(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬチャンネルとＲチャンネルとを含むステレオ信号のデジタルオーディオ信号における前記Ｌチャンネルである第１のデジタル信号に−１から＋１までの任意の値の係数を乗算して第２のデジタル信号にレベル変換する第１のレベル変換部と、
前記デジタルオーディオ信号における前記Ｒチャンネルである第３のデジタル信号に−１から＋１までの任意の値の係数であって、前記第１のデジタル信号に乗算する係数と同じ値の係数を乗算して第４のデジタル信号にレベル変換する第２のレベル変換部と、
前記第２のデジタル信号から前記第４のデジタル信号が減算された第５のデジタル信号と、前記第１のデジタル信号と前記第４のデジタル信号とが加算された第６のデジタル信号とを生成する演算部と、
前記第５のデジタル信号を第１のアナログ信号にＤＡ変換する第１のＤＡコンバータと、
前記第６のデジタル信号を第２のアナログ信号にＤＡ変換する第２のＤＡコンバータと、
前記第１のアナログ信号と前記第２のアナログ信号とを加算して第３のアナログ信号を生成し、Ｌチャンネルのオーディオ信号として出力する第１の加算器と、
を備える信号処理装置。
【請求項２】
第３のＤＡコンバータと、
第４のＤＡコンバータと、
第２の加算器と、
をさらに備え、
前記演算部は、前記第２のデジタル信号と前記第３のデジタル信号とが加算された第７のデジタル信号と、前記第４のデジタル信号から前記第２のデジタル信号が減算された第８のデジタル信号とをさらに生成し、
前記第３のＤＡコンバータは、前記第７のデジタル信号を第４のアナログ信号にＤＡ変換し、
前記第４のＤＡコンバータは、前記第８のデジタル信号を第５のアナログ信号にＤＡ変換し、
前記第２の加算器は、前記第４のアナログ信号と前記第５のアナログ信号とを加算して第６のアナログ信号を生成し、Ｒチャンネルのオーディオ信号として出力する
請求項１記載の信号処理装置。
【請求項３】
ＬチャンネルとＲチャンネルとを含むステレオ信号のデジタルオーディオ信号における前記Ｌチャンネルである第１のデジタル信号に−１から＋１までの任意の値である係数を乗算して第２のデジタル信号にレベル変換し、
前記デジタルオーディオ信号における前記Ｒチャンネルである第３のデジタル信号に−１から＋１までの任意の値の係数であって、前記第１のデジタル信号に乗算する係数と同じ値の係数を乗算して第４のデジタル信号にレベル変換し、
前記第２のデジタル信号から前記第４のデジタル信号が減算された第５のデジタル信号と、前記第１のデジタル信号と前記第４のデジタル信号とが加算された第６のデジタル信号とを生成し、
前記第５のデジタル信号を第１のアナログ信号にＤＡ変換し、
前記第６のデジタル信号を第２のアナログ信号にＤＡ変換し、
前記第１のアナログ信号と前記第２のアナログ信号とを加算して、Ｌチャンネルのオーディオ信号である第３のアナログ信号を生成する
信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は信号処理装置及び信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
信号処理装置の一形態であるオーディオ信号処理装置には、一般的にコンパクトディスク（ＣＤ）等のデジタル音源が用いられている。最近では、デジタルオーディオ信号を、ＤＡコンバータによりアナログ変換した後に音量調整するのではなく、アナログ変換する前にデジタルデータ上で音量調整している。
【０００３】
