(57)【要約】【課題】小音量時に低音増強ができ、音量増加に伴う聴感の悪化を防止することが可能な低音増強装置を提供する。【解決手段】スピーカから再生される音声の低音成分を増強する低音増強装置１００において、入力端子１に入力した入力音声信号から、スピーカの再生周波数帯域以下の周波数成分である基本波帯域成分を抽出する基本波抽出回路４と、スピーカにより再生される音量を検出して、その再生音量の大小に応じた制御信号を生成する音量検出回路１１と、制御信号に基づいて基本波帯域成分の高調波成分を発生する高調波発生回路５とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピーカから再生される音声の低音成分を増強する低音増強装置において、
入力端子に入力された入力音声信号から、前記スピーカの再生周波数帯域以下の周波数成分である基本波帯域成分を抽出する基本波抽出回路と、
前記スピーカにより再生される音量を検出して、その再生音量の大小に応じた制御信号を生成する音量検出回路と、
前記制御信号に基づいて前記基本波帯域成分の高調波成分を発生する高調波発生回路と
を備える低音増強装置。
【請求項２】
前記高調波発生回路は、前記再生音量を大きくするに従って変形量が減少するように前記基本波帯域成分の入力波形を変形させることを特徴とする請求項１に記載の低音増強装置。
【請求項３】
前記高調波発生回路は、前記再生音量を大きくするに従って増幅率を減少させるように前記高調波成分を発生させることを特徴とする請求項１に記載の低音増強装置。
【請求項４】
スピーカから再生される音声の低音成分を増強する低音増強方法において、
入力端子に入力された入力音声信号から、前記スピーカの再生周波数帯域以下の周波数成分である基本波帯域成分を抽出する基本波抽出ステップと、
前記スピーカにより再生される音量を検出して、その再生音量の大小に応じた制御信号を生成する音量検出ステップと、
前記制御信号に基づいて前記基本波帯域成分の高調波成分を発生する高調波発生ステップと
を有することを特徴とする低音増強方法。
【請求項５】
スピーカから再生される音声の低音成分を増強する低音増強装置のコンピュータに、
入力端子に入力された入力音声信号から、前記スピーカの再生周波数帯域以下の周波数成分である基本波帯域成分を抽出する基本波抽出ステップと、
前記スピーカにより再生される音量を検出して、その再生音量の大小に応じた制御信号を生成する音量検出ステップと、
前記制御信号に基づいて前記基本波帯域成分の高調波成分を発生する高調波発生ステップと
を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低音の増強が可能な低音増強装置、低音増強方法及びコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の音声再生装置には、小音量時の聴感バランスを補償するラウドネスコントロールが実施されてきた。音量が小さいときに、一般的に低音域と高音域がより聞き取りにくくなるという人間の聴覚の性質を利用したものである。音量の減少に連動させて低音域と高音域とをブースト補正するラウドネスコントロールにより、聴覚上の周波数特性を平坦に近づけることが可能となる。
【０００３】
特に、低音を増強する方法として、低音域の基本波に非線形歪による高調波歪を加えて、聴感上低音が増幅される擬似低音効果を用いるものがある。音量が小さい場合は、擬似低音効果により低音を増強しても問題ない。しかし、音量が大きくなると、擬似低音効果による高調波歪の成分が聴感上不快なものとなる。高調波歪による聴感の悪化を防止するため、低音域と高音域とのレベルを比較して、高調波歪の発生量を制御する提案がある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２４４６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１は低音域と高音域とのレベル差に基づく方法であり、必ずしも音量の大小に基づいて擬似低音効果を制御するものではない。
【０００６】
本発明の目的は、小音量時に低音増強ができ、音量増加に伴う聴感の悪化を防止することが可能な低音増強装置、低音増強方法及びコンピュータプログラム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】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、スピーカから再生される音声の低音成分を増強する低音増強装置において、入力端子に入力した入力音声信号から、スピーカの再生周波数帯域以下の周波数成分である基本波帯域成分を抽出する基本波抽出回路と、スピーカにより再生される音量を検出して、その再生音量の大小に応じた制御信号を生成する音量検出回路と、制御信号に基づいて基本波帯域成分の高調波成分を発生する高調波発生回路とを備える低音増強装置が提供される。
【０００８】
本発明の第２の態様によれば、スピーカから再生される音声の低音成分を増強する低音増強方法において、入力端子に入力された入力音声信号から、スピーカの再生周波数帯域以下の周波数成分である基本波帯域成分を抽出する基本波抽出ステップと、スピーカにより再生される音量を検出して、その再生音量の大小に応じた制御信号を生成する音量検出ステップと、制御信号に基づいて基本波帯域成分の高調波成分を発生する高調波発生ステップとを有する低音増強方法が提供される。
【０００９】
