JP2007325057A - 電子ボリウム装置、電子ボリウム制御方法およびそれらを用いた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】ノイズの発生を抑制しつつ、音量を切り換え可能な電子ボリウム装置を提供する。
【解決手段】電子ボリウム装置１００において、初期状態の時刻ｔ＝０において初期値ｇ１であった利得を、ある遷移期間Ｔｐ経過後の時刻ｔ＝Ｔｐに、目標値ｇ２まで遷移させる。利得制御部３０は、下記（１）から（３）の条件を満たす制御関数ｇ（ｔ）に応じて、増幅器の利得を制御する。
（１） ｇ（０）＝ｇ１、ｇ（Ｔｐ）＝ｇ２
（２） ｇ’（Ｔｐ／２）＞ｇ’（０）
（３） ｇ’（Ｔｐ／２）＞ｇ’（Ｔｐ）
ただし、ｇ’（ｔ）は、ｇ（ｔ）の時間微分を示す。
【選択図】図２

Description

本発明は、オーディオ信号の音量などを制御する電子ボリウム装置に関する。

ＣＤプレイヤや、オーディオアンプ、カーステレオ、あるいは、携帯型ラジオや携帯型のオーディオプレイヤなどの、オーディオ信号を再生する機能を備えた電子機器は、音量を調節するためのボリウムや、周波数特性を調節するイコライザなどを備えるのが一般的である。かかるボリウムやイコライザの制御は、オーディオ信号の振幅を変化させることにより行われる。

オーディオ信号は、増幅器によって増幅され、最終的に、音声出力部であるスピーカやヘッドホンから、音声として出力される。音量の調節は、増幅器の利得を制御したり、減衰器の減衰率を制御することにより実現される。たとえば、特許文献１、２には、増幅器の利得や、減衰器の減衰率を、可変抵抗の抵抗値を切り換えることにより行う電子ボリウム回路が開示される。また、特許文献３には、こうした電子ボリウム回路の制御技術が開示される。

特開２００５−１１７４８９号公報 特開２００５−２１７７１０号公報 特開２００４−２２２０７７号公報

音量をある初期値からある目標値まで変化させる場合には、電子ボリウム回路の可変抵抗の抵抗値を、初期値に対応した値から、目標値に対応した値に切り換える必要がある。この際に、抵抗値を急激に切り換えると、増幅器から出力されるオーディオ信号の電圧値が急激に変化し、可聴帯域に信号成分が現れるため、ノイズが発生する要因となっていた。

本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ノイズの発生を抑制しつつ、音量を切り換え可能な電子ボリウム装置の提供にある。

本発明のある態様は、オーディオ信号の振幅を制御する電子ボリウム装置に関する。この電子ボリウム装置は、入力されたオーディオ信号を増幅し、その振幅を変化させる増幅器であって、かつ複数の利得が切り換え可能な増幅器と、増幅器の利得を制御する利得制御部と、を備える。初期状態の時刻ｔ＝０において初期値ｇ１であった利得を、ある遷移期間Ｔｐ経過後の時刻ｔ＝Ｔｐに、目標値ｇ２まで遷移させるとき、利得制御部は、下記（１）から（３）の条件を満たす制御関数ｇ（ｔ）に応じて、増幅器の利得を制御する。
（１） ｇ（０）＝ｇ１、ｇ（Ｔｐ）＝ｇ２
（２） ｇ’（Ｔｐ／２）＞ｇ’（０）
（３）ｇ’（Ｔｐ／２）＞ｇ’（Ｔｐ）
ただし、ｇ’（ｔ）は、ｇ（ｔ）の時間微分を示す。なお、制御関数ｇ（ｔ）が、時刻ｔにおいて微分不能の場合、ｇ’（ｔ）は、微小区間ｔ〜ｔ＋Δｔの傾きとする。

ボリウムの切り換えに伴うノイズの発生に影響する利得の制御関数ｇ（ｔ）を、このように設定することにより、利得の遷移の最初と最後における傾きが、遷移の途中の傾きよりも小さく設定される。その結果、ノイズを大幅に低減することができる。なお、本明細書において、「増幅器の利得」は、１より小さい場合を含んでもよく、したがって、増幅器は、減衰器を含む概念である。

制御関数ｇ（ｔ）は、点（０、ｇ１）、（Ｔｐ、ｇ２）を通過し、かつ周期が２Ｔｐである三角関数を目標関数ｆ（ｔ）とし、この目標関数ｆ（ｔ）に対応して規定された関数であってもよい。
制御関数を周期２Ｔｐの三角関数とすることにより、フーリエ変換して得られるスペクトラムは、周波数ｆ＝１／（２Ｔｐ）にメインのスペクトルが現れ、それより高い周波数帯域の信号成分を小さくすることができる。その結果、遷移期間Ｔｐを適切に設定することにより、可聴帯域より低い帯域に、ボリウムの遷移に起因するスペクトルを集中させることができ、ノイズを低減することができる。

