JP2005086799A

JP2005086799A - イヤホンに使用される５．１音声効果出力ミキシング電気回路

Info

Publication number: JP2005086799A
Application number: JP2003370699A
Authority: JP
Inventors: Chen-Hua Hsu; 許振華; Hsuan-Wei Huang; 黄玄▲イ▼
Original assignee: SEISHO KAGI KOFUN YUGENKOSHI
Current assignee: SEISHO KAGI KOFUN YUGENKOSHI
Priority date: 2003-09-09
Filing date: 2003-10-30
Publication date: 2005-03-31
Also published as: US20050053245A1; TWI240591B; TW200511879A

Abstract

【課題】低コストで優れた重低音ミキシング効果を有するイヤホンに使用される５．１音声効果ミキシング電気回路を提供すること。
【解決手段】イヤホンのミキシング電気回路において、音声ろ過ゲイン／ミキシング・ゲイン／音声浄化ゲインの階段式のゲイン・アップ方式を採用し、その中、音声ろ過ゲイン（２００）が二つの波形整形電気回路を介して周波数幅調整後の重低音音声信号を取得し、当該重低音音声信号と前置きチャンネル音声出力とミキシングし、最後に音声浄化手段によってノイズを除去し、それから音声信号をラッパに出力する。
【選択図】図５

Description

本発明は、５．１音声効果出力イヤホンに使用される音声出力調整と制御の技術に係わり、特に波形整形とミキシングとの方法によってイヤホンに低コストで良好なミキシング音質出力を付与する技術に関するものである。

従来のステレオの配置が図１に示すように、ファミリ音声効果設備（１００７）の周囲にステレオ設備を配置し、人間（１００８）に優れるステレオ質感を感じさせるものである。それには、一般に、前置き左チャンネル・ラッパ（１００１）と前置き右チャンネル・ラッパ（１００２）と左サラウンド音声ラッパ（１００３）と右サラウンド音声ラッパ（１００４）と中音ラッパ（１００５）と重低音ラッパ（１００６）とを合せていわゆる５．１チャンネル音声効果出力を生成し、その中で、重低音ラッパ（１００６）が方向性を有しないため、任意の位置に配置できる。

前記のファミリ・ステレオ装置において、アンプやミキサーやイコライザやラッパなどをそれぞれ異なって組み合わせることによりドルビー音声信号の出力を補償または生成する。しかしながら、電子ゲーム装置（例えばＰＳ２，ＸＢｏｘ）やＭＰ３やＤＶＤドライバーなどの装置の安価化と普及化に従って、高単価で大きい体積のステレオ装置が多数使用者のニーズを満足できなくなってしまい、且つ狭まる都市居住空間も大きいボリュームの存在を許さなく、そのため、個人のプライバシーとドルビー音声効果を楽しむことを満足するために、イヤホンがますますドルビー音声効果の分野に踏み込むようになっている。

前記した従来のイヤホンにあっては、次のような問題点がある。
＜１＞従来のステレオ装置において、既に重低音波形調整装置を有し、例えばＮａｔｉｏｎａｌＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒの出品するＬＭ５３８チップが重低音の周波数幅調整機能を提供できる。しかしながら、従来のステレオが複数種の“ハイ・パワー”の音声信号再生装置を提供できるので、そのチップが“スモール・パワー”のイヤホンに使用される場合に、イヤホンを破壊する恐れがあり、また、イヤホンの音声周波数の表現範囲は従来のステレオらしくなく、厳しい音質の歪みを生成する場合もあり、また、あまりにも強大的な音声信号の出力が人間の耳に傷害をもたらす場合もあり、そのため、従来のステレオに使用される音声調整装置をイヤホン出力に利用する場合にその困難性がある。
＜２＞市販のイヤホンにおいて、ドルビー音声効果を生成しようとする場合、イヤホンには一般に複数個のラッパを有し、そのイヤホンの左側のラッパの配置状況が図２と図３に示すようである。図２において、それぞれのイヤホン（２０００）には四つのラッパが配置され、それらは前置き左チャンネル・ラッパ（１００１）と左サラウンド音声ラッパ（１００３）と中音ラッパ（１００５）と重低音ラッパ（１００６）であり、この種のイヤホンを使用する場合では、直接的にドルビー音声信号を出力できるが、イヤホンのラッパの特性が従来のステレオのラッパの特性と異なるので、音声の出力効果を劣化させることがあり、重低音効果が予期の通りにならない。また、重低音自身では大きいほうの出力ゲインを要し、イヤホンが図４に示すように電気回路によってゲイン・アップできるが、容易に音声信号の歪みまたは過度ろ過の問題を生じ、劣る音質しか提供できない。また、この種のラッパは複数ラッパ使用することによるコスト・アップとウェイト・アップに直面するようになるので、イヤホンのコストを増加すると共に、掛ける際の快適感にも所定の影響が与えられている。
＜３＞図３に示すイヤホン（３０００）には重低音ラッパ（１００６）が欠けており、単に三つのラッパしかない。この種のイヤホンが低いほうのコストによって製造できると共に、イヤホンのケーシング内に大きいほうのスペースを有し、エコー・チューブを配置しやすいので、優れた臨場感を提供でき、また、その重量が軽いので、掛けるユーザーの頭部の負担を軽減できるが、重低音を欠いているので、ドルビー音声効果の出力が不完全になり、如何にしてコストと音質出力のバランスを取得するかが検討されるべき課題となっている。

