JP2011114772A - オーディオ信号再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】再生装置の音量設定が小音量の場合にも十分な低音感が得られ、かつ、音量によらず一定の低音感が得られるオーディオ信号再生装置を提供する。
【解決手段】低音成分抽出部２が、入力信号から低音成分信号を抽出し、高調波生成部３が低音成分信号から高調波成分信号を生成し、加算器５が高調波成分信号と入力信号を加算するようにしたので、再生装置の音量設定が小音量の場合にも十分な低音感が得られる。また、ゲイン制御部８が、等ラウドネス曲線を基に、スピーカの最低共振周波数と設定音量とに応じたゲイン値を算出し、高調波ゲイン調整部４がこのゲイン値を用いて高調波成分信号のゲイン調整を行うようにしたので、音量によらず一定の低音感が得られる。
【選択図】図１

Description

この発明は、オーディオ信号の低音感を増強するオーディオ信号再生装置に関するものである。

近年、液晶テレビは筐体が薄型化しているため、筐体に内蔵したスピーカも小型化している。このような小型スピーカを用いてオーディオ信号を再生する場合、十分な低音感を得ることが困難である。小型スピーカでも十分な低音感を得る技術として、音響心理的特徴“Ｍｉｓｓｉｎｇ ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ”を利用して、低音感を擬似的に創出する技術がある。ここで、“Ｍｉｓｓｉｎｇ ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ”とは、受聴者が２つ以上の周波数の音を同時に聴くと、その差分の音が聴こえると錯覚する特徴である。

この“Ｍｉｓｓｉｎｇ ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ”を利用した音声信号処理装置が、例えば特許文献１に提案されている。この音声信号処理装置では、音声信号より低音成分を抽出し、その低音成分より高調波成分信号を生成後、低音成分をカットした音声信号にこの高調波成分信号を加算して出力信号としている。これにより、小型スピーカでの再生が困難である低音成分が出力信号に含まれていなくても、その低音成分より生成した高調波成分信号により、低音成分が聴こえると錯覚させることができる。

さらに、この音声信号処理装置では、出力信号の振幅値を閾値と比較して、閾値以上の場合は高調波成分に乗算する利得値を小さくし、閾値より小さい場合には利得値を大きくする適応制御を行う。これにより、小型スピーカ、アンプ等からなる再生装置側で、出力信号をクリップすることを抑制している。

特開２００９−４４２６８号公報（図１）

一般に、人間の聴覚は、周波数帯域によって感度が異なり、特に低音は感度が鈍く、音量が小さくなるほど低音が聴き取りにくくなる特性がある。そのため、小音量でオーディオ信号を再生した場合、より迫力が欠けて聴こえてしまう。
特許文献１に係る音声信号処理装置では、入力される音声信号の振幅値に応じて、生成した高調波成分信号の利得値を変更する機能はあるが、再生装置の音量に応じて利得を変更する機能がないため、音量が小さいほど、上述した人間の聴覚特性により十分な低音感が得られないという課題があった。また、音量によって得られる低音感が異なるという課題もあった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、再生装置の音量設定が小音量の場合にも十分な低音感が得られ、かつ、音量によらず一定の低音感が得られるオーディオ信号再生装置を提供することを目的とする。

この発明に係るオーディオ信号再生装置は、入力信号より低音成分信号を抽出する低音成分抽出部と、低音成分抽出部が抽出した低音成分信号より高調波成分信号を生成する高調波生成部と、高調波生成部が生成した高調波成分信号のゲイン調整を行う高調波ゲイン調整部と、高調波ゲイン調整部によりゲイン調整された高調波成分信号と入力信号とを加算して、効果付与信号を生成する加算器と、加算器が生成した効果付与信号のゲイン調整を行う音量ゲイン調整部と、スピーカの特徴を表すスピーカ情報と、当該スピーカの設定音量とに応じて、高調波生成部が生成した高調波成分信号に乗算するゲイン値を算出し、高調波ゲイン調整部へ出力するゲイン制御部と、設定音量に応じて、加算器が生成した効果付与信号に乗算するゲイン値を算出し、音量ゲイン調整部へ出力する音量制御部とを備えるものである。