特許文献１には、アナログ変換する前にデジタルデータ上で音量を調整する手段の一例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０２２０９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、アナログ変換する前にデジタルデータ上で音量を調整する場合、オーディオ信号であるデジタルデータを小さくすることで、音量を小さくさせている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されているような従来の信号処理装置では、音量を小さくさせるほど、下位ビットが失われていくため、ビット分解能が低下する。
【０００７】
従って、従来の信号処理装置では、音量を小さくさせるとビット分解能が低下するため、オーディオ信号のパルス波形が粗くなって音質を悪化させたり、入出力レベルの相関性にずれが生じたりする。
【０００８】
本発明はこのような問題点に鑑み、音量を小さくさせた場合においても、従来よりも音質の悪化を抑制し、入出力レベルの相関性を改善することができる信号処理装置及び信号処理方法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】
【０００９】
本発明は、ＬチャンネルとＲチャンネルとを含むステレオ信号のデジタルオーディオ信号における前記Ｌチャンネルである第１のデジタル信号に−１から＋１までの任意の値の係数を乗算して第２のデジタル信号にレベル変換する第１のレベル変換部と、前記デジタルオーディオ信号における前記Ｒチャンネルである第３のデジタル信号に−１から＋１までの任意の値の係数であって、前記第１のデジタル信号に乗算する係数と同じ値の係数を乗算して第４のデジタル信号にレベル変換する第２のレベル変換部と、前記第２のデジタル信号から前記第４のデジタル信号が減算された第５のデジタル信号と、前記第１のデジタル信号と前記第４のデジタル信号とが加算された第６のデジタル信号とを生成する演算部と、前記第５のデジタル信号を第１のアナログ信号にＤＡ変換する第１のＤＡコンバータと、前記第６のデジタル信号を第２のアナログ信号にＤＡ変換する第２のＤＡコンバータと、前記第１のアナログ信号と前記第２のアナログ信号とを加算して第３のアナログ信号を生成し、Ｌチャンネルのオーディオ信号として出力する第１の加算器とを備える信号処理装置を提供する。
【００１０】
また、本発明は、ＬチャンネルとＲチャンネルとを含むステレオ信号のデジタルオーディオ信号における前記Ｌチャンネルである第１のデジタル信号に−１から＋１までの任意の値である係数を乗算して第２のデジタル信号にレベル変換し、前記デジタルオーディオ信号における前記Ｒチャンネルである第３のデジタル信号に−１から＋１までの任意の値の係数であって、前記第１のデジタル信号に乗算する係数と同じ値の係数を乗算して第４のデジタル信号にレベル変換し、前記第２のデジタル信号から前記第４のデジタル信号が減算された第５のデジタル信号と、前記第１のデジタル信号と前記第４のデジタル信号とが加算された第６のデジタル信号とを生成し、前記第５のデジタル信号を第１のアナログ信号にＤＡ変換し、前記第６のデジタル信号を第２のアナログ信号にＤＡ変換し、前記第１のアナログ信号と前記第２のアナログ信号とを加算して、Ｌチャンネルのオーディオ信号である第３のアナログ信号を生成する信号処理方法を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の信号処理装置及び信号処理方法によれば、音量を小さくさせた場合においても、従来よりも音質の悪化を抑制し、入出力レベルの相関性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態の信号処理装置を説明するための概念図である。
【図２】比較例の信号処理装置を説明するための概念図である。
【図３Ａ】比較例の信号処理装置の入出力レベルのシミュレーション結果を示す図である。
