(57)【要約】【課題】スピーカ選択の自由度を確保するとともにスピーカの損傷を抑制することを可能とする音声信号処理装置や音声再生装置を提供する。【解決手段】所定時間中に、標本化及び量子化された音声信号の信号レベルが第１閾値以上または第１閾値よりも小さい第２閾値以下となる回数を計数することで、保護動作を行うか否かを判定する。音声信号処理装置は、音声信号の増幅度を小さくする動作を保護動作として行う。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される音声信号を処理して出力する音声信号処理装置において、
前記音声信号を設定された増幅度で増幅するとともに、前記音声信号の状態を確認する信号処理部を備え、
前記信号処理部が、前記音声信号の信号レベルが第１閾値以上または当該第１閾値よりも小さい第２閾値以下となる期間が所定の割合以上であることを確認する場合に、前記増幅度を小さく設定する保護動作を行うことを特徴とする音声信号処理装置。
【請求項２】
前記音声信号が、標本化及び量子化されたものであり、
前記信号処理部が、所定時間中に前記音声信号の信号レベルが前記第１閾値以上または前記第２閾値以下となる回数が、所定回数以上であることを確認した場合に、前記保護動作を行うことを特徴とする請求項１に記載の音声信号処理装置。
【請求項３】
前記信号処理部が、前記増幅度が所定の大きさよりも大きく設定されている場合に、前記保護動作を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の音声信号処理装置。
【請求項４】
前記保護動作が、所定の時間が経過するまで、設定され得る前記増幅度の最大値を小さくして維持するものであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の音声信号処理装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の音声信号処理装置と、
前記音声信号処理装置から出力される音声信号を再生するスピーカと、
を備えることを特徴とする音声再生装置。
【請求項６】
ユーザに対して報知を行う報知部と、
ユーザの指示を前記信号処理部に入力する操作部と、をさらに備え、
前記保護動作が、所定の時間が経過するまで、設定され得る前記増幅度の最大値を小さくして維持するものであり、
前記保護動作中に、ユーザが前記増幅度を最大値以上に設定する指示を、前記操作部を介して前記信号処理部に入力する場合、
前記報知部が、前記保護動作中であることを報知することを特徴とする請求項５に記載の音声再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力される音声信号を処理して出力する音声信号処理装置や、当該音声信号処理装置から出力される音声信号を再生する音声再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
入力される音声信号を処理し、後段のスピーカで再生可能な形式として出力する音声信号処理装置が広く知られている。また、このような音声信号処理装置の中には、異常を検知してそれに応じた保護動作を行うものがある。
【０００３】
例えば特許文献１では、入力される音声信号をΔΣ変調処理して出力する音声信号処理装置において、出力及び帰還される変調信号がローレベルまたはハイレベルで連続するか否かを検知することによりΔΣ変調ループが発振するか否かを検知し、発振によって後段のアンプやスピーカに対して直流電流が通じられて素子破壊が生じることを抑制する音声信号処理装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１１８４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、音声信号処理装置に入力される音声信号の状態及び音声信号処理装置の処理内容によっては、後段のスピーカに大きな負荷がかかり損傷する場合がある。具体的に例えば、過度に信号レベルが大きいまたは小さい音声信号をスピーカで再生しようとする場合、スピーカに備えられるボイスコイルが焼損する場合がある。
