(57)【要約】【課題】スピーカー再生音の中高域の音量不足を解消すること。【解決手段】ＤＳＰ４は、音声信号の低域成分を抽出するＬＰＦ処理と、ＬＰＦ処理を行った音声信号が所定の信号レベル以上である場合に、ＬＰＦ処理を行った音声信号を圧縮するＤＲＣ処理と、音声信号の高域成分を抽出するＨＰＦ処理と、音声信号を減衰する第１ボリューム処理と、ＤＲＣ処理を行った音声信号の低域成分と、音声信号の高域成分と、を合成する合成処理と、を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号の低域成分を抽出するローパスフィルター処理と、
前記ローパスフィルター処理を行った音声信号が所定の信号レベル以上である場合に、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号を圧縮する圧縮処理と、
前記音声信号の高域成分を抽出するハイパスフィルター処理と、
音声信号を減衰する第１ボリューム処理と、
前記圧縮処理を行った音声信号の低域成分と、音声信号の高域成分と、を合成する合成処理と、を行うことを特徴とする信号処理装置。
【請求項２】
前記第１ボリューム処理において、受け付けられたボリューム値に基づいて、音声信号を減衰することを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記ローパスフィルター処理を行った音声信号、及び、前記ハイパスフィルター処理を行った音声信号に、前記第１ボリューム処理を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記第１ボリューム処理を行った音声信号に、前記ローパスフィルター処理、及び、前記ハイパスフィルター処理を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の信号処理装置。
【請求項５】
左音声信号に０．５を掛けた音声信号と、右音声信号に０．５を掛けた音声信号と、を合成するモノラル合成処理と、
前記モノラル合成処理を行った音声信号の、低域成分と高域成分との間の所定周波数帯域成分を抽出するバンドパスフィルター処理と、をさらに行い、
前記ローパスフィルター処理において、前記モノラル合成処理を行った音声信号の低域成分を抽出し、
前記圧縮処理において、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号が所定の信号レベル以上である場合に、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号を圧縮し、
前記ハイパスフィルター処理において、左右の音声信号の高域成分を抽出し、
前記第１ボリューム処理において、左右の音声信号を減衰し、
前記合成処理において、前記圧縮処理を行った音声信号の低域成分と、音声信号の所定周波数帯域成分と、を合成することを特徴とする請求項１又は２に記載の信号処理装置。
【請求項６】
前記ローパスフィルター処理を行った前記音声信号、前記バンドパスフィルター処理、及び、前記ハイパスフィルター処理を行った前記音声信号に、前記第１ボリューム処理を行うことを特徴とする請求項５に記載の信号処理装置。
【請求項７】
前記第１ボリューム処理を行った音声信号に、前記ハイパスフィルター処理、及び、前記モノラル合成処理を行うことを特徴とする請求項５に記載の信号処理装置。
【請求項８】
左右の音声信号の、低域成分と高域成分との間の所定周波数帯域成分を抽出するバンドパスフィルター処理と、
左音声信号に０．５を掛けた音声信号と、右音声信号に０．５を掛けた音声信号と、を合成するモノラル合成処理と、をさらに行い、
前記ローパスフィルター処理において、モノラル合成処理を行った音声信号の低域成分を抽出し、
前記圧縮処理において、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号が所定の信号レベル以上である場合に、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号を圧縮し、
前記ハイパスフィルター処理において、左右の音声信号の高域成分を抽出し、
前記第１ボリューム調整処理において、左右の音声信号を減衰し、
前記合成処理において、前記圧縮処理を行った音声信号の低域成分と、左音声信号の所定周波数帯域成分と、を合成し、前記圧縮処理を行った音声信号の低域成分と、右音声信号の所定周波数帯域成分と、を合成することを特徴とする請求項１又は２に記載の信号処理装置。
【請求項９】
前記ローパスフィルター処理を行った前記音声信号、前記バンドパスフィルター処理、及び、前記ハイパスフィルター処理を行った前記音声信号に、前記第１ボリューム処理を行うことを特徴とする請求項８に記載の信号処理装置。
【請求項１０】
前記第１ボリューム処理を行った音声信号に、前記ハイパスフィルター処理、前記バンドパスフィルター処理、及び、前記モノラル合成処理を行うことを特徴とする請求項８に記載の信号処理装置。
【請求項１１】
左音声信号に０．５を掛けた音声信号の、低域成分と高域成分との間の所定周波数帯域成分を抽出し、右音声信号に−０．５を掛けた音声信号の所定周波数帯域成分を抽出するバンドパスフィルター処理と、
左音声信号に０．５を掛けた音声信号と、右音声信号に０．５を掛けた音声信号と、を合成するモノラル合成処理と、
前記バンドパスフィルター処理を行った左右の音声信号の所定周波数帯域成分を遅延する遅延処理と、をさらに行い、
前記ローパスフィルター処理において、前記モノラル合成処理を行った音声信号の低域成分を抽出し、
前記圧縮処理において、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号が所定の信号レベル以上である場合に、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号を圧縮し、
前記ハイパスフィルター処理において、左右の音声信号の高域成分を抽出し、
前記第１ボリューム処理において、左右の音声信号を減衰し、
前記合成処理において、前記圧縮処理を行った音声信号の低域成分と、前記遅延処理を行った左右の音声信号の所定周波数帯域成分と、を合成することを特徴とする請求項１又は２に記載の信号処理装置。
【請求項１２】
前記ローパスフィルター処理を行った音声信号、前記バンドパスフィルター処理を行った音声信号、及び、前記ハイパスフィルター処理を行った音声信号に、前記第１ボリューム処理を行うことを特徴とする請求項１１に記載の信号処理装置。
【請求項１３】
前記第１ボリューム処理を行った音声信号に、前記ハイパスフィルター処理、前記バンドパスフィルター処理、及び、前記モノラル合成処理を行うことを特徴とする請求項１１に記載の信号処理装置。
【請求項１４】
左右の音声信号の高域成分は、それぞれ、ツイーターに出力され、
前記合成処理が行われた音声信号は、２つのウーファーに出力されることを特徴とする請求項５〜１０のいずれか１項に記載の信号処理装置。
【請求項１５】
左右の音声信号の高域成分は、それぞれ、ツイーターに出力され、
前記合成処理が行われた音声信号は、１つのウーファーに出力されることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の信号処理装置。
【請求項１６】
音声信号の高域成分を減衰する第２ボリューム処理をさらに行うことを特徴とする請求項１〜４、１１〜１３のいずれか１項に記載の信号処理装置。
【請求項１７】
音声信号の所定周波数帯域成分、高域成分を減衰する第２ボリューム処理をさらに行うことを特徴とする請求項５〜１０のいずれか１項に記載の信号処理装置。
【請求項１８】
前記第２ボリューム処理において、受け付けられたボリューム値に基づいて、音声信号を減衰することを特徴とする請求項１６又は１７に記載の信号処理装置。
【請求項１９】
音声信号の低域成分をブーストする低域イコライジング処理をさらに行うことを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載の信号処理装置。
