JP2007288362A

JP2007288362A - 音量変換装置

Info

Publication number: JP2007288362A
Application number: JP2006111317A
Authority: JP
Inventors: Taisuke Yamamoto; 泰典山本
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2006-04-13
Filing date: 2006-04-13
Publication date: 2007-11-01
Also published as: KR20070101817A; TW200812225A; US20070244587A1; CN101060312A

Abstract

【課題】ＲＯＭや乗算器が不要な構成で音量変換装置を実現する。
【解決手段】第１音量調節データに基づいて、デジタル音声データを所定ビット数だけ右シフトさせるデータシフト部と、前記右シフトしたデジタル音声データと、第２音量調節データとに基づいて、補正値を算出する補正値算出部と、前記補正値を、前記右シフトしたデジタル音声データに加算して出力する加算部と、を備えることを特徴とする音量変換装置に関する。
【選択図】図２

Description

本発明は、音量変換装置に関する。

近年、様々なオーディオ機器がデジタル制御化されている。このようなデジタルオーディオ機器では音声データはデジタル化されたデータ（以下、デジタル音声データとも記す）として取り扱われており、再生時の音量調節はこのデジタル音声データの値を変換することによって行われている。

またこのための様々な技術も開発されている（例えば特許文献１参照）。
特開平５−２３５６６７号公報

ところで人間は、耳にした音量の増減を、その音量差に比例して感じるのではなく、音量差の対数に比例して感じる特性を持つことが知られている。
このため、オーディオ機器から出力される音量が指数関数的に増減した場合に、人間の耳には一次関数的に増減するように聞こえるのである。

そのため従来のデジタルオーディオ機器では、例えば図９に示すように、ＲＯＭ１２００の各アドレスにゲイン設定値（音量調節データ）を記憶しておき、ユーザによる音量調節操作に応じて対応付けられるアドレスからゲイン設定値を読み出すようにしておき、そのゲイン設定値とＰＣＭ（Pulse Code Modulation）音声信号（デジタル音声データ）とを乗算器１１００を用いて掛け合わせることにより、ユーザからの音量調節操作に応じて、元のデジタル音声データの値が指数関数的に変化するようにしている。
あるいは、図１０に示すように、ゲイン設定値を直接乗算器１１００に入力し、デジタル音声データを変換する場合もある。

しかしながら図９の構成の場合には、音量を最小にするためのデータから最大にするためのデータまでの全てのデータを記憶しておくためのＲＯＭ１２００が必要になるのに加え、乗算器１１００も必要であるため、回路規模の小型化が阻害されることになる。また図１０の構成の場合には、ＲＯＭ１２００は不要であるが、ユーザによる音量調節操作に応じて、ゲイン設定値を生成するための生成回路が必要である。一般的に、ゲイン設定値はＲＯＭ１２００のアドレスと比べてビット数が多いため、生成回路が高負荷となる。また乗算器１１００は必要であり、回路規模の小型化は困難である。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、ＲＯＭや乗算器を不要とする回路構成で実現可能な音量変換装置を提供することを主たる目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、第１音量調節データに基づいて、デジタル音声データを所定ビット数だけ右シフトさせるデータシフト部と、前記右シフトしたデジタル音声データと、第２音量調節データとに基づいて、補正値を算出する補正値算出部と、前記補正値を、前記右シフトしたデジタル音声データに加算して出力する加算部と、を備えることを特徴とする音量変換装置に関する。

このようにデジタル音声データをシフトさせることによって、デジタル音声データの値を指数関数的に変換させることができる。これにより、再生される音声の音量を指数関数的に変換することができる。また第１音量調節データに応じた所定ビット数だけシフトさせるため、第１音量調節データに応じて様々な音量に変換して音声データを再生することが可能となる。例えば、第１音量調節データが４ビットである場合には、デジタル音声データのシフト量は０ビットから１５ビットの１６段階とすることができる。これにより、例えば、スピーカ等から出力される音量の指標をユーザインタフェースに表示する場合に、音量調節データの値をそのまま表示するようにすることも可能となる。また、上記算出した補正値を、上記シフトしたデジタル音声データに加算することにより、第２音量調節データに応じて前記音量間を対数近似的に補間した音量で、音声データを再生することが可能となる。これにより、音量変化に不連続感のない音量調節を行うことも可能となる。

