JP2003274483A - 低音用オーディオ装置及びサブウーファースピーカ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スピーカシステム全体としてはフラットな周
波数レスポンスが得られると共に、低音専用スピーカか
ら不快な音が発生することが無いようにする。 【解決手段】 低音用オーディオ装置は、レベルバラン
ス調整部３及び駆動用パワーアンプ４を備えて、ウファ
ー又はサブウーファーからなる低音用スピーカユニット
１を駆動用パワーアンプ４からの駆動信号によって駆動
するシステムにおいて、音声カットローパスフィルタ１
０、レベル検出回路２０及び駆動レベル制御部３０を設
けた。入力されるオーディオ信号は音声カットローパス
フィルタ１０を通過することによって音声の基本成分周
波数ｆｍより低い周波数成分のみが抽出されることにな
り、この抽出された周波数成分のレベルをレベル検波回
路２０で検波して低音用スピーカ１をブーストする必要
性があるか否かを判定し、これによって、フィルタ特性
制御部３２からの制御信号ＶＬによって可変特性フィル
タ３１の特性を調整して低音用スピーカユニット１に対
する駆動信号のレベルを調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低音用スピーカユ
ニットに駆動用のオーディオ信号を入力する低音用オー
ディオ装置、特には、メインスピーカとのクロスオーバ
ー周波数が比較的高いサブウーファーに適した低音用オ
ーディオ装置、更にはサブウーファースピーカ装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】低音用オーディオ装置は、２ウエイ以上
の複合形スピーカシステムの低音帯域を受け持つ低音用
スピーカ（ウーファー）ユニットに駆動用のオーディオ
信号を入力するシステム、或いは、メインのスピーカシ
ステムに対して独立したエンクロージャに収容されるサ
ブウーファーユニットに駆動用のオーディオ信号を入力
するシステムである。

【０００３】図５は一般的な低音用オーディオ装置のシ
ステム構成を示す説明図である。ウーファー又はサブウ
ーファーのスピーカユニット１を駆動するための入力信
号は、ローパスフィルタ２によって受け持ち帯域に帯域
分割され、レベルバランス調整部３を経て駆動用パワー
アンプ４に入力され、駆動用パワーアンプ４からの駆動
信号によってスピーカユニット１が駆動させる。

【０００４】このような低音用オーディオ装置において
は、中高音用スピーカユニット又はメインスピーカユニ
ットの最低共振周波数に応じて、比較的高いカットオフ
周波数（７５Ｈｚ以上）のローパスフィルタを用いるも
のが多くなっている。

【０００５】これを車載用のスピーカシステムを例にし
て説明すると、乗員がステレオ再生を楽しむためには少
なくとも前方位置にメインのスピーカユニットを設ける
ことが必要であるが、一般に車両正面のインストルメン
トパネルは空調関係や計器などが取り付けられるために
スピーカユニットの占有スペースは自ずと小さくならざ
るを得ない。したがって、小口径のメインスピーカがイ
ンパネの両側及びその近傍に設置されることが多く、こ
のようなメインスピーカでは最低共振周波数が比較的高
くなるので、それに対応したクロスオーバー周波数を設
定するためには、サブウーファーシステムにおけるカッ
トオフ周波数を高めに設定する必要がある。ここでは、
車載用のサブウーファーシステムを例にして説明してい
るが、車載用に限らずメインスピーカが小型のシステム
におけるサブウーファーシステムや中高用スピーカユニ
ットとのクロスオーバー周波数を高めに設定しているウ
ーファーシステムにおいても、帯域分割のためのローパ
スフィルタは同様に高めのカットオフ周波数が設定され
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような低音用オー
ディオ装置において、通常の音楽や放送プログラムのソ
ースから出力されるオーディオ信号が入力される場合に
は、その中に音声信号が含まれていても特に問題になら
ないが、音声主体のソース（例えば、ナレーション，ト
ーク番組，ニュース等）からの音声信号が入力された場
合には、ウーファー又はサブウーファーから不快、不自
然、不明瞭な音が発生されるという問題が生じる。

【０００７】これを図６によって説明すると、人（特に
男性）の声の周波数成分は、図の５に示すような特性を
有しており、その基本成分周波数ｆｍがローパスフィル
タ２において設定されたカットオフ周波数ｆｃとほぼ一
致又はｆｍ＜ｆｃである。このため、図の５に示す特性
を有する信号がローパスフィルタ２に入力されると、図
の６に示すように音声として識別できる主要な成分がカ
ットされた信号となり、この信号によってウーファー又
はサブウーファーユニットが駆動されて、不快、不自
然、不明瞭な音がウーファー又はサブウーファーから漏
れ出ることになる。

