(57)【要約】【課題】デジタル信号処理装置と音声出力装置間にアナログ回路が設けられたオーディオ装置において、安価な構成にて、アナログ回路による信号波形の変化を考慮した制御を実行する。【解決手段】オーディオ装置１００は、第２デジタル信号ＳＤ２の入力を受け付けて、音声成分を含むアナログ出力信号ＳＡＯを音声出力装置９に出力する出力用回路８と、第２デジタル信号ＳＤ２の入力を受け付けて、アナログ出力信号ＳＡＯに対応する第３デジタル信号ＳＤ３を出力する模擬フィルタ部１０と、第３デジタル信号ＳＤ３を用いて、出力用回路８に含まれる増幅器７の動作又は音声信号処理部３の動作を制御する制御部１４とを備え、出力用回路８はアナログ回路２３により構成されており、かつ、模擬フィルタ部１０はアナログ回路２３に対応するデジタルフィルタにより構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声情報を示す第１デジタル信号の入力を受け付けて、前記第１デジタル信号に対する音声信号処理が施された第２デジタル信号を出力する音声信号処理部と、
前記第２デジタル信号の入力を受け付けて、音声成分を含むアナログ出力信号を音声出力装置に出力する出力用回路と、
前記第２デジタル信号の入力を受け付けて、前記アナログ出力信号に対応する第３デジタル信号を出力する模擬フィルタ部と、
前記第３デジタル信号を用いて、前記出力用回路に含まれる増幅器の動作又は前記音声信号処理部の動作を制御する制御部と、を備え、
前記出力用回路はアナログ回路により構成されており、かつ、前記模擬フィルタ部は前記アナログ回路に対応するデジタルフィルタにより構成されている
ことを特徴とするオーディオ装置。
【請求項２】
前記出力用回路は、前記増幅器の入力端子に接続されたカップリングコンデンサを含むことを特徴とする請求項１記載のオーディオ装置。
【請求項３】
前記音声信号処理部はデジタル信号処理装置により構成されており、かつ、前記デジタルフィルタは前記デジタル信号処理装置内に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のオーディオ装置。
【請求項４】
前記増幅器は、出力端子と直流オフセット検出用の端子とを備え、前記出力端子から出力するアナログ信号の電圧値が第１閾値を超えている場合、前記直流オフセット検出用の端子から直流オフセット検出信号を出力する機能を有し、
前記制御部は、
前記第３デジタル信号を用いて、前記音声成分の振幅値を推定する第１振幅値推定部と、
前記振幅値及び前記直流オフセット検出信号を用いて、前記アナログ出力信号に直流オフセットが発生しているか否かを判定する直流オフセット判定部と、
前記直流オフセットが発生していると判定された場合、前記増幅器の動作を停止させる直流オフセット保護部と、
を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のオーディオ装置。
【請求項５】
前記直流オフセット判定部は、前記直流オフセット検出信号が入力されているか否かを判定する処理を繰り返し実行して、前記振幅値が第２閾値以下の状態にて前記直流オフセット検出信号が入力されていると連続して判定した回数をカウントし、前記回数が基準回数以上である場合、前記直流オフセットが発生していると判定することを特徴とする請求項４記載のオーディオ装置。
【請求項６】
前記直流オフセット判定部は、前記直流オフセット検出信号が入力されているか否かを判定する処理を繰り返し実行して、前記直流オフセット検出信号が入力されていると連続して判定した回数をカウントし、前記回数が前記振幅値に応じて設定された基準回数以上である場合、前記直流オフセットが発生していると判定することを特徴とする請求項４記載のオーディオ装置。
【請求項７】
前記制御部は、
前記第３デジタル信号を用いて、前記アナログ出力信号の振幅値を推定する第２振幅値推定部と、
前記振幅値を用いて、前記アナログ出力信号にクリップが発生しているか否かを判定するクリップ判定部と、
前記クリップが発生していると判定された場合、前記音声信号処理部の利得を低下させるクリップ抑制部と、
を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のオーディオ装置。
【請求項８】
前記クリップ判定部は、前記振幅値が第３閾値よりも大きい値である場合、前記クリップが発生していると判定することを特徴とする請求項７記載のオーディオ装置。
【請求項９】
車載用であることを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載のオーディオ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーディオ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、オーディオ装置において、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などのデジタル信号処理装置とスピーカなどの音声出力装置との間にアナログ回路が設けられている。アナログ回路には、例えば、アナログＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）により構成された増幅器が含まれている。車載用のオーディオ装置においては、ＢＴＬ（Ｂｒｉｄｇｅｄ  Ｔｒａｎｓｌｅｓｓ）方式によるＡＢ級の増幅器などが用いられている。また、アナログ回路には、増幅器の入力端子に接続された容量結合用のキャパシタ、いわゆる「カップリングコンデンサ」が含まれている。
【０００３】
アナログ回路の出力信号には、通常、再生対象となる音声に対応する成分（以下「音声成分」という。）が含まれている。また、アナログ回路の出力信号には、カップリングコンデンサ又は増幅器の劣化などにより、音声成分に加えて直流成分が含まれている場合がある。
【０００４】
アナログ回路の出力信号は、スピーカに入力される。スピーカの入力信号に直流成分が含まれている場合、いわゆる「直流オフセット」が発生して、直流成分によりスピーカが損傷する。そこで、直流オフセットの発生を検出して、直流オフセットが発生している場合は増幅器の動作を停止させることにより、直流成分からスピーカを保護する技術が開発されている。
