(57)【要約】【課題】歪率の実測値を元に入力値の近似モデルを作成し、当該近似モデルを用いて入力値制御を行なうことより、音量上昇時の歪感を軽減するとともに聴感上の違和感を解消する。【解決手段】信号再生装置は、信号入力手段（例えば、ＤＳＰ２のＶＯＬ２３出力）と、信号出力手段（例えば、パワーアンプ２）と、信号入力手段と信号出力手段との間に接続され、入力信号に対する出力信号の歪率の実測値を元に作成される歪率モデルに基づいて入力信号を制御する入力制御手段（例えば、ＭＣＵ４）とにより構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号入力手段と、
信号出力手段と、
前記信号入力手段と信号出力手段との間に接続され、入力信号に対する出力信号の歪率の実測値を元に作成される歪率モデルに基づいて前記入力信号を制御する入力制御手段と、
を備えたことを特徴とする信号再生装置。
【請求項２】
前記入力制御手段は、
前記歪率の実測値に基づき線形方程式で近似される近似モデルと、前記近似モデルに対応して作成される理想モデルとの差分に基づき、前記入力信号を制御することを特徴とする請求項１記載の信号再生装置。
【請求項３】
前記入力制御手段は、
前記差分に制限係数を乗じた値に基づきゲインを調整して前記入力信号の制御を行うことを特徴とする請求項２記載の信号再生装置。
【請求項４】
音源と、
前記音源により生成される音声入力信号に対する音声出力信号の歪率の実測値に基づき線形方程式で近似される近似モデルと、前記近似モデルに対応して作成される理想モデルとがあらかじめ記憶装置に記憶され、前記音声入力信号のゲインを制御するデジタル信号処理装置と、
前記デジタル信号処理装置の出力を増幅する音声信号増幅器と、を備え、
前記デジタル信号処理装置は、
前記音源により生成される音声信号の周波数を固定し、前記固定された音声信号の入力があった場合、もしくは音量調整があったタイミングで、前記記憶装置から前記音声入力信号が持つ周波数に相当する近似モデルと理想モデルとを読み出し、差分を生成してゲイン調整を行い、前記音声信号増幅器へ出力することを特徴とする信号再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、特に、ＣＤやＭＤ等、ＤＳＰを用いてデジタル信号処理を行うデジタル音響機器に用いて好適な信号再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記したデジタル音響機器の信号処理は、サウンドクオリティの追求と、ＣＤ（Compact Disc）やＭＤ（Mini Disc）等デジタルソースのインタフェースを実現するためにデジタル処理の必要性が高まっている。このニーズを追求するために従来からＤＳＰ（Digital Signal Processor：デジタル信号処理装置）の性能向上がはかられてきた。
【０００３】
従来、デジタルオーディオ信号をＤ／Ａコンバータでアナログオーディオ信号に復元し、当該アナログオーディオ信号を、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）を通して再生する音響機器において、当該ローパスフィルタをカットオフ周波数可変型にするとともに、Ｄ／Ａコンバータの入力レベルを監視し、当該入力レベルに比例してＬＰＦのカットオフ周波数を可変制御する技術が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平３−１３１１１７号公報
【特許文献２】特開平４−７８２２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記した音響機器において、アンプ等により高出力を得るために、限りなく入力を大きくした場合に出力信号が歪んでしまう現象が発生する。これを回避するために入力ゲインを制御する必要があるが、上記した特許文献１、特許文献２に開示された技術によれば、ＤＳＰの出力を（Ｄ／Ａコンバータの入力レベル）監視し、所定のレベルを超えたときにゲインを落とす制御を実行している。この場合、歪感は解消されるが、ゲインが急激に変化するために、聴感上の違和感が生じる。
