(57)【要約】【課題】ＰＷＭ信号生成手段からの信号出力期間の前後にローパスフィルタの直流レベルが変動することによるショックノイズの発生を解消できる音響信号生成装置を提供する。【解決手段】所定周波数のキャリア信号を生成する発振手段２１と、音響データに基づいて前記キャリア信号をパルス幅変調するＰＷＭ信号生成手段２２と、前記ＰＷＭ信号生成手段２２から出力されたＰＷＭ信号をアナログ音響信号に変換するローパスフィルタ３０とを備え、前記ＰＷＭ信号生成手段２２が、前記音響データに基づきパルス幅変調する前または後に、前記キャリア信号のデューティ比を可聴域外の周波数で段階的に変化させる。【選択図】図１
2007235409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響データに基づいてパルス幅変調されたＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、前記ＰＷＭ信号生成手段から出力されたＰＷＭ信号をアナログ音響信号に変換するローパスフィルタとを備え、前記ＰＷＭ信号生成手段が、前記音響データに基づきパルス幅変調する前または後に、デューティ比を可聴域外の周波数で段階的に変化させたパルス信号を出力する音響信号生成装置。
【請求項２】
音響データに基づいてパルス幅変調されたＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、前記ＰＷＭ信号生成手段から出力されたＰＷＭ信号をアナログ音響信号に変換するローパスフィルタとを備え、前記ＰＷＭ信号生成手段が、前記音響データに基づきパルス幅変調する前または後に、デューティ比を可聴域外の周波数で正弦波特性に従って変化させたパルス信号を出力する音響信号生成装置。
【請求項３】
音響データに基づいてパルス幅変調されたＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、前記ＰＷＭ信号生成手段から出力されたＰＷＭ信号をアナログ音響信号に変換するローパスフィルタとを備え、前記ＰＷＭ信号生成手段が、前記音響データに基づくパルス幅変調の前または後に、常時所定のデューティ比のパルス信号を出力する音響信号生成装置。
【請求項４】
音響データに基づいてパルス幅変調されたＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、前記ＰＷＭ信号生成手段から出力されたＰＷＭ信号をアナログ音響信号に変換するローパスフィルタとを備え、前記ＰＷＭ信号生成手段の出力端子が信号出力状態と出力ハイインピーダンス状態に切替可能に構成され、少なくとも前記音響データに基づくＰＷＭ信号の出力前または後に前記出力端子を出力ハイインピーダンス状態に切り替える出力モード切替手段と、前記出力モード切替手段により出力ハイインピーダンス状態に切り替えたときに前記出力端子を所定の直流電圧値に維持する直流電圧調整手段を備えている音響信号生成装置。
【請求項５】
前記ＰＷＭ信号生成手段は、所定タイミングでＤＭＡ転送された音響データに基づいてパルス幅変調する請求項１から４の何れかに記載の音響信号生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルの音響データに基づいて音響信号の電圧振幅をデジタルパルス幅に変換するＰＷＭ方式を採用する音響信号生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、供給されたキャリア信号を音声信号のレベルに基づいてパルス幅変調するパルス幅変調回路と、その出力パルスと反転パルスとをローパスフィルタを含むバランストトランスフォーマレス増幅回路に出力してスピーカを駆動するパルス幅変調増幅回路が提案されている。
【０００３】
このようなパルス幅変調増幅回路では、音声信号が入力されない状態においてもパルス幅変調回路からキャリア信号となるパルスが出力されるため、電源オン・オフ時にはパルスの出現、消滅に起因するショックノイズが発生するという問題点があった。
【０００４】
そこで、パルス幅変調回路と、パルス幅変調回路に供給するキャリア信号の周波数より高い周波数でかつキャリア信号と同期した出力を発振する発振器と、電源電圧が印加される時定数回路と、発振器の発振出力を鋸歯状波の出力に変換する変換手段と、時定数回路の出力レベルと変換手段からの出力レベルとをレベル比較するレベル比較器と、レベル比較器の出力とパルス幅変調回路の出力を入力とする排他論理和回路とを備え、排他論理和回路の出力およびパルス幅変調回路の出力をバランストトランスフォーマレス増幅回路に出力する技術が提案されていた（特許文献１）。
【０００５】
上述のパルス幅変調増幅回路によれば、電源投入時および電源遮断時におけるバランストトランスフォーマレス増幅回路への出力が互いに同位相となって、パルス変調回路の出力および排他論理和回路の出力によって駆動される負荷にショックノイズを発生させることは無くなるというものであった。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１９６９４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述した従来のパルス幅変調増幅回路では、変換手段や時定数回路というアナログ回路を別途設ける必要があり、デジタル信号処理のみで対処できないという問題や、音声信号が入力されている場合において、排他論理和回路の出力の位相が遷移状態にあるときは、負荷に出力される音声信号に歪が生ずるために、遷移状態にある一定期間はミュートをかけなければならないという問題があった。
【０００８】
また、上述したバランストトランスフォーマレス増幅回路を用いずに、所定周波数のキャリア信号を生成する発振手段と、音響データに基づいて前記キャリア信号をパルス幅変調するＰＷＭ信号生成手段と、前記ＰＷＭ信号生成手段から出力されたＰＷＭ信号をアナログ音響信号に変換するローパスフィルタとを備えた音響信号生成装置では、上述の位相調整による対処法が採用できないという問題があった。
【０００９】
また、音響データに基づきパルス幅変調を行なうタイミングの前後に同期して前記ＰＷＭ信号生成手段から信号が出力され、その他の期間でハイレベルまたはローレベルに固定されるような場合には、信号出力期間の前後にローパスフィルタの直流レベルがセンターレベルに変動し、センターレベルからハイレベルまたはローレベルに移行する際にショックノイズが発生するという問題もあった。
【００１０】
本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、ＰＷＭ信号生成手段からの信号出力期間の前後にローパスフィルタの直流レベルが変動することによるショックノイズの発生を解消できる音響信号生成装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の目的を達成するため、本発明による音響信号生成装置の第一の特徴構成は、音響データに基づいてパルス幅変調されたＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、前記ＰＷＭ信号生成手段から出力されたＰＷＭ信号をアナログ音響信号に変換するローパスフィルタとを備え、前記ＰＷＭ信号生成手段が、前記音響データに基づきパルス幅変調する前または後に、デューティ比を可聴域外の周波数で段階的に変化させたパルス信号を出力する点にある。
【００１２】
上述の構成によれば、ＰＷＭ信号生成手段により、ローレベルまたはハイレベルの信号から音響データに基づくＰＷＭ信号が出力されるまでの間に、その出力信号が可聴域外の周波数で小さなまたは大きなデューティ比から大きなまたは小さなデューティ比のパルス信号に段階的に変化するように変調制御されるので、音響データに基づくＰＷＭ信号が出力されるまでにローパスフィルタの直流レベルが段階的にセンターレベルに変化し、ショックノイズの発生を回避することができるのである。
【００１３】
また、反対に、ＰＷＭ信号生成手段により、音響データに基づくＰＷＭ信号が終了してローレベルまたはハイレベルの信号が出力されるまでの間に、その出力信号が可聴域外の周波数で大きなまたは小さなデューティ比から小さなまたは大きなデューティ比のパルス信号に段階的に変化するように変調制御されるので、音響データに基づくＰＷＭ信号が出力された後にローパスフィルタの直流レベルが段階的にローレベルまたはハイレベルに変化し、ショックノイズの発生を回避することができるのである。
【００１４】
同第二の特徴構成は、音響データに基づいてパルス幅変調されたＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、前記ＰＷＭ信号生成手段から出力されたＰＷＭ信号をアナログ音響信号に変換するローパスフィルタとを備え、前記ＰＷＭ信号生成手段が、前記音響データに基づきパルス幅変調する前または後に、デューティ比を可聴域外の周波数で正弦波特性に従って変化させたパルス信号を出力する点にある。
【００１５】
第一の特徴構成によれば、パルス信号のデューティ比を段階的に変化させる変調信号によっては、その変調信号に含まれる高調波の影響により多少のノイズが発生するおそれがあるが、上述の構成によれば、デューティ比が正弦波特性に従って滑らかに変化するので、急峻な変化が回避されノイズ成分が可聴域外に追いやられ、ショックノイズの発生を確実に回避することができるのである。