【０００８】特に、サブウーファーを追加したシステム
のユーザは、総じて自然なバランス以上にサブウーファ
ーをブーストする傾向にあるので、このような不快な音
が大きく出力されてしまう問題がある。

【０００９】これに対処するためには、低音用オーディ
オ装置におけるローパスフィルタのカットオフ周波数を
５０Ｈｚ程度に設定すればよいが、前述のようにメイン
又は中高音用のスピーカシステムにおける最低共振周波
数は諸事情により低くできない場合があるので、このよ
うな場合には、ロースフィルタのカットオフ周波数を低
くすると、つなぎ目の周波数特性が不連続になって、全
帯域でフラットな周波数レスポンスを得ることができな
いという問題が生じる。

【００１０】本発明は、このような事情に対処するため
に提案されたものであって、スピーカシステム全体とし
てはフラットな周波数レスポンスが得られると共に、低
音用スピーカから不快な音が発生することが無いように
した低音用オーディオ装置又はサブウーファースピーカ
装置を提供することを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は以下の特徴を有するものである。

【００１２】請求項１に係る発明は、低音用スピーカユ
ニットに帯域分割された駆動用のオーディオ信号を入力
する低音用オーディオ装置において、入力されるオーデ
ィオ信号の中から音声の基本成分周波数より低い周波数
成分を抽出する抽出手段と、該抽出手段によって抽出さ
れた周波数成分に応じて前記低音用スピーカユニットの
駆動レベルを制御する駆動レベル制御手段とを備えるこ
とを特徴とする。

【００１３】請求項２に係る発明は、請求項１の低音用
オーディオ装置を前提として、前記抽出手段は、音声の
基本成分周波数より低い周波数成分を通過させるローパ
スフィルタと、このローパスフィルタからの出力をレベ
ル検波するレベル検波回路とからなり、このレベル検波
回路の出力に応じて前記低音用スピーカユニットの駆動
レベルを制御することを特徴とする。

【００１４】請求項３に係る発明は、請求項２の低音用
オーディオ装置を前提として、前記レベル検波回路は、
出力ホールドと時定数回路を含むことを特徴とする。

【００１５】請求項４に係る発明は、請求項１〜３の低
音用オーディオ装置を前提として、前記駆動レベル制御
手段は、可変特性フィルタのフィルタ特性を変化させる
ことで前記駆動用のオーディオ信号のレベルを制御する
ことを特徴とする。

【００１６】請求項５に係る発明は、請求項１〜４の低
音用オーディオ装置を前提として、前記低音用スピーカ
ユニットは、サブウーファーユニットであることを特徴
とする。

【００１７】請求項６に係る発明は、サブウーファース
ピーカ装置に関する発明であって、サブウーファースピ
ーカユニットと、入力されるオーディオ信号の中から音
声の基本成分周波数より低い周波数成分を抽出する周波
数成分抽出装置と、前記周波数成分抽出装置の出力に応
じて前記サブウーファースピーカユニットの駆動レベル
を制御する駆動レベル制御装置とを少なくとも備えるこ
とを特徴とする。

【００１８】このような特徴を有する各請求項に係る発
明は以下の作用をなす。

【００１９】第１には、低音用スピーカユニットに駆動
用のオーディオ信号を入力する低音用オーディオ装置で
は、前述のように帯域分割のために第１のローパスフィ
ルタが用いられているが、この第１のローパスフィルタ
におけるカットオフ周波数の設定によっては、人の音声
が主体となったソースからのオーディオ信号が入力され
ると前述のような不快な音が低音用スピーカユニットか
ら発せられる。これを防ぐために、入力されるオーディ
オ信号の中から人の音声の基本成分周波数より低い周波
数成分を抽出して、抽出した周波数成分が所定のレベル
で存在するか否かを判別する。そして、入力されるオー
ディオ信号が低音用スピーカを充分に駆動する必要性の
ある信号、つまり、抽出した周波数成分が所定のレベル
で存在する信号である場合には、低音用スピーカユニッ
トの駆動レベルを高め、入力されるオーディオ信号が低
音用スピーカを駆動する必要のない信号、つまり、抽出
した周波数成分のレベルが低い信号である場合には、低
音用スピーカユニットの駆動レベルを下げる制御を行
う。

