(57)【要約】【課題】  折り返しノイズによる異音の発生を抑えることができる信号処理装置を提供する。【解決手段】  デジタル音声入力信号に対し第１の直交変換を行うことにより複数のサブバンド信号に分割する帯域分割回路Ｆｄと、それぞれ周波数帯域が隣接し合う少なくとも３つのサブバンド信号から構成される複数の信号群Ｓ１〜Ｓｎの各々に対応して設けられ、それぞれ、対応する信号群において、他の信号群と周波数帯域が隣接するサブバンド信号を除くサブバンド信号のレベルに基づいて信号群レベルを求め、この信号群レベルに基づいてゲインを決定し、このゲインに基づいて対応する信号群内の全てのサブバンド信号に対して増幅処理を行う複数のＡＧＣ増幅回路Ｇ１〜Ｇｎと、各々のＡＧＣ増幅回路Ｇ１〜Ｇｎにより増幅処理された信号に対し第１の直交変換の逆変換を行い、デジタル音声出力信号を出力する帯域合成回路Ｆｃとを備えている。【選択図】  図１
2010041280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル音声入力信号に対し第１の直交変換を行うことにより、前記デジタル音声入力信号を複数の周波数帯域のそれぞれに対応するサブバンド信号に分割する帯域分割手段と、
それぞれ周波数帯域が隣接し合う少なくとも３つの前記サブバンド信号から構成されるように全ての前記サブバンド信号がグループ分けされてなる複数の信号群の各々に対応して設けられ、それぞれ、対応する前記信号群において、前記対応する信号群以外の他の前記信号群と周波数帯域が隣接するサブバンド信号である隣接サブバンド信号を除くサブバンド信号のレベルに基づいて信号群レベルを求め、この信号群レベルに基づいてゲインを決定し、このゲインに基づいて前記対応する信号群内の全ての前記サブバンド信号に対して増幅処理を行う複数の増幅処理手段と、
各々の前記増幅処理手段により増幅処理された信号を入力し、入力される全信号に対し前記第１の直交変換の逆変換を行うことにより、前記入力される全信号が合成されたデジタル音声出力信号を生成し出力する帯域合成手段とを備えた信号処理装置。
【請求項２】
前記増幅処理手段は、前記対応する信号群において前記隣接サブバンド信号を除く前記サブバンド信号の平均レベルまたは最大レベルを求めて前記信号群レベルとするように構成された請求項１に記載の信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響装置に用いられる信号処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、音響装置には、音響調整用のＤＳＰ（デジタル信号処理装置）が用いられている。このようなＤＳＰにおいて、例えばフィルタバンクが利用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
分割側のフィルタバンクでは、入力信号を複数の周数数帯域に分割された信号に分解し、サブバンド信号として出力する。そして、例えば、それぞれのサブバンド信号に対して所定の処理が行われた後、合成側のフィルタバンクにおいて、サブバンド信号を合成することにより信号を復元して出力する。
【特許文献１】特開２００４−３６２４７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の分割側のフィルタバンクでは、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）等の直交変換に基づいて帯域を分割するように構成されたものがある。そして、合成側のフィルタバンクでは、分割側のフィルタバンクとは逆の変換が行われるように構成されている。そして、分割側のフィルタバンクと合成側のフィルタバンクとの間で何の処理も行われない場合には、分割側のフィルタバンクの入力信号と、合成側のフィルタバンクの出力信号とは一致する。
【０００５】
このようなフィルタバンクを用いた信号処理装置において、分割側のフィルタバンクと合成側のフィルタバンクとの間で、増幅処理等が行われた場合に、隣接するサブバンド間のゲインの差が大きくなると、折り返しノイズが発生し、この信号処理装置を用いた音響装置の出力に本来の音ではない音（以下、「折り返しノイズによる異音」という）が発生するという問題がある。
