(57)【要約】【課題】音声処理装置において、再生される音声に深みを持たせ、かつその音声の低音成分を増幅することを可能にする。【解決手段】音声信号生成回路等から入力される音声信号はエミッタフォロア回路２により２つの音声信号に分配される。そのうちの一方はローパスフィルタ３を通って低音成分のみが抽出され、さらにローパスフィルタ３の回路特性に起因して位相が遅らされる。そして、その音声信号と、他方の音声信号、すなわち入力音声信号略そのままの音声信号とが足し合わされて出力される。従って、音声信号とその位相がずれた音声信号とが合成されて出力されるので、その出力音声信号を基に再生される音声に深みを持たせることができる。さらに、元の音声信号とその低音成分のみが抽出された音声信号とが合成されて出力されるので、音声信号の低周波領域における信号レベルを増幅することができ、再生される音声の低音成分を増幅することができる。【選択図】図１
2009177624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声を処理する音声処理装置において、
入力される音声信号を第１音声信号と第２音声信号とに分配する分配手段と、
前記第１音声信号の低周波成分だけを透過させ、且つ該第１音声信号の位相を遅延させるローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタを透過し該回路により位相が遅延された第１音声信号と前記第２音声信号とを加算して得た音声信号を出力する加算手段と、を備え、前記加算手段により出力された音声信号を基に再生される音声に深みを持たせ、かつその低音成分を増幅することを特徴とする音声処理装置。
【請求項２】
前記分配手段は、エミッタフォロア回路で構成されることを特徴とする請求項１に記載の音声処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声を処理する音声処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、音声信号を第１系統と第２系統とに分配する分配手段と、第１系統の音声信号を第２系統のそれに対して遅延させる遅延手段と、位相が遅延された第１系統の音声信号と上記第２系統の音声信号とを加算して出力する加算手段と、を備えた音声処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この装置においては、各系統の音声信号を加算して得た音声信号は周期が一つの波ごとに変動することになるので、実際の人間の嗄れ声や濁声を模した自然な音声を生成することができる。
【０００３】
また、減算器により音声ＬＲ信号の差を取り、その差信号の位相を位相器により遅延させ、その信号を増幅器により増幅して加算器により音声Ｌ信号と加算し、その加算して得た信号に基づいてＬスピーカから音を出力すると共に、上記増幅した信号の位相を位相反転器により反転させ、その信号を加算器により音声Ｒ信号と加算し、その加算して得た信号に基づいてＲスピーカから音を出力する音声再生回路が知られている（例えば、特許文献２参照）。この回路を搭載したテレビジョンによれば、その前に居る視聴者の左耳と右耳とで音の伝達度合いを変えることができ、音場の拡大を図ることができる。
【０００４】
また、デジタルオーディオ信号から偶数次高調波を生成する高調波生成部と、デジタルオーディオ信号を遅延させて上記偶数次高調波と位相を合わせる遅延部と、位相が遅延されたデジタルオーディオ信号と上記偶数次高調波とを加算する加算部と、を備えるオーディオ信号処理装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。この装置においては、偶数次の高調波を付加することにより、音声圧縮によって欠落した倍音成分を補完し、聴感上好ましい音声を得ることが可能となる。
【０００５】
また、分割手段により複数系統の音声信号をそれぞれ複数の周波数帯域に分割すると共に、それらの周波数帯域ごとの位相差とレベル比とに基づき、上記分割手段による分割出力に音声信号処理を施す音声信号処理装置が知られている（例えば、特許文献４参照）。この装置においては、ある角度に定位している音源のみを抽出したり、又は消したり、さらには音量を調整する等の、定位角度ごとの音源調整が可能となる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術では、自然な音声を生成することができ、音声に深み持たせることができるが、それと共に、音声のうちの特定の周波数成分、例えば低音成分を増幅することは難しい。また、特許文献２乃至特許文献４の技術では、音声そのものに深みを持たせ、かつその音声の低音成分を増幅することは困難である。
【特許文献１】特開２００６−１４５８６７号公報
【特許文献２】特開平９−８４２００号公報
【特許文献３】特開２００７−２７２０５９号公報
【特許文献４】特開２００７−１３５０４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の従来の問題を解決するためになされたものであり、再生される音声に深みを持たせることができ、かつその音声の低音成分を増幅することができる音声処理装置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】
