(57)【要約】【課題】オーディオ信号に対して低域の高調波を付加することにより低域の拡張を行う際に、音質の低下を抑えることができるオーディオ信号処理装置およびスピーカ装置を提供すること。【解決手段】本発明の実施形態に係るスピーカ装置は、入力される各チャンネルのオーディオ信号を取得し、低周波数帯域以外の成分を減衰させた後に、その高調波を付加して、さらに低周波数帯域以外の成分を減衰させる。そして減衰させたオーディオ信号をダイナミックレンジ圧縮してから、入力されるオーディオ信号に加算して放音させる。このとき、高調波発生元のオーディオ信号の成分と高調波の成分との成分比が音量レベルによって変化しないようにするとともに、この成分比を維持してダイナミックレンジの圧縮をするから、低域を拡張するとともに、聴取する音に対しての違和感が低減されることになる。【選択図】図２
2010237294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されるオーディオ信号を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得されたオーディオ信号のうち、予め設定された周波数帯域の成分以外を減衰させて出力する第１濾波手段と、
前記第１濾波手段によって出力されるオーディオ信号の音量レベルを検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された音量レベルに応じた振幅制限レベルを算出し、前記第１濾波手段によって出力されるオーディオ信号の波形の前記振幅制限レベル以上を制限することにより、高調波を付加したオーディオ信号を出力する振幅制限手段と、
前記振幅制限手段から出力されたオーディオ信号のうち、前記第１濾波手段によって出力されるオーディオ信号の周波数帯域の少なくとも一部および前記高調波の周波数帯域の一部を含む予め設定された周波数帯域の成分以外を減衰させて出力する第２濾波手段と、
前記第２濾波手段によって出力されたオーディオ信号のダイナミックレンジを圧縮して出力する圧縮手段と、
前記圧縮手段によって出力されたオーディオ信号を、前記入力されるオーディオ信号に加算して出力する加算手段と
を具備することを特徴とするオーディオ信号処理装置。
【請求項２】
前記第１濾波手段に予め設定された周波数帯域は、前記第２濾波手段に予め設定された周波数帯域を包含する
ことを特徴とする請求項１に記載のオーディオ信号処理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のオーディオ信号処理装置と、
前記加算手段によって出力されるオーディオ信号を放音するスピーカと
を具備し、
前記第２濾波手段に予め設定された周波数帯域の下限周波数は、前記スピーカの最低共振周波数以上である
ことを特徴とするスピーカ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーディオ信号の低音を強調する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
スピーカから放音させる音の低域を強調するためには、その低域成分のレベルを増加させることが一般的であるが、径の小さいスピーカなど、その特性によっては低域成分を放音することができない場合がある。このような場合には、低域成分の高調波を発生させて元の音に追加することにより、ミッシングファンダメンタル（Missing fundamental）といわれる現象を利用して、低域が拡張されたように聴取させる技術が用いられている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表平１１−５０９７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような技術により、低域が拡張されたように聴取させることができる一方、本来との低域とは異なるものであることから、その処理方法によっては音質の変化、歪みなど違和感が生じる場合があった。