【０００６】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、前述の折り返しノイズによる異音の発生を抑えることができる信号処理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の信号処理装置は、デジタル音声入力信号に対し第１の直交変換を行うことにより、前記デジタル音声入力信号を複数の周波数帯域のそれぞれに対応するサブバンド信号に分割する帯域分割手段と、それぞれ周波数帯域が隣接し合う少なくとも３つの前記サブバンド信号から構成されるように全ての前記サブバンド信号がグループ分けされてなる複数の信号群の各々に対応して設けられ、それぞれ、対応する前記信号群において、前記対応する信号群以外の他の前記信号群と周波数帯域が隣接するサブバンド信号である隣接サブバンド信号を除くサブバンド信号のレベルに基づいて信号群レベルを求め、この信号群レベルに基づいてゲインを決定し、このゲインに基づいて前記対応する信号群内の全ての前記サブバンド信号に対して増幅処理を行う複数の増幅処理手段と、各々の前記増幅処理手段により増幅処理された信号を入力し、入力される全信号に対し前記第１の直交変換の逆変換を行うことにより、前記入力される全信号が合成されたデジタル音声出力信号を生成し出力する帯域合成手段とを備えている。
【０００８】
この構成によれば、増幅処理手段を、対応する信号群において、他の信号群と周波数帯域が隣接する隣接サブバンド信号を除くサブバンド信号のレベルに基づいて信号群レベルを求め、この信号群レベルに基づいてゲインを決定し、このゲインに基づいて対応する信号群内の全てのサブバンド信号に対して増幅処理を行うようにしている。ここで、例えば、信号群を構成する全てのサブバンド信号のレベルに基づいて信号群レベルを求めるように構成した場合には、帯域が隣接する２つの信号群において、一方の信号群における隣接サブバンド信号のレベルのみが大きく、他の全てのサブバンド信号のレベルが小さい場合であって、かつ、他方の信号群において、全てのサブバンド信号のレベルが小さい場合に、一方の信号群において求める信号群レベルが大きくなり、他方の信号群において求める信号群レベルが小さくなる。そのため、一方の信号群に対応する増幅処理手段のゲインが、他方の信号群に対応する増幅処理手段のゲインより小さくなり、これらのゲインの差が大きくなり、折り返しノイズによる異音が発生するという問題が生じる。これに対し、本発明の構成の場合には、上記のレベルが大きい隣接サブバンド信号のレベルを検出しないで信号群レベルを求めるため、一方の信号群において求める信号群レベルが小さくなり、一方の信号群に対応する増幅処理手段のゲインと、他方の信号群に対応する増幅処理手段のゲインとの差が小さくなり、折り返しノイズによる異音の発生を抑制することができる。
【０００９】
また、前記増幅処理手段は、前記対応する信号群において前記隣接サブバンド信号を除く前記サブバンド信号の平均レベルまたは最大レベルを求めて前記信号群レベルとするように構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、以上に説明した構成を有し、折り返しノイズによる異音の発生を抑えることができる信号処理装置を提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態の信号処理装置を用いた音響装置の一例を示すブロック図である。また、図２は、図１のＡＧＣ増幅回路Ｇ１〜Ｇｎの詳細な構成を示すブロック図である。
【００１３】
この音響装置には、信号処理装置１と、その出力端子ＯＵＴに接続されたＤ／Ａ（デジタル／アナログ）変換器２と、Ｄ／Ａ変換器２に接続されたパワーアンプ（増幅装置）３と、パワーアンプ３に接続されたスピーカ４とが備えられている。
【００１４】
信号処理装置１の入力端子ＩＮには、例えばマイクロホンから出力されるアナログ音声信号がＡ／Ｄ変換されたデジタル音声信号、あるいはＣＤプレーヤ等の記録媒体再生装置から出力されるデジタル音声信号が入力される。
【００１５】
