CN101112122A - 声音再现装置 - Google Patents

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CN101112122A CNA2005800472139A CN200580047213A CN101112122A CN 101112122 A CN101112122 A CN 101112122A CN A2005800472139 A CNA2005800472139 A CN A2005800472139A CN 200580047213 A CN200580047213 A CN 200580047213A CN 101112122 A CN101112122 A CN 101112122A
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Abstract

在用数字信号处理器(302)进行衰减处理的情况下，将该衰减量信息经由模拟放大器(304)的控制微机(307)和数字音频接口(306)而通知给连接于外部的放大器等，从而对模拟放大量分别进行调整。

Description

声音再现装置
技术领域
本发明涉及对音频进行数字处理以建立声场等的声音再现装置。
背景技术
近年来，随着DVD等的多声道(multichannel)环境和软件的普及，对2个以上声道(channel)的数字音频进行再现的设备正在增加。记录在这种DVD中的声音一般是5.1声道的数字音频(参见非专利文献1)，为了正确地再现而需要5个扬声器和1个用于低音再现的副低音扬声器(subwoofer)。进而要求这5个扬声器具有也能正确再现低音成分的能力。
但是，在所有的普通家庭中采用这样的扬声器配置是不太容易的，因此，大部分DVD播放器即使是5.1声道以下的扬声器配置也都具有无遗漏地再现所有声音的功能。具体而言，对多个音频声道进行混音(mix)处理，以比原来少的扬声器个数对各扬声器输出的声音进行再现。通过这样的处理，虽然与原来的声场不同但却能够无遗漏地再现所记录的声音。
另外，在如小型扬声器等那样，各扬声器不具备能够正确地再现低音成分的能力时，做成为将所有低音成分集中在副低音扬声器来输出。这是利用了人类的听觉不具备低音成分的定位感这一事实。
另外，对这样的多个声道数据进行混音的处理并不限于以较少的扬声器个数对所有声音进行再现的情况，也往往用于实施例如以模拟方式建立声场等的处理的情况。
在进行这种处理的情况下，如图1所示，进行将多个声道数据相加等计算。然而在数字数据中能够表现的值有限度，因此在进行多个声道的数据加法运算101、102的处理时，有时会超出能用数字表现的值。这样超出最大值且符号颠倒的数字数据若置之不理，则会作为刺耳的噪声而被感觉到，因此一般是通过将溢出的值置换为正或负的最大值的“限幅处理(clipping process)”来抑制噪声的产生。不过，这样的限幅处理虽然能够防止有害的噪声的产生，但是却存在声音失真的问题。
为了避免这样的问题，必须进行如下处理，即通过标准化处理103预先使数字数据的所有声道一律衰减，以使得在进行数据加法运算102、102的处理时不发生数字溢出。这样使所有声道一律衰减的理由是，若只使特定的声道衰减则会导致声道之间的音量平衡被打乱。
不过，当使数字数据衰减时最终的输出音量变小，因此需要用模拟电路对电平进行补偿。即需要在用DA转换器对数字数据进行了模拟转换后再使用模拟放大器使音量增加。
图2是表示现有的声音再现装置的结构的框图。如图2所示，从记录介质等读出的信息由前端处理器201转换为数字数据211，并输入到数字信号处理器202。
在上述数字信号处理器202中，对所输入的数字数据211进行译码处理或者基于来自控制微机207的控制信号216进行声场处理等各种各样的音频处理，从而生成数字音频信号212和数字接口用音频信号215。此时，根据需要进行上述标准化处理，因此生成被实施了衰减处理的数字音频信号212。该数字音频信号212由DA转换器203转换为模拟音频信号213。
上述模拟音频信号213由模拟放大器204放大。在此，模拟放大器204中的模拟音频信号213的放大量，是根据从控制微机207输出的放大电平控制信号217所设定的，基于该放大量来放大模拟音频信号213。
