JP2009159375A - 音響効果回路及び処理方法 - Google Patents

Abstract

【目的】回路規模の大型化を回避しつつ、無音状態において音響効果回路から発生するノイズを抑止し得る音響効果回路及び処理方法を提供する。
【構成】音響効果の効果量を所定効果量に予め設定し、入力音響信号の現在状態を監視し該現在状態が無音状態であると検知された場合に無音検知信号を生成する。該入力音響信号を該デジタル音響効果部に供給することで該デジタル音響効果部から該効果量の音響効果が与えられた出力音響信号を得ると共に、該無音検知信号が生成された場合に限り該効果量を該所定効果量よりも小に設定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ＰＣＭ等の方式を用いたデジタル音響信号に対して音響効果を与える音響効果回路及び処理方法に関する。

デジタル音響信号に様々の音響効果を与える音響効果回路が知られている。かかる音響効果回路では、例えば、高中低音を別けるバンドパスフィルタとしてＩＩＲフィルタのような帰還型回路が用いられるが、かかる帰還型回路では、入力音響信号のレベルが無音状態に近い状態ではリミットサイクル発振ノイズが顕著に発生する問題がある。この問題に対する解決策としては、入力音響信号の量子化ビット数、例えば１６ビットを内部的に２４ビットに変換して２４ビット演算処理を行って音響効果機能を実現する方法が考えられるが、回路規模が大きくなってしまう問題がある。

ところで、無音状態におけるノイズが視聴者に与える不快感を軽減する方法または装置として、特許文献１は、オーディオデータと共に供給されるクロックの出力が閾値より低い場合に出力をミュートする形態が開示されている。また、特許文献２には、オーディオ信号の出力レベルが一定期間閾値より低い場合にはフェードアウトを開始し、さらにある期間一定閾値よりも低い場合にはミュートする形態が開示されている。
特開２００５−０７９８７７号公報 特開２００６−２７９１９４号公報

しかしながら、これら文献に開示される技術は、そもそも増幅器等の音量制御回路に関する技術であって、外部雑音や熱雑音等のノイズが定常的に存在し且つかかるノイズが無音状態では人に不快感を与えることを前提としている。すなわち、かかる技術は、無音状態において音量利得を抑えるものでありノイズ発生自体を抑止するものではない。

本発明の目的は、回路規模の大型化を回避しつつ、無音状態において音響効果回路から発生するノイズを抑止し得る音響効果回路及び処理方法を提供することである。

本発明による音響効果回路は、デジタル演算による音響効果機能を備え且つその効果量を設定自在とするデジタル音響効果部を含む音響効果回路であって、該効果量を所定効果量に予め設定する所定効果量設定手段と、入力音響信号の現在状態を監視し、該現在状態が無音状態であると検知された場合に、無音検知信号を生成する無音状態検知手段と、該入力音響信号を該デジタル音響効果部に供給することで該デジタル音響効果部から該効果量の音響効果が与えられた出力音響信号を得ると共に、該無音検知信号が生成された場合に限り該効果量を該所定効果量よりも小に設定する音響効果量制御手段と、を含むことを特徴とする。

本発明による音響効果処理方法は、デジタル演算による音響効果機能を備え且つその効果量を設定自在とするデジタル音響効果部を含む音響効果回路における音響効果処理方法であって、該効果量を所定効果量に予め設定する所定効果量設定ステップと、入力音響信号の現在状態を監視し、該現在状態が無音状態であると検知された場合に、無音検知信号を生成する無音状態検知ステップと、該入力音響信号を該デジタル音響効果部に供給することで該デジタル音響効果部から該効果量の音響効果が与えられた出力音響信号を得ると共に、該無音検知信号が生成された場合に限り該効果量を該所定効果量よりも小に設定する音響効果量制御ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明による音響効果回路及び処理方法によれば、入力音響信号の量子化ビット数と同一ビット数の演算回路を用いることによっても、回路規模の大型化を回避しつつ無音状態において音響効果回路から発生するノイズを抑止することができる。