制御関数ｇ（ｔ）は、ｆ（ｔ）＝Ａ×ｃｏｓ（π×ｔ／Ｔｐ）＋Ｂで与えられる目標関数ｆ（ｔ）に対応して規定された関数であってもよい。ここで、Ａ＝（ｇ１−ｇ２）／２、Ｂ＝（ｇ１＋ｇ２）／２である。

制御関数ｇ（ｔ）は、目標関数ｆ（ｔ）を、時間ｔ＝０からｔ＝Ｔｐの範囲をＮ分割（Ｎは３以上の整数）して得られる分割点を線形補間した関数であってもよい。
目標関数をＮ分割して量子化し、線形補間することにより、デジタル信号処理との親和性が高まり、利得制御部の構成を簡易化することができる。

制御関数ｇ（ｔ）は、目標関数ｆ（ｔ）を、従属変数軸の方向にＮ等分に分割して得られる分割点を線形補間した関数であってもよい。また、制御関数ｇ（ｔ）は、目標関数ｆ（ｔ）を、独立変数軸の方向にＮ等分に分割して得られる分割点を線形補間した関数であってもよい。標本化をＮ等分することにより、さらに信号処理を簡易化することができる。

本発明の別の態様は、電子ボリウム装置に関する。この電子ボリウム装置は、入力されたオーディオ信号を増幅し、その振幅を変化させる増幅器であって、かつ複数の利得が切り換え可能な増幅器と、増幅器の利得を制御する利得制御部と、を備える。初期状態の時刻ｔ_０において初期値ｇ１であった前記増幅器の利得を、ある遷移期間Ｔｐ経過後に、目標値ｇ２まで遷移させるとき、利得制御部は、増幅器の利得を、Ｍ段階（Ｍは３以上の整数）で直線的に変化させる。さらに、増幅器の利得を、下記（４）〜（７）の条件を満たす制御関数ｇ（ｔ）に応じて変化させる。
（４） ｔ_Ｍ＝ｔ_０＋Ｔｐ
（５） ｇ（ｔ_０）＝ｇ１、ｇ（ｔ_Ｍ）＝ｇ２
（６） ｇ’（ｔ_ｉ）＞ｇ’（ｔ_０）
（７） ｇ’（ｔ_ｉ）＞ｇ’（ｔ_Ｍ−１）
ただし、ｉは、１≦ｉ≦Ｍ−２を満たす整数であり、ｔ_ｉは、ｉ番目の分割点における時刻を示し、ｇ’（ｔ_ｉ）は、時刻ｔ_ｉ〜ｔ_ｉ＋１のｇ（ｔ）の傾きを示す。

この場合、利得の遷移の最初と最後における傾きが、遷移の途中段階における傾きよりも小さく設定される。その結果、ノイズを大幅に低減することができる。

制御関数ｇ（ｔ）は、点（０、ｇ１）、（Ｔｐ、ｇ２）を通過し、かつ周期が２Ｔｐである三角関数を目標関数ｆ（ｔ）とし、この目標関数ｆ（ｔ）に対応して規定された関数であってもよい。

制御関数ｇ（ｔ）は、ｆ（ｔ）＝Ａ×ｃｏｓ（π×ｔ／Ｔｐ）＋Ｂで与えられる目標関数ｆ（ｔ）をM分割し、分割点を線形補間した関数であってもよい。ここで、Ａ＝（ｇ１−ｇ２）／２、Ｂ＝（ｇ１＋ｇ２）／２である。

制御関数ｇ（ｔ）は、そのフーリエ変換スペクトラムが、スピーカ再生可能周波数以下、あるいは可聴帯域以下の帯域、たとえば、２０Ｈｚ以下に主成分を有するように規定されてもよい。この場合、主成分を上記帯域とすることにより、可聴帯域から外れるため、ノイズを低減することができる。

利得制御部は、遷移期間の長さを、初期値および目標値の組み合わせに応じて設定してもよい。利得制御部は、初期値および目標値の差が小さいほど、遷移期間Ｔｐを短く設定してもよい。この場合、ボリウム制御に要する時間と、発生するノイズ量のバランスを適切に設定することができる。

増幅器は、複数の抵抗を含んで構成される抵抗網と、複数の抵抗の接続点に設けられた複数のスイッチと、を含み、複数のスイッチのオンオフに応じて抵抗網の抵抗値を変化させることにより、利得を可変するものであってもよい。利得制御部は、制御関数ｇ（ｔ）に応じたデジタル値を出力するデジタル制御部と、デジタル制御部から出力されるデジタル値に応じて、増幅器の複数のスイッチのオンオフを制御するデコーダ回路と、を含んでもよい。