このように本発明によれば、ＲＯＭや乗算器を用いずに音量変換装置を実現することができる。これにより、ＲＯＭや乗算器を用いた場合に比べて音量変換装置の回路規模を小さくすることが可能となる。またそれに伴い、音量変換装置のコストダウンや製造容易化、部品点数減少による故障率低減など様々な効果を得ることもできる。また特に、ＲＯＭを不要としたことにより、ＢＩＳＴ（Built In Self Test）等の比較的大きな面積を必要とする回路も不要とすることができる。

また前記補正値算出部は、前記右シフトしたデジタル音声データを、前記第２音量調節データの各ビットの位置に応じたビット数だけ右シフトさせる複数のシフト部と、前記第２音量調節データの各ビットの論理値に応じて、前記複数のシフト部で右シフトされた値のうちの何れかの値を、前記補正値として選択的に前記加算部に供給するセレクタ部と、を備えるようにすることもできる。
このような態様により、前記補正値は、前記第２音量調節データをデコードして得られる値の、２の”第２音量調節データのビット数”乗に対する比率を、前記データシフト部がシフトしたデジタル音声データに対して掛けた値に等しくすることができる。これにより、データシフト部がシフトしたデジタル音声データを、第２音量調節データに比例した補正値で補正することが可能となる。

また前記補正値算出部は、前記右シフトしたデジタル音声データを、前記第２音量データのビット数に等しい回数だけ１ビットずつ右シフトさせるシフト部と、前記デジタル音声データが右シフトする毎に、前記第２音量調節データの最上位ビットから１ビットずつ論理値を参照し、その論理値に応じて、前記シフト部から出力される値を選択的に前記加算部に供給するセレクタ部と、を備えるようにすることもできる。
このような態様によれば、一つのシフト部でも補正値算出部を実現することもできるので、より回路規模を小さくすることが可能となる。

また前記第１音量調節データは、音量調節データを構成する各ビットの一部から構成されるデータであり、前記第２音量調節データは、前記音量調節データを構成する各ビットの他の一部から構成されるデータであるようにすることもできる。
このような態様により、音量変換データを生成する外部のマイコン等の回路において、第１音量変換データと第２音量変換データとをひとまとまりの音量変換データとして生成することができるので、制御を簡素化することができる。

また、第１音量変換データが音量変換データの上位ビット側の各ビットから構成され、第２音量変換データが音量変換データの下位ビット側の各ビットから構成されるようにすることもできる。この場合、音量変換データの値を順次増加あるいは減少させることによって、音量を連続的に違和感なく上昇あるいは下降させることができる。

また前記音量変換装置は、前記音量調節データの値に応じて、前記第１音量調節データを構成するビット数と、前記第２音量調節データを構成するビット数とを、変更する割り当て変更部と、を備えるようにすることもできる。
このような態様によって、音量調節データの値に応じて、柔軟な音量の調節の制御を行うことが可能となる。例えば、第２音量調節データに割り当てるビット数を増やすようにすることにより、補正値のピッチを細かくすることができるため、微細な音量調節を行うことが可能となる。また第１音量調節データに割り当てるビット数を増やすようにすることにより、デジタル音声データのシフト量を増やすことができるため、音量調節の幅を広げることが可能となる。

その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための最良の形態の欄、及び図面により明らかにされる。

ＲＯＭや乗算器を不要とする構成で実現可能な音量変換装置を提供することができる。

＝＝＝全体の構成＝＝＝
本実施形態に係るオーディオシステム１０００の全体構成を、図１を参照しながら説明する。本実施形態に係るオーディオシステム１０００は、例えば汎用オーディオや携帯オーディオ、テレビ、ラジオ等とすることができる。もちろん、これらが一つのオーディオシステム１０００として構成されていてもよい。

