JP2014529975A - オーディオ信号処理方法及びそれによるオーディオ信号処理装置 - Google Patents

Abstract

ヘッドホンのインピーダンスを感知し、感知されたインピーダンスによって、入力オーディオ信号に適用するゲイン値を調節する感知部、ゲイン値に対応する少なくとも１つのバイアス電圧を供給され、ゲイン値によって、入力オーディオ信号を増幅して出力オーディオ信号を生成する増幅部を含み、ヘッドホンの製品仕様によって出力される音響信号の大きさを一定に調節することができるオーディオ信号処理装置である。

Description

本発明は、オーディオ信号処理方法及びそれによるオーディオ信号処理装置に係り、さらに詳細には、ヘッドホンと連結され、ヘッドホンを介してオーディオ信号を出力するオーディオ信号処理方法及びそれによるオーディオ信号処理装置に関する。

オーディオ機器は、オーディオ信号を入力され、入力されたオーディオ信号をユーザが聴覚的に認識することができる音響信号を生成して出力する。

また、オーディオ機器は、ヘッドホン（headphone）と連結され、ヘッドホンを介して音響信号を出力することができる。ここで、ヘッドホンは、イヤホン（earphone）とも呼ばれる。

一般的に、オーディオ機器は、固定された最大電圧レベルを有するオーディオ信号をヘッドホンに供給し、ヘッドホンは、オーディオ機器から供給されるオーディオ信号を利用して音響信号を出力する。

前述の固定されたレベルのオーディオ信号を供給されるヘッドホンを利用する場合、ヘッドホンのメーカ、モデル、製品仕様などによって、出力される音の大きさが大きくなったり小さくなったりする。ユーザが予想することができないほど、大きい音響信号がヘッドホンに出力される場合、ユーザである聴取者の耳が損傷されることがある。または、ユーザが予想することができないほど、大きさが小さい音響信号がヘッドホンに出力される場合、ユーザは、音響信号を正しく認識することができず、オーディオ機器の利用に不都合を感じる。

従って、ヘッドホンのメーカ、モデル、製品仕様などによって、出力される音響信号の大きさを一定に調節することができるオーディオ信号処理方法及び装置を提供する必要がある。

本発明は、ヘッドホンの製品仕様によって出力される音響信号の大きさを一定に調節することができるオーディオ信号処理方法及びそれによるオーディオ信号処理装置の提供を目的とする。

さらに詳細には、本発明は、電力消耗を最小化しながら、ヘッドホンのインピーダンスによって、出力される音響信号の大きさを一定に調節することができるオーディオ信号処理方法及びそれによるオーディオ信号処理装置の提供を目的とする。

また、本発明は、オーディオ信号処理装置と連結されるヘッドホンが、三極プラグを含むか、あるいは四極プラグを含むかということを容易に感知することができるオーディオ信号処理方法及びそれによるオーディオ信号処理装置の提供を目的とする。

本発明の一実施形態によるオーディオ信号処理装置は、ヘッドホンのインピーダンスを感知し、感知された前記インピーダンスによって、入力オーディオ信号に適用するゲイン値を調節する感知部、及び前記ゲイン値に対応する少なくとも１つのバイアス電圧を供給され、前記ゲイン値によって、前記入力オーディオ信号を増幅して出力オーディオ信号を生成する増幅部を含む。

また、本発明の一実施形態によるオーディオ信号処理装置は、前記ゲイン値によって、前記少なくとも１つのバイアス電圧を調節し、前記増幅部に供給する電源供給部をさらに含んでもよい。

また、前記電源供給部は、前記出力オーディオ信号にクリッピングが発生しないように、前記バイアス電圧を調節することができる。また、前記電源供給部は、前記バイアス電圧が、前記出力オーディオ信号の最大電圧レベルと同等であるか、あるいはそれを超えるように、前記バイアス電圧を調節することができる。
また、前記電源供給部は、前記バイアス電圧が、前記ゲイン値に比例するように、前記バイアス電圧を調節することができる。

