JP2012217022A - 音響装置および音量補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低コスト化を図りつつ、適正に音量を補正すること。
【解決手段】目標利得決定部（１７ａ）が、音響信号の信号レベル値の代表値に基づいて算出利得を算出し、利得比較部（１７ｂ）が、内部メモリに記憶した比較値と算出された算出利得との比較結果に基づいて音響信号の信号レベル値の最大値に対応する比較後利得を出力し、目標利得決定部（１７ａ）が、出力された比較後利得を係数化した利得を目標利得として決定し、音量補正部（１３）が、決定された目標利得に基づいて音量を補正するように音響装置を構成する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、音響信号の音量を補正する音響装置および音量補正方法に関する。

従来、ラジオチューナーやＣＤ（Compact Disc）プレイヤーなど、複数の音響ソースの音響信号を再生する音響装置が知られている。また、かかる音響装置は、据え置き型のコンポーネントオーディオや車載用音響装置など、その種類も豊富である。

特に、車載用音響装置は、近年のカーナビゲーションシステムとの融合や携帯型デジタル音楽プレイヤーとの連携により、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＤＴＶ（Digital Television）チューナーあるいはＡＵＸ（Auxiliary）端子入力など、再生される音響ソースの多様化が進んできている。

ところで、各音響ソースの特性は、再生帯域や、アナログおよびデジタルといった信号の種別などに示されるように、それぞれ異なるのが通常である。そして、かかる特性の違いは、音響ソースの切り替え時に音量変化を招きやすく、聴取者に対しても違和感を与えがちである。

また、ＡＵＸ端子に接続される携帯型デジタル音楽プレイヤーの普及により、かかる音量変化の発生は、音響ソースの切り替え時だけでなく、同一音響ソースの楽曲間においても目立ちやすくなってきている。

そこで、かかる音量変化を生じさせないように、音響ソースや楽曲の切り替わり時における音響信号の信号レベル値に基づいて利得を算出し、かかる利得に基づいて音量を補正（増幅・減衰）する技術が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。

また、従来、自動車の開発は、総じて低コスト化が求められてきた。したがって、かかる自動車に搭載される車載用音響装置に対しても、常に低コスト化が求められている。

特開２００１−３５９１８４号公報

しかしながら、従来技術を用いた場合、上述の低コスト化の観点からは不十分であるという問題があった。たとえば、特許文献１は、かかる低コスト化の観点については言及していない。

これらのことから、低コスト化を図りつつ、適正に音量を補正することができる音響装置あるいは音量補正方法をいかにして実現するかが大きな課題となっている。

本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであって、低コスト化を図りつつ、適正に音量を補正することができる音響装置および音量補正方法に関する。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、音響信号の信号レベル値に基づいて前記音響信号の音量を補正する音響装置であって、前記信号レベル値に基づき音量補正利得を記憶する利得記憶手段と、最新の前記信号レベル値に基づき最新音量補正利得を算出する最新音量補正利得算出手段と、前記最新音量補正利得算出手段により算出された前記最新音量補正利得と、前記利得記憶手段によって記憶された前記音量補正利得とを比較し、前記最新音量補正利得が前記音量補正利得より小さい場合に、前記利得記憶手段によって記憶された前記音量補正利得を前記最新音量補正利得で更新する利得値更新手段と、前記利得記憶手段によって記憶された前記音量補正利得により前記音響信号の再生音量を補正する音量補正手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明は、音響信号の信号レベル値の最大値が更新された場合に前記最大値に基づいて前記音響信号の音量を補正する音響装置であって、前記信号レベル値と所定の基準レベル値との差分を算出した結果である算出利得を記憶する利得記憶手段と、前記利得記憶手段によって記憶された前記算出利得と、最新の前記算出利得との比較結果に基づいて前記音量の補正に用いる目標利得を決定する処理を行う利得処理手段と、前記利得処理手段によって決定された前記目標利得に基づいて前記音量を補正する音量補正手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、低コスト化を図りつつ、適正に音量を補正することができるという効果を奏する。

図１は、本発明に係る音量補正手法の概要を示す図である。 図２は、実施例に係る音響装置の構成例を示す図である。 図３は、ＤＳＰの回路ブロックの構成例を示す図である。 図４は、目標利得決定部が算出する算出利得の説明図である。 図５は、利得比較部の動作例を示す図である。 図６は、滑らかに音響信号を増幅する制御例を示すタイミングチャートである。 図７は、実施例に係るＤＳＰが実行する処理の処理手順を示すフローチャートである。

以下に、添付図面を参照して、本発明に係る音量補正手法の好適な実施例を詳細に説明する。なお、以下では、本発明に係る音量補正手法の概要について図１を用いて説明した後に、本発明に係る音量補正手法を適用した音響装置および音量補正方法についての実施例を図２〜図７を用いて説明することとする。