【請求項２０】
音声信号の低域成分を減衰する減衰処理をさらに行うことを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項に記載の信号処理装置。
【請求項２１】
前記ローパスフィルター処理に替えて、音声信号の所定周波数帯域成分を抽出する第１バンドパスフィルター処理を行い、
前記ハイパスフィルター処理に替えて、音声信号の所定周波数帯域成分を抽出する第２バンドバスフィルター処理を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の信号処理装置。
【請求項２２】
前記第１ボリューム処理に替えて、音声信号の低域成分を減衰する第３ボリューム処理と、音声信号の高域成分を減衰する第４ボリューム処理と、を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の信号処理装置。
【請求項２３】
請求項１〜２２のいずれか１項に記載の信号処理装置と、
前記信号処理装置からの音声信号が入力されるスピーカーと、
を備えることを特徴とするスピーカー装置。
【請求項２４】
音声信号の低域成分を抽出するローパスフィルター処理と、
前記ローパスフィルター処理を行った音声信号が所定の信号レベル以上である場合に、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号を圧縮する圧縮処理と、
前記音声信号の高域成分を抽出するハイパスフィルター処理と、
音声信号を減衰する第１ボリューム処理と、
前記圧縮処理を行った音声信号の低域成分と、音声信号の高域成分と、を合成する合成処理と、を行うことを特徴とする信号処理方法。
【請求項２５】
左音声信号に０．５を掛けた音声信号と、右音声信号に０．５を掛けた音声信号と、を合成するモノラル合成処理と、前記モノラル合成処理を行った音声信号の、低域成分と高域成分との間の所定周波数帯域成分を抽出するバンドパスフィルター処理と、をさらに行い、前記ローパスフィルター処理において、前記モノラル合成処理を行った音声信号の低域成分を抽出し、前記圧縮処理において、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号が所定の信号レベル以上である場合に、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号を圧縮し、前記ハイパスフィルター処理において、左右の音声信号の高域成分を抽出し、前記第１ボリューム処理において、左右の音声信号を減衰し、前記合成処理において、前記圧縮処理を行った音声信号の低域成分と、音声信号の所定周波数帯域成分と、を合成することを特徴とする請求項２４に記載の信号処理方法。
【請求項２６】
左右の音声信号の、低域成分と高域成分との間の所定周波数帯域成分を抽出するバンドパスフィルター処理と、
左音声信号に０．５を掛けた音声信号と、右音声信号に０．５を掛けた音声信号と、を合成するモノラル合成処理と、をさらに行い、
前記ローパスフィルター処理において、前記モノラル合成処理を行った音声信号の低域成分を抽出し、
前記圧縮処理において、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号が所定の信号レベル以上である場合に、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号を圧縮し、
前記ハイパスフィルター処理において、左右の音声信号の高域成分を抽出し、
前記第１ボリューム調整処理において、左右の音声信号を減衰し、
前記合成処理において、前記圧縮処理を行った音声信号の低域成分と、左音声信号の所定周波数帯域成分と、を合成し、前記圧縮処理を行った音声信号の低域成分と、右音声信号の所定周波数帯域成分と、を合成することを特徴とする請求項２４に記載の信号処理方法。
【請求項２７】
左音声信号に０．５を掛けた音声信号の、低域成分と高域成分との間の所定周波数帯域成分を抽出し、右音声信号に−０．５を掛けた音声信号の所定周波数帯域成分を抽出するバンドパスフィルター処理と、
左音声信号に０．５を掛けた音声信号と、右音声信号に０．５を掛けた音声信号と、を合成するモノラル合成処理と、
前記バンドパスフィルター処理を行った左右の音声信号の所定周波数帯域成分を遅延する遅延処理と、をさらに行い、
前記ローパスフィルター処理において、前記モノラル合成処理を行った音声信号の低域成分を抽出し、
前記圧縮処理において、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号が所定の信号レベル以上である場合に、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号を圧縮し、
前記ハイパスフィルター処理において、左右の音声信号の高域成分を抽出し、
前記第１ボリューム調整処理において、左右の音声信号を減衰し、
前記合成処理において、前記圧縮処理を行った音声信号の低域成分と、前記遅延処理を行った左右の音声信号の所定周波数帯域成分と、を合成することを特徴とする請求項２４に記載の信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声信号に信号処理を行う信号処理装置、信号処理方法、及び、信号処理装置を備えるスピーカー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
音声を出力するスピーカー装置は、音声信号に信号処理を行う信号処理装置（例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor））を備えている。小口径のスピーカーを備えるスピーカー装置においては、スピーカー振動板の過剰な振幅によって出力音声に著しく歪み成分が含まれる、又は、出力音声に異音が発生するようなスピーカー再生音の破綻を抑えるために、信号処理装置によって音声信号が圧縮される場合がある。図１９は、信号処理装置による圧縮処理を示すグラフである。横軸は、入力、縦軸は、出力を示している。例えば、閾値を図１９に示す閾値１に設定した場合、閾値１を超える音声信号が圧縮される。また、閾値を図１９に示す閾値２に設定した場合、閾値２を超える音声信号が圧縮される。
【０００３】
ここで、発明者らは、鋭意研究の結果、音声信号において、低域ほど、低い入力電圧でもスピーカー振動板の振幅量が大きくなり、すぐにスピーカー再生音が破綻することを発見した。スピーカー振動板の振幅量は、再生音圧レベルがそれ以上に高い周波数において高くなる最低共振周波数ｆ０以下の低域において、大きくなるからである。このため、低域でのスピーカー振動板の振幅量の限界（以下、「破綻点」という。）に至る音声信号レベルを圧縮処理の閾値に設定すると、中高域では過剰に信号が圧縮されることになる。従って、音声信号の低域成分に圧縮処理を行うようにすれば、その他の帯域が無駄に圧縮されず、音量を増やすことが可能になることに想到した。なお、特許文献１（図１参照。）では、音声信号の低域成分を抽出するローパスフィルター処理を行った音声信号に圧縮処理を行うことで、音量感を増加させようとしている。
【０００４】
また、スピーカー装置において、スピーカーの周波数特性を低い帯域まで伸ばすために、図２０に示すように、音声信号の低域成分をブーストする低域イコライジング処理を行う場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１０４４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の低域イコライジング処理を行う場合、スピーカー振動板の振幅量が破綻点に達することを防止するため、音声信号を減衰する必要がある。しかしながら、音声信号の全帯域を減衰した場合、スピーカーからの再生音において、中高域の音量が不足する。
【０００７】
