JP2010288113A - 音響信号再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型スピーカを用いて、歪みを抑制しつつ必要な音を大音量で再生する。
【解決手段】ユーザは、スピーカ（１５）から出力される再生音量を音量調整器（１６）を用いて指定する。記録媒体（１１）から読み出された対象音響信号は、適応帯域通過フィルタ（１２）にて帯域制限され、その後、アンプ（１４）にて指定再生音量に応じた利得にて増幅されてからスピーカ（１５）に送られる。フィルタ（１２）の通過帯域は、指定再生音量に応じて動的に設定される。指定再生音量が比較的小さいとき通過帯域は比較的広く設定され、指定再生音量が増加するにつれて通過帯域は徐々に狭められる。
【選択図】図１

Description

本発明は、音響信号を再生するための音響信号再生装置に関する。

音響信号を再生するシステムにおいて、一般的に、オートゲインコントロール等を利用した音量制御が行われている。この種のシステムにおいて、風雑音や花火などの特定の周波数帯域成分が大きい信号を含む音響信号が与えられると、音量制御により全周波数帯域成分が一律に減衰され、人の音声などの重要な音が小さくなって聴き取りにくくなる。これを考慮し、下記特許文献１では、帯域別に音量制御を行うシステムが提案されている。

また、風雑音や花火など、音量が大きすぎるために問題となる音は、低周波音である場合が多いため、特性が固定されたローパスフィルタを用いて入力音響信号から低帯域成分を除去した後、適正な音量が得られるように音量制御してから音響信号の記録を行うシステムも提案されており、そのようなシステムは携帯機器でよく採用される。

一方、家庭用デジタルビデオカメラ、ＩＣレコーダ、携帯電話機などで採用される小型スピーカにて大音量の音響信号を再生しようとした場合、歪みの発生が問題となる。歪みの問題は、特に低音を小型スピーカにて再生しようとする場合に顕著となるため、ローパスフィルタを用いて低音をカットしてから再生するシステムも存在する。

歪みの発生要因は、２つの発生要因に大別される。第１の発生要因による歪みは、デジタルの音響信号を増幅する場合に、増幅後に得られるべきデジタル信号値がデジタル信号の有限ビット長で表すことのできる最大信号値（例えば、８ビットにおける１０進数値“２５６”）を超えることに起因して生じる高調波歪みである。第２の発生要因はスピーカの再生能力に起因し、第２の発生要因による歪みには、再生音質に特に影響を与える非直線歪みが含まれる。スピーカの振動板（コーン）が振れることのできる幅には上限がある。非直線歪みとは、スピーカの振れ幅の上限を超えるような信号をスピーカに与えた時に生じる高調波歪みである。

これらの２つの歪みを抑制しつつ必要な音を大音量で再生することのできる技術の開発が望まれるが、上述の従来システムの技術を含め、この要望に十分に応える技術は未だ提案されていないのが実情である。

特開２０００−２７８７８６号公報

そこで本発明は、歪みを抑制しつつ必要な音を必要な音量で再生することのできる音響信号再生装置を提供することを目的とする。

本発明に係る音響信号再生装置は、対象音響信号に含まれる通過帯域外の信号成分を減衰させることにより前記対象音響信号から帯域制限信号を生成するフィルタを備え、前記帯域制限信号を増幅してから再生する音響信号再生装置において、再生条件、若しくは、前記対象音響信号に含まれる音の種類、又は、それらの組み合わせに応じて、前記フィルタの特性を設定することを特徴とする。

対象音響信号が広帯域信号である場合、対象音響信号を大きく増幅して再生しようとすると大きな歪みが発生することがある。フィルタを用いた帯域制限により、このような歪みを抑制することが可能となるが、再生条件等を考慮することなく一律に同一の帯域制限を行うことは望ましくない。例えば、指定された再生音量が小さい場合には帯域制限の程度は弱くても歪みの影響は少ないため通過帯域を広くしても問題はないし、逆に、指定された再生音量が大きい場合には通過帯域を狭めて歪みを抑制した方が良い。また例えば、通過帯域に含められるべき重要な音の帯域は対象音響信号に含まれる音の種類によって異なるため、対象音響信号に含まれる音の種類によって通過帯域を設定することも有益である。上記フィルタでは、これらの事情を考慮して、帯域制限を行うフィルタの特性が設定されるため、重要な音の再生音量を十分に確保しつつ歪みの発生を抑制することが可能となる。

具体的には例えば、前記音響信号再生装置は、前記再生条件として設定された指定再生音量に応じた利得にて前記帯域制限信号を増幅してスピーカに出力するアンプを更に備え、前記指定再生音量に応じて前記フィルタの特性を設定する。

また具体的には例えば、前記音響信号再生装置は、前記帯域制限信号の最大振幅が一定レベルに保たれるように前記帯域制限信号の振幅を調整する振幅調整部を更に備え、前記アンプは、前記振幅調整部による振幅調整後の前記帯域制限信号を増幅して前記スピーカに出力する。

これにより、帯域制限によって減少した音響パワーを振幅調整によって補償することが可能となるため、指定再生音量に応じた所望音量の出力をスピーカより得ることが可能となる。

また具体的には例えば、前記アンプは、前記指定再生音量が所定の第１音量であるときの利得が、前記指定再生音量が所定の第２音量であるときの利得よりも小さくなるように、前記指定再生音量に応じて前記利得を設定し、前記フィルタの特性は、前記指定再生音量が前記第１音量であるときの通過帯域が、前記指定再生音量が前記第２音量であるときの通過帯域よりも広くなるように、前記指定再生音量に応じて設定され、前記第１音量は前記第２音量よりも小さい。

