(57)【要約】【課題】音声出力回路の設計過程で行う回路シミュレータの結果を再生音の実聴により検証することにより、適正な評価を可能にする。【解決手段】回路設計段階で作成された設計値及び動作条件等を記述したデータを基に回路シミュレータにかけて、回路動作をコンピュータ上で行わせ、ポップ音等の音声データをシミュレーション結果として得る。次のステージでシミュレートされた音声データ（ＰＣに表示する形式のデータ）をＷＡＶ等の形式を経て、音声再生装置で用いる音声（ＰＣＭ）データに変換する。音声再生装置として回路を搭載する装置に実装すると同一の音声再生治具を用いる。この治具ではＰＣＭ音声データをＤＡＣによりアナログ音声信号変換し、ヘッドホン回路で再生することにより、実聴によりポップ音等を評価可能にする。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声出力回路の動作を回路シミュレータによりシミュレートし、該シミュレーションの結果として得られる音声出力データに基づいて音声信号を生成し、生成した音声信号を入力として音声再生装置により音声を再生し、再生音により該音声出力回路の評価を可能としたことを特徴とする音声出力回路評価方法。
【請求項２】
請求項１に記載された音声出力回路評価方法において、回路シミュレータにより得られる音声出力データをＰＣＭデータとし、ＤＡＣ及びスピーカを備えた音声再生装置により該ＰＣＭデータに基づく音声を再生するようにしたことを特徴とする音声出力回路評価方法。
【請求項３】
請求項２に記載された音声出力回路評価方法において、回路シミュレータを構築するコンピュータに内蔵する音声再生装置により該ＰＣＭデータに基づく音声を再生するようにしたことを特徴とする音声出力回路評価方法。
【請求項４】
請求項２に記載された音声出力回路評価方法において、前記音声再生装置をシミュレート対象の音声出力回路を搭載する装置に実装すると同一の音声再生装置を治具として用いるようにしたことを特徴とする音声出力回路評価方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載された音声出力回路評価方法において、回路シミュレータによりシミュレートする動作を音声出力回路の立ち上げ時の動作としたことを特徴とする音声出力回路評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、諸種のオーディオ機器に搭載される音声出力回路の設計段階で行う回路の評価方法に関し、より詳細には、設計段階において回路シミュレータを用いて行う回路の検証のみでは充分な結果が得難い再生音の検証を可能とする評価方法であり、特にＩＣ化された当該回路に好適に適用し得る方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、諸種のオーディオ機器に搭載される音声出力回路には、携帯型の機器を中心に回路をＩＣ化することが普通になってきている。ＩＣの開発は、音声出力回路の場合もそうであるように一般的に多大な費用がかかるので、その開発効率を高めるために、次に示す開発フローが採用される。
図８は、このような従来から行われている一般的なＩＣ開発のフローを示す。同図に示すように、ＩＣの開発に当たっては、設計段階において回路シミュレータによりシミュレーションを実行し、設計が正しく行われたかを検証する（Ｓ８１）。この検証によりスペック通りのＩＣを得るための評価項目のうち、殆どの項目については検証し、設計段階で不具合を修正することができる。検証後、設計に従ってＩＣを製造し（Ｓ８２）、実際に製造されたＩＣについて、動作を確認するテストを行って、その評価を行う（Ｓ８３）。ここで、不具合がなければ（Ｓ８４−ＹＥＳ）量産体制に移行する（Ｓ８５）。この評価の段階で、不具合が見つかると（Ｓ８４−ＮＯ）、再び設計の段階からのプロセスに戻される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
音声出力回路においても、上記フローに示すプロセスに従いＩＣの開発を進めているが、このプロセスで評価される項目の１つであるアンプ起動時のポップ音（いわゆる“ボツ音”）等の評価項目についても、他の評価項目と同様にコンピュータ上で行う回路シミュレーションの結果が波形表示という形式で提示され、“ボツ音”を波形から評価するという間接的な評価方法をとっており、聴感上どのように聴こえるかという観点で直接的に音を評価することはない。