【０００５】
例えば、ＡＢ級の増幅器には、直流オフセット検出用の端子を有するものがある。この増幅器は、出力信号の電圧値を所定の閾値（例えば２ボルト）と比較して、電圧値が閾値を超えている場合、直流オフセット検出用の端子から所定の信号（以下「直流オフセット検出信号」という。）を出力する。マイクロコントローラ（以下「マイコン」という。）などの制御装置は、直流オフセット検出信号を用いて直流オフセットの発生を検出する。
【０００６】
ここで、音声成分の振幅が大きい場合、増幅器の出力信号に直流成分が含まれていない状態にて、出力信号の電圧値が一時的に閾値を超えることがある。この場合、増幅器は、直流オフセットが発生していないにもかかわらず、直流オフセット検出信号を出力する。この結果、直流オフセットの誤検出が生ずる問題があった。
【０００７】
この問題に対して、直流オフセットの誤検出を回避する技術が開発されている。例えば、特許文献１の音響機器は、信号処理部１４とスピーカ１６間にレベル検出部１９、カップリングコンデンサＣ１及びパワーＡＭＰ１５が設けられている。レベル検出部１９は、信号処理部１４が出力したアナログ信号の電圧レベルを検出するものである。また、特許文献１の音響機器は、パワーＡＭＰ１５とマイコン１２間にＬＰＦ１７が設けられている。ＬＰＦ１７は、パワーＡＭＰ１５が出力したオフセット検出信号を平滑化するものである。マイコン１２は、平滑化されたオフセット検出信号の電圧値と、アナログ信号の電圧レベルごとに設定されたしきい値とを比較する。マイコン１２は、電圧値がしきい値以上の値である場合、パワーＡＭＰ１５をスタンバイ状態にするためのスタンバイ処理信号を出力する（特許文献１の要約、図２等参照）。
【０００８】
すなわち、特許文献１の音響機器は、出力したアナログ信号のフィードバックにより、直流オフセットの誤検出を回避する制御を実行するものである。このようなアナログ信号のフィードバックは、直流オフセットの誤検出を回避する制御はもちろんのこと、オーディオ装置における種々の制御に用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−３２０２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１の音響機器は、アナログ信号の電圧レベルを検出するための専用の回路（レベル検出部１９）を設けている。このため、コストが増加する問題があった。また、特許文献１の音響機器は、信号処理部１４が出力したアナログ信号の電圧レベルを検出している。このため、直流オフセットの誤検出を回避する制御において、信号処理部１４よりも後段のアナログ回路、すなわちカップリングコンデンサＣ１及びパワーＡＭＰ１５などによる信号波形の変化を考慮することができない問題があった。
【００１１】
このように、アナログ信号をフィードバックするための回路によりコストが増加する問題、及びアナログ回路による信号波形の変化を考慮することができない問題は、直流オフセットの誤検出を回避する制御にて生ずるのはもちろんのこと、アナログ信号のフィードバックによる制御全般にて生ずる問題であった。
【００１２】
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あり、デジタル信号処理装置と音声出力装置間にアナログ回路が設けられたオーディオ装置において、安価な構成にて、アナログ回路による信号波形の変化を考慮した制御を実行することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のオーディオ装置は、音声情報を示す第１デジタル信号の入力を受け付けて、第１デジタル信号に対する音声信号処理が施された第２デジタル信号を出力する音声信号処理部と、第２デジタル信号の入力を受け付けて、音声成分を含むアナログ出力信号を音声出力装置に出力する出力用回路と、第２デジタル信号の入力を受け付けて、アナログ出力信号に対応する第３デジタル信号を出力する模擬フィルタ部と、第３デジタル信号を用いて、出力用回路に含まれる増幅器の動作又は音声信号処理部の動作を制御する制御部とを備え、出力用回路はアナログ回路により構成されており、かつ、模擬フィルタ部はアナログ回路に対応するデジタルフィルタにより構成されているものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のオーディオ装置は、アナログ回路に対応するデジタルフィルタを有しており、アナログ信号のフィードバックに代えて、このデジタルフィルタの出力信号を制御に用いる。このため、フィードバック用の回路を不要とした安価な構成にて、アナログ回路による信号波形の変化を考慮した制御を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１に係るオーディオ装置の要部を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るオーディオ装置の要部を示すハードウェア構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るオーディオ装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】ＤＡ変換器と増幅器間にカップリングコンデンサを接続してなるアナログ回路の一例を示す回路図である。
【図５】図５Ａは、図４におけるＤＡ変換器の出力信号を示す特性図である。図５Ｂは、図４における増幅器の入力信号を示す特性図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係るオーディオ装置の要部を示す機能ブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係るオーディオ装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態３に係るオーディオ装置の要部を示す機能ブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係るオーディオ装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るオーディオ装置の要部を示す機能ブロック図である。図２は、本発明の実施の形態１に係るオーディオ装置の要部を示すハードウェア構成図である。図１及び図２を参照して、実施の形態１のオーディオ装置１００について、四輪自動車からなる車両１に搭載した例を中心に説明する。