また具体的には例えば、前記アンプは、前記指定再生音量が所定の基準音量以上であるとき、前記指定再生音量に依存せず前記利得を固定し、一方で、前記フィルタは、前記指定再生音量が前記基準音量以上であるとき、前記指定再生音量が増加するに従って前記通過帯域を狭める。

また例えば、前記指定再生音量が前記基準音量以上であるとき、その旨を外部に対して明示するようにしても良い。

また具体的には例えば、前記音響信号再生装置は、前記対象音響信号に基づいて前記対象音響信号に含まれる音の種類を解析することにより、前記対象音響信号に特定種類の音の信号成分が含まれているか否かを判定する信号解析部を更に備え、前記信号解析部の判定結果に応じて前記フィルタの特性を設定する。

本発明によれば、歪みを抑制しつつ必要な音を必要な音量で再生することのできる音響信号再生装置を提供することが可能となる。

本発明の意義ないし効果は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも本発明の一つの実施形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。

本発明の第１実施形態に係る音響信号再生装置の概略的な内部ブロック図である。 本発明の第１実施形態に係り、設定音量とアンプゲイン及び通過帯域との関係を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る音響信号再生装置の概略的な内部ブロック図である。 本発明の第２実施形態に係り、設定音量とアンプゲイン及び通過帯域との関係を示す図である。 本発明の第２実施形態に係り、表示部の表示内容を説明するための図である。 本発明の第３実施形態に係り、図３の適応帯域通過フィルタの内部構成例を示す図である。 図６に示される一方の帯域通過フィルタ（Ｈ１）の周波数特性と、対象音響信号の周波数特性と、を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る音響信号再生装置の概略的な内部ブロック図である。 本発明の第４実施形態に係り、設定音量とアンプゲイン及び通過帯域との関係を示す図である。 本発明の第４実施形態に係り、設定音量とアンプゲイン及び通過帯域との関係を示す図である。 本発明の第６実施形態に係る電子機器の概略的な内部ブロック図である。

以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。

＜＜第１実施形態＞＞
本発明の第１実施形態を説明する。図１に、第１実施形態に係る音響信号再生装置１（以下、再生装置１と略記する）の概略的な内部ブロック図を示す。再生装置１は、符号１１〜１７によって参照される各部位を備える。但し、記録媒体１１、スピーカ１５及び表示部１７の内、１以上の部位は、再生装置１の外部機器に設けられたものであっても良い。

スピーカ１５から音として出力される音響信号の音量（ボリューム）を、出力音量という。再生装置１のユーザは、音量調整器（ボリューム調整器）１６を用いて、出力音量を無段階又は多段階にて調整することができる。音量調整器１６は、その調整の内容を受け付ける部位であり、ダイヤルやボタン等にて形成される。以下、説明の具体化のため、音量調整器１６を用いて出力音量を１０段階で設定できるものとする。設定された出力音量を設定音量と呼び、１０段階の設定音量を第１〜第１０の設定段階音量と呼ぶ。第ｉの設定段階音量よりも１段階だけ大きな設定段階音量は第（ｉ＋１）の設定段階音量であり、当然、第（ｉ＋１）の設定段階音量は第ｉの設定段階音量よりも大きい（ｉは任意の自然数）。

記録媒体１１は、半導体メモリや磁気ディスク等から成るメモリであり、再生対象となる音響信号を記録している。記録媒体１１に記録された音響信号は対象音響信号として適応帯域通過フィルタ１２（以下、フィルタ１２と略記する）に与えられる。

フィルタ１２は、対象音響信号を形成する信号成分の内、設定された通過帯域内の信号成分を通過させ、通過帯域外の信号成分を減衰させるフィルタである。従って、対象音響信号を形成する信号成分の内、通過帯域内の信号成分は減衰することなくフィルタ１２の出力信号に含められるが、通過帯域外の信号成分は減衰せしめられてからフィルタ１２の出力信号に含められる。以下の説明において、特に記述なき限り、通過帯域とはフィルタ１２における通過帯域を指す。通過帯域は、設定音量に適応するように調整される（詳細は後述）。

フィルタ１２の出力信号はＤ／Ａ変換器１３に与えられる。フィルタ１２から出力される音響信号及びフィルタ１２の後段に設けられた部位から出力される音響信号は、上記通過帯域にて周波数帯域が制限された音響信号であるため、それを帯域制限信号と呼ぶこともできる。フィルタ１２の出力信号及び記録媒体１１から読み出される対象音響信号は、デジタルの音響信号である。Ｄ／Ａ変換器１３は、フィルタ１２の出力信号をアナログ信号に変換し、得られたアナログ信号をアンプ１４に入力する。

アンプ１４は、Ｄ／Ａ変換器１３から入力されるアナログ信号を増幅し、増幅後の信号を出力する。スピーカ１５は、アンプ１４から出力される音響信号を音として再生出力する。アンプ１４のゲインは、設定音量に適応するように調整される（詳細は後述）。アンプ１４のゲインは、Ｄ／Ａ変換器１３からアンプ１４に入力される信号に対する、アンプ１４の出力信号の比（電圧比又は電力比）を対数で表した利得であり、単位はｄＢ（デシベル）である。当然ながら、アンプ１４のゲイン（以下、アンプゲインという）が増大するほど、アンプ１４における信号の増幅度は増大する。