【０００５】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、オーディオ信号に対して低域の高調波を付加することにより低域の拡張を行う際に、音質の低下を抑えることができるオーディオ信号処理装置およびスピーカ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するため、本発明は、入力されるオーディオ信号を取得する取得手段と、前記取得手段によって取得されたオーディオ信号のうち、予め設定された周波数帯域の成分以外を減衰させて出力する第１濾波手段と、前記第１濾波手段によって出力されるオーディオ信号の音量レベルを検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された音量レベルに応じた振幅制限レベルを算出し、前記第１濾波手段によって出力されるオーディオ信号の波形の前記振幅制限レベル以上を制限することにより、高調波を付加したオーディオ信号を出力する振幅制限手段と、前記振幅制限手段から出力されたオーディオ信号のうち、前記第１濾波手段によって出力されるオーディオ信号の周波数帯域の少なくとも一部および前記高調波の周波数帯域の一部を含む予め設定された周波数帯域の成分以外を減衰させて出力する第２濾波手段と、前記第２濾波手段によって出力されたオーディオ信号のダイナミックレンジを圧縮して出力する圧縮手段と、前記圧縮手段によって出力されたオーディオ信号を、前記入力されるオーディオ信号に加算して出力する加算手段とを具備することを特徴とするオーディオ信号処理装置を提供する。
【０００７】
また、別の好ましい態様において、前記第１濾波手段に予め設定された周波数帯域は、前記第２濾波手段に予め設定された周波数帯域を包含することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、上記記載のオーディオ信号処理装置と、前記加算手段によって出力されるオーディオ信号を放音するスピーカとを具備し、前記第２濾波手段に予め設定された周波数帯域の下限周波数は、前記スピーカの最低共振周波数以上であることを特徴とするスピーカ装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、オーディオ信号に対して低域の高調波を付加することにより低域の拡張を行う際に、音質の低下を抑えることができるオーディオ信号処理装置およびスピーカ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るスピーカ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る信号処理部の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る高調波発生部の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態に係る高調波発生部における処理前後の波形の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係るダイナミックレンジ圧縮部の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施形態に係るダイナミックレンジ圧縮部におけるＤＲＣテーブルの説明図である。
【図７】本発明の実施形態に係る信号処理部において処理されるオーディオ信号の周波数分布を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態について説明する。
【００１２】
＜実施形態＞
図１は、本発明の実施形態に係るスピーカ装置１の構成を示すブロック図である。スピーカ装置１は、信号処理部１０および放音部２０を有する。信号処理部１０には、複数のチャンネル、この例においては、７．１ｃｈ（Ｃ：センタ、ＦＬ：フロントＬ、ＦＲ：フロントＲ、ＳＬ：サラウンドＬ、ＳＲ：サラウンドＲ、ＳＢＬ：サラウンドバックＬ、ＳＢＲ：サラウンドバックＲ、ＬＦＥ：サブウーファ）により構成されるオーディオ信号Ｓｉｎが入力され、オーディオ信号Ｓｉｎに対して以下に説明する処理を行って放音部２０に出力する。
