JP2006157829A - オーディオ信号処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小音量の信号のスピーカからの再生特性を改善する。
【解決手段】 入力したオーディオ信号を、所定の入出力特性のスピーカ装置から出力させるための補正処理を行う場合であって、スピーカ装置の所定の入出力特性として、所定レベル以上で入力信号に対する出力レベルの直線性がほぼ確保され、所定レベル以下で入力信号に対する出力レベルが低下する特性である場合において、入力したオーディオ信号の、ほぼ所定レベル以下の信号成分に対して、出力レベルの低下分を補う補正処理を行う。
【選択図】 図２

Description

本発明は、オーディオ信号をスピーカ装置から再生させる場合の特性補正を行うオーディオ信号処理方法及び装置に関し、特に高音質の再生が可能なハイファイ再生用のスピーカ装置を使用する場合に適用して好適な技術に関する。

従来、高音質の再生が可能なハイファイ再生用のスピーカ装置として、各種構成のものが実用化されている。例えば、オーディオ信号の再生帯域を、低域と中域と高域の３つの帯域に分割し、それぞれの帯域ごとに個別のスピーカユニットを用意した３ウェイ構成のスピーカ装置がある。この３ウェイ構成のスピーカ装置は、各帯域用のスピーカユニットとして、それぞれの帯域での再生特性が良好なものを使用することで、低域から高域まで入力オーディオ信号に忠実な再生が可能となり、一般には１つのスピーカユニットで全ての帯域のオーディオを出力させる、いわゆるフルレンジ型のスピーカユニットに比べて、再生特性が良好になる。

また、このような３ウェイ構成や２ウェイ構成のようにして、スピーカ装置の再生音を高音質化する構成の他に、スピーカ装置に供給するオーディオ信号そのもの特性を、オーディオ信号処理装置であるアンプ装置側で補正して、結果的にスピーカ装置から出力されるオーディオの特性を改善することも行われている。例えば、スピーカ装置を駆動するオーディオ信号の増幅などの処理を行うオーディオアンプ装置で、ラウドネスコントロールと称される補正を行う場合がある。このラウドネスコントロールは、低音域部と高音域部を、中音域部に比べて出力レベルを増強させる補正処理を行って、主として小音量時に、低音域と高音域が不足して聞こえるのを補正するものである。

特許文献１には、ラウドネス補正を行う場合の再生構成の一例についての記載がある。
特開２００２−１７１５８９号公報

ところが、ラウドネスコントロールされた再生音は、単に特定の周波数帯域の信号をレベルに係わらずほぼ一律に増強させてしまうので、厳密な意味で入力オーディオ信号に忠実な再生とはいえず、より入力オーディオ信号に忠実な再生ができるスピーカ装置の開発が望まれていた。即ち、従来のラウドネスコントロールされた再生音は、小音量時に聞き取り難い音を増強して再生させるので、ラウドネスコントロールされていない再生音に比べて低音域部と高音域部が聞こえやすくなり、ある程度音質を改善する効果があるが、特定の周波数帯域の信号を小レベルであっても大レベルであっても一律に増強させてしまうので、増強させる必要のない信号成分についても増強させてしまうことがあり、結果として不自然な再生音になってしまう場合がある。

ここで、従来のスピーカ装置での再生音の問題について説明すると、再生音が入力オーディオ信号を忠実に再現していない場合の例として、小振幅の信号の問題がある。即ち、例えば図９（ａ）に示すように、比較的大きな振幅の波形と比較的小さな振幅の波形が連続した波形の入力オーディオ信号Ｓ１がスピーカに入力した場合を想定する。このとき、スピーカからの出力オーディオ信号Ｓ２の波形としては、比較的大きな振幅の波形については、入力信号Ｓ１とほぼ同等になるが、比較的小さな振幅の波形については、入力信号Ｓ１よりも振幅が小さくなる傾向にある。これは、比較的大きな音で出力が可能な一般的な振動板を備えた形状のスピーカユニットでは、振幅が小さい小音量の信号の再現特性が悪く、小音量の信号の入出力特性のリニアリティ（直線性）が確保されないためである。