本発明の実施例について添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜第１の実施例＞
図１は、第１の実施例を示し、本発明による音響効果回路の構成を示している。音響効果回路１は、無音検出部２と、１６ビット音響効果部３と、バイパス経路４とを含む。音響効果回路１は、単独の回路装置として実現されてもよいし、音声コーデック処理を行うＤＳＰ等の素子と共に一体化された半導体集積回路の一部として実現されてもよい。

１６ビット音響効果部３は、本発明の構成要素であるデジタル音響効果部であり、１６ビット量子化されたＰＣＭ形式の入力音響信号に対してデジタル演算より特定の音響効果を与えて１６ビット量子化されたＰＣＭ形式の出力音響信号として出力する機能を備える。１６ビット音響効果部３の音響効果としては、例えば音響周波数帯域において特定の低域、中域あるいは高域を増強あるいは減衰せしめる効果が考えられる。もちろん、本発明にかかる限定はなく会話音声増強効果やエコー低減効果等の多様な音響効果であってもよい。１６ビット音響効果部３が与える音響効果の効果量のレベルは所定効果量として任意に予め設定可能であり、最小レベルから最大レベルの効果を与えるとして、その最小レベルは入力音響信号をそのまま出力音響信号とする零レベルである。もちろん、該効果量のレベルは、音響効果回路１の動作途中においても任意に設定自在である。１６ビット音響効果部３は、前述のように通常ＩＩＲフィルタのような帰還型の回路により構成されるが、本実施例では１６ビット形式の入力音響信号に対して２４ビット演算を行うことなく信号を常に１６ビットにて処理する。従って、このままではリミットサイクル発振ノイズが発生する虞がある。

セレクタ６は、無音検出部２からの無音検出信号に応じて、バイパス経路４を介して供給される入力音響信号と１６ビット音響効果部３からの出力音響信号との何れかを選択的に切り替えて出力音響信号として出力する。すなわち、無音検出信号が“０”の場合に、セレクタ６は１６ビット音響効果部３からの出力音響信号を選択して出力する。無音検出信号が“１”の場合に、セレクタ６はバイパス経路４を介して供給される入力音響信号をそのまま出力する。

無音検出部２は、入力音響信号の現在状態を監視し、該現在状態が無音状態である場合に無音検出信号を生成し、これをセレクタ６に供給する機能を備える。無音検出部２は、入力音響信号の音量レベルが所定時間以上に亘って所定閾値内にあると「無音状態である」と検知し、無音検出信号“１”を出力する。それ以外は無音検出信号“０”を出力する。

図２は、図１に示された無音検出部２の内部構成を示している。無音検出部２は、コンパレータ８とカウンタ９とを含む。ここで、入力音響信号はコンパレータ８に供給され、コンパレータ８は入力音響信号に対してレベル比較判定を行い、後述する動作手順に従ってコンパータ出力信号を生成し、これをカウンタ９に供給する。カウンタ９は、コンパータ出力信号に応じて時間カウントし、所定時間カウントに達した場合に無音検出信号を生成し、これをセレクタ６に供給する。

図３は、無音検出部２の動作手順を説明している。ここで、Ｙ軸を入力音響信号の音量レベルとし横軸を時間とするチャート図が示されている。図２に示された無音検出部２のコンパレータ８及びカウンタ９の各々はその出力初期値を“０”とする。コンパレータ８は、入力音響信号のレベルが図示されるような閾値Ｐ１とＰ２の間にあるとき、コンパータ出力信号として“１”を出力し、それ以外のときには“０”を出力する。閾値Ｐ１及びＰ２は、無音状態であると認められる入力音響信号のレベル範囲の境界として設定される。

カウンタ９は、コンパータ出力信号の立ち上がり時に時間カウントを開始する。さらに、カウンタ９は、時間カウント値がｔ０に達すると、時間カウントを停止してそのカウント値を保持したまま無音検出信号“１”を出力する。一方、コンパータ出力信号が“０”のときには、カウンタ９はカウント値をリセットし、無音検出信号として“０”を出力する。

以上の無音検出部２の動作により、図１に示されたセレクタ６は、バイパス経路４を経由した入力音響信号をそのまま出力音響信号として出力することで実質的に効果量を“０”にしている。無音状態から有音状態になれば無音検出部２は無音検出信号“０”を出力するので、セレクタ６の選択動作によって１６ビット音響効果部３により処理された出力音響信号が出力され、効果量が元に復される。

