信号sl1、sr1。

图6是示出不利用声音处理部42进行声音处理的情况下的振幅特性的图，横轴是频率(hz)，纵轴是音量(db)。图6中示出了从l信道输出单声道信号的情况下的音响测定结果(图6中为符号l)、从r信道输出单声道信号的情况下的音响测定结果(图6中为符号r)以及从l/r信道输出单声道信号的情况下的音响测定结果(图6中为符号lr)。

在图6的例子中，特性曲线lr在低频域(由符号ar1表示)和中频域(由符号ar2表示)大幅衰减。也就是说，示出了在激励器21l、21r的活塞运动区域内产生了干扰。

图7是示出修正响应xl(ω)、xr(ω)的频率－音量的关系的图。如图7所示，修正响应xl(ω)、xr(ω)具有全通滤波器的特性。

图8是示出修正响应xl(ω)、xr(ω)的频率－延迟量的关系的图，纵轴表示与延迟量对应的样本数。修正响应xl(ω)、xr(ω)考虑了活塞运动区域，成为具有1600hz的截止频率的线性相位低通滤波器和高通滤波器。

在图8中，关于修正响应xr(ω)示出了在20～1600hz的范围内修正延迟量的特性的情况，并且关于修正响应xl(ω)示出了相位延迟量大致为零的特性的情况。

下面，在图9和图10中示出利用声音处理部42进行声音处理的情况下的振幅特性。

图9示出从l信道输出单声道信号的情况下的音响测定结果(图9中为lx)。图9中还示出了不进行声音处理的情况下的特性曲线l(图6)。

如图9所示的那样，可知：振幅特性在声音处理后和声音处理前没有较大变化，声音处理后的输出信号没有出现特定频带的声音和振动电平的衰减。对r信道也实施了与l信道同样的处理。由此，对于r信道，振幅特性在声音处理后与声音处理前也没有较大变化，也抑制了输出电平的衰减。

图10示出从l/r信道输出单声道信号的情况下的音响测定结果(图10中为符号lrx)。并且，图10中还示出了l信道的特性曲线lx和r信道的特性曲线rx。如图10所示的那样，可知：在包含活塞运动区域的低频域中，通过对激励器21l、21r的相位延迟进行修正，减少了干扰。

在本结构中，不执行在特定频带中使相位反相而抑制驻波这样的处理。因此，能够减少干扰并且抑制输出电平的衰减。由此，能够高效地再生声音和振动。

如以上说明的那样，本实施方式的控制装置30通过声音处理部42对音响信号sr、sl进行修正处理，所述修正处理对来自被刚性体连结的作为第一振子和第二振子的激励器21l、21r的包含传送系统的相位延迟特性进行修正。然后，控制装置30基于修正后的音响信号sl1、sr1对激励器21l、21r进行控制。由此，能够减少由激励器21l、21r引起的干扰并且抑制输出电平的衰减，能够高效地再生声音和振动。

而且，控制装置30对音响信号sr、sl中的低频带且单声道成分的信号进行所述修正处理。根据该结构，高效地降低了容易产生干扰的活塞运动区域的干扰。由此，能够清晰地再生单声道成分的声音和振动。并且，在音响信号sr、sl中包含立体声成分的情况下，不对立体声成分进行所述修正处理。由此，能够维持立体声效果(包括回响效果)，还能够期待提高立体声感的效果。

并且，在控制装置30中，低频域分离部62和高频域分离部63作为从音响信号sr、sl分离出低频带且单声道成分的信号和其他信号的分离部而发挥功能。并且，第二合成部66作为对进行了所述修正处理的所述信号和所述其余的信号进行加法运算的加法运算部而发挥功能。而且，控制装置30基于由第二合成部66进行加法运算得到的信号对激励器21l、21r进行控制。根据该结构，能够生成包含进行了所述修正处理的低频带且单声道成分的信号的音响信号sl1、sr1，并且能够基于音响信号sl1、sr1适当地控制激励器21l、21r。

此外，音响信号sr、sl具有与激励器21l对应的l信道(第一信道)的信号以及与激励器21r对应的r信道(第二信道)的信号。而且，控制装置30通过音响测定部34获取规定位置处的激励器21l、21r各自的脉冲响应，并且基于各脉冲响应获取作为修正相位延迟特性的l信道用修正信息的修正响应xl(ω)和r信道用修正信息的修正响应xr(ω)。然后，作为所述修正处理，控制装置30基于修正响应xl(ω)对l信道的音响信号sl进行修正，并且基于修正响应xr(ω)对r信道的音响信号sr进行修正。这样，根据各激励器21l、21r各自的脉冲响应得到各信道的修正信息，因此能够高精度地修正相位延迟特性。

上述的实施方式只是例示了本发明的一个实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够任意地变形和应用。

例如，在上述的实施方式中，说明了根据通过实际测量得到的脉冲响应得到各信道的修正信息(修正响应xr(ω)、xl(ω))的情况，但不限于此，也可以根据通过模拟得到的脉冲响应获取修正信息。在该情况下，从外部对控制装置30输入脉冲响应的信息即可。根据该结构，能够从控制装置30中省略音响测定部34。

并且，也可以不限定于利用脉冲响应来获取修正信息的结构。也可以应用利用对相位延迟特性进行修正的修正信息来获取修正信息的其他结构。

此外，在上述的实施方式中，说明了对低频带且单声道成分的信号进行所述修正处理的情况，但也可以不限定于该结构。在能够减少干扰并且抑制输出电平的衰减的范围内，也可以对包含低频带或者也包含中低频带以外的频带的信号、或者包含立体声成分的信号进行所述修正处理。

并且，在上述的实施方式中，说明了音响装置10的振子采用激励器21的情况，但不限于此，也能够广泛采用公知的振子。

并且，在上述的实施方式中，说明了将本发明应用于控制装置30与激励器21为一体的音响装置10中的情况，但不限定于此。例如，也可以是控制装置30与具有激励器21等振子的振动单元能够分离的结构。此外，也可以将本发明应用于能够变更作为控制对象的振动单元的控制装置30。另外，在上述的实施方式中，激励器21和轴部件23构成振动单元的主要部分。

并且，在上述的实施方式中，说明了音响装置10兼用作颈垫的情况，但不限于此。例如，音响装置10也可以兼用作支撑乘员的腰部的缓冲件。并且，在能够通过音响装置10向乘员传递信息的范围内，不限定音响装置10的配置位置。例如，音响装置10可以是嵌入于座椅的座面的结构，也可以是嵌入于座椅的靠背部分的结构。此外，例示了将本发明应用于车载用装置(音响装置10、控制装置30)的情况，但不限于此，也可以将本发明应用于车载用以外的音响装置。

附图标记说明

10：音响装置

21l、21r：激励器(第一振子和第二振子)

23：轴部件(刚性体)

25：垫部(被振动部件)

30：音响控制装置(控制部)

31：控制部

32：音响再生部

33：测定信号产生部

34：音响测定部

41：再生部(获取部)

42：声音处理部

51a：麦克风

61：fft部

62：低频域分离部(分离部)

63：高频域分离部(分离部)

64：相位延迟修正部

65：第一合成部

66：第二合成部(加法运算部)

67：ifft部

sr、sl、sl1、sr1、sl2、sr2：音响信号

xl(ω)：修正响应(第一信道用的修正信息)

xr(ω)：修正响应(第二信道用的修正信息)。