JP2012147179A - Bass intensifier, bass intensifying method, and computer program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、低音の増強が可能な低音増強装置、低音増強方法及びコンピュータプログラムに関する。 The present invention relates to a bass enhancement device capable of boosting bass, a bass enhancement method, and a computer program.
従来の音声再生装置には、小音量時の聴感バランスを補償するラウドネスコントロールが実施されてきた。音量が小さいときに、一般的に低音域と高音域がより聞き取りにくくなるという人間の聴覚の性質を利用したものである。音量の減少に連動させて低音域と高音域とをブースト補正するラウドネスコントロールにより、聴覚上の周波数特性を平坦に近づけることが可能となる。 Conventional audio reproduction devices have been implemented with loudness control that compensates for the audible balance at low volumes. This is based on the human auditory property that the bass and treble are generally harder to hear when the volume is low. The loudness control that boosts and corrects the low and high frequencies in conjunction with the decrease in volume makes it possible to make the frequency characteristics on the auditory side more flat.
特に、低音を増強する方法として、低音域の基本波に非線形歪による高調波歪を加えて、聴感上低音が増幅される擬似低音効果を用いるものがある。音量が小さい場合は、擬似低音効果により低音を増強しても問題ない。しかし、音量が大きくなると、擬似低音効果による高調波歪の成分が聴感上不快なものとなる。高調波歪による聴感の悪化を防止するため、低音域と高音域とのレベルを比較して、高調波歪の発生量を制御する提案がある(特許文献1参照)。 In particular, as a method of enhancing the bass, there is a method of using a pseudo bass effect in which a bass tone is amplified by adding a harmonic distortion due to a nonlinear distortion to a fundamental wave in a bass range. When the volume is low, there is no problem even if the bass is increased by the pseudo bass effect. However, when the volume is increased, the harmonic distortion component due to the pseudo bass effect becomes uncomfortable in terms of hearing. In order to prevent deterioration of the audibility due to harmonic distortion, there is a proposal for controlling the amount of harmonic distortion by comparing the levels of low and high frequencies (see Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1は低音域と高音域とのレベル差に基づく方法であり、必ずしも音量の大小に基づいて擬似低音効果を制御するものではない。 However, Patent Document 1 is a method based on the level difference between the low sound range and the high sound range, and does not necessarily control the pseudo bass effect based on the volume level.
本発明の目的は、小音量時に低音増強ができ、音量増加に伴う聴感の悪化を防止することが可能な低音増強装置、低音増強方法及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a bass enhancement device, a bass enhancement method, and a computer program that can perform bass enhancement at a low volume level and can prevent a deterioration in audibility associated with the volume increase.
本発明の第1の態様によれば、スピーカから再生される音声の低音成分を増強する低音増強装置において、入力端子に入力した入力音声信号から、スピーカの再生周波数帯域以下の周波数成分である基本波帯域成分を抽出する基本波抽出回路と、スピーカにより再生される音量を検出して、その再生音量の大小に応じた制御信号を生成する音量検出回路と、制御信号に基づいて基本波帯域成分の高調波成分を発生する高調波発生回路とを備える低音増強装置が提供される。 According to the first aspect of the present invention, in the bass enhancement device that enhances the bass component of the sound reproduced from the speaker, the basic frequency component is a frequency component equal to or lower than the reproduction frequency band of the speaker from the input sound signal input to the input terminal. A fundamental wave extraction circuit that extracts a waveband component, a volume detection circuit that detects a volume reproduced by a speaker and generates a control signal according to the volume of the reproduction volume, and a fundamental band component based on the control signal There is provided a bass enhancement device including a harmonic generation circuit that generates a higher harmonic component.
本発明の第2の態様によれば、スピーカから再生される音声の低音成分を増強する低音増強方法において、入力端子に入力された入力音声信号から、スピーカの再生周波数帯域以下の周波数成分である基本波帯域成分を抽出する基本波抽出ステップと、スピーカにより再生される音量を検出して、その再生音量の大小に応じた制御信号を生成する音量検出ステップと、制御信号に基づいて基本波帯域成分の高調波成分を発生する高調波発生ステップとを有する低音増強方法が提供される。 According to the second aspect of the present invention, in the bass enhancement method for enhancing the bass component of the sound reproduced from the speaker, the frequency component is equal to or lower than the reproduction frequency band of the speaker from the input sound signal input to the input terminal. A fundamental wave extraction step for extracting a fundamental wave band component, a volume detection step for detecting a volume reproduced by a speaker and generating a control signal according to the magnitude of the reproduction volume, and a fundamental band based on the control signal A bass enhancement method is provided that includes a harmonic generation step for generating a harmonic component of the component.