【００１７】
音源装置２は、図示しない電子媒体に記憶された音声情報を読み出して、この音声情報を示すデジタル信号（以下「第１デジタル信号」という。）ＳＤ１を出力するものである。音源装置２は、例えば、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）ドライブ、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）フラッシュドライブ、メモリーカードリーダー、スマートフォンなどの携帯情報端末、又は携帯音楽プレーヤーにより構成されている。
【００１８】
音声信号処理部３は、第１デジタル信号ＳＤ１の入力を受け付けるものである。音声信号処理部３は、第１デジタル信号ＳＤ１に対する音声信号処理を実行して、この音声信号処理が施されたデジタル信号（以下「第２デジタル信号」という。）ＳＤ２を出力するものである。音声信号処理部３による音声信号処理は、例えば、第１デジタル信号ＳＤ１に対する第２デジタル信号ＳＤ２の利得（以下、単に「利得」という。）を設定する処理、及び各周波数帯域の音声に対応する成分のレベルをそれぞれ設定する処理（いわゆる「イコライザ」）などである。
【００１９】
デジタルアナログ変換器（以下「ＤＡ変換器」という。）４は、第２デジタル信号ＳＤ２の入力を受け付けるものである。ＤＡ変換器４は、第２デジタル信号ＳＤ２をアナログ信号に変換して、このアナログ信号を出力するものである。ＤＡ変換器４は、例えば、専用のアナログＩＣにより構成されている。
【００２０】
帯域通過フィルタ５は、ＤＡ変換器４が出力したアナログ信号のうち、所定の周波数帯域内の成分のみを通過させるものである。帯域通過フィルタ５は、例えば、抵抗器、インダクタ及びキャパシタを用いたＲＬＣ回路により構成されている。または、例えば、帯域通過フィルタ５は、演算増幅器を用いたものである。
【００２１】
カップリングコンデンサ６は、例えば、帯域通過フィルタ５の出力端子と増幅器７の入力端子との間に直列に接続されたキャパシタにより構成されている。カップリングコンデンサ６は、帯域通過フィルタ５と増幅器７間を容量的に結合するものである。
【００２２】
増幅器７は、例えば、専用のアナログＩＣにより構成されている。具体的には、例えば増幅器７は、ＢＴＬ方式によるＡＢ級の増幅器を用いたものである。増幅器７は、入力端子に入力されたアナログ信号の振幅を増幅して、出力端子から出力するものである。
【００２３】
ＤＡ変換器４、帯域通過フィルタ５、カップリングコンデンサ６及び増幅器７により、出力用回路８が構成されている。すなわち、出力用回路８はアナログ回路により構成されたものである。
【００２４】
以下、出力用回路８が音声出力装置９に出力するアナログ信号を「アナログ出力信号」という。図１の例では、増幅器７の出力端子から出力される信号がアナログ出力信号ＳＡＯとなる。アナログ出力信号ＳＡＯには、再生対象の音声に対応する成分、すなわち音声成分が含まれている。また、アナログ出力信号ＳＡＯには、カップリングコンデンサ６又は増幅器７の劣化などにより、音声成分に加えて直流成分が含まれている場合がある。
【００２５】
音声出力装置９は、アナログ出力信号ＳＡＯの入力を受け付けて、アナログ出力信号ＳＡＯに含まれる音声成分に対応する音声を出力するものである。音声出力装置９は、例えば、車両１に搭載されたスピーカにより構成されている。
【００２６】
ここで、増幅器７は、直流オフセット検出用の端子を有している。増幅器７は、出力端子から出力するアナログ信号の電圧値を所定の閾値（以下「第１閾値」という。）と比較する機能を有している。第１閾値は、例えば２ボルトに設定されている。増幅器７は、当該アナログ信号の電圧値が第１閾値を超えている場合、直流オフセット検出用の端子から直流オフセット検出信号ＳＤＣを出力する機能を有している。
【００２７】
模擬フィルタ部１０は、第２デジタル信号ＳＤ２の入力を受け付けて、アナログ出力信号ＳＡＯに対応するデジタル信号（以下「第３デジタル信号」という。）ＳＤ３を出力するものである。すなわち、模擬フィルタ部１０は、出力用回路８のアナログ回路を模擬したデジタルフィルタにより構成されている。アナログ回路の模擬によるデジタルフィルタの構成方法は公知であるため、説明を省略する。具体的には、例えば、双一次変換などを用いることができる。
【００２８】
模擬フィルタ部１０は、理想的には、出力用回路８におけるアナログ回路の全体を模擬したものであり、かつ、出力用回路８における実際のアナログ回路を模擬したものである。しかしながら、模擬フィルタ部１０を設計するとき、出力用回路８におけるアナログ回路の一部が不明又は未定である場合も多い。この場合、模擬フィルタ部１０は、出力用回路８におけるアナログ回路のうちの一部のみを模擬したものであっても良い。または、模擬フィルタ部１０は、出力用回路８におけるアナログ回路のうちの不明又は未定の部位について、等価回路を用いて模擬したものであっても良い。
【００２９】
第１振幅値推定部１１は、第３デジタル信号ＳＤ３を用いて、アナログ出力信号ＳＡＯに含まれる音声成分の振幅値を推定するものである。音声成分は、通常、時間に対する振幅の変化が大きい。そこで、第１振幅値推定部１１は、ピークホールド又は平均化処理などにより音声成分の振幅値を推定する。第１振幅値推定部１１は、推定した振幅値（以下「第１推定振幅値」という。）を直流オフセット判定部１２に出力するものである。
【００３０】
直流オフセット判定部１２は、第１振幅値推定部１１が出力した第１推定振幅値と増幅器７が出力した直流オフセット検出信号ＳＤＣとを用いて、アナログ出力信号ＳＡＯに直流オフセットが発生しているか否かを判定するものである。