以上の第１の実施例において、本発明による音響効果回路は、無音時にノイズ発生原である音響効果回路の出力をミュートするのではなく、無音時に音響効果回路をバイパスすなわち迂回する。これにより、無音状態において音響効果回路からの発生が危惧されたノイズ発生が回避される。また、音響効果回路は低ビット演算で足りることから、バス配線領域や各種演算回路がコンパクト化され、チップサイズの縮小化が可能となる。

＜第２の実施例＞
図４は、第２の実施例を示し、本発明による音響効果回路の構成を示している。音響効果回路１は、無音検出部２と、１６ビット音響効果部３と、音響効果量制御部７と、を含む。無音検出部２と及び１６ビット音響効果部３は、第１の実施例の場合と同様の機能を備える。但し、無音検出部２は、無音検出信号を音響効果量制御部７に供給する。また、１６ビット音響効果部３は，その効果量を音響効果量制御部７から供給される音響効果制御信号に従って増減する。

音響効果量制御部７は、無音検出信号に応じて音響効果制御信号の大きさを変化させることによって、１６ビット音響効果部３が入力音響信号に対して与える音響効果の効果量を制御する。具体的には、有音状態から無音状態になった場合に、効果量を徐々に低減せしめる。一方、無音状態から有音状態になった場合に、効果量を徐々に増大せしめて元の効果量に復元せしめる。

徐々に変化する時間、すなわちフェード時間は例えばサンプリング周期の何倍かを設定するなどして任意の時間に設定され得る。例えば、数１００μ〜数ｍ秒程度の時間に設定することが想定される。

図５は、図４に示された音響効果量制御部の内部構成を示している。音響効果量制御部７は、コンパレータ１１と、セレクタ１０と、セレクタ１２と、加算器１３とを含む。図示されるように、音響効果量制御部７に供給される無音検出信号がセレクタ１０に供給される。セレクタ１０は、該無音検出信号に応じて、所定の効果量（Ｘ）と音響効果無効に相当する効果量（０）との何れかを選択して出力する。

コンパレータ１１の入力端子ｂにはセレクタ１０の出力が供給される。コンパレータ１１の他の入力端子ａには加算器１３の出力端子ｙが接続され、コンパレータ１１の出力端子ｃはセレクタ１２に接続される。コンパレータ１１の動作は、図示されように、入力端子の信号レベルがａ＞ｂの場合に出力端子ｃに信号レベル“00”を出力し、ａ＜ｂの場合に信号レベル“01”を出力し、ａ＝ｂの場合に信号レベル“1X”（Xは任意）を出力する。

セレクタ１２は、コンパレータ１１の出力端子ｃの信号レベルに応じて、別途供給される整数値｛−１，０，+１｝の何れかを選択して出力する。図示されように、信号レベル“00”の場合に“−０”を出力し、信号レベル“1X”の場合に“０”を出力し、信号レベル“01”の場合に“＋１”を出力する。

加算器１３は、２つの入力端子ｘ１及びｘ２に入力される信号を加算し出力端子ｙに出力する。出力端子ｙの出力は、そのまま音響効果制御回部７の音響効果制御信号として出力されると共に、入力端子ｘ１にフィードバック入力される。また、入力信号端子ｘ２にはセレクタ１２からの出力が供給される。

図５に示された音響効果制御回路７の動作について以下説明する。前提として、無音検出部２が無音を検出して無音検出信号“１”を出力し、これを音響効果制御回路７に供給したとする。これに応じて、音響効果制御回路７のセレクタ１０は、効果量（０）を選択出力する。効果量（０）がコンパレータ１１において加算器１３の出力端子ｙの信号レベルと比較され、効果量（０）より加算器１３の出力端子ｙの信号レベルが大きければ、セレクタ１２の出力が“−１”となる。以後、加算器１３の出力端子ｙに“−１”が回路クロックに同期して順次加算され、出力端子ｙの信号レベルが徐々に低下する。最後において、効果量（０）と出力端子ｙの信号レベルが等しくなると、セレクタ１２の出力が”０”となり出力端子ｙの信号レベルは効果量（０）に保持される。