まず、本発明に係る音量補正手法例の概要について図１を用いて説明する。図１は、本音量補正手法の概要を示す図である。なお、図１の（Ａ）には、時間軸Ｔを横軸とした音響信号の信号レベル値の変動をあらわす波形の一例を、図１の（Ｂ）には、音量補正手法の一例を、図１の（Ｃ）には、本音量補正手法の概要を、それぞれ示している。

音響信号の音量補正は、理想的には曲全体のレベル分布（基本的には最大レベル）に基づき増幅器の利得（減衰器の減衰度）を決めるのが好ましい。しかし、この方法の場合は、曲再生前の曲全体に渡って解析を行って利得を決める必要があり、処理負荷が大きい、利得決定に時間がかかり再生が速やかに行われない問題がある。そこで、楽曲を再生しつつ信号レベル値を監視し、信号レベル値が最大値を更新した時に当該信号レベル値の最大値に基づき音量補正を方法が考案されている。尚、この場合、曲頭部分における所定期間だけ監視して補正値を決め、その後（当該曲の再生中）はその補正値を用いる方法や、更にその後最大値を超える信号が検出された場合には一次的に音量を下げる処理を加えた方法等も考案されている。そして更に具体的には、例えば信号レベル値の最大値と所定の基準レベル値との差分に基づき利得を算出し、算出した利得に基づいて音響信号を増幅（あるいは減衰）すると言った処理を行う。

たとえば、図１の（Ａ）に示す波形の一例の場合、最大値が更新された時間Ｔ１、時間Ｔ２および時間Ｔ４における信号レベル値（図中の下向き矢印参照）と所定の基準レベル値との各差分に基づき各利得が決定される。

したがって、各利得の算出は、信号レベル値の変動を監視しつつ、かかる監視において信号レベル値の最大値の更新を検知したことを条件として行われるのがよい。そこで、かかる点を、プログラムや回路などで実現する場合の処理ブロック構成に端的にあらわしてみることとする。

かかる場合、たとえば、図１の（Ｂ）に示すように、音響信号を入力し、かかる音響信号の信号レベル値と内部メモリなどに保持する前回までの「最大値」γとを比較する「最大値の更新を監視する処理部」（「最大値」γが更新された場合、その新しい最大値を「最大値」γとして記憶）と、更新された「最大値」γに基づき利得を求めて「制御利得」αとして記憶し、この「制御利得」αを用いて増幅器（図中の「ＡＭＰ」参照）を制御する「利得処理部」により実現されることとなる。なお、図１の（Ｂ）に示すように、音響信号の原信号は、時定数「τ」で遅延され、増幅器に入力される。

なお、このような処理ブロック構成の場合、「最大値の更新を監視する処理部」は新しい入力信号がそれまでの「最大値」αを更新するか否かの判断を行う為に過去の「最大値」αを内部メモリに記憶しておく必要があり、また「利得処理部」は増幅器の利得を遅滞無く制御するために利得制御値である「利得」αを内部メモリに記憶しておく必要がある（図１の（Ｂ）参照）。

尚、図１の（Ｂ）に示すように、音響ソースや楽曲の切り替わり時には、あらたな音響ソースや楽曲の信号レベル値にあわせて利得を算出し直し、「最大値の更新を監視する処理部」の「最大値」γを初期化する必要がある。

このような処理ブロック構成とすれば、更新された「最大値」γに対応する「利得」αを確かに算出することができるので、かかる「利得」αに基づく適正な音量補正を行うことは実現可能である。しかしながら、低コスト化の観点を加味すれば、それぞれの処理ブロックに内部メモリを必要とするため、不経済であるともいえる。

ここで、かかる内部メモリに保持される「最大値」γおよび「利得」αに着目することとする。かかる「最大値」γおよび「利得」αは、いずれも音響信号の信号レベル値の最大値に基づく値である。

そこで、本音量補正手法では、当該処理における「最大値」γの記憶を省くこととした。すなわち、上記した図１の（Ｂ）の「最大値の更新を監視する処理部」が「最大値」γを用いて行う信号レベル値の変動の監視処理を、図１の（Ｃ）に示すように、「利得処理部」の記憶する「利得」αで当該処理における「最大値」γの更新を監視できるようにした。

具体的には、図１の（Ｃ）に示すように、本発明に係る音量補正手法では、「利得処理部」は音響信号を入力し、信号レベル値が前回までの最大値を更新するか否かに関わらず、現時点における最新の利得を算出し、該算出利得が記憶している「利得」αを下回っているか判断して、下回っていればその新しい利得で「利得」αを更新する。つまり、音響信号レベルと利得は相反する関係にあるので、音響信号レベルの「最大値」γにおける最大値の更新を、「利得」αにおける最小値の更新で判定し、増幅器に対する「利得」αの更新処理を行うようにする。

