(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される音声の入力信号を信号処理して出力する信号処理部と、該信号処理部の出力信号を増幅して出力する増幅器と、増幅された該音声信号を音波に変換する電気音響変換器と、を備え、
該信号処理部が、該入力信号にラウドネス補償特性を与えて出力するラウドネス補償回路と、該ラウドネス補償回路の出力信号に所定のゲイン値を与えて該増幅器に出力するレベル調整回路と、分岐された該入力信号に該電気音響変換器の応答特性に相当する特性を与えて出力する変換器特性反映回路と、該変換器特性反映回路の出力信号に該レベル調整回路で調整された該ゲイン値を設定ゲイン値として与えて出力する連動レベル調整回路と、該連動レベル調整回路の出力信号の実効値レベルを検出する第１実効値検出回路と、該第１実効値検出回路が検出する第１実効値レベルに対応する等ラウドネス特性の逆特性を該連動レベル調整回路の出力信号に与えるラウドネスレベル検出回路と、該ラウドネスレベル検出回路の出力信号の実効値レベルを検出する第２実効値検出回路と、を含み、
該ラウドネス補償回路が、該第２実効値検出回路が検出する第２実効値レベルに対応する該ラウドネス補償特性を該入力信号に与えて出力する、
音響再生装置。
【請求項２】
前記信号処理部の前記ラウドネス補償回路が、前記第２実効値検出回路が検出する前記第２実効値レベルが小さくなるほど、中音域レベルよりも低音域レベルおよび高音域レベルが相対的に大きくなる前記ラウドネス補償特性を含み、
前記ラウドネスレベル検出回路が、前記第１実効値検出回路が検出する前記第１実効値レベルが小さくなるほど、中音域レベルよりも低音域レベルおよび高音域レベルが相対的に小さくなる前記等ラウドネス特性の逆特性を含む、
請求項１に記載の音響再生装置。
【請求項３】
前記信号処理部の前記第１実効値検出回路および前記第２実効値検出回路が、入力信号の実効値信号を出力する実効値算出回路と、該実効値信号の低周波成分を出力する低域通過フィルタ回路と、該低域通過フィルタの出力の変動を抑制するリミッタ回路と、をそれぞれ含む、
請求項１または２に記載の音響再生装置。
【請求項４】
前記信号処理部の前記ラウドネス補償回路および前記ラウドネスレベル検出回路が、入力信号を遅延させて出力する遅延回路をそれぞれ含み、
該ラウドネスレベル検出回路の該遅延回路が、前記第１実効値検出回路が前記第１実効値レベルを検出する遅延特性に応じた第１遅延時間を遅延時間に設定し、該ラウドネス補償回路の該遅延回路が、前記第２実効値検出回路が前記第２実効値レベルを検出する遅延特性に応じた第２遅延時間と該第１遅延時間との和を遅延時間に設定する、
請求項１から３のいずれかに記載の音響再生装置。
【請求項５】
前記信号処理部の前記レベル調整回路が、該信号処理部での前記ゲイン値および前記増幅器での増幅ゲイン値を含めて前記設定ゲイン値を設定し、前記連動レベル調整回路が、分岐された該入力信号に該設定ゲイン値を与えて出力する、
請求項１から４のいずれかに記載の音響再生装置。
【請求項６】
前記信号処理部が、入力信号に前記電気音響変換器の応答特性を補正する補正特性を与えて前記ラウドネス補償回路および前記連動レベル調整回路に出力する変換器特性補正回路をさらに含む、
請求項１から５のいずれかに記載の音響再生装置。
【請求項７】
前記電気音響変換器が、スピーカーまたはヘッドホンのいずれかである、
請求項１から６のいずれかに記載の音響再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピーカーまたはヘッドホンといった電気音響変換器で再生する音圧レベルに応じたラウドネス補償特性を与える信号処理部および増幅器を備える音響再生装置であって、ボリューム等のレベル調整手段の設定情報のみならず、入力信号のレベルに応じて適切なラウドネス補償特性を与えることができる音響再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
音声信号をスピーカーまたはヘッドホンといった電気音響変換器により音波に変換して再生する音響再生装置では、ラウドネス補償特性を与えるラウドネス補償回路等が用いられる場合がある。ラウドネス補償回路は、音圧レベルに応じて変化する聴覚の周波数特性である等ラウドネス特性を反映させたラウドネス補償特性を、入力信号に対して与えて出力する。人間の聴覚の等ラウドネス特性は、音波の音圧レベルが小さくなるほど、中音域よりも低音域および高音域の感度が相対的に小さくなるので、ラウドネス補償特性は、音波の音圧レベルが小さくなるほど、中音域レベルよりも低音域レベルおよび高音域レベルが相対的に大きくなるように補償するのが一般的である。電気音響変換器が再生する音圧レベルは、入力信号のレベル、ボリューム設定値、増幅器の増幅率、および、電気音響変換器の再生能率、等により定まるので、音響再生装置において適切なラウドネス補償特性を設定するには、上記のような様々な要因を考慮する必要がある。