【０００６】
再生する音声信号の信号レベルに対して十分な余裕度（耐性）を有するスピーカを選択すれば、スピーカの損傷を抑制することは可能である。しかしながら、スピーカ選択の自由度が下がるため、問題となる。さらに、スピーカのコストが上がることも、問題となる。
【０００７】
そこで、本発明は、スピーカ選択の自由度を確保するとともにスピーカの損傷を抑制することを可能とする音声信号処理装置や音声再生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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の音声信号処理装置は、入力される音声信号を処理して出力する音声信号処理装置において、前記音声信号を設定された増幅度で増幅するとともに、前記音声信号の状態を確認する信号処理部を備え、前記信号処理部が、前記音声信号の信号レベルが第１閾値以上または当該第１閾値よりも小さい第２閾値以下となる期間が所定の割合以上であることを確認する場合に、前記増幅度を小さく設定する保護動作を行うことを特徴とする。
【０００９】
また、上記構成の音声信号処理装置において、前記音声信号が、標本化及び量子化されたものであり、前記信号処理部が、所定時間中に前記音声信号の信号レベルが前記第１閾値以上または前記第２閾値以下となる回数が、所定回数以上であることを確認した場合に、前記保護動作を行うこととしても構わない。
【００１０】
このように構成すると、信号処理部が標本化及び量子化されたデジタルの音声信号の状態を確認して、保護動作の要否を判定することとなる。そのため、アナログの音声信号を取得して判定するよりも、容易かつ精度良く判定を行うことが可能となる。さらに、音声信号の検出回路などの追加構成を要することなく、信号処理部によって音声信号の状態を確認することが可能となる。
【００１１】
また、上記構成の音声信号処理装置において、前記信号処理部が、前記増幅度が所定の大きさよりも大きく設定されている場合に、前記保護動作を行うこととしても構わない。
【００１２】
このように構成すると、音声信号処理部から出力される音声信号の信号レベルが過度に大きくまたは小さくなり、後段のスピーカが過負荷状態と成り得る場合にのみ、保護動作が行われるようになる。そのため、無用に保護動作が行われることを抑制することが可能となる。
【００１３】
また、上記構成の音声信号処理装置において、前記保護動作が、所定の時間が経過するまで、設定され得る前記増幅度の最大値を小さくして維持するものであることとしても構わない。
【００１４】
このように構成すると、保護動作中に後段のスピーカが過負荷状態になることを抑制することが可能となる。そのため、スピーカが過負荷状態になったことで生じた問題（例えば、ボイスコイルの発熱など）が、さらに悪化することを抑制することが可能となる。したがって、スピーカの損傷を効果的に抑制することが可能となる。
【００１５】
また、本発明の音声再生装置は、上記の音声信号処理装置と、前記音声信号処理装置から出力される音声信号を再生するスピーカと、を備えることを特徴とする。
【００１６】
また、上記構成の音声再生装置において、ユーザに対して報知を行う報知部と、ユーザの指示を前記信号処理部に入力する操作部と、をさらに備え、前記保護動作が、所定の時間が経過するまで、設定され得る前記増幅度の最大値を小さくして維持するものであり、前記保護動作中に、ユーザが前記増幅度を最大値以上に設定する指示を、前記操作部を介して前記信号処理部に入力する場合、前記報知部が、前記保護動作中であることを報知することとしても構わない。
【００１７】
このように構成すると、ユーザの指示に反してゲインが大きくならなかったとしても、ユーザがその原因を認識することが可能となる。したがって、音声再生装置が故障したとユーザが誤認することを抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、音声信号処理装置の後段のスピーカで再生される音声信号の信号レベルが過度に大きくまたは小さく成り得る場合に、信号処理部が増幅度を小さくする保護動作を行う。そのため、スピーカにかかる負荷を小さくして、損傷を抑制することが可能となる。