次に、無音検出部２が音を検出すなわち有音を検出して無音検出信号“０”を出力したとする。このとき、音響効果制御回路７において効果量（Ｘ）がセレクタ１０から出力され、コンパレータ１１で効果量（Ｘ）と加算器１３の出力端子ｙの信号レベルとが比較される。この大小関係に応じて、出力端子ｙの信号レベルに“−１”または“１”がクロックと同期して加算され、等しくなるとセレクタ１２の出力が“０”となり、出力端子ｙの信号レベルは効果量（Ｘ）に一定に保持される。

以上の第２の実施例において、本発明が適用されることにより、１６ビット音響効果部３における効果量が、無音時には徐々に効果量（０）に向けて無効化され、有音時には徐々にもとの効果量（Ｘ）へ戻される。第１の実施例では無音検出時に効果量が急激に“０”に変化され、さらに有音時には急激にもとの効果量に戻される。このため、無音検出の前後で音質変化が不自然になる虞がある。これに対して本第２の実施例は、効果量を音響効果量制御部によって音響効果を徐々に変化させる制御を行い、無音検出前後の音質変化の不自然さを軽減している。すなわち、第２の実施例では、無音時のノイズを軽減させる効果と共に、無音前後の音質変化の不自然さを無くす効果を実現している。かかる形態は、従来の如く音量レベルをフェードインまたはフェードアウト、すなわち徐々に変化させるものではなく、音響効果の効果量を徐々に変化させるものである。

＜第３の実施例＞
図６は、第３の実施例を示し、本発明による音響効果回路の構成を示している。音響効果回路１は、音響効果量制御部７と、１６ビット音響効果部３と、自動音量レベル制御部（ＡＬＣ: Auto Level Controller）１４と、プラグラマブルアンプ（ＰＧＡ: Programmable Gain Amplifier）１５と、過ゲイン判定部１６とを含む。１６ビット音響効果部３及び音響効果量制御部７は第２の実施例におけると同様の機能を備える。

自動音量レベル制御部１４は、入力音響信号をそのまま出力音響信号として出力すると共に、入力音響信号の信号レベルに応じてゲイン制御信号を生成し、これをプラグラマブルアンプ１５に供給することで音響信号の音量レベル範囲を一定に保つ機能を備える。プラグラマブルアンプ１５は、自動音量レベル制御部１４が供給するゲイン制御信号に応じて、その増幅度を変化させて入力音響信号を増幅して出力音響信号として出力する。すなわち、音響信号の音量レベルか小さくなり無音になると、自動音量レベル制御部１４はプラグラマブルアンプ１５の音量を一定に保つようにゲイン制御信号を変化させてプラグラマブルアンプ１５の増幅度を上げるように制御する。

過ゲイン判定部１６は、自動音量レベル制御部１４から出力されるゲイン制御信号を取り込んで、ゲイン制御信号が所定閾値レベル以上になった場合に無音検知信号を生成して、これを音響効果量制御部７に供給する機能を備える。該所定閾値レベルは異常に高いと認められるゲイン制御信号のレベルに設定される。

音響効果量制御部７は、過ゲイン判定部１６から供給される無音検知信号に応じて、第２の実施例におけると同様の動作により１６ビット音響効果部３における効果量を減衰させて残留ノイズを抑える。

以上の第３の実施例において、本発明が適用されることにより、自動音量レベル制御部１４を備える音響効果回路１においても、自動音量レベル制御部１４が生成するゲイン制御信号が異常に高くなることを以て無音状態を検知して、第２の実施例におけると同様の効果を奏する。また、第２の実施例と第３の実施例とを組み合わせることで、無音検知部２からの無音検知信号と過ゲイン判定部１６からの無音検知信号との何れか又は両方が無音検知信号“１”を出力したのに応じて音響効果量制御部７が１６ビット音響効果部３の効果量を制御するようにしてもよい。これにより適宜いずれかの無音検知信号を選択してノイズ除去することが可能となり、より柔軟にノイズ除去の調整を行うことができる。また、１６ビット音響効果部３が複数設けられている場合などでは、特定の１６ビット音響効果部は無音検知部２からの無音検知信号により、その他の１６ビット音響効果部は過ゲイン判定部１６からの無音検知信号により効果量を制御するようにしてもよく、このような場合においては、音響効果部毎に回路設計を行うことが可能であり回路設計がし易くなる。