電子ボリウム装置は、ひとつの半導体基板上に一体集積化されてもよい。「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。

本発明のさらに別の態様は、電子機器である。この電子機器は、オーディオ信号を再生する再生部と、ユーザによりボリウム値が入力される音量制御部と、再生部から出力されるオーディオ信号を、音量制御部に入力されたボリウム値に応じて増幅する上述の電子ボリウム装置と、電子ボリウム装置の出力信号を出力する音声出力部と、を備える。

この態様によると、ボリウムを変化させる際に、音声出力部から出力されるノイズが低減されるため、ユーザは、快適に音声を聴くことが可能となる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明に係る電子ボリウム装置によれば、ノイズの発生を抑制しつつ、音量を切り換えることができる。

図１は、実施の形態に係る電子ボリウム装置１００が使用される電子機器１０００の全体の構成を示すブロック図である。電子機器１０００は、オーディオ用アンプ、カーステレオや携帯型のオーディオプレイヤ、あるいは携帯電話端末など、音声を出力する手段を備える機器である。本実施の形態に係る電子ボリウム装置１００は、かかる電子機器１０００に搭載され、スピーカやイヤホンなどの音声出力部から出力される音声の音量を調節するものである。

電子機器１０００は、電子ボリウム装置１００、再生部１０、音量制御部１２、音声出力部１４を備える。再生部１０は、ディスクメディアやメモリ、ハードディスクに記憶され、あるいは外部から有線・無線で入力された音声データを、アナログのオーディオ信号Ｓ１に変換して再生するブロックである。音量制御部１２は、ユーザがボリウムを変更するために設けられた入力装置であり、この音量制御部１２を介して、ボリウム値ＶＯＬが指示される。

電子ボリウム装置１００は、再生部１０から出力されるオーディオ信号Ｓ１を、音量制御部１２に入力されたボリウム値ＶＯＬに応じて増幅する。電子ボリウム装置１００は、後述のように、オーディオ信号Ｓ１を増幅もしくは減衰させる増幅器を含んでおり、ユーザから指示されたボリウム値に応じて、内部の増幅器の利得を変化させる。

以下、電子ボリウム装置１００の構成について詳細に説明する。図２は、実施の形態に係る電子ボリウム装置１００の主要部の構成を示すブロック図である。電子ボリウム装置１００は、入力端子１０２に入力されたオーディオ信号Ｓ１を、外部から指示されたボリウム値ＶＯＬに応じて増幅し、増幅後のオーディオ信号Ｓ２を、出力端子１０４から出力する。

電子ボリウム装置１００は、増幅器２０、利得制御部３０を備える。増幅器２０は、入力されたオーディオ信号Ｓ１を増幅し、その振幅を変化させる増幅器である。ここでの増幅は、利得が１より大きい場合のみでなく、１以下の減衰をも含む概念である。したがって、増幅器は、減衰器も含む概念であり、広く電子信号の振幅を変化させる回路を意味する。増幅器２０の利得は、離散的に設定された複数の利得が切り換え可能に構成される。

利得制御部３０は、増幅器２０に対し、利得制御信号ＣＮＴをハイレベルを出力する。この利得制御信号ＣＮＴは、後述の制御関数ｇ（ｔ）に対応したものであり、増幅器２０の利得は、初期値ｇ１から目標値ｇ２まで、後述する制御関数ｇ（ｔ）に従って、緩やかに変化する。

たとえば、増幅器２０は、可変抵抗を利用することにより、構成することができる。図３（ａ）〜（ｃ）は、増幅器２０の構成例を示す回路図である。図３（ａ）では、複数の抵抗Ｒ１〜Ｒｎを直列に接続され抵抗網が形成される。抵抗網の一端の電位は固定され、他端にはオーディオ信号Ｓ１が印加される。複数のスイッチＳＷ１〜ＳＷｎ−１は、複数の抵抗Ｒ１〜Ｒｎの接続ノードごとに設けられる。オンするスイッチを切り換えることにより、複数の接続ノードのうち、どの接続ノードに現れる電圧を出力するかを選択的することができ、減衰率が制御される。

また、別の例では、図３（ｂ）に示すように、演算増幅器を用いた非反転増幅器として構成することができる。演算増幅器２４の非反転入力端子には、オーディオ信号Ｓ１が入力される。演算増幅器２４の反転入力端子には、抵抗Ｒ１０を介して、基準電圧Ｖｒｅｆが印加される。また、演算増幅器２４の出力端子と反転入力端子の間には、帰還抵抗Ｒ１２が設けられる。この場合、抵抗Ｒ１０あるいは帰還抵抗Ｒ１２の少なくとも一方を可変抵抗とすることにより、利得を制御することができる。可変抵抗として構成される抵抗は、図３（ａ）に示すように、直列に接続された複数の抵抗を含む抵抗網と、複数のスイッチを用いて構成すればよい。