本発明の目的は、スピーカー再生音の中高域の音量不足を解消することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明の信号処理装置は、音声信号の低域成分を抽出するローパスフィルター処理と、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号が所定の信号レベル以上である場合に、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号を圧縮する圧縮処理と、前記音声信号の高域成分を抽出するハイパスフィルター処理と、音声信号を減衰する第１ボリューム処理と、前記圧縮処理を行った音声信号の低域成分と、音声信号の高域成分と、を合成する合成処理と、を行うことを特徴とする
【０００９】
本発明では、信号処理装置は、ローパスフィルター処理を行った音声信号が所定の信号レベル以上である場合に、ローパスフィルター処理を行った音声信号を圧縮する圧縮処理を行う。これにより、音声信号の中高域成分が無駄に圧縮されないため、中高域の音量不足を解消することができる。
【００１０】
第２の発明の信号処理装置は、第１の発明の信号処理装置において、前記第１ボリューム処理において、受け付けられたボリューム値に基づいて、音声信号を減衰することを特徴とする。
【００１１】
第３の発明の信号処理装置は、第１又は第２の発明の信号処理装置において、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号、及び、前記ハイパスフィルター処理を行った音声信号に、前記第１ボリューム処理を行うことを特徴とする。
【００１２】
第４の発明の信号処理装置は、第１又は第２の発明の信号処理装置において、前記第１ボリューム処理を行った音声信号に、前記ローパスフィルター処理、及び、前記ハイパスフィルター処理を行うことを特徴とする。
【００１３】
第５の発明の信号処理装置は、第１又は第２の発明の信号処理装置において、左音声信号に０．５を掛けた音声信号と、右音声信号に０．５を掛けた音声信号と、を合成するモノラル合成処理と、前記モノラル合成処理を行った音声信号の、低域成分と高域成分との間の所定周波数帯域成分を抽出するバンドパスフィルター処理と、をさらに行い、前記ローパスフィルター処理において、前記モノラル合成処理を行った音声信号の低域成分を抽出し、前記圧縮処理において、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号が所定の信号レベル以上である場合に、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号を圧縮し、前記ハイパスフィルター処理において、左右の音声信号の高域成分を抽出し、前記第１ボリューム処理において、左右の音声信号を減衰し、前記合成処理において、前記圧縮処理を行った音声信号の低域成分と、音声信号の所定周波数帯域成分と、を合成することを特徴とする。
【００１４】
本発明では、信号処理装置は、左音声信号に０．５を掛けた音声信号と右音声信号に０．５を掛けた音声信号と、を合成した音声信号に、バンドパスフィルター処理、ローパスフィルター処理を行う。すなわち、モノラル化された音声信号の所定周波数以下の帯域成分が抽出される。また、ローパスフィルター処理が行われたモノラル音声信号の低域成分に圧縮処理が行われる。これにより、低音の音量不足、１つのスピーカーに対する圧縮処理への入力信号レベルの余裕度不足を解決することができる。
【００１５】
第６の発明の信号処理装置は、第５の発明の信号処理装置において、前記ローパスフィルター処理を行った前記音声信号、前記バンドパスフィルター処理、及び、前記ハイパスフィルター処理を行った前記音声信号に、前記第１ボリューム処理を行うことを特徴とする。
【００１６】
第７の発明の信号処理装置は、第５の発明の信号処理装置において、前記第１ボリューム処理を行った音声信号に、前記ハイパスフィルター処理、及び、前記モノラル合成処理を行うことを特徴とする。
【００１７】
第８の発明の信号処理装置は、第１又は第２の発明の信号処理装置において、左右の音声信号の、低域成分と高域成分との間の所定周波数帯域成分を抽出するバンドパスフィルター処理と、左音声信号に０．５を掛けた音声信号と、右音声信号に０．５を掛けた音声信号と、を合成するモノラル合成処理と、をさらに行い、前記ローパスフィルター処理において、モノラル合成処理を行った音声信号の低域成分を抽出し、前記圧縮処理において、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号が所定の信号レベル以上である場合に、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号を圧縮し、前記ハイパスフィルター処理において、左右の音声信号の高域成分を抽出し、前記第１ボリューム調整処理において、左右の音声信号を減衰し、前記合成処理において、前記圧縮処理を行った音声信号の低域成分と、左音声信号の所定周波数帯域成分と、を合成し、前記圧縮処理を行った音声信号の低域成分と、右音声信号の所定周波数帯域成分と、を合成することを特徴とする。
【００１８】
本発明では、信号処理装置は、左音声信号に０．５を掛けた音声信号と、右音声信号に０．５を掛けた音声信号と、を合成した音声信号に、ローパスフィルター処理を行う。すなわち、モノラル化された音声信号の低域成分が抽出される。また、信号処理装置は、音声信号の低域成分と、左音声信号の所定周波数帯域成分と、を合成し、音声信号の低域成分と、右音声信号の左音声信号の所定周波数帯域成分と、を合成する。従って、合成された音声信号を２つのウーファーに出力し、左右の音声信号の高域成分をそれぞれ２つのツイーターに出力すれば、所定周波数以上の音声信号は、ステレオのままであり、所定周波数以下の音声信号は、モノラル化されているため、低音の音量感を確保することができ、また、各ユニット／増幅器への負荷を分散することができ、また、ステレオ感も得られることができる。このように、本発明によれば、音量感とステレオ感とを両立させることができる。
【００１９】
第９の発明の信号処理装置は、第８の発明の信号処理装置において、前記ローパスフィルター処理を行った前記音声信号、前記バンドパスフィルター処理、及び、前記ハイパスフィルター処理を行った前記音声信号に、前記第１ボリューム処理を行うことを特徴とする。
【００２０】
第１０の発明の信号処理装置は、第８の発明の信号処理装置において、前記第１ボリューム処理を行った音声信号に、前記ハイパスフィルター処理、前記バンドパスフィルター処理、及び、前記モノラル合成処理を行うことを特徴とする
【００２１】
第１１の発明の信号処理装置は、第１又は第２の発明の信号処理装置において、左音声信号に０．５を掛けた音声信号の、低域成分と高域成分との間の所定周波数帯域成分を抽出し、右音声信号に−０．５を掛けた音声信号の所定周波数帯域成分を抽出するバンドパスフィルター処理と、左音声信号に０．５を掛けた音声信号と、右音声信号に０．５を掛けた音声信号と、を合成するモノラル合成処理と、前記バンドパスフィルター処理を行った左右の音声信号の所定周波数帯域成分を遅延する遅延処理と、をさらに行い、前記ローパスフィルター処理において、前記モノラル合成処理を行った音声信号の低域成分を抽出し、前記圧縮処理において、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号が所定の信号レベル以上である場合に、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号を圧縮し、前記ハイパスフィルター処理において、左右の音声信号の高域成分を抽出し、前記第１ボリューム処理において、左右の音声信号を減衰し、前記合成処理において、前記圧縮処理を行った音声信号の低域成分と、前記遅延処理を行った左右の音声信号の所定周波数帯域成分と、を合成することを特徴とする。
【００２２】