なお、所定の比較条件を含む、「利得処理部」の処理の詳細は、図４および図５を用いて後述する。

また、図１の（Ｃ）に示すように、「利得処理部」は、音響ソースや楽曲の切り替わりを検知した場合には、「利得」αを任意の値で初期化する。かかる点については、図５を用いて後述する。

このように、本音量補正手法では、音響信号の信号レベル値の変動の監視を、利得の変動を監視することによって代替した。したがって、前回までの信号レベル値の最大値γを保持することなく、前回までの利得αを保持するだけで済むので、内部メモリなどの部品点数を減らすことができ、コスト性に優れた適正な音量補正を行うことが可能となる。

以下では、図１を用いて説明した音量補正手法を適用した音響装置および音量補正方法についての実施例を詳細に説明する。なお、以下では、説明を分かりやすくするために、用語の定義として、最新の音響信号の信号レベル値を所定の基準レベル値から減算して求めた利得を「算出利得」と記載する。また、「最新音量補正利得」と言い換えてもよい。

また、上記した信号レベル値の前回までの最大値に対応する算出利得、言い換えれば、図１の（Ｃ）に示した「利得処理部」の内部メモリに記憶された「利得」αに対応する算出利得を「比較値」と記載する。また、「音量補正利得」と言い換えてもよい。

また、「算出利得」と「比較値」との比較後において、信号レベル値の最大値に対応する利得であると判定される利得を「比較後利得」と記載する。また、「比較後利得」を係数化した利得を「目標利得」と記載する。

また、以下では、音響信号の「増幅」と記載する場合には、かかる「増幅」に「減衰」、すなわち、負の増幅の意味を含むものとする。

図２は、本実施例に係る音響装置１の構成例を示す図である。図２に示すように、本実施例に係る音響装置１は、マイコン２と、操作部３と、表示部４と、セレクタ５と、音響ソース６と、メインアンプ７と、記憶部８と、ＤＳＰ１０とを備えている。また、外部にスピーカ９を配置している。

ＤＳＰ１０は、セレクタ５を介して入力された音響ソース６の音響信号の音量補正を行うマイクロプロセッサである。また、ＤＳＰ１０は、音量の補正を施した音響信号を、後述するメインアンプ７に対して出力する。

なお、ＤＳＰ１０は、音量の補正だけでなく音響信号に関わる種々のデジタル信号処理を行うことができるが、本実施例では、音量を補正する機能に特化して説明を行うものとする。また、ＤＳＰ１０の詳細については、図３を用いて後述する。

マイコン２は、音響装置１全体を制御する中央制御ユニットである。なお、マイコン２は、機能ごとに分化した複数のユニットで構成することとしてもよい。本実施例では、マイコン２が単一のユニットであるものとして説明を行う。

また、マイコン２は、後述する音響ソース６や楽曲の切り替わり時などに、かかる旨を含む切替信号をＤＳＰ１０に対して通知する。切替信号には、ＤＳＰ１０における音量補正に用いる「初期値」を含むことができる。かかる点については、後述する。

操作部３は、ユーザの入力操作を受け付ける操作部品である。かかる操作部品には、ダイヤルやボタンといったハードウェア部品だけでなく、後述する表示部４に表示されたボタンなどのソフトウェア部品が含まれる。

表示部４は、ユーザに対して表示情報を表示する出力デバイスである。セレクタ５は、マイコン２からの切り替え要求に基づき、後述する音響ソース６の中から特定の音響ソースを選択し、選択した音響ソースの音響信号をＤＳＰ１０に対して出力するデバイスである。

音響ソース６は、ＦＭチューナー、ＡＭチューナーあるいはＣＤプレイヤーといった音響デバイス群である。かかる音響ソース６は、マイコン２によって制御される。メインアンプ７は、操作部３からマイコン２を介して入力されたユーザによる音量調整量とＤＳＰ１０から入力された音響信号とに基づき、音響信号を増幅するデバイスである。また、メインアンプ７は、増幅した音響信号をスピーカ９に対して出力する。

スピーカ９は、メインアンプ７から入力された音響信号を物理振動に変えて音として出力する出力デバイスである。なお、図２には、単体のスピーカ９を示しているが、実際のデバイスの数を限定するものではない。したがって、モノラルスピーカであっても、ステレオスピーカであってもよい。

記憶部８は、ハードディスク、不揮発性メモリ、レジスタといった記憶デバイスで構成される記憶部である。

次に、ＤＳＰ１０の詳細について図３を用いて説明する。図３は、ＤＳＰ１０の回路ブロックの構成例を示す図である。なお、図３では、ＤＳＰ１０の特徴を説明するために必要な構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。また、以下では、各構成要素を回路ブロックとして説明するが、構成要素の性質を限定するものではなく、たとえば、各構成要素の機能をソフトウェアによって実現してもよい。