该放大电平控制信号217是由控制微机207基于输入到数字信号处理器202的数字数据211和对数字信号处理器202的动作进行控制的控制信号216进行计算而得到。
由上述模拟放大器204所放大的模拟音频信号214由扬声器205所再现。而数字接口用音频信号215在已被衰减的状态下从数字音频接口206输出。
非专利文献1：Dolby Licensee Information Manual：Dolby DigitalConsumer Decoder Issue 5
发明内容
但是，上述数据信号处理器202中的声道混音处理因音频处理内容和输入数字数据而发生变化，且所需要的标准化电平发生变化，因此需要每当系统的动作状态发生变化时重新计算数字信号处理器202中的标准化电平，以调整模拟放大器204中的放大量。进而在这样的处理中存在以下三个问题。
第一，由于数字信号处理器202中的处理内容随产品的不同而不同，因此有时计算要在模拟放大器204中设定的放大量并不容易。不仅控制系统变得复杂，而且还需要在每次置换数字信号处理器202时重新设计系统，因此会导致电路设计和控制系统的开发成本增加。
第二，在上述数字信号处理器202进行标准化处理后，模拟音频信号213输入到模拟放大器204之前存在时间延迟，因此有时对模拟放大电平进行变更的定时控制将变得困难。
第三，当在数字信号处理器202中并用多个声场调整功能时，内部参数随输入条件而复杂变化，因此有时数字信号处理器202变更标准化处理的条件极为复杂，补偿该标准化处理的模拟放大电平的计算将变得极为困难。
为了解决上述这些问题，存在这样的方法：使数字信号处理器202中的输出电平总是衰减，以低电平统一；使模拟放大电平总是保持为恒定的高电平。采用这样的方法，能够防止数字数据的溢出或限幅处理引起的音质劣化，并且不需要频繁地进行模拟放大器204的电平调整。
但是，由于数字输出电平总是被抑制得较低、在廉价的DA转换器中一般来说对于小的数字输入的模拟输出的特性并不优良，因此采用这种方法将会导致音质劣化。因此，为了使音质提高，DA转换器203、传送模拟音频信号213的模拟电路、模拟放大器204分别需要是高品质的元件。
另外，根本性的问题在于，当采用使所有声道一律衰减的方法时，甚至原本不需要衰减的声道也将进行衰减，因此将会导致这些声道的音质劣化。
并且存在这样的问题，即：在DVD译码器等数字音频再现设备中使数字音频信号衰减、将被衰减了的数字音频信号输入到AV放大器等不同的设备时，所输入的数字音频信号已被衰减这样的信息无法传输到AV放大器等，因此在用多个设备构成的音频系统中，无法应用上述那样的将数字输出电平抑制得较低并将模拟放大电平设定得较高的方法。
鉴于上述问题的存在，本发明的目的在于把对数字音频信号施行声场处理时产生的音质劣化抑制在最小限度。
为了实现上述目的，在本发明中，在以数字信号处理器进行了衰减处理的情况下，将表示该衰减量的信息通知给设置于模拟放大器的控制部和外部的放大器，从而分别调整模拟放大量。
即，本发明提供一种声音再现装置，对由多个声道构成的数字音频数据进行数字处理而进行再现，其特征在于，具有：
数字信号处理器，通过数字处理在所有声道使上述数字音频数据一律衰减，并输出表示其衰减量的信息；
DA转换器，将由上述数字信号处理器进行了数字处理的数字音频信号转换为模拟音频信号；
控制装置，根据上述表示衰减量的信息计算上述模拟音频信号的要补偿的电平而输出放大电平控制信号；以及
模拟放大器，根据从上述控制装置所输出的放大电平控制信号设定上述模拟音频信号的放大量，以该放大量对上述模拟音频信号进行放大。
因此，按照本发明，当数字衰减量发生变化时，只是简单地仅参照从数字信号处理器所输出的衰减量信息设定模拟放大量，就能够使最终输出电平始终保持恒定。此时，能够将数字电平的衰减抑制在所需最小限度，因此也能够将音质的劣化抑制在最小限度。
此外，本发明提供一种声音再现装置，对由多个声道构成的数字音频数据进行数字处理而进行再现，其特征在于，具有：
数字信号处理器，通过数字处理按各声道选择性地使上述数字音频数据衰减，并输出表示其衰减量的信息；
DA转换器，将由上述数字信号处理器进行了数字处理的数字音频信号转换为模拟音频信号；
控制装置，根据上述表示衰减量的信息计算上述模拟音频信号的要补偿的电平而输出放大电平控制信号；以及
模拟放大器，根据从上述控制装置所输出的放大电平控制信号设定上述模拟音频信号的放大量，以该放大量对上述模拟音频信号进行放大。