本発明では、左音声信号に０．５を掛けた音声信号（Ｌ／２）の所定周波数帯域成分と、右音声信号に−０．５を掛けた音声信号（−Ｒ／２）の所定周波数帯域成分と、を遅延させ、モノラル音声信号（Ｌ／２＋Ｒ／２）の低域成分に加算している。このように、逆相成分を遅延させることで、Ｌ／２＋Ｒ／２の信号と、Ｌ／２−Ｒ／２の信号と、を疑似的に共存させ、ステレオ感の欠如を緩和することができる。
【００２３】
第１２の発明の信号処理装置は、第１１の発明の信号処理装置において、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号、前記バンドパスフィルター処理を行った音声信号、及び、前記ハイパスフィルター処理を行った音声信号に、前記第１ボリューム処理を行うことを特徴とする。
【００２４】
第１３の発明の信号処理装置は、第１１の発明の信号処理装置において、前記第１ボリューム処理を行った音声信号に、前記ハイパスフィルター処理、前記バンドパスフィルター処理、及び、前記モノラル合成処理を行うことを特徴とする。
【００２５】
第１４の発明の信号処理装置は、第５〜第１０のいずれかの発明の信号処理装置において、左右の音声信号の高域成分は、それぞれ、ツイーターに出力され、前記合成処理が行われた音声信号は、２つのウーファーに出力されることを特徴とする。
【００２６】
第１５の発明の信号処理装置は、第１１〜第１３のいずれかの発明の信号処理装置において、左右の音声信号の高域成分は、それぞれ、ツイーターに出力され、前記合成処理が行われた音声信号は、１つのウーファーに出力されることを特徴とする。
【００２７】
第１６の発明の信号処理装置は、第１〜第４、第１１〜第１３のいずれかの発明の信号処理装置において、音声信号の高域成分を減衰する第２ボリューム処理をさらに行うことを特徴とする。
【００２８】
第１７の発明の信号処理装置は、第５〜第１０のいずれかの発明の信号処理装置において、音声信号の所定周波数帯域成分、高域成分を減衰する第２ボリューム処理をさらに行うことを特徴とする。
【００２９】
第１８の発明の信号処理装置は、第１６又は第１７の発明の信号処理装置において、前記第２ボリューム処理において、受け付けられたボリューム値に基づいて、音声信号を減衰することを特徴とする。
【００３０】
音声信号の低域成分は、スピーカー振動板の振幅量が破綻点に達しないように、所定の信号レベル以上で圧縮される。しかしながら、音声信号の中高域成分は、受け付けられたボリューム値に基づいて、音声信号の全帯域成分を減衰する第１ボリューム処理による減衰量がゼロであっても、破綻点に達するような信号レベルではない。そこで、本発明では、信号処理装置は、受け付けられたボリューム値に基づいて、音声信号の高域成分、又は、音声信号の所定周波数帯域成分及び高域成分を減衰する第２ボリューム処理を行う。従って、音声信号の中高域成分のボリュームを上げる（減衰量を減らす）ことができるため、中高域の音量不足を解消することができる。
【００３１】
第１９の発明の信号処理装置は、第１〜第１８のいずれかの発明の信号処理装置において、音声信号の低域成分をブーストする低域イコライジング処理をさらに行うことを特徴とする。
【００３２】
本発明では、信号処理装置は、音声信号の低域成分をブーストする低域イコライジング処理を行う。これにより、スピーカーの周波数特性を低い帯域まで伸ばすことできる。
【００３３】
第２０の発明の信号処理装置は、第１〜第１９のいずれかの発明の信号処理装置において、音声信号の低域成分を減衰する減衰処理をさらに行うことを特徴とする。
【００３４】
本発明では、信号処理装置は、音声信号の低域成分を減衰する減衰処理を行う。これにより、低域イコライジング処理のために、音声信号の低域成分のみが減衰されるため、音声信号の全帯域成分を減衰する場合に比べて、音声信号の中高域成分にマージンができる。従って、中高域成分において、所定の減衰量、ボリュームを上げることが可能となる。
【００３５】
第２１の発明の信号処理装置は、第１又は第２の発明の信号処理装置において、前記ローパスフィルター処理に替えて、音声信号の所定周波数帯域成分を抽出する第１バンドパスフィルター処理を行い、前記ハイパスフィルター処理に替えて、音声信号の所定周波数帯域成分を抽出する第２バンドバスフィルター処理を行うことを特徴とする。
【００３６】
第２２の発明の信号処理装置は、第１又は第２の発明の信号処理装置において、前記第１ボリューム処理に替えて、音声信号の低域成分を減衰する第３ボリューム処理と、音声信号の高域成分を減衰する第４ボリューム処理と、を行うことを特徴とする。
【００３７】
第２３の発明のスピーカー装置は、第１〜第２２のいずれかの発明の信号処理装置と、前記信号処理装置からの音声信号が入力されるスピーカーと、を備えることを特徴とする。
【００３８】
第２４の発明の信号処理方法は、音声信号の低域成分を抽出するローパスフィルター処理と、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号が所定の信号レベル以上である場合に、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号を圧縮する圧縮処理と、前記音声信号の高域成分を抽出するハイパスフィルター処理と、音声信号を減衰する第１ボリューム処理と、前記圧縮処理を行った音声信号の低域成分と、音声信号の高域成分と、を合成する合成処理と、を行うことを特徴とする。
【００３９】
第２５の発明の信号処理方法は、第２４の発明の信号処理方法において、左音声信号に０．５を掛けた音声信号と、右音声信号に０．５を掛けた音声信号と、を合成するモノラル合成処理と、前記モノラル合成処理を行った音声信号の、低域成分と高域成分との間の所定周波数帯域成分を抽出するバンドパスフィルター処理と、をさらに行い、前記ローパスフィルター処理において、前記モノラル合成処理を行った音声信号の低域成分を抽出し、前記圧縮処理において、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号が所定の信号レベル以上である場合に、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号を圧縮し、前記ハイパスフィルター処理において、左右の音声信号の高域成分を抽出し、前記第１ボリューム処理において、左右の音声信号を減衰し、前記合成処理において、前記圧縮処理を行った音声信号の低域成分と、音声信号の所定周波数帯域成分と、を合成することを特徴とする。
【００４０】
第２６の発明の信号処理方法は、第２４の発明の信号処理方法において、左右の音声信号の、低域成分と高域成分との間の所定周波数帯域成分を抽出するバンドパスフィルター処理と、左音声信号に０．５を掛けた音声信号と、右音声信号に０．５を掛けた音声信号と、を合成するモノラル合成処理と、をさらに行い、前記ローパスフィルター処理において、前記モノラル合成処理を行った音声信号の低域成分を抽出し、前記圧縮処理において、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号が所定の信号レベル以上である場合に、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号を圧縮し、前記ハイパスフィルター処理において、左右の音声信号の高域成分を抽出し、前記第１ボリューム調整処理において、左右の音声信号を減衰し、前記合成処理において、前記圧縮処理を行った音声信号の低域成分と、左音声信号の所定周波数帯域成分と、を合成し、前記圧縮処理を行った音声信号の低域成分と、右音声信号の所定周波数帯域成分と、を合成することを特徴とする。
【００４１】
第２７の発明の信号処理方法は、第２４の発明の信号処理方法において、左音声信号に０．５を掛けた音声信号の、低域成分と高域成分との間の所定周波数帯域成分を抽出し、右音声信号に−０．５を掛けた音声信号の所定周波数帯域成分を抽出するバンドパスフィルター処理と、左音声信号に０．５を掛けた音声信号と、右音声信号に０．５を掛けた音声信号と、を合成するモノラル合成処理と、前記バンドパスフィルター処理を行った左右の音声信号の所定周波数帯域成分を遅延する遅延処理と、をさらに行い、前記ローパスフィルター処理において、前記モノラル合成処理を行った音声信号の低域成分を抽出し、