図３に示すように、ＤＳＰ１０は、通信Ｉ／Ｆ（インタフェース）１１と、遅延処理部１２と、音量補正部１３と、第１ＢＰＦ（Band-Pass Filter）１４および第２ＢＰＦ１５を含むＢＰＦ群と、信号レベル算出部１６と、目標利得決定部１７ａと、利得比較部１７ｂとを備えている。なお、目標利得決定部１７ａおよび利得比較部１７ｂは、図１に示した「利得処理部」として機能する（図中の破線の矩形で囲まれた利得処理部１７を参照）。

また、音量補正部１３は、アンプ１３ａと、目標利得１３ｂを記憶する内部メモリとをさらに備えている。また、信号レベル算出部１６は、第１積分回路１６ａと、第２積分回路１６ｂと、選択部１６ｃとをさらに備えている。また、利得比較部１７ｂは、比較値１７ｂａを記憶する内部メモリをさらに備えている。

なお、図３に示すように、ＤＳＰ１０に入力される音響信号は、遅延処理部１２の前段で２系統に分岐される。以下では、遅延処理部１２を介する系統を示す場合には「直系統」と、他方の系統を示す場合には「補正系統」と、それぞれ記載するものとする。

通信Ｉ／Ｆ１１は、マイコン２との通信を行う通信デバイスである。かかる通信Ｉ／Ｆ１１を介して、マイコン２から上記した「初期値」などが入力される。かかる初期値の詳細については、後述する。

遅延処理部１２は、セレクタ５から入力された音響信号を所定時間分遅延させたうえで、音量補正部１３に対して出力する回路ブロックである。かかる遅延は、セレクタ５から入力される音響信号と、目標利得決定部１７ａから出力される目標利得との同期をとるために行われる。

音量補正部１３は、目標利得決定部１７ａから入力された目標利得を、目標利得１３ｂとして内部メモリに記憶しつつ、アンプ１３ａを用いてかかる目標利得１３ｂを乗算することによって、遅延処理部１２から入力された直系統の音響信号を増幅する回路ブロックである。また、音量補正部１３は、増幅後の音響信号を、メインアンプ７（図２参照）に対して出力する。

また、音量補正部１３は、音響ソース６や楽曲の切り替わり時などにマイコン２から通知される初期値に基づいて目標利得１３ｂを初期化することができる。また、マイコン２からは、かかる切り替わりを通知する切替信号のみを受け付けて、音量補正部１３が、固定値で目標利得１３ｂを初期化することとしてもよい。

なお、目標利得１３ｂは、直系統の音響信号に乗算される係数として記憶されることが好ましいが、マイコン２から通知される初期値のデータ形式を限定するものではない。

したがって、仮に、目標利得１３ｂが係数として記憶される場合に、初期値が基準レベル値と信号レベル値との差分値として通知されたならば、音量補正部１３は、かかる差分値を係数へ変換することとすればよい。

また、初期値は、係数としてあらわした場合に、１以下であることが好ましい。なぜなら、初期値による初期化直前に、目標利得１３ｂが信号レベル値の小さい音響信号の利得（すなわち、音量を大きく補正する１以上の利得）である場合に、目標利得１３ｂを１以下の利得で初期化することによって、あらたな音響信号の信号レベル値が大きい場合の突発的な音量上昇を防ぐことができるからである。

第１ＢＰＦ１４および第２ＢＰＦ１５を含むＢＰＦ群は、セレクタ５から入力された音響信号の所定の周波数帯域のみを通過させるフィルタである。なお、本実施例では、第１ＢＰＦ１４および第２ＢＰＦ１５の、少なくとも２つのＢＰＦを備える構成例を示している。

第１ＢＰＦ１４は、主に音響信号の可聴帯域の高周波分を通過させるフィルタである。また、第１ＢＰＦ１４は、通過させた高周波分の音響信号を第１積分回路１６ａに対して出力する。同様に、第２ＢＰＦ１５は、主に低周波分を通過させるフィルタである。また、第２ＢＰＦ１５は、通過させた低周波分の音響信号を第２積分回路１６ｂに対して出力する。

信号レベル算出部１６は、第１ＢＰＦ１４や第２ＢＰＦ１５といった各ＢＰＦから入力された音響信号の信号レベル値の代表値を算出する回路ブロックである。なお、かかる代表値は、各ＢＰＦに対応する各系統においてそれぞれ算出される信号レベル平均値の最大値である。

第１積分回路１６ａは、第１ＢＰＦ１４から入力された主に高周波分の信号レベル値を、音響信号の急峻な変動に適した短い時定数で平均化し、平均化後の信号レベル値（第１平均値）を選択部１６ｃに対して出力する。

また、第２積分回路１６ｂは、第２ＢＰＦ１５から入力された主に低周波分の信号レベル値を、音響信号の緩やかな変動に適した長い時定数で平均化し、平均化後の信号レベル値（第２平均値）を選択部１６ｃに対して出力する。