【００３１】
具体的には、例えば、直流オフセット判定部１２は、増幅器７から直流オフセット検出信号ＳＤＣが入力されているか否かを判定する処理を、所定の時間間隔にて繰り返し実行する。直流オフセット判定部１２は、直流オフセット検出信号ＳＤＣが入力されていると判定したとき、第１推定振幅値を所定の閾値（以下「第２閾値」という。）と比較する。第２閾値は、例えば、第１閾値に対応する値に設定されている。直流オフセット判定部１２は、第１推定振幅値が第２閾値以下の値である状態にて直流オフセット検出信号ＳＤＣが入力されていると連続して判定した回数（以下「第１入力判定回数」という。）をカウントする。直流オフセット判定部１２は、第１入力判定回数を所定の基準回数と比較する。直流オフセット判定部１２は、第１入力判定回数が基準回数以上の回数である場合、アナログ出力信号ＳＡＯに直流オフセットが発生していると判定する。
【００３２】
直流オフセット保護部１３は、直流オフセット判定部１２により直流オフセットが発生していると判定された場合、増幅器７の動作を制御することにより、音声出力装置９を直流成分から保護するものである。具体的には、例えば、直流オフセット保護部１３は、増幅器７をスタンバイ状態に設定することにより、増幅器７の動作を停止させる。
【００３３】
第１振幅値推定部１１、直流オフセット判定部１２及び直流オフセット保護部１３により、制御部１４が構成されている。音声信号処理部３、出力用回路８、模擬フィルタ部１０及び制御部１４により、オーディオ装置１００の要部が構成されている。
【００３４】
図２に、オーディオ装置１００の要部のハードウェア構成の一例を示す。図１に示す音声信号処理部３及び第１振幅値推定部１１は、ＤＳＰなどのデジタル信号処理装置２１により構成されている。図１に示す直流オフセット判定部１２及び直流オフセット保護部１３は、マイコンなどの制御装置２２により構成されている。図１に示す出力用回路８は、アナログ回路２３により構成されている。図１に示す模擬フィルタ部１０は、アナログ回路２３を模擬したデジタルフィルタにより構成されており、このデジタルフィルタはデジタル信号処理装置２１内に設けられている。
【００３５】
次に、図３のフローチャートを参照して、オーディオ装置１００の動作について、直流オフセット判定部１２及び直流オフセット保護部１３の動作を中心に説明する。初期状態にて、オーディオ装置１００は音声を再生中である。第１振幅値推定部１１は、第３デジタル信号ＳＤ３を用いてアナログ出力信号ＳＡＯに含まれる音声成分の振幅値を推定し、第１推定振幅値を直流オフセット判定部１２に出力する処理を継続している。
【００３６】
まず、ステップＳＴ１にて、直流オフセット判定部１２は、第１入力判定回数のカウント値を０に設定する。次いで、ステップＳＴ２にて、直流オフセット判定部１２は所定の待ち時間を設定する。待ち時間が経過したとき、ステップＳＴ３にて、直流オフセット判定部１２は、増幅器７から直流オフセット検出信号ＳＤＣが入力されているか否かを判定する。直流オフセット検出信号ＳＤＣが入力されていない場合（ステップＳＴ３“ＮＯ”）、直流オフセット判定部１２はステップＳＴ１の処理に戻る。
【００３７】
直流オフセット検出信号ＳＤＣが入力されている場合（ステップＳＴ３“ＹＥＳ”）、ステップＳＴ４にて、直流オフセット判定部１２は、第１振幅値推定部１１から入力された最新の第１推定振幅値を第２閾値と比較する。第１推定振幅値が第２閾値よりも大きい値である場合（ステップＳＴ４“ＮＯ”）、直流オフセット判定部１２はステップＳＴ２の処理に戻る。
【００３８】
第１推定振幅値が第２閾値以下の値である場合（ステップＳＴ４“ＹＥＳ”）、ステップＳＴ５にて、直流オフセット判定部１２は、第１入力判定回数のカウント値を１増やす。次いで、ステップＳＴ６にて、直流オフセット判定部１２は、第１入力判定回数が基準回数以上の回数であるか否かを判定する。第１入力判定回数が基準回数未満の回数である場合（ステップＳＴ６“ＮＯ”）、直流オフセット判定部１２はステップＳＴ２の処理に戻る。
【００３９】
第１入力判定回数が基準回数以上の回数である場合（ステップＳＴ６“ＹＥＳ”）、ステップＳＴ７にて、直流オフセット保護部１３は、増幅器７をスタンバイ状態に設定することにより、増幅器７の動作を停止させる。この結果、アナログ出力信号ＳＡＯに含まれる直流成分により音声出力装置９が損傷するのを防ぐことができる。すなわち、音声出力装置９を直流成分から保護することができる。
【００４０】
このように、実施の形態１のオーディオ装置１００は、出力用回路８に対応する模擬フィルタ部１０を有している。第１振幅値推定部１１は、アナログ出力信号ＳＡＯのフィードバックに代えて、模擬フィルタ部１０の出力信号（第３デジタル信号ＳＤ３）を用いて、アナログ出力信号ＳＡＯに含まれる音声成分の振幅値を推定する。このため、音声成分の振幅値を検出するための専用の回路（特許文献１のレベル検出部等）が不要であり、コストを低減することができる。また、アナログ出力信号ＳＡＯに直流オフセットが発生しているか否かの判定において、カップリングコンデンサ６及び増幅器７を含む出力用回路８による信号波形の変化を考慮することができる。
【００４１】
ここで、図４及び図５を参照して、アナログ回路による信号波形の変化の一例について説明する。図４に示す如く、ＤＡ変換器４’と増幅器７’間にカップリングコンデンサ６’が接続されている。増幅器７’は、ＡＢ級の増幅器を用いたものである。このとき、カップリングコンデンサ６’のキャパシタンスと増幅器７’の入力インピーダンスとにより高域通過フィルタが構成される。カップリングコンデンサ６’のキャパシタンス値は０．２２マイクロファラド（μＦ）に設定されており、増幅器７’の入力インピーダンス値は１００キロオーム（ｋΩ）に設定されている。
【００４２】
図５Ａは、図４におけるＤＡ変換器４’の出力信号の波形を示している。これに対して、図５Ｂは、図４における増幅器７’への入力信号の波形を示している。図５に示す如く、高域通過フィルタが有する電気的特性により、ＤＡ変換器４’の出力信号に対して増幅器７’の入力信号の波形が変化している。