この発明によれば、入力信号から抽出した低音成分信号より高調波成分信号を生成し、この高調波成分信号にスピーカ情報と設定音量とに応じたゲイン値を乗算し、ゲイン調整された高調波成分信号と入力信号とを加算して効果付与信号を生成するようにしたので、再生装置の音量設定が小音量の場合にも高調波成分信号により十分な低音感が得られ、かつ、高調波成分信号のゲイン調整により音量によらず一定の低音感が得られるオーディオ信号再生装置を提供することができる。

この発明の実施の形態１に係るオーディオ信号再生装置の構成を示すブロック図である。 図１に示すオーディオ信号再生装置の動作を示すフローチャートである。 図１に示すゲイン制御部８のゲイン値設定方法を説明するグラフであり、音量を下げた場合を示す。 図１に示すゲイン制御部８のゲイン値設定方法を説明するグラフであり、音量を上げた場合を示す。 図１に示すゲイン制御部８のゲイン値設定方法を説明するグラフであり、音量変動とゲイン値の関係を示す。 この発明の実施の形態２に係るオーディオ信号再生装置におけるゲイン制御部８のゲイン値設定方法を説明するグラフであり、音量が小さい場合を示す。 この発明の実施の形態２に係るオーディオ信号再生装置におけるゲイン制御部８のゲイン値設定方法を説明するグラフであり、音量が大きい場合を示す。 この発明の実施の形態３に係るオーディオ信号再生装置のスピーカ情報格納部１が格納するスピーカ情報の一例を示す図である。 この発明の実施の形態４に係るオーディオ信号再生装置の構成を示すブロック図である。 図９に示すオーディオ信号再生装置の動作を示すフローチャートである。

実施の形態１．
図１に示すオーディオ信号再生装置は、オーディオ信号を入力信号に用いて、後述の処理を施した出力信号を生成し、不図示のスピーカへ出力して再生させるものである。このオーディオ信号再生装置は、スピーカの最低共振周波数ｆ_０の情報をスピーカ情報として格納するスピーカ情報格納部１と、入力信号から低音成分信号を抽出する低音成分抽出部２と、抽出した低音成分信号より高調波成分信号を生成する高調波生成部３と、高調波成分信号のゲインを調整する乗算器である高調波ゲイン調整部４と、ゲイン調整した高調波成分信号と入力信号を加算して効果付与信号を生成する加算器５と、効果付与信号に設定音量に対応するゲインを乗算する乗算器である音量ゲイン調整部６と、スピーカが再生する設定音量値を受け付けて音量情報として格納する音量情報格納部７と、スピーカ情報と音量情報とを基に音量ゲイン調整部６で乗算するゲインを算出する音量制御部９とから構成される。

次に、図２に示すオーディオ信号再生装置のフローチャートに従って、各部の詳細を説明する。オーディオ信号再生装置が動作を開始するにあたり、スピーカ情報格納部１には、予め、スピーカの最低共振周波数ｆ_０をスピーカ情報として格納しておき、必要に応じてスピーカ情報を低音成分抽出部２及びゲイン制御部８へ出力する。また、音量情報格納部７は、設定音量値を受け付けて音量情報として格納し、必要に応じて音量情報をゲイン制御部８及び音量制御部９へ出力する。

ステップＳＴ１にて低音成分抽出部２は、入力信号が入力されると、スピーカ情報格納部１からスピーカ情報を取得し、スピーカの最低共振周波数ｆ_０以下の低音成分からなる低音成分信号を入力信号から抽出して高調波生成部３へ出力する。
例えば、スピーカの最低共振周波数ｆ_０が１００Ｈｚである場合には、１００Ｈｚ以下の低音成分からなる低音成分信号が生成される。

ステップＳＴ２にて高調波生成部３が、低音成分抽出部２の低音成分信号を基にして高調波成分信号を生成し、高調波ゲイン調整部４へ出力する。高調波生成部３の高調波生成方法としては、低音成分信号のパワーに追従する高調波成分信号を生成する方法であればよく、ピークホールド、全波整流、及び半波整流等の波形変形を用いた生成方法である。