本発明の第3の態様によれば、スピーカから再生される音声の低音成分を増強する低音増強装置のコンピュータに、入力端子に入力された入力音声信号から、スピーカの再生周波数帯域以下の周波数成分である基本波帯域成分を抽出する基本波抽出ステップと、スピーカにより再生される音量を検出して、その再生音量の大小に応じた制御信号を生成する音量検出ステップと、制御信号に基づいて基本波帯域成分の高調波成分を発生する高調波発生ステップとを実行させるコンピュータプログラムが提供される。 According to the third aspect of the present invention, a frequency component equal to or lower than the reproduction frequency band of the speaker is input from the input audio signal input to the input terminal to the computer of the bass enhancement device that enhances the bass component of the audio reproduced from the speaker. A fundamental wave extraction step for extracting a fundamental wave band component, a volume detection step for detecting a volume reproduced by a speaker, and generating a control signal corresponding to the magnitude of the reproduction volume, and a basis based on the control signal A computer program for executing a harmonic generation step for generating a harmonic component of a waveband component is provided.
本発明によれば、小音量時に低音増強ができ、音量増加に伴う聴感の悪化を防止することが可能な低音増強装置、低音増強方法及びコンピュータプログラムを提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a bass enhancement device, a bass enhancement method, and a computer program that can perform bass enhancement at a low volume level and can prevent deterioration of the audibility associated with the volume increase.
以下図面を参照して、本発明の形態について説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。但し、図面は模式的なものであり、装置やシステムの構成等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な構成は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの構成等が異なる部分が含まれていることは勿論である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic and the configuration of the apparatus and system is different from the actual one. Therefore, a specific configuration should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different structures and the like are included between the drawings.
又、以下に示す本発明の実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。 The following embodiments of the present invention exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention. The technical idea of the present invention is based on the material and shape of component parts. The structure, arrangement, etc. are not specified below. The technical idea of the present invention can be variously modified within the technical scope described in the claims.
本発明の実施の形態に係る低音増強装置100は、図1に示すように、遅延回路3、基本波抽出回路4、高調波発生回路5、バンドパスフィルタ6、増幅回路7、8、加算回路9、音量調節ボリューム10、音量検出回路11を備える。遅延回路3及び基本波抽出回路4の入力は、入力端子1に接続される。遅延回路3の出力は、増幅回路7の入力に接続される。基本波抽出回路4の出力は、高調波発生回路5の入力に接続される。高調波発生回路5の出力は、バンドパスフィルタ6の入力に接続される。バンドパスフィルタ6の出力は、増幅回路8の入力に接続される。増幅回路7、8の出力は、それぞれ加算回路9の入力に接続される。加算回路9の出力は、出力端子2に接続される。音量検出回路11は、音量調節ボリューム10及び高調波発生回路5に接続される。なお、必要に応じて、各部の間に他の機能ブロックが入るような構成にしてもよい。
As shown in FIG. 1, a
音声信号は、入力端子1から低音増強装置100に入力する。遅延回路3は、入力音声信号に対して、基本波抽出回路4及び高調波発生回路5等による処理時間の遅延を補償する。つまり、基本波抽出回路4及び高調波発生回路5等による処理時間分だけ、音声信号を遅延させる。そして、遅延補償された主音声信号が、増幅回路7に出力される。
The audio signal is input from the input terminal 1 to the
基本波抽出回路4は、本実施の形態の低音増強装置100によって低音を増強された音声を再生する音声再生装置で用いられるスピーカ(図示省略)の再生周波数帯域以下の周波数帯域において基本波帯域成分を、入力音声信号から抽出する。例えば、図2に示すように、スピーカ再生特性において、最低共振周波数f0付近の遮断周波数fcと、遮断周波数fcの1/2の周波数fc/2との間の範囲を基本波帯域とする。この場合、基本波抽出回路4として、周波数fc/2〜fcの範囲の周波数帯域を通過させるバンドパスフィルタを用いればよい。バンドパスフィルタの低域側の遮断周波数をfc/2とするのは、周波数fc/2以下の周波数成分は、その高調波成分についても、スピーカで再生することが困難な周波数帯域fc/2〜fcに入ってしまう可能性があるためである。抽出した基本波帯域成分は、高調波発生回路5に出力される。
The fundamental wave extraction circuit 4 has a fundamental wave band component in a frequency band equal to or lower than a reproduction frequency band of a speaker (not shown) used in an audio reproduction apparatus that reproduces audio whose bass is enhanced by the
なお、常に同様なスピーカに用いる低音増強装置においては、遮断周波数fcは、予め決めておけばよい。また、遮断周波数fcを変更することができるフィルタを用いて、接続されるスピーカに応じて変更するようにしてもよい。そのように、接続されるスピーカに応じて遮断周波数fcを変更する場合は、図示を省略する制御部が、スピーカの最低共振周波数f0に関する情報を取得し、その情報に応じて、遮断周波数fcを設定する。 It should be noted that in the bass enhancement device that is always used for the same speaker, the cutoff frequency fc may be determined in advance. Moreover, you may make it change according to the speaker connected using the filter which can change the cutoff frequency fc. As described above, when the cutoff frequency fc is changed according to the connected speaker, a control unit (not shown) acquires information on the lowest resonance frequency f0 of the speaker, and the cutoff frequency fc is set according to the information. Set.