なお、本実施例では、時定数を単に「短」と「長」との２種別に分け、第１積分回路１６ａおよび第２積分回路１６ｂの２つの積分回路を例に挙げて説明を行っているが、時定数を３種別以上の多段階に分け、これに対応する３つ以上の積分回路を設けてもよい。

たとえば、マイクロ秒単位の小さな時定数の積分回路をさらに備えることとしたうえで、かかる時定数の積分回路によって大きい信号レベル値が出力されたならば、信号の不連続によるノイズとして判定することとしてもよい。

選択部１６ｃは、第１平均値、第２平均値などの各積分回路から入力された平均値のうち、最大値を信号レベル算出部１６において算出された代表値として目標利得決定部１７ａに対して出力する回路ブロックである。

目標利得決定部１７ａは、信号レベル算出部１６から入力された代表値に基づいて最終的な音量補正「係数」としての「目標利得」を決定し、かかる目標利得を音量補正部１３に対して出力する回路ブロックである。

利得比較部１７ｂは、前回までの音響信号の信号レベル値（厳密には、「代表値」）の最大値に対応する利得値である比較値１７ｂａを内部メモリに記憶し、かかる比較値１７ｂａと目標利得決定部１７ａから入力される最新の算出利得とを比較する回路ブロックである。

また、利得比較部１７ｂは、かかる比較によって比較値１７ｂａの更新を要する場合には比較値１７ｂａを算出利得によって更新し、比較値１７ｂａの更新が不要である場合には比較値１７ｂａを保持し、かかる比較値１７ｂａを比較後利得として目標利得決定部１７ａに対して出力する。

ここで、目標利得決定部１７ａおよび利得比較部１７ｂについて、図４および図５を用いてさらに詳細に説明する。図４は、目標利得決定部１７ａが算出する算出利得の説明図であり、図５は、利得比較部１７ｂの動作例を示す図である。

まず、目標利得決定部１７ａが算出する算出利得について図４を用いて説明する。図４に示すように、目標利得決定部１７ａは、基準レベル値から、信号レベル算出部１６から入力された代表値を減算して算出利得を算出する。なお、図４の波形は、時間軸Ｔを横軸とした代表値の変動をあらわしている。

ここで、図４に示すように、基準レベル値は「−３」ｄＢであるものとする。かかる場合、目標利得決定部１７ａは、時間Ｔ１における代表値「−４」ｄＢに対応する算出利得を「＋１．０」（＝（−３）−（−４））ｄＢと算出する。

以下、同様に、時間Ｔ２における代表値「−２」ｄＢに対応する算出利得を「−１．０」ｄＢと、時間Ｔ３における代表値「−３．５」ｄＢに対応する算出利得を「＋０．５」ｄＢと、時間Ｔ４における代表値「−１．５」ｄＢに対応する算出利得を「−１．５」ｄＢと、それぞれ算出する。

なお、時間Ｔ０における算出利得については不定値としてよい。図４においては、かかる不定値を「−」であらわしている。また、以下では、かかる図４の説明において示した各算出利得を、引き続き説明に用いることとする。

そして、目標利得決定部１７ａは、算出利得を算出した時間Ｔ１〜Ｔ４ごとに、算出利得を利得比較部１７ｂに対して出力する。

次に、目標利得決定部１７ａから入力された算出利得に基づく利得比較部１７ｂの動作について、図５を用いて説明する。なお、図５の（Ａ）には、算出利得と比較値１７ｂａとの比較条件を、図５の（Ｂ）には、利得比較部１７ｂの動作例を、それぞれ示している。また、図５の（Ｂ）に示す「初」は、比較値１７ｂａの格納値が、マイコン２から通知された初期値であることをあらわしている。

ここで、比較値１７ｂａの初期化について説明しておく。上記した音量補正部１３の場合と同様に、利得比較部１７ｂは、音響ソース６や楽曲の切り替わり時などにマイコン２から通知される初期値に基づいて比較値１７ｂａを初期化することができる。また、マイコン２からは、かかる切り替わりを通知する切替信号のみを受け付けて、利得比較部１７ｂが、固定値で比較値１７ｂａを初期化することとしてもよい。

なお、比較値１７ｂａは、基準レベル値と信号レベル値との差分値、すなわち、直系統の音響信号の音量に対する「増減量」として記憶されることが好ましいが、マイコン２から通知される初期値のデータ形式を限定するものではない。

したがって、仮に、比較値１７ｂａが増減量として記憶される場合に、初期値が直系統の音響信号に乗算する「係数」として通知されたならば、利得比較部１７ｂは、かかる係数を増減量へ変換することとすればよい。

図５の（Ａ）の説明に戻る。図５の（Ａ）に示すように、利得比較部１７ｂは、時間Ｔ_ｎにおける算出利得が、比較値１７ｂａ（すなわち、前回である「時間Ｔ_ｎ−１」までの信号レベル値の最大値に対応する利得値）より小さいか否かを比較条件とすることができる（図中の「算出利得Ｔ_ｎ＜比較値１７ｂａ」参照）。