また、別の例では、図３（ｃ）に示すように、演算増幅器を用いた反転増幅器として構成することができる。この場合、演算増幅器２４の反転入力端子に、入力抵抗Ｒ１４を介してオーディオ信号Ｓ１を入力し、非反転入力端子には基準電圧Ｖｒｅｆを印加する。また、演算増幅器の出力端子と、反転入力端子の間に、帰還抵抗Ｒ１６を設ける。この場合、入力抵抗Ｒ１４あるいは帰還抵抗Ｒ１６の少なくとも一方を可変抵抗とすることにより、利得を制御することができる。可変抵抗として構成される抵抗は、図３（ａ）に示すように、直列に接続された複数の抵抗、すなわち抵抗網と、複数のスイッチを用いて構成すればよい。

このように、本実施の形態において、増幅器２０の構成は、特にある形式に限定されるものではなく、離散的に設定された複数の利得が切り換え可能に構成されていればよい。

図４は、電子ボリウム装置１００の具体的な構成例を示すブロック図である。増幅器２０は、図３（ａ）〜（ｃ）のいずれの形式で構成した場合においても、少なくとも抵抗網および複数のスイッチを含んで構成され、複数のスイッチのオンオフに応じて、抵抗網の抵抗値を変化させることにより、利得を可変させる。

デジタル制御部３２は、入力されたボリウム値ＶＯＬに応じたデジタル値ＤＩＧを出力する。デコード回路３４は、デジタル値ＤＩＧに応じて増幅器２０の内部の複数のスイッチのオンオフを制御し、ボリウム値に応じた利得に設定する。すなわち、利得制御信号ＣＮＴは、増幅器２０の内部の複数のスイッチのオンオフを制御するための信号である。

ユーザが、ある状態において初期値ＶＯＬ１であった利得を、ボリウム値ＶＯＬ２に変更した場合、利得制御部３０は、増幅器２０の利得を、初期値ＶＯＬ１に対応した初期値ｇ１から、ボリウム値ＶＯＬ２に対応した目標値ｇ２まで変化させる。以下、利得制御部３０による、利得の制御方法について説明する。

本実施の形態において、利得制御部３０は、利得を、時間をパラメータとして制御関数ｇ（ｔ）に応じて、増幅器２０の利得を遷移させる。利得制御部３０は、初期値ｇ１および目標値ｇ２の組み合わせに応じて、遷移期間Ｔｐを設定し、時刻ｔ＝０において初期値ｇ１であって利得を、この遷移期間Ｔｐ経過後の時刻ｔ＝Ｔｐに目標値ｇ２まで遷移させる。

利得制御部３０は、以下の（１）から（３）の条件を満たす制御関数ｇ（ｔ）に応じて増幅器２０の利得を制御する。
（１） ｇ（０）＝ｇ１、ｇ（Ｔｐ）＝ｇ２
（２） ｇ’（Ｔｐ／２）＞ｇ’（０）
（３） ｇ’（Ｔｐ／２）＞ｇ’（Ｔｐ）
ただし、ｇ’（ｔ）は、ｇ（ｔ）の時間微分を示す。

遷移の開始時と、遷移完了時において、利得の傾き、すなわちオーディオ信号Ｓ１の振幅（包絡線）の変化量が大きい場合に、ノイズとして知覚されやすい。そこで、条件（１）〜（３）を満たす制御関数ｇ（ｔ）を設定することにより、遷移の開始時と、遷移完了時の利得の傾きが、遷移の途中の利得の傾きよりも小さくなるため、ノイズを好適に低減することができる。

たとえば、制御関数ｇ（ｔ）は、点（０、ｇ１）、（Ｔｐ、ｇ２）を通過し、かつ周期が２Ｔｐである三角関数を目標関数ｆ（ｔ）とし、この目標関数ｆ（ｔ）に対応して規定してもよい。たとえば、制御関数ｇ（ｔ）は、以下の式で定義される目標関数ｆ（ｔ）に対応して規定してもよい。遷移時間Ｔｐとしては、１０ｍｓ〜１００ｍｓの範囲に設定するのが好ましい。
ｆ（ｔ）＝Ａ×ｃｏｓ（π×ｔ／Ｔｐ）＋Ｂ
Ａ＝（ｇ１−ｇ２）／２
Ｂ＝（ｇ１＋ｇ２）／２

図５は、目標関数ｆ（ｔ）の波形図である。図５は、ｇ１＞ｇ２のとき、すなわち、音量を下げる際の波形を示しているが、ｇ１＜ｇ２の場合にも、上記の三角関数に従って利得は変化する。なお、以降の波形図等において、縦軸および横軸は、理解を容易とするために適宜、拡大あるいは縮小したものであり、また示される各波形も、理解の容易のために適宜、簡略化したものである。