前記圧縮処理において、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号が所定の信号レベル以上である場合に、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号を圧縮し、前記ハイパスフィルター処理において、左右の音声信号の高域成分を抽出し、前記第１ボリューム調整処理において、左右の音声信号を減衰し、前記合成処理において、前記圧縮処理を行った音声信号の低域成分と、前記遅延処理を行った左右の音声信号の所定周波数帯域成分と、を合成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、スピーカー再生音の中高域の音量不足を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態に係るスピーカー装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態におけるＤＳＰによる信号処理を示す図である。
【図３】従来のボリューム処理を示す図である。
【図４】第１ボリューム処理と第２ボリューム処理との関係を示す図である。
【図５】低域ＥＱ処理を行った音声信号の周波数に対するスピーカー振動板の振幅量を示す図である。
【図６】図５の状態からボリュームを上げていった状態を示す図である。
【図７】ＤＲＣ処理が行われた音声信号を示す図である。
【図８】第２ボリューム処理によるボリュームの増加を示す図である。
【図９】第１実施形態の変形例１におけるＤＳＰによる信号処理を示す図である。
【図１０】第１実施形態の変形例２におけるＤＳＰによる信号処理を示す図である。
【図１１】ステレオ再生時における第１実施形態での振幅量を示す図である。
【図１２】第２実施形態におけるＤＳＰによる信号処理を示す図である。
【図１３】第１実施形態における信号レベルを示す図である。
【図１４】第２実施形態における信号レベルを示すグラフである。
【図１５】第３実施形態におけるＤＳＰによる信号処理を示す図である。
【図１６】モノラル合成処理を行った音声信号を示すグラフである。
【図１７】第４実施形態におけるＤＳＰによる信号処理を示す図である。
【図１８】図１５にＬ／２−Ｒ／２の位相−振幅特性を重ね書きしたグラフある。
【図１９】信号処理装置による圧縮処理を示すグラフである。
【図２０】低域イコライジング処理が行われた音声信号を示す図である
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るスピーカー装置を示す図である。スピーカー装置１は、マイクロコンピューター２と、操作部３と、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）４と、Ｄ／Ａコンバーター（以下、「ＤＡＣ」という。）５と、増幅器６と、スピーカー７と、無線モジュール８と、を備える。
【００４５】
マイクロコンピューター２は、スピーカー装置１を構成する各部を制御する。操作部３は、各種設定を受け付けるための操作キー等を有している。操作部３は、例えば、ユーザーによるボリューム調整を受け付けるためのボリュームノブを有している。ＤＳＰ４（信号処理装置）は、デジタル音声信号に信号処理を行う。ＤＳＰ４が行う信号処理については、後述する。ＤＡＣ５は、ＤＳＰ４が信号処理を行ったデジタル音声信号を、アナログ音声信号にＤ／Ａ変換する。増幅器６は、ＤＡＣ５がＤ／Ａ変換したアナログ音声信号を増幅する。増幅器６が増幅したアナログ音声信号は、スピーカー７に出力される。スピーカー７は、入力されるアナログ音声信号に基づいて、音声を出力する。無線モジュール８は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格、Ｗｉ−Ｆｉ規格に従った無線通信を行うためのものである。
【００４６】
マイクロコンピューター２は、例えば、無線モジュール１０を介して、スマートフォン、デジタルオーディオプレーヤー等から送信されるデジタル音声信号を受信する。そして、マイクロコンピューター２は、受信したデジタル音声信号に、ＤＳＰ４により信号処理を行わせる。
【００４７】
（第１実施形態）
図２は、第１実施形態におけるＤＳＰによる信号処理を示す図である。ＤＳＰ４は、スピーカー調整イコライジング処理（以下、「スピーカー調整ＥＱ処理」という。）、ローパスフィルター処理（以下、「ＬＰＦ処理」という。）、低域イコライジング処理（以下、低域ＥＱ処理という。）、減衰処理、ダイナミックレンジコントロール処理（以下、「ＤＲＣ処理」という。）、ハイパスフィルター処理（以下、「ＨＰＦ処理」という。）、第１ボリューム処理、第２ボリューム処理、合成処理を行う。
【００４８】
スピーカー調整ＥＱ処理は、スピーカーの特性に合わせて音声信号の周波数特性を調整する処理である。ＤＳＰ４は、入力される音声信号にスピーカー調整ＥＱ処理を行う。ＬＰＦ処理は、音声信号の低域成分（例えば、１５０Ｈｚ以下）を抽出する処理である。ＤＳＰ４は、スピーカー調整ＥＱ処理を行った音声信号にＬＰＦ処理を行う。ＨＰＦ処理は、音声信号の高域成分（例えば、１５０Ｈｚ以上）を抽出する処理である。ＤＳＰ４は、スピーカー調整ＥＱ処理を行った音声信号にＨＰＦ処理を行う。低域ＥＱ処理は、音声信号の低域成分をブーストする処理である。ＤＳＰ４は、ＬＰＦ処理を行った音声信号に低域ＥＱ処理を行う。
【００４９】
第１ボリューム処理は、マイクロコンピューター２によって受け付けられたボリューム値に基づいて、音声信号を減衰する処理である。ＤＳＰ４は、低域ＥＱ処理を行った音声信号の低域成分、ＨＰＦ処理を行った音声信号の高域成分に、第１ボリューム処理を行う。従って、第１ボリューム処理は、スピーカー７に出力される音声信号の全帯域成分に行われる。第１ボリュームは、いわゆるマスターボリュームに相当する。マイクロコンピューター２は、操作部３を介して、ユーザーによるボリューム値の指示を受け付ける。なお、ＬＰＦ処理で抽出する周波数は、スピーカーの最低共振周波数ｆ０以下を含むように設定することが好ましい。
【００５０】
減衰処理は、音声信号を減衰する処理である。ＤＳＰ４は、第１ボリューム処理を行った音声信号に減衰処理を行う。ＤＲＣ処理（圧縮処理）は、音声信号が所定の信号レベル以上である場合に、音声信号を圧縮する処理である。ＤＳＰ４は、低域ＥＱ処理を行った音声信号にＤＲＣ処理を行う。
【００５１】
第２ボリューム処理は、マイクロコンピューター２によって受け付けられたボリューム値に基づいて、音声信号を減衰する処理である。ＤＳＰ４は、ＨＰＦ処理を行った音声信号に第２ボリューム処理を行う。合成処理は、ＤＲＣ処理を行った音声信号と、第２ボリューム処理を行った音声信号と、を合成する処理である。ＤＳＰ４は、ＤＲＣ処理を行った音声信号と、第２ボリューム処理を行った音声信号と、に合成処理を行う。
【００５２】
図３は、ボリューム処理が１つである従来のボリューム処理を示す図である。ボリューム処理では、音声信号の全帯域成分が減衰される。従来のボリューム処理では、音声信号の全帯域成分を減衰するボリューム処理が１つであるため、中高域の音量感が不足する。
【００５３】
図４は、第１ボリューム処理と第２ボリューム処理との関係を示す図である。「マスターボリューム」は、マイクロコンピューター２が受け付けるボリューム値である。「第１ボリューム」は、第１ボリューム処理による減衰量である。「第２ボリューム」は、第２ボリューム処理による減衰量である。「マスターボリューム」が「０ｄＢ」（所定値）以下の場合、第２ボリューム処理による減衰量は、「−６ｄＢ」一定である。「マスターボリューム」が「０ｄＢ」以下の場合、第１ボリューム処理による減衰量が変化する。「マスターボリューム」が「０ｄＢ」を超える場合、第１ボリューム処理による減衰は行われない（減衰量０）。「マスターボリューム」が「０ｄＢ」を超える場合、第２ボリューム処理による減衰量が変化する。本実施形態では、第１ボリューム処理による減衰量が「０ｄＢ」になった場合でも、第２ボリューム処理により、音声信号の中高域成分のボリュームを上げる（減衰量を減らす）ことが可能である。