【００１３】
放音部２０は、信号処理部１０から出力されたオーディオ信号に対して、音場を付加、増幅処理などを行う音響処理部と、音響処理部によって処理されたオーディオ信号を放音するスピーカとを有する。このスピーカは、各チャンネルに対応して設けられたものであってもよいし、スピーカアレイユニットなどで構成し、各チャンネルに対応して異なる方向にオーディオ信号に係る音をビーム化して出力し、壁面反射などを用いて聴取者に到達させるものであってもよい。以下、信号処理部１０の構成について説明する。
【００１４】
図２は、信号処理部１０の構成を示すブロック図である。図２の左側に記載した「Ｌｃｈ  ｉｎ」などは、各チャンネルのオーディオ信号入力を示し、右側に記載した「Ｌｃｈ  ｏｕｔ」などは、各チャンネルのオーディオ信号出力を示し、放音部２０に出力される。
【００１５】
取得部１１０は、各チャンネルのオーディオ信号を取得し、これを加算したオーディオ信号Ｓｔを出力する。この際、予め設定された一部のチャンネルのオーディオ信号を取得するようにしてもよい。また、チャンネル毎に重み付けをして加算するようにしてもよく、例えば、特定のチャンネルのオーディオ信号については、音量レベルを２倍にしてから加算してもよい。また、加算したオーディオ信号は、加算したチャンネル数で除算する、加重平均を算出する、などにより正規化してもよい。これらの設定は、図示しない操作手段などを用いて入力することにより、また、外部装置から指示されることにより設定すればよい。
【００１６】
ＬＰＦ１２０は、取得部１１０から出力されるオーディオ信号Ｓｔに対し、予め設定された遮断周波数以上の周波数帯域の成分を減衰させて出力するローパスフィルタであって、例えば、２ｎｄ−ＩＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタなどにより構成される。この例においては、遮断周波数は、２００Ｈｚであり、減衰傾度は１２ｄＢ／ｏｃｔである。
【００１７】
ＨＰＦ１３０は、ＬＰＦ１２０から出力されるオーディオ信号に対し、予め設定された遮断周波数以下の周波数帯域の成分を減衰させるハイパスフィルタであって、例えば、２ｎｄ−ＩＩＲフィルタなどにより構成される。この例においては、遮断周波数は、８０Ｈｚであり、減衰傾度は１２ｄＢ／ｏｃｔである。
【００１８】
これにより、取得部１１０から出力されたオーディオ信号Ｓｔは、ＬＰＦ１２０およびＨＰＦ１３０により濾波され、一部の周波数帯域の成分以外が減衰されたオーディオ信号（以下、オーディオ信号Ｓａという）となる。この一部の周波数帯域は、８０Ｈｚから２００Ｈｚに相当し、それ以外の周波数帯域の８０Ｈｚ以下および２００Ｈｚ以上の成分は、上記減衰傾度１２ｄＢ／ｏｃｔで減衰される。なお、ＬＰＦ１２０とＨＰＦ１３０とをバンドパスフィルタにより代用してもよい。
【００１９】
高調波発生部１４０は、オーディオ信号Ｓａが入力され、その高調波を付加して出力する。以下、高調波が付加されて出力されるオーディオ信号をオーディオ信号Ｓｂという。高調波発生部１４０は、入力されるオーディオ信号Ｓａの音量レベルを検出し、その音量レベルに対する予め設定された割合（この例においては７５％）を振幅制限レベルとして算出し、オーディオ信号Ｓａの波形の振幅制限レベル以上の出力を制限してクリップさせることにより高調波を付加する。以下、高調波発生部１４０の構成の一例について図３を用いて説明する。
【００２０】
図３は、高調波発生部１４０の構成を示すブロック図である。高調波発生部１４０は、音量検出部１４１および振幅制限部１４２を有する。音量検出部１４１は、絶対値算出部（ＡＢＳ）１４１１、セレクタ（Ｓｅｌｅｃｔｏｒ）１４１２およびＬＰＦ１４１３を有する。絶対値算出部１４１１は、入力されるオーディオ信号Ｓａの振幅の絶対値を算出して出力する。