同様に、例えば図９（ｂ）に示すように、比較的大きな振幅の波形の入力オーディオ信号Ｓ３と、比較的小さな振幅の波形の入力オーディオ信号Ｓ４とが、時間的に重なることで、本来は両信号Ｓ３，Ｓ４が合成されたオーディオ信号Ｓ５が出力されるものが、その合成信号Ｓ５の波形よりもレベルが低下した波形の出力オーディオ信号Ｓ６がスピーカから出力される状態となっている。例えば、スピーカから再生させるオーディオとして、シンフォニーのように様々の楽器の音が同時に再生されるような場合に、このような出力状態となることがある。

さらに、例えば図９（ｃ）に示すように、特定の単一周波数の信号の振幅が徐々に低下するインパルス信号が入力オーディオ信号Ｓ７としてあった場合に、スピーカからの出力オーディオ信号Ｓ８の波形についても、レベルが低くなるに従って追従性が悪くなってしまう。

図９のいずれの例でも、スピーカからの出力としては、振幅が小さい小音量の信号の出力レベルが、入力信号レベルよりも小さくなって、小信号のリニアリティが保たれない状態となってしまう。この図９に示す状態を周波数分析すると、例えば図１０に示す状態となる。図１０の例は、基本波ｆ１と、その基本波の高調波である倍音ｆ２，ｆ３の感度を解析した例である。レベルが高い基本波ｆ１については、そのままのレベルで出力されるが、基本波よりもレベルが小さい倍音ｆ２，ｆ３については、破線で示した本来のレベルから低下した実線で示した出力感度となっている。

図１１は、複数段階の信号レベルでの低域から高域までの出力特性を示した図で、図１１（ａ）は理想的な特性であり、図１１（ｂ）は実際のスピーカの出力特性を示した図である。図１１（ａ）に示すように、理想的な状態では、４つのレベルＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４が、ほぼ等間隔で、低域から高域までフラットな特性となっているとする。このとき、図１１（ｂ）に示す実際のスピーカの出力特性としては、出力レベルが高いレベルＬ１，Ｌ２，Ｌ３については、理想特性とほぼ同等の出力特性が確保できているが、最も低いレベルＬ４の特性については、本来必要なレベルから感度αだけ、どの周波数帯域でも低下したレベルとなっている。

このような感度の低下を、特定の周波数の特性として見たのが、図１２の入出力特性図である。図１２に示すように、本来はスピーカへの入力信号レベルの増大に対して直線的に出力レベルが増大する破線の特性ｘとなる必要があるのに対して、実際には、ある程度のレベル以上ではほぼ直線的にレベルが変化しているが、特定のレベル以下では、入力に対する振動板の動きが悪く、入力に対する出力感度が非常に悪い曲線の特性ｙとなっている。

具体的には、例えば一般的なスピーカによるリスニングの最大レベルを７０〜１００ＳＰＬ（音圧レベル）と想定した場合、その最大レベルより−３０ｄＢから−６０ｄＢ下がった信号は、最大レベルに対して正しく−３０ｄＢから−６０ｄＢ下がった音量が出ていない（比例していない）ということになる。仮に、１００ＳＰＬよりアンプ装置の出力を５０ＳＰＬ分下げた音量としての再生を想定すると、本来ならば５０ＳＰＬ前後での音量が得られるはずであるが、実際には例えばそれより１０ＳＰＬ低い４０ＳＰＬの出力しか得られないことになる。つまり、正確にリニアリティが取れていないということになり、満足する音質が得られない一つの大きな原因となっていることが、本発明者の解析で判った。

なお、ここまで説明した特性は、比較的大音量の出力が可能な、振動板が比較的大きなスピーカユニットの場合の特性であるが、逆に、例えばヘッドホン用のスピーカユニットのように、小音量の出力用に製作された、振動板が小型軽量のスピーカユニットの場合には、小音量時に入出力のリニアリティが比較的良好に保たれて、大音量時の入出力特性のリニアリティが保たれない構成のものも存在する。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、小音量の信号のスピーカからの再生特性を改善することを目的とする。