【００５４】
また、従来、低域ＥＱ処理を行うために、音声信号の全帯域を減衰していた。本実施形態のように、音声信号の低域成分のみに減衰処理を行う場合、従来と比べて、音声信号の中高域成分については、所定の減衰量マージンができる状態となる。従って、第２ボリューム処理において、所定の減衰量、ボリュームを上げることが可能となる。また、減衰処理による減衰量は、「マスターボリューム」が「０ｄＢ」の場合における、第１ボリューム処理による減衰量「０ｄＢ」と、第２ボリューム処理による減衰量「−６ｄＢ」と、の差の値（−６ｄＢ）とすることが好ましい。「マスターボリューム」が「０ｄＢ」を挟んで変化する場合にも、低域成分と中高域成分とのバランスがとれた音声再生が可能になるためである。
【００５５】
図５は、低域ＥＱ処理を行った音声信号の周波数に対するスピーカー振動板の振幅量を示す図である。図５に示すように、低域ＥＱ処理では、所定の周波数をブースト点として、音声信号の低域成分をブーストしている。図６は、図５の状態からボリュームを上げていった状態を示す図である。図６に示すように、ボリュームを上げていくと、音声信号の低域成分が、破綻音の出る振幅量に達し、歪が大幅に増える。
【００５６】
図７は、ＤＲＣ処理が行われた音声信号を示す図である。図７に示すように、ＤＲＣ処理により、音声信号の低域成分が圧縮されるため、破綻が防止される。しかしながら、低域成分が０ｄＢＦＳになるポイントでは、中高域（図中の斜線部分）の振幅がほとんど取れず、音量不足となる。言い換えれば、中高域については、音量が出せるにもかかわらず、それが制限されている状態である。図８は、第２ボリューム処理によるボリュームの増加を示す図である。図８に示すように、第２ボリューム処理により、中高域成分の音量を増加させることができる。
【００５７】
（第１実施形態の変形例１）
図９は、第１実施形態の変形例１におけるＤＳＰ４による信号処理を示す図である。変形例１では、ＬＰＦ処理が、音声信号から所定周波数帯域の成分を抽出するバンドパスフィルター（以下、「ＢＰＦ処理」という。）に置き換わっている。また、ＨＰＦ処理が、音声信号から所定周波数帯域の成分を抽出するＢＰＦ処理に置き換わっている。
【００５８】
（第１実施形態の変形例２）
図１０は、第１実施形態の変形例２におけるＤＳＰ４による信号処理を示す図である。変形例２では、ＤＳＰ４は、受け付けられたボリューム値に基づいて、音声信号の低域成分を減衰する第３ボリューム処理を行う。ＤＳＰ４は、受け付けられたボリューム値に基づいて、音声信号の低域成分を減衰する第４ボリューム処理を行う。すなわち、音声信号の低域成分のボリューム処理と、音声信号の高域成分のボリューム処理と、が独立している。なお、第３ボリューム処理において、第１実施形態における減衰処理の減衰量が、ボリューム値による減衰量に常時加えられるようになっていてもよい。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態では、ＤＳＰ４は、ＬＰＦ処理を行った音声信号が所定の信号レベル以上である場合に、ＬＰＦ処理を行った音声信号を圧縮するＤＲＣ処理を行う。これにより、音声信号の中高域成分が無駄に圧縮されないため、中高域の音量不足を解消することができる。
【００６０】
音声信号の低域成分は、スピーカー振動板の振幅量が破綻点に達しないように、所定の信号レベル以上で圧縮される。しかしながら、音声信号の中高域成分は、受け付けられたボリューム値に基づいて、音声信号の全帯域成分を減衰する第１ボリューム処理による減衰量がゼロであっても、破綻点に達するような信号レベルではない。そこで、本実施形態では、ＤＳＰ４は、受け付けられたボリューム値に基づいて、ＨＰＦ処理を行った音声信号を減衰する第２ボリューム処理を行う。従って、音声信号の中高域成分のボリュームを上げる（減衰量を減らす）ことができるため、中高域の音量不足を解消することができる。
【００６１】
また、本実施形態では、受け付けられたボリューム値が所定値を超える場合、第１ボリューム処理による減衰量がゼロであり、第２ボリューム処理による減衰量が変化する。従って、第１ボリューム処理による減衰量がゼロになった場合でも、第２ボリューム処理により、音声信号の中高域成分のボリュームを上げる（減衰量を減らす）ことが可能である。
【００６２】
なお、本実施形態では、ＤＳＰ４は、低域ＥＱ処理を行った音声信号、ＨＰＦ処理を行った音声信号に、第１ボリューム処理を行っているが、ＤＲＣ処理を行う前であれば、どの処理の前後であってもかまわない。例えば、第１実施形態では、ＤＳＰ４は、ＬＰＦ処理、ＨＰＦ処理を行う前の音声信号に第１ボリューム処理を行ってもよい。変形例１では、ＤＳＰ４は、ＢＰＦ処理を行う前の音声信号に第１ボリューム処理を行ってもよい。また、各処理の順序は入れ替わってもよい。
【００６３】
また、本実施形態では、減衰処理において、固定の減衰量が減衰されるようになっているが、マイクロコンピューター２によって受け付けられたボリューム値に基づいて、可変の減衰量が減衰されるようになっていてもよい。第２ボリューム処理において、マイクロコンピューター２によって受け付けられたボリューム値に基づいて、音声信号が減衰される（減衰量が可変されている）ようになっているが、固定の減衰量が減衰されるようになっていてもよい。
【００６４】
（第２実施形態）
音声信号処理において、低域を効果的に増強することで、低域再生に不向きな小型パワードスピーカーにおいても、音質向上が期待できる。しかしながら、第１実施形態において、大音量ボリューム時、低域を増強して、且つ、ＤＲＣ処理を施していることにより、ステレオ再生時に、特に、低音の音量が制限されやすくなり、音量感が不足してしまうという問題がある。図１１に示すように、例えば、左音声信号のレベルが大きい場合、左音声信号（Ｌｃｈ）の低域成分のみがリミットされ、低域の音量感が不足する。
【００６５】
第２実施形態において、スピーカー７は、２つのツイーターと２つのウーファーとを含む２ｗａｙスピーカーである。図１２は、第２実施形態におけるＤＳＰ４による信号処理を示す図である。図１２に示すように、ＤＳＰ４は、スピーカー調整ＥＱ処理、ＨＰＦ処理、モノラル合成処理、ＢＰＦ処理、ＬＰＦ処理、低域ＥＱ処理、第１ボリューム処理、減衰処理、第２ボリューム処理、ＤＲＣ処理、合成処理を行う。ＤＳＰ４は、左右の音声信号に信号処理を行う。第１実施形態と同様の処理については説明を省略する。
【００６６】
ＤＳＰ４は、左右の音声信号にスピーカー調整ＥＱ処理を行う。モノラル合成処理は、左音声信号に０．５を掛けた音声信号と、右音声信号に０．５を掛けた音声信号と、を合成する処理である。ＤＳＰ４は、スピーカーＥＱ調整処理を行った左右の音声信号にモノラル合成処理を行う。ＤＳＰ４は、モノラル合成処理を行った音声信号に、ＬＰＦ処理を行う。第２実施形態において、ＤＳＰ４は、例えば、１００Ｈｚ以下の音声信号の低域成分を抽出する。ＤＳＰ４は、ＬＰＦ処理を行った音声信号に低域ＥＱ処理を行う。
【００６７】
ＤＳＰ４は、モノラル合成処理を行った音声信号に、ＢＰＦ処理を行う。第２実施形態において、ＤＳＰ４は、例えば、１００Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下の音声信号の帯域成分を抽出する。ＤＳＰ４は、低域ＥＱ処理を行ったモノラル音声信号の低域成分、ＢＰＦを行ったモノラル音声信号の所定周波数帯域成分、ＨＰＦ処理を行った左右の音声信号の高域成分に、第１ボリューム処理を行う。従って、第１ボリューム処理は、スピーカー７に出力される音声信号の全帯域成分に行われる。
【００６８】