ステップＳＴ３にて、高調波ゲイン調整部４は、音量情報格納部７の音量情報に基づいて設定音量が変更されているか確認する。
設定音量が変更されていない場合（ステップＳＴ３“ＮＯ”）、ステップＳＴ４にて高調波ゲイン調整部４が、ゲイン制御部８から出力されたゲイン値を高調波生成部３の高調波成分信号に乗算し、ゲイン調整した高調波成分信号を加算器５へ出力する。続くステップＳＴ５にて加算器５が、高調波ゲイン調整部４がゲイン調整した高調波成分信号を入力信号と加算して効果付与信号を生成し、音量ゲイン調整部６へ出力する。続くステップＳＴ６にて音量ゲイン調整部６が、音量制御部９から出力されたゲイン値を加算器５の効果付与信号に乗算し、ゲイン調整した効果付与信号を出力信号として出力する。

次に、設定音量が変更された場合を説明する（ステップＳＴ３“ＹＥＳ”）。
ステップＳＴ７にてゲイン制御部８が、スピーカ情報格納部１からスピーカ情報を、音量情報格納部７から音量情報をそれぞれ取得し、最低共振周波数ｆ_０と設定音量を基に高調波ゲイン調整部４で高調波成分信号に乗算するためのゲイン値を算出して高調波ゲイン調整部４へ出力する。その後のステップＳＴ４では、高調波ゲイン調整部４が、この新たに算出されたゲイン値を高調波成分信号に乗算することとなる。

高調波ゲイン調整部４が高調波成分信号に乗算するゲイン値は、設定音量を変更した場合でも常に一定の低音感が得られるような値に設定する。以下、具体的な設定方法を、図３に示す等ラウドネス曲線に基づいて説明する。図３のグラフは、縦軸が音圧レベル［ｄＢ］、横軸が周波数［Ｈｚ］を示す。この例では、６０ホンとなる音圧レベルを基準音量とし、実線はその基準音量での等ラウドネス曲線、破線は等ラウドネス曲線を−２０ｄＢ平行移動した曲線、一点鎖線は基準音量から設定音量を２０ｄＢ下げた等ラウドネス曲線を示す。ここで、設定音量を基準音量から２０ｄＢ下げるために、実線で示す等ラウドネス曲線の各音圧レベルを各周波数一律に−２０ｄＢ下げて、下側へ平行移動させるように調整すると、破線で示す曲線になる。
しかし、先立って説明したように、人間の聴覚は周波数帯域によって感度が異なり、特に低音は感度が鈍く、音量が小さくなるほど低音が聴き取りにくくなる特性があるので、１００Ｈｚの低音は１ｋＨｚの音と比べて５．７ｄＢ分追加で小さくなった（即ち２５．７ｄＢ小さくなった）と知覚される。
これより、破線で示す曲線になるように各周波数一律で音圧レベルを調整するのではなく、一点鎖線で示す等ラウドネス曲線に基づいて低音成分の音圧レベルを調整することが望ましい。従って、スピーカの最低共振周波数ｆ_０（ここでは１００Ｈｚ）を参照周波数とすると、等ラウドネス曲線より、高調波ゲイン調整部４で高調波成分信号に乗算するゲイン値は、基準音量と設定音量の変動音量（−２０ｄＢ）より＋５．７ｄＢ大きいゲイン値にするのがよい。

続いて、図４に示す等ラウドネス曲線に基づいて、基準音量から設定音量を上げる場合のゲイン値設定方法を説明する。図４のグラフは、縦軸が音圧レベル（ｄＢ）、横軸が周波数（Ｈｚ）を示す。この例でも、６０ホンとなる音圧レベルを基準音量とし、実線はその基準音量での等ラウドネス曲線、破線は等ラウドネス曲線を＋２０ｄＢ平行移動した曲線、一点鎖線は基準音量から設定音量を２０ｄＢ上げた等ラウドネス曲線を示す。
設定音量を基準音量から一律２０ｄＢ上げると、１００Ｈｚの低音は１ｋＨｚの音と比べ、６．２ｄＢ分追加で大きくなった（即ち２６．２ｄＢ大きくなった）と知覚される。従って、スピーカの最低共振周波数ｆ_０（ここでは１００Ｈｚ）を参照周波数とすると、等ラウドネス曲線より、高調波ゲイン調整部４で高調波成分信号に乗算するゲイン値は基準音量と設定音量の変動音量（＋２０ｄＢ）より−６．２ｄＢ小さいゲイン値にするのがよい。

