JP2000114894A - 信号処理装置 - Google Patents
信号処理装置Info
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Abstract
ナミックレンジを確保したボリュームコントロールを行
う。 【解決手段】 アナログオーディオ信号はデジタル変換
された後、DSP2に入力される。DSP2でイコライ
ザ処理や音場補正等の信号処理が行われた後、第1のボ
リューム処理によってデジタル信号のビット数が圧縮さ
れ、減衰処理が行われる。その後、デジタルオーディオ
信号は、アナログオーディオ信号L及びRにアナログ変
換される。オーディオ信号L及びRは電子ボリューム4
L及び4Rで減衰される。全体の減衰量を、DSP2と
電子ボリュームとの減衰量によって設定される。
Description
を利用したオーディオ信号のレベルを制御する信号処理
装置に関する。
式ディスクを再生する再生装置において、光学式ディス
クからデジタル符号化されたデジタルデータを読み出
し、そのデジタルデータを誤り訂正や復号化した後、デ
ジタル−アナログ変換することによって、アナログオー
ディオ信号を得ている。近年では、CDやMDなどから
再生されたオーディオ信号をさらにDSP(デジタル・
シグナル・プロセッサー)に入力し、イコライズや音場
補正等の信号処理を実行している。これによって、オー
ディオ信号中における聴取者の好みの帯域、例えば「高
音」や「低音」を任意に強調したり、逆に強調させなか
ったり、または一般の家庭に居ながら、例えば「コンサ
ートホール」、「ライブハウス」や「チャーチ」等にい
るような音の広がりを形成することができる。このよう
な信号処理を行うDSPは図6の如きアーキテクチャで
示される。
力回路(I/O)62、データRAM63、乗算器6
4、演算回路(ALU)65、アキュムレータ(AC
C)66等が接続され、データRAM63の出力とデー
タROM67の出力が乗算器64に接続され、乗算器6
4の乗算結果出力がALU65の一方に印加されてい
る。これらの各回路は、プログラムROM68から順次
読み出される命令を解読するデコーダ69からその命令
に応じて出力されるマイクロコード信号によって制御さ
れる。
理等をDSPで行わせるには、主にDSPをデジタルフ
ィルタとして機能させて信号処理を達成することができ
る。DSPにおけるデジタルフィルタの実現において
は、 Y=A・Xi+B・Xi-1+C・Xi-2・・・ という形の積和演算が繰り返し表れる。このデジタルフ
ィルタをDSPシステムで実現する場合には、フィルタ
内の節点の計算順序を決定して、プログラムを作成し、
そのプログラムをプログラムROM68に格納すると共
にデータROM67内に計算式の定数を格納しておく。
そして、プログラムを実行することにより、積和演算が
為され、演算結果はデータRAM63に順次記憶され
る。
場補正の他に、バス・トレブル、ラウドネス、ローブー
スト機能、サラウンド効果機能など、オーディオに必要
な機能を実現することができる。
信号はスピーカより放音されて、聴取者に聴取される。
図7にDSPからスピーカまでの回路構成を示す。入力
オーディオ信号はA/Dコンバータ71によりデジタル
化され、DSP72によりイコライズ、音場補正などさ
まざまな処理が施された後、D/Aコンバータ73L及
び73Rにより左右のアナログオーディオ信号L及びR
に変換される。左右のアナログオーディオ信号L及びR
は電子ボリューム74L及び74Rにより、出力チャン
ネルごとにレベル調整されて、スピーカー75L及び7
5Rから放音される。
アナログオーディオ信号のレベル調整は、電子ボリュー
ム74L及び74Rで行われていた。電子ボリューム7
4L及び74Rの制御は、ステレオ機器のフロントパネ
ルに配置されたボリュームつまみを回したり及びボリュ
ームボタンを押すことによって、ボリューム量を指示
し、そのボリューム量に応じてマイクロコンピュータ等
の制御回路が電子ボリュームの減衰量を制御していた。
の調整は、D/A変換後のアナログ信号に対して電子ボ
リュームなどにより行われ、DSP72内部では行われ
ていなかった。しかし、電子ボリュームでボリューム処
理を行う場合は、DSP72の外部に電子ボリュームな
どのコントロール回路が必要となり、回路素子数が増大
する。
理を実行させると、例えば図6のプログラムROMに信
号レベル調整の為のプログラムを格納し、演算によって