【図３Ｂ】比較例の信号処理装置の入出力レベルのシミュレーション結果を示す図である。
【図４Ａ】実施形態の信号処理装置の入出力レベルのシミュレーション結果を示す図である。
【図４Ｂ】実施形態の信号処理装置の入出力レベルのシミュレーション結果を示す図である。
【図５】実施例及び比較例の信号処理装置の入出力レベルの相関図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本実施形態では、信号処理装置の一形態として、オーディオ信号処理装置について説明する。
【００１４】
図１に示すように、オーディオ信号処理装置１は、制御部２、再生部３、ＤＳＰ（digital signal processor）４、ＤＡコンバータ５，６，７，８、加算器９，１０、アンプ１１，１２、及び、スピーカ１３，１４を備えている。
【００１５】
制御部２は、再生部３及びＤＳＰ４を制御する。
【００１６】
再生部３は、ＣＤ等のデジタル音源からデジタルオーディオ信号をＤＳＰ４へ出力する。デジタルオーディオ信号は、ＬチャンネルとＲチャンネルのステレオ信号である。
【００１７】
なお、図１中の符号ＬはＬチャンネルのデジタルオーディオ信号（第１のデジタル信号）である。符号ＲはＲチャンネルのデジタルオーディオ信号（第３のデジタル信号）である。以降、Ｌチャンネルのオーディオ信号をオーディオ信号Ｌと称し、Ｒチャンネルのオーディオ信号をオーディオ信号Ｒと称す。
【００１８】
ＤＳＰ４は、ボリューム４１，４２と演算部４３とを有する。
【００１９】
ボリューム４１には再生部３からオーディオ信号Ｌが入力される。
オーディオ信号Ｌは、ボリューム４１によってデジタルデータ上で音量調整される。具体的には、オーディオ信号Ｌは、ボリューム４１により、所望の音量に調整するための係数αが乗算され、オーディオ信号（第２のデジタル信号）αＬにレベル変換される。
【００２０】
即ち、ボリューム４１は、第１のデジタル信号Ｌを第２のデジタル信号αＬにレベル変換するレベル変換部（第１のレベル変換部）として機能する。
【００２１】
ボリューム４２には再生部３からオーディオ信号Ｒが入力される。
オーディオ信号Ｒは、ボリューム４２によってデジタルデータ上で音量調整される。具体的には、オーディオ信号Ｒは、ボリューム４２により、所望の音量に調整するための係数αが乗算され、オーディオ信号（第４のデジタル信号）αＲにレベル変換される。
【００２２】
即ち、ボリューム４２は、第３のデジタル信号Ｒを第４のデジタル信号αＲにレベル変換するレベル変換部（第２のレベル変換部）として機能する。
【００２３】
なお、係数αは−１から＋１までの任意の値に設定される。
【００２４】
演算部４３には、再生部３からオーディオ信号Ｌ及びオーディオ信号Ｒが入力される。
演算部４３には、ボリューム４１でレベル変換されたオーディオ信号αＬが入力される。
演算部４３には、ボリューム４２でレベル変換されたオーディオ信号αＲが入力される。
【００２５】
演算部４３は、オーディオ信号αＬからオーディオ信号αＲが減算されたデジタル信号（第５のデジタル信号）αＬ−αＲを生成し、ＤＡコンバータ（第１のＤＡコンバータ）５へ出力する。
【００２６】
演算部４３は、オーディオ信号Ｌとオーディオ信号αＲとが加算されたデジタル信号（第６のデジタル信号）Ｌ＋αＲを生成し、ＤＡコンバータ（第２のＤＡコンバータ）６へ出力する。
【００２７】
演算部４３は、オーディオ信号Ｒとオーディオ信号αＬとが加算されたデジタル信号（第７のデジタル信号）Ｒ＋αＬを生成し、ＤＡコンバータ（第３のＤＡコンバータ）７へ出力する。
【００２８】
演算部４３は、オーディオ信号αＲからオーディオ信号αＬが減算されたデジタル信号（第８のデジタル信号）αＲ−αＬを生成し、ＤＡコンバータ（第４のＤＡコンバータ）８へ出力する。