本発明の第３の態様によれば、スピーカから再生される音声の低音成分を増強する低音増強装置のコンピュータに、入力端子に入力された入力音声信号から、スピーカの再生周波数帯域以下の周波数成分である基本波帯域成分を抽出する基本波抽出ステップと、スピーカにより再生される音量を検出して、その再生音量の大小に応じた制御信号を生成する音量検出ステップと、制御信号に基づいて基本波帯域成分の高調波成分を発生する高調波発生ステップとを実行させるコンピュータプログラムが提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、小音量時に低音増強ができ、音量増加に伴う聴感の悪化を防止することが可能な低音増強装置、低音増強方法及びコンピュータプログラムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る低音増強装置の一例を示すブロック図である。
【図２】スピーカ再生特性と基本波帯域との関係の一例を示す図である。
【図３】スピーカ再生特性と基本波帯域との関係の他の例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る低音増強装置の音量と高調波発生量の関係の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る低音増強装置の非線形処理の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る低音増強装置の非線形処理の説明に用いる入力波形の一例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る低音増強装置の非線形処理の説明に用いる出力波形の一例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る低音増強装置の高周波発生回路の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下図面を参照して、本発明の形態について説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。但し、図面は模式的なものであり、装置やシステムの構成等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な構成は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの構成等が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１３】
又、以下に示す本発明の実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１４】
本発明の実施の形態に係る低音増強装置１００は、図１に示すように、遅延回路３、基本波抽出回路４、高調波発生回路５、バンドパスフィルタ６、増幅回路７、８、加算回路９、音量調節ボリューム１０、音量検出回路１１を備える。遅延回路３及び基本波抽出回路４の入力は、入力端子１に接続される。遅延回路３の出力は、増幅回路７の入力に接続される。基本波抽出回路４の出力は、高調波発生回路５の入力に接続される。高調波発生回路５の出力は、バンドパスフィルタ６の入力に接続される。バンドパスフィルタ６の出力は、増幅回路８の入力に接続される。増幅回路７、８の出力は、それぞれ加算回路９の入力に接続される。加算回路９の出力は、出力端子２に接続される。音量検出回路１１は、音量調節ボリューム１０及び高調波発生回路５に接続される。なお、必要に応じて、各部の間に他の機能ブロックが入るような構成にしてもよい。
【００１５】
音声信号は、入力端子１から低音増強装置１００に入力する。遅延回路３は、入力音声信号に対して、基本波抽出回路４及び高調波発生回路５等による処理時間の遅延を補償する。つまり、基本波抽出回路４及び高調波発生回路５等による処理時間分だけ、音声信号を遅延させる。そして、遅延補償された主音声信号が、増幅回路７に出力される。
【００１６】
基本波抽出回路４は、本実施の形態の低音増強装置１００によって低音を増強された音声を再生する音声再生装置で用いられるスピーカ（図示省略）の再生周波数帯域以下の周波数帯域において基本波帯域成分を、入力音声信号から抽出する。例えば、図２に示すように、スピーカ再生特性において、最低共振周波数ｆ０付近の遮断周波数ｆｃと、遮断周波数ｆｃの１／２の周波数ｆｃ／２との間の範囲を基本波帯域とする。この場合、基本波抽出回路４として、周波数ｆｃ／２〜ｆｃの範囲の周波数帯域を通過させるバンドパスフィルタを用いればよい。バンドパスフィルタの低域側の遮断周波数をｆｃ／２とするのは、周波数ｆｃ／２以下の周波数成分は、その高調波成分についても、スピーカで再生することが困難な周波数帯域ｆｃ／２〜ｆｃに入ってしまう可能性があるためである。抽出した基本波帯域成分は、高調波発生回路５に出力される。
【００１７】
なお、常に同様なスピーカに用いる低音増強装置においては、遮断周波数ｆｃは、予め決めておけばよい。また、遮断周波数ｆｃを変更することができるフィルタを用いて、接続されるスピーカに応じて変更するようにしてもよい。そのように、接続されるスピーカに応じて遮断周波数ｆｃを変更する場合は、図示を省略する制御部が、スピーカの最低共振周波数ｆ０に関する情報を取得し、その情報に応じて、遮断周波数ｆｃを設定する。
【００１８】
なお、図３に示すように、スピーカの遮断周波数ｆｃ以下の全周波数帯域を基本波帯域としてもよい。そのようにしても低音増強効果は得られる。低域において狭帯域のバンドパスフィルタが設計困難な場合に有効である。
【００１９】