表示部１７は、液晶ディスプレイパネル等から成る表示画面を含み、各種の情報を表示する。現在の設定音量を示す数値やアイコンを表示部１７に表示させることができる。

図２に、第１実施形態に係る、設定音量とアンプゲイン及び通過帯域との関係例を示す。設定音量が第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、第１０の設定段階音量である時、アンプゲインは、夫々、０、３、６、９、１２、１５、１８、２１、２４、２７ｄＢに設定される。即ち、設定音量が１段階増加するにつれてアンプゲインが３ｄＢだけ大きくされる。

通過帯域の下限周波数をｆ_Lにて表し、通過帯域の上限周波数をｆ_Hにて表す。通過帯域の下限周波数ｆ_L及び上限周波数ｆ_Hが周波数ｆ_A及びｆ_Bであることを、（ｆ_L，ｆ_H）＝（ｆ_A，ｆ_B）と表現する。ｆ_L、ｆ_H、ｆ_A及びｆ_Bの単位は、Ｈｚ（ヘルツ）である。但し、（ｆ_L，ｆ_H）＝（ｆ_A，ｆ_B）という表記において、ｆ_Bが１ｋＨｚ（キロヘルツ）以上である時、キロを表す記号“ｋ”を用いてｆ_Bを表現する（ｆ_Aについても同様）。即ち例えば、下限周波数ｆ_Lを表す周波数ｆ_Aが１００Ｈｚであって且つ上限周波数ｆ_Hを表す周波数ｆ_Bが２０ｋＨｚである時、（ｆ_L，ｆ_H）＝（１００，２０ｋ）と表現し、下限周波数ｆ_Lを表す周波数ｆ_Aが１ｋＨｚであって且つ上限周波数ｆ_Hを表す周波数ｆ_Bが２０ｋＨｚである時、（ｆ_L，ｆ_H）＝（１ｋ，２０ｋ）と表現する。

図２に示す如く、設定音量が第１〜第５の設定段階音量である時、通過帯域を規定する下限周波数ｆ_L及び上限周波数ｆ_Hは（ｆ_L，ｆ_H）＝（１００，２０ｋ）にて固定され、設定音量が第６、第７、第８、第９、第１０の設定段階音量である時、下限周波数ｆ_L及び上限周波数ｆ_Hは、夫々、（ｆ_L，ｆ_H）＝（２００，２０ｋ）、（ｆ_L，ｆ_H）＝（４００，２０ｋ）、（ｆ_L，ｆ_H）＝（６００，２０ｋ）、（ｆ_L，ｆ_H）＝（８００，２０ｋ）、（ｆ_L，ｆ_H）＝（１ｋ，２０ｋ）に設定される。

出力音量が増加するにつれて、スピーカの再生音に非直線歪み（高調波歪み）が含まれやすくなる。また、小型スピーカでは、特に、低帯域側の大音量信号の再生が不得手であり、低帯域側の大音量信号の再生時において歪みが発生しやすい。これを考慮し、図２に示す如く、設定音量が増加するにつれて通過帯域の下限周波数ｆ_Lを増大させる。これにより、歪みの発生を抑制することが可能となり、歪みの少ない大音量再生音を得ることが可能となる。また、設定音量が小さい場合には、通過帯域が広く設定されるため、臨場感のある広帯域音の再生が得られる。このように、本実施形態によれば、再生条件（設定音量）に合わせた最適な再生が可能となる。

尚、図２の例では、設定音量が増加するにつれて通過帯域の下限周波数ｆ_Lを増大させているが、下限周波数ｆ_Lを増大させる代わりに、上限周波数ｆ_Hを減少させるようにしても良い。即ち例えば、設定音量が第６、第７、第８、第９、第１０の設定段階音量である時、下限周波数ｆ_L及び上限周波数ｆ_Hを、夫々、（ｆ_L，ｆ_H）＝（１００，１７ｋ）、（ｆ_L，ｆ_H）＝（１００，１４ｋ）、（ｆ_L，ｆ_H）＝（１００，１１ｋ）、（ｆ_L，ｆ_H）＝（１００，９ｋ）、（ｆ_L，ｆ_H）＝（１００，６ｋ）に設定するようにしても良い。

或いは、設定音量が増加するにつれて、下限周波数ｆ_Lを増大させると共に上限周波数ｆ_Hを減少させるようにしても良い。即ち例えば、設定音量が第６、第７、第８、第９、第１０の設定段階音量である時、下限周波数ｆ_L及び上限周波数ｆ_Hを、夫々、（ｆ_L，ｆ_H）＝（２００，１７ｋ）、（ｆ_L，ｆ_H）＝（４００，１４ｋ）、（ｆ_L，ｆ_H）＝（６００，１１ｋ）、（ｆ_L，ｆ_H）＝（８００，９ｋ）、（ｆ_L，ｆ_H）＝（１ｋ，６ｋ）に設定するようにしても良い。

＜＜第２実施形態＞＞
本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態は第１実施形態を基礎とする実施形態であり、本実施形態にて特に述べない事項に関しては、矛盾なき限り、第１実施形態の記載が本実施形態にも適用される。