【０００６】
この発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、歪率の実測値を元に入力値の近似モデルを作成し、当該近似モデルを用いて入力値制御を行なうことにより、音量上昇時の歪感を軽減するとともに、聴感上の違和感をも解消した、信号再生装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題を解決するためにこの発明の信号再生装置は、信号入力手段と、信号出力手段と、前記信号入力手段と信号出力手段との間に接続され、入力信号に対する出力信号の歪率の実測値を元に作成される歪率モデルに基づいて前記入力信号を制御する入力制御手段とを備えたものである。
【０００８】
また、この発明の信号再生装置は、音源と、前記音源により生成される音声入力信号に対する音声出力信号の歪率の実測値に基づき線形方程式で近似される近似モデルと、前記近似モデルに対応して作成される理想モデルとがあらかじめ記憶装置に記憶され、前記音声入力信号のゲインを制御するデジタル信号処理装置と、前記デジタル信号処理装置の出力を増幅する音声信号増幅器とを備え、前記デジタル信号処理装置は、前記音源により生成される音声信号の周波数を固定し、前記固定された音声信号の入力があった場合、もしくは音量調整があったタイミングで、前記記憶装置から前記音声入力信号が持つ周波数に相当する近似モデルと理想モデルとを読み出し、差分を生成してゲイン調整を行い、前記音声信号増幅器へ出力するように構成したものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、歪率の実測値を元に入力値の近似モデルを作成し、当該近似モデルを用いて入力値制御を行なうことより、音量上昇時の歪感を軽減するとともに、聴感上の違和感をも解消した信号再生装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る信号再生装置の構成を示すブロック図である。図１に示されるように、この発明の実施の形態１に係る信号再生装置は、音源１と、ＤＳＰ２と、音声信号増幅器としてのパワーアンプ３と、ＭＣＵ（Micro Computer Unit）４とにより構成されている。ここでは、ＤＳＰ２とＭＣＵ４とを総称してデジタル信号処理装置という。
【００１１】
音源１は、ここでは、ＣＤやＭＤ等（入力ソース）、ＤＳＰ２を用いてデジタル信号処理を行う音響機器である。ＤＳＰ２は、デジタル信号処理に特化した演算処理装置であって、上記した入力ソースから得られるデジタルオーディオ信号をアナログオーディオ信号に復元し、当該復元されたアナログオーディオ信号を、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）を通してパワーアンプ３へ供給する。
このため、ＤＳＰ２は、周波数設定器（ＦＩＸ）２１と、ＬＰＦ２２と、音量調整器（ＶＯＬ）２３と、ゲイン調整器２４で構成される。
【００１２】
ＭＣＵ４は、ＤＳＰ２のために用意された命令を実行する部分であり、内蔵のプログラムを逐次読み出して実行することにより、積和演算等の命令を高速に実行する機能が含まれている。ここでは、信号入力手段としてのＤＳＰ２（ＶＯＬ２３出力）と、信号出力手段としてのパワーアンプ３との間に接続され、入力信号に対する出力信号の歪率の実測値を元に作成される歪率モデルに基づいて入力信号を制御する入力制御手段として機能する。
【００１３】
図２は、図１に示すＭＣＵ４の内部構成を機能展開して示したブロック図である。図２に示されるように、ＭＣＵ４は、歪率測定部４１と、近似モデル生成部４２と、理想モデル記憶部４３と、理想モデル取得部４４と、差分演算部４５と、ゲイン調整部４６と、制限係数記憶部４７とにより構成される。
【００１４】