本実施形態に係るオーディオシステム１０００は、ユーザインタフェース回路１１０と、マイコン１００と、音声信号処理回路４００と、パワーアンプ５００と、スピーカ５１０と、を備える。これに加えて、汎用オーディオの場合には、光ピックアップ３００と、信号処理部３１０を備える。また携帯オーディオの場合には音声デコーダ６００を備える。またテレビやラジオの場合には、アンテナ７２０と、チューナ７００と、Ａ／Ｄコンバータ７１０を備える。

光ピックアップ３００は、音楽記録媒体３２０に照射した光の反射光を検出することによって、音楽記録媒体３２０に記録されている音声データを読み取る装置である。
信号処理部３１０は、読み取った音声データの復調を行い、ＰＣＭ音声信号（デジタル音声データ）を出力する回路である。信号処理部３１０は、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）やＤＩＲ（Digital Audio Interface Receiver）などによって構成される。

音声デコーダ６００は、メモリプレーヤ６１０に記録されている音声データをデコードし、ＰＣＭ音声信号を出力する回路である。
アンテナ７２０は、ＡＭやＦＭ、ＴＶ等の電波を受信する装置である。
チューナ７００は、受信する電波を検波する回路である。デジタル放送の電波を受信する場合には、チューナ７００はＰＣＭ音声信号を出力し、アナログ放送の電波を受信する場合には、チューナ７００は、アナログ音声信号を出力する。
Ａ／Ｄコンバータ７１０は、チューナ７００から出力されたアナログ音声信号を、ＰＣＭ音声信号に変換する装置である。

ユーザインタフェース回路１１０は、音量調節のためのユーザによる操作入力を受け付けて、音量調節のための信号をマイコン１００に出力する回路である。
マイコン１００は、上記音量調節のための信号の入力を受け、ゲイン設定値（特許請求の範囲に記載の音量調節データに相当する）を音声信号処理回路４００に出力する装置である。
音声信号処理回路４００は、ＰＣＭ音声信号の入力を受け、音量の変換や周波数特性の加工、調節等の処理を行う回路である。音量の変換は、音声信号処理回路４００を構成するゲインコントローラ２００が、上記ゲイン設定値に応じてＰＣＭ音声信号を変換することにより行う。詳細は後述する。

パワーアンプ５００は、音声信号処理回路４００から出力されたアナログ音声信号あるいはＰＷＭ音声信号を増幅して出力する回路である。
スピーカ５１０は、パワーアンプ５００から出力された電気信号を音声に変換して出力する装置である。

なお、上記ＰＣＭ音声信号は、特許請求の範囲に記載のデジタル音声データに相当する。またゲイン設定値は特許請求の範囲に記載の音量調節データに相当する。

＝＝＝ゲインコントローラ＝＝＝
次に、ゲインコントローラ２００について、図２乃至図８を参照しながら説明する。

＜構成＞
まずゲインコントローラ２００の構成について図２を参照しながら説明する。
本実施形態に係るゲインコントローラ２００は、シフト量制御部２１１と、全体シフト回路２１０と、補間用ビットシフタ２２０と、ビットセレクタ２３２と、マルチプレクサ２３０、２３１と、Ｄフリップフロップ２４１、２４２と、加算器２４０と、丸め処理回路２５０と、マルチプレクサ２５１と、Ｄフリップフロップ２５２と、ゲイン設定値検出部２６０とを備えて構成される。

ゲインコントローラ２００には、マイコン１００から出力されたゲイン設定値と、ＰＣＭ音声信号とが入力される。そしてゲインコントローラ２００は、ＰＣＭ音声信号をゲイン設定値によって変換して出力する。
なお、本実施形態においては、ゲイン設定値は、例えば８ビットであるとする。またＰＣＭ音声信号は例えば２４ビットであるとする。

ゲイン設定値検出部２６０は、ゲイン設定値の各ビットのうち、シフト量制御部２１１に入力させるビット数と、ビットセレクタ２３２に入力させるビット数との割り当てを、ゲイン設定値に応じて決定し、それぞれ、シフト量制御部２１１及びビットセレクタ２３２に指示する。

シフト量制御部２１１は、ゲイン設定値検出部２６０からの指示に応じて、ゲイン設定値の例えば上位４ビット（以下、第１音量調節データとも記す）を入力し、その第１音量調節データに基づいて、ＰＣＭ音声信号をシフトさせるビット数を出力する。