【０００３】
従来には、スピーカーの特性と人間の心理量であるラウドネスレベルに応じて信号レベルの圧縮率を制御するように、音声信号を入力するオーディオ信号入力
手段と、増幅率が可変であり、音声信号を電力増幅する増幅器と、前記増幅器の増幅出力を再生するスピーカーと、前記スピーカーのインパルス時間応答と相当のタップ係数を有し、前記オーディオ信号入力手段から入力される音声信号の周波数特性を前記スピーカーと同一特性となるよう音声信号を補正して出力するＦＩＲ型フィルタと、前記増幅器の増幅率を検出する増幅率検出手段と、前記ＦＩＲ型フィルタによって畳み込まれた音声信号と前記増幅率検出手段で検出された増幅率とを用いて、音声信号の各帯域の音圧レベルに重み付けをし、それらの値の総和をラウドネスレベルとして演算するラウドネス演算手段と、前記ラウドネス演算手段で演算されたラウドネスレベルに対応する乗算係数を記憶する複数の記憶部と、前記ラウドネス演算手段が出力するラウドネスレベルに基づき、前記記憶部から特定の乗算係数を選択する選択手段と、前記選択手段で選択された乗算係数を前記オーディオ信号入力手段の音声信号に乗算して前記増幅器に与える乗算器と、を具備したことを特徴とする信号レベル圧縮装置がある（特許文献１）。
【０００４】
また、従来には、音声信号を、信号処理しつつ、再生する音声再生装置であって、前記音声信号の信号レベルを検出する信号レベル検出手段と、前記音声信号の増幅率を示す音圧レベルを変化させる音圧レベル調整手段と、少なくとも前記音声信号の周波数特性を、補正量に基づいて補正する周波数特性補正手段と、（ｉ）
前記信号レベル、及び前記音圧レベルに基づいて、前記補正量を決定し、（ｉｉ）
決定された前記補正量に基づいて補正するように前記周波数特性補正手段を逐次制御する制御手段とを備えることを特徴とする音声再生装置がある（特許文献２）。
【０００５】
また、従来には、オーディオ信号を濾波し、該オーディオ信号の互いに異なる複数の周波数領域の周波数成分の信号をそれぞれ通す複数のフィルタと、前記各フィルタから前記周波数成分の信号をそれぞれ入力し、該周波数成分の信号が示す音を増幅した増幅信号をそれぞれ生成する複数の増幅手段と、前記各フィルタが出力する前記周波数成分の信号の示す音の強度をそれぞれ検出し、その強度に応じて該各フィルタに接続された前記各増幅手段の増幅率をそれぞれ設定する複
数の増幅率設定手段と、前記複数の増幅手段の出力する増幅信号を合成して出力する合成手段と、を備えることを特徴とするオーディオ装置がある（特許文献３）。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１２２９５３号公報  （第１図〜第５図）
【特許文献２】再公表特許ＷＯ２００６／０９３２５６号公報  （第１図〜第１２図）
【特許文献３】特開２００８−２３６０２５号公報  （第１図〜第５図）
【０００７】
しかしながら、特許文献１〜３等の従来技術では、音響再生装置においてラウドネス補償特性を与えようとする場合に、入力信号のレベルに応じて適切なラウドネス補償特性を与えるのが困難な場合がある。音響再生装置に接続されて入力される音声信号の入力レベルが様々である場合には、入力信号のレベルおよびボリューム設定値を得るだけでは、適切なラウドネスレベルを判断するのが困難な場合があり、その場合には、低音域及び高音域が不足したり過大になった再生音を電気音響変換器を通じて再生してしまう場合があるという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の従来技術が有する問題を解決するためになされたものであり、その目的は、スピーカーまたはヘッドホンといった電気音響変換器で再生する音圧レベルに応じたラウドネス補償特性を与える信号処理部および増幅器を備える音響再生装置であって、ボリューム等のレベル調整手段の設定情報のみならず、入力信号のレベルに応じて適切なラウドネス補償特性を与えることができる音響再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の音響再生装置は、入力される音声の入力信号を信号処理して出力する信号処理部と、信号処理部の出力信号を増幅して出力する増幅器と、増幅された音声信号を音波に変換する電気音響変換器と、を備え、信号処理部が、入力信号にラウドネス補償特性を与えて出力するラウドネス補償回路と、ラウドネス補償回路の出力信号に所定のゲイン値を与えて増幅器に出力するレベル調整回路と、分岐された入力信号に電気音響変換器の応答特性に相当する特性を与えて出力する変換器特性反映回路と、変換器特性反映回路の出力信号にレベル調整回路で調整されたゲイン値を設定ゲイン値として与えて出力する連動レベル調整回路と、連動レベル調整回路の出力信号の実効値レベルを検出する第１実効値検出回路と、第１実効値検出回路が検出する第１実効値レベルに対応する等ラウドネス特性の逆特性を連動レベル調整回路の出力信号に与えるラウドネスレベル検出回路と、ラウドネスレベル検出回路の出力信号の実効値レベルを検出する第２実効値検出回路と、を含み、ラウドネス補償回路が、第２実効値検出回路が検出する第２実効値レベルに対応するラウドネス補償特性を入力信号に与えて出力する。