ＤＳＰ４は、第１ボリューム処理を行った左右の音声信号の高域成分に、第２ボリューム処理を行う。ＤＳＰ４は、第１ボリューム処理を行ったモノラル音声信号の低域成分に、減衰処理を行う。ＤＳＰ４は、減衰処理を行ったモノラル信号の低域成分に、ＤＲＣ処理を行う。ＤＳＰ４は、第１ボリューム処理を行ったモノラル信号の所定周波数帯域成分に、第２ボリューム処理を行う。ＤＳＰ４は、合成処理において、ＤＲＣ処理を行ったモノラル音声信号の低域成分と、第２ボリューム処理を行ったモノラル音声信号の所定帯域成分と、を合成する。第２ボリューム処理が行われた左右の音声信号の高域成分は、それぞれ、ツイーターに出力される。合成処理が行われたモノラル音声信号の所定周波数以下の帯域成分は、２つのウーファーに出力される。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態では、ＤＳＰ４は、左音声信号に０．５を掛けた音声信号と右音声信号に０．５を掛けた音声信号と、を合成した音声信号に、ＢＰＦ処理、ＬＰＦ処理を行う。すなわち、モノラル化された音声信号の所定周波数以下の帯域成分が抽出される。また、ＬＰＦ処理が行われたモノラル音声信号の低域成分にＤＲＣ処理が行われる。これにより、低音の音量不足、１つのスピーカーに対するＤＲＣ処理への入力信号レベルの余裕度不足を解決することができる。
【００７０】
最大信号レベルを１００とし、且つ、ＤＲＣ処理のリミット信号レベルを５０とした場合における２つの例を説明する。
例１：一方のチャンネルがＤＲＣ処理によって抑え込まれる信号レベルの場合
従来技術であれば、左音声信号のレベルＬ１＝８０、右音声信号のレベルＲ１＝２０とすると、ＤＲＣ処理を経由すれば、左音声信号のレベルＬ１＝５０、右音声信号レベルＲ２＝２０となる。従って、低音の総出力信号レベル＝Ｌ２＋Ｒ２＝７０となり、本来、１００が出力されるはずの信号レベルが損なわれてしまう。これに対し、本実施形態では、ＤＲＣ処理が、左右の音声信号レベルの平均値に対して働くようになっている。このため、左音声信号のレベルＬ１＝８０、右音声信号のレベルＲ１＝２０とすると、モノラル合成処理によって、左右の音声信号レベルの平均値が取られる。ＤＲＣ処理に入力される前の信号レベルは、Ｌ２、Ｒ２＝（Ｌ１×０．５）＋（Ｒ１×０．５）、すなわち、左音声信号のレベルＬ２＝５０、右音声信号のレベルＲ２＝５０となる。従って、それぞれがＤＲＣ処理を経由しても、低音の総出力信号レベル＝Ｌ２＋Ｒ２＝１００となり、本来の信号レベルを損なうことなく、再生することができる。
【００７１】
例２：一方の信号レベルがＤＲＣ処理のリミットに達するレベルの場合
本実施形態において、左音声信号のレベルＬ１＝５０、右音声信号のレベルＲ１＝０では、モノラル合成処理によって、左右の音声信号レベルの平均値が取られるため、ＤＲＣ処理に入力される前の信号レベルは、左音声信号のレベルＬ２＝２５、右音声信号のレベルＲ２＝２５となる。従って、低音の総出力信号レベル＝Ｌ２＋Ｒ２＝５０で変化はないが、一つのスピーカーに対するＤＲＣ処理の制限値５０に対して余裕ができるために、スピーカーユニット、増幅器への負荷を分散する効果が得られる。
【００７２】
図１３は、第１実施形態における信号レベルを示しグラフである。図１４は、本実施形態における信号レベルを示すグラフである。横軸は、周波数、縦軸は、ＤＡＣからの出力を示している。左音声信号のレベルＬ１＝５０、右音声信号のレベルＲ１＝５０の場合と、左音声信号のレベルＬ１＝１００、右音声信号のレベルＲ１＝１００の場合と、が示されている。図示するように、低音の信号レベルが損なわれずに再生されていることがわかる。
【００７３】
なお、本実施形態では、ＤＳＰ４は、低域ＥＱ処理を行った音声信号、ＢＰＦ処理を行った音声信号、ＨＰＦ処理を行った音声信号に、第１ボリューム処理を行っているが、ＤＲＣ処理を行う前であれば、どの処理の前後であってもかまわない。例えば、第２実施形態では、ＤＳＰ４は、モノラル合成処理、ＨＰＦ処理を行う前の音声信号に第１ボリューム処理を行ってもよい。また、各処理の順序は入れ替わってもよい。
【００７４】
また、本実施形態では、減衰処理において、固定の減衰量が減衰されるようになっているが、マイクロコンピューター２によって受け付けられたボリューム値に基づいて、可変の減衰量が減衰されるようになっていてもよい。第２ボリューム処理において、マイクロコンピューター２によって受け付けられたボリューム値に基づいて、音声信号が減衰される（減衰量が可変されている）ようになっているが、固定の減衰量が減衰されるようになっていてもよい。
【００７５】
（第３実施形態）
第２実施形態においては、左右の音声信号をモノラル合成することで、左右の音声信号の平均値を取り、同じ複数のスピーカー（ウーファー）をパラレル駆動して再生することで、低音の音量感と、各スピーカーユニット、増幅器への負荷を分散する効果が期待できる。しかしながら、本来、モノラル合成を必要としない帯域（１００Ｈｚ以上）までモノラル化されてしまい、ステレオ感が欠如するという問題がある。
【００７６】
第３実施形態において、スピーカー７は、２つのツイーターと２つのウーファーとを含む２ｗａｙスピーカーである。図１５は、第３実施形態におけるＤＳＰによる信号処理を示す図である。図１１に示すように、ＤＳＰ４は、スピーカー調整ＥＱ処理、モノラル合成処理、ＬＰＦ処理、ＢＰＦ処理、ＨＰＦ処理、第１ボリューム処理、減衰処理、低域ＥＱ処理、ＤＲＣ処理、第２ボリューム処理、合成処理を行う。ＤＳＰ４は、左右の音声信号に信号処理を行う。第１、２実施形態と同様の処理については説明を省略する。
【００７７】
ＤＳＰ４は、左右の音声信号にスピーカー調整ＥＱ処理を行う。ＤＳＰ４は、スピーカー調整ＥＱ処理を行った左右の音声信号にＨＰＦ処理を行う。第３実施形態においては、ＤＳＰ４は、例えば、３００Ｈｚ以上の音声信号の高域成分を抽出する。ＤＳＰ４は、スピーカー調整ＥＱ処理を行った左右の音声信号にＢＰＦ処理を行う。第３実施形態においては、ＤＳＰ４は、例えば、１００Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下の所定周波数帯域成分を抽出する。
【００７８】
ＤＳＰ４は、スピーカー調整ＥＱ処理を行った左右の音声信号にモノラル合成処理を行う。ＤＳＰ４は、モノラル合成処理を行ったモノラル音声信号に、ＬＰＦ処理を行う。第３実施形態において、ＤＳＰ４は、例えば、１００Ｈｚ以下の低域成分を抽出する。ＤＳＰ４は、ＬＰＦ処理を行ったモノラル音声信号の低域成分に、低域ＥＱ処理を行う。ＤＳＰ４は、ＨＰＦ処理を行った左右の音声信号の高域成分、ＢＰＦ処理を行った左右の音声信号の所定周波数帯域成分、低域ＥＱ処理を行ったモノラル音声信号の低域成分に、第１ボリューム処理を行う。
【００７９】
ＤＳＰ４は、第１ボリューム処理を行った左右の音声信号の高域成分、左右の所定周波数帯域成分に、第２ボリューム処理を行う。第２ボリューム処理が行われた左右の音声信号は、それぞれ、ツイーターに出力される。ＤＳＰ４は、第１ボリューム処理を行ったモノラル音声信号の低域成分に、減衰処理を行う。ＤＳＰ４は、減衰処理を行ったモノラル音声信号の低域成分に、ＤＲＣ処理を行う。ＤＳＰ４は、合成処理において、第２ボリューム処理を行った左音声信号の所定周波数帯域成分と、ＤＲＣ処理を行ったモノラル音声信号の低域成分と、を合成し、ＤＲＣ処理を行ったモノラル音声信号の低域成分と、第２ボリューム処理を行った右音声信号の所定周波数帯域成分と、を合成する。合成処理が行われた音声信号は、２つのウーファーに出力される。
【００８０】
図１６は、モノラル合成処理を行った音声信号を示すグラフである。縦軸は、振幅、横軸は、角度を示している。モノラル合成処理は、上述のように、左音声信号に０．５を掛けた音声信号（Ｌ／２）と、第１ボリューム処理を行った右音声信号に０．５を掛けた音声信号（Ｒ／２）と、を合成する（Ｌ／２＋Ｒ／２）。図１６に示すように、Ｌ／Ｒの位相がずれるほどに信号レベルが下がり、逆相成分は、完全に消えてしまう。ワンボックスのスピーカーにおいて、逆相の低域信号は、波長の長さにより、空間合成でも消えてしまうため、あらかじめモノラル合成することの弊害は少ない。そのため、１００Ｈｚ以下の信号は、積極的にモノラル合成を行い、低域の音量感を得る。一方、１００Ｈｚ以上の音声信号は、逆相成分の打ち消しによる弊害が強いため、同じユニットが受け持つ帯域であっても、左右（ステレオ）の信号を残すことにより、ステレオ感が得られる。このように、音量感とステレオ感との両立が実現可能である。
