JP2000174574A - 音量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｓ／Ｎ特性に優れ、波形歪みの少ない音量制
御装置を提供する。 【解決手段】 入力バッファ１にオーディオ信号が入力
され、その出力はＡ／Ｄコンバータ２を介してデジタル
信号処理器３に入力され、このＤＳＰ３に内蔵されたア
ッテネータ３１、イコライザ３２、及びデジタルボリュ
ーム３３によって処理される。ＤＳＰ３からの出力はＤ
／Ａコンバータ４を介して電子ボリューム５に入力さ
れ、ボリューム制御部５ｂの指令に従いアナログ的にボ
リューム制御され、出力バッファ６を経由し出力され
る。ボリューム制御部３３ａおよび５ａは、切換部１０
を介して操作部１１に接続されている。切換部１０は、
予め設定された切換値を越えてボリュームを調整する場
合にはデジタルボリューム３３の制御部３３ａに制御信
号を出力し、切換値よりも低い範囲でボリュームを調整
する場合には電子ボリューム５側の制御部５ａ側に制御
信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オーディオシステ
ムの音量制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５に、オーディオシステムに使用され
ている従来の音量制御装置のブロック図を示す。この音
量制御装置では、入力バッファ１にアナログオーディオ
信号が入力され、その出力はＡ／Ｄコンバータ２に入力
されアナログ信号からデジタル信号に変換される。そし
て、その出力がデジタル信号処理器３（以下ＤＳＰ３と
称す）に入力され、このＤＳＰ３に内蔵されたオーディ
オ信号アッテネータ３１及びイコライザ３２などにより
イコライザ信号処理や各種フィルタ信号処理等の様々な
信号処理が施される。そしてその出力がＤ／Ａコンバー
タ４に入力され、デジタル信号からアナログ信号に変換
され、アナログ信号レベル調整器５（以下電子ボリュー
ム５と呼ぶ）に入力され、ここでアナログ的にボリュー
ム制御される。そして、その出力は出力バッファ６を経
由し、このオーディオシステムから出力される。前記イ
コライザ３２にはシステムの使用者がその増幅度を調整
するためのイコライザ制御部５ａが設けられ、電子ボリ
ューム５には音量制御用のボリューム制御部５ｂが接続
されている。

【０００３】また、図７に他の構成を有する従来の音量
制御装置のブロック図を示す。この音量制御装置では、
図５の従来技術に比べ電子ボリューム５が無く、ＤＳＰ
３に設けられたデジタル信号レベル調整器３３（以下デ
ジタルボリューム３３と呼ぶ）をボリューム制御部３３
ａによって調整することにより、イコライザ信号処理等
と共にデジタル的にボリューム制御が行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記のような構成を有
する従来の音量制御装置においては、次のような解決す
べき問題点があった。

【０００５】（１） 図５の従来技術の問題点 電子ボリューム５によってボリュームコントロールを行
う図５の従来技術において、例えば図６に示す様に、イ
コライザによって最大＋１２ｄＢのゲインが得られるよ
うにするには、０ｄＢで入力されたオーディオ信号をア
ッテネータ３１でオーディオ信号を−１２ｄＢに減衰
し、その信号をイコライザ信号処理部３２で増幅してイ
コライザ処理を行う。すなわち、そして、ＤＳＰ３部分
では、イコライザ処理後の信号についてはその増幅、減
衰は行わず、オーディオの音量制御は電子ボリューム５
にて全て行っていた。

【０００６】ところが、このような従来技術で、電子ボ
リューム５のみによって音量制御をおこなうと、ＤＳＰ
３の部分で常に信号レベルが−１２ｄＢ分アッテネート
されるため、図４のボリューム値対Ｓ／Ｎ特性を示すグ
ラフの様に、ＤＳＰ３でアッテネートしない場合の特性
カーブＡに比べ、ＤＳＰ３でアッテネートする特性カー
ブＢの様に信号レベルだけがアッテネートされる分Ｓ／
Ｎが１２ｄＢ悪化してしまう問題があった。