【００１６】
同第三の特徴構成は、音響データに基づいてパルス幅変調されたＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、前記ＰＷＭ信号生成手段から出力されたＰＷＭ信号をアナログ音響信号に変換するローパスフィルタとを備え、前記ＰＷＭ信号生成手段が、前記音響データに基づくパルス幅変調の前または後に、常時所定のデューティ比のパルス信号を出力する点にある。
【００１７】
上述の構成によれば、音響データに基づくＰＷＭ信号が出力される前後には、常に所定のデューティ比のパルス信号が出力されるので、音響データに基づくＰＷＭ信号の出力の前後にわたって、ローパスフィルタの出力直流レベルがセンターレベルに維持され、従って、ショックノイズが発生することが無くなるのである。
【００１８】
同第四の特徴構成は、音響データに基づいてパルス幅変調されたＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、前記ＰＷＭ信号生成手段から出力されたＰＷＭ信号をアナログ音響信号に変換するローパスフィルタとを備え、前記ＰＷＭ信号生成手段の出力端子が信号出力状態と出力ハイインピーダンス状態に切替可能に構成され、少なくとも前記音響データに基づくＰＷＭ信号の出力前または後に前記出力端子を出力ハイインピーダンス状態に切り替える出力モード切替手段と、前記出力モード切替手段により出力ハイインピーダンス状態に切り替えたときに前記出力端子を所定の直流電圧値に維持する直流電圧調整手段を備えている点にある。
【００１９】
上述の構成によれば、音響データに基づくＰＷＭ信号が出力される前後には、出力モード切替手段によりＰＷＭ信号生成手段の出力端子がハイインピーダンス状態に切り替えられ、それに伴ない直流電圧調整手段により維持される直流電圧によりローパスフィルタの出力直流レベルがセンターレベルに維持されるので、ショックノイズが発生することが無くなるのである。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明した通り、本発明によれば、ＰＷＭ信号生成手段からの信号出力期間の前後にローパスフィルタの直流レベルが変動することによるショックノイズの発生を解消できる音響信号生成装置を提供することができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明による音響信号生成装置を車載オーディオ装置に適用した実施形態について説明する。
【００２２】
前記車載オーディオ装置は、車両に搭載され、音楽を聴く、映像を見る、さらには地図情報の表示やナビゲーションメッセージの出力等のカーナビゲーションシステムの出力装置としての機能を発揮すること等を目的とする装置で、例えば、前記車載オーディオ装置に挿入されたＣＤ、ＤＶＤ、またはメモリーカード等のメディアに記録されている音響や画像等の情報、あるいはアンテナによって受信した音響や画像等の情報等を前記車載オーディオ装置に備えられているスピーカーやモニタによって車両の運転者等に提供される。
【００２３】
前記車載オーディオ装置としての音響信号生成装置１は、図１に示すように、前記メディアや前記アンテナ等からの音響や画像等のデータを入力する外部データ入力部１０と、前記外部データ入力部１０から入力した音響データに基づいて後述するＰＷＭ信号の生成を行ったり前記音響信号生成装置の動作の制御を行ったりする制御部２０と、前記制御部２０から出力された前記ＰＷＭ信号をアナログ音響信号に変換するローパスフィルタ３０と、前記ＰＷＭ信号に対して種々の処理を行う信号処理手段４０と、前記アナログ音響信号を出力させる音響信号出力部５０を備えて構成されている。また、前記音響信号出力部５０はパワーアンプ６０と接続され、可聴音がスピーカー７０から出力されるように構成されている。
【００２４】
前記外部データ入力部１０は、音楽データが記録されたＣＤや地図データが記録されたＤＶＤ等のメディアを挿入することによってデータ入力を行うメディア挿入部１１と、アンテナにより受信されたデジタルテレビ放送等を選局して復調するデータ受信部１２を備え、複数のメディアや放送波からの音響や画像等のデータが入力可能に構成されている。
【００２５】
前記制御部２０は、前記音響信号生成装置１の動作の制御や、前記外部データ入力部１０から入力した音響データに基づいて後述するＰＷＭ信号の生成を行うように構成されている。詳述すると、前記制御部２０は、図１においては図示しない制御信号線によって前記音響信号生成装置１の構成要素で制御が必要な要素と接続されており、前記構成要素に対して動作タイミング、動作時間、または動作内容等を制御信号によって指示する。ＰＷＭ信号の生成についての詳細は後述する。
【００２６】
前記ローパスフィルタ３０は、前記制御部２０から出力されたＰＷＭ信号をアナログ音響信号に変換するように構成されており、詳細は後述する。
【００２７】
前記信号処理手段４０は、前記ローパスフィルタ３０より出力された前記アナログ音響信号に対して様々な処理を行うように構成されている。例えば、前記アナログ音響信号の増幅や減衰によるボリュームコントロールや、前記アナログ音響信号の周波数帯域毎にゲインの増減を行うことによる音質コントロールや、前記アナログ音響信号に発生した時間遅延や振幅の乱れ等を位相補正と高域増幅等を組合せて修復し、原音の波形に近い音響出力波形を維持するＢＢＥ音質コントロール等を行う。
【００２８】
前記音響信号出力部５０は、前記アナログ音響信号を出力するように構成されており、詳述すると、外部アンプ等に接続するための音響信号出力端子５１と、前記アナログ音響信号の出力を止める（ミュートする）ための消音手段５２を備えて構成されている。前記音響信号出力端子５１の例としては、ＲＣＡ形状の端子が挙げられる。前記消音手段５２は、車両の運転者等が前記音響信号生成装置１に搭載されている消音スイッチ（図示せず）を操作することによって、または前記制御部２０からの制御によって、前記アナログ音響信号の前記音響信号出力端子５１からの出力を所定タイミングで遮断するように構成されている。
【００２９】
前記パワーアンプ６０は、前記音響信号出力部５０と接続され、前記アナログ音響信号を増幅させてスピーカー７０へ出力するように構成されている。
【００３０】
以下、前記制御部２０と前記ローパスフィルタ３０について説明する。
【００３１】
前記制御部２０は、所定周波数のキャリア信号を生成する発振手段２１と、音響データに基づいて前記キャリア信号をパルス幅変調するＰＷＭ信号生成手段２２を備えて構成されている。
【００３２】
前記発振手段２１は、所定周波数のキャリア信号を生成するように構成されており、図２（ａ）に示すような、一定周波数８０ｋＨｚ、一定振幅、且つ、ハイレベルＨＬとローレベルＬＬが各々同一の時間、つまり、デューティ比が１／２で繰り返されるパルス波を発振出力する。本実施形態では方形パルス波を使用しているが、これに限るものではなく、デューティ比の変調が可能な波形であれば、積分波や階段波等の他のパルス波を出力するものであってもよい。
【００３３】
前記音響データはＰＣＭ等のデジタル音響データで構成され、前記ＰＷＭ信号生成手段２２は、当該音響データに基づいて、前記キャリア信号のデューティ比を変調、つまりＰＷＭ変調して出力するように構成されている。
【００３４】
前記音響データの信号値が大きい、つまり前記信号値が正の最大振幅値に近い値である程、デューティ比が大きくなるように変調され、前記音響データの信号値が小さい、つまり前記信号値が負の最大振幅値に近い値である程、デューティ比が小さくなるように変調され、前記音響データの信号値が零の場合には、デューティ比が１／２になるように変調される。
【００３５】
つまり、前記ＰＷＭ信号生成手段２２は、前記音響データをデューティ比データに変換し、デューティ比１／２のキャリア信号を変換されたデューティ比データに基づいて変調することによって、図２（ｂ）に示すようなＰＷＭ信号を生成している。
【００３６】
前記制御部２０は、例えば、制御プログラムが内蔵されたＲＯＭと、前記音響データが格納されるＲＡＭと、ＣＰＵを備えて構成することができ、前記制御プログラムに基づいてＣＰＵの内部タイマーを作動させて前記キャリア信号を生成するブロックにより前記発振手段２１を構成し、前記制御プログラムに基づいて前記ＲＡＭに格納された音響データを読み出して前記キャリア信号をＰＷＭ変調するブロックにより前記ＰＷＭ信号生成手段２２を構成することができる。
【００３７】
前記ＲＡＭには、前記外部データ入力部１０から入力された音響データが格納されるように構成されているが、音響データとしては、予めＲＯＭに格納された固定の音響データを利用することも可能である。また、前記外部データ入力部１０から入力された音響データは所定タイミングで作動するＤＭＡ転送により取り込むことができる。前記制御部２０は所定タイミングで前記ＲＡＭに音響データを取り込み、取り込んだ音響データに基づいてＰＷＭ信号を生成出力することができる。
【００３８】