【００８１】
以上説明したように、本実施形態では、ＤＳＰ４は、左音声信号に０．５を掛けた音声信号と、右音声信号に０．５を掛けた音声信号と、を合成した音声信号に、ＬＰＦ処理を行う。すなわち、モノラル化された音声信号の低域成分が抽出される。また、ＤＳＰ４は、音声信号の低域成分と、左音声信号の所定周波数帯域成分と、を合成し、音声信号の低域成分と、右音声信号の左音声信号の所定周波数帯域成分と、を合成する。従って、合成された音声信号を２つのウーファーに出力し、左右の音声信号の高域成分をそれぞれ２つのツイーターに出力すれば、所定周波数以上の音声信号は、ステレオのままであり、所定周波数以下の音声信号は、モノラル化されているため、低音の音量感を確保することができ、また、各ユニット／増幅器への負荷を分散することができ、また、ステレオ感も得られることができる。このように、本実施形態によれば、音量感とステレオ感とを両立させることができる。
【００８２】
なお、本実施形態では、ＤＳＰ４は、低域ＥＱ処理を行った音声信号、ＢＰＦ処理を行った音声信号、ＨＰＦ処理を行った音声信号に、第１ボリューム処理を行っているが、ＤＲＣ処理を行う前であれば、どの処理の前後であってもかまわない。例えば、第３実施形態では、ＤＳＰ４は、モノラル合成処理、ＢＰＦ処理、ＨＰＦ処理を行う前の音声信号に第１ボリューム処理を行ってもよい。また、各処理の順序は入れ替わってもよい。
【００８３】
また、本実施形態では、減衰処理において、固定の減衰量が減衰されるようになっているが、マイクロコンピューター２によって受け付けられたボリューム値に基づいて、可変の減衰量が減衰されるようになっていてもよい。第２ボリューム処理において、マイクロコンピューター２によって受け付けられたボリューム値に基づいて、音声信号が減衰される（減衰量が可変されている）ようになっているが、固定の減衰量が減衰されるようになっていてもよい。
【００８４】
（第４実施形態）
第２実施形態においては、上述のように、ステレオ感が欠如するという問題があった。
【００８５】
第４実施形態において、スピーカー７は、２つのツイーターと１つのウーファーとを含む２ｗａｙスピーカーである。図１７は、第４実施形態におけるＤＳＰ４による信号処理を示す図である。図１２に示すように、ＤＳＰ４は、スピーカー調整ＥＱ処理、モノラル合成処理、ＬＰＦ処理、ＢＰＦ処理、ＨＰＦ処理、第１ボリューム処理、減衰処理、低域ＥＱ処理、ＤＲＣ処理、第２ボリューム処理、遅延処理、合成処理を行う。ＤＳＰ４は、左右の音声信号に信号処理を行う。第１〜３実施形態と同様の処理については説明を省略する。
【００８６】
ＤＳＰ４は、左右の音声信号にスピーカー調整ＥＱ処理を行う。ＤＳＰ４は、スピーカー調整ＥＱ処理を行った左右の音声信号にＨＰＦ処理を行う。第４実施形態においては、ＤＳＰ４は、例えば、３００Ｈｚ以上の音声信号の高域成分を抽出する。ＤＳＰ４は、スピーカー調整ＥＱ処理を行った左音声信号に０．５を掛けた音声信号にＢＰＦ処理を行う。ＤＳＰ４は、スピーカー調整ＥＱ処理を行った右音声信号に−０．５を掛けた音声信号にＢＰＦ処理を行う。第４実施形態においては、ＤＳＰ４は、例えば、１００Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下の所定周波数帯域成分を抽出する。
【００８７】
ＤＳＰ４は、スピーカー調整ＥＱ処理を行った左右の音声信号にモノラル合成処理を行う。ＤＳＰ４は、モノラル合成処理を行ったモノラル音声信号に、ＬＰＦ処理を行う。第３実施形態において、ＤＳＰ４は、例えば、１００Ｈｚ以下の低域成分を抽出する。ＤＳＰ４は、ＬＰＦ処理を行ったモノラル音声信号の低域成分に、低域ＥＱ処理を行う。ＤＳＰ４は、ＨＰＦ処理を行った左右の音声信号の高域成分、ＢＰＦ処理を行った左右の音声信号の所定周波数帯域成分、低域ＥＱ処理を行ったモノラル音声信号の低域成分に、第１ボリューム処理を行う。
【００８８】
ＤＳＰ４は、第１ボリューム処理を行った左右の音声信号の高域成分に、第２ボリューム処理を行う。第２ボリューム処理が行われた左右の音声信号は、それぞれ、ツイーターに出力される。ＤＳＰ４は、第１ボリューム処理を行ったモノラル音声信号の低域成分に、減衰処理を行う。ＤＳＰ４は、減衰処理を行ったモノラル音声信号の低域成分に、ＤＲＣ処理を行う。ＤＳＰ４は、第２ボリューム処理を行った左右の音声信号の所定周波数帯域成分を遅延する遅延処理を行う。ＤＳＰ４は、合成処理において、遅延処理を行った左右の音声信号の所定周波数帯域成分と、ＤＲＣ処理を行ったモノラル音声信号の低域成分と、を合成する。合成処理が行われた音声信号は、１つのウーファーに出力される。
【００８９】
モノラル合成処理では、上述のように、Ｌ／２＋Ｒ／２の処理が行われているため、図１６に示すように、Ｌ／Ｒの位相がずれるほどに信号レベルが下がり、逆相成分は、完全に消えてしまう。ここで、本実施形態では、左音声信号に０．５を掛けた音声信号（Ｌ／２）の所定周波数帯域成分と、右音声信号に−０．５を掛けた音声信号（−Ｒ／２）の所定周波数帯域成分と、を遅延させ、モノラル音声信号の低域成分に加算している（遅延処理、及び、合成処理）。図１８は、図１５にＬ／２−Ｒ／２の位相−振幅特性を重ね書きしたグラフである。二つの信号を足し合わせると、ステレオ感の欠如という課題を解決することができるようであるが、Ｒの成分が消えるだけである。そのため、本実施形態では、逆相成分を遅延させることで、Ｌ／２＋Ｒ／２の信号と、Ｌ／２−Ｒ／２の信号と、を疑似的に共存させ、ステレオ感の欠如を緩和することができる。
【００９０】
なお、本実施形態では、ＤＳＰ４は、低域ＥＱ処理を行った音声信号、ＢＰＦ処理を行った音声信号、ＨＰＦ処理を行った音声信号に、第１ボリューム処理を行っているが、ＤＲＣ処理を行う前であれば、どの処理の前後であってもかまわない。例えば、第４実施形態では、ＤＳＰ４は、モノラル合成処理、ＢＰＦ処理、ＨＰＦ処理を行う前の音声信号に第１ボリューム処理を行ってもよい。また、各処理の順序は入れ替わってもよい。
【００９１】
また、本実施形態では、減衰処理において、固定の減衰量が減衰されるようになっているが、マイクロコンピューター２によって受け付けられたボリューム値に基づいて、可変の減衰量が減衰されるようになっていてもよい。第２ボリューム処理において、マイクロコンピューター２によって受け付けられたボリューム値に基づいて、音声信号が減衰される（減衰量が可変されている）ようになっているが、固定の減衰量が減衰されるようになっていてもよい。
【００９２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明を適用可能な形態は、上述の実施形態には限られるものではなく、以下に例示するように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることが可能である。
【００９３】
上述の実施形態においては、ＤＳＰ４により、第１ボリューム処理等の各処理が行われている。これに限らず、各処理が専用の回路等により行われるようになっていてもよい。例えば、第１ボリューム処理は、ＳｏＣ（System On Chip）（制御部）により行われてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、音声信号に信号処理を行う信号処理装置、信号処理方法、及び、信号処理装置を備えるスピーカー装置に好適に採用され得る。
【符号の説明】
【００９５】
１  スピーカー装置
２  マイクロコンピューター
３  操作部
４  ＤＳＰ（信号処理装置）
５  ＤＡＣ
６  増幅器
７  スピーカー
８  無線モジュール
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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