そして、図５の（Ａ）に示すように、利得比較部１７ｂは、かかる比較条件が「真」であるならば、算出利得Ｔ_ｎの値で比較値１７ｂａを「変更」する。また、利得比較部１７ｂは、かかる比較条件が「偽」であるならば、比較値１７ｂａを「保持」する。

具体的には、図５の（Ｂ−１）に示すように、時間Ｔ１においては、利得比較部１７ｂは、時間Ｔ１における算出利得「＋１．０」と比較値１７ｂａ（すなわち、時間Ｔ０における格納値である「初」）とを比較する。

ただし、このように比較値１７ｂａが初期値である場合、利得比較部１７ｂは、図５の（Ａ）に示す比較条件に基づかないことができる。図中の破線の両矢印は、かかる比較条件に基づかないことをあらわしている。

たとえば、このとき、利得比較部１７ｂは、時間Ｔ１における算出利得と比較値１７ｂａとの差分値が所定の閾値を上回る場合に、図５の（Ｂ−１）に示すように、比較値１７ｂａを初期値「初」から「＋１．０」へ「変更」する。ここで、所定の閾値には、比較値１７ｂａの初期値では適正な音量補正を行うことができないような上限値あるいは下限値、またはその双方を定めればよい。

そして、利得比較部１７ｂは、「変更」後の比較値１７ｂａである「＋１．０」を、比較後利得として目標利得決定部１７ａに対して出力する。

また、図５の（Ｂ−２）に示すように、時間Ｔ２においては、利得比較部１７ｂは、時間Ｔ２における算出利得「−１．０」と、比較値１７ｂａ（すなわち、時間Ｔ１における比較後利得に対応する利得値「＋１．０」）とを比較する。

そして、ここでは、図５の（Ａ）に示す比較条件を満たすので（図５の（Ｂ−２）の「真」参照）、利得比較部１７ｂは、比較値１７ｂａを「＋１．０」から「−１．０」へ「変更」する。

そして、利得比較部１７ｂは、「変更」された比較値１７ｂａである「−１．０」を、比較後利得として目標利得決定部１７ａに対して出力する。

また、図５の（Ｂ−３）に示すように、時間Ｔ３においては、利得比較部１７ｂは、時間Ｔ３における算出利得「＋０．５」と比較値１７ｂａ（すなわち、時間Ｔ２における比較後利得に対応する利得値「−１．０」）とを比較する。

そして、ここでは、図５の（Ａ）に示す比較条件を満たさないので（図５の（Ｂ−３）の「偽」参照）、利得比較部１７ｂは、比較値１７ｂａを「−１．０」に「保持」する。

そして、利得比較部１７ｂは、「保持」された比較値１７ｂａである「−１．０」を、比較後利得として目標利得決定部１７ａに対して出力する。なお、このように比較値１７ｂａの値が「保持」される場合、目標利得決定部１７ａに対する出力を行わなくともよい。

また、図５の（Ｂ−４）に示すように、時間Ｔ４においては、利得比較部１７ｂは、時間Ｔ４における算出利得「−１．５」と比較値１７ｂａ（すなわち、時間Ｔ３における比較後利得に対応する利得値「−１．０」）とを比較する。

そして、ここでは、図５の（Ａ）に示す比較条件を満たすので（図５の（Ｂ−４）の「真」参照）、利得比較部１７ｂは、比較値１７ｂａを「−１．０」から「−１．５」へ「変更」する。

そして、利得比較部１７ｂは、「変更」された比較値１７ｂａである「−１．５」を、比較後利得として目標利得決定部１７ａに対して出力する。

そして、図示しないが、目標利得決定部１７ａは、利得比較部１７ｂから入力された「増減量」としての比較後利得を、「係数」としての目標利得へ変換する。たとえば、基準レベル値が「−３」ｄＢであり、比較後利得が「−１．５」ｄＢ（すなわち、１．５ｄＢ過剰）であるものとする。

かかる場合、一例として、目標利得決定部１７ａは、目標利得を「１０＾（−１．５／２０）」として算出する。なお、ここで、あらかじめ用意した目標利得算出用の変換テーブルなどを用いることとしてもよい。そして、目標利得決定部１７ａは、算出した目標利得を音量補正部１３に対して出力する。

そして、上記した音量補正部１３は、目標利得決定部１７ａから入力された目標利得を目標利得１３ｂとして記憶しつつ、直系統の音響信号に対してかかる目標利得１３ｂの値を乗算することとなる。

なお、ここで、音量補正部１３は、滑らかに直系統の音響信号を増幅する制御を行うことができる。かかる点について、図６を用いて説明する。図６は、滑らかに音響信号を増幅する制御例を示すタイミングチャートである。