【００１９】
さらに、増幅度を小さくする保護動作を行うことで、音声信号の信号レベルに対する余裕度が小さいスピーカを適用することが可能となる。そのため、スピーカ選択の自由度を確保することが可能になるとともに、コストの低いスピーカを選択することが可能となる。また、音声信号の再度の再生や音声再生装置の再起動の必要が生じることを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】は、本発明の実施形態にかかる音声再生装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】は、ＰＣＭ信号の一例について示す図である。
【図３】は、本発明の実施形態にかかる音声再生装置が保護動作を行うまでの動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】は、ＰＣＭ信号に基づいた保護動作実行の要否の判定例を示す図である。
【図５】は、本発明の実施形態にかかる音声再生装置による保護動作の一例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】
【００２１】
以下、本発明の実施形態にかかる音声再生装置について図面を参照して説明する。最初に、音声再生装置の構成の一例について説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる音声再生装置の構成の一例を示すブロック図である。
【００２２】
図１に示すように、本例の音声再生装置１は、入力信号（例えば、光ディスクの読み出しやテレビ放送の受信などにより取得される圧縮符号化された音声信号）を復号化して出力するデコーダ１１と、デコーダ１１から出力される音声信号を取得して設定されているゲイン（増幅度）に基づいた増幅を行ったり音場処理などの各種処理を施したりして出力するＤＳＰ（Digital Signal Processor）１２と、ＤＳＰ１２から出力される音声信号をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）処理してＰＷＭ信号を生成し出力するＰＷＭ処理部１３と、ＰＷＭ処理部１３から出力されるＰＷＭ信号を増幅して出力するアンプ１４と、アンプ１４から出力されるＰＷＭ信号を再生するスピーカ１５と、ユーザの指示をＤＳＰ１２に伝える操作部１６と、ＤＳＰ１２によって制御されるとともにユーザに対して報知を行う報知部１７と、を備える。
【００２３】
デコーダ１１に入力される入力信号は、量子化（デジタル化）された信号である。なお、入力信号は必ずしも符号化されたものである必要はなく、符号化されていない音声信号であっても構わない。この場合、デコーダ１１は復号化を行わず、必要に応じて他の所定の処理を行い、音声信号を出力する。
【００２４】
また、デコーダ１１から出力されてＤＳＰ１２に入力される音声信号は、例えば、ＰＣＭ（Pulse Code Modulation）信号などの標本化（サンプリング）及び量子化されたものであると好ましい。以下では説明の具体化のため、ＤＳＰ１２がＰＣＭ信号を扱うものとする。また、このＰＣＭ信号について図２を参照して説明する。図２は、ＰＣＭ信号の一例を示す図である。
【００２５】
図２に示す太い曲線は、連続的な信号レベルを取り得る（アナログの）音声信号を示すものであり、これに対応するＰＣＭ信号を白塗りの丸で示している。ＰＣＭ信号は、アナログの音声信号をある時間間隔（図２に示す縦の細い実線）で標本化し、かつ量子化（図２では、量子化レベル０〜１５の整数値のみを取り得る場合、即ち、量子化ビット数が４ビットの場合を例示）したものである。なお、図２に示す例は一例に過ぎず、標本化周波数や量子化ビット数などはどのようなものであっても構わない。
【００２６】