この信号処理装置１には、入力端子ＩＮから入力されるデジタル音声信号を複数の周波数帯域の信号（サブバンド信号）に分割するための帯域分割回路Ｆｄと、帯域分割回路Ｆｄから複数のサブバンド信号を入力する複数のＡＧＣ（自動利得制御）増幅回路Ｇ１〜Ｇｎと、全てのＡＧＣ増幅回路Ｇ１〜Ｇｎから出力される信号を合成して出力する帯域合成回路Ｆｃと、各々のＡＧＣ増幅回路Ｇ１〜Ｇｎに対し各々の目標レベルを設定する特性設定回路１１と、操作部１２とが備えられている。この信号処理装置１のうち操作部１２以外は、例えばＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）によって構成され、帯域分割回路Ｆｄ、ＡＧＣ増幅回路Ｇ１〜Ｇｎ、帯域合成回路Ｆｃ及び特性設定回路１１は、ＤＳＰの処理によって実現される機能ブロックを示したものである。
【００１６】
帯域分割回路Ｆｄは、複数のバンドパスフィルタとして機能し、例えば、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）、離散コサイン変換（ＤＣＴ）、離散サイン変換（ＤＳＴ）または離散ウェーブレット変換（ＤＷＴ）等の直交変換に基づいて帯域を分割する帯域分割フィルタバンクにより構成すればよい。また、帯域合成回路Ｆｃは、帯域分割回路Ｆｄにおける上記直交変換とは逆変換を行う帯域合成フィルタバンクにより構成すればよい。
【００１７】
ここで、帯域分割回路Ｆｄでは、入力されるデジタル音声信号を、例えば可聴周波数範囲（２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚ）を含む所定周波数範囲を帯域幅が均等な複数の周波数帯域の信号に分割することにより、複数の周波数帯域の信号（サブバンド信号）ｓ１１〜ｓ１ｉ、ｓ２１〜ｓ２ｊ、・・・、ｓｎ１〜ｓｎｋ（図２）を生成する。
【００１８】
ＡＧＣ増幅回路Ｇ１〜Ｇｎの各々には、隣接し合う複数のサブバンド信号からなる信号群Ｓ１〜Ｓｎが入力される。例えば、信号群Ｓ１は、ＡＧＣ増幅回路Ｇ１によって処理されるサブバンド信号ｓ１１〜ｓ１ｉのグループであり、信号群Ｓ２は、ＡＧＣ増幅回路Ｇ２によって処理されるサブバンド信号ｓ２１〜ｓ２ｊのグループであり、信号群Ｓｎは、ＡＧＣ増幅回路Ｇｎによって処理されるサブバンド信号ｓｎ１〜ｓｎｋのグループである。ここで、サブバンド信号ｓ１１が最も低い周波数帯域のサブバンド信号であり、ｓ１１，ｓ１２，・・・，ｓ１ｉ，ｓ２１，ｓ２２，・・・，ｓ２ｊ，・・・，ｓｎ１，ｓｎ２，・・・，ｓｎｋの順に高い周波数帯域のサブバンド信号とする。信号群Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎの各々の帯域（各信号群を構成する複数のサブバンド信号の帯域を合わせた帯域）は、上記の所定周波数範囲が例えばオクターブ分割された帯域に相当する。図３は、サブバンド信号と信号群との関係を示す図である。
【００１９】
特性設定回路１１は、ＡＧＣ増幅回路Ｇ１〜Ｇｎに対し、それぞれの出力レベル（出力電圧レベル）の目標となる目標レベルを設定するための回路である。
【００２０】
操作部１２は、例えば、液晶ディスプレイとペンタブレットとを統合した液晶ペンタブレット等を用いて構成される。この場合、各々のＡＧＣ増幅回路Ｇ１〜Ｇｎの目標レベルを指示（入力）することができる表示画面が表示され、表示画面上で、例えばポインティングデバイスとしてスタイラスペンを用いて、各々のＡＧＣ増幅回路Ｇ１〜Ｇｎの目標レベルを指示することができる。ＡＧＣ増幅回路Ｇ１〜Ｇｎが１０個、すなわち信号群Ｓ１〜Ｓｎが１０個の場合には、例えば、信号群Ｓ１〜Ｓｎの各々の帯域、あるいは各々の帯域の中心周波数（例えば３１Ｈｚ、６２Ｈｚ、１２５Ｈｚ、２５０Ｈｚ、５００Ｈｚ、１ｋＨｚ、２ｋＨｚ、４ｋＨｚ、８ｋＨｚ、１６ｋＨｚ）が画面に表示され、各々の帯域、あるいは各々の帯域の中心周波数に対して、目標レベルを指示することができるように構成されている。操作部１２の操作によって、ＡＧＣ増幅回路Ｇ１〜Ｇｎの各々の目標レベルが指示され、その指示された目標レベルが特性設定回路１１からＡＧＣ増幅回路Ｇ１〜Ｇｎのレベル検出回路Ｌ１〜Ｌｎ（図２）に設定される。
【００２１】