図３に、第２実施形態に係る音響信号再生装置１ａ（以下、再生装置１ａと略記する）の概略的な内部ブロック図を示す。再生装置１ａは、符号１１〜１８によって参照される各部位を備える。但し、記録媒体１１、スピーカ１５及び表示部１７の内、１以上の部位は、再生装置１ａの外部機器に設けられたものであっても良い。

図１の再生装置１に音量制御部１８を追加した装置が図３の再生装置１ａである。音量制御部１８は、フィルタ１２とＤ／Ａ変換器１３との間に挿入される。再生装置１ａにおける記録媒体１１、フィルタ１２、Ｄ／Ａ変換器１３、アンプ１４、スピーカ１５、音量調整器１６及び表示部１７は、再生装置１におけるそれらと同じものである。但し、フィルタ１２の通過帯域は、再生装置１及び１ａ間で異なる（詳細は後述）。

記録媒体１１から読み出された対象音響信号と音量調整器１６を用いて定められた設定音量とに基づく、フィルタ１２の出力信号（出力音響信号）は、音量制御部１８に入力される。フィルタ１２にて音響信号の帯域に制限を加えると、帯域制限前と比べてデジタル信号上での全音響パワーが小さくなり、時間領域における音響信号の最大振幅が小さくなる。即ち、フィルタ１２の帯域制限によって、フィルタ１２の出力信号の全音響パワーはフィルタ１２の入力信号のそれよりも小さくなると共に、時間領域においてフィルタ１２の出力信号の最大振幅はフィルタ１２の入力信号のそれよりも小さくなる。

振幅調整部とも呼ばれるべき音量制御部１８は、フィルタ１２の出力信号の振幅を調整し、調整後の信号を出力する。この調整は、フィルタ１２の帯域制限による振幅減少分を回復させることを目的として、音量制御部１８の出力信号における最大振幅を一定レベルに保つように（即ち、音量制御部１８の出力信号における振幅の最大値を一定値に保つように）実行される。従って、音量制御部１８では、フィルタ１２の出力信号が増幅されることになる。

音量制御部１８における振幅調整の方法として、一般的に知られるオートゲインコントロール（以下、ＡＧＣと呼ぶ）又はオートレベルコントロール（以下、ＡＬＣと呼ぶ）を用いることができる。音量制御部１８は、音量制御部１８への入力信号であるフィルタ１２の出力信号を増幅することで音量制御部１８の出力信号を生成する。この増幅は、ＡＧＣ又はＡＬＣを用いて音量制御部１８の出力信号における最大振幅が一定レベルに保たれるように成される。ＡＧＣ又はＡＬＣにおける信号処理は、時間領域上にて実行される。

第２実施形態では、第１実施形態と異なり、音量制御部１８の出力信号がＤ／Ａ変換器１３に与えられる。音量制御部１８の出力信号はデジタル信号である。Ｄ／Ａ変換器１３は、音量制御部１８の出力信号をアナログ信号に変換し、得られたアナログ信号をアンプ１４に入力する。アンプ１４は、Ｄ／Ａ変換器１３から入力されるアナログ信号を増幅し、増幅後の信号を出力する。スピーカ１５は、アンプ１４から出力される音響信号を音として再生出力する。

図４に、第２実施形態に係る、設定音量とアンプゲイン及び通過帯域との関係例を示す。設定音量が第１、第２、第３、第４、第５の設定段階音量である時、アンプゲインは、夫々、１５、１８、２１、２４、２７ｄＢに設定される。即ち、設定音量が第１、第２、第３、第４、第５の設定段階音量である時、設定音量が１段階増加するにつれてアンプゲインが３ｄＢだけ大きくされる。設定音量が第６〜第１０の設定段階音量である時、アンプゲインは２７ｄＢで固定される。

また、設定音量が第１〜第５の設定段階音量である時、通過帯域を規定する下限周波数ｆ_L及び上限周波数ｆ_Hは（ｆ_L，ｆ_H）＝（１００，２０ｋ）にて固定され、設定音量が第６、第７、第８、第９、第１０の設定段階音量である時、下限周波数ｆ_L及び上限周波数ｆ_Hは、夫々、（ｆ_L，ｆ_H）＝（２００，１７ｋ）、（ｆ_L，ｆ_H）＝（４００，１４ｋ）、（ｆ_L，ｆ_H）＝（６００，１１ｋ）、（ｆ_L，ｆ_H）＝（８００，９ｋ）、（ｆ_L，ｆ_H）＝（１ｋ，６ｋ）に設定される。

上述の如く、設定音量が第５の設定段階音量である時において、アンプゲインは既に上限値２７ｄＢに達する。それ以上アンプゲインを増加させると非直線歪みが大きくなりすぎることを考慮し、本実施形態では、設定音量が第５〜第１０の設定段階音量である時に、アンプゲインを２７ｄＢにて固定する一方でフィルタ１２を用いて再生帯域を制限する。

この帯域制限によって減少した音響パワーは、音量制御部１８の振幅調整によって補償されるため、実際のスピーカ１５の出力音量は設定音量に応じた所望音量となる。故に、本実施形態においても第１実施形態と同様の効果が得られる。

尚、図４の例では、設定音量が第５〜第１０の設定段階音量である時、設定音量が増加するにつれて、下限周波数ｆ_Lを増大させると共に上限周波数ｆ_Hを減少させているが、その代わりに、上限周波数ｆ_Hを固定しつつ下限周波数ｆ_Lを増大させるようにしても良いし、下限周波数ｆ_Lを固定しつつ上限周波数ｆ_Hを減少させるようにしても良い。