因此，按照本发明，通过建立能够对各声道的模拟放大器中的放大量单独地进行调整的系统，能够将标准化处理抑制在所需最小限度，与使所有声道一律衰减的情况相比能更好地确保高音质。
另外，在本发明中，也可以具有如下特征：上述数字信号处理器被构成为，生成测试音频信号并将其输出到上述模拟放大器，进而将从该测试音频信号的生成时刻到上述模拟放大器接收上述测试音频信号为止的时间作为延迟时间来进行计算。
因此，按照本发明，数字信号处理器能够正确地取得要变更模拟放大器中的放大量的定时，因此在防止以错误的定时变更模拟放大器中的放大量这样的问题上是有利的。
另外，在本发明中，也可以具有如下特征：还具有接口，其用于以通用的PCM音频通信格式输出上述数字音频数据，上述接口被构成为，将上述所有声道的衰减量或各声道的衰减量附加于上述PCM音频通信格式中而输出到外部放大装置。
因此，按照本发明，由于具有以IEC60958、ADAT等通用的PCM音频通信格式输出数字音频数据的接口，所以不限于1个声音再现装置内的数字衰减量和模拟放大量的调整处理，在例如组合DVD播放器和AV放大器时，即使进行数字音频处理的设备和进行模拟放大的设备分别是另外的设备，也能够进行上述数字衰减量和模拟放大量的调整处理。
按照本发明，在施行任何音频处理的情况下，都能够进行调整使得在最终输出声音的电平中不产生差异。进而，即使是在DA转换器的性能不高的系统中也能够将音质劣化抑制在理论上的所需最小限度。
附图说明
图1是表示现有的标准化处理的图。
图2是表示现有的声音再现装置的框图。
图3是表示本发明实施方式中声音再现装置的框图。
图4是表示本发明实施方式中标准化处理的图。
标号说明
301前端
302数字信号处理器
303DA转换器
304模拟放大器
305扬声器
306数字音频接口
307控制微机
具体实施方式
以下，根据附图详细说明本发明的实施方式。以下对优选实施方式的说明本质上来说只不过是例示而已，并不意味着对本发明、其适用品或用途进行限制。
图3是表示本发明实施方式中声音再现装置的框图。如图3所示，从记录介质等读出的信息由前端处理器301变换成数字数据311，并被输入到数字信号处理器302。
在上述数字信号处理器302中，对所输入的数字数据311进行译码处理、或基于来自控制微机307的控制信号316进行声场处理等各种各样的音频处理，生成数字音频信号312和数字接口用音频信号315。此时，根据需要进行标准化处理，然而是否需要进行这样的标准化处理则是按每一声道来进行判断的，只对与需要标准化处理的声道对应的数字数据311才进行衰减处理。
如图4所示，对于不需要进行标准化处理的声道(在图4中为声道2)并不进行标准化处理。与该标准化处理有关的信息作为衰减量信息318被输入到控制微机307。进而，在数字接口用音频信号315中的流信息记录帧中记录标准化电平信息。之后，数字音频信号312由DA转换器303转换为模拟音频信号313。
上述模拟音频信号313由模拟放大器304所放大。在此，模拟放大器304中的模拟音频信号313的放大量由从控制微机307所输出的放大电平控制信号317所设定，模拟音频信号313基于该放大量而被放大。
并且，该放大电平控制信号317在控制微机307中基于各声道的衰减量信息318计算出补偿电平而生成。
而测试音频信号从数字信号处理器302输出，且该测试音频信号被输入到模拟放大器304。并且，计算出从数字信号处理器302生成测试音频信号到模拟放大器304接收到该测试音频信号为止的时间，并将该计算出的时间作为延迟时间而存储。
这样，通过计算延迟时间，能够对从控制微机307输出到模拟放大器304的放大电平控制信号317的输出定时进行调整。由此，数字信号处理器302能够正确地取得应该变更模拟放大器304中的放大量的定时，在消除以错误的定时变更模拟放大器304中的放大量这样的问题上是有利的。
然后，被放大的模拟音频信号314由扬声器305再现。而数字接口用音频信号315从数字音频接口306输出。
在此，上述数字接口用音频信号315以IEC60958、ADAT等通用的PCM音频通信格式输出，并且含有上述那样的被衰减了的数字音频信息和各声道的衰减量信息318。由此，连接在数字音频接口306上的设备能够与上述控制微机307同样地使用该衰减量信息318来调整模拟放大电平。
通过这样的结构，在例如组合DVD播放器和AV放大器时，即使进行数字音频处理的设备和进行模拟放大的设备分别是另外的设备，也能够在这些设备之间进行上述数字衰减量和模拟放大量的调整处理。