本発明は、入力したオーディオ信号を、所定の入出力特性のスピーカ装置から出力させるための補正処理を行う場合であって、スピーカ装置の所定の入出力特性として、所定レベル以上で入力信号に対する出力レベルの直線性がほぼ確保され、所定レベル以下で入力信号に対する出力レベルが低下する特性である場合において、入力したオーディオ信号の、ほぼ所定レベル以下の信号成分に対して、出力レベルの低下分を補う補正処理を行うようにしたものである。

このようにしたことで、スピーカ装置から出力されるオーディオ信号として、そのスピーカ装置の特性に合わせて補正された入出力特性がほぼ直線的なオーディオ信号となり、特に、本来は出力レベルが不足する比較的小レベルの信号が、本来のレベルで良好に出力されるようになる。

本発明によると、スピーカ装置から出力されるオーディオ信号として、そのスピーカ装置の特性に合わせて補正された入出力特性がほぼ直線的なオーディオ信号となり、特に、本来は出力レベルが不足する比較的小レベルの信号が、本来のレベルで良好に出力されるようになり、飛躍的に再生音質を改善することができる。

この場合、補正処理として、スピーカ装置が出力するほぼ全ての周波数帯域内で、ほぼ均一に出力レベルの低下分を補う補正処理を行うようにしたことで、全ての周波数帯域で再生特性を改善でき、ラウドネスコントロールのような従来から行われている特定の帯域だけの増強とは全く異なる、入力オーディオ信号に対する忠実度の高い再生が可能となる。

また、フィルタを使用して補正処理を行うことで、フィルタを使用した比較的簡単な回路で構成できるようになる。

また、トランスを使用して補正処理を行うことで、トランスの特性を使用した補正が可能になる。

また、入力オーディオ信号をデジタル演算処理で補正することで、デジタル演算で任意の補正特性を容易に設定できるようになる。

以下、本発明の第１の実施の形態を、図１〜図４を参照して説明する。図１は、本実施の形態によるシステム構成例を示した図である。本例においては、オーディオ再生システムに接続されたスピーカ装置としてあり、図１はその全体のシステム構成例を示した図である。本例では、オーディオ信号源１０がアンプ装置２０に接続してあり、オーディオ信号源１０でＣＤ（ディスク），メモリなどの媒体に記録（記憶）されたオーディオ信号を再生して、その再生して出力されるオーディオ信号を、アンプ装置２０に供給し、アンプ装置２０でスピーカ装置を駆動するオーディオ信号とする処理を行う。

本例の場合には、オーディオ信号源１０から出力されるオーディオ信号は、左チャンネル用オーディオ信号と右チャンネル用オーディオ信号の２チャンネルの信号である。アンプ装置２０から出力される左チャンネル用オーディオ信号は、左チャンネル用スピーカ装置３０Ｌに供給して出力させ、右チャンネル用オーディオ信号は、右チャンネル用スピーカ装置３０Ｒに供給して出力させる。

左チャンネル用スピーカ装置３０Ｌと右チャンネル用スピーカ装置３０Ｒは、基本的には同一構成としてある（但し外形形状については左右対称の形状となるなど若干異なる場合もある）。なお、以下の説明では、左右のチャンネル用スピーカ装置３０Ｌ，３０Ｒについて、チャンネルを区別しないで説明する際には、Ｌ，Ｒを除いた符合を付けたスピーカ装置３０と述べる場合もある。

各スピーカ装置３０Ｌ，３０Ｒの構成について説明すると、各スピーカ装置３０Ｌ，３０Ｒは、それぞれオーディオを出力させる音響出力手段としてのスピーカユニットとして、１個のスピーカユニット３１（図２）を備える。それぞれのスピーカユニット３１は、出力される周波数帯域から見た特性としては、可聴帯域内でほぼフラットな周波数特性で、低域から高域まで出力される特性をもつ、いわゆるフルフレンジ型のスピーカユニットであり、比較的大きな振動板を備えて、大音量の信号の出力が可能な比較的大型のスピーカユニットとしてある。スピーカユニット３１については、振動板が比較的大きいために、所定レベル以上の大信号の入出力特性のリニアリティ（直線性）がほぼ保たれ、所定レベル以下では入出力特性のリニアリティが確保されず、入力信号レベルに対して出力信号レベルが劣るものを使用してある。即ち、背景技術の欄で図１２を参照して説明した特性ｙとなるスピーカユニットを使用してある。このような特性を持つスピーカユニットは、スピーカとして一般的なものである。