【００２１】
セレクタ１４１２は、絶対値算出部１４１１から出力される絶対値化された信号の値と、セレクタ１４１２からの１サンプル前に出力された値とを比較し、大きい方の信号を選択して出力する。このとき、図示のように、１サンプル前の値は、１０ｍｓで−６ｄＢ小さくなる時定数をもって減衰されている。なお、この時定数については、この値に限られない。この時定数を変化させることにより、後述するオーディオ信号Ｓｂ（図４（ｂ）参照）の波形が変化する。したがって、放音部２０から放音させたい音質に応じて、この時定数を適宜設定すればよい。
【００２２】
ＬＰＦ１４１３は、ローパスフィルタであって、セレクタ１４１２から出力された信号の高周波成分を除去し、急激な変動を抑えた信号Ｐａとして出力する。このようにして出力された信号は、オーディオ信号Ｓａの音量レベルを示すものとなり、概ね、オーディオ信号Ｓａの波形の包絡線に対応する信号であり、音量レベルの変化に応じて随時変動する値である。なお、音量検出部１４１は、上記構成で音量レベルを検出していたが、この構成に限られるものではなく、公知の様々の方法によりリアルタイムに音量レベルの変化を検出すればよい。
【００２３】
振幅制限部１４２は、セレクタ１４２１、１４２２、１４２３を有する。セレクタ１４２１は、入力されるオーディオ信号Ｓａの振幅が「０」以上のときはセレクタ１４２３にオーディオ信号Ｓａ（ｐ）を出力する一方、セレクタ１４２２への出力は停止する。また、セレクタ１４２１は、入力されるオーディオ信号Ｓａの振幅が「０」未満のときはセレクタ１４２２にオーディオ信号Ｓａ（ｍ）を出力する一方、セレクタ１４２３への出力は停止する。
【００２４】
セレクタ１４２２は、セレクタ１４２１から出力されたオーディオ信号Ｓａ（ｍ）の出力値と、図示のように信号Ｐａに「−０．７５」を乗算した値「Ｐａ×（−０．７５）」とを比較し、出力値が「Ｐａ×（−０．７５）」以下であれば「Ｐａ×（−０．７５）」を出力し、出力値が「Ｐａ×（−０．７５）」より大きければその出力値を出力し、出力値の入力がなければ出力を停止する。
【００２５】
セレクタ１４２３は、セレクタ１４２１から出力されたオーディオ信号Ｓａ（ｐ）の出力値と、図示のように信号Ｐａに「０．７５」を乗算した値「Ｐａ×０．７５」とを比較し、出力値が「Ｐａ×０．７５」以上であれば「Ｐａ×０．７５」を出力し、出力値が「Ｐａ×０．７５」未満であればその出力値を出力し、出力値の入力がなければ出力を停止する。
【００２６】
振幅制限部１４２は、セレクタ１４２２、１４２３からの出力を合成した信号（以下、オーディオ信号Ｓｂという）を出力する。このように高調波発生部１４０において処理されて出力されるオーディオ信号Ｓｂは、オーディオ信号Ｓａの波形のうち、音量レベルの７５％（振幅制限レベル）以上の出力値が制限されることによりクリップした信号であり、クリップされたことにより高調波が発生し、オーディオ信号Ｓａに対して高調波が付加されたものとなる。
【００２７】
図４は、高調波発生部における処理前後の波形の一例を示す図である。図４（ａ）に示すように、振幅制限部１４２に入力されるオーディオ信号Ｓａがサイン波である場合には、振幅制限部１４２において処理されて出力されるオーディオ信号Ｓｂは、図４（ｂ）に示すように、オーディオ信号Ｓａの振幅（音量レベルに相当）の７５％以上の出力値が制限された波形となる。これにより発生する高調波は奇数次のものであるが、実際には、オーディオ信号Ｓａは単なる一周波数のサイン波ではなく、様々な周波数の波形が様々な振幅で含まれていることから、様々な周波数の高調波が、高調波発生部１４０の処理により付加される。
【００２８】
このように、高調波発生部１４０は、音量レベルの一定の割合を振幅制限レベルとして算出しているから、オーディオ信号Ｓａの音量レベルの変動によらず一定のレベルの割合（音量レベルの７５％）でクリップされる。一方、制限するレベルを絶対的なレベルとして波形を規定すると、オーディオ信号Ｓａの音量レベルによって、入力される音量レベルに対するレベルの割合が変動することとなり、発生する高調波の量が変動して放音される音の印象が変わってしまう。