【００４３】
特許文献１の音響機器のように、カップリングコンデンサの前段におけるアナログ信号をフィードバックする構成は、図５に示すようなカップリングコンデンサ６’及び増幅器７’による信号波形の変化を考慮することができない問題があった。これに対して、実施の形態１のオーディオ装置１００は、アナログ出力信号ＳＡＯに直流オフセットが発生しているか否かの判定において、模擬フィルタ部１０の出力信号（第３デジタル信号ＳＤ３）を用いることにより、カップリングコンデンサ６及び増幅器７を含む出力用回路８による信号波形の変化を考慮することができる。この結果、直流オフセットが発生しているか否かの判定精度を向上することができる。
【００４４】
また、実施の形態１のオーディオ装置１００は、第１推定振幅値を第２閾値と比較して、第１推定振幅値が第２閾値以下の値であるときに直流オフセット検出信号ＳＤＣが入力されていると判定した回数（第１入力判定回数）をカウントする。換言すれば、オーディオ装置１００は、第１推定振幅値が第２閾値よりも大きい値であるときの直流オフセット検出信号ＳＤＣをカウントの対象から除外する。これにより、アナログ出力信号ＳＡＯに含まれる音声成分の振幅が大きいとき、アナログ出力信号ＳＡＯに直流オフセットが発生していない状態にて、直流オフセットが発生していると誤判定するのを抑制することができる。この結果、直流オフセットが発生しているか否かの判定精度を更に向上することができる。また、判定精度を向上しつつ、直流オフセット検出信号ＳＤＣを平滑化するためのフィルタ回路（特許文献１のＬＰＦ等）が不要であるため、コストを更に低減することができる。
【００４５】
なお、音声信号処理部３による音声信号処理は、利得を設定する処理及びイコライザの処理に限定されるものではない。音声信号処理部３は、第１デジタル信号ＳＤ１に対して如何なる音声信号処理を実行するものであっても良い。
【００４６】
また、増幅器７は、直流オフセット検出用の端子を有するものであれば良く、ＢＴＬ方式によるＡＢ級の増幅器に限定されるものではない。増幅器７は、例えば、Ａ級又はＢ級の増幅器を用いたものであっても良い。
【００４７】
また、出力用回路８の回路構成は、図１に示す例に限定されるものではない。出力用回路８は、増幅器７を含み、かつ、デジタル信号（第２デジタル信号ＳＤ２）の入力に対してアナログ信号（アナログ出力信号ＳＡＯ）を出力するものであれば、如何なる回路構成によるものであっても良い。例えば、出力用回路８は、図１に示す帯域通過フィルタ５を除去したものであっても良い。また、出力用回路８は、増幅器７の後段に他の帯域通過フィルタ等を追加したものであっても良い。
【００４８】
また、オーディオ装置１００は車載用に限定されるものではなく、如何なるオーディオ装置であっても良い。オーディオ装置１００は、例えば、家庭用のオーディオ装置、又は業務用のオーディオ装置であっても良い。
【００４９】
また、直流オフセット判定部１２による判定方法は、図３を参照して説明した方法に限定されるものではない。後述する実施の形態２では、他の判定方法について説明する。
【００５０】
また、制御部１４による制御は、アナログ出力信号ＳＡＯに直流オフセットが発生しているか否かを判定して、直流オフセットが発生している場合に増幅器７の動作を停止させる制御に限定されるものではない。制御部１４は、第３デジタル信号ＳＤ３を用いて、増幅器７の動作又は音声信号処理部３の動作を制御するものであれば、如何なる制御を実行するものであっても良い。後述する実施の形態３では、他の制御について説明する。
【００５１】
以上のように、実施の形態１のオーディオ装置１００は、音声情報を示す第１デジタル信号ＳＤ１の入力を受け付けて、第１デジタル信号ＳＤ１に対する音声信号処理が施された第２デジタル信号ＳＤ２を出力する音声信号処理部３と、第２デジタル信号ＳＤ２の入力を受け付けて、音声成分を含むアナログ出力信号ＳＡＯを音声出力装置９に出力する出力用回路８と、第２デジタル信号ＳＤ２の入力を受け付けて、アナログ出力信号ＳＡＯに対応する第３デジタル信号ＳＤ３を出力する模擬フィルタ部１０と、第３デジタル信号ＳＤ３を用いて、出力用回路８に含まれる増幅器７の動作又は音声信号処理部３の動作を制御する制御部１４とを備え、出力用回路８はアナログ回路２３により構成されており、かつ、模擬フィルタ部１０はアナログ回路２３に対応するデジタルフィルタにより構成されている。アナログ出力信号ＳＡＯのフィードバックに代えて、デジタルフィルタの出力信号（第３デジタル信号ＳＤ３）を用いることにより、アナログ出力信号ＳＡＯをフィードバックするための専用の回路を不要として、コストを低減することができる。また、制御部１４の制御において、増幅器７を含むアナログ回路２３による信号波形の変化を考慮することができる。
【００５２】
また、出力用回路８は、増幅器７の入力端子に接続されたカップリングコンデンサ６を含む。これにより、制御部１４の制御において、カップリングコンデンサ６及び増幅器７を含む出力用回路８による信号波形の変化を考慮することができる。
【００５３】
また、音声信号処理部３はデジタル信号処理装置２１により構成されており、かつ、デジタルフィルタはデジタル信号処理装置２１内に設けられている。模擬フィルタ部１０にデジタル信号処理装置２１内のデジタルフィルタを用いることにより、オーディオ装置１００の部品点数を削減して、オーディオ装置１００を小型にすることができる。
【００５４】
また、増幅器７は、出力端子と直流オフセット検出用の端子とを備え、出力端子から出力するアナログ信号の電圧値が第１閾値を超えている場合、直流オフセット検出用の端子から直流オフセット検出信号ＳＤＣを出力する機能を有し、制御部１４は、第３デジタル信号ＳＤ３を用いて、音声成分の振幅値（第１推定振幅値）を推定する第１振幅値推定部１１と、第１推定振幅値及び直流オフセット検出信号ＳＤＣを用いて、アナログ出力信号ＳＡＯに直流オフセットが発生しているか否かを判定する直流オフセット判定部１２と、直流オフセットが発生していると判定された場合、増幅器７の動作を停止させる直流オフセット保護部１３とを備える。これにより、アナログ出力信号ＳＡＯに直流オフセットが発生しているか否かを判定して、直流オフセットが発生している場合に増幅器７の動作を停止させる制御において、出力用回路８による信号波形の変化を考慮することができる。この結果、直流オフセットが発生しているか否かの判定精度を向上することができる。また、判定精度を向上しつつ、直流オフセット検出信号ＳＤＣを平滑化するためのフィルタ回路を不要として、コストを更に低減することができる。