音量調節ボリューム１０は、スピーカにより再生される音量を調節する。音量検出回路１１は、音量調節ボリューム１０の位置を検出することで、スピーカによる再生音量の大小に応じた制御信号を生成する。なお、音量調節ボリューム１０の位置を検出せずに、音声信号のレベルを検出することでスピーカによる再生音量の大小に応じた制御信号を生成してもよい。高調波発生回路５は、音量検出回路１１で生成された制御信号に基づき、基本波抽出回路４で抽出された基本波帯域成分の高調波成分を生成する。
【００２０】
バンドパスフィルタ６は、高調波発生回路５から出力された高調波成分の内、不要な周波数成分を除去し、所望の高調波成分を増幅回路８に出力する。例えば、約１ｋＨｚ以上の高調波成分は、擬似低音効果に寄与しないうえ、聴感的に敏感な帯域に悪影響を与える。また、高調波発生回路５の非線形処理では、高調波以外にも副次的に低域の基本波帯域成分も発生する。このような不要の高域成分や低域成分を除去することがバンドパスフィルタ６の目的である。加算回路９は、増幅回路７からの主信号と、増幅回路８からの高調波成分の信号とを加算して出力端子２に出力する。
【００２１】
例えば、図４に示すように、音量検出回路１１は、音量調節ボリュームの位置に応じて、高調波発生量を制御する制御信号を生成する。高調波発生回路５は制御信号により、小音量に相当する音量調節ボリュームの位置では、高調波発生量が大きく、大音量に相当する位置では高調波発生量が小さくなるように制御される。なお、音量レベルが所定の上限を超えて大きくなると、高調波が聴感上歪として知覚されるようになる。このような場合は、図４に示すように、音量レベルの上限に対応して、音量調節ボリュームの位置の上限Ｔｈを設定し、上限Ｔｈ以上では、高調波発生量が０となるように制御する。
【００２２】
高調波発生回路５としては、全波整流法、べき乗法、ゼロクロス法等の高調波の生成が可能な非線形処理回路が用いられる。音量検出回路１１で生成される制御信号は、高調波発生回路５の非線形処理パラメータを制御する。
【００２３】
図５は、高調波発生回路５の入力波形及び出力波形の振幅の変化を示す。図５に示すように、小音量レベル時には、高調波発生回路５の高調波発生量は大きくしているので、波形の変形量の大きな非線形特性ＮＡとなる。音量レベルが増加するにしたがって、高調波発生量は減少させているため、非線形特性ＮＡに比べて波形の変形量の小さな非線形特性ＮＢとなる。また、図４に示したように、上限Ｔｈ以上では、高周波発生量が０であり、波形の変形がない線形特性ＮＣとなる。つまり、高調波発生回路５の入出力特性は、音量が大きいほど線形特性に近くなる。
【００２４】
例えば、図６に示すように、入力再生信号が正弦波であれば、小音量レベル時の高調波発生回路５からは、図７に示すように、非線形特性ＮＡに対応して高調波歪を多く含んだ出力波形ＰＡが出力される。音量レベルが増加すると、高調波発生回路５からは、非線形特性ＮＢに対応して高調波歪が減少した出力波形ＰＢが出力される。上限Ｔｈ以上に対応する大音量レベルでは、高調波発生回路５からは、線形特性ＮＣに対応して高調波歪のない出力波形ＰＣが出力される。
【００２５】
実施の形態に係る低音増強装置１００では、音量調節ボリュームの位置を検出して、スピーカの再生音量の大小に応じた制御信号を生成する。小音量時には、高調波発生量を大きくし、大音量時には高調波発生量を減少、あるいは０にして、入力音声信号に加算する。このように、音量に応じて音声信号に加算する高調波成分の量を調整しているので、聴感上歪として高調波成分が知覚されないようにすることができる。また、上限Ｔｈ以上の大音量では、高調波発生量は０であるので、歪のない再生音を実現できる。
【００２６】
なお、上述の説明では、高調波発生回路５の非線形処理パラメータを調整して、高調波成分の発生量を制御しているが、生成した高調波成分の出力ゲインを調整してもよい。例えば、図８に示すように、高調波発生回路５は、非線形処理回路５ａ、増幅回路５ｂを含む。非線形処理回路５ａは、基本波抽出回路４から入力された基本波帯域成分に非線形処理を行って高調波信号を生成する。音量検出回路１１で生成された制御信号は、増幅回路５ｂの制御端子に入力される。制御信号に基づいて、増幅回路５ｂの増幅率が制御され、出力される高調波信号の強度を制御することができる。その結果、音量の増大にしたがって、加算される高調波成分を減少させ、音量の上限以上では高調波成分を０とすることができる。
【００２７】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明の実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者にはさまざまな代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係わる発明特定事項によってのみ定められるものである。例えば、本発明は各実施形態の各部の動作をコンピュータに実現させるためのプログラムを含むものである。これらのプログラムは、記録媒体から読み取られてコンピュータに取り込まれてもよいし、通信ネットワークを介して伝送されてコンピュータに取り込まれてもよい。また、本発明は各実施の形態の各部が行う低音増強方法を含むものである。
【符号の説明】
【００２８】
３…遅延回路
４…基本波抽出回路
５…高調波発生回路
６…バンドパスフィルタ
７…増幅回路
８…増幅回路
９…加算回路
１０…音量調節ボリューム
１１…音量検出回路
１００…低音増強装置
【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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