図２に示すように、例えば信号群Ｓ１に対して設けられているＡＧＣ増幅回路Ｇ１は、各サブバンド信号に対応して設けられた複数の可変利得増幅回路ｇ１と、レベル検出回路Ｌ１とを備えている。レベル検出回路Ｌ１には、前述のように特性設定回路１１によって目標レベルが予め設定されている。このレベル検出回路Ｌ１では、信号群Ｓ１の端の帯域のサブバンド信号であって他の信号群Ｓ２の帯域と隣接する帯域のサブバンド信号ｓ１ｉ以外のサブバンド信号ｓ１１〜ｓ１(i-1)のレベルを検出し、それらのレベルの平均値または最大値を求め、その求めた値（以下、「信号群レベル」という）と、予め設定されている目標レベルとを比較し、これらの差を示す信号（ゲイン指示信号）を全ての可変利得増幅回路ｇ１へ出力する。
【００２２】
全ての可変利得増幅回路ｇ１では、同一のゲイン指示信号に応じたゲイン（利得）に基づいて、各々に入力されるサブバンド信号に対して増幅処理を行う。
【００２３】
他の信号群Ｓ２〜Ｓｎに対して設けられているＡＧＣ増幅回路Ｇ２〜Ｇｎについても、同様の構成である。なお、レベル検出回路Ｌ２は、信号群Ｓ２の端の帯域のサブバンド信号であって他の信号群Ｓ１、Ｓ３（Ｓ３は不図示）の帯域と隣接する帯域のサブバンド信号ｓ２１、ｓ２ｊ以外のサブバンド信号ｓ２２〜ｓ２(j-1)のレベルを検出するように構成されている。図示されていないレベル検出回路Ｌ３〜Ｌ(n-1)についてもレベル検出回路Ｌ２と同様である。また、レベル検出回路Ｌｎは、信号群Ｓｎの端の帯域のサブバンド信号であって他の信号群Ｓ(n-1)（不図示）の帯域と隣接する帯域のサブバンド信号ｓｎ１以外のサブバンド信号ｓｎ２〜ｓｎｋのレベルを検出するように構成されている。
【００２４】
以上のように構成された音響装置について、以下にその動作を説明する。
【００２５】
まず、操作部１２の操作によって、ＡＧＣ増幅回路Ｇ１〜Ｇｎの各々の目標レベルが指示され、その指示された目標レベルが特性設定回路１１からＡＧＣ増幅回路Ｇ１〜Ｇｎのレベル検出回路Ｌ１〜Ｌｎに設定されている。
【００２６】
そして、デジタル音声信号が信号処理装置１の入力端子ＩＮへ入力されると、帯域分割回路Ｆｄでは、前述のように、デジタル音声信号を複数の周波数帯域の信号に分割してサブバンド信号ｓ１１〜ｓｎｋを生成する。
【００２７】
帯域分割回路Ｆｄから出力される各々のサブバンド信号ｓ１１〜ｓｎｋは、それぞれ可変利得増幅回路ｇ１〜ｇｎによってそれぞれの目標レベルの信号となるように増幅処理が行われて出力される。ここで、ＡＧＣ増幅回路Ｇ１では、レベル検出回路Ｌ１で検出される信号群レベルと目標レベルとの差を補償するためのゲインが全ての可変利得増幅回路ｇ１に設定され、増幅処理が行われる。他のＡＧＣ増幅回路Ｇ２〜Ｇｎにおいても同様である。
【００２８】
各々の可変利得増幅回路ｇ１〜ｇｎから出力された信号は、帯域合成回路Ｆｃによって合成されて出力端子ＯＵＴから出力される。なお、信号群ＳＳ１は全ての可変利得増幅回路ｇ１から出力される信号からなり、信号群ＳＳ２は全ての可変利得増幅回路ｇ２から出力される信号からなり、信号群ＳＳｎは全ての可変利得増幅回路ｇｎから出力される信号からなる。
【００２９】
信号処理装置１の出力端子ＯＵＴから出力される音声信号（デジタル信号）は、Ｄ/Ａ変換器２によってアナログ音声信号に変換された後、パワーアンプ３によって電力増幅され、スピーカ４から拡声音として出力される。
【００３０】
本実施の形態では、ＡＧＣ増幅回路Ｇ１〜Ｇｎの各々のレベル検出回路Ｌ１〜Ｌｎにおいて、各々の信号群Ｓ１〜Ｓｎの端の帯域のサブバンド信号であって他の信号群の帯域と隣接する帯域のサブバンド信号（隣接サブバンド信号）のレベルを検出しないようにしている。
【００３１】
これに対し、各々の信号群Ｓ１〜Ｓｎに対して設けられるＡＧＣ増幅回路Ｇ１〜Ｇｎにおいて、レベル検出回路Ｌ１〜Ｌｎに代えて、信号群を構成する全てのサブバンド信号のレベルを検出し、それらのレベルの平均値または最大値を求め、その求めた値を信号群レベルとするレベル検出回路（Ｌ１ｘ〜Ｌｎｘ）を用いた構成を、比較例とする。この比較例のレベル検出回路Ｌ１ｘ〜Ｌｎｘにおいて、各々の可変利得増幅回路ｇ１〜ｇｎへ出力するゲイン指示信号の求め方はレベル検出回路Ｌ１〜Ｌｎと同様である。
【００３２】