【００２９】
例えば、音量レベルに対するレベルの割合が大きくなる（例えば、音量レベルの９０％程度でクリップ）と高調波の発生量は減少し、後述するようにして放音したときの低域の拡張感が少なくなってしまう一方、逆に音量レベルに対するレベルの割合が小さくなる（例えば、音量レベルの５０％程度でクリップ）と高調波の発生量は増加することになり、低域の拡張感が得られるとしても歪みの目立つ聞き苦しい音になってしまうことがある。
【００３０】
本実施形態の高調波発生部１４０は、レベルの割合が「Ｐａ×０．７５」と音量レベルに対して一定の割合とすることにより、高調波の発生量が安定し、オーディオ信号Ｓａの音量レベルによらず、オーディオ信号Ｓａの波形に対して、一定の割合で高調波が付加されたオーディオ信号Ｓｂを出力することができる。なお、音量レベルに対してどのくらいの割合にすることがよいかは、聴取者の好みによるところがあるが、７５％±１０％程度に設定することが聴感上望ましい。また、聴取者の好みによって変更できるように、図示しない操作手段などによりこの設定を変更することができるようにしてもよい。
【００３１】
図２に戻って説明を続ける。ＬＰＦ１５０は、高調波発生部１４０から出力されるオーディオ信号Ｓｂに対し、予め設定された遮断周波数以上の周波数帯域の成分を減衰させて出力するローパスフィルタであって、例えば、２ｎｄ−ＩＩＲフィルタなどにより構成される。この例においては、遮断周波数は、２００Ｈｚであり、減衰傾度は１２ｄＢ／ｏｃｔである。
【００３２】
ＨＰＦ１６０は、ＬＰＦ１５０から出力されるオーディオ信号に対し、予め設定された遮断周波数以下の周波数帯域の成分を減衰させるハイパスフィルタであって、例えば、２ｎｄ−ＩＩＲフィルタなどにより構成される。この例においては、遮断周波数は、８０Ｈｚであり、減衰傾度は１２ｄＢ／ｏｃｔである。
【００３３】
ＬＰＦ１６５は、ＨＰＦ１６０から出力されるオーディオ信号に対し、予め設定された遮断周波数以上の周波数帯域の成分を減衰させて出力するローパスフィルタであって、例えば、２ｎｄ−ＩＩＲフィルタなどにより構成される。この例においては、遮断周波数は、２００Ｈｚであり、減衰傾度は１２ｄＢ／ｏｃｔであるが、遮断周波数、減衰傾度は、異なる値に変更されてもよい。このＬＰＦ１６５を設け、遮断周波数、減衰傾度を調整することによって、ＬＰＦ１５０との組み合わせにより、オーディオ信号Ｓｂの高周波数側の減衰のさせ方をなだらかにしたり急峻にしたりすることができる。また、オーディオ信号Ｓｉｎに台詞などが含まれるときには、台詞の周波数帯域に高調波成分が含まれないようにして台詞を聞きやすくすることもできる。この遮断周波数、減衰傾度については、図示しない操作手段の操作によって変更するようにしてもよいし、オーディオ信号Ｓｉｎを解析して台詞が含まれているか否かを判定し、その結果に応じて変更されるようにしてもよい。なお、ＬＰＦ１６５は、必ずしも用いなくてもよく、また、ＬＰＦ１５０によりＬＰＦ１６５の機能を兼ねるようにしてもよい。
【００３４】
これにより、高調波発生部１４０から出力されるオーディオ信号Ｓｂは、ＬＰＦ１５０、ＨＰＦ１６０およびＬＰＦ１６５により濾波され、一部の周波数帯域の成分以外が減衰されたオーディオ信号（以下、オーディオ信号Ｓｃという）となる。この一部の周波数帯域は、８０Ｈｚから２００Ｈｚに相当し、それ以外の周波数帯域の８０Ｈｚ以下および２００Ｈｚ以上の成分は、上記減衰傾度１２ｄＢ／ｏｃｔで減衰される。なお、ＬＰＦ１５０とＨＰＦ１６０とをバンドパスフィルタにより代用してもよい。
【００３５】