制御関数ｇ（ｔ）は、目標関数ｆ（ｔ）そのものとしてもよいし、目標関数ｆ（ｔ）を量子化した関数であってもよい。以下、制御関数ｇ（ｔ）の設定方法について説明する。

（第１の設定例）
第１の設定例では、制御関数ｇ（ｔ）を、目標関数ｆ（ｔ）そのものとする。この場合、図４のデジタル制御部３２において、三角関数を時間ｔの関数として計算し、デジタル信号ＤＩＧを出力すればよい。また、デジタル制御部３２にレジスタなどの記憶手段を設け、時間ｔと、三角関数の値を対応付けて記録しておき、その都度読み出してもよい。

（第２の設定例）
第２の設定例では、制御関数ｇ（ｔ）を、目標関数ｆ（ｔ）を量子化した関数とする。まず、目標関数ｆ（ｔ）を、時間ｔ＝０からｔ＝Ｔｐの範囲をＮ分割（Ｎは３以上の整数）する。そして、分割の結果得られる分割点を線形補間する。

図６は、図５の目標関数ｆ（ｔ）を量子化して得られた制御関数ｇ（ｔ）を示す波形図である。図６の制御関数ｇ（ｔ）は、Ｎ＝５の場合であって、ｆ（ｔ）のｙ軸のｇ１〜ｇ２の範囲を、従属変数軸の方向にＮ＝５等分に分割している。制御関数ｇ（ｔ）は、こうして得られる分割点ｐ０〜ｐ５を線形補間した関数である。

（第３の設定例）
図７は、図５の目標関数ｆ（ｔ）を量子化して得られた別の制御関数ｇ（ｔ）を示す波形図である。図７の制御関数ｇ（ｔ）は、目標関数ｆ（ｔ）を独立変数軸（時間軸）の方向に、Ｎ等分に分割したものである。

なお、第１から第３のいずれの設定例によって制御関数ｇ（ｔ）を規定した場合においても、上述の条件（１）〜（３）を満たすことになる。また、図６、図７の例では、従属変数軸の方向、あるいは独立変数軸（時間軸）の方向に等分割する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、分割点の間隔は、均一でなくてもよい。この場合、実験によりノイズが最小となるように分割点を設定し、制御関数ｇ（ｔ）を規定してもよい。

以上のように構成された電子ボリウム装置１００の動作について説明する。あるボリウム値ＶＯＬ１にて、音声データを再生中の電子ボリウム装置１００に対して、ユーザが音量制御部１２によって、ボリウムを変化させる。その結果、音量制御部１２からは、変更後のボリウム値ＶＯＬ２が、電子ボリウム装置１００に対して送出される。

変更後のボリウム値ＶＯＬ２を受けた電子ボリウム装置１００の利得制御部３０は、デジタル制御部３２において、増幅器２０の利得の初期値ｇ１と目標値ｇ２から、上述の目標関数ｆ（ｔ）に応じて規定される制御関数ｇ（ｔ）を生成する。そして、遷移開始の時刻ｔ＝０から、この制御関数ｇ（ｔ）に応じたデジタル値ＤＩＧをデコード回路３４に出力する。デコード回路３４は、デジタル値ＤＩＧに応じて、増幅器２０の内部のスイッチのオンオフを切り換え、利得を変化させる。

図８は、ボリウム変更時の増幅器２０の出力信号Ｓ２の波形図である。図８は、一例として、図６の制御関数ｇ（ｔ）に従って利得を変化させた場合を示している。時刻ｔ＝０において、利得ｇ１に応じた振幅を有していた増幅後のオーディオ信号Ｓ２は、利得の遷移に伴い、徐々に振幅が小さくなり、遷移期間Ｔｐ経過の時刻ｔ＝Ｔｐに、利得ｇ２に応じた振幅に変化する。

図９は、図６や図７に示す制御関数ｇ（ｔ）のフーリエスペクトラムである。人間の可聴帯域は、１５Ｈｚから２０Ｈｚが下限であり、２０ｋＨｚ程度が上限となる。たとえば、遷移時間を、Ｔｐ＝２５ｍｓとした場合、三角波の周期時間は２Ｔｐ＝５０ｍｓとなり、周波数は２０Ｈｚとなる。この場合、図９に示すように、制御関数ｇ（ｔ）のフーリエ変換スペクトラムは、２０Ｈｚ以下の帯域に、主成分を有する。したがって、ボリウムの切り換えに伴うノイズは、可聴帯域から外れることになるため、可聴のノイズを低減することができる。なお、遷移時間Ｔｐをより長く設定すれば、スペクトラムの主成分はより低周波へとシフトするため、可聴ノイズはさらに低減される。