【００５５】
また、直流オフセット判定部１２は、直流オフセット検出信号ＳＤＣが入力されているか否かを判定する処理を繰り返し実行して、第１推定振幅値が第２閾値以下の状態にて直流オフセット検出信号ＳＤＣが入力されていると連続して判定した回数（第１入力判定回数）をカウントし、第１入力判定回数が基準回数以上である場合、直流オフセットが発生していると判定する。第１推定振幅値が第２閾値よりも大きい値であるときの直流オフセット検出信号ＳＤＣをカウントの対象から除外することにより、音声成分の振幅値が大きいとき、直流オフセットが発生していない状態にて直流オフセットが発生していると誤判定するのを抑制することができる。この結果、直流オフセットが発生しているか否かの判定精度を更に向上することができる。
【００５６】
また、オーディオ装置１００は、車載用である。オーディオ装置１００は如何なるオーディオ装置にも用いることができ、車載用のオーディオ装置にも用いることができる。
【００５７】
実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２に係るオーディオ装置の要部を示す機能ブロック図である。図６を参照して、実施の形態２のオーディオ装置１００ａについて説明する。なお、図６において、図１に示す実施の形態１の機能ブロック図と同様のブロックには同一符号を付して説明を省略する。
【００５８】
直流オフセット判定部１２ａは、第１振幅値推定部１１が出力した第１推定振幅値と増幅器７が出力した直流オフセット検出信号ＳＤＣとを用いて、アナログ出力信号ＳＡＯに直流オフセットが発生しているか否かを判定するものである。
【００５９】
具体的には、例えば、直流オフセット判定部１２ａは、増幅器７から直流オフセット検出信号ＳＤＣが入力されているか否かを判定する処理を、所定の時間間隔にて繰り返し実行する。直流オフセット判定部１２ａは、直流オフセット検出信号ＳＤＣが入力されていると連続して判定した回数（以下「第２入力判定回数」という。）をカウントする。直流オフセット判定部１２ａは、第２入力判定回数との比較対象となる基準回数を、第１推定振幅値に応じた回数に設定する。基準回数は、例えば、第１推定振幅値が大きいほど多い回数に設定され、第１推定振幅値が小さいほど少ない回数に設定される。直流オフセット判定部１２ａは、第２入力判定回数と基準回数とを比較して、第２入力判定回数が基準回数以上の回数である場合、アナログ出力信号ＳＡＯに直流オフセットが発生していると判定する。
【００６０】
直流オフセット保護部１３は、直流オフセット判定部１２ａにより直流オフセットが発生していると判定された場合、増幅器７の動作を制御することにより、音声出力装置９を直流成分から保護するものである。具体的には、例えば、直流オフセット保護部１３は、増幅器７をスタンバイ状態に設定することにより、増幅器７の動作を停止させる。
【００６１】
第１振幅値推定部１１、直流オフセット判定部１２ａ及び直流オフセット保護部１３により、制御部１４ａが構成されている。音声信号処理部３、出力用回路８、模擬フィルタ部１０及び制御部１４ａにより、オーディオ装置１００ａの要部が構成されている。
【００６２】
オーディオ装置１００ａのハードウェア構成は、図２に示すオーディオ装置１００のハードウェア構成と同様であるため、図２を援用して説明する。すなわち、図６に示す音声信号処理部３及び第１振幅値推定部１１は、ＤＳＰなどのデジタル信号処理装置２１により構成されている。図６に示す直流オフセット判定部１２ａ及び直流オフセット保護部１３は、マイコンなどの制御装置２２により構成されている。図６に示す出力用回路８は、アナログ回路２３により構成されている。図６に示す模擬フィルタ部１０は、アナログ回路２３を模擬したデジタルフィルタにより構成されており、このデジタルフィルタはデジタル信号処理装置２１内に設けられている。
【００６３】
次に、図７のフローチャートを参照して、オーディオ装置１００ａの動作について、直流オフセット判定部１２ａ及び直流オフセット保護部１３の動作を中心に説明する。初期状態にて、オーディオ装置１００ａは音声を再生中である。第１振幅値推定部１１は、第３デジタル信号ＳＤ３を用いてアナログ出力信号ＳＡＯに含まれる音声成分の振幅値を推定し、第１推定振幅値を直流オフセット判定部１２ａに出力する処理を継続している。
【００６４】
まず、ステップＳＴ１１にて、直流オフセット判定部１２ａは、第２入力判定回数のカウント値を０に設定する。次いで、ステップＳＴ１２にて、直流オフセット判定部１２ａは、第１振幅値推定部１１から入力された最新の第１推定振幅値を用いて、この第１推定振幅値に応じた基準回数を設定する。
【００６５】
次いで、ステップＳＴ１３にて、直流オフセット判定部１２ａは所定の待ち時間を設定する。待ち時間が経過したとき、ステップＳＴ１４にて、直流オフセット判定部１２ａは、増幅器７から直流オフセット検出信号ＳＤＣが入力されているか否かを判定する。直流オフセット検出信号ＳＤＣが入力されていない場合（ステップＳＴ１４“ＮＯ”）、直流オフセット判定部１２ａはステップＳＴ１１の処理に戻る。
【００６６】
直流オフセット検出信号ＳＤＣが入力されている場合（ステップＳＴ１４“ＹＥＳ”）、ステップＳＴ１５にて、直流オフセット判定部１２ａは、第２入力判定回数のカウント値を１増やす。次いで、ステップＳＴ１６にて、直流オフセット判定部１２ａは、第２入力判定回数と、ステップＳＴ１２で設定した基準回数とを比較する。第２入力判定回数が基準回数未満の回数である場合（ステップＳＴ１６“ＮＯ”）、直流オフセット判定部１２ａはステップＳＴ１３の処理に戻る。
【００６７】