【００１０】
また、好ましくは、本発明の音響再生装置は、信号処理部のラウドネス補償回路が、第２実効値検出回路が検出する第２実効値レベルが小さくなるほど、中音域レベルよりも低音域レベルおよび高音域レベルが相対的に大きくなるラウドネス補償特性を含み、ラウドネスレベル検出回路が、第１実効値検出回路が検出する第１実効値レベルが小さくなるほど、中音域レベルよりも低音域レベルおよび高音域レベルが相対的に小さくなる等ラウドネス特性の逆特性を含む。
【００１１】
また、好ましくは、本発明の音響再生装置は、信号処理部の第１実効値検出回路および第２実効値検出回路が、入力信号の実効値信号を出力する実効値算出回路と、実効値信号の低周波成分を出力する低域通過フィルタ回路と、低域通過フィルタの出力の変動を抑制するリミッタ回路と、をそれぞれ含む。
【００１２】
また、好ましくは、本発明の音響再生装置は、信号処理部のラウドネス補償回路およびラウドネスレベル検出回路が、入力信号を遅延させて出力する遅延回路をそれぞれ含み、ラウドネスレベル検出回路の遅延回路が、第１実効値検出回路が第１実効値レベルを検出する遅延特性に応じた第１遅延時間を遅延時間に設定し、ラウドネス補償回路の遅延回路が、第２実効値検出回路が第２実効値レベルを検出する遅延特性に応じた第２遅延時間と第１遅延時間との和を遅延時間に設定する。
【００１３】
また、好ましくは、本発明の音響再生装置は、信号処理部のレベル調整回路が、信号処理部でのゲイン値および増幅器での増幅ゲイン値を含めて設定ゲイン値を設定し、連動レベル調整回路が、分岐された入力信号に設定ゲイン値を与えて出力する。
【００１４】
また、好ましくは、本発明の音響再生装置は、信号処理部が、入力信号に電気音響変換器の応答特性を補正する補正特性を与えてラウドネス補償回路および連動レベル調整回路に出力する変換器特性補正回路をさらに含む。
【００１５】
また、好ましくは、本発明の音響再生装置は、電気音響変換器が、スピーカーまたはヘッドホンのいずれかである。
【００１６】
以下、本発明の作用について説明する。
【００１７】
本発明の音響再生装置は、入力される音声の入力信号を信号処理して出力する信号処理部と、信号処理部の出力信号を増幅して出力する増幅器と、増幅された音声信号を音波に変換する電気音響変換器と、を備える。好ましくは、電気音響変換器は、スピーカーまたはヘッドホンのいずれかである。信号処理部は、デジタル信号処理を行なうＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）およびＤ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ−Ａｎａｌｏｇ）変換器を含んで構成されていてもよい。本発明の音響再生装置は、入力信号に対して適切なラウドネス補償特性を与えて、電気音響変換器により音波に変換して再生する。
【００１８】
本発明の音響再生装置では、信号処理部が、入力信号にラウドネス補償特性を与えて出力するラウドネス補償回路と、ラウドネス補償回路の出力信号に所定のゲイン値を与えて増幅器に出力するレベル調整回路と、分岐された入力信号に電気音響変換器の応答特性に相当する特性を与えて出力する変換器特性反映回路と、変換器特性反映回路の出力信号にレベル調整回路で調整されたゲイン値を設定ゲイン値として与えて出力する連動レベル調整回路と、連動レベル調整回路の出力信号の実効値レベルを検出する第１実効値検出回路と、第１実効値検出回路が検出する第１実効値レベルに対応する等ラウドネス特性の逆特性を連動レベル調整回路の出力信号に与えるラウドネスレベル検出回路と、ラウドネスレベル検出回路の出力信号の実効値レベルを検出する第２実効値検出回路と、を含む。信号処理部のラウドネス補償回路は、好ましくは、第２実効値検出回路が検出する第２実効値レベルが小さくなるほど、中音域レベルよりも低音域レベルおよび高音域レベルが相対的に大きくなるラウドネス補償特性を含み、ラウドネスレベル検出回路が、第１実効値検出回路が検出する第１実効値レベルが小さくなるほど、中音域レベルよりも低音域レベルおよび高音域レベルが相対的に小さくなる等ラウドネス特性の逆特性を含む。
【００１９】