上記のような課題を解決するために、本発明のイヤホンに使用される５．１音声効果出力ミキシング電気回路は、音声ろ過ゲイン・ユニットと、ミキシング・ゲイン・ユニットと、音声浄化ゲイン・ユニットと、を含むイヤホンに使用される５．１音声効果出力ミキシング電気回路であって、前記音声ろ過ゲイン・ユニットにおいて、重低音信号の周期修整とアピール時期と、信号ゲイン・アップ作用を提供し、また、ミキシング・ゲイン・ユニットが修整後の重低音と前置きチャンネル音声信号の音声信号ミキシング比例とゲイン・アップの作用を提供し、また、音声浄化ゲイン・ユニットがアップ高周波ノイズ除去と最終信号のゲイン・アップとの作用を提供し、それらの階段式の信号処理によって音声信号のディストーションに一致性を維持することを可能としたことを特徴とする、イヤホンに使用される５．１音声効果出力ミキシング電気回路である。

また、本発明のイヤホンに使用される５．１音声効果出力ミキシング電気回路は、前記音声ろ過ゲイン・ユニットには二つのＲＣろ波電気回路を有し、それぞれが重低音音声信号の周波数の幅の先端部と後端部の波形を調整することを特徴とする、前記するイヤホンに使用される５．１音声効果出力ミキシング電気回路である。

また、本発明のイヤホンに使用される５．１音声効果出力ミキシング電気回路は、前記ミキシング・ゲイン・ユニットには一対の抵抗を有し、それらの対の抵抗同士がそれぞれ異なる値を有し、それぞれによって異なるミキシング比例を生成することを特徴とする、前記するイヤホンに使用される５．１音声効果出力ミキシング電気回路である。

また、本発明のイヤホンに使用される５．１音声効果出力ミキシング電気回路は、前記音声浄化ゲイン・ユニットのアンプ出力端に抵抗を直列的に接続することによってゲイン・アップ過程中に生成する高周波ノイズを取り除き可能としたことを特徴とする、前記するイヤホンに使用される５．１音声効果出力ミキシング電気回路である。

また、本発明のイヤホンに使用される５．１音声効果出力ミキシング電気回路は、前記ミキシング電気回路が外部接続式ケーシング内に取り付けられ、その外部接続式ケーシングがそれぞれイヤホンと５．１チャンネルの音源装置を連結できることを特徴とする、前記するイヤホンに使用される５．１音声効果出力ミキシング電気回路である。

また、本発明のイヤホンに使用される５．１音声効果出力ミキシング電気回路は、前記ミキシング電気回路がＤＶＤドライバーに取り付けられ、且つ当該ＤＶＤドライバーには５．１チャンネルのイヤホン出力端コネクタを有することを特徴とする、前記するイヤホンに使用される５．１音声効果出力ミキシング電気回路である。

さらに、本発明のイヤホンに使用される５．１音声効果出力ミキシング電気回路は、前記ミキシング電気回路がＤＶＤドライバーを有するテレビに取り付けられ、且つ当該テレビには、５．１チャンネルのイヤホン出力端コネクタを有することを特徴とする、前記するイヤホンに使用される５．１音声効果出力ミキシング電気回路である。