なお、図3に示すように、スピーカの遮断周波数fc以下の全周波数帯域を基本波帯域としてもよい。そのようにしても低音増強効果は得られる。低域において狭帯域のバンドパスフィルタが設計困難な場合に有効である。 In addition, as shown in FIG. 3, it is good also considering all the frequency bands below the cut-off frequency fc of a speaker as a fundamental wave band. Even so, the bass enhancement effect can be obtained. This is effective when it is difficult to design a band-pass filter having a narrow band in a low frequency range.
音量調節ボリューム10は、スピーカにより再生される音量を調節する。音量検出回路11は、音量調節ボリューム10の位置を検出することで、スピーカによる再生音量の大小に応じた制御信号を生成する。なお、音量調節ボリューム10の位置を検出せずに、音声信号のレベルを検出することでスピーカによる再生音量の大小に応じた制御信号を生成してもよい。高調波発生回路5は、音量検出回路11で生成された制御信号に基づき、基本波抽出回路4で抽出された基本波帯域成分の高調波成分を生成する。
The
バンドパスフィルタ6は、高調波発生回路5から出力された高調波成分の内、不要な周波数成分を除去し、所望の高調波成分を増幅回路8に出力する。例えば、約1kHz以上の高調波成分は、擬似低音効果に寄与しないうえ、聴感的に敏感な帯域に悪影響を与える。また、高調波発生回路5の非線形処理では、高調波以外にも副次的に低域の基本波帯域成分も発生する。このような不要の高域成分や低域成分を除去することがバンドパスフィルタ6の目的である。加算回路9は、増幅回路7からの主信号と、増幅回路8からの高調波成分の信号とを加算して出力端子2に出力する。
The
例えば、図4に示すように、音量検出回路11は、音量調節ボリュームの位置に応じて、高調波発生量を制御する制御信号を生成する。高調波発生回路5は制御信号により、小音量に相当する音量調節ボリュームの位置では、高調波発生量が大きく、大音量に相当する位置では高調波発生量が小さくなるように制御される。なお、音量レベルが所定の上限を超えて大きくなると、高調波が聴感上歪として知覚されるようになる。このような場合は、図4に示すように、音量レベルの上限に対応して、音量調節ボリュームの位置の上限Thを設定し、上限Th以上では、高調波発生量が0となるように制御する。
For example, as shown in FIG. 4, the sound
高調波発生回路5としては、全波整流法、べき乗法、ゼロクロス法等の高調波の生成が可能な非線形処理回路が用いられる。音量検出回路11で生成される制御信号は、高調波発生回路5の非線形処理パラメータを制御する。
As the
図5は、高調波発生回路5の入力波形及び出力波形の振幅の変化を示す。図5に示すように、小音量レベル時には、高調波発生回路5の高調波発生量は大きくしているので、波形の変形量の大きな非線形特性NAとなる。音量レベルが増加するにしたがって、高調波発生量は減少させているため、非線形特性NAに比べて波形の変形量の小さな非線形特性NBとなる。また、図4に示したように、上限Th以上では、高周波発生量が0であり、波形の変形がない線形特性NCとなる。つまり、高調波発生回路5の入出力特性は、音量が大きいほど線形特性に近くなる。
FIG. 5 shows changes in the amplitude of the input waveform and output waveform of the
例えば、図6に示すように、入力再生信号が正弦波であれば、小音量レベル時の高調波発生回路5からは、図7に示すように、非線形特性NAに対応して高調波歪を多く含んだ出力波形PAが出力される。音量レベルが増加すると、高調波発生回路5からは、非線形特性NBに対応して高調波歪が減少した出力波形PBが出力される。上限Th以上に対応する大音量レベルでは、高調波発生回路5からは、線形特性NCに対応して高調波歪のない出力波形PCが出力される。
For example, as shown in FIG. 6, if the input reproduction signal is a sine wave, the
実施の形態に係る低音増強装置100では、音量調節ボリュームの位置を検出して、スピーカの再生音量の大小に応じた制御信号を生成する。小音量時には、高調波発生量を大きくし、大音量時には高調波発生量を減少、あるいは0にして、入力音声信号に加算する。このように、音量に応じて音声信号に加算する高調波成分の量を調整しているので、聴感上歪として高調波成分が知覚されないようにすることができる。また、上限Th以上の大音量では、高調波発生量は0であるので、歪のない再生音を実現できる。
In the
なお、上述の説明では、高調波発生回路5の非線形処理パラメータを調整して、高調波成分の発生量を制御しているが、生成した高調波成分の出力ゲインを調整してもよい。例えば、図8に示すように、高調波発生回路5は、非線形処理回路5a、増幅回路5bを含む。非線形処理回路5aは、基本波抽出回路4から入力された基本波帯域成分に非線形処理を行って高調波信号を生成する。音量検出回路11で生成された制御信号は、増幅回路5bの制御端子に入力される。制御信号に基づいて、増幅回路5bの増幅率が制御され、出力される高調波信号の強度を制御することができる。その結果、音量の増大にしたがって、加算される高調波成分を減少させ、音量の上限以上では高調波成分を0とすることができる。
In the above description, the nonlinear processing parameter of the
(その他の実施の形態)
上記のように、本発明の実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者にはさまざまな代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係わる発明特定事項によってのみ定められるものである。例えば、本発明は各実施形態の各部の動作をコンピュータに実現させるためのプログラムを含むものである。これらのプログラムは、記録媒体から読み取られてコンピュータに取り込まれてもよいし、通信ネットワークを介して伝送されてコンピュータに取り込まれてもよい。また、本発明は各実施の形態の各部が行う低音増強方法を含むものである。
(Other embodiments)