従って、前記制御部２０は、ＰＷＭ信号を出力する必要が生じたタイミングでＤＭＡ転送により音響データを取得するとともに前記キャリア信号を生成し、次に取り込んだ音響データに基づいて前記キャリア信号をＰＷＭ変調して出力し、出力が終了すると前記キャリア信号を停止するように構成することができる。この場合には、音響データに基づきパルス幅変調を行なうタイミングの前後に同期してキャリア信号が生成されて前記ＰＷＭ信号生成手段から出力され、その他の期間でハイレベルまたはローレベルに固定される。
【００３９】
前記ローパスフィルタ３０は、前記ＰＷＭ信号生成手段２２で生成された前記ＰＷＭ信号をアナログ音響信号に変換するように構成されている。詳述すると、前記ＰＷＭ信号のデューティ比が１／２より大きい場合は、前記デューティ比が大きい程、絶対値が大きい正の信号値であるアナログ信号に変換し、前記ＰＷＭ信号のデューティ比が１／２である場合は、信号値が零のアナログ信号に変換し、前記ＰＷＭ信号のデューティ比が１／２より小さい場合は、前記デューティ比が小さい程、絶対値が大きい負の信号値であるアナログ信号に変換する変換処理を実行する。つまり、前記ＰＷＭ信号におけるデューティ比の変動を信号値の大きさの変動に変換することで、図２（ｂ）に示すような前記ＰＷＭ信号を図２（ｃ）に示すようなアナログ音響信号へ変換するのである。前記アナログ音響信号は、センターレベルＣＬを基準信号電圧として、前記ＰＷＭ信号のデューティ比が最大の場合のハイレベルＨＬと最小の場合のローレベルＬＬとの間の値であるアナログ信号を出力する。
【００４０】
上述したように、音響データに基づきパルス幅変調を行なうタイミングの前後に同期して前記ＰＷＭ信号生成手段から信号が出力され、その他の期間でハイレベルまたはローレベルに固定されるような場合には、信号出力期間の前後にローパスフィルタの直流レベルがセンターレベルに変動し、センターレベルからハイレベルまたはローレベルに移行する際にショックノイズが発生する。
【００４１】
そこで、本発明では、前記ＰＷＭ信号生成手段２２が、前記音響データに基づきパルス幅変調する前または後において、前記キャリア信号を変化させることによりショックノイズの発生を回避するように構成されている。尚、以下の説明では、前記音響データに基づきパルス幅変調する前または後における信号レベルがローレベルである形態について説明しているが、ハイレベルである形態であっても同様である。
【００４２】
第一の実施形態は、前記ＰＷＭ信号生成手段２２が、図２（ｂ）における音声非再生区間Ａから音声再生区間Ｂへ移行する直前の区間ＡＢ、または前記音声再生区間Ｂから前記音声非再生区間Ａへと移行した直後の区間ＢＡにおいて、前記キャリア信号を可聴域外の周波数で段階的にデューティ比を変化させる形態である。
【００４３】
詳述すると、音声再生開始時に、前記ＰＷＭ信号生成手段２２が音響データに基づいてパルス幅変調する場合においては、図３（ａ）に示すように、ＰＷＭ信号をタイミングＴＡ１にてローレベルＬＬからデューティ比１／２のパルス波へ変化させると、図３（ｂ）に示すように、出力したアナログ音響信号が、ローレベルＬＬからセンターレベルＣＬへ変化する過程においてショックノイズＮＡが発生する。
【００４４】
ところが、本実施形態では、図３（ｃ）に示すように、ＰＷＭ信号のデューティ比をタイミングＴＡ１より前に相当するタイミングＴＡ２より段階的に変化させることによって、図３（ｄ）に示すように、出力したアナログ音響信号がローレベルＬＬからセンターレベルＣＬへ緩やかに変化するように構成している。つまり、この緩やかに変化しているタイミングにおいてアナログ音響信号の周波数は低くなっており、本実施形態では、ＰＷＭ信号のデューティ比の変化の割合を小さくすることでアナログ音響信号の変化の割合を小さくして、アナログ音響信号の周波数が可聴域内の周波数よりも低い可聴域外の周波数となるように構成されている。
【００４５】
一方、音声再生終了時に、前記ＰＷＭ信号生成手段が音響データに基づいてパルス幅変調する場合においては、図３（ｅ）に示すように、ＰＷＭ信号をタイミングＴＢ１においてデューティ比１／２のパルス波からローレベルＬＬへ変化させると、図３（ｆ）に示すように、出力したアナログ音響信号が、センターレベルＣＬからローレベルＬＬへ変化する過程においてショックノイズＮＢが発生する。
【００４６】
ところが、本実施形態では、図３（ｇ）に示すように、ＰＷＭ信号のデューティ比をタイミングＴＢ１から前記タイミングＴＢ１より後に相当するタイミングＴＢ２にかけて段階的に変化させることによって、図３（ｈ）に示すように、出力したアナログ音響信号がセンターレベルＣＬからローレベルＬＬへ緩やかに変化するように構成している。つまり、この緩やかに変化しているタイミングにおいてアナログ音響信号の周波数は低くなっており、本実施形態では、ＰＷＭ信号のデューティ比の変化の割合を小さくすることでアナログ音響信号の変化の割合を小さくして、アナログ音響信号の周波数が可聴域内の周波数よりも低い可聴域外の周波数となるように構成されている。
【００４７】
尚、上述のデューティ比の段階的変化を実現するために、前記制御部２０は、デューティ比を一定周期で一定値増減させる制御をするように構成されている。
【００４８】
第二の実施形態は、前記ＰＷＭ信号生成手段２２が、図２（ｂ）における前記区間ＡＢまたは前記区間ＢＡにおいて、前記キャリア信号を可聴域外の周波数で正弦波特性に従ってデューティ比を変化させる形態である。
【００４９】
詳述すると、音声再生開始時に、上記で示した図３（ａ）と図３（ｂ）の場合は、出力したアナログ音響信号がローレベルＬＬからセンターレベルＣＬへ変化する過程においてショックノイズＮＡが発生するが、本実施形態では、図４（ａ）に示すように、ＰＷＭ信号のデューティ比を前記タイミングＴＡ１より前に相当するタイミングＴＡ３より正弦波特性に従って変化させることによって、図４（ｂ）に示すように、出力したアナログ音響信号がローレベルＬＬからセンターレベルＣＬへ緩やかに変化するように構成している。つまり、この緩やかに変化しているタイミングにおいてアナログ音響信号の周波数は低くなっており、本実施形態では、ＰＷＭ信号のデューティ比の変化の割合を小さくすることでアナログ音響信号の変化の割合を小さくして、アナログ音響信号の周波数が可聴域内の周波数よりも低い可聴域外の周波数となるように構成されている。
【００５０】
一方、音声再生終了時に、上記で示した図３（ｅ）と図３（ｆ）の場合は、出力したアナログ音響信号がセンターレベルＣＬからローレベルＬＬへ変化する過程においてショックノイズＮＢが発生するが、本実施形態では、図４（ｃ）に示すように、ＰＷＭ信号のデューティ比を前記タイミングＴＢ１から前記タイミングＴＢ１より後に相当するタイミングＴＢ３にかけて段階的に変化させることによって、図４（ｄ）に示すように、出力したアナログ音響信号がセンターレベルＣＬからローレベルＬＬへ緩やかに変化するように構成している。つまり、この緩やかに変化しているタイミングにおいてアナログ音響信号の周波数は低くなっており、本実施形態では、ＰＷＭ信号のデューティ比の変化の割合を小さくすることでアナログ音響信号の変化の割合を小さくして、アナログ音響信号の周波数が可聴域内の周波数よりも低い可聴域外の周波数となるように構成されている。
【００５１】
尚、上述のデューティ比の正弦波特性に従った変化を実現するために、前記制御部２０は、例えば、デューティ比の初期値を０、最終値を１／２として、初期値と最終値の間の変化量は一定周期毎に正弦波関数による演算を行った出力とする処理を行うことで、デューティ比の変化量を決定する制御を行うように構成されている。
【００５２】
第三の実施形態は、前記ＰＷＭ信号生成手段２２が、図２（ｂ）における前記区間Ａと前記区間Ｂの何れの状態においても、常時デューティ比が１／２のキャリア信号を出力する形態である。
【００５３】
詳述すると、音声再生開始時において、上記で示した図３（ａ）と図３（ｂ）の場合は、出力したアナログ音響信号がローレベルＬＬからセンターレベルＣＬへ変化する過程においてショックノイズＮＡが発生するが、本実施形態では、図５（ａ）に示すように、前記発振手段２１は、デューティ比１／２のキャリア信号をタイミングに係わらず常時出力する、つまり、キャリア信号にローレベルＬＬが存在しない状態とすることによって、図５（ｂ）の実線に示すように、出力したアナログ音響信号が常時センターレベルを維持するように構成されている。即ち、図５（ｂ）の点線に示すような、音声非再生状態と音声再生状態におけるローレベルＬＬとセンターレベルＣＬの差分が存在しないので、前記ショックノイズＮＡは発生しない。
【００５４】
一方、音声再生終了時において、上記で示した図３（ｅ）と図３（ｆ）の場合は、出力したアナログ音響信号がセンターレベルＣＬからローレベルＬＬへ変化する過程においてショックノイズＮＢが発生するが、本実施形態では、図５（ｃ）に示すように、前記発振手段２１は、デューティ比１／２のＰＷＭ信号をタイミングに係わらず常時出力する、つまり、キャリア信号にローレベルＬＬが存在しない状態とすることによって、図５（ｄ）の実線に示すように、出力したアナログ音響信号が常時センターレベルＣＬを維持するように構成されている。即ち、図５（ｃ）の点線に示すような、音声再生状態と音声非再生状態におけるセンターレベルＣＬとローレベルＬＬの差分が存在しないので、前記ショックノイズＮＢは発生しない。
【００５５】