また、スピーカ１５の出力音量の増大が、帯域制限を介することなく単純なアナログ増幅にて得られているのか或いは帯域制限を介して得られているのかを、ユーザに知らせるようにしても良い。換言すれば、設定音量が基準音量としての第５の設定段階音量以上であるとき、その旨をユーザに明示するようにしても良い。これにより、ユーザは、現在の出力音量が帯域制限を介して得られているのか否かを認識することが可能となる。

具体的には例えば、表示部１７に、現在の設定音量を示す、図５（ａ）に示されるようなアイコン２００を表示すると良い。アイコン２００は、図５（ｂ）に示すバーアイコン２０１の上に図５（ｃ）に示すレベルアイコン２０２を重ねたものである。バーアイコン２０１は、第１の色を有する四角形のエリア２１１と第１の色と異なる第２の色を有する四角形のエリア２１２とを、境界部２１３を境に上下方向に接合することで形成される。

設定音量が第１の設定段階音量を起点として増加するにつれ、表示部１７は、レベルアイコン２０２を、エリア２１１の下端と一致するバーアイコン２０１の下端を起点として上方向に移動させ、設定音量が第１０の設定段階音量である時に、レベルアイコン２０２を、エリア２１２の上端と一致するバーアイコン２０１の上端に表示させる。この際、設定音量が第５の設定段階音量である時には、図５（ｄ）に示す如くレベルアイコン２０２をエリア２１１の上端付近に表示させ、設定音量が第６の設定段階音量である時には、図５（ｅ）に示す如くレベルアイコン２０２をエリア２１２の下端付近に表示させる。

＜＜第３実施形態＞＞
本発明の第３実施形態を説明する。第３実施形態は、第２実施形態を基礎とする実施形態であり、第２実施形態と組み合わせて実施される。

図６及び図７を参照する。第３実施形態では、図３のフィルタ１２の特性を、図６に示す如く、帯域通過フィルタ２５１の特性と帯域通過フィルタ２５２の特性を合わせたものに設定する。帯域通過フィルタ２５１及び２５２の伝達関数を夫々Ｈ１及びＨ２で表す。そうすると、第３実施形態におけるフィルタ１２の伝達関数は（Ｈ１×Ｈ２）である。帯域通過フィルタ２５２は、第２実施形態にて述べたフィルタ１２と同じ特性を有する。即ち、設定音量と帯域通過フィルタ２５２の通過帯域との関係は図４に示されたものと同じである。

図７において、符号２６１が付された曲線は、帯域通過フィルタ２５１の周波数特性を示しており、符号２６２が付された破線曲線は、記録媒体１１からフィルタ１２に与えられる対象音響信号の周波数特性を表している。図７のグラフにおいて、横軸は周波数であり、帯域通過フィルタ２５１の周波数特性２６１に対する縦軸は各周波数における伝達関数Ｈ１の値を表し、対象音響信号の周波数特性２６２に対する縦軸は各周波数における対象音響信号の強度を表している。

帯域通過フィルタ２５１の周波数特性２６１は、再生時におけるスピーカ１５の周波数特性と、なるだけ同じになるように設計される。即ち、スピーカ１５への入力信号を音として出力する時におけるスピーカ１５の入出力間の伝達関数と、帯域通過フィルタ２５１の伝達関数Ｈ１が、なるだけ同じになるように帯域通過フィルタ２５１が設計される。図７にも示されているように、小型スピーカを想定したスピーカ１５は低帯域側で再生能力が低く、図７の低帯域２６３では、信号があったとしてもスピーカ１５にて再生が殆どできない。尚、図７の帯域２６４は、人の声等に対応する重要帯域である。

故に、第３実施形態では、周波数特性２６１を有する帯域通過フィルタ２５１を用いて、スピーカ１５にて再生できない信号成分（図７の低帯域２６３等の信号成分）を対象音響信号より除去し、その除去後の信号を帯域通過フィルタ２５２に与えることで、フィルタ１２の出力信号を得るようにする。これによって得られたフィルタ１２の出力信号は、第２実施形態と同様、音量制御部１８、Ｄ／Ａ変換器１３及びアンプ１４を介してスピーカ１５に与えられる。

このように、フィルタ１２全体の通過帯域を、スピーカ１５にて再生可能な周波数帯域内で定めておく。これにより、スピーカ１５にて再生不能な信号成分がフィルタ１２の段階で除去され、スピーカ１５にて再生可能な信号のみを最大限に増幅することが可能となると共に歪みの発生もより確実に抑制することが可能となる。

＜＜第４実施形態＞＞
本発明の第４実施形態を説明する。第４実施形態は、第１及び第２実施形態を基礎とする実施形態であり、本実施形態にて特に述べない事項に関しては、矛盾なき限り、第１又は第２実施形態の記載が本実施形態にも適用される。また、第３実施形態を本実施形態に適用することも可能である。

図８に、第４実施形態に係る音響信号再生装置１ｂ（以下、再生装置１ｂと略記する）の概略的な内部ブロック図を示す。再生装置１ｂは、符号１１〜１９によって参照される各部位を備える。但し、記録媒体１１、スピーカ１５及び表示部１７の内、１以上の部位は、再生装置１ｂの外部機器に設けられたものであっても良い。