【００２９】
ＤＡコンバータ５は、デジタル信号αＬ−αＲをアナログ変換し、アナログ信号（第１のアナログ信号）αＬ−αＲを加算器（第１の加算器）９へ出力する。
【００３０】
ＤＡコンバータ６は、デジタル信号Ｌ＋αＲをアナログ変換し、アナログ信号（第２のアナログ信号）Ｌ＋αＲを加算器９へ出力する。
【００３１】
ＤＡコンバータ７は、デジタル信号Ｒ＋αＬをアナログ変換し、アナログ信号（第４のアナログ信号）Ｒ＋αＬを加算器（第２の加算器）１０へ出力する。
【００３２】
ＤＡコンバータ８は、デジタル信号αＲ−αＬをアナログ変換し、アナログ信号（第５のアナログ信号）αＲ−αＬを加算器１０へ出力する。
【００３３】
加算器９は、アナログ信号αＬ−αＲとアナログ信号Ｌ＋αＲとを加算してアナログ信号（第３のアナログ信号）（１＋α）Ｌを生成する。アナログ信号（１＋α）Ｌは、Ｌチャンネルのオーディオ信号Ｌｃｈとしてアンプ１１へ出力される。
【００３４】
オーディオ信号Ｌｃｈは、式（１）で表される。
Ｌｃｈ＝（αＬ−αＲ）＋（Ｌ＋αＲ）＝（１＋α）Ｌ  …（１）
【００３５】
加算器１０は、アナログ信号Ｒ＋αＬとアナログ信号αＲ−αＬとを加算してアナログ信号（第６のアナログ信号）（１＋α）Ｒを生成する。アナログ信号（１＋α）Ｒは、Ｒチャンネルのオーディオ信号Ｒｃｈとしてアンプ１２へ出力される。
【００３６】
オーディオ信号Ｒｃｈは、式（２）で表される。
Ｒｃｈ＝（Ｒ＋αＬ）＋（αＲ−αＬ）＝（１＋α）Ｒ  …（２）
【００３７】
オーディオ信号Ｌｃｈは、アンプ１１で増幅されてスピーカ１３へ出力される。
オーディオ信号Ｒｃｈは、アンプ１２で増幅されてスピーカ１４へ出力される。
【００３８】
ここで、図２を用いて、比較例のオーディオ信号処理装置について説明する。
【００３９】
比較例のオーディオ信号処理装置２０は、制御部２１、再生部２２、ＤＳＰ２３、ＤＡコンバータ２４，２５、アンプ２６，２７、及び、スピーカ２８，２９を備えている。ＤＳＰ２３は、ボリューム３１，３２を有する。
【００４０】
制御部２１、再生部２２、ＤＳＰ２３、アンプ２６，２７、スピーカ２８，２９、及び、ボリューム３１，３２は、図１の制御部２、再生部３、ＤＳＰ４、アンプ１１，１２、スピーカ１３，１４、及び、ボリューム４１，４２にそれぞれ対応する。ＤＡコンバータ２４は図１のＤＡコンバータ５またはＤＡコンバータ６に対応する。ＤＡコンバータ２５は図１のＤＡコンバータ７またはＤＡコンバータ８に対応する。
【００４１】
図１に示す実施形態のオーディオ信号処理装置１は、オーディオ信号Ｌ，Ｒ，αＬ，αＲを演算部４３によってデジタルデータ上で演算処理し、デジタル信号αＬ−αＲ、Ｌ＋αＲ、Ｒ＋αＬ、αＲ−αＬを生成する。デジタル信号αＬ−αＲ、Ｌ＋αＲ、Ｒ＋αＬ、αＲ−αＬは、それぞれ対応する第１〜第４のＤＡコンバータ５，６，７，８でＤＡ変換される。
【００４２】
それに対して、比較例のオーディオ信号処理装置２０は、ボリューム３１，３２によってデジタルデータ上で音量調整された第１及び第２のオーディオ信号αＬ，αＲをＤＡコンバータ２４，２５でＤＡ変換する点で相違する。
【００４３】
図３Ａ及び図３Ｂは、比較例のオーディオ信号処理装置２０において、ＤＡコンバータ２４に入力されるオーディオ信号αＬの入力レベルと、ＤＡコンバータ２４から出力されるオーディオ信号Ｌｃｈの出力レベルのシミュレーション結果を示す図である。
【００４４】
なお、図３Ａは入力レベルが０ｄＢ〜−６８ｄＢの範囲を示している。図３Ｂは入力レベルが−７０ｄＢ〜−１４０ｄＢの範囲を示している。
【００４５】