ボリューム処理が実現可能である。しかし、DSP72
内部でボリューム処理を行おうとすると、ボリューム処
理の減衰量によっては十分な精度が得られないという課
題があった。例えばDSP72によって信号処理された
デジタルオーディオ信号が16bitのデジタル信号で
表されているとすると、その信号レベルは、10進法
で、0から65535までの値を持つ。DSP72によ
ってボリューム処理による減衰量を0dBから−90d
Bまで制御しようとすると、例えば−13dBの減衰量
を実現しようとする場合10進法で最大14671の値
となる。これは2進数で14bit相当に相当する。ま
た、−19dBでは10進法で最大7353となり(2
進法で13bitに相当)、さらに−90dBの場合1
0進法で最大2(2bitに相当)となる。このよう
に、減衰量が増大するに従って、デジタルオーディオ信
号中の有効ビット数が減少する。この結果、アナログオ
ーディオ信号のダイナミックレンジが著しく低下する。
てボリューム処理を行おうとすると、出力レベルを小さ
くするほど音響出力のダイナミックレンジが低下してい
くという問題がある。
レンジを十分確保し、回路構成を簡略化できる信号処理
装置を構成することを目的とする。
ーディオ信号を信号処理する演算装置と、前記デジタル
オーディオをアナログオーディオ信号に変換するD/A
変換回路と、前記アナログオーディオ信号のレベルを制
御するボリューム回路とを有する信号処理装置におい
て、前記演算装置は、前記ディジタルオーディオ信号の
レベルを変更する第1のボリューム処理を行うととも
に、前記ボリューム回路に第2のボリューム処理を行わ
せる為のボリューム制御信号を出力し、前記ボリューム
回路は、前記ボリューム制御信号によりアナログオーデ
ィオ信号レベルを変更することを特徴とする。
を、前記第2のボリューム処理によって粗調整し、前記
第1のボリューム処理によって微調整することを特徴と
する。
大きい範囲と減衰量の小さい範囲との2つの範囲に分
け、一方の制御範囲を前記第1のボリューム処理によっ
て制御させ、他方の制御範囲を前記第2のボリューム処
理によって制御させることを特徴とする。
おける最大減衰量を、前記アナログオーディオ信号のダ
イナミックレンジが所定のダイナミックレンジ以下にな
らない様に設定することを特徴とする。
ューム処理によってその減衰量が新規の減衰量に更新さ
れるタイミングでタイミング信号を出力し、第2のボリ
ューム処理は前記タイミング信号に従って減衰量が切り
替わることを特徴とする。
オ信号がバイアスレベルと交わるゼロクロスタイミング
を検出し、該検出タイミングに従って第1のボリューム
処理における減衰量を切り替えることを特徴とする。
ム回路を同一半導体基板上に集積化することを特徴とす
る。
下が問題とならない一定の出力レベルまでのボリューム
制御はDSP内部でデジタル的に行うようにし、さらに
残余のレベル制御はD/A処理後のアナログ信号に対し
て電子ボリューム等のコントロール回路で実施する。
図であり、1は例えばCD、MDまたはDVD再生機器
からのオーディオ信号ASをデジタルオーディオ信号に
A/D変換するA/D変換回路、2はデジタルオーディ
オ信号を例えばイコライズ処理や音場補正等の信号処理
を実行すると共に、デジタルオーディオ信号のレベルを
制御する第1のボリューム処理を行い、後段の電子ボリ
ュームに対して第2のボリューム処理を行わせる為のボ
リューム制御信号CONTを出力するDSP、3L及び
3RはDSP2からの出力デジタル信号DL及びDRを
アナログオーディオ信号L及びRにアナログ変換するD
/A変換回路、4L及び4Rはボリューム制御信号CO
NTに応じてオーディオ信号L及びRのレベルを制御す
る電子ボリューム、5L及び5Rはレベル制御されたオ
ーディオ信号L及びRに応じて放音するスピーカ、6は
マイクロコンピュータである。
されており、プログラムROMに各種プログラムを格納
しておくことによって、DSP2は、イコライズ処理や
音場補正の他に、バス・トレブル、ラウドネス、ローブ
ースト機能、サラウンド効果機能など、オーディオに必
要な機能を実現することが可能である。本発明において
は、DSP2に第1及び第2のボリューム処理を行うプ
ログラムが格納され、DSP2がデジタルオーディオ信
号のレベルを制御し、電子ボリューム4L及び4Rを制
御し、アナログオーディオ信号L及びRのレベルを所望
のレベルに調整することを特徴としている。
ートを参照しながら説明する。図1において、アナログ