全体シフト回路２１０は、上記シフト量制御部２１１から出力されるビット数だけ、ＰＣＭ音声信号の各ビットを下位ビット側にシフト（右シフト）させる。なお、説明の簡単化のために、全体シフト回路２１０へ入力されるＰＣＭ音声信号をＸｉｎと表し、全体シフト回路２１０によってシフトされた後のＰＣＭ音声信号をＸｏｕｔと表す。Ｘｏｕｔは、後述する補間用ビットシフタ２２０及びマルチプレクサ２３１に入力される。
補間用ビットシフタ２２０は、シフト制御信号に応じて、Ｘｏｕｔを１ビットずつ順に下位ビット側にシフトさせてそれぞれ中間データを出力する。

ビットセレクタ２３２は、ゲイン設定値検出部２６０からの指示に応じて、ゲイン設定値の例えば下位４ビット（以下、第２音量調節データとも記す）を入力し、上記補間用ビットシフタ２２０がＸｏｕｔをシフトして中間データを出力する毎に、第２音量調節データの最上位ビットから順に各ビットの値を出力する。なお、第２音量調節データの各ビットの値を、最上位ビットから順にＸ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４で表す。

マルチプレクサ２３０は、ビットセレクタ２３２から出力される値が１である場合には、補間用ビットシフタ２２０から出力される中間データを出力し、ビットセレクタ２３２から出力される値が０である場合には、０を出力する。
Ｄフリップフロップ２４１は、マルチプレクサ２３０から出力されるデータ（中間データあるいは０）をクロック信号（以下、ＣＬＫとも記す）に同期して出力する。
マルチプレクサ２３１は、Ｘｏｕｔ及び後述する加算器２４０から出力される加算結果の入力を受け、加算器入力制御信号に応じて、いずれか一方を出力する。
Ｄフリップフロップ２４２は、クロック信号に同期して、マルチプレクサ２３１から出力されるデータ（Ｘｏｕｔまたは加算結果）を出力する。

加算器２４０は、Ｄフリップフロップ２４１から出力されるデータと、Ｄフリップフロップ２４２から出力されるデータとを加算する。それらの加算結果は、マルチプレクサ２３１に入力される。これにより、Ｄフリップフロップ２４１から出力されるデータが、加算器２４０による加算結果に累積されてゆくことになる。

丸め処理回路２５０は、加算結果の丸め処理を行う。
マルチプレクサ２５１は、丸め処理回路２５０から出力される加算結果、及び後述するＤフリップフロップ２５２から出力される加算結果の入力を受け、データ出力制御信号に応じていずれか一方を出力する。
Ｄフリップフロップ２５２は、クロック信号に同期して、マルチプレクサ２５１から出力される加算結果を出力する。

＜音量制御処理＞
次に、本実施形態に係る音量制御について、図３乃至図８を参照しながら説明する。
ゲインコントローラ２００に入力された８ビットのゲイン設定値のうち、例えば上位４ビットの第１音量調節データは、シフト量制御部２１１に入力される。シフト量制御部２１１は、４ビットの第１音量調節データをデコードして得られる値に基づいて、ＰＣＭ音声信号をシフトさせるビット数ｎを示すデータを算出する。

シフト量制御部２１１は、例えば、第１音量調節データが”１１１１”の場合にはｎ＝０を算出する。この場合ＰＣＭ音声信号の右シフト量は０ビットである。またシフト量制御部２１１は、例えば第１音量調節データが”０００１”の場合にはｎ＝１４を算出する。この場合ＰＣＭ音声信号の右シフト量は１４ビットである。シフト量制御部２１１による上記ｎの算出は、例えば、第１音量調節データの”０”に着目してデコードする論理回路を構成することによって行うこともできるし、また例えば、第１音量調節データを”１”に着目してデコードして得られる値を、１５（２の４乗−１）から減算する論理回路を構成することによっておこなうこともできる。つまり、前者は、デコード回路の論理構成を、”１１１１”を１０進数の０に対応付け、”００００”を１０進数の１５に対応付ける場合であり、後者は、”００００”を１０進数の０に対応付け、”１１１１”を１０進数の１５に対応付ける場合である。もちろん、シフト量制御部２１１による上記ｎの算出はソフトウェアにより行うようにしてもよい。