本例においては、このような特性を持つスピーカユニット３１を使用したスピーカ装置３０が接続されたオーディオ再生システムにおいて、スピーカ装置３０に供給するオーディオ信号を処理するアンプ装置２０側で、信号の特性補正を行うようにしたものである。

図２は、本例のアンプ装置２０内での特性補正のための構成を示した図で、スピーカ装置３０を構成するスピーカユニット３１までの接続構成を示してある。図２に示すように、アンプ装置のオーディオ信号入力端子２１に得られるオーディオ信号を、バッファアンプ２２を介して、特性補正手段として用意されたトランス２３の一次側に供給する。そして、トランス２３の二次側に得られる信号を、アンプ２４に供給して、スピーカ駆動用に増幅し、増幅されたオーディオ信号を、スピーカ装置３０内のスピーカユニット３１に供給して、オーディオ信号を出力（放音）させる。アンプ２４では、例えば音量調整用のボリューム（図示せず）の調整状態に応じて、増幅率が可変設定される。或いは、音量調整については、アンプ２４とは別の増幅手段を使用して、実行するようにしてもよい。

図３は、トランス２３で補正される特性例を示した図である。図３において、破線で示した特性ａは、入力レベルの増減と出力レベルの増減とが直線的に比例するリニアリティがとれた特性であり、参考までに示してある。実線で示した特性ｂは、本例のトランス２３で補正される特性である。

この特性ｂとして示すように、本例のトランス２３は、一次側から二次側に信号が伝達される際に、所定レベル以上の範囲では、入力レベルの増減と出力レベルの増減とが直線的に比例するリニアリティがとれた特性（即ち特性ａとほぼ一致する特性）であり、所定レベル以下の範囲では、入力レベルに対して出力レベルが、レベルが低い程、特性ａに比べて増加率が高くなるようなリニアリティがとれていない曲線で示される特性となるようにしてある。

ここで、トランス２３の特性ｂの曲線と直線が変化するレベル位置については、接続されたスピーカユニット３１の特性としての、入出力特性のリニアリティ（直線性）がほぼ保たれるレベルの範囲と、入出力特性のリニアリティが確保されないレベルの範囲との変化点（即ち上述した所定レベル）のレベルとほぼ一致させるようにしてある。具体的には、オーディオ信号のピークレベルを０ｄＢとした場合に、例えばスピーカユニット３１の入出力特性のリニアリティが確保される範囲が、０ｄＢから−２５ｄＢまである場合に、−２５ｄＢを所定レベルに設定して、その０ｄＢから−２５ｄＢまでについては信号特性を変化させず、−２５ｄＢ以下で特性ｂの曲線となるように設定する。また、トランス２３の特性ｂの曲線の形状を決める特性についても、図１２に示したようなスピーカユニットの入出力特性の入力と出力を逆にした特性に設定してある。このような特性の設定は、例えばトランス２３の形状、材質などにより設定される。

なお、図３に示した特性ｂは、特定の周波数での特性を示したものであるが、本例の場合には、スピーカユニット３１が再生可能な可聴帯域内全てで、ほぼ同様な特性を持つようにしてある。

図４は、このような特性を持つトランス２３での補正によりオーディオ信号がスピーカ装置３０から出力される状態を、複数段階の信号レベルでの低域から高域までの出力特性として示した図である。図４（ａ）は本例のスピーカ装置３０そのものが持つ出力特性（即ち補正していない出力特性）を示した図である。この図４（ａ）は、背景技術として図１１（ｂ）に示したスピーカ特性と同じである。即ち、図４（ａ）に示すように、出力レベルが高いレベルＬ１，Ｌ２，Ｌ３については、理想特性とほぼ同等の出力特性が確保できているが、最も低いレベルＬ４の出力特性については、本来必要なレベルから感度αだけ、どの周波数帯域でも低下したレベルとなっている。