図３及び図４を用いて説明したように、ゲイン制御部８は、予め任意の音量を基準音量として設定しておき、この基準音量より設定音量が小さい場合は基準音量と設定音量の変動音量より大きいゲイン値を求め、他方、基準音量より設定音量が大きい場合は変動音量より小さいゲイン値を求める。

また、ゲイン制御部８は、上述のゲイン値設定方法以外の方法を用いてもよい。図５のグラフは、基準音量から設定音量を変動させた場合の変動音量（設定音量−基準音量）とゲイン値の関係をまとめたグラフであり、縦軸がゲイン［ｄＢ］、横軸が変動音量［ｄＢ］を示す。図５において、点線は変動音量とゲイン値の読み取り値の折れ線、一点鎖線はその読み取り値を１次関数で関数近似した直線、実線は読み取り値を４次関数で関数近似した曲線を示す。なお、関数近似の次数は、オーディオ信号再生装置の設計仕様に併せて任意の次数を選択すればよい。以下に、１次関数及び４次関数の場合に関して、最小二乗法による多項式近似を行って算出した関数の例を下式（１）、（２）に示す。但し、基準音量からの音量変動がない場合はゲイン変動もないため、近似多項式の定数項を０とする。
Ｇ＝−０．２７５０ｖ （１）
Ｇ＝−１．９９３×１０^−６ｖ^４−３．２５４７×１０^−５ｖ^３
＋０．００１２５４２６ｖ^２−０．２７５３８ｖ （２）
ここで、Ｇはゲイン値［ｄＢ］、ｖは基準音量からの変動音量［ｄＢ］とする。

この例では、関数近似に多項式を用いたが、これに限定されるものではなく、ラジアル基底関数等を用いてもよい。

図５を用いて説明したように、ゲイン制御部８は、基準音量から設定音量を変動させた場合の変動音量とゲイン値の関係を関数近似した関数の情報を有し、変動音量に応じたゲイン値をその関数より算出する。
なお、ゲイン制御部８が複数の関数を有して、基準音量からの変動音量が−３０ｄＢより小さい場合は４次の近似関数、大きい場合は１次の近似関数を選択するというように、基準音量からの変動音量に応じて関数を変更してゲイン値を算出してもよい。

ステップＳＴ８にて音量制御部９が、音量情報格納部７から音量情報を取得し、設定音量を基に音量ゲイン調整部６で効果付与信号に乗算するためのゲイン値を算出して音量ゲイン調整部６へ出力する。この音量制御部９は、等ラウドネス曲線を基にゲイン値を算出するゲイン制御部８とは異なり、再生装置の設定音量からのみゲイン値を算出すると共に、最低共振周波数ｆ_０以下の低音成分を含む全ての周波数帯域に対して一律にゲイン調整を実施する。なお、音量制御部９は、音量情報格納部７に格納されている再生装置の設定音量に対応するゲイン値を、予め設定したテーブルとして用意して音量制御部９に設定しておき、設定音量（音量情報）に対応するゲイン値をこのテーブルから選択してもよい。
その後のステップＳＴ６では、音量ゲイン調整部６が、この新たに算出されたゲイン値を効果付与信号に乗算することとなる。
オーディオ信号再生装置は、以上の一連の処理を繰り返して、出力信号を生成する。