図３Ａ及び図３Ｂ中の入力レベル（ｄＢ）の欄は、図２中のＤＡコンバータ２４に入力されるオーディオ信号αＬの入力レベルを示している。入力レベル（相対値）の欄はオーディオ信号αＬの入力レベルを、入力レベルが０ｄＢである状態を１としたときの相対値で示している。
【００４６】
出力レベル（ｄＢ）の欄は、ＤＡコンバータ２４から出力されるオーディオ信号Ｌｃｈの出力レベルを示している。誤差の欄は、入力レベルに対する出力レベルの差分を示している。
【００４７】
比較例のオーディオ信号処理装置２０では、入力レベルが−８０ｄＢ以下になると、出力レベルに誤差が生じる。出力レベルの誤差は、入力レベルが小さくなるほど、即ち、音量を小さくさせるほど、大きくなる。
【００４８】
入力レベルが−８０ｄＢ以下になると出力レベルに生じる誤差は、主として、ＤＡコンバータの性能に起因する。即ち、比較例のオーディオ信号処理装置２０では、ＤＡコンバータの性能によって入出力レベルの相関性にずれが生じる。
【００４９】
図４Ａ及び図４Ｂは、実施形態のオーディオ信号処理装置１において、演算部４３に入力されるオーディオ信号αＬの入力レベルと、ＤＡコンバータ５，６に入力されるデジタル信号αＬ−αＲ，Ｌ＋αＲの入出力レベルと、加算器９から出力されるオーディオ信号Ｌｃｈの出力レベルのシミュレーション結果を示す図である。
【００５０】
なお、図４Ａは入力レベルが０ｄＢ〜−６８ｄＢの範囲を示している。図４Ｂは入力レベルが−７０ｄＢ〜−１４０ｄＢの範囲を示している。
【００５１】
図４Ａ及び図４Ｂ中の入力レベル（ｄＢ）の欄は図１中の演算部４３に入力されるオーディオ信号αＬの入力レベルを示している。入力レベル（相対値）の欄はオーディオ信号αＬの入力レベルを、入力レベルが０ｄＢである状態を１としたときの相対値で示している。
【００５２】
αＬ−αＲ（ＤＡ変換前）の欄は、図１中の演算部４３から出力されるデジタル信号αＬ−αＲのＤＡコンバータ５での入力レベルを示している。αＬ−αＲ（ＤＡ変換後）の欄は、ＤＡコンバータ５から加算器９へ出力されるアナログ信号αＬ−αＲの出力レベルを示している。
【００５３】
Ｌ＋αＲ（ＤＡ変換前）の欄は、演算部４３から出力されるデジタル信号Ｌ＋αＲのＤＡコンバータ６での入力レベルを示している。Ｌ＋αＲ（ＤＡ変換後）の欄は、ＤＡコンバータ６から加算器９へ出力されるアナログ信号Ｌ＋αＲの出力レベルを示している。なお、デジタル信号Ｌ＋αＲはデジタル信号Ｌ＋αＲよりも０．０１１ｄＢ分が加算されたレベルになるように設定されている。
【００５４】
出力レベルの欄は、加算器９から出力されるオーディオ信号Ｌｃｈの出力レベルを示している。誤差の欄は、入力レベルに対する出力レベルの差分を示している。
【００５５】
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、比較例のオーディオ信号処理装置２０では、入力レベルが−８０ｄＢ以下になると、出力レベルに誤差が生じる。この場合のＤＡコンバータ２４の入力レベルは０．０００１以下である。
【００５６】
それに対して、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、実施形態のオーディオ信号処理装置１では、入力レベルが−８０ｄＢ以下であっても、デジタル信号αＬ−αＲのＤＡコンバータ５への入力レベル、及び、デジタル信号Ｌ＋αＲのＤＡコンバータ６への入力レベルは、いずれも０．０００１よりも大きいレベルである。
【００５７】
従って、実施形態のオーディオ信号処理装置１によれば、音量を小さくさせてもビット分解能の低下を抑制することができ、ＤＡコンバータ５，６の性能に影響されず、ＤＡコンバータ５，６の入出力レベルの相関性が確保される。
【００５８】