したがって、信号処理部のラウドネス補償回路は、分岐した入力信号に基づいて第２実効値検出回路が検出する第２実効値レベルに対応するラウドネス補償特性を入力信号に与えて出力することができる。第２実効値検出回路が検出する第２実効値レベルは、変換器特性反映回路ならびに連動レベル調整回路を経た入力レベルに応じた等ラウドネス特性の逆特性を反映させたラウドネスレベル検出回路の出力により定まるので、その結果、音響再生装置に接続されて入力される音声信号の入力レベルが様々である場合であっても、適切なラウドネス補償特性を与えることができる。
【００２０】
また、好ましくは、本発明の音響再生装置は、信号処理部の第１実効値検出回路および第２実効値検出回路が、入力信号の実効値信号を出力する実効値算出回路と、実効値信号の低周波成分を出力する低域通過フィルタ回路と、低域通過フィルタの出力の変動を抑制するリミッタ回路と、をそれぞれ含む。したがって、入力信号の変動が大きい場合であっても、ラウドネス補償特性が急激に変動しないようにして、違和感のない音声再生が可能になる。
【００２１】
さらに、音響再生装置の信号処理部のラウドネス補償回路およびラウドネスレベル検出回路が、入力信号を遅延させて出力する遅延回路をそれぞれ含み、ラウドネスレベル検出回路の遅延回路が、第１実効値検出回路が第１実効値レベルを検出する遅延特性に応じた第１遅延時間を遅延時間に設定し、ラウドネス補償回路の遅延回路が、第２実効値検出回路が第２実効値レベルを検出する遅延特性に応じた第２遅延時間と第１遅延時間との和を遅延時間に設定する場合には、音声信号の変化がほぼ同時に適切にラウドネス補償に反映されるようになるので、違和感のない音声再生が可能になる。
【００２２】
また、好ましくは、本発明の音響再生装置は、信号処理部のレベル調整回路が、信号処理部でのゲイン値および増幅器での増幅ゲイン値を含めて設定ゲイン値を設定し、連動レベル調整回路が、分岐された入力信号に設定ゲイン値を与えて出力する。したがって、例えば、音響再生装置の再生音圧レベルを低下させる場合に、ＤＳＰで構成する信号処理部でのレベル調整回路によりゲイン値を小さくしすぎると、Ｄ／Ａの出力信号が小さくなりすぎて雑音の影響が相対的に大きくなる場合がある。レベル調整手段である増幅器でのボリューム等の増幅ゲイン値を含めて設定ゲイン値を設定することで、上記のような場合にも適切なラウドネス補償特性を与えることができる。
【００２３】
また、好ましくは、本発明の音響再生装置は、信号処理部が、入力信号に電気音響変換器の応答特性を補正する補正特性を与えてラウドネス補償回路および連動レベル調整回路に出力する変換器特性補正回路をさらに含む。したがって、最低共振周波数ｆ０以下の再生音圧レベルが低下するスピーカーの低音域をブーストする補正特性を加える場合であっても、その補正特性を考慮した上で入力信号のレベルに応じて適切なラウドネス補償特性を与えることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の音響再生装置は、スピーカーまたはヘッドホンといった電気音響変換器で再生する音圧レベルに応じて、ボリューム等のレベル調整手段の設定情報のみならず、入力信号のレベルに応じて適切なラウドネス補償特性を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の好ましい実施形態による音響再生装置１について説明する図である。（実施例１）
【図２】本発明の好ましい実施形態による音響再生装置１を構成する信号処理部２のＤＳＰ５について説明する図である。（実施例１）
【図３】本発明の好ましい実施形態による音響再生装置１を構成する信号処理部２のラウドネスレベル検出回路１５の等ラウドネス特性を説明するグラフである。（実施例１）
【図４】本発明の好ましい実施形態による音響再生装置１を構成する信号処理部２のラウドネスレベル補償回路１１のラウドネス補償特性を説明するグラフである。（実施例１）
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の好ましい実施形態による音響再生装置について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。
【実施例１】
【００２７】
図１は、本発明の好ましい実施形態による音響再生装置１について説明する図である。具体的には、図１（ａ）は、スピーカーシステム３を含む音響再生装置１の構成を示すブロック図であり、図１（ｂ）は、スピーカーシステム３をヘッドホン９に代える場合を説明する図である。また、図２は、音響再生装置１を構成する信号処理回路２のＤＳＰ５について説明する図である。また、図３は、信号処理部２のラウドネスレベル検出回路１５の等ラウドネス特性の逆特性を説明するグラフである。さらに、図４は、信号処理回路２のラウドネスレベル補償回路１１のラウドネス補償特性を説明するグラフである。なお、説明に不要な一部の構造や、内部構造等は、図示ならびに説明を省略している。