また、この例においては、ＬＰＦ１５０およびＨＰＦ１６０に設定される遮断周波数は、ＬＰＦ１２０およびＨＰＦ１３０に設定されるものと同じであるものとしたが、異なるものであってもよく、オーディオ信号Ｓｃの成分に、高調波発生部１４０において付加された高調波の成分の一部およびオーディオ信号Ｓａの成分の少なくとも一部が残るようになっていればよい。すなわち、オーディオ信号Ｓｃの周波数帯域に、高調波発生部１４０において付加された高調波の周波数帯域の一部およびオーディオ信号Ｓａの周波数帯域の少なくとも一部含まれるように、ＬＰＦ１２０、１５０、ＨＰＦ１３０、１６０における遮断周波数が設定されていればよい。
【００３６】
このとき、オーディオ信号Ｓｃの周波数帯域がオーディオ信号Ｓａの周波数帯域に包含されるようにして、オーディオ信号Ｓｃに高調波しか存在しないような周波数帯域が減衰されるようにすると、後述するようにして放音される音の違和感をより低減することができる。
【００３７】
ダイナミックレンジ圧縮部（ＤＲＣ）１７０は、オーディオ信号Ｓｃが入力され、ダイナミックレンジを圧縮したオーディオ信号Ｓｄを出力する。以下、ダイナミックレンジ圧縮部１７０の構成の一例について図５を用いて説明する。
【００３８】
図５は、ダイナミックレンジ圧縮部１７０の構成を示すブロック図である。ダイナミックレンジ圧縮部１７０は、絶対値算出部（ＡＢＳ）１７１、セレクタ（Ｓｅｌｅｃｔｏｒ）１７２、リミッタ（Ｌｉｍｉｔｅｒ）１７３、１７４、ＤＲＣテーブル１７５およびレベル調整部１７６を有する。絶対値算出部１７１およびセレクタ１７２については、それぞれ高周波発生部１４０における絶対値算出部１４１１およびセレクタ１４１２と同じ構成であるから、その説明を省略する。
【００３９】
リミッタ１７３、１７４は、セレクタ１７２から出力されたオーディオ信号Ｓｃの音量レベルに対応する信号の出力レベルの上下限を設定するものであって、この例においては、信号の出力レベルの上限を＋３０ｄＢ、下限を−３０ｄＢとするようになっている。このようにして、上下限が制限された信号を信号Ｐｂとする。なお、リミッタ１７３、１７４は無くてもよい。
【００４０】
図６は、ＤＲＣテーブルを示す説明図である。ＤＲＣテーブル１７５は、図６に示すようなＤＲＣテーブルであって、信号Ｐｂのレベルを入力側とし、出力側に対応するレベルにするために必要な指示値Ｇｂを出力する。例えば、信号Ｐｂのレベルが「１２ｄＢ」であるときには、出力側のレベルは、「−６ｄＢ」であるから、指示値Ｇｂは、「−１８ｄＢ」（＝−６ｄＢ−１２ｄＢ）として出力される。図６に示すＤＲＣテーブルは、入力側のレベルが小さい場合には、低域成分が少ないことから出力するレベルを大きく（指示値Ｇｂを大きく）し、入力側のレベルが大きい場合には、低域成分が過剰であることから出力するレベルを小さく（指示値Ｇｂを小さく）するようなテーブルとなっている。ここで、入力側のレベルが小さい場合であっても、予め設定されたレベル（この例においては「−２１ｄＢ」）より小さい場合には、入力のレベルが小さくなるほど、指示値Ｇｂを小さくするようになっている。例えば、信号Ｐｂのレベルが「−１８ｄＢ」のときより「−２４ｄＢ」のときの方が、指示値Ｇｂが小さくなる。
【００４１】
このようにＤＲＣテーブルを設定したのは以下の理由による。入力側のレベルが「−８ｄＢ」以上は、低域成分としては過剰となるため出力するレベルを小さくする。また、入力側のレベルが「−８ｄＢ」から「−２１ｄＢ」においては、低域成分のレベルが小さいため、出力するレベルを大きくして低域成分を強調する。一方、入力側のレベル「−２１ｄＢ」以下においては、元々のソース（オーディオ信号Ｓｉｎ）に重要ではない低域（楽器が出す低音ではなく、例えば環境音などの音）の影響が大きいと考えられるため、強調しすぎないようレベルを調整する。このようにしてＤＲＣテーブルを設定しているが、この態様は一例であって、使用状況に応じて設定内容を変えてもよい。
【００４２】