本発明のイヤホンに使用される５．１音声効果出力ミキシング電気回路は、上記した課題を解決するための手段により、次のような効果を得ることができる。
すなわち、本発明の提供するミキシング装置は、重低音（１００６）の波形を修整後に、前置きチャンネル（１００１，１００２）の音声信号とミキシングし、イヤホンに音声信号を出力する。このミキシング回路が三つのラッパしかないイヤホン（３０００）に重低音効果を生成させられるほか、同時にミキシング装置によって音声ゲイン・アップ後の生成するノイズと波形ディストーションの課題を解消でき、良好的な音質出力を生成できる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。

図５に示すのは本発明の好適な実施の形態であり、これからの説明において、本発明について図３の左耳のイヤホンの信号処理を例として説明する。ミキシング電気回路（１００）において、三つのゲイン・アップ電気回路を含み、つまり、音声ろ過ゲイン（２００）とミキシング・ゲイン（３００）と音声浄化ゲイン（４００）とを含み、それらによってランキング処理の階段式拡大効果を生成する。

その中で、音声ろ過ゲイン（２００）が重低音信号ＳＷＳ（１０１）を入力とし、周波数幅が調整される後の信号を生成し、且つそれを前置き左チャンネル信号ＦＬＳ（１０２）に合わせ戻し、ミキシング・ゲイン（３００）の入力信号とする。

ミキシング・ゲイン（３００）において、二つの音声信号のミキシング機能を提供し、ゲイン・アップ後に、この信号を音声浄化ゲイン（４００）に提供する。

音声浄化ゲイン（４００）は後段拡大と見なすことができ、ゲイン機能を提供するほか、イヤホン・ラッパの特性に従って最後のノイズ除去動作を提供する。

図６に示す音声ろ過ゲイン（２００）電気回路に示すように、その中には三つのユニットを含み、つまり、重低音先端部ろ波電気回路（２１０）と、重低音後端部ろ波電気回路（２２０）と、重低音ゲイン・アンプ（２３０）とを有し、その中で、重低音先端部ろ波電気回路（２１０）と重低音後端部ろ波電気回路（２２０）にはそれぞれ無極性コンデンサ（Ｃ２１，Ｃ２２）と抵抗（Ｒ２１，Ｒ２２）を有する。無極性コンデンサ（Ｃ２１）が重低音音声信号の周波数幅の先端部の修整幅を決定し、無極性コンデンサ（Ｃ２１）が小さくなる場合に、通過する周波数幅が少なくなり、それに対して、音声も硬くなり、また、無極性コンデンサ（Ｃ２１）が大きくなる場合に、通過する周波数幅が大きくなり、調整後の重低音が柔らかい音声信号の出力を有するようになる。無極性コンデンサ（Ｃ２２）が重低音音声信号の周波数幅の後端部の修整を担当し、小さいほうの電容値を採用し、より高いほうの高周波の信号をろ過除去できるほかに、高周波ノイズもろ過除去でき、もっと綺麗になる重低音音声信号出力を提供できる。
効果的で柔らかい重低音音声信号出力を提供するために、本発明は無極性コンデンサ（Ｃ２１）を採用し、且つ大きい電容値を採用し、また、無極性コンデンサ（Ｃ２２）に小さい電容値を採用し、その入力（１０１）と出力（１０４）の音声信号の波形が図７に示すようである。
また、抵抗（Ｒ２１）と抵抗（Ｒ２２）が重低音ゲイン装置のゲイン倍数を提供し、本発明において、その比値が３である場合、最も優れた音声信号出力を提供できる。もちろん、この比値が音声信号入力と使用されるラッパの特性によって改変されるようになり、特別にリミットを加えるものではない。波形整形の目的はイヤホンのラッパの音声信号の表現能力を考量するものであり、且つ人間の耳に近距離で快適な重低音表現を付与するためのものであり、重低音のアピールのタイミングと周期を調整する。
図４の従来技術と比較する場合、本発明の超低音信号がイヤホンのラッパの特性を考量して好ましい周波数幅調整機能を提供するほか、コンデンサ（Ｃ３）のろ波がなくなるため、超低音信号を完璧にすることができる。また、ミキシング・ゲイン（３００）の過程を経ると、図４の従来技術よりさらに広く、さらにピュアーで、さらに柔軟な重低音音声信号を提供できる。