ＤＡコンバータ５，６に対して入力レベルとそれぞれ相関性を有する出力レベルのアナログ信号αＬ−αＲとアナログ信号Ｌ＋αＲとが加算器９で加算される。従って、実施形態のオーディオ信号処理装置１では、オーディオ信号の入力レベルと出力レベルとは相関性を有し、誤差が生じない。
【００５９】
また、ＤＡ変換された後にアナログ信号αＬ−αＲとアナログ信号Ｌ＋αＲとが加算されるので、ＤＡ変換後の変換ノイズや外部ノイズが同相でない場合は６ｄＢ下がり、同相の場合は打ち消すことができる。
【００６０】
なお、Ｒチャンネルのオーディオ信号のＤＡ変換についても、上記のＬチャンネルのオーディオ信号のＤＡ変換と同様の効果が得られる。
【００６１】
図５は、実施例及び比較例のオーディオ信号処理装置におけるオーディオ信号の入出力レベルの相関図である。図５に示すように、比較例のオーディオ信号処理装置においては、入力レベルと出力レベルとは実線で示すような特性を示す相関性を有する。実施例のオーディオ信号処理装置においては、入力レベルが−８０ｄＢ以上では比較例のオーディオ信号処理装置と同様に実線で示すような特性であり、−８０ｄＢ以下では一点鎖線で示すような特性を示す相関性を有する。
【００６２】
比較例のオーディオ信号処理装置では、入力レベルが−８０ｄＢ以上では出力レベルが入力レベルと相関性を有するものの、入力レベルが−８０ｄＢ以下では相関性にずれが生じている。
【００６３】
それに対して、実施例のオーディオ信号処理装置では、入力レベルが−８０ｄＢ以下であっても出力レベルは入力レベルと相関性を有している。
【００６４】
従って、実施形態の信号処理装置及び信号処理方法によれば、音量を小さくさせた場合に生じるビット分解能の低下を抑制することができるので、従来よりも音質の悪化を抑制し、入力レベルに対する出力レベルの相関性を改善することができる。
【００６５】
なお、本発明に係る実施形態は、上述した構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
【００６６】
例えば、デジタルブロックでクリップする場合は、ボリューム４１，４２の前段、または演算部４３の前段でレベルを１／２処理することで対応可能である。
【００６７】
また、本実施形態では、オーディオ信号Ｌを第１のデジタル信号、オーディオ信号αＬを第２のデジタル信号、オーディオ信号Ｒを第３のデジタル信号、オーディオ信号αＲを第４のデジタル信号としたが、ＬとＲとを逆にしてもよい。
【００６８】
即ち、オーディオ信号Ｒを第１のデジタル信号、オーディオ信号αＲを第２のデジタル信号、オーディオ信号Ｌを第３のデジタル信号、オーディオ信号αＬを第４のデジタル信号としてもよい。
【００６９】
この場合、デジタル信号αＲ−αＬは第５のデジタル信号となる。デジタル信号Ｒ＋αＬは第６のデジタル信号となる。デジタル信号Ｌ＋αＲは第７のデジタル信号となる。デジタル信号αＬ−αＲは第５のデジタル信号となる。
【００７０】
ＤＡコンバータ８は第１のＤＡコンバータとなる。ＤＡコンバータ７は第２のＤＡコンバータとなる。ＤＡコンバータ６は第３のＤＡコンバータとなる。ＤＡコンバータ５は第４のＤＡコンバータとなる。
加算器１０は第１の加算器となる。加算器９は第２の加算器となる。
【符号の説明】
【００７１】
１  オーディオ信号処理装置
５，６  ＤＡコンバータ（第１，第２のＤＡコンバータ）
９  加算器
４１，４２  ボリューム（第１，第２のレベル変換部）
４３  演算部
【図１】
0006558047.tif 000002
【図２】
0006558047.tif 000003
【図３Ａ】
0006558047.tif 000004
【図３Ｂ】
0006558047.tif 000005
【図４Ａ】
0006558047.tif 000006
【図４Ｂ】
0006558047.tif 000007
【図５】
0006558047.tif 000008