尚、本実施形態では、前記音響信号生成装置１の電源がオンである場合は、音声の再生の有無に係わらず常時デューティ比が１／２のキャリア信号が前記発振手段２１から出力されているが、前記音響信号生成装置１の電源がオフである場合は、前記キャリア信号は出力されていない。よって、前記音響信号生成装置１の電源のオフからオンへの切替時またはオンからオフへの切替時はショックノイズが発生するが、本実施形態では、電源状態切替時において、前記消音手段５２によってアナログ音響信号の出力を遮断することで、前記ショックノイズの発生を回避している。
【００５６】
第四の実施形態は、図６に示すように、前記ＰＷＭ信号生成手段２２の出力端子２２ｏｕｔが信号出力状態と出力ハイインピーダンス状態に切替可能に構成され、少なくとも前記音響データに基づくＰＷＭ信号の出力前または後に前記出力端子２２ｏｕｔを出力ハイインピーダンス状態に切り替える出力モード切替手段２３と、前記出力モード切替手段２３により出力ハイインピーダンス状態に切り替えたときに前記出力端子２２ｏｕｔを所定の直流電圧値に維持する直流電圧調整手段２４を備えて構成されている形態である。
【００５７】
前記出力モード切替手段２３は、少なくとも前記音響データに基づくＰＷＭ信号の出力前または後に前記出力端子２２ｏｕｔを出力ハイインピーダンス状態に切り替えるように構成されている。詳述すると、前記出力モード切替手段２３は、前記ＰＷＭ信号の出力前または後、つまり図２（ｂ）の前記区間Ａにおいては、前記ＰＷＭ信号生成手段の前記出力端子２２ｏｕｔを入力に切り替える。前記出力端子２２ｏｕｔが入力に切り替えられることによって、前記出力端子２２ｏｕｔの端子電圧は外部回路に依存するようになる。前記外部回路として前記出力端子２２ｏｕｔの端子電圧を所定値に維持するための回路が、以下に説明する前記直流電圧調整手段２４である。
【００５８】
前記直流電圧調整手段２４は、前記出力モード切替手段２３により出力ハイインピーダンス状態に切り替えたときに前記出力端子２２ｏｕｔを所定の直流電圧値に維持するように構成されている。例えば、前記直流電圧調整手段２４が、アナログ音響信号の最大信号値であるハイレベルＨＬと同値の基準電圧Ｖｒｅｆを生成する基準電圧生成手段２４１と、前記基準電圧Ｖｒｅｆを分圧してアナログ音響信号の基準信号電圧であるセンターレベルＣＬと同値の電圧を生成するための二個の抵抗２４２を備えている構成が挙げられる。
【００５９】
第四の実施形態の動作について詳述すると、音声再生開始時に、上記で示した図３（ａ）と図３（ｂ）の場合は、出力したアナログ音響信号がローレベルＬＬからセンターレベルＣＬへ変化する過程においてショックノイズＮＡが発生する。しかし、本実施形態では、図７（ａ）に示すように、前記タイミングＴＡ１以前では、上述したように、前記出力モード切替手段２３によって前記ＰＷＭ信号生成手段２２の出力端子２２ｏｕｔは入力に切り替えられており、前記直流電圧調整手段２４によってセンターレベルＣＬに維持されているが、前記タイミングＴＡ１以降では、前記出力端子２２ｏｕｔは出力に切り替えられ、前記ＰＷＭ信号を出力する。つまり、図７（ａ）に示した信号を前記ローパスフィルタ３０で変換したアナログ音響信号は、図７（ｂ）の実線で示すように、前記タイミングＴＡ１の前後に係わらずセンターレベルＣＬを維持しているため、前記ショックノイズＮＡは発生しない。
【００６０】
一方、音声再生終了時に、上記で示した図３（ｅ）と図３（ｆ）の場合は、出力したアナログ音響信号がセンターレベルＣＬからローレベルＬＬへ変化する過程においてショックノイズＮＢが発生する。しかし、本実施形態では、図７（ｃ）に示すように、前記タイミングＴＢ１以前では、前記出力端子２２ｏｕｔは出力に切り替えられており、前記ＰＷＭ信号を出力しているが、前記タイミングＴＢ１以降では、上述したように、前記出力モード切替手段２３によって前記ＰＷＭ信号生成手段２２の出力端子２２ｏｕｔは入力に切り替えられ、前記直流電圧調整手段２４によってセンターレベルＣＬに維持されている。つまり、図７（ｃ）に示した信号を前記ローパスフィルタ３０で変換したアナログ音響信号は、図７（ｄ）に示すように、前記タイミングＴＢ１の前後に係わらずセンターレベルＣＬを維持しているため、前記ショックノイズＮＢは発生しない。
【００６１】
以下、別実施形態について説明する。上述の実施形態では、制御部２０にＲＡＭを備え、前記外部データ入力部１０から直接的にデータを取得する構成について説明したが、図８に示すように、外部に大容量の記憶手段２５を備えて構成し、前記記憶前記２５に前記外部データ入力部１０より入力した音響データを一時格納しておき、前記音響データが必要となったタイミングで、前記制御部２０が前記音響データをＤＭＡ転送することによって利用するように構成することも可能である。
【００６２】
上述の構成によれば、例えば、前記外部データ入力部１０から入力した音響データが大容量であるために、ＲＡＭに前記音響データの全てを格納することが出来ない場合であっても、前記制御部２０が記憶手段に直接アクセスして音響データをＤＭＡ転送させることによって、大容量の音響データに対応することが可能となる。
【００６３】
また、別の例として、車両の振動等の要因でデータが途切れたことによるデータの連続性の喪失を修復して再生できるようにするために、一定時間データを記憶しておくことも可能となる。
【００６４】
上述の実施形態では、ＰＷＭ信号生成手段２２が、所定タイミングでＤＭＡ転送された音響データに基づいて前記キャリア信号をパルス幅変調するものを説明したが、外部データ入力部１０からリアルタイムで入力される音響データに基づいてキャリア信号をパルス幅変調するように構成するものであってもよい。
【００６５】
上述の第一の実施形態において、デューティ比の段階的変化を実現するために、前記制御部２０が一定周期の方形波のデューティ比を一定値ずつ増加または減少させる構成について説明したが、デューティ比の変化量は可聴域外の周波数であれば、特に限定されるものではない。
【００６６】
上述の実施形態では、音響信号生成装置１はパワーアンプ６０と接続されており、前記パワーアンプ６０がスピーカー７０と接続されている構成について説明したが、前記音響信号生成装置１と前記パワーアンプ６０または前記スピーカー７０、あるいは双方が一体に構成されていてもよい。
【００６７】
上述の実施形態では、ＰＷＭ信号生成手段２２と信号処理手段４０の間にローパスフィルタ３０が挿入されている構成について説明したが、前記信号処理手段４０が前記ローパスフィルタ３０が組み込まれるように構成されていてもよい。
【００６８】
尚、上述した実施形態は、本発明の一例に過ぎず、本発明の作用効果を奏する範囲において各ブロックの具体的構成を適宜変更設計できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】音響信号生成装置の機能ブロック構成図
【図２】（ａ）は、キャリア信号を示し、（ｂ）は、ＰＷＭ信号を示し、（ｃ）は、アナログ音響信号を示す波形の説明図
【図３】（ａ）は、音声再生開始時近傍のＰＷＭ信号を示し、（ｂ）は、図３（ａ）に対応して出力したアナログ音響信号を示し、（ｃ）は、音声再生開始時近傍でデューティ比を段階的に変化させたＰＷＭ信号を示し、（ｄ）は、図３（ｃ）に対応して出力したアナログ音響信号を示し、（ｅ）は、音声再生終了時近傍のＰＷＭ信号を示し、（ｆ）は、図３（ｅ）に対応して出力したアナログ音響信号を示し、（ｇ）は、音声再生終了時近傍でデューティ比を段階的に変化させたＰＷＭ信号を示し、（ｈ）は、図３（ｇ）に対応して出力したアナログ音響信号を示す波形の説明図
【図４】（ａ）は、音声再生開始時近傍でデューティ比を正弦波特性に従って変化させたＰＷＭ信号を示し、（ｂ）は、図４（ａ）に対応して出力したアナログ音響信号を示し、（ｃ）は、音声再生終了時近傍でデューティ比を正弦波特性に従って変化させたＰＷＭ信号を示し、（ｄ）は、図４（ｃ）に対応して出力したアナログ音響信号を示す波形の説明図
【図５】（ａ）は、音声再生開始時近傍でタイミングに係わらず常時出力させたデューティ比１／２のキャリア信号を示し、（ｂ）は、図５（ａ）に対応して出力したアナログ音響信号を示し、（ｃ）は、音声再生終了時近傍でタイミングに係わらず常時出力させたデューティ比１／２のキャリア信号を示し、（ｄ）は、図５（ｃ）に対応して出力したアナログ音響信号を示す波形の説明図
【図６】出力モード切替手段と直流電圧調整手段を備えた音響信号生成装置の機能ブロック構成図
【図７】（ａ）は、音声再生開始時近傍で出力モードを切り替えたＰＷＭ信号を示し、（ｂ）は、図７（ａ）に対応して出力したアナログ音響信号を示し、（ｃ）は、音声再生終了時近傍で出力モードを切り替えたＰＷＭ信号を示し、（ｄ）は、図７（ｃ）に対応して出力したアナログ音響信号を示す波形の説明図
【図８】記憶手段を備えた音響信号生成装置の機能ブロック構成図
【符号の説明】
【００７０】
１：音響信号生成装置
１０：外部データ入力部
２０：制御部
２１：発振手段
２２：ＰＷＭ信号生成手段
２３：出力モード切替手段
２４：直流電圧調整手段
２５：記憶手段
３０：ローパスフィルタ
４０：信号処理手段
５０：音響信号出力部
５２：消音手段
【図１】
2007235409.tif 000003
【図２】
2007235409.tif 000004