【０００８】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、音声を処理する音声処理装置において、入力される音声信号を第１音声信号と第２音声信号とに分配する分配手段と、前記第１音声信号の低周波成分だけを透過させ、且つ該第１音声信号の位相を遅延させるローパスフィルタと、前記ローパスフィルタを透過し該回路により位相が遅延された第１音声信号と前記第２音声信号とを加算して得た音声信号を出力する加算手段と、を備え、前記加算手段により出力された音声信号を基に再生される音声に深みを持たせ、かつその低音成分を増幅するものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の音声処理装置において、前記分配手段は、エミッタフォロア回路で構成されるものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、音声信号生成回路等から音声信号が入力されたとき、その入力音声信号は、分配手段により２つの音声信号に分配され、そのうちの一方はローパスフィルタを通り、その際に、位相がローパスフィルタの回路特性に起因して遅れると共に、低周波成分だけが透過され、そして、その音声信号と、他方の音声信号、すなわち入力音声信号略そのままの音声信号とが足し合わされて出力されるので、音声信号とその位相がずれた音声信号とが合成されて出力され、従って、その出力音声信号を基に再生される音声に深みを持たせることができる。さらに、元の音声信号とその低音成分のみが抽出された音声信号とが合成されて出力されるので、音声信号の低周波領域における信号レベルを増幅することができ、従って、再生される音声の低音成分を増幅することができる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、エミッタフォロア回路は一般に、所定の条件を満たすとその出力インピーダンスが略ゼロとなるので、音声信号の分配をエミッタフォロア回路を用いて行うことで、分配時における音声信号の電圧低下を抑制することができる。従って、音声の低音増幅における高効率化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の一実施形態に係る音声処理装置について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の音声処理装置の電気的な概略構成を示す。この音声処理装置１は、テレビ等の音声出力機器に搭載される。音声処理装置１は、音声信号生成回路等（不図示）から本装置に入力される音声信号（以下、入力音声信号という）を第１音声信号と第２音声信号とに分配するエミッタフォロア回路２（分配手段）と、上記第１音声信号の低周波成分だけを透過させるローパスフィルタ３と、ローパスフィルタ３を透過した第１音声信号と上記第２音声信号とを加算して得た音声信号を出力する加算回路４（加算手段）と、を備える。第１音声信号は、ローパスフィルタ３通過時にその回路特性に起因して、位相が遅延する。
【００１３】
図２は、音声処理装置１の回路構成を示す。音声処理装置１は、入力音声信号の直流電圧成分を除去するコンデンサＣ１と、上述のエミッタフォロア回路２、ローパスフィルタ３及び加算回路４と、本装置の後段に接続される回路（不図示）のダイナミックレンジに適するように、加算回路４から出力される音声信号の電圧を調整する抵抗Ｒ１と、その調整された音声信号の直流電圧成分を除去するコンデンサＣ２とを備える。
【００１４】
エミッタフォロア回路２は、直流電圧Ｖｃｃの入力端子Ｔ１にコレクタが接続されベースに音声信号が入力されるトランジスタＴｒ１と、直流電圧Ｖｃｃを利用してトランジスタＴｒ１にバイアスをかけるための抵抗Ｒ２、Ｒ３とを備える。また、エミッタフォロア回路２は、トランジスタＴｒ１に入力される音声信号の電圧を調整するためベースに接続される抵抗Ｒ４と、トランジスタＴｒ１のエミッタの対グランド電位をエミッタフォロア回路２の出力電圧とするための抵抗Ｒ５とを有する。トランジスタＴｒ１のベースは抵抗Ｒ４を介して端子Ｔ２と接続されており、端子Ｔ２には、コンデンサＣ１により直流電圧成分が除去された音声信号が入力される。一般に、エミッタフォロア回路は所定の条件を満たすと、その入力電圧と出力電圧とが略等しくなることが知られているが、本実施形態のエミッタフォロア回路２も同様に構成されていることが望ましい。
【００１５】
ローパスフィルタ３は、抵抗Ｒ６とコンデンサＣ３の組合せから成る１次フィルタで構成することができ、音声信号の低周波成分すなわち低音成分のみを透過させ、高音成分を減衰させる。ローパスフィルタ３は、エミッタフォロア回路２に端子Ｔ３を介して接続されており、エミッタフォロア回路２の出力電圧を入力電圧とする。ローパスフィルタ３の出力側には、加算回路４が端子Ｔ４を介して接続されている。
【００１６】
加算回路４は、一般の加算回路で構成することができ、例えば、オペアンプ４１と、そのマイナス端子に接続された抵抗Ｒ７、Ｒ８と、オペアンプ４１のプラス端子に接続された抵抗Ｒ９、Ｒ１０と、オペアンプ４１の出力を入力に帰還させるための抵抗Ｒ１１とを有する。抵抗Ｒ７、Ｒ８は互いに並列に接続されており、オペアンプ４１のマイナス端子は、抵抗Ｒ７を介してローパスフィルタ３に接続されると共に、抵抗Ｒ８を介して端子Ｔ２と接続されている。また、抵抗Ｒ９、Ｒ１０も互いに並列に接続されており、オペアンプ４１のプラス端子は、抵抗Ｒ９を介して直流電圧Ｖｃｃの入力端子Ｔ１に接続されると共に、抵抗Ｒ１０を介して接地されている。オペアンプ４１の出力端子Ｔ５には、上述の抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ２が接続されている。