以上より、実施の形態１によれば、オーディオ信号再生装置を、入力信号より低音成分信号を抽出する低音成分抽出部２と、低音成分抽出部２が抽出した低音成分信号より高調波成分信号を生成する高調波生成部３と、高調波生成部３が生成した高調波成分信号のゲイン調整を行う高調波ゲイン調整部４と、高調波ゲイン調整部４によりゲイン調整された高調波成分信号と入力信号とを加算して効果付与信号を生成する加算器５と、加算器５が生成した効果付与信号のゲイン調整を行う音量ゲイン調整部６と、スピーカの特徴を表す最低共振周波数ｆ_０をスピーカ情報として格納しておくスピーカ情報格納部１と、スピーカの設定音量を音量情報として取得する音量情報格納部７と、スピーカ情報と音量情報とに応じて高調波成分信号に乗算するゲイン値を算出し、高調波ゲイン調整部４へ出力するゲイン制御部８と、音量情報に応じて効果付与信号に乗算するゲイン値を算出し、音量ゲイン調整部６へ出力する音量制御部９とを備えるように構成した。このため、入力信号よりスピーカの最低共振周波数ｆ_０以下の低音成分を抽出した低音成分信号の高調波成分信号を入力信号と加算することで効果付与信号を生成するので、スピーカが最低共振周波数ｆ_０以下の低音を再生することが困難であっても、その高調波成分によって低音感を擬似的に得ることができる。

また、上記実施の形態１によれば、ゲイン制御部８を、所定の音量を基準音量とし、この基準音量より設定音量が大きい場合は、基準音量から当該設定音量への変動音量より小さいゲインになるように、この基準音量より設定音量が小さい場合は、基準音量から当該設定音量への変動音量より大きいゲインになるように、基準音量及び各設定音量の等ラウドネス曲線を基に、最低共振周波数ｆ_０におけるゲイン値を算出するように構成した。また、この関係を関数近似して、予めゲイン制御部８に関数を設定しておくように構成した。このため、ゲイン制御部８が等ラウドネス曲線を基に、基準音量からの変動音量に応じて、高調波成分信号に乗算するゲイン値を変更することにより、設定音量が変更された場合でも一定の低音感を得ることができ、さらに、設定音量が小さい場合でも低音感が希薄にならない。また、設定音量が大きい場合には高調波成分信号のゲイン値を小さくするので、スピーカで出力信号をクリップすることによる再生音の音質劣化を防ぐことができる。

実施の形態２．
実施の形態２に係るオーディオ信号再生装置は、図面上は図１に示す構成と同じでありその動作も図２に示すフローチャートと同じであるため、以下では図１及び図２を援用して本実施の形態２を説明する。

ステップＳＴ５にて加算器５が、入力信号とゲイン調整された高調波成分信号とを加算する際、入力信号が小さいと、入力信号に比べ高調波成分信号の割合が大きくなることから、出力信号の歪み感が強まり、音質が劣化する場合がある。そこで、これを防止するために、ゲイン制御部８が高周波成分信号に乗算するゲイン値を算出した際に（ステップＳＴ７）、算出したゲイン値が任意の閾値を越える場合は、この閾値をゲイン値にする。

図６のグラフは、基準音量から設定音量を変動させた場合の変動音量（設定音量−基準音量）とゲイン値の関係をまとめたグラフであり、縦軸がゲイン［ｄＢ］、横軸が変動音量［ｄＢ］を示す。点線は変動音量とゲイン値の読み取り値の折れ線、実線は読み取り値を１次関数で関数近似した直線と＋８ｄＢの閾値とを組み合わせた折れ線を示す。
ゲイン制御部８は、図６に示すような１次関数の情報と閾値の情報を有し、設定音量が大きく、１次関数から算出したゲイン値が閾値を越えない場合はそのゲイン値を高調波ゲイン調整部４へ出力し、一方、設定音量が小さく、１次関数から算出したゲイン値が閾値を越える場合は閾値を高調波ゲイン調整部４へ出力する。

また、入力信号とゲイン調整された高調波成分信号とを加算する際に、再生装置の設定音量が大きいと、スピーカで再生される出力信号が歪むことがある。そこで、歪による音質劣化を防止するために、マイク等を用いてスピーカから再生される出力信号を収音して入力信号との歪率を測定し、ゲイン制御部８がその歪率に応じてゲイン値を変更する。ゲイン値を変更する変更点は、設定音量を大きくした際に出力信号がクリップして急に歪率が大きくなる点とする。従って、変更点はスピーカの特性に応じて変更すればよい。そして、ゲイン制御部８は高周波成分信号に乗算するゲイン値を算出する際に（ステップＳＴ７）、変更点を境に、ゲイン値をより小さい値又は０にする。