従って、この方法によると、ポップ音等の検証は、経験や文書管理データベースに頼るところが多く、実際にＩＣを製造して初めて自分の耳で聞くことができ、実聴による評価と波形表示による評価とが一致しないということが起きる。実聴して所望の音質ではなかった際には、再度、設計・検証の段階からＩＣ製造プロセスを含む設計プロセスに戻らなければならない。ＩＣ製造プロセスは時間がかかり、コストも大きい。なお、バイポーラ回路では基本素子でブレッドボードを作成する方法で、実装状態に近い形で検証する方法もあるが、Ｃ−ＭＯＳ回路では、回路によりトランジスタのＷ長、Ｌ長が異なり、ブレッドボードを作成するのは事実上無理である。
【０００４】
このように、従来技術では、音を波形表示という形式で評価するという方法によっていたために開発段階でＩＣ製造を何度も繰り返す可能性があり、開発期間を長期化し、開発効率を低下させていた。
本発明は、従来の音声出力回路の開発プロセスにおけるＩＣ製造の前段の設計過程で行う回路シミュレータによる回路の検証を行う際の上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、回路シミュレータの結果を波形表示という形式のみにより検証するのでは充分な評価結果が得難い再生音の検証を、実聴により行うようにすることにより、適正な評価を可能とし、延いては開発期間の長期化を防ぎ、開発効率を向上させる音声出力回路の評価方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、音声出力回路の動作を回路シミュレータによりシミュレートし、該シミュレーションの結果として得られる音声出力データに基づいて音声信号を生成し、生成した音声信号を入力として音声再生装置により音声を再生し、再生音により該音声出力回路の評価を可能としたことを特徴とする音声出力回路評価方法である。
請求項２の発明は、請求項１に記載された音声出力回路評価方法において、回路シミュレータにより得られる音声出力データをＰＣＭデータとし、ＤＡＣ及びスピーカを備えた音声再生装置により該ＰＣＭデータに基づく音声を再生するようにしたことを特徴とする方法である。
請求項３の発明は、請求項２に記載された音声出力回路評価方法において、回路シミュレータを構築するコンピュータに内蔵する音声再生装置により該ＰＣＭデータに基づく音声を再生するようにしたことを特徴とする方法である。
請求項４の発明は、請求項２に記載された音声出力回路評価方法において、前記音声再生装置をシミュレート対象の音声出力回路を搭載する装置に実装すると同一の音声再生装置を治具として用いるようにしたことを特徴とする方法である。
請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載された音声出力回路評価方法において、回路シミュレータによりシミュレートする動作を音声出力回路の立ち上げ時の動作としたことを特徴とする方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
従来の音声出力回路の開発プロセスでは、実際に回路を製造する前の設計段階において回路シミュレータの結果を波形表示することにより、回路の検証を行っていたが、適正な評価ができなかったという問題点に対し、本発明の音声出力回路評価方法では、設計過程の回路の検証を実聴により行うことを可能にするものである。なお、以下に示す本発明の実施形態は、ＩＣ開発を対象とした場合を好適例として示すが、ＩＣに限定する趣旨ではない。
図１は、本発明の音声出力回路評価方法を適用したＩＣ開発のフローを示す。同図に示すように、ＩＣの開発に当たっては、設計段階において回路シミュレータによりシミュレーションを実行し、設計が正しく行われたかを検証する（Ｓ１１）。なお、ＩＣの開発においては、回路設計や設計した回路の検証をコンピュータ上で搭載したそれぞれのソフトウェアを用いて行うことは一般的な技術であり、ここでもその一般的な技術によるものとする。この回路シミュレータによる検証によりスペック通りのＩＣを得るための評価項目のうち、殆どの項目については検証し、設計段階で不具合を修正することができる。
【０００７】