Although the embodiments of the present invention have been described as described above, it should not be understood that the descriptions and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art. Accordingly, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description. For example, the present invention includes a program for causing a computer to realize the operation of each unit of each embodiment. These programs may be read from a recording medium and loaded into a computer, or may be transmitted via a communication network and loaded into a computer. Further, the present invention includes a bass enhancement method performed by each unit of each embodiment.
3…遅延回路
4…基本波抽出回路
5…高調波発生回路
6…バンドパスフィルタ
7…増幅回路
8…増幅回路
9…加算回路
10…音量調節ボリューム
11…音量検出回路
100…低音増強装置
DESCRIPTION OF
Claims (5)
入力端子に入力された入力音声信号から、前記スピーカの再生周波数帯域以下の周波数成分である基本波帯域成分を抽出する基本波抽出回路と、
前記スピーカにより再生される音量を検出して、その再生音量の大小に応じた制御信号を生成する音量検出回路と、
前記制御信号に基づいて前記基本波帯域成分の高調波成分を発生する高調波発生回路と
を備える低音増強装置。 In the bass enhancement device that enhances the bass component of the sound reproduced from the speaker,
A fundamental wave extraction circuit that extracts a fundamental wave band component that is a frequency component below the reproduction frequency band of the speaker from an input audio signal input to the input terminal;
A volume detection circuit that detects a volume reproduced by the speaker and generates a control signal according to the magnitude of the reproduction volume;
And a harmonic generation circuit that generates a harmonic component of the fundamental band component based on the control signal.
入力端子に入力された入力音声信号から、前記スピーカの再生周波数帯域以下の周波数成分である基本波帯域成分を抽出する基本波抽出ステップと、
前記スピーカにより再生される音量を検出して、その再生音量の大小に応じた制御信号を生成する音量検出ステップと、
前記制御信号に基づいて前記基本波帯域成分の高調波成分を発生する高調波発生ステップと
を有することを特徴とする低音増強方法。 In the bass enhancement method for enhancing the bass component of the sound reproduced from the speaker,
A fundamental wave extraction step of extracting a fundamental wave band component that is a frequency component equal to or lower than the reproduction frequency band of the speaker from the input audio signal input to the input terminal;
A volume detection step of detecting a volume reproduced by the speaker and generating a control signal according to the magnitude of the reproduction volume;
And a harmonic generation step of generating a harmonic component of the fundamental band component based on the control signal.
入力端子に入力された入力音声信号から、前記スピーカの再生周波数帯域以下の周波数成分である基本波帯域成分を抽出する基本波抽出ステップと、
前記スピーカにより再生される音量を検出して、その再生音量の大小に応じた制御信号を生成する音量検出ステップと、
前記制御信号に基づいて前記基本波帯域成分の高調波成分を発生する高調波発生ステップと
を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。 To the computer of the bass enhancement device that enhances the bass component of the sound reproduced from the speaker
A fundamental wave extraction step of extracting a fundamental wave band component that is a frequency component equal to or lower than the reproduction frequency band of the speaker from the input audio signal input to the input terminal;
A volume detection step of detecting a volume reproduced by the speaker and generating a control signal according to the magnitude of the reproduction volume;
And a harmonic generation step of generating a harmonic component of the fundamental band component based on the control signal.
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