なお、図６に示す「切替信号」は、音響ソース６や楽曲の切り替わり時などにマイコン２から通知される切替信号を、「現在利得」は音量補正部１３において現在適用中の目標利得１３ｂの利得値を、「目標利得」は、目標利得決定部１７ａから入力されるあらたな目標利得を、それぞれ示している。また、図中のａ、ｂおよびｃはそれぞれ異なる利得値を示しており、下線を付したａは初期値に対応している。

図６に示すように、時間ｔ１において、マイコン２から切替信号が入力された場合、音量補正部１３は、利得値ｃをとっていた現在利得、すなわち目標利得１３ｂの利得値を、利得値ａで更新する。そして、あらたな音響信号が入力され、時間ｔ２において、目標利得決定部１７ａからあらたな利得値ｂの目標利得が入力されたものとする。

このとき、音量補正部１３は、現在利得が、利得値ａから目標利得である利得値ｂへ滑らかに変動するように、徐々に利得値ａを利得値ｂへ近づける（図中の時間ｔ２から時間ｔ３にかけての「現在利得」参照）。これにより、音量が瞬間的に大きくなったり小さくなったりすることで生じる音量の揺らぎを軽減することができる。すなわち、かかる揺らぎがユーザに対して与える違和感を軽減することができる。

次に、本実施例に係るＤＳＰ１０が実行する処理手順について図７を用いて説明する。図７は、本実施例に係るＤＳＰ１０が実行する処理の処理手順を示すフローチャートである。

図７に示すように、ＤＳＰ１０は、セレクタ５を介して音響ソース６のいずれかの音響信号を入力する（ステップＳ１０１）。そして、上記した「補正系統」において、音響信号を複数の帯域に分けて抽出する（ステップＳ１０２）。なお、図示していないが、上記した「直系統」においては、入力した音響信号の遅延処理部１２による待ち合わせが行われる。

そして、信号レベル算出部１６が、各帯域に対応する第１積分回路１６ａや第２積分回路１６ｂなどの積分回路ごとに信号レベル値（厳密には、平均値）を算出する（ステップＳ１０３）。

そして、信号レベル算出部１６は、選択部１６ｃにおいて、積分回路ごとの信号レベル値を比較し、最も大きい信号レベル値を選択する（ステップＳ１０４）。そして、信号レベル算出部１６は、選択した信号レベル値を代表値として目標利得決定部１７ａに対して出力する。

そして、目標利得決定部１７ａは、信号レベル算出部１６から入力された代表値に基づいて算出利得を算出する（ステップＳ１０５）。

つづいて、音量補正部１３または利得比較部１７ｂは、音響ソース６または楽曲の切替信号を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１０６）。ここで、切替信号を受け付けた場合には（ステップＳ１０６，Ｙｅｓ）、音量補正部１３は目標利得１３ｂを、利得比較部１７ｂは比較値１７ｂａを、それぞれ初期値で初期化する（ステップＳ１０７）。

一方、ステップＳ１０６の判定条件を満たさなかった場合（ステップＳ１０６，Ｎｏ）、利得比較部１７ｂは、算出利得が比較値１７ｂａの値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０８）。ここで、算出利得が比較値１７ｂａの値よりも大きい場合（ステップＳ１０８，Ｙｅｓ）、利得比較部１７ｂは、比較値１７ｂａの値を保持する（ステップＳ１０９）。

また、ステップＳ１０８の判定条件を満たさなかった場合には（ステップＳ１０８，Ｎｏ）、利得比較部１７ｂは、比較値１７ｂａの値を算出利得で更新する（ステップＳ１１０）。

そして、目標利得決定部１７ａが、利得比較部１７ｂから入力された比較後利得（すなわち、比較値１７ｂａの値）に基づいて目標利得を決定する（ステップＳ１１１）。そして、音量補正部１３は、目標利得決定部１７ａにおいて決定された目標利得に徐々に近づくように音響信号の利得を補正し（ステップＳ１１２）、補正後の音響信号を外部（メインアンプ７）へ出力する（ステップＳ１１３）。

上述してきたように、本実施例では、目標利得決定部が、音響信号の信号レベル値の代表値に基づいて算出利得を算出し、利得比較部が、内部メモリに記憶した比較値と算出利得との比較結果に基づいて音響信号の信号レベル値の最大値に対応する比較後利得を出力し、目標利得決定部が、かかる比較後利得を係数化した利得を目標利得として決定し、音量補正部が、目標利得に基づいて音量を補正するように音響装置を構成した。したがって、低コスト化を図りつつ、適正に音量を補正することができる。

なお、上述した実施例では、音響ソース６や楽曲の切り替わり時などにマイコン２から通知される初期値あるいは切替信号に基づいて目標利得１３ｂや比較値１７ｂａを初期化することができる場合について説明したが、かかる初期化の手法を限定するものではない。