【００２８】
音響再生装置１は、信号処理回路２と、スピーカーシステム３（左スピーカー３Ｌ、右スピーカー３Ｒ）と、から構成される。音響再生装置１は、スピーカーシステム３に代えてヘッドホン９を用いることができる。音響再生装置１は、ステレオ左右音声信号ＬおよびＲを再生する場合に、ボリューム等のレベル調整手段の設定情報と、入力信号のレベルと、再生する音圧レベルと、に応じて適切なラウドネス補償特性を与えて、スピーカーシステム３またはヘッドホン９により音声再生ができる。音響再生装置１を使用するリスナーは、再生する音圧レベルが低い場合、あるいは、高い場合でも、低音域および高音域のバランスがよい音声を得ることができる。
【００２９】
信号処理回路２は、信号処理回路２の全体を制御する制御回路４と、２つのステレオ左右音声信号ＬおよびＲを入力して信号処理するＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）５と、ＤＳＰ５の２チャンネル分の出力を受けてアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器６、および、これらのアナログ信号をそれぞれ増幅してスピーカーシステム３へ出力するアンプ回路７と、制御回路４に接続するボリューム操作部８と、を少なくとも含む。信号処理回路２は、左信号Ｌおよび右信号Ｒを入力する入力端子ＩｎｐｕｔＬおよびＩｎｐｕｔＲと、２つのアンプ回路７の出力を出力する出力端子ＯｕｔｐｕｔＬおよびＯｕｔｐｕｔＲを有する。具体的には、信号処理回路２は、ステレオ音声に対応したＤＳＰおよびステレオアンプ回路を内蔵するＡＶレシーバー等により構成し得る。制御回路４は、信号処理回路２を制御するマイコン等であればよく、ユーザーがボリューム操作部８を操作する場合には、得られるボリューム制御情報をＤＳＰ５に与えて制御する。もちろん、信号処理回路２は、ＤＳＰと、Ｄ／Ａ変換器と、アンプ回路と、を含む他の音響再生装置により構成してもよい。
【００３０】
スピーカーシステム３は、それぞれキャビネットに取り付けられたスピーカーユニットを含む左スピーカー３Ｌおよび右スピーカー３Ｒにより構成される。左スピーカー３Ｌおよび右スピーカー３Ｒが直接放射型の動電型スピーカーの場合には、キャビネットの体積が小さい場合にはキャビネット内部の空気のスティフネスが大きくなり、スピーカーユニットの最低共振周波数ｆ０が上昇する。スピーカーユニットの最低共振周波数ｆ０以下の周波数では、スピーカーシステム３は音圧レベルが低下するので、キャビネットが小さいほど低音再生には不利になる。したがって、信号処理回路２は、左スピーカー３Ｌおよび右スピーカー３Ｒの低域特性を改善するように、音声信号処理を含む。左スピーカー３Ｌおよび右スピーカー３Ｒは、ほぼ同じ音響放射特性を有するものが好ましく、同一のものが最も好ましい。
【００３１】
また、ヘッドホン９は、スピーカーシステム３に代えて音響再生装置１を構成する。ヘッドホン９は、リスナーの両耳に対応する左右のドライバー部と、これらの左右のドライバー部を連結してリスナーの頭部に載置するヘッドバンド部と、左右のドライバー部にアンプ回路７の出力を接続する接続線部と、を少なくとも含む。ヘッドホン９のドライバー部は、動電型、静電型、その他の形式にかかわらず小型になるほど低音域の周波数では、スピーカーシステム３は音圧レベルが低下する。したがって、信号処理回路２は、ヘッドホン９の低域特性を改善するように、音声信号処理を行なう。
【００３２】
なお、以下の具体例では、ヘッドホン９に代えてスピーカーシステム３を用いる場合の音響再生装置１を説明する。
【００３３】
信号処理回路２のＤＳＰ５は、デジタル信号である左信号Ｌおよび右信号Ｒを信号処理して出力する。ＤＳＰ５は、入力端子ＩｎｐｕｔＬおよびＩｎｐｕｔＲに入力される左信号Ｌおよび右信号Ｒにスピーカーシステム３の応答特性を補正する補正特性を与える変換器特性補正回路１７と、変換器特性補正回路１７の出力信号にラウドネス補償特性を与えて出力するラウドネス補償回路１１と、ラウドネス補償回路１１の出力信号に所定のゲイン値Ｇを与えてアンプ回路７に出力するレベル調整回路１２と、分岐された入力信号にスピーカーシステム３の応答特性に相当する特性を与えて出力する変換器特性反映回路１０と、変換器特性反映回路１０の出力信号にレベル調整回路１２で調整されたゲイン値Ｇを設定ゲイン値として与えて出力する連動レベル調整回路１３と、連動レベル調整回路１３の出力信号の実効値レベルを検出する第１実効値検出回路１４と、第１実効値検出回路１４が検出する第１実効値レベルＲＭＳ１に対応する等ラウドネス特性の逆特性を連動レベル調整回路１３の出力信号に与えるラウドネスレベル検出回路１５と、ラウドネスレベル検出回路１５の出力信号の実効値レベル（第２実効値レベルＲＭＳ２）を検出する第２実効値検出回路１６と、を含む。また、ＤＳＰ５には、制御回路４に接続してボリューム操作部８から得られるボリューム制御情報Ｃを入力する所定の制御端子を有する。