オーディオ信号ASは、A/Dコンバータ1によりデジ
タルオーディオ信号DSにデジタル変換された後、DS
P2に入力される。このDSP2において、オーディオ
信号の例えばイコライズ処理や音場補正などの聴取者が
希望する信号処理が実行される(S1)。
は、聴取者が例えばオーディオセットのボリュームつま
み(不図示)を回したり、またはボリュームボタンを押
すことによって、ボリューム量の変更を指示し、指示内
容がマイクロコンピュータ6に入力される。指示内容に
基づきマイクロコンピュータ6はボリューム処理を実行
する為の命令を出力する。
命令が入力されたか否かを判別する(S2)。不図示の
ボリュームつまみやボタンを制御せず、DSP2にボリ
ューム処理の命令が入力されなかった場合、例えばイコ
ライズ処理や音場補正等が施されたデジタルオーディオ
信号が以前に設定されたボリューム処理によってレベル
調整を受け、DSP2から出力される(S6)。その
後、それぞれ24bitのデータで成るオーディオ信号
DL及びDRはD/Aコンバータ3L及び3Rに入力さ
れ、アナログオーディオ信号L及びRにアナログ変換さ
れる。さらに、アナログオーディオ信号L及びRはそれ
ぞれ電子ボリューム4L及び4Rに入力されて、信号レ
ベルが変更された後、左右のスピーカ5L及び5Rを駆
動する。
は、DSP2と電子ボリューム4L及び4Rの両方で変
更される。DSP2での減衰量は0〜−48dBに設定
され、電子ボリューム4L及び4Rの減衰量も0〜−4
8dBに設定される。
実行される場合、減衰量に応じて24bitのデジタル
信号を圧縮することにより、デジタル信号の減衰を達成
している。オーディオ信号を−48dBの減衰量で減衰
しようとすると、24bitのデジタル信号は16bi
t相当の信号まで圧縮されることになり、ダイナミック
レンジで言えば約96dBに相当する。一般に、オーデ
ィオ信号のダイナミックレンジは、A/Dコンバータ、
D/Aコンバータ及びその他周辺アナログ回路によって
制限されることが優位であるため、DSP2のオーディ
オ信号に約90〜100dBのダイナミックレンジが必
要である。その為、減衰量を約0〜−48dBに設定す
ると、DSP2で十分なダイナミックレンジを有するオ
ーディオ信号を確保することができる。逆に言えば、ダ
イナミックレンジを確保するために、減衰量が−48d
Bよりも大きくすることはできないと言える。尚、DS
P2の出力のダイナミックレンジが確保できれば、最大
減衰量は−48dBに限らず、任意に減衰量を設定する
ことができる。
DSP2の第1のボリューム処理で達成されるが、全体
の減衰量を−49dBより大きく設定する場合、第1の
ボリューム処理と合わせてさらに電子ボリューム4L及
び4Rで減衰させている。例えば、全体の減衰量を−6
0dBに設定する場合、DSP2で−48dBの減衰処
理を実行し、電子ボリューム4L及び4Rにおいて−1
2dBの減衰処理を実行する。DSP2及び電子ボリュ
ームを組みあわせれば、−96dBの減衰量を得ること
ができる。
を0〜−48とする場合、第1のボリューム処理を動作
させ、全体の減衰量が−49〜−96dBの場合、第1
のボリューム処理の減衰量を−48dBに設定したまま
第2のボリューム処理を動作させる。
てDSP2がマイクロコンピュータ6からの命令が入力
されたことを判別すると、DSP2は、オーディオ信号
に対する減衰量を命令に基づき、DSP2内のデータR
AMから減衰量のデータを読み出す(S3)。前記デー
タRAMには、第1及び第2のボリューム処理に使用さ
れる減衰量のデータが格納されている。例えば、図4の
ように、全体の減衰量に対する第1及び第2のボリュー
ム処理における減衰量の組み合わせが格納される。
内の第1のボリューム処理用に転送されると共に、電子
ボリューム4L及び4Rにボリューム制御信号として転
送される。オーディオ信号に対する全体の減衰量が−4
8dBである場合、図4より第1及び第2のボリューム
処理用にそれぞれ−48dB及び0dBとなるデータが
テーブルから読み出され、転送される。また、全体の減
衰量が−60dBである場合、図4より第1及び第2の
ボリューム処理用にそれぞれ−48dB及び−12dB
となるデータが転送される。尚、このステップでは、減
衰量のデータが電子ボリュームに転送されているだけで
あって、電子ボリュームの減衰量が新しい減衰量に更新
されていない。
がバイアスレベルと交差するゼロクロスポイントの検出