ここで、アンプ装置２０内での補正により、図３に示した特性ｂとなる補正を全ての周波数帯域で行うことで、アンプ装置２０に入力した信号の出力特性としては、図４（ｂ）に示すように、出力レベルが高いレベルＬ１，Ｌ２，Ｌ３については、入力レベルと変化がないが、最も低いレベルＬ４の出力特性については、本来のレベルから感度βだけ、どの周波数帯域でも上昇したレベルとなっている。ここで、この高くなった感度βは、スピーカ装置３０で低下する感度αをほぼ補うレベルに設定しておく。

このような特性とした上で、アンプ装置２０で処理したオーディオ信号をスピーカ装置３０から出力させることで、スピーカ装置３０から出力されるオーディオの特性としては、図４（ｃ）に示したように、４つのレベルＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４が、ほぼ等間隔で、低域から高域までフラットな特性となり、図１１（ａ）に示した理想特性とほぼ等しい、入力と出力が全ての周波数帯域でレベルの大小に関係なく一致する良好な特性となる。

従って、本例のオーディオ再生システムによると、オーディオ信号源１０から再生されたオーディオ信号を、スピーカ装置３０から高音質で出力させることができる。このような再生特性は、従来から知られているラウドネスコントロールのような、特定の周波数帯域の信号について、レベルに関係なく増強してしまう処理とは全く異なる、入力オーディオ信号に忠実な再生を行う特性である。

なお、本例の再生システムは、種々のオーディオ再生システムに適用可能であり、図１に示した例では、オーディオ信号源１０とアンプ装置２０とスピーカ装置３０Ｌ，３０Ｒとを別体で構成したが、一体化されたシステム（装置）でもよい。或いは、単体のスピーカ装置の内部に、そのスピーカ装置の特性を補正する補正手段（上述例でのトランスなど）を組み込むようにして、補正処理機能のないアンプ装置に接続できる構成としてもよい。或いはまた、オーディオ信号源１０から出力されるオーディオ信号そのものに、同様の補正を施すようにしてもよい。

また、例えば、本例のオーディオ再生システムを、自動車などの車両に搭載した、いわゆるカーステレオ用の再生システムに適用することで、車外ノイズの影響が大きい再生環境において、一般にノイズにかき消されやすい小レベルの音が聞き取り易くなり、音質が向上する。

次に、本発明の第２の実施の形態を、図５を参照して説明する。この図５において、第１の実施の形態で説明した図１〜図４に対応する部分には同一符号を付す。

本実施の形態においても、上述した第１の実施の形態と同様に、スピーカ装置が接続されたオーディオ再生システムとしてあり、例えば図１に示したシステム構成で使用される。接続されるスピーカ装置としては、所定レベル以上の大信号の入出力特性のリニアリティがほぼ保たれ、所定レベル以下では入出力特性のリニアリティが確保されず、入力信号レベルに対して出力信号レベルが劣るものを使用してある。

そしてアンプ装置２０内で、スピーカ装置の特性補正を行う点についても、第１の実施の形態と同様である。ここで本実施の形態においては、その特性補正手段を、第１の実施の形態と異なる構成としたものである、

図５は、本例のアンプ装置２０内での特性補正のための構成を示した図で、スピーカ装置３０を構成するスピーカユニット３１までの接続構成を示してある。図５に示すように、アンプ装置のオーディオ信号入力端子２１に得られるオーディオ信号を、バッファアンプ２２を介して、アンプ２４に供給して、スピーカ駆動用に増幅し、増幅されたオーディオ信号を、スピーカ装置３０内のスピーカユニット３１に供給して、オーディオ信号を出力（放音）させる。

ここで、バッファアンプ２２とアンプ２４との間には、補正手段として、能動素子で構成されたアクティブフィルタ２５が接続してある。このアクティブフィルタ２５は、バッファアンプ２２とアンプ２４との接続点を、コンデンサ２５ａを介してオペアンプ２５ｂの一方の入力端に接続し、そのオペアンプ２５ｂの出力端と他方の入力端と別のオペアンプ２５ｃの出力端と一方の入力端とを接続し、さらにオペアンプ２５ｃの入力端をコンデンサ２５ｄを介して接地させてある。

この図５に示す構成のアクティブフィルタ２５が、バッファアンプ２２とアンプ２４との間に接続してあることで、入力オーディオ信号のほぼ全ての周波数帯域で、このフィルタの特性で決まる所定レベル以下の信号レベルを増強する補正処理が行われるようになる。補正特性については、アクティブフィルタ２５を構成する各素子の特性や常数などによる決まる。