【図３】
2007235409.tif 000005
【図４】
2007235409.tif 000006
【図５】
2007235409.tif 000007
【図６】
2007235409.tif 000008
【図７】
2007235409.tif 000009
【図８】
2007235409.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成18年8月9日(2006.8.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響データに基づいてパルス幅変調されたＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、前記ＰＷＭ信号生成手段から出力されたＰＷＭ信号をアナログ音響信号に変換するローパスフィルタとを備え、
前記ＰＷＭ信号生成手段は、前記音響データに基づくパルス幅変調の開始前または終了後に、デューティ比を可聴域外の周波数で段階的に変化させたパルス信号を出力することを特徴とする音響信号生成装置。
【請求項２】
音響データに基づいてパルス幅変調されたＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、前記ＰＷＭ信号生成手段から出力されたＰＷＭ信号をアナログ音響信号に変換するローパスフィルタとを備え、
前記ＰＷＭ信号生成手段は、前記音響データに基づくパルス幅変調の開始前または終了後に、デューティ比を可聴域外の周波数で正弦波特性に従って変化させたパルス信号を出力することを特徴とする音響信号生成装置。
【請求項３】
音響データに基づいてパルス幅変調されたＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、前記ＰＷＭ信号生成手段から出力されたＰＷＭ信号をアナログ音響信号に変換するローパスフィルタとを備え、
前記ＰＷＭ信号生成手段は、前記音響データに基づくパルス幅変調の開始前または終了後に、常時所定のデューティ比のパルス信号を出力することを特徴とする音響信号生成装置。
【請求項４】
音響データに基づいてパルス幅変調されたＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、前記ＰＷＭ信号生成手段から出力されたＰＷＭ信号をアナログ音響信号に変換するローパスフィルタと、
前記ＰＷＭ信号生成手段の出力端子が信号出力状態と出力ハイインピーダンス状態に切替可能に構成され、少なくとも前記音響データに基づくパルス幅変調の開始前または終了後に前記出力端子を出力ハイインピーダンス状態に切り替える出力モード切替手段と、
前記出力モード切替手段により出力ハイインピーダンス状態に切り替えたときに前記出力端子を所定の直流電圧値に維持する直流電圧調整手段と、を備えていることを特徴とする音響信号生成装置。
【請求項５】
前記ＰＷＭ信号生成手段は、所定タイミングでＤＭＡ転送された音響データに基づいてパルス幅変調することを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の音響信号生成装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルの音響データに基づいて音響信号の電圧振幅をデジタルパルス幅に変換するＰＷＭ方式を採用する音響信号生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、供給されたキャリア信号を音声信号のレベルに基づいてパルス幅変調するパルス幅変調回路と、その出力パルスと反転パルスとをローパスフィルタを含むバランストトランスフォーマレス増幅回路に出力してスピーカを駆動するパルス幅変調増幅回路が提案されている。
【０００３】
このようなパルス幅変調増幅回路では、音声信号が入力されない状態においてもパルス幅変調回路からキャリア信号となるパルスが出力されるため、電源オン・オフ時にはパルスの出現、消滅に起因するショックノイズが発生するという問題点があった。
【０００４】
そこで、パルス幅変調回路と、パルス幅変調回路に供給するキャリア信号の周波数より高い周波数でかつキャリア信号と同期した出力を発振する発振器と、電源電圧が印加される時定数回路と、発振器の発振出力を鋸歯状波の出力に変換する変換手段と、時定数回路の出力レベルと変換手段からの出力レベルとをレベル比較するレベル比較器と、レベル比較器の出力とパルス幅変調回路の出力を入力とする排他論理和回路とを備え、排他論理和回路の出力およびパルス幅変調回路の出力をバランストトランスフォーマレス増幅回路に出力する技術が提案されていた（特許文献１）。
【０００５】
上述のパルス幅変調増幅回路によれば、電源投入時および電源遮断時におけるバランストトランスフォーマレス増幅回路への出力が互いに同位相となって、パルス変調回路の出力および排他論理和回路の出力によって駆動される負荷にショックノイズを発生させることは無くなるというものであった。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１９６９４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述した従来のパルス幅変調増幅回路では、変換手段や時定数回路というアナログ回路を別途設ける必要があり、デジタル信号処理のみで対処できないという問題や、音声信号が入力されている場合において、排他論理和回路の出力の位相が遷移状態にあるときは、負荷に出力される音声信号に歪が生ずるために、遷移状態にある一定期間はミュートをかけなければならないという問題があった。
【０００８】
また、上述したバランストトランスフォーマレス増幅回路を用いずに、所定周波数のキャリア信号を生成する発振手段と、音響データに基づいて前記キャリア信号をパルス幅変調するＰＷＭ信号生成手段と、前記ＰＷＭ信号生成手段から出力されたＰＷＭ信号をアナログ音響信号に変換するローパスフィルタとを備えた音響信号生成装置では、上述の位相調整による対処法が採用できないという問題があった。
【０００９】
また、音響データに基づきパルス幅変調を行なうタイミングの前後に同期して前記ＰＷＭ信号生成手段から信号が出力され、その他の期間でハイレベルまたはローレベルに固定されるような場合には、信号出力期間の前後にローパスフィルタの直流レベルがセンターレベルに変動し、センターレベルからハイレベルまたはローレベルに移行する際にショックノイズが発生するという問題もあった。
【００１０】
本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、ＰＷＭ信号生成手段からの信号出力期間の前後にローパスフィルタの直流レベルが変動することによるショックノイズの発生を解消できる音響信号生成装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の目的を達成するため、本発明による音響信号生成装置の第一の特徴構成は、音響データに基づいてパルス幅変調されたＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、前記ＰＷＭ信号生成手段から出力されたＰＷＭ信号をアナログ音響信号に変換するローパスフィルタとを備え、前記ＰＷＭ信号生成手段は、前記音響データに基づくパルス幅変調の開始前または終了後に、デューティ比を可聴域外の周波数で段階的に変化させたパルス信号を出力することを特徴とする点にある。
【００１２】
上述の構成によれば、ＰＷＭ信号生成手段により、ローレベルまたはハイレベルの信号から音響データに基づくＰＷＭ信号が出力されるまでの間に、その出力信号が可聴域外の周波数で小さなまたは大きなデューティ比から大きなまたは小さなデューティ比のパルス信号に段階的に変化するように変調制御されるので、音響データに基づくＰＷＭ信号が出力されるまでにローパスフィルタの直流レベルが段階的にセンターレベルに変化し、ショックノイズの発生を回避することができるのである。
【００１３】
また、反対に、ＰＷＭ信号生成手段により、音響データに基づくＰＷＭ信号が終了してローレベルまたはハイレベルの信号が出力されるまでの間に、その出力信号が可聴域外の周波数で大きなまたは小さなデューティ比から小さなまたは大きなデューティ比のパルス信号に段階的に変化するように変調制御されるので、音響データに基づくＰＷＭ信号が出力された後にローパスフィルタの直流レベルが段階的にローレベルまたはハイレベルに変化し、ショックノイズの発生を回避することができるのである。
【００１４】
同第二の特徴構成は、音響データに基づいてパルス幅変調されたＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、前記ＰＷＭ信号生成手段から出力されたＰＷＭ信号をアナログ音響信号に変換するローパスフィルタとを備え、前記ＰＷＭ信号生成手段は、前記音響データに基づくパルス幅変調の開始前または終了後に、デューティ比を可聴域外の周波数で正弦波特性に従って変化させたパルス信号を出力することを特徴とする点にある。
【００１５】