なお、ＰＣＭ信号の伝送形式をＩ2Ｓ（Inter-IC Sound）形式としても構わない。また、Ｉ2Ｓ形式として、シリアルデータと、シリアルデータの取得タイミングを示すサンプリングクロックと、取得しているシリアルデータが属するチャネルを示すワードクロックと、装置全体の動作タイミングを示すマスタークロックと、を含む形式しても構わない。
【００２７】
また、操作部１６が、ＤＳＰ１２のゲインを調整可能なダイアルやボタンなどを備えても構わない。また、報知部１７が、液晶表示装置やＶＦＤ（Vacuum Fluorescent Display）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などを備えても構わない。
【００２８】
次に、音声再生装置１の音声再生動作の一例について、図１を参照して説明する。音声再生装置１は、最初に光ディスクを読み出したり放送を受信したりすることで、デジタルの入力信号を取得する。デコーダ１１は、取得した入力信号に施されている符号化方法（例えば、ＡＣ−３：Audio Code number 3）に対応した復号化方法を用いて復号化し、ＰＣＭ信号を生成して出力する。
【００２９】
デコーダ１１から出力されるＰＣＭ信号は、ＤＳＰ１２に入力される。ＤＳＰ１２は、入力されるＰＣＭ信号に対して、設定されたゲインに基づいた増幅処理を施したり、音場処理などの各種処理を施したりして、出力する。また、ＤＳＰ１２は、入力されるＰＣＭ信号の状態を確認して、保護動作を行うか否かを判定する。
【００３０】
保護動作とは、音声再生装置１の動作を継続するが、当該動作に制約をかけることにより、音声再生装置１の損傷を抑制する動作である。なお、保護動作の詳細については、後述する。
【００３１】
ＤＳＰ１２から出力されるＰＣＭ信号は、ＰＷＭ処理部１３に入力される。ＰＷＭ処理部１３は、入力されるＰＣＭ信号をＰＷＭ処理してＰＷＭ信号を生成し、出力する。ＰＷＭ処理部１３から出力されるＰＷＭ信号は、アンプ１４に入力される。アンプ１４は、入力されるＰＷＭ信号を増幅し、出力する。
【００３２】
アンプ１４から出力されるＰＷＭ信号は、例えばＬＰＦ（Low Pass Filter、不図示）に通じられることでスピーカ１５において再生可能なアナログの音声信号に変換される。そして、スピーカ１５が、このアナログの音声信号を再生する。例えば、スピーカ１５に備えられるボイスコイル（不図示）が音声信号にしたがって駆動し、それに伴い振動版が振動することで音声が再生される。
【００３３】
以上の音声再生動作中にＤＳＰ１２が行う保護動作について、図面を参照して説明する。図３は、本発明の実施形態にかかる音声再生装置が保護動作を行うまでの動作の一例を示すフローチャートである。また、図３は特に、ＤＳＰ１２により保護動作を行うことが決定されるまでの動作について示したものである。
【００３４】
図３に示すように、ＤＳＰ１２は、設定されているゲインが所定の状態より大きいか否かを確認する（ＳＴＥＰ１）。具体的に例えば、０ｄＢ入力（入力される音声信号の振幅が最大）のとき、出力される音声信号の振幅が最大となるようなゲインが設定されているか否かを確認する。設定されているゲインが大きくなければ（ＳＴＥＰ１、ＮＯ）、ゲイン設定の確認（ＳＴＥＰ１）を継続する。
【００３５】
ＤＳＰ１２で設定されているゲインが上記のごとく大きいものであると（ＳＴＥＰ１、ＹＥＳ）、スピーカ１５で再生する音声信号の信号レベルが過度に大きくまたは小さくなり、負荷が大きくなる可能性がある。そこで、ＤＳＰ１２は入力されるＰＣＭ信号の状態を確認して、保護動作を行うべきか否か（過負荷状態か否か）を判定する。
【００３６】
この判定の具体例について、以下さらに図４を参照して説明する。図４は、ＰＣＭ信号に基づいた保護動作実行の要否の判定例を示す図である。なお、図４に例示するＰＣＭ信号は、上述の図２に示したＰＣＭ信号と同様の形式（標本化及び量子化）のものである。
【００３７】
ＤＳＰ１２は、ＰＣＭ信号の信号レベル（量子化レベル）が閾値を超えるか否か（第１閾値（１５）以上または第１閾値よりも小さい第２閾値（０）以下となるか否か）を確認する（ＳＴＥＰ２）。ＰＣＭ信号の信号レベルが閾値を超えなければ（ＳＴＥＰ２、ＮＯ）、ＳＴＥＰ１に戻りＤＳＰ１２のゲインやＰＣＭ信号の信号レベルの確認を継続する。