【０００７】（２）図７の従来技術の問題点 一方、電子ボリュームを使用することなく、デジタルボ
リューム３３を使用してシステム全体のボリュームコン
トロールを行う図７の従来技術においては、デジタル信
号処理に伴う波形歪みの問題が生じる。すなわち、通
常、デジタル信号処理では０ｄＢ以上の信号は全てクリ
ップしてしまうので、この設定の場合、出力波形はクリ
ップし波形が歪んでしまうので、デジタルボリューム３
３によるボリュームコントロールに当たってはその点を
考慮しなければならない。例えば、図８に示す様に、オ
ーディオ信号アッテネータ３１でオーディオ信号を−１
２ｄＢに減衰し、その信号のイコライザ３２でのゲイン
を＋１２ｄＢに設定した場合、デジタルボリューム３３
において０ｄＢ以上（例えば＋２ｄＢ）のゲインを設定
すれば、ＤＳＰ３内部で０ｄＢ以上の増幅をすることに
なり、波形歪みを生ずる。同様に、イコライザ３２のゲ
インを＋６ｄＢに設定し、次に、デジタルボリューム３
３で＋８ｄＢの信号増幅をした場合、アッテネータ３１
での減衰分−１２ｄＢを差し引いてもＤＳＰ３内部で＋
２ｄＢの増幅をすることになるので、波形クリップが生
じることになる。

【０００８】一方、デジタルボリューム３３による増幅
量が０ｄＢ以下であるならば、入力信号、イコライザゲ
インの設定量に関わらず波形歪みを生ずることはない。
そして、イコライザ３２のゲインを０ｄＢに設定し、デ
ジタルボリューム３３を最大値に設定した場合、Ｓ／Ｎ
は改善され一般的に図４のボリューム対Ｓ／Ｎは特性カ
ーブＣの様になる。

【０００９】しかし、デジタルボリューム３３の信号処
理にてデジタル的にオーディオ信号のボリュームコント
ロールをする場合、オーディオ入力信号のレベル小さく
なるにつれ、デジタル信号処理の演算誤差により信号波
形歪みが生じ、音楽信号を再生した場合、聴感上歪み感
のある音になってしまう。

【００１０】本発明は、前記のような従来技術の問題点
を解決するために提案されたものであって、その目的
は、ゲインコントロールのゲインの値が大きい設定の範
囲では、ＤＳＰに設けられたデジタルボリュームを使用
してデジタル的なボリューム制御を行い、ゲインの値が
小さくなる設定の範囲では、電子ボリュームを使用した
アナログ的なボリューム制御を行うことにより、通常の
ボリューム設定時ではイコライザのゲインを大きくして
もオーディオ信号が歪まず、システム全体のＳ／Ｎ性能
維持し、小信号入力時の出力信号波形歪みを減少させる
ことを可能とした音量制御装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、デジタルオーディオ信号処理
を行うデジタル信号処理器と、アナログオーディオ信号
の信号レベルを調整制御するアナログ信号レベル調整器
とを備えた音量制御装置において、任意に決定された切
換値より大きいボリューム値を設定する場合、デジタル
信号処理器でオーディオ信号のボリュームコントロール
を行い、切換値以下のボリューム値を設定する場合、ア
ナログ信号レベル調整器でボリュームコントロールを行
うことを特徴とする。

【００１２】請求項２記載の発明は、前記請求項１記載
の発明において、前記デジタル信号処理器は、オーディ
オ信号のイコライザ信号処理を行うイコライザと、この
イコライザ信号処理の前処理で任意に決定した減衰量で
信号アッテネート処理を行うアッテネータと、イコライ
ザ信号処理の後処理にてデジタルオーディオ信号レベル
を任意の量に増幅変更を可能とするデジタル信号レベル
調整器を備え、前記デジタル信号レベル調整器と前記ア
ナログ信号レベル調整器にはそれぞれそのボリューム制
御部が接続され、これらデジタルとアナログのボリュー
ム制御部には前記切換値に従ってこれら２つのボリュー
ム制御部をいずれかに切り換える切換部が接続され、こ
の切換部にボリューム値を設定するためのボリューム操
作部が接続されていることを特徴とする。