そして、帯域が隣接する２つの信号群、例えば、信号群Ｓ１、Ｓ２において、一方の信号群Ｓ１における隣接サブバンド信号ｓ１ｉのレベルのみが大きく、他の全てのサブバンド信号ｓ１１〜ｓ１(i-1)のレベルが小さい場合であって、かつ、他方の信号群Ｓ２において、全てのサブバンド信号ｓ２１〜ｓ２ｊのレベルが小さい場合に、上記の比較例の構成では、レベル検出回路Ｌ１ｘによって検出される信号群レベルが大きくなり、レベル検出回路Ｌ２ｘによって検出される信号群レベルが小さくなる。そのため、レベル検出回路Ｌ１ｘによって可変利得増幅回路ｇ１に設定されるゲインが、レベル検出回路Ｌ２ｘによって可変利得増幅回路ｇ２に設定されるゲインより小さくなり、これらのゲインの差が大きくなり、スピーカ４から出力される拡声音に折り返しノイズによる異音が発生するという問題が生じる。これに対し、本実施の形態の場合には、上記のレベルが大きい隣接サブバンド信号ｓ１ｉのレベルを検出しないで信号群レベルを求めるため、レベル検出回路Ｌ１ｘによって検出される信号群レベルが小さくなり、可変利得増幅回路ｇ１に設定されるゲインと、可変利得増幅回路ｇ２に設定されるゲインとの差が小さくなり、折り返しノイズによる異音の発生を抑制することができる。
【００３３】
また、操作部１２によって、ＡＧＣ増幅回路Ｇ１〜Ｇｎの各々に設定する目標レベルを変更することにより、聴取レベルの調整を行うことができる。
【００３４】
なお、本実施の形態では、ＡＧＣ増幅回路Ｇ１〜Ｇｎの目標レベルを設定ないし変更できるようにしたが、ＡＧＣ増幅回路Ｇ１〜Ｇｎのレベル検出回路Ｌ１〜Ｌｎに、各々の目標レベルが予め設定されているようにしてもよい。この場合、特性設定回路１１及び操作部１２は不要である。
【００３５】
また、本実施の形態では、ＡＧＣ増幅回路Ｇ１〜Ｇｎを用いて説明したが、ＡＧＣ増幅回路Ｇ１〜Ｇｎに代えて、入力信号のレベル（信号群レベル）に応じてゲインが調整される回路であれば、本発明を適用することができる。例えば、ＡＧＣ増幅回路Ｇ１〜Ｇｎに代えて、入力信号レベル（信号群レベル）がしきい値を超えたときに出力信号レベルを入力信号レベルよりも減衰させる処理を行うコンプレス回路であってもよい。この場合、特性設定回路１１及び操作部１２を設ける場合には、それらによって各コンプレス回路に対し、その特性（しきい値、圧縮比等）を設定できるように構成すればよい。
【００３６】
また、信号処理装置１をビルや学校等での放送を行う音響装置（放送装置）に用いる場合には、図１において、パワーアンプ３の出力がハイインピーダンス伝送路を介してスピーカ４に入力されるようにしてもよい。この場合、パワーアンプ３の出力はハイインピーダンス伝送用（昇圧用）のトランスを介してハイインピーダンス伝送路へ出力され、ハイインピーダンス伝送路からマッチングトランスを介してスピーカ４へ入力されるように構成すればよい。
【００３７】
また、図１の音響装置を、イヤホンやヘッドフォンにも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明にかかる信号処理装置は、音響装置に用いられる音響調整用の信号処理装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態の信号処理装置を用いた音響装置の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるＡＧＣ増幅回路の内部構成の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるサブバンド信号とＡＧＣ増幅回路に入力される信号群との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  信号処理装置
２  Ｄ／Ａ変換器
３  パワーアンプ
４  スピーカ
１１  特性設定回路
１２  操作部
Ｆｄ  帯域分割回路
Ｇ１〜Ｇｎ  ＡＧＣ（自動利得制御）増幅回路
ｇ１〜ｇｎ  可変利得増幅回路
Ｌ１〜Ｌｎ  レベル検出回路
Ｆｃ  帯域合成回路
【図１】
2010041280.tif 000003
【図２】
2010041280.tif 000004
【図３】
2010041280.tif 000005