また、もちろんシフト量制御部２１１は、第１音量調節データを”１”に着目してデコードして得られる値を右シフト量（ｎ）としてもよい。この場合は、第１音量調節データが”１１１１”の場合にはｎ＝１５を算出する。また例えば第１音量調節データが”０００１”の場合にはｎ＝１を算出する。

全体シフト回路２１０は、シフト量制御部２１１からの出力ｎのビット数だけＰＣＭ音声信号を下位ビット側にシフトして出力する。なお、全体シフト回路２１０に入力されるＰＣＭ音声信号をＸｉｎ、全体シフト回路２１０から出力されるＰＣＭ音声信号をＸｏｕｔと記す。例えば、ＰＣＭ音声信号が８ビットで、Ｘｉｎ＝”１１１１００００”であり、ｎ＝２の場合には、Ｘｏｕｔ＝”００１１１１００”となる。図３に示すように、Ｘｏｕｔ＝Ｘｉｎ／２＾ｎとなる。”２＾ｎ”は２のｎ乗を示す。また図４に、クロック信号（ＣＬＫ）に同期して、全体シフト回路２１０にＸｉｎが入力され、Ｘｏｕｔが出力される様子を示すタイムチャートを示す。図４に示す例では、Ｔ１で示すクロック信号の立ち上がりで全体シフト回路２１０にＸｉｎが入力され、Ｔ２で示すクロック信号の立ち上がりでＸｏｕｔが出力される。

次に、全体シフト回路２１０から出力されたＸｏｕｔは、補間用ビットシフタ２２０に入力される。
補間用ビットシフタ２２０は、Ｘｏｕｔの各ビットを第２音量調節データのビット数の回数（ここでは４）だけ１ビットずつ順に下位ビット側にシフトさせ、シフトさせる毎に得られるそれぞれの値を中間データとして順に出力する。
中間データが順に出力される様子を図４のタイムチャートに示す。図４に示すように、Ｘｏｕｔは、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５で示されるクロック信号の立ち上がりの各タイミングにおいて順に１ビットずつ下位ビット側にシフトされ、それぞれ中間データとして補間用ビットシフタ２２０から出力される。

なお補間用ビットシフタ２２０は、図３に示すように、補間用ビットシフタ２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄの４つで構成されていてもよい。この場合、補間用ビットシフタ２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄは、Ｘｏｕｔの各ビットを、第２音量調節データの各ビットの位置に応じたビット数だけシフトさせる。例えば、補間用ビットシフタ２２０ａは、第２音量調節データの最上位ビット（Ｘ１）の位置に応じて、Ｘｏｕｔを１ビットだけ右シフトさせる。補間用ビットシフタ２２０ｂは、第２音量調節データの最上位ビットから２ビット目（Ｘ２）の位置に応じて、Ｘｏｕｔを２ビットだけ右シフトさせる。補間用ビットシフタ２２０ｃは、第２音量調節データの最上位ビットから３ビット目（Ｘ３）の位置に応じて、Ｘｏｕｔを３ビットだけ右シフトさせる。補間用ビットシフタ２２０ｄは、第２音量調節データの最上位ビットから４ビット目（Ｘ４）の位置に応じて、Ｘｏｕｔを４ビットだけ右シフトさせる。

これにより、補間用ビットシフタ２２０ａは、シフト制御信号に応じて、Ｘｏｕｔを１ビットだけ下位ビット側にシフトさせた中間データ１（Ｘｏｕｔ／２＾１）を出力する。補間用ビットシフタ２２０ｂは、Ｘｏｕｔを２ビットだけ下位ビット側にシフトさせた中間データ２（Ｘｏｕｔ／２＾２）を出力する。補間用ビットシフタ２２０ｃは、Ｘｏｕｔを３ビットだけ下位ビット側にシフトさせた中間データ３（Ｘｏｕｔ／２＾３）を出力する。補間用ビットシフタ２２０ｄは、Ｘｏｕｔを４ビットだけ下位ビット側にシフトさせた中間データ４（Ｘｏｕｔ／２＾４）を出力する。