第一の特徴構成によれば、パルス信号のデューティ比を段階的に変化させる変調信号によっては、その変調信号に含まれる高調波の影響により多少のノイズが発生するおそれがあるが、上述の構成によれば、デューティ比が正弦波特性に従って滑らかに変化するので、急峻な変化が回避されノイズ成分が可聴域外に追いやられ、ショックノイズの発生を確実に回避することができるのである。
【００１６】
同第三の特徴構成は、音響データに基づいてパルス幅変調されたＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、前記ＰＷＭ信号生成手段から出力されたＰＷＭ信号をアナログ音響信号に変換するローパスフィルタとを備え、前記ＰＷＭ信号生成手段は、前記音響データに基づくパルス幅変調の開始前または終了後に、常時所定のデューティ比のパルス信号を出力することを特徴とする点にある。
【００１７】
上述の構成によれば、音響データに基づくＰＷＭ信号が出力される前後には、常に所定のデューティ比のパルス信号が出力されるので、音響データに基づくＰＷＭ信号の出力の前後にわたって、ローパスフィルタの出力直流レベルがセンターレベルに維持され、従って、ショックノイズが発生することが無くなるのである。
【００１８】
同第四の特徴構成は、音響データに基づいてパルス幅変調されたＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、前記ＰＷＭ信号生成手段から出力されたＰＷＭ信号をアナログ音響信号に変換するローパスフィルタと、前記ＰＷＭ信号生成手段の出力端子が信号出力状態と出力ハイインピーダンス状態に切替可能に構成され、少なくとも前記音響データに基づくパルス幅変調の開始前または終了後に前記出力端子を出力ハイインピーダンス状態に切り替える出力モード切替手段と、前記出力モード切替手段により出力ハイインピーダンス状態に切り替えたときに前記出力端子を所定の直流電圧値に維持する直流電圧調整手段と、を備えていることを特徴とする点にある。
【００１９】
上述の構成によれば、音響データに基づくＰＷＭ信号が出力される前後には、出力モード切替手段によりＰＷＭ信号生成手段の出力端子がハイインピーダンス状態に切り替えられ、それに伴ない直流電圧調整手段により維持される直流電圧によりローパスフィルタの出力直流レベルがセンターレベルに維持されるので、ショックノイズが発生することが無くなるのである。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明した通り、本発明によれば、ＰＷＭ信号生成手段からの信号出力期間の前後にローパスフィルタの直流レベルが変動することによるショックノイズの発生を解消できる音響信号生成装置を提供することができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明による音響信号生成装置を車載オーディオ装置に適用した実施形態について説明する。
【００２２】
前記車載オーディオ装置は、車両に搭載され、音楽を聴く、映像を見る、さらには地図情報の表示やナビゲーションメッセージの出力等のカーナビゲーションシステムの出力装置としての機能を発揮すること等を目的とする装置で、例えば、前記車載オーディオ装置に挿入されたＣＤ、ＤＶＤ、またはメモリーカード等のメディアに記録されている音響や画像等の情報、あるいはアンテナによって受信した音響や画像等の情報等を前記車載オーディオ装置に備えられているスピーカーやモニタによって車両の運転者等に提供される。
【００２３】
前記車載オーディオ装置としての音響信号生成装置１は、図１に示すように、前記メディアや前記アンテナ等からの音響や画像等のデータを入力する外部データ入力部１０と、前記外部データ入力部１０から入力した音響データに基づいて後述するＰＷＭ信号の生成を行ったり前記音響信号生成装置の動作の制御を行ったりする制御部２０と、前記制御部２０から出力された前記ＰＷＭ信号をアナログ音響信号に変換するローパスフィルタ３０と、前記ＰＷＭ信号に対して種々の処理を行う信号処理手段４０と、前記アナログ音響信号を出力させる音響信号出力部５０を備えて構成されている。また、前記音響信号出力部５０はパワーアンプ６０と接続され、可聴音がスピーカー７０から出力されるように構成されている。
【００２４】
前記外部データ入力部１０は、音楽データが記録されたＣＤや地図データが記録されたＤＶＤ等のメディアを挿入することによってデータ入力を行うメディア挿入部１１と、アンテナにより受信されたデジタルテレビ放送等を選局して復調するデータ受信部１２を備え、複数のメディアや放送波からの音響や画像等のデータが入力可能に構成されている。
【００２５】
前記制御部２０は、前記音響信号生成装置１の動作の制御や、前記外部データ入力部１０から入力した音響データに基づいて後述するＰＷＭ信号の生成を行うように構成されている。詳述すると、前記制御部２０は、図１においては図示しない制御信号線によって前記音響信号生成装置１の構成要素で制御が必要な要素と接続されており、前記構成要素に対して動作タイミング、動作時間、または動作内容等を制御信号によって指示する。ＰＷＭ信号の生成についての詳細は後述する。
【００２６】
前記ローパスフィルタ３０は、前記制御部２０から出力されたＰＷＭ信号をアナログ音響信号に変換するように構成されており、詳細は後述する。
【００２７】
前記信号処理手段４０は、前記ローパスフィルタ３０より出力された前記アナログ音響信号に対して様々な処理を行うように構成されている。例えば、前記アナログ音響信号の増幅や減衰によるボリュームコントロールや、前記アナログ音響信号の周波数帯域毎にゲインの増減を行うことによる音質コントロールや、前記アナログ音響信号に発生した時間遅延や振幅の乱れ等を位相補正と高域増幅等を組合せて修復し、原音の波形に近い音響出力波形を維持するＢＢＥ音質コントロール等を行う。
【００２８】
前記音響信号出力部５０は、前記アナログ音響信号を出力するように構成されており、詳述すると、外部アンプ等に接続するための音響信号出力端子５１と、前記アナログ音響信号の出力を止める（ミュートする）ための消音手段５２を備えて構成されている。前記音響信号出力端子５１の例としては、ＲＣＡ形状の端子が挙げられる。前記消音手段５２は、車両の運転者等が前記音響信号生成装置１に搭載されている消音スイッチ（図示せず）を操作することによって、または前記制御部２０からの制御によって、前記アナログ音響信号の前記音響信号出力端子５１からの出力を所定タイミングで遮断するように構成されている。
【００２９】
前記パワーアンプ６０は、前記音響信号出力部５０と接続され、前記アナログ音響信号を増幅させてスピーカー７０へ出力するように構成されている。
【００３０】
以下、前記制御部２０と前記ローパスフィルタ３０について説明する。
【００３１】
前記制御部２０は、所定周波数のキャリア信号を生成する発振手段２１と、音響データに基づいて前記キャリア信号をパルス幅変調するＰＷＭ信号生成手段２２を備えて構成されている。
【００３２】
前記発振手段２１は、所定周波数のキャリア信号を生成するように構成されており、図２（ａ）に示すような、一定周波数８０ｋＨｚ、一定振幅、且つ、ハイレベルＨＬとローレベルＬＬが各々同一の時間、つまり、デューティ比が１／２で繰り返されるパルス波を発振出力する。本実施形態では方形パルス波を使用しているが、これに限るものではなく、デューティ比の変調が可能な波形であれば、積分波や階段波等の他のパルス波を出力するものであってもよい。
【００３３】
前記音響データはＰＣＭ等のデジタル音響データで構成され、前記ＰＷＭ信号生成手段２２は、当該音響データに基づいて、前記キャリア信号のデューティ比を変調、つまりＰＷＭ変調して出力するように構成されている。
【００３４】
前記音響データの信号値が大きい、つまり前記信号値が正の最大振幅値に近い値である程、デューティ比が大きくなるように変調され、前記音響データの信号値が小さい、つまり前記信号値が負の最大振幅値に近い値である程、デューティ比が小さくなるように変調され、前記音響データの信号値が零の場合には、デューティ比が１／２になるように変調される。
【００３５】
つまり、前記ＰＷＭ信号生成手段２２は、前記音響データをデューティ比データに変換し、デューティ比１／２のキャリア信号を変換されたデューティ比データに基づいて変調することによって、図２（ｂ）に示すようなＰＷＭ信号を生成している。
【００３６】
前記制御部２０は、例えば、制御プログラムが内蔵されたＲＯＭと、前記音響データが格納されるＲＡＭと、ＣＰＵを備えて構成することができ、前記制御プログラムに基づいてＣＰＵの内部タイマーを作動させて前記キャリア信号を生成するブロックにより前記発振手段２１を構成し、前記制御プログラムに基づいて前記ＲＡＭに格納された音響データを読み出して前記キャリア信号をＰＷＭ変調するブロックにより前記ＰＷＭ信号生成手段２２を構成することができる。
【００３７】
前記ＲＡＭには、前記外部データ入力部１０から入力された音響データが格納されるように構成されているが、音響データとしては、予めＲＯＭに格納された固定の音響データを利用することも可能である。また、前記外部データ入力部１０から入力された音響データは所定タイミングで作動するＤＭＡ転送により取り込むことができる。前記制御部２０は所定タイミングで前記ＲＡＭに音響データを取り込み、取り込んだ音響データに基づいてＰＷＭ信号を生成出力することができる。
【００３８】