図３の再生装置１ａに信号解析部１９を追加した装置が図８の再生装置１ｂである。再生装置１ｂにおける記録媒体１１、フィルタ１２、Ｄ／Ａ変換器１３、アンプ１４、スピーカ１５、音量調整器１６、表示部１７及び音量制御部１８は、再生装置１ａにおけるそれらと同じものであるため、重複する説明を割愛する。但し、フィルタ１２の通過帯域は、再生装置１ａ及び１ｂ間で異なる（詳細は後述）。

記録媒体１１からフィルタ１２に与えられる対象音響信号は、信号解析部１９にも与えられる。信号解析部１９は、対象音響信号に基づいて対象音響信号に含まれる音の種類を解析することにより、対象音響信号に特定種類の音の信号成分が含まれているか否かを判定する。今、特定種類の音が人物の声である場合を考える。以下、人物の声を音声という。

信号解析部１９では、記録媒体１１からの対象音響信号を周波数解析し、対象音響信号が音声特有の調波構造を有しているか否かを調べることで、対象音響信号に音声の信号成分が含まれているか否かを判定する。与えられた音響信号に音声の信号成分が含まれているか否かを判定する方法は公知であり、公知の任意の判定方法を信号解析部１９にて利用することが可能である。

フィルタ１２は、自身の通過帯域を、音量調整器１６を介して定められた設定音量だけでなく信号解析部１９の判定結果にも基づいて設定する。

図９及び図１０に、第４実施形態に係る、設定音量とアンプゲイン及び通過帯域との関係例を示す。設定音量とアンプゲインとの関係は、第２実施形態におけるそれと同じである（図４参照）。即ち、図９に示す如く、設定音量が第１、第２、第３、第４、第５の設定段階音量である時、アンプゲインは、夫々、１５、１８、２１、２４、２７ｄＢに設定され、図１０に示す如く、設定音量が第６〜第１０の設定段階音量である時、アンプゲインは２７ｄＢで固定される。また、設定音量が第１〜第５の設定段階音量である時の、設定音量と通過帯域との関係も、第２実施形態におけるそれと同じである（図４参照）。即ち、図９に示す如く、設定音量が第１〜第５の設定段階音量である時、通過帯域を規定する下限周波数ｆ_L及び上限周波数ｆ_Hは（ｆ_L，ｆ_H）＝（１００，２０ｋ）にて固定される。

本実施形態においても、第２実施形態と同様、設定音量が第６〜第１０の設定段階音量である時にフィルタ１２を用いて再生帯域を制限するが、本実施形態では、対象音響信号に音声の信号成分が含まれているか否かによって制限すべき帯域を変化させる。

具体的には、信号解析部１９により対象音響信号に音声の信号成分が含まれていると判定されている場合において、設定音量が第６、第７、第８、第９、第１０の設定段階音量である時、下限周波数ｆ_L及び上限周波数ｆ_Hは、夫々、（ｆ_L，ｆ_H）＝（２００，１７ｋ）、（ｆ_L，ｆ_H）＝（４００，１４ｋ）、（ｆ_L，ｆ_H）＝（６００，１１ｋ）、（ｆ_L，ｆ_H）＝（８００，９ｋ）、（ｆ_L，ｆ_H）＝（１ｋ，６ｋ）に設定される。一方、信号解析部１９により対象音響信号に音声の信号成分が含まれていないと判定されている場合において、設定音量が第６、第７、第８、第９、第１０の設定段階音量である時、下限周波数ｆ_L及び上限周波数ｆ_Hは、夫々、（ｆ_L，ｆ_H）＝（２００，１８ｋ）、（ｆ_L，ｆ_H）＝（４００，１６ｋ）、（ｆ_L，ｆ_H）＝（６００，１４ｋ）、（ｆ_L，ｆ_H）＝（８００，１２ｋ）、（ｆ_L，ｆ_H）＝（１ｋ，１０ｋ）に設定される。

このように、対象音響信号に音声の信号成分が含まれていると判定される場合においては、音声の帯域（数１００Ｈｚ〜４ｋＨｚ程度の帯域）を中心に通過帯域を比較的狭く設定する。これにより、音声の信号成分が音量制御部１８にて大幅に増幅され、重要な音の成分である音声を大音量にて再生することが可能となる（スピーカ１５のパワーを音声の帯域付近に集中させることができる）。一方、対象音響信号に音声の信号成分が含まれていないと判定される場合においては、通過帯域を比較的広く設定することで、臨場感のある広帯域音を再生させる。通過帯域を比較的広く設定した場合、それを比較的狭く設定した場合よりも、音量制御部１８における信号増幅の度合いが小さくなるため、比較的低い帯域に存在することの多い不要な音（環境騒音など）に対する過度の増幅が抑制され、再生音において不要な音が目立ちにくくなる。

上述の説明では、信号解析部１９にて有無が解析されるべき上記特定種類の音が音声であることを想定したが、その特定種類の音は音声以外であっても良い。具体的には例えば、特定種類の音は音楽であっても良い。一般的に、音楽による音響信号は広帯域信号であって且つ一定の周期性を有している。このため、対象音響信号の帯域が比較的広く且つ対象音響信号が時間領域において一定の周期性を有していると判断される場合に、対象音響信号に音楽の信号成分が含まれていると判定することができ、そうでない場合に、対象音響信号に音楽の信号成分が含まれていないと判定することができる。