図７のグラフは、基準音量から設定音量を変動させた場合の変動音量（設定音量−基準音量）が＋１０ｄＢのときに歪率が急に大きくなる場合のゲイン値設定方法を説明するグラフであり、縦軸がゲイン［ｄＢ］、横軸が変動音量［ｄＢ］を示す。点線は変動音量とゲイン値の読み取り値の折れ線、実線は読み取り値を１次関数で関数近似した直線を示す。この例では、変動音量が＋１０ｄＢになると出力信号がクリップして急に歪率が大きくなると仮定して、＋１０ｄＢを変更点とする。そのため、実線で示すゲイン値は、変動音量＋１０ｄＢを境に、＋１０ｄＢより大きければ０ｄＢ（図７のＡ）又はより小さい値（図７のＢ）になり、＋１０ｄＢより小さければ１次関数で関数近似した直線に従う値になる。
ゲイン制御部８は、図７に示すような１次関数の情報と、スピーカの特性に応じた変更点の情報と、変更点より変動音量が大きい場合のゲイン値の情報とを有し、ゲイン制御部８が高周波成分信号に乗算するゲイン値を算出する際に（ステップＳＴ７）、設定音量が小さく、変動音量が変更点より小さい場合には１次関数からゲイン値を算出し、一方、設定音量が大きく、変動音量が変更点より大きい場合には１次関数から算出されるゲイン値より小さい値のゲイン値を算出するか、又は０を選択して、高調波ゲイン調整部４へ出力する。

なお、図示例では、上記実施の形態１で説明したゲイン値設定方法のうちの１次関数で関数近似した直線からゲイン値を算出する方法に閾値を組み合わせたが、これに限定されるものではなく、上記実施の形態１で説明したその他のゲイン値設定方法に閾値を組み合わせる構成であってもよい。
また、図６及び図７を用いて説明したゲイン値設定方法を組み合わせる構成であってもよい。

以上より、実施の形態２によれば、ゲイン制御部８は、算出したゲイン値が所定の閾値を越える場合に、当該ゲイン値に代えてこの閾値を高調波ゲイン調整部４へ出力するように構成した。このため、設定音量が小さい場合は高調波成分信号のゲイン値を一定値にできるので、入力信号に高調波成分信号を加算する際に高調波成分信号の割合を一定量に抑えて低音感を得つつも歪み感を弱め、音質劣化を防ぐことができる。

また、実施の形態２によれば、ゲイン制御部８は、算出したゲイン値をスピーカ特性に応じて調整するように構成した。このため、設定音量が大きい場合は高調波成分信号のゲイン値を小さくできるので、入力信号に高調波成分信号を加算する際に、スピーカで出力信号をクリップすることによる再生音の音質劣化を防ぐことができる。

実施の形態３．
実施の形態３に係るオーディオ信号再生装置は、図面上は図１に示す構成と同じでありその動作も図２に示すフローチャートと同じであるため、以下では図１及び図２を援用して本実施の形態３を説明する。

このオーディオ信号再生装置は、スピーカ情報格納部１が、図８に示すような複数のスピーカの最低共振周波数ｆ_０をテーブルにしたスピーカ情報として格納している。但し、複数のスピーカ全てがオーディオ信号再生装置に接続されている必要はなく、接続される可能性のあるスピーカのスピーカ情報を予め設定しておけばよい。そして、スピーカ情報格納部１は、接続するスピーカに応じて、そのスピーカのスピーカ情報、即ちスピーカ識別用のインデックスと最低共振周波数ｆ_０とを低音成分抽出部２及びゲイン制御部８へ出力する。

ステップＳＴ１にて低音成分抽出部２が、接続するスピーカに応じて、そのスピーカのスピーカ情報をスピーカ情報格納部１から取得し、スピーカ毎に最低共振周波数ｆ_０以下の低音成分からなる低音成分信号を入力信号から抽出して高調波生成部３へ出力する。