補間用ビットシフタ２２０が、補間用ビットシフタ２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄの４つで構成される場合には、中間データ１〜４は、同一のタイミング（例えば図４におけるＴ２）で出力されるようにすることもできる。この場合は、中間データ１〜４が出揃うまでの時間を短縮することができるので、音量変換処理を高速化することが可能となる。
ところでビットセレクタ２３２からは、上記中間データ１〜４が出力される毎に、第２音量調節データの各ビットの値が、最上位ビットから順番に出力される。

これにより、中間データ１は、第２音量調節データの最上位ビット（Ｘ１）が”１”である場合にのみ、マルチプレクサ２３０から加算器２４０に出力される。また中間データ２は、第２音量調節データの最上位から２桁目のビット（Ｘ２）が”１”である場合にのみ、マルチプレクサ２３０から加算器２４０に出力される。中間データ３は、第２音量調節データの最上位から３桁目のビット（Ｘ３）が”１”である場合にのみ、マルチプレクサ２３０から加算器２４０に出力される。中間データ４は、第２音量調節データの最上位から４桁目のビット（Ｘ４）が”１”である場合にのみ、マルチプレクサ２３０から加算器２４０に出力される。その様子を図４のタイムチャートに示す。図４には、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６で示されるクロック信号の立ち上がりの各タイミングにおいて順に、各中間データと第２音量調節データの各対応するビット（Ｘ１〜Ｘ４）との論理積が出力される様子が示される。

加算器２４０は、Ｄフリップフロップ２４２から出力されたＸｏｕｔと、Ｄフリップフロップ２４１から出力された各中間データとを累積して加算して、加算結果を出力する。加算器２４０は、ハードウェアのみによって実現することもできるし、ソフトウェアのみによって実現することもできるし、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせによって実現することもできる。

加算結果が累積されてゆく様子を、図４のタイムチャートに示す。図４において加算結果はＸａｄｄで表されている。図４に示すように、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７で示されるクロック信号の立ち上がりの各タイミングで順次各中間データが累積加算され、Ｔ７のタイミングでその結果が出力される。

加算器２４０から出力された加算結果は、丸め処理回路２５０によって丸め処理を行った後、Ｄフリップフロップ２５２から外部に出力される。

＜出力される音量について＞
次に、本実施形態のゲインコントローラ２００によってＰＣＭ音声信号が変換された場合に出力される音量について、図５を参照しながら説明する。図５は、横軸にゲイン設定値、縦軸にゲインレベルをとって、ゲインコントローラ２００から出力されるＰＣＭ音声信号の値と、ゲインコントローラ２００に入力されるＰＣＭ音声信号の値との比をグラフにしたものである。

まず、ゲインコントローラ２００に入力されたＰＣＭ音声信号（Ｘｉｎ）は、第１音量調節データをデコードして得られる値に基づいて得られる値（ｎ）のビット数だけ、全体シフト回路２１０によって下位ビット側にシフトされる。シフト後の値（Ｘｏｕｔ）は、図５における白丸に相当する。グラフ上における白丸の数は第１音量調節データのビット数に依存する。例えば第１音量調節データが４ビットの場合は、白丸は１６（２の４乗）個になる。隣り合う白丸同士のゲインレベルは、互いに２倍あるいは１／２倍の関係にある。

次に、加算器２４０からの出力、つまりＸｏｕｔに補正値が加算された値は、図５における黒丸に相当する。図５に示すように、黒丸は、隣り合う白丸同士を結ぶ直線を等分する点上に並ぶ。つまり、黒丸は白丸の間を直線補間する。隣り合う白丸間を補間する黒丸の数は、第２音量調節データのビット数に依存する。例えば第２音量調節データが４ビットの場合は、黒丸は１５（２の４乗−１）個になる（隣接する白丸の間を１６等分する）。

このようにして、音量調節データによってゲインが制御される。第１音量調節データが４ビット、第２音量調節データが４ビットの場合の音量調節データを図６に示す。この場合、最大ゲインは、音量調節データが”１１１１１１１１”の場合に得られ、5.74dB（(1+15/16）倍）となる。また最小ゲインは、音量調節データが”００００００００”の場合に得られ、-90.3dB（2^-15倍）となる。