第２入力判定回数が基準回数以上の回数である場合（ステップＳＴ１６“ＹＥＳ”）、ステップＳＴ１７にて、直流オフセット保護部１３は、増幅器７をスタンバイ状態に設定することにより、増幅器７の動作を停止させる。この結果、アナログ出力信号ＳＡＯに含まれる直流成分により音声出力装置９が損傷するのを防ぐことができる。すなわち、音声出力装置９を直流成分から保護することができる。
【００６８】
実施の形態２のオーディオ装置１００ａは、実施の形態１のオーディオ装置１００と同様に、音声成分の振幅値を検出するための専用の回路（特許文献１のレベル検出部等）が不要である。このため、コストを低減することができる。
【００６９】
また、実施の形態２のオーディオ装置１００ａは、実施の形態１のオーディオ装置１００と同様に、アナログ出力信号ＳＡＯに直流オフセットが発生しているか否かの判定において、カップリングコンデンサ６及び増幅器７を含む出力用回路８による信号波形の変化を考慮することができる。この結果、直流オフセットが発生しているか否かの判定精度を向上することができる。
【００７０】
また、実施の形態２のオーディオ装置１００ａは、第１推定振幅値に応じた基準回数を設定して、直流オフセット検出信号ＳＤＣが入力されていると判定した回数（第２入力判定回数）が基準回数以上の回数である場合、直流オフセットが発生していると判定する。これにより、アナログ出力信号ＳＡＯに含まれる音声成分の振幅が大きいとき、アナログ出力信号ＳＡＯに直流オフセットが発生していない状態にて、直流オフセットが発生していると誤判定するのを抑制することができる。この結果、直流オフセットが発生しているか否かの判定精度を更に向上することができる。また、判定精度を向上しつつ、直流オフセット検出信号ＳＤＣを平滑化するためのフィルタ回路（特許文献１のＬＰＦ等）が不要であるため、コストを更に低減することができる。
【００７１】
なお、実施の形態２のオーディオ装置１００ａは、実施の形態１にて説明したものと同様の種々の変形例を採用することができる。
【００７２】
以上のように、実施の形態２の直流オフセット判定部１２ａは、直流オフセット検出信号ＳＤＣが入力されているか否かを判定する処理を繰り返し実行して、直流オフセット検出信号ＳＤＣが入力されていると連続して判定した回数（第２入力判定回数）をカウントし、第２入力判定回数が第１推定振幅値に応じて設定された基準回数以上である場合、直流オフセットが発生していると判定する。これにより、アナログ出力信号ＳＡＯに含まれる音声成分の振幅が大きいとき、アナログ出力信号ＳＡＯに直流オフセットが発生していない状態にて、直流オフセットが発生していると誤判定するのを抑制することができる。この結果、直流オフセットが発生しているか否かの判定精度を向上することができる。
【００７３】
実施の形態３．
図８は、本発明の実施の形態３に係るオーディオ装置の要部を示す機能ブロック図である。図８を参照して、実施の形態３のオーディオ装置１００ｂについて説明する。なお、図８において、図１に示す実施の形態１の機能ブロック図と同様のブロックには同一符号を付して説明を省略する。
【００７４】
第２振幅値推定部１１ｂは、第３デジタル信号ＳＤ３を用いて、アナログ出力信号ＳＡＯの振幅値を推定するものである。アナログ出力信号ＳＡＯは音声成分を含むため、通常、時間に対する振幅の変化が大きい。そこで、第２振幅値推定部１１ｂは、ピークホールド又は平均化処理などによりアナログ出力信号ＳＡＯの振幅値を推定する。第２振幅値推定部１１ｂは、推定した振幅値（以下「第２推定振幅値」という。）をクリップ判定部１２ｂに出力するものである。
【００７５】
一般に、アナログ信号の振幅値が所定値以下の値に制限されることにより生ずる信号波形の歪みを「クリップ」という。クリップ判定部１２ｂは、第２振幅値推定部１１ｂが出力した第２推定振幅値を用いて、アナログ出力信号ＳＡＯにクリップが発生しているか否かを判定するものである。
【００７６】
具体的には、例えば、クリップ判定部１２ｂは、第２推定振幅値を所定の閾値（以下「第３閾値」という。）と比較する。第３閾値は、例えば、増幅器７の出力端子から出力可能な最大の振幅値に対応する値に設定されている。クリップ判定部１２ｂは、第２推定振幅値が第３閾値よりも大きい値である場合、アナログ出力信号ＳＡＯにクリップが発生していると判定する。
【００７７】
クリップ抑制部１３ｂは、クリップ判定部１２ｂによりクリップが発生していると判定された場合、音声信号処理部３の動作を制御することにより、アナログ出力信号ＳＡＯにおけるクリップを抑制するものである。具体的には、例えば、クリップ抑制部１３ｂは、音声信号処理部３の利得を通常時の利得に対して低下させるものである。
【００７８】
すなわち、クリップ抑制部１３ｂは、音声信号処理部３の利得に対する低下量の値（以下「利得低下値」という。）を設定する。利得低下値は、０デシベル以下の値であり、例えば１デシベル間隔の値に設定される。クリップ抑制部１３ｂは、設定した利得低下値を音声信号処理部３に出力する。音声信号処理部３は、クリップ抑制部１３ｂから利得低下値が入力された場合、この利得低下値に応じて利得を低下させる。
【００７９】
アナログ出力信号ＳＡＯにクリップが発生している場合、音声出力装置９が出力する音声の音質が低下する。クリップ抑制部１３ｂがクリップを抑制することにより、音質の低下を抑制することができる。
【００８０】
第２振幅値推定部１１ｂ、クリップ判定部１２ｂ及びクリップ抑制部１３ｂにより、制御部１４ｂが構成されている。音声信号処理部３、出力用回路８、模擬フィルタ部１０及び制御部１４ｂにより、オーディオ装置１００ｂの要部が構成されている。
【００８１】
オーディオ装置１００ｂのハードウェア構成は、図２に示すオーディオ装置１００のハードウェア構成と同様であるため、図２を援用して説明する。すなわち、図８に示す音声信号処理部３及び第２振幅値推定部１１ｂは、ＤＳＰのなどのデジタル信号処理装置２１により構成されている。図８に示すクリップ判定部１２ｂ及びクリップ抑制部１３ｂは、マイコンなどの制御装置２２により構成されている。図８に示す出力用回路８は、アナログ回路２３により構成されている。図８に示す模擬フィルタ部１０は、アナログ回路２３を模擬したデジタルフィルタにより構成されており、このデジタルフィルタはデジタル信号処理装置２１内に設けられている。