【００１３】このような構成を有する請求項１及び請求
項２の発明においては、デジタル式とアナログ式の２種
のボリューム制御手段を設け、操作部によって設定され
たボリューム値に応じて２種のボリューム制御手段を切
り換えて音量を制御する。その結果、大音量領域でもＳ
／Ｎ特性に優れたデジタル式のボリュームと、小音量領
域での信号波形歪みの少ないアナログ式のボリュームと
の利点を備えた音量制御装置を得ることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態の一つを
図１に従って具体的に説明する。なお、前記の従来技術
と同一の部分については、同一の符号を付して説明す
る。

【００１５】（１）実施形態の構成…図１ 本実施形態の音量制御装置は、図１に示すように、入力
バッファ１にアナログオーディオ信号が入力され、その
出力はＡ／Ｄコンバータ２に入力されアナログ信号から
デジタル信号に変換される。そして、その出力がデジタ
ル信号処理器３（以下ＤＳＰ３と称す）に入力され、こ
のＤＳＰ３に内蔵されたオーディオ信号アッテネータ３
１及びイコライザ３２などによりイコライザ信号処理や
各種フィルタ信号処理等の様々な信号処理が施される。
すなわち、イコライザ３２にはシステムの使用者がその
増幅度を調整するためのイコライザ制御部５ａが設けら
れている。そして、種々の処理が施された出力信号は、
ＤＳＰ３に設けられたデジタルボリューム３３をボリュ
ーム制御部３３ａによって調整することにより、出力信
号レベルを使用者による調整量に応じて増幅された後、
ＤＳＰ３から出力される。ＤＳＰ３からの出力はＤ／Ａ
コンバータ４に入力され、デジタル信号からアナログ信
号に変換され、電子ボリューム５に入力され、音量制御
用のボリューム制御部５ｂの指令に従いアナログ的にボ
リューム制御される。そして、その出力は出力バッファ
６を経由し、このオーディオシステムから出力される。

【００１６】このように本実施形態では、システムトー
タルでのボリュームゲインは、アッテネータ３１による
入力信号のアッテネート量、ＤＳＰ３に設けられたデジ
タルボリューム３３の設定量、及び電子ボリューム５の
ゲイン設定量の合計で決定される。この場合、デジタル
ボリューム３３の設定量はそれに接続されたボリューム
制御部３３ａからの制御信号により決定され、また電子
ボリューム５のゲイン設定量は同じくそれに接続された
ボリューム制御部５ａからの制御信号によって決定され
る。これらボリューム制御部３３ａおよび５ａは、ボリ
ューム切換部１０を介してダイヤルやアップダウンスイ
ッチなどのボリューム操作部１１に接続されている。こ
のボリューム切換部１０は、デジタル側とアナログ側の
２つのボリューム制御部３３ａおよび５ａを切り換える
ものであって、予め設定された切換値を越えてボリュー
ムを調整する場合にはデジタルボリューム３３の制御部
３３ａにボリューム制御信号を出力し、切換値よりも低
い範囲でボリュームを調整する場合には電子ボリューム
５側の制御部５ａ側にボリューム制御信号を出力するよ
うに構成されている。

【００１７】（２）実施形態の作用 このような構成を有する本実施形態のシステムにおい
て、使用者がボリューム操作部１１を操作してボリュー
ムをアップあるいはダウンさせた場合、操作部１１に接
続されたボリューム切換部１０が予め設定されている切
換値と操作部から入力された調整値とを比較して、入力
された調整値が切換値よりも大きい範囲の場合には、ボ
リューム制御部３３ａ側に制御信号を出力し、この制御
信号に従ってデジタルボリューム３３が操作されてＤＳ
Ｐ３内部で出力信号のレベルを調整する。一方、操作部
１１から入力されたボリューム値が切換値よりも小さい
場合には、ボリューム切換部１０がこれを検出して操作
部１１からの制御信号をボリューム制御部５ａ側に切り
換える。その結果、このボリューム切換部５ａからの制
御指令により電子ボリューム５が制御され、所望のボリ
ュームコントロールが実施される。

【００１８】このように、本実施形態では、音量制御値
が切換値以上の場合にはデジタルボリューム３３の特性
を生かし、切換値以下の場合には電子ボリュームの特性
を生かすことにより、図４に示すボリューム値対Ｓ／Ｎ
の特性カーブＤの様に、Ｓ／Ｎの劣化を効果的に防止し
た音量制御を実施できる。