ステップＳＴ７にてゲイン制御部８は、接続するスピーカに応じて、そのスピーカのスピーカ情報をスピーカ情報格納部１から取得し、音量情報格納部７から音量情報を取得して、そのスピーカ情報に対応するインデックスのスピーカの最低共振周波数ｆ_０と設定音量を基に、高調波ゲイン調整部４で高調波成分信号に乗算するためのゲイン値を算出して高調波ゲイン調整部４へ出力する。
なお、ゲイン制御部８によるゲイン値設定方法は、上記実施の形態１で説明した方法でもよいし、上記実施の形態１，２で説明した方法を組み合わせてもよい。

以上より、実施の形態３によれば、スピーカ情報格納部１は、スピーカ情報として、複数のスピーカの最低共振周波数ｆ_０からなるテーブル情報を格納しておき、低音成分抽出部２は、スピーカ毎に、最低共振周波数ｆ_０以下の周波数帯域を低音成分信号として抽出するように構成した。このため、接続スピーカに応じて処理を適切に変更することができ、再生装置の設定音量が変動しても、一定の低音感を得ることができる。

実施の形態４．
図９は、実施の形態４のオーディオ信号再生装置の構成を示し、図１と同一又は相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図９に示すオーディオ信号再生装置は、新たに基本周波数検出部１０を備え、高調波成分信号に乗算するゲイン値をゲイン制御部８が算出する際に、スピーカの最低共振周波数ｆ_０を参照する代わりに、基本周波数検出部１０が低音成分信号から検出した基本周波数を参照する構成にする。

次に、図１０に示すオーディオ信号再生装置のフローチャートに従って、基本周波数検出部１０の詳細を説明する。なお、図１０において図２と同一又は相当の処理については同一の符号を付し説明を省略する。
この基本周波数検出部１０は、ステップＳＴ１にて低音成分抽出部２が抽出した低音成分信号から、基本周波数を検出し、その周波数のｎ倍の周波数（ｎは整数、かつ、ｎ≧１）を周波数情報としてゲイン制御部８へ出力する（ステップＳＴ１１）。
基本周波数検出部１０の基本周波数検出方法としては、自己相関関数、低音成分信号のゼロクロス点検出、ピーク値検出を用いた方法があるが、これらに限定されるものではなく、基本周波数を検出する任意の方法を用いてもよい。

検出した基本周波数に変更があれば（ステップＳＴ１２“ＹＥＳ”）、ステップＳＴ７にてゲイン制御部８が、基本周波数検出部１０より出力された周波数情報と、音量情報格納部７から取得した音量情報とを用いて、高調波ゲイン調整部４で高調波成分信号に乗算するためのゲイン値を算出して高調波ゲイン調整部４へ出力する。
ゲイン制御部８によるゲイン値設定方法は、上記実施の形態１で説明した方法でもよいし、上記実施の形態１，２で説明した方法を組み合わせてもよい。なお、上記実施の形態１，２ではゲイン制御部８がゲイン値を算出する際にその参照周波数として最低共振周波数ｆ_０を用いたが、本実施の形態４では基本周波数検出部１０が出力する周波数情報を参照周波数とする。

以上より、実施の形態４によれば、オーディオ信号再生装置は、低音成分抽出部２が抽出した低音成分信号より基本周波数を検出して、基本周波数のｎ倍の周波数を周波数情報として出力する基本周波数検出部１０を備え、ゲイン制御部８は、スピーカの設定音量と、基本周波数検出部１０が出力した周波数情報とに応じて、高調波生成部３が生成した高調波成分信号に乗算するゲイン値を算出し、高調波ゲイン調整部４へ出力するように構成した。このため、設定音量が変更される場合だけでなく、低音成分信号の基本周波数を検出する度に、高調波成分信号に乗算するゲイン値が更新されるため、低音成分信号に含まれる周波数成分に依存せず、一定の低音感を得ることができる。

なお、上記実施の形態１〜４において、ゲイン制御部８及び音量制御部９が各ゲイン値を算出して更新するタイミングは、図２及び図１０に示すタイミング以外（例えばステップＳＴ１の前段等）であってもよく、適宜設計すればよい。