【００３８】
これに対して、ＰＣＭ信号の信号レベルが閾値を越える場合（ＳＴＥＰ２、ＹＥＳ）、閾値を超えた回数のカウントを開始する（ＳＴＥＰ３）。このカウントは、所定時間（例えば、数秒）の間行われる。そして、ＤＳＰ１２は、所定時間中にＰＣＭ信号の信号レベルが閾値を超えた回数を確認する（ＳＴＥＰ４）。即ち、音声信号の信号レベルが過度に大きいまたは小さい期間が、所定の割合以上になる状態（過負荷状態）であるか否かを確認する。
【００３９】
図４（ａ）に示す例では、ＤＳＰ１２が取得するＰＣＭ信号の信号レベル（図中、白塗りの丸）２０中、１０が閾値を超えているとカウントされる。一方、図４（ｂ）に示す例では、ＤＳＰ１２が取得するＰＣＭ信号の信号レベル２０中、５が閾値を超えているとカウントされる。そのため、図４（ａ），（ｂ）のそれぞれの状態が所定時間継続したとすると、例えば図４（ａ）の場合に過負荷状態と判定され、図４（ｂ）の場合は過負荷状態ではないと判定される。
【００４０】
ＰＣＭ信号の信号レベルが閾値を超えた回数（カウント数）が、所定回数よりも小さい場合（ＳＴＥＰ４、ＮＯ）、ＤＳＰ１２は過負荷状態ではないと判定し、カウントをリセットして（ＳＴＥＰ５）ＳＴＥＰ１に戻り、ＤＳＰ１２のゲインやＰＣＭ信号の信号レベルの確認を継続する。
【００４１】
一方、ＰＣＭ信号の信号レベルが閾値を超えた回数が、所定回数以上となる場合（ＳＴＥＰ４、ＹＥＳ）、ＤＳＰ１２は過負荷状態であると判定し、保護動作を行う（ＳＴＥＰａ、詳細は後述）。そして、保護動作終了後は、ＳＴＥＰ１に戻りＤＳＰ１２のゲインやＰＣＭ信号の信号レベルの確認を継続する。
【００４２】
また、保護動作の一例について、図面を参照して説明する。図５は、本発明の実施形態にかかる音声再生装置による保護動作の一例を示すフローチャートである。図５に示すように、保護動作を行うことが決定されると、まず、ＤＳＰ１２がゲインを小さくして（ＳＴＥＰａ１）、スピーカ１５にかかる負荷を緩和する。このとき、例えばＤＳＰ１２は、０ｄＢ入力のとき音声信号に歪みがでない（例えば、１％歪まない）大きさの１／８程度となるまで、ゲインを小さくする。
【００４３】
このとき、ＤＳＰ１２は報知部１７を制御し、過負荷状態であることを示すメッセージを表示させるなどして、ユーザに対して過負荷状態であることを報知する（ＳＴＥＰａ２）。また、ＤＳＰ１２は、設定され得るゲインの最大値を、ＳＴＥＰａ１で設定したゲインに固定する（ＳＴＥＰａ３）。
【００４４】
ＳＴＥＰａ３でゲインの最大値が固定されると、操作部１７を介してユーザがゲインを最大値以上にしようとする指示を入力したとしても（ＳＴＥＰａ４、ＹＥＳ）、ゲインは最大値以上にならない。このとき、ＤＳＰ１２は報知部１７を制御し、保護動作中であることを示すメッセージを表示させるなどして、ユーザに対して保護動作中でありゲインの最大値が固定されていることを報知する（ＳＴＥＰａ５）。なお、ユーザから上記指示が入力されない場合（ＳＴＥＰａ４，ＮＯ）、そのまま保護動作を継続する。
【００４５】
保護動作は、所定の時間が経過するまで行われる（ＳＴＥＰａ６、ＮＯ）。この所定の時間は、過負荷状態となって生じた問題（例えば、ボイスコイルの発熱など）が解消するのに十分な時間（例えば、３分）とすると、好ましい。
【００４６】
そして、所定の時間が経過すると（ＳＴＥＰａ６、ＹＥＳ）、ＤＳＰ１２は報知部１７を制御し、ユーザに対してＳＴＥＰａ３で行ったゲインの最大値の固定を解除する旨を報知する（ＳＴＥＰａ７）。そして、ゲインの最大値の固定を解除し（ＳＴＥＰａ８）、保護動作を終了する。
【００４７】
以上のように構成すると、スピーカ１５で再生される音声信号の信号レベルが過度に大きくまたは小さく成り得る場合に、ＤＳＰ１２がゲインを小さくする保護動作を行う。そのため、スピーカ１５にかかる負荷を小さくして、スピーカ１５の損傷を抑制することが可能となる。
【００４８】