従って、前記制御部２０は、ＰＷＭ信号を出力する必要が生じたタイミングでＤＭＡ転送により音響データを取得するとともに前記キャリア信号を生成し、次に取り込んだ音響データに基づいて前記キャリア信号をＰＷＭ変調して出力し、出力が終了すると前記キャリア信号を停止するように構成することができる。この場合には、音響データに基づきパルス幅変調を行なうタイミングの前後に同期してキャリア信号が生成されて前記ＰＷＭ信号生成手段から出力され、その他の期間でハイレベルまたはローレベルに固定される。
【００３９】
前記ローパスフィルタ３０は、前記ＰＷＭ信号生成手段２２で生成された前記ＰＷＭ信号をアナログ音響信号に変換するように構成されている。詳述すると、前記ＰＷＭ信号のデューティ比が１／２より大きい場合は、前記デューティ比が大きい程、絶対値が大きい正の信号値であるアナログ信号に変換し、前記ＰＷＭ信号のデューティ比が１／２である場合は、信号値が零のアナログ信号に変換し、前記ＰＷＭ信号のデューティ比が１／２より小さい場合は、前記デューティ比が小さい程、絶対値が大きい負の信号値であるアナログ信号に変換する変換処理を実行する。つまり、前記ＰＷＭ信号におけるデューティ比の変動を信号値の大きさの変動に変換することで、図２（ｂ）に示すような前記ＰＷＭ信号を図２（ｃ）に示すようなアナログ音響信号へ変換するのである。前記アナログ音響信号は、センターレベルＣＬを基準信号電圧として、前記ＰＷＭ信号のデューティ比が最大の場合のハイレベルＨＬと最小の場合のローレベルＬＬとの間の値であるアナログ信号を出力する。
【００４０】
上述したように、音響データに基づきパルス幅変調を行なうタイミングの前後に同期して前記ＰＷＭ信号生成手段から信号が出力され、その他の期間でハイレベルまたはローレベルに固定されるような場合には、信号出力期間の前後にローパスフィルタの直流レベルがセンターレベルに変動し、センターレベルからハイレベルまたはローレベルに移行する際にショックノイズが発生する。
【００４１】
そこで、本発明では、前記ＰＷＭ信号生成手段２２が、前記音響データに基づきパルス幅変調する前または後において、前記キャリア信号を変化させることによりショックノイズの発生を回避するように構成されている。尚、以下の説明では、前記音響データに基づきパルス幅変調する前または後における信号レベルがローレベルである形態について説明しているが、ハイレベルである形態であっても同様である。
【００４２】
第一の実施形態は、前記ＰＷＭ信号生成手段２２が、図２（ｂ）における音声非再生区間Ａから音声再生区間Ｂへ移行する直前の区間ＡＢ、または前記音声再生区間Ｂから前記音声非再生区間Ａへと移行した直後の区間ＢＡにおいて、前記キャリア信号を可聴域外の周波数で段階的にデューティ比を変化させる形態である。
【００４３】
詳述すると、音声再生開始時に、前記ＰＷＭ信号生成手段２２が音響データに基づいてパルス幅変調する場合においては、図３（ａ）に示すように、ＰＷＭ信号をタイミングＴＡ１にてローレベルＬＬからデューティ比１／２のパルス波へ変化させると、図３（ｂ）に示すように、出力したアナログ音響信号が、ローレベルＬＬからセンターレベルＣＬへ変化する過程においてショックノイズＮＡが発生する。
【００４４】
ところが、本実施形態では、図３（ｃ）に示すように、ＰＷＭ信号のデューティ比をタイミングＴＡ１より前に相当するタイミングＴＡ２より段階的に変化させることによって、図３（ｄ）に示すように、出力したアナログ音響信号がローレベルＬＬからセンターレベルＣＬへ緩やかに変化するように構成している。つまり、この緩やかに変化しているタイミングにおいてアナログ音響信号の周波数は低くなっており、本実施形態では、ＰＷＭ信号のデューティ比の変化の割合を小さくすることでアナログ音響信号の変化の割合を小さくして、アナログ音響信号の周波数が可聴域内の周波数よりも低い可聴域外の周波数となるように構成されている。
【００４５】
一方、音声再生終了時に、前記ＰＷＭ信号生成手段が音響データに基づいてパルス幅変調する場合においては、図３（ｅ）に示すように、ＰＷＭ信号をタイミングＴＢ１においてデューティ比１／２のパルス波からローレベルＬＬへ変化させると、図３（ｆ）に示すように、出力したアナログ音響信号が、センターレベルＣＬからローレベルＬＬへ変化する過程においてショックノイズＮＢが発生する。
【００４６】
ところが、本実施形態では、図３（ｇ）に示すように、ＰＷＭ信号のデューティ比をタイミングＴＢ１から前記タイミングＴＢ１より後に相当するタイミングＴＢ２にかけて段階的に変化させることによって、図３（ｈ）に示すように、出力したアナログ音響信号がセンターレベルＣＬからローレベルＬＬへ緩やかに変化するように構成している。つまり、この緩やかに変化しているタイミングにおいてアナログ音響信号の周波数は低くなっており、本実施形態では、ＰＷＭ信号のデューティ比の変化の割合を小さくすることでアナログ音響信号の変化の割合を小さくして、アナログ音響信号の周波数が可聴域内の周波数よりも低い可聴域外の周波数となるように構成されている。
【００４７】
尚、上述のデューティ比の段階的変化を実現するために、前記制御部２０は、デューティ比を一定周期で一定値増減させる制御をするように構成されている。
【００４８】
第二の実施形態は、前記ＰＷＭ信号生成手段２２が、図２（ｂ）における前記区間ＡＢまたは前記区間ＢＡにおいて、前記キャリア信号を可聴域外の周波数で正弦波特性に従ってデューティ比を変化させる形態である。
【００４９】
詳述すると、音声再生開始時に、上記で示した図３（ａ）と図３（ｂ）の場合は、出力したアナログ音響信号がローレベルＬＬからセンターレベルＣＬへ変化する過程においてショックノイズＮＡが発生するが、本実施形態では、図４（ａ）に示すように、ＰＷＭ信号のデューティ比を前記タイミングＴＡ１より前に相当するタイミングＴＡ３より正弦波特性に従って変化させることによって、図４（ｂ）に示すように、出力したアナログ音響信号がローレベルＬＬからセンターレベルＣＬへ緩やかに変化するように構成している。つまり、この緩やかに変化しているタイミングにおいてアナログ音響信号の周波数は低くなっており、本実施形態では、ＰＷＭ信号のデューティ比の変化の割合を小さくすることでアナログ音響信号の変化の割合を小さくして、アナログ音響信号の周波数が可聴域内の周波数よりも低い可聴域外の周波数となるように構成されている。
【００５０】
一方、音声再生終了時に、上記で示した図３（ｅ）と図３（ｆ）の場合は、出力したアナログ音響信号がセンターレベルＣＬからローレベルＬＬへ変化する過程においてショックノイズＮＢが発生するが、本実施形態では、図４（ｃ）に示すように、ＰＷＭ信号のデューティ比を前記タイミングＴＢ１から前記タイミングＴＢ１より後に相当するタイミングＴＢ３にかけて段階的に変化させることによって、図４（ｄ）に示すように、出力したアナログ音響信号がセンターレベルＣＬからローレベルＬＬへ緩やかに変化するように構成している。つまり、この緩やかに変化しているタイミングにおいてアナログ音響信号の周波数は低くなっており、本実施形態では、ＰＷＭ信号のデューティ比の変化の割合を小さくすることでアナログ音響信号の変化の割合を小さくして、アナログ音響信号の周波数が可聴域内の周波数よりも低い可聴域外の周波数となるように構成されている。
【００５１】
尚、上述のデューティ比の正弦波特性に従った変化を実現するために、前記制御部２０は、例えば、デューティ比の初期値を０、最終値を１／２として、初期値と最終値の間の変化量は一定周期毎に正弦波関数による演算を行った出力とする処理を行うことで、デューティ比の変化量を決定する制御を行うように構成されている。
【００５２】
第三の実施形態は、前記ＰＷＭ信号生成手段２２が、図２（ｂ）における前記区間Ａと前記区間Ｂの何れの状態においても、常時デューティ比が１／２のキャリア信号を出力する形態である。
【００５３】
詳述すると、音声再生開始時において、上記で示した図３（ａ）と図３（ｂ）の場合は、出力したアナログ音響信号がローレベルＬＬからセンターレベルＣＬへ変化する過程においてショックノイズＮＡが発生するが、本実施形態では、図５（ａ）に示すように、前記発振手段２１は、デューティ比１／２のキャリア信号をタイミングに係わらず常時出力する、つまり、キャリア信号にローレベルＬＬが存在しない状態とすることによって、図５（ｂ）の実線に示すように、出力したアナログ音響信号が常時センターレベルを維持するように構成されている。即ち、図５（ｂ）の点線に示すような、音声非再生状態と音声再生状態におけるローレベルＬＬとセンターレベルＣＬの差分が存在しないので、前記ショックノイズＮＡは発生しない。
【００５４】
一方、音声再生終了時において、上記で示した図３（ｅ）と図３（ｆ）の場合は、出力したアナログ音響信号がセンターレベルＣＬからローレベルＬＬへ変化する過程においてショックノイズＮＢが発生するが、本実施形態では、図５（ｃ）に示すように、前記発振手段２１は、デューティ比１／２のＰＷＭ信号をタイミングに係わらず常時出力する、つまり、キャリア信号にローレベルＬＬが存在しない状態とすることによって、図５（ｄ）の実線に示すように、出力したアナログ音響信号が常時センターレベルＣＬを維持するように構成されている。即ち、図５（ｃ）の点線に示すような、音声再生状態と音声非再生状態におけるセンターレベルＣＬとローレベルＬＬの差分が存在しないので、前記ショックノイズＮＢは発生しない。