产业上的可利用性
按照本发明的声音再现装置，即使是在用数字信号处理器施行了任何音频处理的情况下，也能够通过抑制最终输出声音的变动而将音质劣化抑制在所需最小限度内。另外，能够得到可大幅度地减少数字信号处理器交换时的系统设计工时这样的实用性较高的效果，因此本发明极为有用且在产业上的可利用性非常高。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.(修改后)一种声音再现装置，对由多个声道构成的数字音频数据进行数字处理来进行再现，其特征在于，具有：
数字信号处理器，通过数字处理而在所有声道使上述数字音频数据一律衰减，并且输出表示其衰减量的信息；
DA转换器，将由上述数字信号处理器进行了数字处理的数字音频信号转换为模拟音频信号；
控制装置，根据上述表示衰减量的信息计算上述模拟音频信号的要补偿的电平来输出放大电平控制信号；以及
模拟放大器，根据从上述控制装置所输出的放大电平控制信号来设定上述模拟音频信号的放大量，并按该放大量对上述模拟音频信号进行放大，
其中，使上述数字信号处理器中的衰减处理和上述控制装置中的补偿电平的运算处理并行实施。
2.(修改后)一种声音再现装置，对由多个声道构成的数字音频数据进行数字处理来进行再现，其特征在于，具有：
数字信号处理器，通过数字处理而在各声道选择性地使上述数字音频数据衰减，并且输出表示其衰减量的信息；
DA转换器，将由上述数字信号处理器进行了数字处理的数字音频信号转换为模拟音频信号；
控制装置，根据上述表示衰减量的信息计算上述模拟音频信号的要补偿的电平来输出放大电平控制信号；以及
模拟放大器，根据由上述控制装置所输出的放大电平控制信号来设定上述模拟音频信号的放大量，并按该放大量对上述模拟音频信号进行放大，
其中，使上述数字信号处理器中的衰减处理和上述控制装置中的要补偿的电平的运算处理并行实施。
3.根据权利要求1或2所述的声音再现装置，其特征在于：
上述数字信号处理器被构成为：生成测试音频信号并将其输出到上述模拟放大器，并且将从该测试音频信号的生成时刻到上述模拟放大器接收上述测试音频信号为止的时间作为延迟时间来进行计算。
4.根据权利要求1或2所述的声音再现装置，其特征在于：
还具有用于按通用的PCM音频通信格式输出上述数字音频数据的接口，
上述接口被构成为：将上述所有声道的衰减量或各声道的衰减量附加于上述PCM音频通信格式中来输出到外部放大装置。

Claims (4)

1.一种声音再现装置，对由多个声道构成的数字音频数据进行数字处理来进行再现，其特征在于，具有：
数字信号处理器，通过数字处理而在所有声道使上述数字音频数据一律衰减，并且输出表示其衰减量的信息；
DA转换器，将由上述数字信号处理器进行了数字处理的数字音频信号转换为模拟音频信号；
控制装置，根据上述表示衰减量的信息计算上述模拟音频信号的要补偿的电平来输出放大电平控制信号；以及
模拟放大器，根据从上述控制装置所输出的放大电平控制信号来设定上述模拟音频信号的放大量，并按该放大量对上述模拟音频信号进行放大。
2.一种声音再现装置，对由多个声道构成的数字音频数据进行数字处理来进行再现，其特征在于，具有：
数字信号处理器，通过数字处理而在各声道选择性地使上述数字音频数据衰减，并且输出表示其衰减量的信息；
DA转换器，将由上述数字信号处理器进行了数字处理的数字音频信号转换为模拟音频信号；
控制装置，根据上述表示衰减量的信息计算上述模拟音频信号的要补偿的电平来输出放大电平控制信号；以及
模拟放大器，根据从上述控制装置所输出的放大电平控制信号来设定上述模拟音频信号的放大量，并按该放大量对上述模拟音频信号进行放大。
3.根据权利要求1或2所述的声音再现装置，其特征在于：
上述数字信号处理器被构成为：生成测试音频信号并将其输出到上述模拟放大器，并且将从该测试音频信号的生成时刻到上述模拟放大器接收上述测试音频信号为止的时间作为延迟时间来进行计算。
4.根据权利要求1或2所述的声音再现装置，其特征在于：
还具有用于按通用的PCM音频通信格式输出上述数字音频数据的接口，
上述接口被构成为：将上述所有声道的衰减量或各声道的衰减量附加于上述PCM音频通信格式中来输出到外部放大装置。
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