音楽が有る場合には、音楽の臨場感が損なわれるのを防止するために、音楽が無い場合よりも通過帯域を広く設定すると良い。即ち例えば、設定音量が第ｊの設定段階音量である場合において（ｊは６以上１０以下の整数）、信号解析部１９により対象音響信号に音楽の信号成分が含まれていると判定されている時には、下限周波数ｆ_L及び上限周波数ｆ_Hを（ｆ_L，ｆ_H）＝（ｆ_L1，ｆ_H1）に設定し、信号解析部１９により対象音響信号に音楽の信号成分が含まれていないと判定されている時には、下限周波数ｆ_L及び上限周波数ｆ_Hを（ｆ_L，ｆ_H）＝（ｆ_L1’，ｆ_H1’）に設定するようにしても良い。例えば、ｊ＝６の時には、（ｆ_L1，ｆ_H1）＝（２００，１８ｋ）且つ（ｆ_L1’，ｆ_H1’）＝（２００，１７ｋ）であり、ｊ＝７の時には、（ｆ_L1，ｆ_H1）＝（４００，１６ｋ）且つ（ｆ_L1’，ｆ_H1’）＝（４００，１４ｋ）である。設定音量が第１〜第５の設定段階音量である場合における設定音量と通過帯域の関係は、図９に示したものと同じとすることができる。

また、車の音や花火の音などを、特定種類の音として解析するようにしてもよい。車の音や花火の音の主成分は低帯域に存在する。従って、記録媒体１１からの対象音響信号に車の音又は花火の音の信号成分が含まれていると判定される場合には、それが含まれていないと判定される場合よりも下限周波数ｆ_Lを大きく設定すると良い。

＜＜第５実施形態＞＞
本発明の第５実施形態を説明する。第５実施形態は、第４実施形態を変形した実施形態であり、本実施形態にて特に述べない事項に関しては、矛盾なき限り、第４実施形態の記載が本実施形態にも適用される。また、矛盾なき限り、第１〜第３実施形態の記載も本実施形態に適用することができる。第４実施形態では、設定音量と信号解析部１９の出力に基づいて通過帯域を設定しているが、第５実施形態では、信号解析部１９の出力のみに基づいて通過帯域を設定する。第５実施形態における音響信号再生装置のブロック図は、図８の再生装置１ｂのそれと同様であるため、第５実施形態における音響信号再生装置も再生装置１ｂと呼ぶ。

例えば、上記特定種類の音が音声である場合、以下のように下限周波数ｆ_L及び上限周波数ｆ_Hを設定することができる。設定音量の如何に関わらず、信号解析部１９により対象音響信号に音声の信号成分が含まれていると判定されている時には、下限周波数ｆ_L及び上限周波数ｆ_Hを（ｆ_L，ｆ_H）＝（ｆ_L2，ｆ_H2）に設定し、信号解析部１９により対象音響信号に音声の信号成分が含まれていないと判定されている時には、下限周波数ｆ_L及び上限周波数ｆ_Hを（ｆ_L，ｆ_H）＝（ｆ_L2’，ｆ_H2’）に設定する。例えば、（ｆ_L2，ｆ_H2）＝（２００，１８ｋ）且つ（ｆ_L2’，ｆ_H2’）＝（１００，２０ｋ）である。設定音量とアンプゲインの関係は、第１実施形態と同様とすることができる（図２参照）。

また例えば、上記特定種類の音が音楽である場合、以下のように下限周波数ｆ_L及び上限周波数ｆ_Hを設定することができる。設定音量の如何に関わらず、信号解析部１９により対象音響信号に音楽の信号成分が含まれていると判定されている時には、下限周波数ｆ_L及び上限周波数ｆ_Hを（ｆ_L，ｆ_H）＝（ｆ_L3，ｆ_H3）に設定し、信号解析部１９により対象音響信号に音楽の信号成分が含まれていないと判定されている時には、下限周波数ｆ_L及び上限周波数ｆ_Hを（ｆ_L，ｆ_H）＝（ｆ_L3’，ｆ_H3’）に設定する。例えば、（ｆ_L3，ｆ_H3）＝（１００，２０ｋ）且つ（ｆ_L3’，ｆ_H3’）＝（２００，１８ｋ）である。設定音量とアンプゲインの関係は、第１実施形態と同様とすることができる（図２参照）。

また例えば、上記特定種類の音が車の音又は花火の音である場合、以下のように下限周波数ｆ_L及び上限周波数ｆ_Hを設定することができる。設定音量の如何に関わらず、信号解析部１９により対象音響信号に車の音又は花火の音の信号成分が含まれていると判定されている時には、下限周波数ｆ_L及び上限周波数ｆ_Hを（ｆ_L，ｆ_H）＝（ｆ_L4，ｆ_H4）に設定し、信号解析部１９により対象音響信号に車の音又は花火の音の信号成分が含まれていないと判定されている時には、下限周波数ｆ_L及び上限周波数ｆ_Hを（ｆ_L，ｆ_H）＝（ｆ_L4’，ｆ_H4’）に設定する。例えば、（ｆ_L4，ｆ_H4）＝（３００，２０ｋ）且つ（ｆ_L4’，ｆ_H4’）＝（１００，２０ｋ）である。設定音量とアンプゲインの関係は、第１実施形態と同様とすることができる（図２参照）。

＜＜第６実施形態＞＞
本発明の第６実施形態を説明する。図１１は、第６実施形態に係る電子機器１００の概略的な内部ブロック図である。電子機器１００には、音響信号再生装置１０１が設けられている。音響信号再生装置１０１（以下、再生装置１０１と略記する）は、上述の再生装置１、１ａ又は１ｂである。