次に、本発明に特有のステップとして、実聴により実際に音声出力回路を動作させた場合の再生音を検証し、評価するソフトウェア実聴評価を行う（Ｓ１２）。ここでは、回路シミュレータにより音声出力回路を所定の条件（評価基準に応じて定められる）で動作させた場合をシミュレートし、得られる音声信号出力に基づいて、実際に音声再生装置を動作させることにより音声を再生し、再生音により対象となる音声出力回路の評価を行うことができるようにする。ここでは、人により再生音を実聴することを想定している。この評価の結果、設計の変更が必要な場合には（Ｓ１２−ＮＯ）、再び設計の段階からのプロセスに戻される。
実聴評価の結果、検証した通りの設計を採用する場合には（Ｓ１２−ＹＥＳ）、設計に従ってＩＣを製造し（Ｓ１３）、実際に製造されたＩＣについて、動作を確認するテストを行って、その評価を行う（Ｓ１４）。ここで、不具合がなければ（Ｓ１５−ＹＥＳ）量産体制に移行する（Ｓ１６）。この評価の段階で、不具合が見つかると（Ｓ１５−ＮＯ）、再び設計の段階からのプロセスに戻される。なお、実際に製造されたＩＣの動作を確認するこの評価段階では、ＩＣを製造する前に既に再生音による実聴評価を行っているので、この評価項目により不具合となることはない。
【０００８】
次に、設計段階で行う上記したソフトウェア実聴評価において、評価の対象となる音声出力回路の出力に基づく音声再生を行うための方法をより詳しく説明する。
図２は、この音声再生に係わるデータ（信号）の処理フローの１実施形態を示す図である。図２に示すように、ソフトウェア実聴評価のデータ処理フローは、大別して３つのステージ、即ち、回路動作のシミュレーション（ステージ１）、音声データ生成（ステージ２）、及び音声再生（ステージ３）よりなる。
ステージ１は、設計過程（Ｓ２１）で作成された音声出力回路の設計値、回路の動作条件等を記述したデータに基づいて、設計した回路をコンピュータ（ワークステーション等）のシミュレータ（ソフトウェア）にかけて、回路動作をコンピュータ上で行わせ（Ｓ２２）、ポップ音等の音声出力データをシミュレーション結果として得る。
【０００９】
ステージ２は、ＰＣ等で対応可能な処理ステージであり、先ず、シミュレーション結果として得た音声出力データのデータ形式を変換する（Ｓ２３）。回路シミュレータがシミュレーション結果として出力する音声出力データは、数値データや波形（グラフ）データであり、基本的には既存の回路シミュレータがシミュレーション結果を出力する場合におけると同様のコンピュータのディスプレイに表示することを前提とした形式のデータである。そこで、この変換過程では、次段の音声再生用のデータを生成するためのソフトウェアが受け入れることができる、例えば、ＷＡＶ（サウンドファイルの１形式で、ＰＣＭ方式によりデジタル化したデータに所定の圧縮をかける）等の音声データの形式に変換する。次いで、所定の形式に変換した音声データから音声再生装置において用いることができる音声再生用のデジタルデータを生成する（Ｓ２４）。この音声再生用のデジタル信号を生成する処理は、音声再生ソフトウェアにより前段の変換過程でＷＡＶ等の音声データ形式に変換されたデータをもとに、音声再生装置に入力する再生用のデジタル音声データを生成する。
ステージ３は、音声再生装置で対応する処理ステージであり、前段の音声データ生成ステージで生成されたデジタル音声データを受け取り、デジタル音声データに基づいて、実際に音声再生装置を動作させることにより音声を再生する（Ｓ２５）。ここで用いる音声再生装置は、デジタル音声データ入力をアナログ音声信号に変換するＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｏ  Ａｎａｌｏｇ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）と、変換されたアナログ音声信号に基づいて駆動されるスピーカを基本的な構成要素とする。例えば、ヘッドホンのような一般的に利用されている音声再生装置においては、スピーカ部はヘッドホンアンプにより増幅した信号をカップリングコンデンサ介してスピーカに伝え、音に変えるという構成による。
【００１０】
次に、上記したシミュレーションから音声再生までの過程をポップ音出力の評価に適用した例について説明する。図３は、その過程を示す図である。