【００３４】
ＤＳＰ５の変換器特性補正回路１７は、入力端子ＩｎｐｕｔＬおよびＩｎｐｕｔＲに入力される左信号Ｌおよび右信号Ｒにスピーカーシステム３の応答特性を補正する補正特性を与えて、ラウドネス補償回路１１および変換器特性反映回路１０に出力する。例えば、変換器特性補正回路１７は、スピーカーシステム３の最低共振周波数ｆ０以下の周波数帯域の一部を相対的にレベルが大きくなるような周波数特性を、入力される左信号Ｌおよび右信号Ｒに与えるフィルタ回路３０Ｌおよび３０Ｒと、を含む。フィルタ回路３０Ｌおよび３０Ｒは、ＬＰＦ、ＨＰＦ等のパラメータを変更できるフィルタの組み合わせから構成されるデジタルフィルタ回路であればよい。なお、変換器特性補正回路１７は、所定の周波数特性を与えるものであればよく、また、何も特性補正を行なわずにスルーして、ラウドネス補償回路１１および変換器特性反映回路１０に出力してもよい。
【００３５】
ＤＳＰ５のラウドネス補償回路１１は、第２実効値検出回路１６が検出する第２実効値レベルＲＭＳ２に対応するラウドネス補償特性を、入力される左信号Ｌおよび右信号Ｒに与えて、レベル調整回路１２を通じてＤ／Ａ変換器６に出力する。ラウドネス補償回路１１は、左右の入力信号を遅延させる遅延回路２８Ｌおよび２８Ｒと、ラウドネス補償特性を遅延回路２８Ｌおよび２８Ｒの出力信号に与えるフィルタ回路２７Ｌおよび２７Ｒと、を含む。遅延回路２８Ｌおよび２８Ｒは、後述するように、第１実効値検出回路１４と第２実効値検出回路１６との遅延特性に応じて遅延時間Ｔ０を設定する。また、フィルタ回路２７Ｌおよび２７Ｒは、ＬＰＦ、ＨＰＦ等のパラメータを変更できるフィルタの組み合わせから構成されるデジタルフィルタ回路である。このように、ラウドネス補償回路１１は、ボリューム制御情報Ｃを参照して所定のラウドネス補償特性を入力される左信号Ｌおよび右信号Ｒに与えて、レベル調整回路１２に出力する。
【００３６】
ＤＳＰ５のレベル調整回路１２は、ラウドネス補償回路１１からの左右の出力信号に所定のゲインを与える２つの乗算器２０を含む。乗算器２０のゲインＧは、制御回路４からボリューム制御情報Ｃに基づいて設定される。ユーザーがボリューム操作部８を、再生音量が大きくなるように操作する場合にはゲインＧは相対的に大きい値となり、再生音量が小さくなるように操作する場合にはゲインＧは相対的に小さい値となる。レベル調整回路１２は、Ｄ／Ａ変換器６にレベル調整された左右信号を出力する。
【００３７】
ＤＳＰ５の変換器特性反映回路１０は、変換器特性補正回路１７の出力信号である左信号Ｌおよび右信号Ｒにスピーカーシステム３の応答特性に相当する応答特性を与えて、連動レベル調整回路１３に出力する。変換器特性反映回路１０は、スピーカーシステム３の最低共振周波数ｆ０以下の周波数帯域の一部を相対的にレベルが小さくなるような周波数特性を、入力される左信号Ｌおよび右信号Ｒに与えるフィルタ回路３１Ｌおよび３１Ｒと、を含む。フィルタ回路３１Ｌおよび３０１は、ＬＰＦ、ＨＰＦ等のパラメータを変更できるフィルタの組み合わせから構成されるデジタルフィルタ回路であればよい。なお、変換器特性反映回路１０は、所定の周波数特性を与えるものであればよく、連動レベル調整回路１３に出力すればよい。
【００３８】
ＤＳＰ５の連動レベル調整回路１３は、ラウドネス補償回路１１からの左右の出力信号に所定のゲインを与える２つの乗算器２１と、２つの乗算器２１の出力を加算する加算器２２と、を含む。連動レベル調整回路１３の乗算器２１の設定ゲイン値は、レベル調整回路１２で調整されたゲイン値Ｇに連動して設定される。レベル調整回路１２で調整されたゲイン値Ｇは、上述の通り、制御回路４からボリューム制御情報Ｃに基づいて設定されるので、ユーザーがボリューム操作部８を、再生音量が大きくなるように操作する場合には、乗算器２１の設定ゲイン値も相対的に大きい値となり、再生音量が小さくなるように操作する場合には相対的に小さい値となる。連動レベル調整回路１３は、レベル調整された左右信号を加算器２２で加算して、第１実効値検出回路１４およびラウドネスレベル検出回路１５にレベル調整された左右加算信号を出力する。
【００３９】