また、前記感知部は、周波数帯域別に、前記インピーダンスを感知することができる。また、前記感知部は、周波数帯域別に、前記インピーダンスを感知し、前記周波数変化によるインピーダンス特性曲線を求めることができる。また、前記感知部は、前記インピーダンスが所定値に收斂する周波数区間である収斂周波数区間を求め、前記収斂周波数区間に対応するインピーダンス値を、前記ヘッドホンのインピーダンスとして獲得することができる。

また、前記感知部は、前記収斂周波数区間に対応するインピーダンスの平均値を、前記ヘッドホンのインピーダンスとして獲得することができる。また、前記感知部は、直流電圧成分に対応する周波数区間に対応するインピーダンスの値を、前記ヘッドホンのインピーダンスとして獲得することができる。また、前記感知部は、前記出力オーディオ信号のパワーが一定に維持されるように、前記ゲイン値を調節することができる。

また、本発明の一実施形態によるオーディオ信号処理装置は、前記ヘッドホンのプラグと接続されるヘッドホン接続部をさらに含んでもよい。そして、前記感知部は、前記ヘッドホン接続部に、前記ヘッドホンが連結されているか否かを感知し、前記ヘッドホンが連結されていると判断されれば、前記ヘッドホンのインピーダンスを感知することができる。

本発明の一実施形態によるオーディオ信号処理方法は、ヘッドホンと連結されるオーディオ信号処理装置で入力オーディオ信号を処理する方法において、ヘッドホンのインピーダンスを感知する段階、感知された前記インピーダンスによって、前記入力オーディオ信号に適用するゲイン値を調節する段階、及び前記ゲイン値に対応する少なくとも１つのバイアス電圧を供給され、前記ゲイン値によって、前記入力オーディオ信号を増幅して出力オーディオ信号を生成する段階を含んでもよい。

また、本発明の一実施形態によるオーディオ信号処理方法は、前記ゲイン値によって、前記増幅部に供給される少なくとも１つのバイアス電圧を調節する段階をさらに含んでもよい。

本発明は、ヘッドホンの製品仕様によって出力される音響信号の大きさを一定に調節することができるオーディオ信号処理方法及びそれによるオーディオ信号処理装置の提供を可能にする。

さらに詳細には、本発明は、電力消耗を最小化しながら、ヘッドホンのインピーダンスによって、出力される音響信号の大きさを一定に調節することができるオーディオ信号処理方法及びそれによるオーディオ信号処理装置の提供を可能にする。

また、本発明は、オーディオ信号処理装置と連結されるヘッドホンが、三極プラグを含むか、あるいは四極プラグを含むかということを容易に感知することができるオーディオ信号処理方法及びそれによるオーディオ信号処理装置の提供を可能にする。

本発明の一実施形態によるオーディオ信号処理装置を示すブロックダイヤグラムである。 本発明の他の実施形態によるオーディオ信号処理装置を示すブロックダイヤグラムである。 本発明の一実施形態によるオーディオ信号処理装置の動作について説明するための一図面である。 本発明の他の実施形態によるオーディオ信号処理装置の動作について説明するための一図面である。 ヘッドホンのインピーダンスについて説明するためのグラフである。 本発明の一実施形態によるオーディオ信号処理方法を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態によるオーディオ信号処理方法を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態によるオーディオ信号処理装置を示すブロックダイヤグラムである。 図７のヘッドホン接続部について説明するための図面である。 図８のプラグ感知部について説明するための図面である。 図７のユーザ・インターフェース部で生成する１つのユーザ・インターフェース画面について説明するための図面である。 図７のユーザ・インターフェース部で生成する他のユーザ・インターフェース画面について説明するための図面である。

ヘッドホンの場合、モデル、メーカ、製品仕様などによって、多様なインピーダンス（impedance）値を有する。例えば、ヘッドホンは、１６，３２，３００Ωのインピーダンス値を有することができる。また、オーディオ信号を出力するオーディオ機器は、ヘッドホンが所定サイズのインピーダンス、例えば、１６Ωまたは３２Ωを有すると仮定し、ヘッドホンに供給する電圧を設計する。以下では、ヘッドホンに供給される電圧を、「ヘッドホン供給電圧」とする。