を開始する(S4)。ゼロクロスポイントが検出される
と、DSP2は第1のボリューム処理における減衰量を
データRAMから読み出された減衰量に更新する。これ
と同時に、DSP2は電子ボリューム4L及び4Rにタ
イミング信号Tを出力し、タイミング信号Tに応じて電
子ボリューム4L及び4Rの減衰量がデータRAMから
読み出された減衰量に更新される(S5)。
切り替わるタイミングを電子ボリューム4L及び4Rに
伝えるもので、第1及び第2ボリューム処理の減衰量の
切り替えが同一のタイミングで行われるように制御す
る。これによって、減衰量が時間的にずれて切り替わる
ことによる不自然なレベル変化を防止でき、聴取者に聴
感上の違和感を防止できる。また、減衰量の切り替えを
オーディオ信号がゼロクロスするタイミングで行えば、
オーディオ信号レベルに変化が生じてもオーディオ信号
が概ね無い状態でレベル変化されるので、さらに聴感上
の違和感を防止することができる。
新規の減衰量でレベル調整を受け、DSP2から出力さ
れる(S6)。その後オーディオ信号DL及びDRはD
/Aコンバータ3L及び3Rに入力され、アナログオー
ディオ信号L及びRにアナログ変換される。さらに、ア
ナログオーディオ信号L及びRはそれぞれ電子ボリュー
ム4L及び4Rに入力されて、新規の減衰量でオーディ
オ信号が減衰された後、左右のスピーカ5L及び5Rを
駆動する。
において、図3のように全体の減衰量の範囲を2つの範
囲に分け、その大小に応じて第1及び第2のボリューム
処理を実行させていた。図3の処理とは逆に、全体の減
衰量の小さい範囲では電子ボリュームによる第2のボリ
ューム処理で減衰させ、大きい範囲ではDSP2による
第1のボリューム処理で減衰させることも可能である。
さらに、他の手法で第1及び第2のボリューム処理を実
行させることもできる。
ューム処理における減衰量を0〜−4dBの間で切り換
え、電子ボリューム4L及び4Rでは、0dB、−5d
B、−10dB・・・−95dBという−5dBステッ
プの減衰量制御を行う。例えば、オーディオ信号に対す
る全体の減衰量を−12dBとする場合、DSP2の減
衰量を−2dBに、電子ボリューム4L及び4Rの減衰
量を−10dBに設定する。同様に、全体の減衰量を−
28dBにする場合は、DSP2の減衰量をで−3dB
に、電子ボリューム4L及び4Rの減衰量を−25dB
に設定する。また、この手法の場合、データRAMに
は、例えば図5のようなテーブルが格納される。
ナログ信号が24bitではなく、16bitの場合に
有効である。デジタルオーディオ信号のビット数を16
bitとして、もし図2及び3に示される手法と同様
に、DSP2の第1ボリューム処理で0〜−48dBま
でのボリューム制御を行おうとすると、−48dBの最
大減衰時には、DSP2から出力されるデジタルデータ
は8bit相当の信号まで圧縮されることになる。8b
it相当まで信号が圧縮されると、ダイナミックレンジ
は48dBなり、十分なダイナミックレンジを確保する
ことができない。しかし、図5の手法によると、DSP
2の最大減衰時の−4dBで、デジタルオーディオ信号
が15.3bit相当に圧縮されるだけであるので、ダ
イナミックレンジは約93dBになり、十分なダイナミ
ックレンジを確保することができる。
号が18bitで構成される場合、DSP2の第1ボリ
ューム処理における減衰量を0〜−9dBの間で切り換
え、電子ボリューム4L及び4Rの減衰量を−10dB
ステップで切り換えることも可能である。また、デジタ
ルオーディオ信号が24bitの場合、DSP2で0〜
−48dBまでのボリューム制御を行い、電子ボリュー
ム4L及び4Rで0dBまたは−48dBの減衰量を切
り替えることもできる。よって、デジタルオーディオ信
号のビット数に応じて、DSP2の出力のダイナミック
レンジを十分に確保できるように、減衰量を任意に設定
することができる。
より良く知られた抵抗分割型のボリュームなどで構成す
ることができ、具体回路例を省略すると共に、抵抗分割
型のボリュームに限らず他の形式の電子ボリュームでも
本発明の特徴を達成することが可能である。
ロコンピュータなど任意の演算装置に置き換えることも
可能である。
と、電子ボリューム等のボリューム回路とによって、所
望のボリュームコントロールが実行されるので、演算装
置から出力されるオーディオ信号のダイナミックレンジ
を十分に確保できると共に、十分な全体の減衰量を得る
こともできる。
ュームコントロールが実行され、ボリューム回路で全て