【００５５】
尚、本実施形態では、前記音響信号生成装置１の電源がオンである場合は、音声の再生の有無に係わらず常時デューティ比が１／２のキャリア信号が前記発振手段２１から出力されているが、前記音響信号生成装置１の電源がオフである場合は、前記キャリア信号は出力されていない。よって、前記音響信号生成装置１の電源のオフからオンへの切替時またはオンからオフへの切替時はショックノイズが発生するが、本実施形態では、電源状態切替時において、前記消音手段５２によってアナログ音響信号の出力を遮断することで、前記ショックノイズの発生を回避している。
【００５６】
第四の実施形態は、図６に示すように、前記ＰＷＭ信号生成手段２２の出力端子２２ｏｕｔが信号出力状態と出力ハイインピーダンス状態に切替可能に構成され、少なくとも前記音響データに基づくＰＷＭ信号の出力前または後に前記出力端子２２ｏｕｔを出力ハイインピーダンス状態に切り替える出力モード切替手段２３と、前記出力モード切替手段２３により出力ハイインピーダンス状態に切り替えたときに前記出力端子２２ｏｕｔを所定の直流電圧値に維持する直流電圧調整手段２４を備えて構成されている形態である。
【００５７】
前記出力モード切替手段２３は、少なくとも前記音響データに基づくＰＷＭ信号の出力前または後に前記出力端子２２ｏｕｔを出力ハイインピーダンス状態に切り替えるように構成されている。詳述すると、前記出力モード切替手段２３は、前記ＰＷＭ信号の出力前または後、つまり図２（ｂ）の前記区間Ａにおいては、前記ＰＷＭ信号生成手段の前記出力端子２２ｏｕｔを入力に切り替える。前記出力端子２２ｏｕｔが入力に切り替えられることによって、前記出力端子２２ｏｕｔの端子電圧は外部回路に依存するようになる。前記外部回路として前記出力端子２２ｏｕｔの端子電圧を所定値に維持するための回路が、以下に説明する前記直流電圧調整手段２４である。
【００５８】
前記直流電圧調整手段２４は、前記出力モード切替手段２３により出力ハイインピーダンス状態に切り替えたときに前記出力端子２２ｏｕｔを所定の直流電圧値に維持するように構成されている。例えば、前記直流電圧調整手段２４が、アナログ音響信号の最大信号値であるハイレベルＨＬと同値の基準電圧Ｖｒｅｆを生成する基準電圧生成手段２４１と、前記基準電圧Ｖｒｅｆを分圧してアナログ音響信号の基準信号電圧であるセンターレベルＣＬと同値の電圧を生成するための二個の抵抗２４２を備えている構成が挙げられる。
【００５９】
第四の実施形態の動作について詳述すると、音声再生開始時に、上記で示した図３（ａ）と図３（ｂ）の場合は、出力したアナログ音響信号がローレベルＬＬからセンターレベルＣＬへ変化する過程においてショックノイズＮＡが発生する。しかし、本実施形態では、図７（ａ）に示すように、前記タイミングＴＡ１以前では、上述したように、前記出力モード切替手段２３によって前記ＰＷＭ信号生成手段２２の出力端子２２ｏｕｔは入力に切り替えられており、前記直流電圧調整手段２４によってセンターレベルＣＬに維持されているが、前記タイミングＴＡ１以降では、前記出力端子２２ｏｕｔは出力に切り替えられ、前記ＰＷＭ信号を出力する。つまり、図７（ａ）に示した信号を前記ローパスフィルタ３０で変換したアナログ音響信号は、図７（ｂ）の実線で示すように、前記タイミングＴＡ１の前後に係わらずセンターレベルＣＬを維持しているため、前記ショックノイズＮＡは発生しない。
【００６０】
一方、音声再生終了時に、上記で示した図３（ｅ）と図３（ｆ）の場合は、出力したアナログ音響信号がセンターレベルＣＬからローレベルＬＬへ変化する過程においてショックノイズＮＢが発生する。しかし、本実施形態では、図７（ｃ）に示すように、前記タイミングＴＢ１以前では、前記出力端子２２ｏｕｔは出力に切り替えられており、前記ＰＷＭ信号を出力しているが、前記タイミングＴＢ１以降では、上述したように、前記出力モード切替手段２３によって前記ＰＷＭ信号生成手段２２の出力端子２２ｏｕｔは入力に切り替えられ、前記直流電圧調整手段２４によってセンターレベルＣＬに維持されている。つまり、図７（ｃ）に示した信号を前記ローパスフィルタ３０で変換したアナログ音響信号は、図７（ｄ）に示すように、前記タイミングＴＢ１の前後に係わらずセンターレベルＣＬを維持しているため、前記ショックノイズＮＢは発生しない。
【００６１】
以下、別実施形態について説明する。上述の実施形態では、制御部２０にＲＡＭを備え、前記外部データ入力部１０から直接的にデータを取得する構成について説明したが、図８に示すように、外部に大容量の記憶手段２５を備えて構成し、前記記憶前記２５に前記外部データ入力部１０より入力した音響データを一時格納しておき、前記音響データが必要となったタイミングで、前記制御部２０が前記音響データをＤＭＡ転送することによって利用するように構成することも可能である。
【００６２】
上述の構成によれば、例えば、前記外部データ入力部１０から入力した音響データが大容量であるために、ＲＡＭに前記音響データの全てを格納することが出来ない場合であっても、前記制御部２０が記憶手段に直接アクセスして音響データをＤＭＡ転送させることによって、大容量の音響データに対応することが可能となる。
【００６３】
また、別の例として、車両の振動等の要因でデータが途切れたことによるデータの連続性の喪失を修復して再生できるようにするために、一定時間データを記憶しておくことも可能となる。
【００６４】
上述の実施形態では、ＰＷＭ信号生成手段２２が、所定タイミングでＤＭＡ転送された音響データに基づいて前記キャリア信号をパルス幅変調するものを説明したが、外部データ入力部１０からリアルタイムで入力される音響データに基づいてキャリア信号をパルス幅変調するように構成するものであってもよい。
【００６５】
上述の第一の実施形態において、デューティ比の段階的変化を実現するために、前記制御部２０が一定周期の方形波のデューティ比を一定値ずつ増加または減少させる構成について説明したが、デューティ比の変化量は可聴域外の周波数であれば、特に限定されるものではない。
【００６６】
上述の実施形態では、音響信号生成装置１はパワーアンプ６０と接続されており、前記パワーアンプ６０がスピーカー７０と接続されている構成について説明したが、前記音響信号生成装置１と前記パワーアンプ６０または前記スピーカー７０、あるいは双方が一体に構成されていてもよい。
【００６７】
上述の実施形態では、ＰＷＭ信号生成手段２２と信号処理手段４０の間にローパスフィルタ３０が挿入されている構成について説明したが、前記信号処理手段４０が前記ローパスフィルタ３０が組み込まれるように構成されていてもよい。
【００６８】
尚、上述した実施形態は、本発明の一例に過ぎず、本発明の作用効果を奏する範囲において各ブロックの具体的構成を適宜変更設計できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】音響信号生成装置の機能ブロック構成図
【図２】（ａ）は、キャリア信号を示し、（ｂ）は、ＰＷＭ信号を示し、（ｃ）は、アナログ音響信号を示す波形の説明図
【図３】（ａ）は、音声再生開始時近傍のＰＷＭ信号を示し、（ｂ）は、図３（ａ）に対応して出力したアナログ音響信号を示し、（ｃ）は、音声再生開始時近傍でデューティ比を段階的に変化させたＰＷＭ信号を示し、（ｄ）は、図３（ｃ）に対応して出力したアナログ音響信号を示し、（ｅ）は、音声再生終了時近傍のＰＷＭ信号を示し、（ｆ）は、図３（ｅ）に対応して出力したアナログ音響信号を示し、（ｇ）は、音声再生終了時近傍でデューティ比を段階的に変化させたＰＷＭ信号を示し、（ｈ）は、図３（ｇ）に対応して出力したアナログ音響信号を示す波形の説明図
【図４】（ａ）は、音声再生開始時近傍でデューティ比を正弦波特性に従って変化させたＰＷＭ信号を示し、（ｂ）は、図４（ａ）に対応して出力したアナログ音響信号を示し、（ｃ）は、音声再生終了時近傍でデューティ比を正弦波特性に従って変化させたＰＷＭ信号を示し、（ｄ）は、図４（ｃ）に対応して出力したアナログ音響信号を示す波形の説明図
【図５】（ａ）は、音声再生開始時近傍でタイミングに係わらず常時出力させたデューティ比１／２のキャリア信号を示し、（ｂ）は、図５（ａ）に対応して出力したアナログ音響信号を示し、（ｃ）は、音声再生終了時近傍でタイミングに係わらず常時出力させたデューティ比１／２のキャリア信号を示し、（ｄ）は、図５（ｃ）に対応して出力したアナログ音響信号を示す波形の説明図
【図６】出力モード切替手段と直流電圧調整手段を備えた音響信号生成装置の機能ブロック構成図
【図７】（ａ）は、音声再生開始時近傍で出力モードを切り替えたＰＷＭ信号を示し、（ｂ）は、図７（ａ）に対応して出力したアナログ音響信号を示し、（ｃ）は、音声再生終了時近傍で出力モードを切り替えたＰＷＭ信号を示し、（ｄ）は、図７（ｃ）に対応して出力したアナログ音響信号を示す波形の説明図
【図８】記憶手段を備えた音響信号生成装置の機能ブロック構成図
【符号の説明】
【００７０】
１：音響信号生成装置
１０：外部データ入力部
２０：制御部
２１：発振手段
２２：ＰＷＭ信号生成手段
２３：出力モード切替手段
２４：直流電圧調整手段
２５：記憶手段
３０：ローパスフィルタ
４０：信号処理手段
５０：音響信号出力部
５２：消音手段