利得制御部３０は、遷移期間Ｔｐの長さを、利得の初期値ｇ１および目標値ｇ２の組み合わせに応じて設定してもよい。たとえば、利得制御部３０は、初期値ｇ１および目標値ｇ２の差が小さいほど、遷移期間Ｔｐを短く設定してもよい。初期値ｇ１および目標値ｇ２の差が小さいことは、音量差が小さいことを意味するから、人間の耳に知覚されにくくなる。そこで、初期値ｇ１と目標値ｇ２の組み合わせに応じて、遷移時間Ｔｐを規定することにより、可聴ノイズを抑えつつ、短時間でボリウムを変更することが可能となる。

以上のように、本実施の形態に電子ボリウム装置１００によれば、オーディオ信号のボリウム値の変更にともない発生する可聴ノイズの発生を低減することができる。特に、目標関数ｆ（ｔ）を、三角波とすることにより、好適なノイズの低減が可能となる。

また、制御関数ｇ（ｔ）を、目標関数ｆ（ｔ）をＮ分割して線形補間して生成することにより、カウンタなどを用いたデジタル信号処理回路との親和性が高まるため、簡易にデジタル値ＤＩＧを生成することが可能となる。さらに、制御関数をテーブルなどのメモリに保持する必要が無くなるという利点がある。

上述の利得制御部３０による制御関数ｇ（ｔ）および目標関数ｆ（ｔ）の設定、ならびに、利得制御の方法は、以下のように把握することも可能である。

すなわち、利得制御部３０は、初期状態の時刻ｔ_０において初期値ｇ１であった増幅器の利得を、ある遷移期間Ｔｐ経過後に、目標値ｇ２まで遷移させる際に、Ｍ段階（Ｍは３以上の整数）で直線的に変化させる。利得制御部３０は、増幅器２０の利得を、下記（４）〜（７）の条件を満たす制御関数ｇ（ｔ）に応じて変化させる。
条件（４） ｔ_Ｍ＝ｔ_０＋Ｔｐ
条件（５） ｇ（ｔ_０）＝ｇ１、ｇ（ｔ_Ｍ）＝ｇ２
条件（６） ｇ’（ｔ_ｉ）＞ｇ’（ｔ_０）
条件（７） ｇ’（ｔ_ｉ）＞ｇ’（ｔ_Ｍ−１）
ただし、ｉは、１≦ｉ≦Ｍ−２を満たす整数であり、ｔ_ｉは、ｉ番目の分割点における時刻を示し、ｇ’（ｔ_ｉ）は、時刻ｔ_ｉ〜ｔ_ｉ＋１のｇ（ｔ）の傾きを示す。

この制御関数ｇ（ｔ）は、周期が２Ｔｐである三角関数を目標関数ｆ（ｔ）とし、この目標関数ｆ（ｔ）に対応して規定された関数である。たとえば、目標関数ｆ（ｔ）を、以下の式により定義する。ただし、ｔ＝０は、遷移開始時刻ｔ_０に対応する。
ｆ（ｔ）＝Ａ×ｃｏｓ（π×ｔ／Ｔｐ）＋Ｂ
Ａ＝（ｇ１−ｇ２）／２
Ｂ＝（ｇ１＋ｇ２）／２

さらに、制御関数ｇ（ｔ）は、この目標関数ｆ（ｔ）をM分割し、分割点を線形補間した関数として規定する。

このように把握される設計手法により規定される制御関数ｇ（ｔ）は、図５〜図７に示す制御関数と等価なものである。したがって、この制御関数ｇ（ｔ）にもとづいて利得制御を行った場合においても、ボリウム変更時の可聴ノイズを低減するという効果を得ることが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について説明した。上記実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

実施の形態では、主に目標関数ｆ（ｔ）を三角関数として設定し、この目標関数に応じて制御関数ｇ（ｔ）を規定する場合について規定したが、これには限定されない。たとえば、目標関数ｆ（ｔ）は、周期が２Ｔｐよりも長く設定される三角関数の一部となるように規定してもよい。また、制御関数ｇ（ｔ）は、必ずしも目標関数ｆ（ｔ）を設定した上で、規定する必要はなく、直接的に、上述の条件（１）〜（３）を満たすように規定してもよい。

実施の形態では、ボリウムを変更する場合について説明したが、電子ボリウム装置１００の用途はこれに限定されるものではなく、イコライザなど、ある周波数ごとの利得を制御する用途に用いてもよい。また、実施の形態では、ボリウムを変更する場合を例に説明したが、本発明は、再生を停止する際のミュート処理に適用することも可能である。