【００２０】これによると、人の音声が主体となったソ
ースでは、低音用スピーカユニットの駆動レベルが下げ
られることになり、前述のような不快音が低音用スピー
カユニットから出力されることはなくなる。そして、こ
の際に、第１のローパスフィルタのカットオフ周波数
は、メインスピーカ又は中高音用スピーカの最低共振周
波数とのクロスオーバー周波数によって設定することが
できるので、全体のシステムとしては、全帯域でフラッ
トな周波数レスポンスを有するスピーカシステムを構築
することができる。

【００２１】第２には、前述した入力されるオーディオ
信号の中から人の音声の基本成分周波数より低い周波数
成分を抽出する抽出手段として、第２のローパスフィル
タとこのローパスフィルタからの出力をレベル検波する
レベル検波回路を用い、第２のローパスフィルタを通過
した信号のレベルをレベル検波する。これによって、設
定レベル以上のレベル検波が得られた場合には、音楽等
のソースからなる有効低周波成分が含まれると判定して
低音用スピーカユニットの駆動レベルを高め、設定レベ
ルに満たないレベル検波の場合には、人の音声が主成分
の入力オーディオ信号であると判定して低音用スピーカ
ユニットの駆動レベルを低下させる。

【００２２】第３には、前述の抽出手段におけるレベル
検波回路が出力ホールドと時定数回路を含むので、平滑
化された検波出力を得ることができ、この検波出力を基
準値と比較することにより、抽出された周波数成分が前
述した有効低周波数成分であるか否かを判定することが
できる。

【００２３】第４には、このような判定結果に基づいて
可変特性フィルタのフィルタ特性を可変制御することに
より、低音用スピーカユニットに供給される駆動信号の
レベルを可変に制御するものである。これによると、前
述の抽出手段によって抽出された周波数成分のレベルが
低レベルである場合には、駆動信号が低レベルに抑えら
れ、抽出された周波数成分が有効低周波成分である場合
には、駆動信号が高レベルになる。

【００２４】第５には、車載用等においてメインスピー
カの最低共振周波数が低くできない場合でも、メインス
ピーカとのクロスオーバー周波数に応じてサブウーファ
ーユニットにおける帯域分割のカットオフ周波数を高め
に設定することにより、全帯域でフラットな周波数レス
ポンスを得ることができる。そして、このようにカット
オフ周波数を高めに設定した場合にも、前述の駆動レベ
ル制御により不快音を無くすことができる。

【００２５】第６には、このような低音用オーディオ装
置は、メインスピーカからは独立したエンクロージャに
収められるサブウーファースピーカ装置によっても実現
することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する（従来技術と同一の箇所には同一の符
号を付して、一部説明を省略する。）。図１及び図２は
本発明の一実施形態に係る低音用オーディオ装置の構成
を示す説明図である。この低音用オーディオ装置は、レ
ベルバランス調整部３及び駆動用パワーアンプ４を備え
て、ウファー又はサブウーファーからなる低音用スピー
カユニット１を駆動用パワーアンプ４からの駆動信号に
よって駆動するシステムであり、不快音対策として、音
声カットローパスフィルタ１０、レベル検出回路２０及
び駆動レベル制御部３０を設けたものである。ここで、
音声カットローパスフィルタ１０、レベル検波回路２０
及び駆動レベル制御部３０は、入力されるオーディオ信
号に対して帯域分割を行うチャンネルデバイダの一部と
して構成しても良いし、チャンネルデバイダによって帯
域分割された入力オーディオ信号に対して更に設けられ
るものであっても良い。

【００２７】音声カットローパスフィルタ１０は、入力
されるオーディオ信号の中から人（特に男性）の音声の
基本成分周波数ｆｍより低い周波数成分を抽出するフィ
ルタである。音声の基本成分周波数ｆｍは７５Ｈｚ程度
であるから、カットオフ周波数を６５Ｈｚ程度に設定し
たローパスフィルタを用いることができる。

【００２８】レベル検波回路２０は、音声カットローパ
スフィルタ１０で抽出された低周波成分をレベル検波す
るものであって、必要に応じて出力ホールドと時定数回
路を含み、平滑化された検波出力を得るものである。