ミキシング・ゲイン（３００）の回路において、二つの入力を含んでおり、その一つは音声ろ過ゲイン（２００）電気回路の出力であり、もう一つは前置き左チャンネル（１０２）の音声周波数信号である。コンデンサ（Ｃ３１）とコンデンサ（Ｃ３２）とが大きい電容値を採用することによって広いほうの音声周波数信号の通過に供し、広いほうの前置き左チャンネル音声周波数信号が修整後の重低音音声信号と混合してから、重低音音声信号を柔らかくさせることができ、且つその音色に深度を付与でき、これらのことは本発明が重低音をアピールすることが従来の電気回路より優れている原因の一つである。抵抗（Ｒ３１）と抵抗（Ｒ３２）がミキシング比例調整機能を提供し、且つミキシング信号にはっきりとならせ、両者の抵抗比値が異なることによって、それぞれ異なるＤＶＤアナログとドルビー・デジタルとＤＴＳ出力のミキシング効果を取得できる。
本発明において、１：１比例を採用して前置き左チャンネル音声信号と修整後の重低音音声信号をミキシングし、優れた効果を取得する。もちろん、この比例値は本発明を制限するものではなく、それぞれ異なる実施の形態やそれぞれ異なる音声信号のミキシングの場合では、それぞれ異なる抵抗比値を使用できる。抵抗（Ｒ３３）と抵抗（Ｒ３１）と抵抗（Ｒ３２）との比値がミキシング・ゲイン・アンプ（３３０）の拡大倍数を提供する。

音声浄化ゲイン（４００）回路において、ミキシング・ゲイン（３００）の出力を入力信号とし、コンデンサ（Ｃ４１）と抵抗（Ｒ４１）と抵抗（Ｒ４２）との作用がミキシング・ゲイン（３００）と同じであるほか、余分に抵抗（Ｒ４３）とコンデンサ（Ｃ４２）が余っている。抵抗（Ｒ４３）の作用はいわゆる白いノイズ（ｗｈｉｔｅｎｏｉｓｅ）を除去するためのものである。
ここで、白いノイズとは、自身のアンプの生成するノイズである。
アンプ自身の拡大倍数が大きくなる場合に、生成する白いノイズが大きくなる。白いノイズを取り除くことには多くの方法を有し、例えば、よく使用されるＲＣろ波回路などがある。しかしながら、ＲＣろ波回路を使用する場合、他の音声信号もよく除去されてしまい、小さい拡大倍数のゲイン装置に対しては、厳しい音声信号除去と歪み効果を生成する。
本発明においては、単一の直列的に接続される抵抗（Ｒ４３）を採用し、効果的に白いノイズを除去して優れた音色を保持できるほか、音声信号がろ過除去される課題をなくすことができる。コンデンサ（Ｃ４２）の作用は出力信号のエネルギーの溜りを提供し、それによって信号をイヤホンのラッパ（１０３）に出力する。

本発明の回路を使用する場合、コストと音質との間で優れたバランスを取ることができ、即ち、低コストのイヤホンを使用して優れた音質出力を提供できる。図７と図８と図９は、それぞれの段階の処理前後の効果の比較結果を開示しており、その中で、横座標が経過時間を示し、縦座標が振幅を示す。
図７において、上方の波形は音声ろ過ゲインに修整される前の波形を示し、また、下方の波形はろ過ゲイン経過後の波形を示し、その中で、重低音のノイズが下方の波形において明らかにろ過除去され、その周波数幅が柔らかい波形の起伏状に調整されている。
図８において、下方波形は従来の電気回路の音声信号の出力であり、本発明の回路を使用することで、上方のミキシング波形を生成する。注意すべきところは、その中に重低音の音声信号が増加され、音声信号出力に重低音のショック力を有する波形をミキシングしている。
図９は音声浄化ゲインの効果を示し、上方の波形は音声浄化ゲインの前の出力波形を示し、また、下方の波形は音声浄化ゲインの後の出力波形を示す。その中で、元入力波形のノイズが明らかにろ過除去されるようになる。

本発明の回路を使用する場合、それぞれの音声周波数のＴＨＤ値（ディストーション程度）を２０Ｈｚ−１００ＫＨｚの間ですべて一致性を保持させることができ、高周波のノイズの影響を受けないようにすることができ、ＴＨＤ値を上昇させることができなく、音声周波数出力の明らかさと安定さを大幅に向上できる。表一には本発明の電気回路と従来の電気回路の効果の相違性を示している。

本発明は図３によってイヤホンの形態を好適な実施の形態によって示しているが、それが本発明を制限するものではなく、当該分野における技術者が知るべきことは、本発明はイヤホンの形態のみに制限されることはなく、また、ミキシングの技術についても重低音と他の音声とのミキシング方式に限っておらず、他の形態のイヤホンと他のミキシング方式が本発明の要旨と範囲から逸脱しない限り、すべて本発明の技術の応用と見なすことができるものと考える。