実施の形態に係る電子ボリウム装置が使用される電子機器の全体の構成を示すブロック図である。 実施の形態に係る電子ボリウム装置の主要部の構成を示すブロック図である。 図２の増幅器の構成例を示す回路図である。 実施の形態に係る電子ボリウム装置の具体的な構成例を示すブロック図である。 目標関数ｆ（ｔ）の波形図である。 図５の目標関数ｆ（ｔ）を量子化して得られた制御関数ｇ（ｔ）を示す波形図である。 図５の目標関数ｆ（ｔ）を量子化して得られた別の制御関数ｇ（ｔ）を示す波形図である。 ボリウム変更時の増幅器の出力信号の波形図である。 図６や図７に示す制御関数ｇ（ｔ）のフーリエスペクトラムである。

符号の説明

１００ 電子ボリウム装置、 １０００ 電子機器、 １０ 再生部、 １２ 音量制御部、 １４ 音声出力部、 ２０ 増幅器、 ２４ 演算増幅器、 ３０ 利得制御部、 ３２ デジタル制御部、 ３４ デコード回路、 Ｓ１ オーディオ信号、 Ｓ２ オーディオ信号。

Claims (17)

1. 入力されたオーディオ信号を増幅し、その振幅を変化させる増幅器であって、かつ複数の利得が切り換え可能な増幅器と、
   前記増幅器の利得を制御する利得制御部と、
   を備え、
   初期状態の時刻ｔ＝０において初期値ｇ１であった利得を、ある遷移期間Ｔｐ経過後の時刻ｔ＝Ｔｐに、目標値ｇ２まで遷移させるとき、
   前記利得制御部は、下記（１）から（３）の条件を満たす制御関数ｇ（ｔ）に応じて、前記増幅器の利得を制御することを特徴とする電子ボリウム装置。
   （１） ｇ（０）＝ｇ１、ｇ（Ｔｐ）＝ｇ２
   （２） ｇ’（Ｔｐ／２）＞ｇ’（０）
   （３） ｇ’（Ｔｐ／２）＞ｇ’（Ｔｐ）
   ただし、ｇ’（ｔ）は、ｇ（ｔ）の時間微分を示す。
2. 前記制御関数ｇ（ｔ）は、点（０、ｇ１）、（Ｔｐ、ｇ２）を通過し、かつ周期が２Ｔｐである三角関数を目標関数ｆ（ｔ）とし、この目標関数ｆ（ｔ）に対応して規定された関数であることを特徴とする請求項１に記載の電子ボリウム装置。
3. 前記制御関数ｇ（ｔ）は、
   ｆ（ｔ）＝Ａ×ｃｏｓ（π×ｔ／Ｔｐ）＋Ｂ
   Ａ＝（ｇ１−ｇ２）／２
   Ｂ＝（ｇ１＋ｇ２）／２
   で与えられる目標関数ｆ（ｔ）に対応して規定された関数であることを特徴とする請求項２に記載の電子ボリウム装置。
4. 前記制御関数ｇ（ｔ）は、前記目標関数ｆ（ｔ）を、時間ｔ＝０からｔ＝Ｔｐの範囲をＮ分割（Ｎは３以上の整数）して得られる分割点を線形補間した関数であることを特徴とする請求項２または３に記載の電子ボリウム装置。
5. 前記制御関数ｇ（ｔ）は、前記目標関数ｆ（ｔ）を、従属変数軸の方向にＮ等分に分割して得られる分割点を線形補間した関数であることを特徴とする請求項４に記載の電子ボリウム装置。
6. 前記制御関数ｇ（ｔ）は、前記目標関数ｆ（ｔ）を、独立変数軸の方向にＮ等分に分割して得られる分割点を線形補間した関数であることを特徴とする請求項４に記載の電子ボリウム装置。
7. 入力されたオーディオ信号を増幅し、その振幅を変化させる増幅器であって、かつ複数の利得が切り換え可能な増幅器と、
   前記増幅器の利得を制御する利得制御部と、
   を備え、
   初期状態の時刻ｔ_０において初期値ｇ１であった前記増幅器の利得を、ある遷移期間Ｔｐ経過後に、目標値ｇ２まで遷移させるとき、
   前記利得制御部は、前記増幅器の利得を、Ｍ段階（Ｍは３以上の整数）で直線的に変化させ、かつ前記増幅器の利得を、下記（４）〜（７）の条件を満たす制御関数ｇ（ｔ）に応じて変化させることを特徴とする電子ボリウム装置。
   （４） ｔ_Ｍ＝ｔ_０＋Ｔｐ
   （５） ｇ（ｔ_０）＝ｇ１、ｇ（ｔ_Ｍ）＝ｇ２
   （６） ｇ’（ｔ_ｉ）＞ｇ’（ｔ_０）
   （７） ｇ’（ｔ_ｉ）＞ｇ’（ｔ_Ｍ−１）
   ただし、ｉは、１≦ｉ≦Ｍ−２を満たす整数であり、ｔ_ｉは、ｉ番目の分割点における時刻を示し、ｇ’（ｔ_ｉ）は、時刻ｔ_ｉ〜ｔ_ｉ＋１のｇ（ｔ）の傾きを示す。