レベル調整部１７６は、ＤＲＣテーブル１７５から出力される指示値Ｇｂによりオーディオ信号Ｓｃのレベルを調整してオーディオ信号Ｓｄとして出力する。上記のように、オーディオ信号Ｓｃのレベルが「１２ｄＢ」であったときには、信号Ｐｂは概ね「１２ｄＢ」であるから、これから指示値Ｇｂ「−１８ｄＢ」のレベル調整がなされて、オーディオ信号Ｓｄのレベルは「−６ｄＢ」となり、図６に示すＤＲＣテーブルに従ったものとなる。なお、オーディオ信号Ｓｃのレベルが「−３０ｄＢ」以下である場合には、信号Ｐｂは「−３０ｄＢ」に固定されるため、指示値Ｇｂは「０ｄＢ」となるから、オーディオ信号Ｓｄのレベルはオーディオ信号Ｓｃのレベルと同じものとなる。また、オーディオ信号Ｓｃのレベルが「３０ｄＢ」以上である場合には、信号Ｐｂは「３０ｄＢ」に固定されるため、指示値Ｇｂは「−３６ｄＢ」となるから、オーディオ信号Ｓｄのレベルはオーディオ信号Ｓｃのレベルから「−３６ｄＢ」のレベル調整がされたものとなる。
【００４３】
図２に戻って説明を続ける。加算部１８０は、ダイナミックレンジ圧縮部１７０から出力されたオーディオ信号Ｓｄを入力されるオーディオ信号Ｓｉｎの各チャンネルに加算する。加算するチャンネルについては、予め設定されたチャンネルとしてもよい。また、加算するときにチャンネル毎にゲイン調整をしてもよい。以上が、信号処理部１０の構成の説明である。
【００４４】
図７は、信号処理部１０の各処理におけるオーディオ信号の周波数分布の変化を説明する図である。次に、信号処理部１０におけるオーディオ信号の周波数分布の変化について、図７を用いて説明する。図７（ａ）の破線で示すように、ＨＰＦ１３０から出力されるオーディオ信号Ｓａは、オーディオ信号Ｓｔのうち、予め設定された周波数帯域の成分以外を減衰させたものである。
【００４５】
そして、高調波発生器１４０により図７（ｂ）の１点鎖線で示すように高調波Ｓｈが発生する。したがって、高調波発生器１４０から出力されるオーディオ信号Ｓｂは、オーディオ信号Ｓａに高調波Ｓｈが付加されたものとなる。ここで、上述したように、音量レベルによってクリップさせるレベルを変化させることにより、一定の割合で高調波Ｓｈを発生させるから、オーディオ信号Ｓａと高調波Ｓｈとの成分比は、オーディオ信号Ｓａ周波数分布が同じであれば、音量レベルによらず、ほぼ一定となる。
【００４６】
そして、ＬＰＦ１５０、ＨＰＦ１６０およびＬＰＦ１６５においてオーディオ信号Ｓｂが処理されると、予め設定された周波数帯域の成分以外が減衰され、図７（ｃ）に示すように、オーディオ信号Ｓａの成分はＳａｋ（破線）、高調波Ｓｈの成分はＳｈｋ（２点鎖線）となる。この例においては、減衰される成分は、高調波発生前と同じであるから、Ｓａｋについては、オーディオ信号Ｓａとほとんど変わらない。ここで、オーディオ信号Ｓｃは、ＳａｋとＳｈｋを合成した信号である。
【００４７】
ダイナミックレンジ圧縮部１７０においては、オーディオ信号Ｓｃのダイナミックレンジを圧縮するが、このとき、ＳａｋとＳｈｋとの成分比が維持されたまま、レベルが調整される。これにより、放音部２０から放音されたときの低音の拡張における違和感を低減することができる。また、このダイナミックレンジの圧縮により、過剰に低域が拡張されて音質が変化してしまうことを防ぐとともに、放音時の出力がクリップしないようにする、また、小音量であっても音量の不足感を解消し、一定の低域の拡張効果を持たせることができる。
【００４８】
このように、本発明の実施形態に係るスピーカ装置１は、入力される各チャンネルのオーディオ信号を取得し、低周波数帯域以外の成分を減衰させた後に、その高調波を付加して、さらに低周波数帯域以外の成分を減衰させる。そして減衰させたオーディオ信号をダイナミックレンジ圧縮してから、入力されるオーディオ信号に加算して放音させる。このとき、高調波発生元のオーディオ信号の成分と高調波の成分との成分比が音量レベルによって変化しないようにするとともに、この成分比を維持してダイナミックレンジの圧縮を行うから、低域を拡張するとともに、聴取する音に対しての違和感が低減されることになる。
【００４９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は以下のように、さまざまな態様で実施可能である。
【００５０】
＜変形例１＞