の減衰量を制御しなくても良いため、ボリューム回路を
簡略化することができる。ボリューム回路の簡略化によ
り、特に、演算装置及びボリューム回路とをIC化した
場合には、同一の半導体基板上に集積化することができ
る。
ある。
図である。
に格納されるテーブルデータである。
に格納される他のテーブルデータである。
Claims (7)
- 【請求項1】 ディジタルオーディオ信号を信号処理す
る演算装置と、前記デジタルオーディオをアナログオー
ディオ信号に変換するD/A変換回路と、前記アナログ
オーディオ信号のレベルを制御するボリューム回路とを
有する信号処理装置において、 前記演算装置は、前記ディジタルオーディオ信号のレベ
ルを変更する第1のボリューム処理を行うとともに、前
記ボリューム回路に第2のボリューム処理を行わせる為
のボリューム制御信号を出力し、 前記ボリューム回路は、前記ボリューム制御信号により
アナログオーディオ信号レベルを変更することを特徴と
する信号処理装置。 - 【請求項2】 アナログオーディオ信号のレベルを、前
記第2のボリューム処理によって粗調整し、前記第1の
ボリューム処理によって微調整することを特徴とする請
求項1記載の信号処理装置。 - 【請求項3】 ボリュームの制御範囲を減衰量の大きい
範囲と減衰量の小さい範囲との2つの範囲に分け、一方
の制御範囲を前記第1のボリューム処理によって制御さ
せ、他方の制御範囲を前記第2のボリューム処理によっ
て制御させることを特徴とする請求項1記載の信号処理
装置。 - 【請求項4】 前記第1のボリューム処理における最大
減衰量を、前記アナログオーディオ信号のダイナミック
レンジが所定のダイナミックレンジ以下にならない様に
設定することを特徴とする請求項2または3記載の信号
処理装置。 - 【請求項5】 前記演算装置は、第1のボリューム処理
によってその減衰量が新規の減衰量に更新されるタイミ
ングでタイミング信号を出力し、第2のボリューム処理
は前記タイミング信号に従って減衰量が切り替わること
を特徴とする請求項1記載の信号処理装置。 - 【請求項6】 前記演算装置は、アナログオーディオ信
号がバイアスレベルと交わるゼロクロスタイミングを検
出し、該検出タイミングに従って第1のボリューム処理
における減衰量を切り替えることを特徴とする請求項1
記載の信号処理装置。 - 【請求項7】 少なくとも前記演算装及びボリューム回
路を同一半導体基板上に集積化することを特徴とする請
求項1記載の信号処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10278008A JP2000114894A (ja) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | 信号処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10278008A JP2000114894A (ja) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | 信号処理装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000114894A true JP2000114894A (ja) | 2000-04-21 |
Family
ID=17591358
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10278008A Pending JP2000114894A (ja) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | 信号処理装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000114894A (ja) |
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---|---|---|---|---|
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-
1998
- 1998-09-30 JP JP10278008A patent/JP2000114894A/ja active Pending
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