また、上記実施の形態１〜４のオーディオ信号再生装置は、スピーカ情報格納部１、低音成分抽出部２、高調波生成部３、高調波ゲイン調整部４、加算器５、音量ゲイン調整部６、音量情報格納部７、ゲイン制御部８、音量制御部９、及び基本周波数検出部１０をそれぞれ専用のハードウェアで構成してもよい。あるいは、オーディオ信号再生装置をコンピュータで構成してもよく、その場合は上記各部の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、コンピュータのＣＰＵがメモリに格納されているプログラムを実行する。

１ スピーカ情報格納部、２ 低音成分抽出部、３ 高調波生成部、４ 高調波ゲイン調整部、５ 加算器、６ 音量ゲイン調整部、７ 音量情報格納部、８ ゲイン制御部、９ 音量制御部、１０ 基本周波数検出部。

Claims (9)

1. 入力信号より低音成分信号を抽出する低音成分抽出部と、
   前記低音成分抽出部が抽出した低音成分信号より高調波成分信号を生成する高調波生成部と、
   前記高調波生成部が生成した高調波成分信号のゲイン調整を行う高調波ゲイン調整部と、
   前記高調波ゲイン調整部によりゲイン調整された前記高調波成分信号と前記入力信号とを加算して、効果付与信号を生成する加算器と、
   前記加算器が生成した効果付与信号のゲイン調整を行う音量ゲイン調整部と、
   スピーカの特徴を表すスピーカ情報と、当該スピーカの設定音量とに応じて、前記高調波生成部が生成した高調波成分信号に乗算するゲイン値を算出し、前記高調波ゲイン調整部へ出力するゲイン制御部と、
   前記設定音量に応じて、前記加算器が生成した効果付与信号に乗算するゲイン値を算出し、前記音量ゲイン調整部へ出力する音量制御部とを備えるオーディオ信号再生装置。
2. スピーカ情報は、スピーカの最低共振周波数であり、
   低音成分抽出部は、前記最低共振周波数以下の周波数帯域を低音成分信号として抽出することを特徴とする請求項１記載のオーディオ信号再生装置。
3. スピーカ情報は、複数のスピーカの最低共振周波数からなるテーブル情報であり、
   低音成分抽出部は、前記スピーカ毎に、前記最低共振周波数以下の周波数帯域を低音成分信号として抽出する請求項１記載のオーディオ信号再生装置。
4. 低音成分抽出部が抽出した低音成分信号より基本周波数を検出して、周波数情報として出力する基本周波数検出部を備え、
   ゲイン制御部は、スピーカの設定音量と、前記基本周波数検出部が出力した周波数情報とに応じて、高調波生成部が生成した高調波成分信号に乗算するゲイン値を算出し、前記高調波ゲイン調整部へ出力することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のオーディオ信号再生装置。
5. ゲイン制御部は、所定の音量を基準音量とし、前記基準音量より設定音量が大きい場合は、前記基準音量から当該設定音量への変動音量より小さいゲインになるように、前記基準音量より設定音量が小さい場合は、前記基準音量から当該設定音量への変動量より大きいゲインになるように、前記基準音量及び各設定音量の等ラウドネス曲線を基にスピーカ情報又は周波数情報が示す周波数におけるゲイン値を算出することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載のオーディオ信号再生装置。
6. ゲイン制御部は、基準音量から設定音量への変動音量と、等ラウドネス曲線を基に算出されるスピーカ情報又は周波数情報が示す周波数におけるゲイン値との関係を関数近似した関数を有し、当該関数よりゲイン値を算出することを特徴とする請求項５記載のオーディオ信号再生装置。
7. ゲイン制御部は、算出したゲイン値が所定の閾値を越える場合に、当該ゲイン値に代えて前記閾値を高調波ゲイン調整部へ出力することを特徴とする請求項５又は請求項６記載のオーディオ信号再生装置。
8. ゲイン制御部は、算出したゲイン値をスピーカ特性に応じて調整することを特徴とする請求項５から請求項７のうちのいずれか１項記載のオーディオ信号再生装置。
9. 基本周波数検出部は、低音成分信号より基本周波数を検出し、当該基本周波数のｎ倍（ｎは整数かつｎ≧１）の周波数を周波数情報として出力することを特徴とする請求項４記載のオーディオ信号再生装置。

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