従って、アンプ装置２０に接続されたスピーカ装置３０から出力されるオーディオ信号特性としては、そのスピーカ装置３０が持つ小レベルの信号に対する感度の悪さが補正された、小レベルから大レベルまでリニアリティのある入出力特性に設定され、良好なオーディオ再生ができる。補正される特性そのものは、第１の実施の形態で図３、図４を参照して説明した特性補正と同様な原理である。

次に、本発明の第３の実施の形態を、図６を参照して説明する。この図６において、第１，第２の実施の形態で説明した図１〜図５に対応する部分には同一符号を付す。

本実施の形態においても、上述した第１，第２の実施の形態と同様に、スピーカ装置が接続されたオーディオ再生システムとしてあり、例えば図１に示したシステム構成で使用される。接続されるスピーカ装置としては、所定レベル以上の大信号の入出力特性のリニアリティがほぼ保たれ、所定レベル以下では入出力特性のリニアリティが確保されず、入力信号レベルに対して出力信号レベルが劣るものを使用してある。

そしてアンプ装置２０内で、スピーカ装置の特性補正を行う点についても、第１，第２の実施の形態と同様である。ここで本実施の形態においては、その特性補正手段を、第１，第２の実施の形態と異なる構成としたものである、

図６は、本例のアンプ装置２０内での特性補正のための構成を示した図で、スピーカ装置３０を構成するスピーカユニット３１までの接続構成を示してある。図６に示すように、アンプ装置のオーディオ信号入力端子２１に得られるオーディオ信号を、バッファアンプ２２を介して、アンプ２４に供給して、スピーカ駆動用に増幅し、増幅されたオーディオ信号を、スピーカ装置３０内のスピーカユニット３１に供給して、オーディオ信号を出力（放音）させる。

ここで、バッファアンプ２２とアンプ２４との間には、補正手段として、受動素子で構成されたフィルタ２６が接続してある。このフィルタ２６は、バッファアンプ２２とアンプ２４との接続点を、コンデンサ２６ａ及び抵抗器２６ｂを介して接地させてあると共に、コンデンサ２６ａと抵抗器２６ｂとの接続中点を、コンデンサ２６ｃを介して接地させてある。

この図６に示す構成のフィルタ２６が、バッファアンプ２２とアンプ２４との間に接続してあることで、入力オーディオ信号のほぼ全ての周波数帯域で、このフィルタの特性で決まる所定レベル以下の信号レベルを増強する補正処理が行われるようになる。補正特性については、フィルタ２６を構成する各素子の特性や常数などによる決まる。

従って、アンプ装置２０に接続されたスピーカ装置３０から出力されるオーディオ信号特性としては、そのスピーカ装置３０が持つ小レベルの信号に対する感度の悪さが補正された、小レベルから大レベルまでリニアリティのある入出力特性に設定され、良好なオーディオ再生ができる。補正される特性そのものは、第１の実施の形態で図３、図４を参照して説明した特性補正と同様な原理である。

次に、本発明の第４の実施の形態を、図７を参照して説明する。この図７において、第１，第２，第３の実施の形態で説明した図１〜図６に対応する部分には同一符号を付す。

本実施の形態においても、上述した第１，第２，第３の実施の形態と同様に、スピーカ装置が接続されたオーディオ再生システムとしてあり、例えば図１に示したシステム構成で使用される。接続されるスピーカ装置としては、所定レベル以上の大信号の入出力特性のリニアリティがほぼ保たれ、所定レベル以下では入出力特性のリニアリティが確保されず、入力信号レベルに対して出力信号レベルが劣るものを使用してある。

そしてアンプ装置２０内で、スピーカ装置の特性補正を行う点についても、第１，第２，第３の実施の形態と同様である。ここで本実施の形態においては、その特性補正手段を、第１，第２，第３の実施の形態と異なる構成としたものであり、具体的には第１，第２，第３の実施の形態で説明した各手段を組み合わせた構成としてある。