【００８２】
次に、図９のフローチャートを参照して、オーディオ装置１００ｂの動作について、クリップ判定部１２ｂ及びクリップ抑制部１３ｂの動作を中心に説明する。初期状態にて、オーディオ装置１００ｂは音声を再生中である。第２振幅値推定部１１ｂは、第３デジタル信号ＳＤ３を用いてアナログ出力信号ＳＡＯの振幅値を推定し、第２推定振幅値をクリップ判定部１２ｂに出力する処理を継続している。
【００８３】
まず、ステップＳＴ２１にて、クリップ抑制部１３ｂは、利得低下値を０デシベルに設定する。次いで、ステップＳＴ２２にて、クリップ判定部１２ｂは、第２振幅値推定部１１ｂから入力された最新の第２推定振幅値を第３閾値と比較する。
【００８４】
次いで、ステップＳＴ２３にて、クリップ判定部１２ｂは、ステップＳＴ２２の比較結果を用いて、アナログ出力信号ＳＡＯにクリップが発生しているか否かを判定する。すなわち、第２推定振幅値が第３閾値よりも大きい値である場合、クリップ判定部１２ｂは、アナログ出力信号ＳＡＯにクリップが発生していると判定する。他方、第２推定振幅値が第３閾値以下の値である場合、クリップ判定部１２ｂは、アナログ出力信号ＳＡＯにクリップが発生していないと判定する。
【００８５】
クリップが発生していると判定された場合（ステップＳＴ２３“ＹＥＳ”）、ステップＳＴ２４にて、クリップ抑制部１３ｂは、利得低下値を１デシベル低い値に設定する。例えば、ステップＳＴ２４の直前にて利得低下値が０デシベルに設定されていた場合、ステップＳＴ２４にて、クリップ抑制部１３ｂは利得低下値を−１デシベルに設定する。クリップ抑制部１３ｂは、新たに設定した利得低下値を音声信号処理部３に出力する。次いで、制御部１４ｂの処理はステップＳＴ２２に戻る。
【００８６】
クリップが発生していないと判定された場合（ステップＳＴ２３“ＮＯ”）、ステップＳＴ２５にて、クリップ抑制部１３ｂは、利得低下値が−１デシベル以下の値に設定されているか否かを判定する。利得低下値が−１デシベルよりも高い値、すなわち０デシベルに設定されている場合（ステップＳＴ２５“ＮＯ”）、制御部１４ｂの処理はステップＳＴ２２に戻る。
【００８７】
利得低下値が−１デシベル以下の値に設定されている場合（ステップＳＴ２５“ＹＥＳ”）、ステップＳＴ２６にて、クリップ抑制部１３ｂは、利得低下値を１デシベル高い値に設定する。例えば、ステップＳＴ２６の直前にて利得低下値が−３デシベルに設定されていた場合、ステップＳＴ２６にて、クリップ抑制部１３ｂは利得低下値を−２デシベルに設定する。クリップ抑制部１３ｂは、新たに設定した利得低下値を音声信号処理部３に出力する。次いで、制御部１４ｂの処理はステップＳＴ２２に戻る。
【００８８】
このように、実施の形態３のオーディオ装置１００ｂは、デジタルフィルタにより構成された模擬フィルタ部１０の出力信号（第３デジタル信号ＳＤ３）を用いて、出力用回路８の出力信号（アナログ出力信号ＳＡＯ）にクリップが発生しているか否かを判定する。このため、増幅器７がクリップ検出用の端子を有しない場合（例えば、増幅器７がＤ級の増幅器により構成されてる場合、又は増幅器７が端子数の少ないＡＢ級の増幅器により構成されている場合など）であっても、クリップが発生しているか否かを判定することができる。また、アナログ出力信号ＳＡＯの振幅値を検出するための専用の回路が不要であり、コストを低減することができる。
【００８９】
また、実施の形態３のオーディオ装置１００ｂは、クリップが発生しているか否かの判定において、第３デジタル信号ＳＤ３を用いることにより、カップリングコンデンサ６及び増幅器７を含む出力用回路８による信号波形の変化を考慮することができる。この結果、クリップが発生しているか否かの判定精度を向上することができる。
【００９０】
なお、実施の形態３における増幅器７は、直流オフセット検出用の端子を有しないものであっても良く、Ｄ級の増幅器を用いたものであっても良い。増幅器７にＤ級の増幅器を用いた場合、出力用回路８は、増幅器７の後段にデジタルアナログ変換用のフィルタ回路を追加したものであっても良い。
【００９１】
そのほか、実施の形態３のオーディオ装置１００ｂは、実施の形態１にて説明したものと同様の種々の変形例を採用することができる。
【００９２】
以上のように、実施の形態３の制御部１４ｂは、第３デジタル信号ＳＤ３を用いてアナログ出力信号ＳＡＯの振幅値（第２推定振幅値）を推定する第２振幅値推定部１１ｂと、第２推定振幅値を用いてアナログ出力信号ＳＡＯにクリップが発生しているか否かを判定するクリップ判定部１２ｂと、クリップが発生していると判定された場合、音声信号処理部３の利得を低下させるクリップ抑制部１３ｂとを備える。これにより、増幅器７がクリップ検出用の端子を有しない場合であっても、アナログ出力信号ＳＡＯにクリップが発生しているか否かを判定することができる。
【００９３】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００９４】
１  車両、２  音源装置、３  音声信号処理部、４  ＤＡ変換器、５  帯域通過フィルタ、６  カップリングコンデンサ、７  増幅器、８  出力用回路、９  音声出力装置、１０  模擬フィルタ部、１１  第１振幅値推定部、１１ｂ  第２振幅値推定部、１２，１２ａ  直流オフセット判定部、１２ｂ  クリップ判定部、１３  直流オフセット保護部、１３ｂ  クリップ抑制部、１４，１４ａ，１４ｂ  制御部、２１  デジタル信号処理装置、２２  制御装置、２３  アナログ回路、１００，１００ａ，１００ｂ  オーディオ装置。
【図１】
2018019168.tif 000003
【図２】
2018019168.tif 000004
【図３】
2018019168.tif 000005
【図４】
2018019168.tif 000006
【図５】
2018019168.tif 000007
【図６】
2018019168.tif 000008
【図７】
2018019168.tif 000009
【図８】
2018019168.tif 000010
【図９】
2018019168.tif 000011