さらに、上記のように過負荷状態と成り得る場合には保護動作が行われるため、音声信号の信号レベルに対する余裕度が小さいスピーカを、音声再生装置１のスピーカ１５として適用することができる。そのため、スピーカ選択の自由度を確保することが可能になるとともに、コストの低いスピーカを選択することが可能となる。
【００４９】
また、消音や供給電源の遮断などの保護動作を行う場合、音声再生装置の音声再生動作が中断するため、再生中だった音声信号を再度再生させたり、音声再生装置を再起動したりする必要がある。しかしながら、上記の本発明の実施形態にかかる音声再生装置１は、音声再生動作中にＤＳＰ１２のゲインを小さくすることで保護動作を行うため、音声信号の再度の再生や音声再生装置１の再起動の必要が生じることを抑制することが可能となる。
【００５０】
また、ＤＳＰ１２は、標本化及び量子化されたデジタルの音声信号（ＰＣＭ信号）の状態を確認して、過負荷状態か否か（保護動作の要否）を判定する。そのため、アナログの音声信号（例えば、スピーカ１５で再生される音声信号）を取得して判定するよりも、容易かつ精度良く判定を行うことが可能となる。さらに、音声信号の検出回路などの追加構成を要することなく、ＤＳＰ１２によって音声信号の状態を確認することが可能となる。
【００５１】
また、ＤＳＰ１２は、所定の大きさよりゲインが大きく、過負荷状態が発生し得る場合にのみ、保護動作を行う。そのため、無用な保護動作が行われることで音声信号が無用に抑制されることを抑制することが可能となる。
【００５２】
また、保護動作中は、所定の時間が経過するまでＤＳＰ１２のゲインの最大値が固定（維持）される。そのため、保護動作中にスピーカ１５が過負荷状態になることを抑制することが可能となる。そのため、スピーカ１５が過負荷状態になったことで生じた問題（例えば、ボイスコイルの発熱など）が、さらに悪化することを抑制することが可能となる。したがって、スピーカ１５の損傷を効果的に抑制することが可能となる。
【００５３】
さらに、保護動作中において、ユーザがＤＳＰ１２のゲインを最大値以上にする指示を操作部１６を介してＤＳＰ１２に入力する場合に、報知部１７が保護動作中であることを報知する。そのため、ユーザの指示に反してゲインが大きくならなかったとしても、ユーザがその原因を認識することが可能となる。したがって、音声再生装置１が故障したとユーザが誤認することを抑制することが可能となる。
【００５４】
なお、上述した第１閾値（１５）及び第２閾値（０）は一例に過ぎず、どのような値であっても構わない。特に、量子化レベルの最大値及び最小値を、第１閾値及び第２閾値としなくても構わない。また、図３のＳＴＥＰ４において、所定時間の計測を、標本化のタイミング（図４の縦線）を計数することで行っても構わない。
【００５５】
また、ＳＴＥＰ３で第１閾値以上または第２閾値以下となる信号レベルをカウントすることとしたが、反対に、第１閾値より小さくかつ第２閾値より大きい信号レベルをカウントしても構わない。この場合、カウント数が所定の回数以下となるときに、過負荷状態であると判定して（ＳＴＥＰ４、ＹＥＳ）、保護動作を行う（ＳＴＥＰａ）。
【００５６】
以上、本発明における実施形態について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実行することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、入力される音声信号を処理して出力する音声信号処理装置や、当該音声信号処理装置から出力される音声信号を再生する音声再生装置に関する。特に、音声信号処理装置の後段に設けられるスピーカ等の装置を保護する音声信号処理装置や音声再生装置に関する。
【符号の説明】
【００５８】
１    音声再生装置
１１  デコーダ
１２  ＤＳＰ
１３  ＰＷＭ処理部
１４  アンプ
１５  スピーカ
１６  操作部
１７  報知部
【図１】
2011130240.tif 000003
【図２】
2011130240.tif 000004
【図３】
2011130240.tif 000005
【図４】
2011130240.tif 000006
【図５】
2011130240.tif 000007