即ち、図７に示すように、アンプ装置のオーディオ信号入力端子２１に得られるオーディオ信号を、バッファアンプ２２，２７を介して、補正手段としてのトランス２３の一次側に接続し、トランス２３の二次側をアンプ２４に接続して、アンプ２４でスピーカ駆動用に増幅し、増幅されたオーディオ信号を、スピーカ装置３０内のスピーカユニット３１に供給して、オーディオ信号を出力（放音）させる。

ここで、バッファアンプ２２とアンプ２４との間に、補正手段として、能動素子で構成されたアクティブフィルタ２５と、受動素子で構成されたフィルタ２６とが接続してある。アクティブフィルタ２５とフィルタ２６の回路構成は、図５，図６で説明した構成と同じである。

この図７に示す構成として、トランス２３とアクティブフィルタ２５とフィルタ２６とが接続してあることで、これらの手段２３，２５，２６での総合的な特性で入力オーディオ信号の補正が行われ、入力オーディオ信号のほぼ全ての周波数帯域で、これらの手段の特性で決まる所定レベル以下の信号レベルを増強する補正処理が行われるようになる。

従って、アンプ装置２０に接続されたスピーカ装置３０から出力されるオーディオ信号特性としては、そのスピーカ装置３０が持つ小レベルの信号に対する感度の悪さが補正された、小レベルから大レベルまでリニアリティのある入出力特性に設定され、良好なオーディオ再生ができる。補正される特性そのものは、第１の実施の形態で図３、図４を参照して説明した特性補正と同様な原理である。

本例の場合には、補正手段として複数の回路部品（手段）で構成させてあるので、それぞれの部品の特性などの選定で、補正特性を細かく選定でき、接続されるスピーカ装置の入出力特性に合わせて補正特性を細かく設定することが可能になる。

次に、本発明の第５の実施の形態を、図８を参照して説明する。この図８において、第１，第２，第３，第４の実施の形態で説明した図１〜図７に対応する部分には同一符号を付す。

本実施の形態においても、上述した各実施の形態と同様に、スピーカ装置が接続されたオーディオ再生システムとしてあり、例えば図１に示したシステム構成で使用される。接続されるスピーカ装置としては、所定レベル以上の大信号の入出力特性のリニアリティがほぼ保たれ、所定レベル以下では入出力特性のリニアリティが確保されず、入力信号レベルに対して出力信号レベルが劣るものを使用してある。

そしてアンプ装置２０内で、スピーカ装置の特性補正を行う点についても、上述した各実施の形態と同様である。ここで本実施の形態においては、その特性補正手段として、デジタル信号処理で行う構成としてある。

即ち、図８に示すように、アンプ装置のオーディオ信号入力端子２１に得られるオーディオ信号を、アナログ／デジタル変換器４１に供給してデジタルオーディオ信号に変換し、変換されたデジタルオーディオ信号を、ＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）４２に供給する。そして、このＤＳＰ４２でのデジタル演算処理で、第１の実施の形態で説明した補正処理を行う。即ち、例えばデジタル演算処理で全ての周波数帯域について、所定レベル以上の信号成分と所定レベル未満の信号成分とに分け、所定レベル以上の信号成分については、何も補正処理を行わない。そして、所定レベル未満の信号成分については、入力レベルに対して出力レベルが、レベルが低い程、特性ａに比べて増加率が高くなるようなリニアリティがとれていない曲線ｂ（図３）で示される特性となるように、デジタル演算で補正処理を行う。そして、補正処理をしていない所定レベル以上の信号成分と、補正処理を行った所定レベル未満の信号成分とを合成して、その合成信号をデジタル／アナログ変換器４３に供給し、アナログオーディオ信号に変換する。

変換されたアナログオーディオ信号は、アンプ２４に供給して、スピーカ駆動用に増幅し、増幅されたオーディオ信号を、スピーカ装置３０内のスピーカユニット３１に供給して、オーディオ信号を出力（放音）させる。

この図８に示す構成として、デジタル演算処理で補正されることで、入力オーディオ信号のほぼ全ての周波数帯域で、デジタル演算処理状態で決まる所定レベル未満の信号レベルを増強する補正処理が行われるようになる。