8. 前記制御関数ｇ（ｔ）は、点（０、ｇ１）、（Ｔｐ、ｇ２）を通過し、かつ周期が２Ｔｐである三角関数を目標関数ｆ（ｔ）とし、この目標関数ｆ（ｔ）に対応して規定された関数であることを特徴とする請求項７に記載の電子ボリウム装置。
9. 前記制御関数ｇ（ｔ）は、
   ｆ（ｔ）＝Ａ×ｃｏｓ（π×ｔ／Ｔｐ）＋Ｂ
   Ａ＝（ｇ１−ｇ２）／２
   Ｂ＝（ｇ１＋ｇ２）／２
   で与えられる目標関数ｆ（ｔ）をM分割し、分割点を線形補間した関数であることを特徴とする請求項８に記載の電子ボリウム装置。
10. 前記制御関数ｇ（ｔ）は、そのフーリエ変換スペクトラムが、２０Ｈｚ以下の帯域に、主成分を有するように規定されることを特徴とする請求項１または７に記載の電子ボリウム装置。
11. 前記利得制御部は、前記遷移期間の長さを、前記初期値および前記目標値の組み合わせに応じて設定することを特徴とする請求項１または７に記載の電子ボリウム装置。
12. 前記利得制御部は、前記初期値および前記目標値の差が小さいほど、前記遷移期間を短く設定することを特徴とする請求項１１に記載の電子ボリウム装置。
13. 前記増幅器は、
    複数の抵抗を含んで構成される抵抗網と、
    前記複数の抵抗の接続点に設けられた複数のスイッチと、
    を含み、前記複数のスイッチのオンオフに応じて前記抵抗網の抵抗値を変化させることにより、前記利得を可変するものであり、
    前記利得制御部は、
    前記制御関数ｇ（ｔ）に応じたデジタル値を出力するデジタル制御部と、
    前記デジタル制御部から出力されるデジタル値に応じて、前記増幅器の複数のスイッチのオンオフを制御するデコーダ回路と、
    を含むことを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の電子ボリウム装置。
14. ひとつの半導体基板上に一体集積化されたことを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の電子ボリウム装置。
15. オーディオ信号を再生する再生部と、
    ユーザによりボリウム値が入力される音量制御部と、
    前記再生部から出力されるオーディオ信号を、前記音量制御部に入力されたボリウム値に応じて増幅する請求項１から１２のいずれかに記載の電子ボリウム装置と、
    前記電子ボリウム装置の出力信号を出力する音声出力部と、
    を備えることを特徴とする電子機器。
16. 入力されたオーディオ信号を増幅し、その振幅を変化させる増幅器であって、かつ複数の利得が切り換え可能な増幅器の利得制御方法であって、
    初期状態の時刻ｔ＝０において初期値ｇ１であった利得を、ある遷移期間Ｔｐ経過後の時刻ｔ＝Ｔｐに、目標値ｇ２まで遷移させるとき、下記（１）から（３）の条件を満たす制御関数ｇ（ｔ）に応じて、前記増幅器の利得を制御することを特徴とする制御方法。
    （１） ｇ（０）＝ｇ１、ｇ（Ｔｐ）＝ｇ２
    （２） ｇ’（Ｔｐ／２）＞ｇ’（０）
    （３） ｇ’（Ｔｐ／２）＞ｇ’（Ｔｐ）
    ただし、ｇ’（ｔ）は、ｇ（ｔ）の時間微分を示す。
17. 入力されたオーディオ信号を増幅し、その振幅を変化させる増幅器であって、かつ複数の利得が切り換え可能な増幅器の利得制御方法であって、
    初期状態の時刻ｔ_０において初期値ｇ１であった増幅器の利得を、ある遷移期間Ｔｐ経過後に、目標値ｇ２まで遷移させるとき、前記増幅器の利得を、Ｍ段階（Ｍは３以上の整数）で直線的に変化させ、かつ前記増幅器の利得を、下記（４）〜（７）の条件を満たす制御関数ｇ（ｔ）に応じて変化させることを特徴とする方法。
    （４） ｔ_Ｍ＝ｔ_０＋Ｔｐ
    （５） ｇ（ｔ_０）＝ｇ１、ｇ（ｔ_Ｍ）＝ｇ２
    （６） ｇ’（ｔ_ｉ）＞ｇ’（ｔ_０）
    （７） ｇ’（ｔ_ｉ）＞ｇ’（ｔ_Ｍ−１）
    ただし、ｉは、１≦ｉ≦Ｍ−２を満たす整数であり、ｔ_ｉは、ｉ番目の分割点における時刻を示し、ｇ’（ｔ_ｉ）は、時刻ｔ_ｉ〜ｔ_ｉ＋１のｇ（ｔ）の傾きを示す。
    

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