歪率測定部４１は、パワーアンプ３の出力電力を取り込み、歪率を測定して近似モデル生成部４２へ引き渡す。ここで、歪率は、パワーアンプ３の出力電力をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）演算することによって測定することとする。この歪率測定部４１は、例えば、パワーアンプ３の出力電力を取り込むサウンドボートと、ＦＦＴ演算により歪率を測定する市販のソフトウェアによっても実現することができる。
【００１５】
近似モデル生成部４２は、ＤＳＰ２のＶＯＬ２３出力（以下、入力値という）と、歪率測定部４１から出力されるパワーアンプ３の歪率測定値との関係を線形方程式により近似することでモデル化するものであり、ここで生成される歪率の近似モデルｙ＝ｆ（ｘ）は（但し、ｆは固定周波数、ｘは入力値とする）、差分演算部４５への一方の入力端へ供給される。差分演算部４５の他方の入力端には、記憶装置としての理想モデル記憶部４３に格納された歪率の理想モデルｙ=ｇ（ｘ）が理想モデル取得部４４を介して読み出され供給されている。
なお、理想モデル記憶部４３には、固定された周波数毎に理想とする入力値と歪率の関係を線形方程式で示した近似モデルがあらかじめ生成され、格納されているものとする。理想モデルの生成の仕方についてはグラフを用いて後述する。
【００１６】
差分演算部４５は、近似モデル生成部４２により生成される近似モデルｙ＝ｆ（ｘ）と、理想モデル取得部４４により取得された理想モデルｙ=ｇ（ｘ）との差分（ｇ（ｘ）−ｆ（ｘ））を生成してゲイン調整部４６へ引き渡す。
ゲイン調整部４６は、差分演算部４５により生成される差分（ｇ（ｘ）−ｆ（ｘ））に基づき、制限係数記憶部４７を参照して最適な制限係数Ａを選択してフィードバックゲインＡ（ｘ−ｘ’）を生成し、ＤＳＰ２のゲイン調整器２４に供給する。なお、制限係数記憶部４７には、あらかじめ差分毎に最適な制限係数が格納されているものとする。
【００１７】
図３は、この発明の実施の形態１にかかわる信号再生装置の動作を説明するフローチャートである。
以下、図３に示すフローチャートを参照しながら、図１、図２に示すこの発明の実施の形態１にかかわる信号再生装置の動作について詳細に説明する。
【００１８】
ここでは、ＣＤやＭＤ等、ＤＳＰ２を使用した音響機器において、ＦＩＸ２１により、入力信号の周波数を固定し、ＬＰＦ２２を通して高周波成分をカットオフしてＶＯＬ２３によりボリューム調整されたＤＳＰ２出力を入力値ｘとする。そして、当該入力値ｘと、パワーアンプ３出力の歪率ｙとの関係を実測する。すなわち、ＭＣＵ４は、パワーアンプ３出力を取り込み（ステップＳＴ３１）、ＦＦＴ演算により歪率を測定して近似モデル生成部４２へ引き渡す（ステップＳＴ３２）。近似モデル生成部４２へは、他に上記した入力値ｘが供給されている。このため、近似モデル生成部４２は、ＤＳＰ２出力とパワーアンプ３出力との関係を線形方程式による近似モデルで表現して差分演算部４５へ供給する（ステップＳＴ３３）。
【００１９】
一方、理想モデル取得部４４は、理想モデル記憶部４３を参照し、上記により固定された周波数帯に最適な理想モデルを取得して差分演算部４５へ供給している（ステップＳＴ３４）。歪率の理想モデルの生成方法については後述する。
差分演算部４５は、近似モデル生成部４２により生成される歪率の近似モデルｙ＝ｆ（ｘ）と、理想モデル取得部４４を介して理想モデル記憶部４３から取得した歪率の理想モデルｙ=ｇ（ｘ）との差分（ｇ（ｘ）−ｆ（ｘ））を生成してゲイン調整部４６へ引き渡す（ステップＳＴ３５）。そして、ゲイン調整部４６は、差分演算部４５により生成される差分（ｇ（ｘ）−ｆ（ｘ））に基づき、制限係数記憶部４７を参照して最適な制限係数Ａを選択し（ステップＳＴ３６）、ＤＳＰ２のゲイン調整器２４にフィードバックゲインＡ（ｘ−ｘ’）を供給する（ステップＳＴ３７）。
【００２０】
以下、歪率の理想モデルの生成の仕方について、図４に示すグラフを参照しながら具体的に説明する。
【００２１】