ＤＳＰ５の第１実効値検出回路１４は、連動レベル調整回路１３の出力信号の実効値レベル（第１実効値レベルＲＭＳ１）を検出する。具体的には、第１実効値検出回路１４は、入力信号の実効値信号を出力する実効値算出回路１８と、実効値信号の低周波成分を出力する低域通過フィルタ回路２３と、低域通過フィルタ２３の出力の変動を抑制するリミッタ回路２４と、をそれぞれ含む。第１実効値検出回路１４の出力である第１実効値レベルＲＭＳ１は、連動レベル調整回路１３を通過した音声信号の全周波数帯域の包絡線（エンベロープ）の情報であるので、左信号Ｌおよび右信号Ｒを音声再生した場合の音圧レベルにほぼ比例する。第１実効値検出回路１４は、検出した第１実効値レベルＲＭＳ１を、ラウドネスレベル検出回路１５に制御情報として出力する。なお、低域通過フィルタ回路２３は、通過域を極めて低い周波数に設定される。また、リミッタ回路２４は、低域通過フィルタ２３の出力の変動を抑制するフィルタ回路を含むので、所定の遅延が生じる。したがって、第１実効値レベルＲＭＳ１は、入力される連動レベル調整回路１３の出力信号の包絡線よりも、第１実効値検出回路１４の具体的構成の遅延特性に応じて実際には遅延する。この遅延時間を第１遅延時間Ｔ１とする。
【００４０】
ＤＳＰ５のラウドネスレベル検出回路１５は、第１実効値検出回路１４が検出する第１実効値レベルＲＭＳ１に対応する等ラウドネス特性の逆特性を、入力される連動レベル調整回路１３の出力信号に与える。ラウドネスレベル検出回路１５は、連動レベル調整回路１３の出力信号に与えるフィルタ回路２９を含み、フィルタ回路２９は、第１実効値レベルＲＭＳ１により所定のフィルタ特性に変更される。フィルタ回路２９は、ＬＰＦ、ＨＰＦ等のパラメータを変更できるフィルタの組み合わせから構成されるデジタルフィルタ回路である。このように、ラウドネスレベル検出回路１５は、第１実効値レベルＲＭＳ１を参照して所定の等ラウドネス特性の逆特性を入力される連動レベル調整回路１３の出力信号に与えて、第２実効値検出回路１６に出力する。
【００４１】
図３は、信号処理部２のラウドネスレベル検出回路１５の等ラウドネス特性の逆特性を説明するグラフである。等ラウドネス特性の逆特性は、音声信号である左信号Ｌおよび右信号Ｒの信号レベルが小さくなるほど、中音域レベルよりも低音域レベルおよび高音域レベルが相対的に小さくなる周波数特性になる。具体的には、ラウドネスレベル検出回路１５の等ラウドネス特性の逆特性は、第１実効値検出回路１４が検出する第１実効値レベルＲＭＳ１が小さくなるほど、中音域レベルよりも低音域レベルおよび高音域レベルが相対的に小さくなり、第１実効値レベルＲＭＳ１が大きくなるほど、中音域レベルに対する低音域レベルおよび高音域レベルの相対的なレベル差が小さくなる。この等ラウドネス特性の逆特性は、人間の聴覚特性を反映したものであって、音波の音圧レベルが小さくなるほど、中音域よりも低音域および高音域の感度が相対的に小さくなることを模している。したがって、ラウドネスレベル検出回路１５の出力は、リスナーが感じる音の大きさを反映した信号として第２実効値検出回路１６に入力される。
【００４２】
ＤＳＰ５の第２実効値検出回路１６は、ラウドネスレベル検出回路１５の出力信号の実効値レベル（第２実効値レベルＲＭＳ２）を検出する。具体的には、第２実効値検出回路１６は、入力信号の実効値信号を出力する実効値算出回路１９と、実効値信号の低周波成分を出力する低域通過フィルタ回路２５と、低域通過フィルタ２５の出力の変動を抑制するリミッタ回路２６と、をそれぞれ含む。第２実効値検出回路１６の出力である第２実効値レベルＲＭＳ２は、連動レベル調整回路１３を通過した音声信号であってそのうちの聴覚特性を反映したフィルタを通過した信号の包絡線（エンベロープ）の情報であるので、左信号Ｌおよび右信号Ｒを音声再生した場合のリスナーの聴覚上の音の大きさにほぼ比例する。第２実効値検出回路１６は、検出した第２実効値レベルＲＭＳ２を、ラウドネスレベル補償回路１１に制御情報として出力する。なお、低域通過フィルタ回路２５は、通過域を極めて低い周波数に設定される。また、リミッタ回路２６は、低域通過フィルタ２５の出力の変動を抑制するフィルタ回路を含むので、所定の遅延が生じる。したがって、第２実効値レベルＲＭＳ２は、入力されるラウドネスレベル検出回路１５の出力信号の包絡線よりも、第２実効値検出回路１６の具体的構成の遅延特性に応じて実際には遅延する。この遅延時間を第２遅延時間Ｔ２とする。
【００４３】
図４は、信号処理部２のラウドネスレベル補償回路１１のラウドネス補償特性を説明するグラフである。ラウドネス補償特性は、ボリューム制御情報Ｃを参照して、等ラウドネス特性と同様に再生音量レベルが小さくなるほど、中音域レベルよりも低音域レベルおよび高音域レベルが相対的に大きくなる周波数特性になる。具体的には、ラウドネス補償回路１１のラウドネス補償特性は、第２実効値検出回路１６が検出する第２実効値レベルＲＭＳ２が小さくなるほど、中音域レベルよりも低音域レベルおよび高音域レベルが相対的に大きくなり、第２実効値レベルＲＭＳ２が大きくなるほど、中音域レベルに対する低音域レベルおよび高音域レベルの相対的なレベル差が小さくなる。ラウドネスレベル補償回路１１のフィルタ回路２７Ｌおよび２７Ｒは、ＬＰＦ、ＨＰＦ等のパラメータを変更できるフィルタの組み合わせから構成されるデジタルフィルタ回路である。したがって、ラウドネス補償回路１１は、ボリューム制御情報Ｃを参照して所定のラウドネス補償特性を入力される左信号Ｌおよび右信号Ｒに与えて、レベル調整回路１２に出力することができる。