ここでは、回路動作のシミュレーションは、設計した音声出力回路（図３に不図示）がポップ音を発生させる出力となることが想定される波形入力を仮定して回路動作をシミュレートしている（図２のステージ１に相当）。また、この例では、音声再生装置として図３に示すようなヘッドホンを持つ回路を駆動するという回路条件をシミュレートしている。なお、シミュレートする音声再生装置は、図３に示すように、上記実施形態と同様に音声出力回路側からデジタルＰＣＭデータ（この場合には、ポップ音を発生させる立ち上がり波形入力）が入力され、ＤＡＣを通してアナログ音声信号に変換後、ヘッドホンアンプ３１、カップリングコンデンサ３３、スピーカ３５よりなるヘッドホン駆動回路を通してスピーカを駆動し、音声出力を行うという構成をなすものである。
この様にしてシミュレーションを実行し、得た結果を図４に示す。図４に示す例は２種類の立ち上げ波形を用いて行ったときの結果を示すもので、同図の（Ａ）は、ヘッドホンアンプ出力の線図に示すように直線的に立ち上げたときで、カップリング後の出力はコンデンサの作用で図示のようになる。また、同図の（Ｂ）は、ヘッドホンアンプ出力の線図に示すようにサインカーブ状に立ち上げたときで、カップリング後の出力はコンデンサの作用で図示のように典型的なポップ音を発生させる波形となっている。
【００１１】
上記のようにしてシミュレーションを行った後、得られる波形出力をＷＡＶ等の音声データ（ＰＣＭデータ）形式に変換し、さらに音声再生装置が処理可能な再生用のデジタル音声データを生成する（図２のステージ２に相当）。なお、この変換過程で処理の対象とされる波形データは、音声再生装置へ入力する立ち上げ波形（即ち、シミュレーション結果としての音声出力回路の音声出力データ）である。
前段で生成された再生用のデジタル音声データは、次に、実際にＤＡＣ、ヘッドホンアンプ、スピーカ等を持つヘッドホン（音声再生装置）に入力され、音声出力を行う（図２のステージ３に相当）。ここで、発生するポップ音を実聴することにより、評価者の判断が下されることになる。
なお、本明細書では音で表すことができないので、上記の処理過程を経て実際にヘッドホン（音声再生装置）を動作させたときのヘッドホンの動作波形をオシロスコープで観測した結果を図５に示す。図５は、図４に示すと同様に２種類の立ち上げ波形を用いて行ったときの結果を示すもので、同図の（Ａ）は、ヘッドホンアンプ出力の線図に示すように直線的に立ち上げたときで、同図の（Ｂ）は、ヘッドホンアンプ出力の線図に示すようにサインカーブ状に立ち上げたときである。また、ヘッドホンの回路構成も、シミュレーションで実行したと同様の回路を用いている。図５を図４と対応させると、波形が一致しており、目的とするポップ音がヘッドホンのスピーカから出ていることが確認できる。
【００１２】
次に、上記した音声再生ステージ（図２のステージ３）に用いる音声再生装置について、その実施形態を示す。
音声再生装置へは、シミュレートした音声出力回路の音声出力データを音声再生装置が受け入れ可能なデータ形態に変換した後、入力される。音声再生装置が受け入れ可能なデータ形態に変換する前段の処理過程（図２のステージ２）は、ＰＣ等により行うことができる。ところで、ＰＣでは、その処理機能の中に音声データの処理機能を搭載することが普通であり、音声出力を再生する装置を付属して装備している。本発明では、上記した音声再生ステージにおいて用いる音声再生装置として、ＰＣに付属する音声再生装置を使用する。
図６は、ＰＣに付属する音声再生装置を使用する本実施形態の回路構成を示す。
同図を参照して、本実施形態を説明すると、シミュレーション結果の音声出力（ＰＣＭ）データは、ＰＣ内蔵のオーディオ再生機能の要素であるＤＡＣ６１を通してアナログ音声信号に変換後、カップリングコンデンサ６２により結合したヘッドホンアンプ６３に入力される。この入力音声信号は、ヘッドホンアンプ６３、カップリングコンデンサ６４、スピーカ６５よりなるヘッドホン駆動回路を通してスピーカを駆動し、音声出力を行う。
【００１３】
ポップ音入力を例にすると、この音声再生装置では、図６に付加した各回路要素への入力信号波形が示すように、ＤＡＣ６１とヘッドホンアンプ６３のバイアス電圧が違うために必要なカップリングコンデンサ６２の作用により立ち上がり波形が積分され、山形の波形になってヘッドホンアンプ６３に入力される。従って、その後、カップリングコンデンサ６４の作用をさらに受け、スピーカ６５を駆動する入力信号は谷形に変形されることになる。このとき、先に例示した音声再生装置（図５（Ｂ）参照）の再生音声信号と異なるので、実装装置と違う再生音になって忠実に再現されない可能性があるが、回路を設計変更した場合のように、設計変更前後の回路を相対比較するような場合には、充分実聴による有効な評価が可能になる。また、この実施形態では、音声再生装置を別に用意することなく前段のデータ変換過程を行うＰＣを利用して音声を再生することができるので、容易に実施することができる、という利点がある。