図４のグラフには、上記した入力値ｘと歪率ｙとの関係が示されている。ここでは、縦軸に歪率ｙ［％］を、横軸に入力値ｘ［ｍＶ］を目盛り、実測した歪率が実線で、線形方程式による近似モデルが点線で、希望モデルが一点鎖線でそれぞれ表現されている。
実線で示される歪率の実測値を近似した近似モデルに対し、希望モデル（ｘ≦８  ｙ＝０，ｘ＞８  ｙ＝３．８×（ｘ−８）2）を作成して理想モデル記憶部４３に格納する。具体的に、例えば、入力値ｘが“９”の場合、本来、歪率ｙは、ｙ＝３．８×１2＝３．８となるが、希望モデルとしての歪率ｙは、ｙ＝１2＝１であるため、入力値ｘ＝（１／３．８）(1/2)＋８＝８．５１３より、Ａ×（９−８．５１３）がフィードバック制御値となり、ＤＳＰ２のゲイン調整器２４へ供給される。ここで、Ａは、制限係数であり、ここでは１以下の値とし、この値を調整することでゲイン調整の程度を制御することができ、かつ、聴感上の違和感を軽減することができる。
【００２２】
なお、制限係数は、差分演算部４５により生成される差分に基づいて最適な制限係数があらかじめ制限係数記憶部４７に記憶されており、ゲイン調整部４６は、この中から適宜制限係数を選択して取り込むものとする。
すなわち、ＭＣＵ４は、近似モデル生成部４２により生成された近似モデルに対して理想モデルを作成し、この理想モデルに近づけるための制御を実行している。実際に運用する場合は、周波数が固定であるため、例えば、スピーカのウーファ出力のように、周波数帯が制限されているケースが好ましい。
【００２３】
以上説明のように、この発明の実施の形態１によれば、ＤＳＰ２からの出力（入力値）とパワーアンプ３出力の歪率との関係を線形方程式による近似モデルで表現し、この近似モデルを用いて入力値制御を行なうことで歪率の制御を行ない、音量上昇時の歪感を軽減することができる。また、近似モデルと希望モデルとの差分を入力値にフィードバックする際に制限係数を設定することにより、聴感上の違和感も軽減することができる。
【００２４】
なお、図２に示す、歪率測定部４１、近似モデル生成部４２、理想モデル取得部４４、差分演算部４５、ゲイン調整部４６のそれぞれが持つ機能は、ＭＣＵ４が内蔵のメモリに記録されたプログラムを逐次読み出し実行することにより実現されるものである。このとき、理想モデル記憶部４３、制限係数記憶部４７は、上記したメモリ、もしくは外付けされるフラッシュメモリ等書き換え可能なメモリ素子に格納されるものとする。
また、上記した実施の形態１によれば、ＤＳＰを用いた音響機器のみ例示したが、音響機器に限らずＤＳＰを用いてデジタル信号処理を行う全ての機器に応用が可能である。また、上記した実施の形態１によれば、ＭＣＵ４は、デジタル信号処理装置の構成の一部であるとして説明したが、デジタル信号処理装置とは独立したコンポーネントとして実装しても同様の効果が得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の実施の形態１に係る信号再生装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すＭＣＵ４の内部構成を機能展開して示したブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る信号再生装置の動作を説明するフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１に係る信号再生装置の動作を説明するグラフである。
【符号の説明】
【００２６】
１  音源、２  ＤＳＰ、３  パワーアンプ、４  ＭＣＵ、４１  歪率測定部、４２  近似モデル生成部、４３  理想モデル記憶部、４４  理想モデル取得部、４５  差分演算部、４６  ゲイン調整部、４７  制限係数記憶部。
【図１】
2008172705.tif 000003
【図２】
2008172705.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008172705.tif 000006