電子機器１００は、音響信号再生装置を利用する任意の電子機器であり、例えば、デジタルビデオカメラ、ＩＣレコーダ又は携帯電話機である。

電子機器１００がデジタルビデオカメラである場合、電子機器１００には、再生装置１０１に加えて、画像の撮影を行う撮像部、画像信号を処理する画像処理部、音源からの音を収音して電気信号に変換するマイクロホン等が設けられる。電子機器１００がＩＣレコーダである場合、電子機器１００には、再生装置１０１に加えて、音源からの音を収音して電気信号に変換するマイクロホン等が設けられる。電子機器１００が携帯電話機である場合、電子機器１００には、再生装置１０１に加えて、通信局との間で通信を行う通信部や、話者の音声を収音して電気信号に変換するマイクロホン等が設けられる。上記マイクロホンにて得られた電気信号に基づく音響信号を、再生装置１０１内の記録媒体１１に記録させることができる。それ以外の任意の音響信号も、再生装置１０１内の記録媒体１１に記録されうる。

上述したように、本発明に係る各実施形態では、再生する音の周波数帯域を限定することで音響信号全体の音響パワーを一旦低減した上で、アンプ１４を用いて或いはアンプ１４と音量制御部１８を用いて実際に再生される音量を制御することにより、スピーカ１５のパワーを重要な帯域の信号に集中させる。この際、限定される周波数帯域（フィルタ１２の通過帯域）を、再生条件としての設定音量や再生されるべき音の種類に応じて動的に決定することで、再生条件等に応じた最適な再生が可能となる。

尚、上述した説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。

また、上述の各実施形態では、再生条件等に応じて調整されるべきフィルタ１２の特性が通過帯域であることを想定しているが、再生条件等に応じて調整されるべきフィルタ１２の特性は、通過帯域に限定されない。再生条件としての設定音量及び／又は対象音響信号に含まれる音の種類に応じて調整されるフィルタ１２の特性には、フィルタ１２の周波数特性、次数、Ｑ値などが含まれうる。フィルタ１２の周波数特性は、少なくとも、低域側及び高域側のカットオフ周波数である、上述の下限周波数ｆ_L及び上限周波数ｆ_Hを規定する。

再生装置１、１ａ及び１ｂを、ハードウェア、或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって構成することができる。ソフトウェアを用いて再生装置１、１ａ及び１ｂを構成する場合、ソフトウェアにて実現される部位についてのブロック図は、その部位の機能ブロック図を表すことになる。ソフトウェアを用いて実現される機能をプログラムとして記述し、該プログラムをプログラム実行装置（例えばコンピュータ）上で実行することによって、その機能を実現するようにしてもよい。

１、１ａ、１ｂ 音響信号再生装置
１１ 記録媒体
１２ 適応帯域通過フィルタ
１３ Ｄ／Ａ変換器
１４ アンプ
１５ スピーカ
１６ 音量調整器
１７ 表示部
１８ 音量制御部
１９ 信号解析部
１００ 電子機器
１０１ 音響信号再生装置

Claims (6)

1. 対象音響信号に含まれる通過帯域外の信号成分を減衰させることにより前記対象音響信号から帯域制限信号を生成するフィルタを備え、前記帯域制限信号を増幅してから再生する音響信号再生装置において、
   再生条件、若しくは、前記対象音響信号に含まれる音の種類、又は、それらの組み合わせに応じて、前記フィルタの特性を設定する
   ことを特徴とする音響信号再生装置。
2. 前記再生条件として設定された指定再生音量に応じた利得にて前記帯域制限信号を増幅してスピーカに出力するアンプを更に備え、
   前記指定再生音量に応じて前記フィルタの特性を設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の音響信号再生装置。
3. 前記帯域制限信号の最大振幅が一定レベルに保たれるように前記帯域制限信号の振幅を調整する振幅調整部を更に備え、
   前記アンプは、前記振幅調整部による振幅調整後の前記帯域制限信号を増幅して前記スピーカに出力する
   ことを特徴とする請求項２に記載の音響信号再生装置。
4. 前記アンプは、前記指定再生音量が所定の第１音量であるときの利得が、前記指定再生音量が所定の第２音量であるときの利得よりも小さくなるように、前記指定再生音量に応じて前記利得を設定し、
   前記フィルタの特性は、前記指定再生音量が前記第１音量であるときの通過帯域が、前記指定再生音量が前記第２音量であるときの通過帯域よりも広くなるように、前記指定再生音量に応じて設定され、
   前記第１音量は前記第２音量よりも小さい
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の音響信号再生装置。
5. 前記アンプは、前記指定再生音量が所定の基準音量以上であるとき、前記指定再生音量に依存せず前記利得を固定し、
   一方で、前記フィルタは、前記指定再生音量が前記基準音量以上であるとき、前記指定再生音量が増加するに従って前記通過帯域を狭める
   ことを特徴とする請求項３に記載の音響信号再生装置。
6. 前記対象音響信号に基づいて前記対象音響信号に含まれる音の種類を解析することにより、前記対象音響信号に特定種類の音の信号成分が含まれているか否かを判定する信号解析部を更に備え、
   前記信号解析部の判定結果に応じて前記フィルタの特性を設定する
   ことを特徴とする請求項１〜請求項５の何れかに記載の音響信号再生装置。

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