尚、第３の実施例における自動音量レベル制御部１４及びプラグラマブルアンプ１５は１６ビット音響効果部３の後段に備えられたが、本発明にかかる限定はなく、自動音量レベル制御部及びプラグラマブルアンプの何れか又は両方が音響効果回路の前段に備えられてもよい。

以上の複数の実施例においては、音響効果部の例として１６ビット演算を行うデジタル音響効果部が示されたが、本発明にかかる限定はなく無音状態においてノイズの発生が危惧される低ビット演算を行う音響効果回路にも本発明は適用され得る。また、デジタル音響効果部は、音響効果制御信号に応じて効果量が制御可能であれば足り、音響周波数帯域において特定の周波数帯域を増大または低減せしめる回路のみならず、多様な音響効果回路に本発明は適用し得る。

第１の実施例を示し、本発明による音響効果回路の構成を示すブロック図である。 図１に示した無音検出部の内部構成を示すブロック図である。 無音検出部の動作を説明する入力音響信号のチャート図である。 第２の実施例を示し、本発明による音響効果回路の構成を示すブロック図である。 図４に示した音響効果量制御部の内部構成を示すブロック図である。 第３の実施例を示し、本発明による音響効果回路の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 音響効果回路
２ 無音検出部
３ １６ビット音響効果部
４ バイパス経路
６、１０、１２ セレクタ
７ 音響効果量制御部
８、１１ コンパレータ
９ カウンタ
１３ 加算器
１４ 自動音量レベル制御部（ＡＬＣ）
１５ プラグラマブルアンプ（ＰＧＡ）
１６ 過ゲイン判定部

Claims (6)

1. デジタル演算による音響効果機能を備え且つその効果量を設定自在とするデジタル音響効果部を含む音響効果回路であって、
   前記効果量を所定効果量に予め設定する所定効果量設定手段と、
   入力音響信号の現在状態を監視し、前記現在状態が無音状態であると検知された場合に、無音検知信号を生成する無音状態検知手段と、
   前記入力音響信号を前記デジタル音響効果部に供給することで前記デジタル音響効果部から前記効果量の音響効果が与えられた出力音響信号を得ると共に、前記無音検知信号が生成された場合に限り前記効果量を前記所定効果量よりも小に設定する音響効果量制御手段と、
   を含むことを特徴とする音響効果回路。
2. 前記音響効果量制御手段は、前記無音検知信号に応じて前記効果量を零に設定することを特徴とする請求項１記載の音響効果回路。
3. 前記音響効果量制御手段は、前記無音検知信号に応じて前記デジタル音響効果部から得られる音響信号に替えて前記入力音響信号をそのまま前記出力音響信号として得ることを特徴とする請求項２記載の音響効果回路。
4. 前記音響効果量制御手段は、前記無音検知信号に応じて前記効果量を徐々に減少せしめるかまたは徐々に零に設定することを特徴とする請求項１または２記載の音響効果回路。
5. 前記入力音響信号または出力音響信号の音量レベルに応じて増幅利得を変更することによって前記音響信号の音量レベルの範囲を制御する自動音量レベル制御回路をさらに含み、前記無音状態検知手段は、前記増幅利得が所定閾値を超えた場合に、前記現在状態が無音状態であると検知することを特徴とする請求項１または２記載の音響効果回路。
6. デジタル演算による音響効果機能を備え且つその効果量を設定自在とするデジタル音響効果部を含む音響効果回路における音響効果処理方法であって、
   前記効果量を所定効果量に予め設定する所定効果量設定ステップと、
   入力音響信号の現在状態を監視し、前記現在状態が無音状態であると検知された場合に、無音検知信号を生成する無音状態検知ステップと、
   前記入力音響信号を前記デジタル音響効果部に供給することで前記デジタル音響効果部から前記効果量の音響効果が与えられた出力音響信号を得ると共に、前記無音検知信号が生成された場合に限り前記効果量を前記所定効果量よりも小に設定する音響効果量制御ステップと、
   を含むことを特徴とする音響効果処理方法。

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