例えば、オーディオ機器において、ヘッドホンが３２Ωのインピーダンスを有する場合を基準に、ヘッドホン供給電圧２Ｖ及びゲイン値が決定された場合、３００Ωのインピーダンスを有するヘッドホンがオーディオ機器に連結された場合には、ヘッドホンに出力される音の出力が約１０倍ほど小さくなる。

前述の例のような場合、ヘッドホンのインピーダンス値を知らないユーザは、ヘッドホンを介してオーディオ信号を聴取するにおいて、不都合を感じることになる。

以下では、添付された図面を参照し、ヘッドホンのインピーダンスが変化しても、オーディオ信号の音サイズが一定に維持される本発明の一実施形態または他の実施形態によるオーディオ信号処理装置及び方法について詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態によるオーディオ信号処理装置を示すブロックダイヤグラムである。図１を参照すれば、オーディオ信号処理装置１００は、感知部１１０及び増幅部１２０を含む。オーディオ信号処理装置１００は、オーディオ信号に対する入力、処理または出力が可能である全ての電子機器を意味し、移動端末機、ＭＰ３プレーヤ、オーディオ機器、ビデオ機器、テレビ、ノート型パソコン、コンピュータなどにもなる。

感知部１１０は、ヘッドホン１３０のインピーダンスＺｈを測定し、測定されたインピーダンスによって、入力オーディオ信号に適用するゲイン値Ｇ＿ｈを調節する。図１では、ヘッドホン１３０が、所定負荷端Ｚｈを有し、増幅部１２０に供給される出力オーディオ信号Ｓｏｕｔに対応する供給電圧Ｖｈ及び電流Ｉｈによって駆動されると図示されている。以下では、ヘッドホン１３０に供給される供給電圧Ｖｈを「供給電圧Ｖｈ」とする。そして、ヘッドホン１３０のインピーダンスを「Ｚｈ」で図示した。

また、増幅器１２０の出力端とヘッドホン１３０との間に、抵抗や負荷が含まれない場合、すなわち、増幅器１２０の出力端とヘッドホン１３０とが直接連結される場合、供給電圧Ｖｈは、出力オーディオ信号Ｓｏｕｔの電圧値と同一の値を有することができる。

増幅部１２０は、入力オーディオ信号Ｓｉｎを入力される。増幅部１２０は、感知部１１０から出力されるゲイン値Ｇ＿ｈに対応する少なくとも１つのバイアス電圧（bias voltage）Ｖｂを供給され、ゲイン値Ｇ＿ｈによって、入力オーディオ信号Ｓｉｎを増幅して出力オーディオ信号Ｓｏｕｔを生成する。また、増幅部１２０は、出力オーディオ信号Ｓｏｕｔをヘッドホン１３０に供給する。

例えば、増幅部１２０が供給されるバイアス電圧Ｖｂは、高い電源電圧（例えば、＋Ｖｄｄ）及び低い電源電圧（例えば、−Ｖｄｄ）のうち少なくとも一つにもなり、外部から供給されもする。増幅部１２０は、バイアス電圧Ｖｂ以内の範囲を有する出力オーディオ信号Ｓｏｕｔを生成する。すなわち、増幅部１２０は、バイアス電圧Ｖｂにバイアシングされている。バイアス電圧Ｖｂについての説明は、以下の図３参照して詳細に説明する。

また、オーディオ信号処理装置１００は、ヘッドホン接続部１４０をさらに含んでもよい。ヘッドホン接続部１４０は、ヘッドホン１３０のプラグ（図示せず）と接続される。例えば、ヘッドホン接続部１４０は、プラスソケットを含んでもよい。図１では、ヘッドホン１３０とオーディオ信号処理装置１００とが連結された場合を例として挙げて図示した。

また、ヘッドホン１３０のプラグ（図示せず）は、三極プラグまたは四極プラグにもなる。また、三極プラグは、Ｌ（left）端子、Ｒ（right）端子及びＧＮＤ（ground）端子を含む。また、四極プラグは、Ｌ（left）端子、Ｒ（right）端子、ＧＮＤ（ground）端子及びＭＩＣ（microphone）端子を含んでもよい。また、ヘッドホン接続部１４０は、前述の三極プラグ及び／または四極プラグと連結される連結ポート（図示せず）でもある。