ところで、白丸の数は第１音量調節データのビット数に依存するので、第１音量調節データのビット数を増やせば白丸の数が増える。同様に、第２音量調節データのビット数を増やせば黒丸の数が増える。つまり、音量調節データのなかで、第１音量調節データに割り当てるビット数と第２音量調節データに割り当てるビット数とを様々に変えることによって、様々な特性の音量変換装置を実現することができる。

例えば、ゲインが低いレンジにおいては、細かなゲインステップは不要である場合がある。つまり、隣り合う白丸間を補間する黒丸の数が少なくても良い場合がある。またゲインのレンジを広げたい場合もある。つまり、白丸の数を増やしたい場合がある。このような場合は、図７に示すように、４ビットの第１音量調節データのうち、例えば上位３ビットが全て０になった場合には、第１音量調節データの各ビット（４ビット）と第２音量調節データの最上位ビット（１ビット）とをあわせた各ビット（４＋１ビット）に応じて、ＰＣＭ音声データをシフトさせるようにすることもできる。
このようにすることによって、最小ゲインを-102dB（2^-17倍）にまで広げることができる。

第１音量調節データに割り当てるビット数と第２音量調節データに割り当てるビット数は、ゲイン設定値検出部２６０により決定される。ゲイン設定値検出部２６０は、ゲイン設定値の値に応じて、シフト量制御部２１１に入力させるビット数と、ビットセレクタ２３２に入力させるビット数とを決定し、それぞれ、シフト量制御部２１１及びビットセレクタ２３２に指示する。例えば、ゲイン設定値検出部２６０は、ゲイン設定値の上位３ビットが０であることを検知した場合には、シフト量制御部２１１に対しては、音量調節データの上位５ビットを入力するように指示をし、ビットセレクタ２３２に対しては、音量調節データの下位３ビットを入力するように指示をする。

音量調節データの値に応じて、第１音量調節データと第２音量調節データのビット割当をかえる場合のゲインレベルを示すグラフを図８に示す。ビット配分切り替え点を境に、隣接する白丸同士の間を補間する黒丸の数が異なることが示されている。

なお、第１音量調節データのうち上位３ビットが全て０になった場合には、全体シフト回路２１０は、音量調節データの上位５ビットをデコードして得られる値を１７（（２の４乗−１）−２＋２の２乗）から引いて得られる値のビット数だけ、Ｘｉｎの各ビットを下位ビット側にシフトさせてＸｏｕｔを得る。例えば図７において音量調節データが”０００１１１１１”の場合には、１７から３を引いて得られる１４ビットだけ、ＰＣＭ音声信号をシフトさせる。

また、補間用ビットシフタ２２０やビットセレクタ２３２、マルチプレクサ２３０、加算器２４０等は、Ｘｏｕｔと、音量調節データの下位３ビットと、を用いて中間データを演算し、Ｘｏｕｔと加え合わせる。
このようにすることによって、ゲインコントローラ２００に入力されるＰＣＭ音声信号をシフトさせるビット数を増やすことができるので、その分より出力レンジ幅を拡大することが可能となる。

以上、本実施の形態に係るゲインコントローラ２００について説明したが、本実施形態に係るゲインコントローラ２００によれば、ＲＯＭや乗算器を不要とする構成で音量変換装置を提供することができる。これにより、ゲインコントローラ２００の回路規模を大幅に削減することが可能となる。

またデジタル音声データをシフトさせた後に、補正値を加え合わせることにより、ユーザによる音量調節時の不連続感を解消することも可能となる。

また、音量調節データの値に応じて第１音量調節データを構成するビット数と第２音量調節データを構成するビット数とを変更するようにすることによって、柔軟な音量の調節の制御を行うことが可能となる。例えばゲインレベルが小さい範囲では第１音量調節データに割り当てるビット数を増やすことにより、ＰＣＭ音声信号をシフトさせるビット数を増やすことができ、その分より出力レンジ幅を拡大することもできる。