【００４４】
なお、上述の通り、ラウドネス補償回路１１の遅延回路２８Ｌおよび２８Ｒは、第１実効値検出回路１４での第１遅延時間Ｔ１と、第２実効値検出回路１６での第２遅延時間Ｔ２との和の遅延時間を、遅延時間Ｔ０として設定する。したがって、入力される左右の音声信号に対して、その音声が再生される場合の聴覚上の音の大きさに応じて、ラウドネス補償特性を反映することができる。第１実効値検出回路１４および第２実効値検出回路１６は、それぞれ検出する音声信号の実効値の変動を抑制するフィルタ回路ならびにリミット回路を含むので、急激な音声レベルの変動があっても、音声信号に追従して適切にラウドネス補償特性を反映した音声再生が可能になる。音声信号の変化がほぼ同時に適切にラウドネス補償に反映されるようになるので、違和感のない音声再生が可能になる。
【００４５】
なお、音響再生装置１は、信号処理部２のレベル調整回路１２および連動レベル調整回路１３が、信号処理部２でのゲイン値Ｇおよびアンプ回路７での増幅ゲイン値Ｇａを含めて、設定ゲイン値を設定するものであってもよい。つまり、ボリューム操作部８をユーザーが操作する場合に、アンプ回路７での増幅ゲイン値Ｇａが制御回路４から変更されると、連動レベル調整回路１３は、アンプ回路７での増幅ゲイン値Ｇａの変更を反映させた上で分岐された入力信号に設定ゲイン値を与えて出力する。したがって、ボリューム操作部８をユーザーが操作して音響再生装置１の再生音圧レベルを低下させる場合に、ＤＳＰで構成する信号処理部２でのレベル調整回路１２のゲイン値Ｇを小さくしすぎなくてすむので、Ｄ／Ａの出力信号が小さくなりすぎて雑音の影響が相対的に大きくなるような不具合が発生しない。アンプ回路７での増幅ゲイン値Ｇａを含めて設定ゲイン値を設定することで、上記のような場合にも適切なラウドネス補償特性を与えることができる。
【００４６】
また、音響再生装置１では、信号処理部２が、入力信号である左信号Ｌおよび右信号Ｒに対して、ラウドネス補償回路１１および変換器特性反映回路１０へ分岐する前に変換器特性補正回路１７によってスピーカーシステム３の応答特性を補正する補正特性を与えている。したがって、最低共振周波数ｆ０が異なる他のスピーカーシステム３に対応する場合には、この変換器特性補正回路１７を変更することによって、スピーカーシステム３の低音域をブーストする補正特性を変更して適切なラウドネス補償特性を与えることができる。
【００４７】
もちろん、スピーカーシステム３に代えてヘッドホン９を用いることができ、音響再生装置１は、ステレオ左右音声信号ＬおよびＲを再生する場合に、ボリューム等のレベル調整手段の設定情報と、入力信号のレベルと、再生する音圧レベルと、に応じて適切なラウドネス補償特性を与えて、スピーカーシステム３またはヘッドホン９により音声再生ができる。音響再生装置１を使用するリスナーは、再生する音圧レベルが低い場合、あるいは、高い場合でも、低音域および高音域のバランスがよい音声を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の音響再生装置は、単独でステレオ音声信号を再生するステレオ装置、あるいは、マルチチャンネルサラウンド音声再生装置のみならず、ディスプレイ等の映像・音響機器に内蔵するスピーカー、または、音声を再生するスピーカーを内蔵するキャビネットを有するゲーム機、スロットマシン等の遊戯機にも適用が可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１        音響再生装置
２        信号処理部
３        スピーカーシステム
４        制御回路
５        ＤＳＰ
６        Ｄ／Ａ変換器
７        アンプ回路
８        ボリューム操作部
９        ヘッドホン
１０      変換器特性反映回路
１１      ラウドネス補償回路
１２      レベル調整回路
１３      連動レベル調整回路
１４      第１実効値検出回路
１５      ラウドネスレベル検出回路
１６      第２実効値検出回路
１７      変換器特性補正回路
１８、１９  実効値算出回路
２０、２１  乗算器
２２        加算器
２３、２５  低域通過フィルタ回路
２４、２６  リミッタ回路
２７Ｌ、２７Ｒ、２９、３０Ｌ、３０Ｒ、３１Ｌ、３１Ｒ    フィルタ回路
２８Ｌ、２８Ｒ    遅延回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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