【００１７】
上記のように構成された音声処理装置１において、入力音声信号の電圧をｖＩＮとし、抵抗Ｒ２、Ｒ３の抵抗値をそれぞれＲ２、Ｒ３としたとき、端子Ｔ２における電圧ｖ２は、その求め方の説明を省略するが、下記の数１に示す値となる。
【数１】
2009177624.tif 000003
【００１８】
そして、エミッタフォロア回路２の出力電圧、すなわち端子Ｔ３における電圧は、入力音声信号の電圧ｖＩＮと略等しくなる。この電圧信号が上述の第１音声信号に相当し、その低周波成分のみがローパスフィルタ３により透過される。透過の際、その位相はローパスフィルタ３の回路特性に起因して遅延する（詳細は後述）。ここで、低周波成分がカットされ位相が遅れたこの電圧、すなわち端子Ｔ４における電圧をｖＩＮ’とする。加算回路４は、端子Ｔ２の電圧ｖ２とｖＩＮ’とを足し合わせ、直流電圧Ｖｃｃからそれを減ずる。加算回路４に入力される上記の電圧ｖ２は、上述の第２音声信号に相当する。
【００１９】
このように、２つに分配された音声信号は、その一方の低周波成分だけが透過され、かつ位相が遅らされた後、加算回路４により足し合わされて、音声処理装置１から出力される。
【００２０】
ここで、ローパスフィルタ３による音声信号の位相遅延作用について図３を参照して説明する。説明に際して、抵抗Ｒ６に流れる電流をｉ１とし、ローパスフィルタ３に接続された後段の回路の入力インピーダンスを例えば抵抗Ｒｉｎとし、それに流れる電流をｉＲとする。また、ローパスフィルタ３への入力電圧をｖｆ１、その出力電圧をｖｆ２、抵抗Ｒ６の抵抗値をＲ６、コンデンサＣ３の静電容量をＣ３とすると、下記の数２〜数４に示される数式が成り立つ。
【数２】
2009177624.tif 000004
【数３】
2009177624.tif 000005
【数４】
2009177624.tif 000006
【００２１】
そこで、上記の数３及び数４の数式を、数２の数式に代入してそれを解くと、ｖｆ２は、下記の数５に示す値となる。
【数５】
2009177624.tif 000007
【００２２】
従って、上記の数５の数式に示されるように、ｖｆ２の位相はｖｆ１のそれに対して、下記の数６に示す位相θだけ遅れる。
【数６】
2009177624.tif 000008
【００２３】
なお、上述の数６において、Ｒｉｎ＞＞Ｒ６とすれば、位相θは下記の数７の数式で表すことができる。
【数７】
2009177624.tif 000009
【００２４】
本実施形態においては、音声信号生成回路等から音声信号が入力されたとき、その入力音声信号はエミッタフォロア回路２により２つの音声信号に分配され、そのうちの一方はローパスフィルタ３により位相が遅らされ、さらに低音成分のみが透過される。そして、その音声信号と、他方の音声信号、すなわち入力音声信号略そのままの音声信号とが加算回路４により足し合わされて出力される。
【００２５】
従って、音声信号とその位相がずれた音声信号とが合成されて出力されるので、その出力音声信号を基に再生される音声に深みを持たせることができる。さらに、元の音声信号とその低音成分のみが抽出された音声信号とが合成されて出力されるので、音声信号の低周波領域における信号レベルを増幅することができ、再生される音声の低音成分を増幅することができる。その結果、図４に示されるように、低音を高音よりも強調させることができる。
【００２６】
また、一般にエミッタフォロア回路は所定の条件を満たすとその出力インピーダンスが略ゼロとなるので、音声信号の分配をエミッタフォロア回路２を用いて行うことで、分配時における音声信号の電圧低下を抑制することができる。このため、上述の低音増幅を高効率に行うことができる。
【００２７】
また、ローパスフィルタ３による音声信号の位相遅延量は、上記の数８又は数９の数式に示される値となるので、抵抗Ｒ６の抵抗値Ｒ６又はコンデンサＣ３の静電容量Ｃ３を制御することで、位相遅延量を制御することができる。従って、出力される音声の自然さの加減を調整することができ、その音声をより肉声に近いものとすることが可能になる。
【００２８】
なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限定されるものでなく、使用目的に応じ、様々な変形が可能である。例えば、ローパスフィルタ３は、上述のように抵抗及びコンデンサの組合せを１組有する１次フィルタに限定されず、それらの組合せを複数組有するフィルタで構成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係る音声処理装置の電気的概略構成図。
【図２】上記装置の回路図。
【図３】上記装置のローパスフィルタによる音声信号の位相遅延作用について説明するための回路図。
【図４】上記装置による低音増幅効果について説明するための図。
【符号の説明】
【００３０】
１  音声処理装置
２  エミッタフォロア回路（分配手段）
３  ローパスフィルタ
４  加算回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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