【００２９】低音用スピーカユニット１の駆動レベルを
制御する駆動レベル制御部３０は、可変特性フィルタ３
１と、この可変特性フィルタ３１を制御する制御信号Ｖ
Ｌを出力するフィルタ特性制御部３２とからなる。可変
特性フィルタ３１は、特にチャンネルデバイダの一部と
して構成される場合には、フルレベルでのカットオフ周
波数ｆｃが中高用スピーカ又はメインスピーカとのクロ
スオーバー周波数で設定されるローパスフィルタであ
り、図２の（ａ）〜（ｂ）に示すように、制御信号ＶＬ
によって可変に特性が調整されるものである。

【００３０】このような低音用オーディオ装置では、入
力されるオーディオ信号は音声カットローパスフィルタ
１０を通過することによって音声の基本成分周波数ｆｍ
より低い周波数成分のみが抽出されることになり、この
抽出された周波数成分のレベルによって低音用スピーカ
をブーストする必要性があるか否かが判定され、これに
よって低音用スピーカユニットに対する駆動信号のレベ
ル調整が行われる。

【００３１】すなわち、音楽ソフトや放送プログラム等
のソースからの入力されるオーディオ信号の場合は、抽
出された周波数成分が所定のレベル存在してリズムやビ
ート成分等を形成していることになるが、ニュースやト
ーク番組等の人の音声が主体となっているソースからの
入力オーディオ信号の場合には、音声カットローパスフ
ィルタ１０を通過することによって殆どの成分がカット
され、ごく僅かなレベルの出力しか得られない。したが
って、この音声カットローパスフィルタ１０からの出力
信号をレベル検波回路２０でレベル検波して検波出力を
判定することによって、現在入力されている入力オーデ
ィオ信号が低音用スピーカをブーストさせる必要性のあ
る有効低周波成分を含むものか、低音用スピーカをブー
ストした場合には不快音を発する不要低周波成分からな
る信号であるかを判定することができる。

【００３２】そして、この実施形態によると、レベル検
波回路２０からの検波出力が高い場合には、フィルタ特
性制御部３２からの制御信号ＶＬを大にして、図２
（ａ）〜（ｄ）に示されるフルレベルの特性に可変特性
フィルタを調整し、レベル検波回路２０からの検波出力
が小さい場合には、フィルタ特性制御部３２からの制御
信号ＶＬを小として可変特性フィルタの出力レベルを低
下させる。

【００３３】これによって、音楽ソース等の有効低周波
成分を含む信号が入力された場合には、自動で低音用ス
ピーカがブーストされ、ニュース等の人の音声が主体と
なったソースからの信号が入力された場合には、自動で
低音スピーカのブースト量が抑制されることになる。し
たがって、音楽等のソースに対しては要求に応じた高品
位の重低音を再生することができ、ソースが切り替わっ
て人の音声が主体となるソースになっても、何らの手動
調整を行うことなく不快音の発生を抑制することができ
る。

【００３４】また、可変特性フィルタ３１においては、
フルレベル時のカットオフ周波数ｆｃは中高音用スピー
カやメインのスピーカとのクロスオーバー周波数によっ
て設定することができるので、中高音用スピーカやメイ
ンのスピーカの最低共振周波数を高くせざるを得ない場
合にも、音楽等のソースに対しては全帯域でフラットな
周波数レスポンスを示すことができる。

【００３５】図３及び図４は本発明の他の実施形態を示
す説明図である。図３の実施形態は、駆動レベル制御部
３０を可変特性フィルタ３１と比較器３３によって構成
したものである。これによると、出力ホールドと時定数
回路を含むレベル検波回路２０を設け、平滑化された検
波出力を比較器３３において基準レベルＶ_ｒｅｆと比較
し、検波出力が基準レベルＶ_ｒｅｆを越える場合には可
変特性フィルタ３１をフルレベルにして低音用スピーカ
ユニットをブーストさせる。また、検波出力が基準レベ
ルＶ_ｒｅｆに満たない場合は、可変特性フィルタ３１の
特性を低レベルに落とし、ブースト量を抑制する。

【００３６】図４の実施形態は、駆動レベル制御部３０
をレベル調整器３５により構成し、ローパスフィルタ３
４によって帯域分割された信号をダイレクトにレベル調
整するものである。これによると、レベル検波回路２０
の検波出力によって、検波出力が大である場合にはレベ
ル調整器３５のレベルを高め、検波出力が小である場合
には、低音用スピーカを活用する有効低周波成分がない
ものと判断し、レベル調整器３５のレベルを下げて低音
用スピーカを鳴らさないようにする。