【００１９】この点を、図２及び図３によって具体的に
説明する。例えば、図２に示すように、本実施形態にお
けるイコライザ３２でのゲイン可変量の最大量を＋１２
ｄＢと設定した場合、オーディオ信号アッテネータ３１
の減衰量は−１２ｄＢ、デジタルボリューム３３の最大
増幅量を＋１２ｄＢ、電子ボリューム５のボリュームコ
ントロール量を０ｄＢ〜−６０ｄＢとする。また、ＤＳ
Ｐ３側のボリューム制御部３３ａと電子ボリューム５側
のボリューム制御部５ａとを切り換えるために予めボリ
ューム切換部１０に設定しておく切換値を、ボリューム
操作部１１から入力する音量制御装置のトータルゲイン
が−１２ｄＢとなる場合に設定しておく。

【００２０】今、ボリューム操作部１１を操作して、図
３（Ａ）のように音量制御装置のトータルゲインを−６
ｄＢと設定した場合、このトータルゲインの調整量−６
ｄＢが切換部１０で予め設定されている切換値−１２ｄ
Ｂよりも大きいため、操作部１１からの制御信号は切換
部１０を介してＤＳＰ３側のボリューム制御部３３ａに
送られ、デジタルボリューム３３のゲインが調整され、
その設定量が＋６ｄＢとなる。その結果、音量制御装置
のトータルゲインは、アッテネータ３１の減衰量−１２
ｄＢにデジタルボリューム３３の増幅量＋６ｄＢを加え
た−６ｄＢとなり、ボリューム操作部１１に従った出力
が得られる。

【００２１】次に、図３（Ｂ）のように、イコライザ３
２のゲインを＋６ｄＢに設定した場合に、操作部１１を
調整してトータルゲインを０ｄＢとする時は、得ようと
するトータルゲインが切換値−１２ｄＢよりも大きいの
で、前記図３（Ａ）の場合と同様に切換部１０がＤＳＰ
３側のボリューム制御部３３ａに切り換わり、デジタル
ボリューム３３がその増幅量が＋６ｄＢとなるように制
御される。その結果、１ＫＨｚ：０ｄＢのオーディオ信
号が入力されたとすると、ＤＳＰ３のトータルゲインは
０ｄＢとなるので、出力信号は１ＫＨｚ：０ｄＢとなり
波形歪みは生じ無い。なお、この時、イコライザ３２の
ゲインの設定が＋６ｄＢ以下であれば同じ様に波形歪み
は生じ無い。

【００２２】同様に、操作部１１を調整してトータルゲ
インを０ｄＢとする時、図３（Ｃ）の様に、イコライザ
３２のゲインを＋１２ｄＢに設定した場合も、ボリュー
ム制御部３３ａからの制御信号に従ってデジタルボリュ
ーム３３をその増幅量が０ｄＢとなるように制御するこ
とにより、音量制御装置のトータルゲインは０ｄＢとな
る。この場合も、ＤＳＰ３からの出力信号のゲインは０
ｄＢとなるので、１ＫＨｚ：０ｄＢを入力しても出力波
形に波形歪みは生じ無い。

【００２３】次に、ボリューム操作部１１を操作して、
図３（Ｄ）の様に音量制御装置のトータルゲインを−１
２ｄＢと設定した場合、このトータルゲインの調整量が
切換部１０で予め設定されている切換値と等しいため、
デジタルボリューム３３のゲイン設定量は０ｄＢとな
る。また、切換部１０は電子ボリューム５側のボリュー
ム制御部５ａに指令を出すこともないので、電子ボリュ
ーム５によるボリュームコントロールも実施しされず、
アッテネータ３１によって減衰された−１２ｄＢのオー
ディオ信号が出力される。