【００１４】
上記した音声再生ステージ（図２のステージ３）に用いる音声再生装置の他の実施形態を示す。
上記実施形態（図６）では、音声再生装置をＰＣ内蔵の機能を用いることにより実施する例を示したが、本実施形態では、シミュレート対象の音声出力回路を搭載する装置に実装すると同一の音声再生装置を治具とし、この治具を使用して行うようにするものである。
図７は、音声再生装置を治具として使用する本実施形態の回路構成を示す。
同図を参照して、本実施形態を説明すると、シミュレーション結果の音声出力（ＰＣＭ）データは、音声再生治具の要素であるＤＡＣ７１を通してアナログ音声信号に変換後、ヘッドホンアンプ７３に直接結合させる。つまり、上記実施形態（図６）におけるようなカップリングコンデンサ６２を用いないので、アンプへの入力波形は変形しない。ヘッドホンアンプ７３に入力された音声信号は、ヘッドホンアンプ７３、カップリングコンデンサ７４、スピーカ７５よりなるヘッドホン駆動回路を通してスピーカを駆動し、音声出力を行う。
ポップ音入力を例にすると、この音声再生装置では、図７に付加した各回路要素への入力信号波形が示すように、ＤＡＣ７１とヘッドホンアンプ７３は直接結合されているので、入力の立ち上がり波形を変える要素は、カップリングコンデンサ７４のみであり、コンデンサの作用により積分され、スピーカ６５を駆動する入力信号は山形に変形される。このときには、先に例示した音声再生装置（図５（Ｂ）参照）の再生音声信号と同一になる
このように、本実施形態の音声再生治具によれば、実装装置の再生音が忠実に再現されるので、実聴による適正な評価が可能になる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によると、音声出力回路の設計過程で行う回路シミュレータの結果として得られる音声出力データに基いて実際に音声を再生するようにし、実聴により回路を検証することができるので、設計段階にある回路に対する適正な評価（例えば、開発者とユーザ間に生じる可能性のある聴感評価のズレを設計段階で減少させる）を可能にし、延いては開発期間の短縮化を図り、開発効率の向上、コストの削減が可能になる。
また、回路シミュレータを構築するコンピュータに内蔵する音声再生装置により音声を再生するようにしたので、音声再生装置を別に用意することがないので、容易に実施することができる。
また、音声再生装置をシミュレート対象の音声出力回路を搭載する装置に実装する音声再生装置を治具として用いるようにしたので、実装装置の再生音が忠実に再現されるので、一層適正な評価が可能になる。
また、音声出力回路の立ち上げ時の動作をシミュレートするようにしたので、ポップ音に対する有効な評価方法を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の音声出力回路評価方法を適用したＩＣ開発のフローを示す。
【図２】ソフトウェア実聴評価を行うための音声再生処理フローを示す。
【図３】ポップ音出力の実聴評価に適用した音声再生処理過程を示す。
【図４】図３のシミュレーション過程を異なる立ち上げ入力により実行し、得た結果を示す。
【図５】図３の音声再生（実聴）過程を異なる立ち上げ入力により実行し、得た結果を示す。
【図６】音声再生に用いる音声再生装置としてＰＣに付属する装置を使用するときの回路構成を示す。
【図７】音声再生に用いる音声再生装置として実装装置の治具を使用するときの回路構成を示す。
【図８】従来から行われている一般的なＩＣ開発のフローを示す。
【符号の説明】
３１，６３，７３…ヘッドホンアンプ、
３３，６２，６４，７４…カップリングコンデンサ、
６１，７１…ＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｏ  Ａｎａｌｏｇ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）、
３５，６５，７５…スピーカ。
【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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