従来の５．１音声効果出力配置を示す説明図である。従来のドルビー音声効果イヤホン（左耳）を示す説明図である。従来のドルビー音声効果イヤホン（左耳）を示す説明図である。従来の重低音アンプ・ゲイン電気回路を示す説明図である。本発明のミキシング手数を示す説明図である。ミキシング電気回路を示す説明図である。音声ろ過ゲイン効果を示す比較図である。ミキシング・ゲイン効果を示す比較図である。音声浄化ゲイン効果を示す比較図である。

符号の説明

１００・・・ミキシング電気回路
１０１・・・重低音音声信号（ＳＷＳ）
１０２・・・前置き左チャンネル音声信号（ＦＬＳ）
１０３・・・ラッパ（ＳＰ）
２００・・・音声ろ過ゲイン
２１０・・・重低音先端部ろ波電気回路
２２０・・・重低音後端部ろ波電気回路
２３０・・・重低音ゲイン・アンプ
３００・・・ミキシング・ゲイン
３３０・・・ミキシング・ゲイン・アンプ
４００・・・音声浄化ゲイン
４３０・・・音声浄化ゲイン・アンプ
１００１・・左チャンネル・ラッパ（ＦＬ）
１００２・・右チャンネル・ラッパ（ＦＲ）
１００３・・左サラウンド音声ラッパ（ＲＬ）
１００４・・右サラウンド音声ラッパ（ＲＲ）
１００５・・中音ラッパ（Ｃ）
１００６・・重低音ラッパ（ＳＷ）
１００７・・ファミリ・ステレオ設備
１００８・・人間
２０００・・四ラッパイヤホン
３０００・・三ラッパイヤホン
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ３１，Ｃ３２，Ｃ４１，Ｃ４２・・コンデンサ
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ３３，Ｒ４１，Ｒ４２・・抵抗

Claims

音声ろ過ゲイン・ユニットと、
ミキシング・ゲイン・ユニットと、
音声浄化ゲイン・ユニットと、を含むイヤホンに使用される５．１音声効果出力ミキシング電気回路であって、
前記音声ろ過ゲイン・ユニットにおいて、重低音信号の周期修整とアピール時期と、信号ゲイン・アップ作用を提供し、また、ミキシング・ゲイン・ユニットが修整後の重低音と前置きチャンネル音声信号の音声信号ミキシング比例とゲイン・アップの作用を提供し、また、音声浄化ゲイン・ユニットがアップ高周波ノイズ除去と最終信号のゲイン・アップとの作用を提供し、それらの階段式の信号処理によって音声信号のディストーションに一致性を維持することを可能としたことを特徴とする、
イヤホンに使用される５．１音声効果出力ミキシング電気回路。
前記音声ろ過ゲイン・ユニットには二つのＲＣろ波電気回路を有し、それぞれが重低音音声信号の周波数の幅の先端部と後端部の波形を調整することを特徴とする、
請求項１に記載のイヤホンに使用される５．１音声効果出力ミキシング電気回路。
前記ミキシング・ゲイン・ユニットには一対の抵抗を有し、それらの対の抵抗同士がそれぞれ異なる値を有し、それぞれによって異なるミキシング比例を生成することを特徴とする、
請求項１に記載のイヤホンに使用される５．１音声効果出力ミキシング電気回路。
前記音声浄化ゲイン・ユニットのアンプ出力端に抵抗を直列的に接続することによってゲイン・アップ過程中に生成する高周波ノイズを取り除き可能としたことを特徴とする、
請求項１に記載のイヤホンに使用される５．１音声効果出力ミキシング電気回路。
前記ミキシング電気回路が外部接続式ケーシング内に取り付けられ、その外部接続式ケーシングがそれぞれイヤホンと５．１チャンネルの音源装置を連結できることを特徴とする、
請求項１に記載のイヤホンに使用される５．１音声効果出力ミキシング電気回路。
前記ミキシング電気回路がＤＶＤドライバーに取り付けられ、且つ当該ＤＶＤドライバーには５．１チャンネルのイヤホン出力端コネクタを有することを特徴とする、
請求項１に記載のイヤホンに使用される５．１音声効果出力ミキシング電気回路。
前記ミキシング電気回路がＤＶＤドライバーを有するテレビに取り付けられ、且つ当該テレビには、５．１チャンネルのイヤホン出力端コネクタを有することを特徴とする、
請求項１に記載のイヤホンに使用される５．１音声効果出力ミキシング電気回路。