従って、アンプ装置２０に接続されたスピーカ装置３０から出力されるオーディオ信号特性としては、そのスピーカ装置３０が持つ小レベルの信号に対する感度の悪さが補正された、小レベルから大レベルまでリニアリティのある入出力特性に設定され、良好なオーディオ再生ができる。補正される特性そのものは、第１の実施の形態で図３、図４を参照して説明した特性補正と同様な原理である。

本例の場合には、補正手段がデジタル演算処理を行う構成であるので、ＤＳＰ４２での補正条件を接続されたスピーカ装置の入出力特性に合わせるようにしておけば、適正な補正が可能になる。

なお、上述した各実施の形態では、図１に示した２チャンネルオーディオ再生用のシステムへの適用を想定したが、５．１チャンネルなどのマルチチャンネルオーディオ再生用のシステムとして構成してもよい。

スピーカ装置の設置環境についても、種々の設置環境に適用可能である。例えば、自動車などの車両内に設置される、いわゆるカーステレオ用のスピーカ装置から出力させる場合の補正を、アンプ装置側で行うようにしてもよい。

本発明の第１の実施の形態によるシステム構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態による構成例を示す構成図である。 本発明の第１の実施の形態による補正特性例を示した特性図である。 本発明の第１の実施の形態による補正状態の例を示した周波数ごとの出力感度を示した特性図である。 本発明の第２の実施の形態による構成例を示す構成図である。 本発明の第３の実施の形態による構成例を示す構成図である。 本発明の第４の実施の形態による構成例を示す構成図である。 本発明の第５の実施の形態による構成例を示す構成図である。 従来のスピーカの出力波形例を示した説明図である。 従来のスピーカの信号レベルの例を示した説明図である。 理想的なスピーカの出力特性例（ａ）と従来のスピーカの出力特性例（ｂ）を示した説明図である。 従来のスピーカの入出力特性の例を示した説明図である。

符号の説明

１０…オーディオ信号源、２０…アンプ装置、２１…オーディオ信号入力端子、２２…バッファアンプ、２３…トランス、２４…アンプ、２５…アクティブフィルタ、２６…フィルタ、２７…バッファアンプ、３０，３０Ｌ，３０Ｒ…スピーカ装置、３１…スピーカユニット、４１…アナログ／デジタル変換器、４２…ＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）、４３…デジタル／アナログ変換器

Claims (6)

1. 入力したオーディオ信号を、所定の入出力特性のスピーカ装置から出力させるための補正処理を行うオーディオ信号処理方法であって、
   前記スピーカ装置の所定の入出力特性として、所定レベル以上で入力信号に対する出力レベルの直線性がほぼ確保され、前記所定レベル以下で入力信号に対する出力レベルが低下する特性である場合のオーディオ信号処理方法において、
   入力したオーディオ信号の、ほぼ前記所定レベル以下の信号成分に対して、前記出力レベルの低下分を補う補正処理を行うことを特徴とする
   オーディオ信号処理方法。
2. 入力したオーディオ信号を、所定の入出力特性のスピーカ装置から出力させるための補正処理を行うオーディオ信号処理装置であって、
   前記スピーカ装置の所定の入出力特性として、所定レベル以上で入力信号に対する出力レベルの直線性がほぼ確保され、前記所定レベル以下で入力信号に対する出力レベルが低下する特性である場合のオーディオ信号処理装置において、
   入力したオーディオ信号の、ほぼ前記所定レベル以下の信号成分に対して、前記出力レベルの低下分を補う補正処理を行う補正手段を備えたことを特徴とする
   オーディオ信号処理装置。
3. 請求項２記載のオーディオ信号処理装置において、
   前記補正手段は、前記スピーカ装置が出力するほぼ全ての周波数帯域内で、ほぼ均一に出力レベルの低下分を補う補正処理を行うことを特徴とする
   オーディオ信号処理装置。
4. 請求項３記載のオーディオ信号処理装置において、
   前記補正手段は、フィルタを使用して補正することを特徴とする
   オーディオ信号処理装置。
5. 請求項３記載のオーディオ信号処理装置において、
   前記補正手段は、トランスを使用して補正することを特徴とする
   オーディオ信号処理装置。
6. 請求項３記載のオーディオ信号処理装置において、
   前記補正手段は、入力オーディオ信号をデジタル演算処理で補正することを特徴とする
   オーディオ信号処理装置。

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