上述した実施形態においては、ＬＰＦ１２０、１５０の遮断周波数は２００Ｈｚ、ＨＰＦ１３０、１６０の遮断周波数は８０Ｈｚとして設定されていたが、設定の態様はこれに限られない。例えば、加算部１８０において加算するオーディオ信号Ｓｄの周波数帯域の下限は、放音部２０におけるスピーカの特性によるものとし、例えば、スピーカの最低共振周波数以上になるように、ＨＰＦ１６０の遮断周波数を設定すればよい。このとき、遮断周波数は、スピーカの最低共振周波数として設定してもよいし、減衰傾度を考慮して、一定のレベル以下になる周波数を周波数帯域の下限とするようにして設定してもよい。
【００５１】
また、別の態様として、オーディオ信号Ｓａの周波数帯域の上限は、人の声の影響を除くために、３００Ｈｚ以下となるように、ＬＰＦ１２０の遮断周波数を設定してもよい。なお、これらの設定においても、実施形態で述べたように、オーディオ信号Ｓｃの周波数帯域に、高調波発生部１４０において付加された高調波の周波数帯域の一部およびオーディオ信号Ｓａの周波数帯域の少なくとも一部含まれるようにして、さらに様々な条件を加味してオーディオ信号Ｓａ、Ｓｃの周波数帯域を決めるように、ＬＰＦ１２０、１５０、１６５、ＨＰＦ１３０、１６０の遮断周波数を設定するようにしてもよい。また、図示しない操作手段などにより、上記制限の元、この設定を変更することができるようにしてもよい。
【００５２】
＜変形例２＞
上述した実施形態においては、信号処理部１０は、取得部１１０において取得した各チャンネルのオーディオ信号を加算していたが、チャンネル毎に、信号処理部１０における処理が行われるようにしてもよい。この場合には、各部において設定されているパラメータがチャンネル毎に異なるように設定されていてもよい。
【００５３】
なお、変形例１と組み合わせて適用することもでき、例えば、放音部２０が特性の異なるスピーカを有している場合には、各チャンネルのオーディオ信号が供給されるスピーカの最低共振周波数に応じて、チャンネル毎にＨＰＦ１６０の遮断周波数を設定するようにしてもよい。
【００５４】
＜変形例３＞
上述した実施形態において、取得部１１０において各チャンネルのオーディオ信号を取得してから、加算部１８０において各チャンネルのオーディオ信号に加算するまでの処理時間の長さにより、加算先のオーディオ信号と加算元のオーディオ信号との時間的なずれが発生して、聴取者にとって違和感を与えるものとなる場合には、ｉｎからｏｕｔに至る各チャンネルのオーディオ信号の経路のうち、取得部１１０におけるオーディオ信号の取得と、加算部１８０における加算との間に、処理時間分の時間的なずれを補正する遅延部を設けてもよい。
【００５５】
＜変形例４＞
上述した実施形態における各構成については、ハードウエアによる構成として説明したが、図示しないコンピュータのＣＰＵが、記憶手段などに記憶された制御プログラムを実行することにより実現してもよい。このような制御プログラムは、磁気記録媒体（磁気テープ、磁気ディスクなど）、光記録媒体（光ディスクなど）、光磁気記録媒体、半導体メモリなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶した状態で提供し得る。この場合には、これらの記録媒体を読み取る読取手段を設ければよい。また、インターネットのようなネットワーク経由でダウンロードさせることも可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１…スピーカ装置、１０…信号処理部、２０…放音部、１１０…取得部、１２０，１５０，１６５…ＬＰＦ、１３０，１６０…ＨＰＦ、１４０…高調波発生部、１７０…ダイナミックレンジ圧縮部、１８０…加算部、１４１１，１７１…絶対値算出部、１４１２，１４２１，１４２２，１４２３，１７２…セレクタ、１４１３…ＬＰＦ、１７３，１７４…リミッタ、１７５…ＤＲＣテーブル、１７６…レベル調整部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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