たとえば、音響信号における無音区間の連続時間をカウントし、かかる連続時間があらかじめ定めた所定の時間を超えたならば、音響ソース６や楽曲の切り替わりが生じたものと判定し、目標利得１３ｂや比較値１７ｂａを初期化することとしてもよい。なお、ここで、かかる所定の時間は製品に合わせてそれぞれ異なる無音時間が設定されることが好ましい。

また、上述した実施例では、最新の音響信号に基づく利得（すなわち、「算出利得」）が、所定の基準レベル値から信号レベル値を減算して求めた値である場合について説明したが、かかる利得は信号レベル値と基準レベル値との差分であればよく、たとえば、信号レベル値から基準レベル値を減算した値であってもよい。かかる場合、算出利得と比較値との大小関係は上述した実施例とは逆となるが、図５において示した比較条件の不等号の向きを逆向きとすればよい。

尚、上述した実施例では、ＤＳＰ１０が図７で示した処理を行ったが、音楽信号等の演算処理が得意なＤＳＰの特性と、判断処理等が得意なマイコンの特性を考慮し、信号レベルの演算や帯域分割処理等をＤＳＰで行い、切替信号の判断や利得の比較等をマイコンで行う等、ＤＳＰとマイコンが互いにデータ通信を行いながら、処理を分担するようにしても良い。

以上のように、本発明に係る音響装置および音量補正方法は、低コスト化を図りつつ、適正に音量を補正したい場合に有用であり、特に、低コスト化の要請の強い車載用の音響装置への適用に適している。

１ 音響装置
２ マイコン
３ 操作部
４ 表示部
５ セレクタ
６ 音響ソース
７ メインアンプ
８ 記憶部
９ スピーカ
１０ ＤＳＰ
１１ 通信Ｉ／Ｆ
１２ 遅延処理部
１３ 音量補正部
１３ａ アンプ
１３ｂ 目標利得
１４ 第１ＢＰＦ
１５ 第２ＢＰＦ
１６ 信号レベル算出部
１６ａ 第１積分回路
１６ｂ 第２積分回路
１６ｃ 選択部
１７ 利得処理部
１７ａ 目標利得決定部
１７ｂ 利得比較部
１７ｂａ 比較値

Claims (4)

1. 音響信号の信号レベル値に基づいて前記音響信号の音量を補正する音響装置であって、
   前記信号レベル値に基づき音量補正利得を記憶する利得記憶手段と、
   最新の前記信号レベル値に基づき最新音量補正利得を算出する最新音量補正利得算出手段と、
   前記最新音量補正利得算出手段により算出された前記最新音量補正利得と、前記利得記憶手段によって記憶された前記音量補正利得とを比較し、前記最新音量補正利得が前記音量補正利得より小さい場合に、前記利得記憶手段によって記憶された前記音量補正利得を前記最新音量補正利得で更新する利得値更新手段と、
   前記利得記憶手段によって記憶された前記音量補正利得により前記音響信号の再生音量を補正する音量補正手段と
   を備えたことを特徴とする音響装置。
2. 音響信号の信号レベル値の最大値が更新された場合に前記最大値に基づいて前記音響信号の音量を補正する音響装置であって、
   前記信号レベル値と所定の基準レベル値との差分を算出した結果である算出利得を記憶する利得記憶手段と、
   前記利得記憶手段によって記憶された前記算出利得と、最新の前記算出利得との比較結果に基づいて前記音量の補正に用いる目標利得を決定する処理を行う利得処理手段と、
   前記利得処理手段によって決定された前記目標利得に基づいて前記音量を補正する音量補正手段と
   を備えたことを特徴とする音響装置。
3. 前記算出利得は、
   前記基準レベル値から前記信号レベル値を減算した値であって、
   前記利得処理手段は、
   最新の前記算出利得が前記記憶された前記算出利得よりも小さい場合には、前記記憶された前記算出利得を最新の前記算出利得へ更新するとともに最新の前記算出利得を前記目標利得として決定し、最新の前記算出利得が前記記憶された前記算出利得以上である場合には、前記記憶された前記算出利得の更新を行うことなく当該算出利得を前記目標利得として決定することを特徴とする請求項２に記載の音響装置。
4. 音響信号の信号レベル値の最大値が更新された場合に前記最大値に基づいて前記音響信号の音量を補正する音量補正方法であって、
   前記信号レベル値と所定の基準レベル値との差分を算出した結果である算出利得を記憶する利得記憶工程と、
   前記利得記憶工程によって記憶された前記算出利得と、最新の前記算出利得との比較結果に基づいて前記音量の補正に用いる目標利得を決定する処理を行う利得処理工程と、
   前記利得処理工程によって決定された前記目標利得に基づいて前記音量を補正する音量補正工程と
   を含んだことを特徴とする音量補正方法。

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