以上発明を実施するための最良の形態について説明したが、上記実施の形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。

例えばゲインコントローラ２００は、図２に示した回路構成に限られることはない。またゲインコントローラ２００は、ディスクリートとして構成されていてもよいし、集積回路として構成されていてもよい。またゲインコントローラ２００は、図１に示す音声信号処理回路４００の構成要素の一つとして構成されていても良いし、音声信号処理回路４００とは別個の回路として構成されていても良い。さらに、ゲインコントローラ２００は、信号処理部３１０や音声デコーダ６００、Ａ／Ｄコンバータ７１０などの、オーディオシステム１０００を構成する他の回路と共に、一つの集積回路として実現されていても良い。また上記ゲインコントローラ２００における各処理をソフトウェアを実行することにより実現するようにしてもよい。

本実施形態に係るオーディオシステムの構成を示す図である。本実施形態に係るゲインコントローラにおける処理の概要を示す図である。本実施形態に係るゲインコントローラの回路構成を示す図である。本実施形態に係るゲインコントローラにおける処理のタイミングチャートを示す図である。本実施形態に係るゲインコントローラによって制御される音量を示す図である。本実施形態に係る音量調節データを示す図である。本実施形態に係る音量調節データを示す図である。本実施形態に係るゲインコントローラによって制御される音量を示す図である。音量変換装置の一例を示す図である。音量変換装置の一例を示す図である。

符号の説明

１００マイコン
１１０ユーザインタフェース回路
２００ゲインコントローラ
２１０全体シフト回路
２１１シフト量制御部
２２０補間用ビットシフタ
２３０マルチプレクサ
２３１マルチプレクサ
２３２ビットセレクタ
２４０加算器
２４１Ｄフリップフロップ
２４２Ｄフリップフロップ
２５０丸め処理回路
２５１マルチプレクサ
２５２Ｄフリップフロップ
２６０ゲイン設定値検出部
３００光ピックアップ
３１０信号処理部
３２０音楽記録媒体
４００音声信号処理回路
５００パワーアンプ
５１０スピーカ
６００音声デコーダ
６１０メモリプレーヤ
７００チューナ
７１０Ａ／Ｄコンバータ
７２０アンテナ
１０００オーディオシステム
１１００乗算器
１２００ＲＯＭ

Claims

第１音量調節データに基づいて、デジタル音声データを所定ビット数だけ右シフトさせるデータシフト部と、
前記右シフトしたデジタル音声データと、第２音量調節データとに基づいて、補正値を算出する補正値算出部と、
前記補正値を、前記右シフトしたデジタル音声データに加算して出力する加算部と、
を備えることを特徴とする音量変換装置。
請求項１に記載の音量変換装置であって、
前記補正値算出部は、
前記右シフトしたデジタル音声データを、前記第２音量調節データの各ビットの位置に応じたビット数だけ右シフトさせる複数のシフト部と、
前記第２音量調節データの各ビットの論理値に応じて、前記複数のシフト部で右シフトされた値のうちの何れかの値を、前記補正値として選択的に前記加算部に供給するセレクタ部と、
を備えることを特徴とする音量変換装置。
請求項１に記載の音量変換装置であって、
前記補正値算出部は、
前記右シフトしたデジタル音声データを、前記第２音量データのビット数に等しい回数だけ１ビットずつ右シフトさせるシフト部と、
前記デジタル音声データが右シフトする毎に、前記第２音量調節データの最上位ビットから１ビットずつ論理値を参照し、その論理値に応じて、前記シフト部から出力される値を選択的に前記加算部に供給するセレクタ部と、
を備えることを特徴とする音量変換装置。
請求項１に記載の音量変換装置であって、
前記第１音量調節データは、音量調節データを構成する各ビットの一部から構成されるデータであり、前記第２音量調節データは、前記音量調節データを構成する各ビットの他の一部から構成されるデータである
ことを特徴とする音量変換装置。
請求項４に記載の音量変換装置であって、
前記音量調節データの値に応じて、前記第１音量調節データを構成するビット数と、前記第２音量調節データを構成するビット数とを、変更する割り当て変更部と、
を備えることを特徴とする音量変換装置。