【００３７】これらの実施形態においても前述の実施形
態と同様に、音楽ソース等の有効低周波成分を含む信号
が入力された場合には、自動で低音用スピーカがブース
トされ、ニュース等の人の音声が主体となったソースか
らの信号が入力された場合には、自動で低音スピーカの
ブースト量が抑制されることになる。したがって、音楽
等のソースに対しては要求に応じた高品位の重低音を再
生することができ、人の音声が主体となるソースに対し
ては、何らの手動調整を行うことなく不快音の発生を抑
制することができる。

【００３８】そして、可変特性フィルタ３１やローパス
フィルタ３４のカットオフ周波数ｆｃは中高音用スピー
カやメインのスピーカとのクロスオーバー周波数によっ
て設定することができるので、中高音用スピーカやメイ
ンのスピーカの最低共振周波数を高くせざるを得ない場
合にも、音楽等のソースに対しては全帯域でフラットな
周波数レスポンスを示すことができる。

【００３９】ここで説明した低音用オーディオ装置は、
２ウエイ以上の複合形スピーカシステムの低音用スピー
カシステムとして組み込むこともできるし、メインスピ
ーカシステムに対して独立エンクロージャで配備される
サブウーファーシステムに単独に組み込んでサブウーフ
ァースピーカ装置とすることも可能である。用途として
は、特に限定されるものではないが、車載用のスピーカ
システムのようにメインのスピーカユニットが小口径に
なり最低共振周波数を低く設定できないもので、このメ
インスピーカとのクロスオーバー周波数が比較的高く設
定されるシステムにおいて特に有効である。

【００４０】

【発明の効果】本発明はこのように構成されるので、ス
ピーカシステム全体としてはフラットな周波数レスポン
スが得られると共に、低音専用スピーカから不快な音が
発生することが無い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る低音用オーディオ装置
の構成を示す説明図である。

【図２】本発明の実施形態における可変特性フィルタの
特性調整例を示す説明図である。

【図３】本発明の実施形態に係る低音用オーディオ装置
の構成を示す説明図である。

【図４】本発明の他の実施形態に係る低音用オーディオ
装置の構成を示す説明図である。

【図５】従来の低音用オーディオ装置の構成を示す説明
図である。

【図６】従来技術の問題点を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 低音用スピーカユニット ２ ローパスフィルタ ３ レベルバランス調整部 ４ 駆動用パワーアンプ １０ 音声カットローパスフィルタ ２０ レベル検波回路 ３０ 駆動レベル制御部 ３１ 可変特性フィルタ ３２ フィルタ特性制御部 ３３ 比較器 ３４ ローパスフィルタ ３５ レベル調整器

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 低音用スピーカユニットに帯域分割され
   た駆動用のオーディオ信号を入力する低音用オーディオ
   装置において、 入力されるオーディオ信号の中から音声の基本成分周波
   数より低い周波数成分を抽出する抽出手段と、該抽出手
   段によって抽出された周波数成分に応じて前記低音用ス
   ピーカユニットの駆動レベルを制御する駆動レベル制御
   手段とを備えることを特徴とする低音用オーディオ装
   置。
2. 【請求項２】 前記抽出手段は、音声の基本成分周波数
   より低い周波数成分を通過させるローパスフィルタと、
   このローパスフィルタからの出力をレベル検波するレベ
   ル検波回路とからなり、このレベル検波回路の出力に応
   じて前記低音用スピーカユニットの駆動レベルを制御す
   ることを特徴とする請求項１記載の低音用オーディオ装
   置。
3. 【請求項３】 前記レベル検波回路は、出力ホールドと
   時定数回路を含むことを特徴とする請求項２記載の低音
   用オーディオ装置。
4. 【請求項４】 前記駆動レベル制御手段は、可変特性フ
   ィルタのフィルタ特性を変化させることで前記駆動用の
   オーディオ信号のレベルを制御することを特徴とする請
   求項１〜３のいずれかに記載の低音用オーディオ装置。
5. 【請求項５】 前記低音用スピーカユニットは、サブウ
   ーファーユニットであることを特徴とする請求項１〜４
   のいずれかに記載の低音用オーディオ装置。
6. 【請求項６】 サブウーファースピーカユニットと、 入力されるオーディオ信号の中から音声の基本成分周波
   数より低い周波数成分を抽出する周波数成分抽出装置
   と、 前記周波数成分抽出装置の出力に応じて前記サブウーフ
   ァースピーカユニットの駆動レベルを制御する駆動レベ
   ル制御装置とを少なくとも備えることを特徴とするサブ
   ウーファースピーカ装置。