【００２４】そして、音量制御装置のトータルゲインを
−１２ｄＢ以下に設定した場合は、このトータルゲイン
の調整量が切換部１０で予め設定されている切換値より
小さいため、操作部１１からの入力は切換部１０によっ
て電子ボリューム５側のボリューム制御部５ａに送ら
れ、このボリューム制御部５ａからの制御指令に基づき
電子ボリューム５のボリュームコントロール量を減衰さ
せる。その場合、ＤＳＰ３側のボリューム制御部３３ａ
にはボリューム制御信号が送られることが無く、デジタ
ルボリューム３３のゲインは０ｄＢに設定された状態と
なるので、アッテネータ３１の減衰量とイコライザ３２
のゲインとの総和によって決まるＤＳＰ３からの出力信
号のゲインは０ｄＢを越えることが無く、出力波形に波
形歪みは生じ無い。また、−１２ｄＢよりも小さな信号
については電子ボリューム５によって音量を制御するの
で、デジタルボリューム３３のみによってボリュームを
制御する場合に比較して、小信号入力時の波形歪みが生
じ難い。

【００２５】（３）他の実施形態 本発明は前記の実施形態に限定されるものではなく、ボ
リューム切換部に設定する切換値についても、波形クリ
ップが完全に解消される値に設定する必要はなく、多少
の波形歪みが生じても実質的に問題のない値であれば適
宜変更可能である。特に、本発明は、ボリューム操作に
よって設定されたボリューム値が所定値以上の場合には
ＤＳＰを利用したデジタル処理によってボリュームの調
整を行い、所定値以下の場合にアナログ的にボリューム
の調整を行うことを主眼とするものであり、音量制御装
置のトータルゲインと、アッテネータによる減衰量、イ
コライザゲイン量などに応じて、最も出力波形の歪みが
少ない部分に切換値を設定すれば良い。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、デジタル式とアナログ
式の２種のボリューム制御手段を設け、操作部によって
設定されたボリューム値に応じて２種のボリューム制御
手段を切り換えて音量を制御するという簡単な構成によ
り、小音量から大音量の領域にわたってＳ／Ｎ特性が優
れた音量制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による音量制御装置の実施形態の一つを
示すブロック図。

【図２】図１の音量制御装置の各部分におけるオーディ
オ信号の減衰、増幅量を示すブロック図。

【図３】図１の音量制御装置の各部分における信号波形
の変化を示す図。

【図４】本発明による音量制御装置のボリューム値対Ｓ
／Ｎを示すグラフ。

【図５】従来の音量制御装置の第１の例を示すブロック
図。

【図６】図５の音量制御装置の特性を説明する図。

【図７】従来の音量制御装置の第２の例を示すブロック
図。

【図８】図７の音量制御装置の特性を説明する図。

【符号の説明】

１…入力バッファ ２…Ａ／Ｄコンバータ ３…ＤＳＰ ３１…アッテネータ ３２…イコライザ ３２ａ…イコライザ制御部 ３３…デジタル信号レベル調整器 ３３ａ…ボリューム制御部 ４…Ｄ／Ａコンバータ ５…電子ボリューム ５ａ…ボリューム制御部 ６…出力バッファ １０…ボリューム切換部 １１…ボリューム操作部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 デジタルオーディオ信号処理を行うデジ
   タル信号処理器と、アナログオーディオ信号の信号レベ
   ルを調整制御するアナログ信号レベル調整器とを備えた
   音量制御装置において、 任意に決定された切換値より大きいボリューム値を設定
   する場合、デジタル信号処理器でオーディオ信号のボリ
   ュームコントロールを行い、 切換値以下のボリューム値を設定する場合、アナログ信
   号レベル調整器でボリュームコントロールを行うことを
   特徴とする音量制御装置。
2. 【請求項２】 前記デジタル信号処理器は、オーディオ
   信号のイコライザ信号処理を行うイコライザと、このイ
   コライザ信号処理の前処理で任意に決定した減衰量で信
   号アッテネート処理を行うアッテネータと、イコライザ
   信号処理の後処理にてデジタルオーディオ信号レベルを
   任意の量に増幅変更を可能とするデジタル信号レベル調
   整器を備え、 前記デジタル信号レベル調整器とアナログ信号レベル調
   整器にはそれぞれそのボリューム制御部が接続され、こ
   れらデジタルとアナログのボリューム制御部には前記切
   換値に従ってこれら２つのボリューム制御部をいずれか
   に切り換える切換部が接続され、この切換部にボリュー
   ム値を設定するためのボリューム操作部が接続されてい
   ることを特徴とする請求項１記載の音量制御装置。