また、感知部１１０は、ヘッドホン接続部１４０を介して、ヘッドホン１３０がオーディオ信号処理装置１００に連結されているか否かを感知することができる。そして、ヘッドホン１３０が連結されていると判断された場合、ヘッドホン１３０のインピーダンスを測定することができる。ヘッドホン１３０のインピーダンス測定は、ヘッドホン接続部１４０に、ヘッドホンプラグ（図示せず）が接続されれば、自動的に行われる。

図２は、本発明の他の実施形態によるオーディオ信号処理装置を示すブロックダイヤグラムである。図２を参照すれば、オーディオ信号処理装置２００は、感知部２１０、増幅部２２０及び電源供給部２５０を含む。また、オーディオ信号処理装置２００は、ヘッドホン接続部２４０をさらに含んでもよい。

図２の感知部２１０、増幅部２２０及びヘッドホン接続部２４０は、それぞれ図１の感知部１１０、増幅部１２０及びヘッドホン接続部１４０と同一に対応するので、図１と重複する説明は省略する。すなわち、オーディオ信号処理装置２００は、オーディオ信号処理装置１００に比べ、電源供給部２５０をさらに含む。

電源供給部２５０は、感知部２１０から出力されるゲイン値Ｇ＿ｈによって、少なくとも１つのバイアス電圧Ｖｂの値を調節する。そして、調節された値を有するバイアス電圧Ｖｂを生成して増幅部２２０に出力する。

また、オーディオ信号処理装置２００は、ヘッドホン２３０のインピーダンスを感知するために、抵抗Ｒ１をさらに含んでもよい。例えば、増幅部２２０から出力される出力オーディオ信号Ｓｏｕｔに対応する電圧は、抵抗Ｒ１及びインピーダンスＺｈの比率によって分配される。供給電圧Ｖｈを測定すれば、感知部２１０は、抵抗Ｒ１及びインピーダンスＺｈの比率による電圧分配法則を利用して、インピーダンスＺｈの値を求めることができる。

図３Ａ及び図３Ｂは、本発明の一実施形態または他の実施形態によるオーディオ信号処理装置の動作について説明するための一図面である。図３Ａは、感知部２１０のゲイン調節について説明するための図面である。図３Ｂは、電源供給部２５０に供給されるバイアス電圧Ｖｂ、及び増幅部２２０から出力される出力オーディオ信号Ｓｏｕｔについて説明するための図面である。

図３Ａを参照すれば、ヘッドホンのパワーＰ（power）は、図示された数式のように、電圧Ｖの二乗に比例し、インピーダンスＺに反比例する。

例えば、ヘッドホン２３０のインピーダンスＺが３２Ωであり、ヘッドホン２３０に供給される供給電圧Ｖｈが２Ｖであるとき、ヘッドホン２３０の出力パワーＰは、６１ｍＷほどになる。その場合、感知部２１０が増幅部２２０に出力するゲイン値Ｇ＿ｈを１とする。また、測定環境及び寄生抵抗成分などによって、実際出力パワーＰと、図３Ａに図示された数式によって計算された出力パワーは、差があることもある。

感知部２１０は、ヘッドホンのインピーダンス値、及びそれに対応するゲイン値を保存している。また、感知部２１０は、ゲイン値Ｇ＿ｈを得ることができる演算式を保存し、保存された演算式を利用して、ゲイン値を求めることができる。ヘッドホンのインピーダンス値に対応するゲイン値Ｇ＿ｈまたは演算式は、ヘッドホン２３０のモデルまたは製品仕様、またはオーディオ信号処理装置２００のモデルまたは製品仕様などによって異なる。

以下では、オーディオ信号処理装置２００と接続されるヘッドホンが変更され、ヘッドホン２３０のインピーダンス値が３００Ωに変更された場合を例として挙げる。

図３Ａを参照すれば、ヘッドホンのインピーダンスが３００Ωに変更されれば、感知部２１０は、増大したヘッドホンのインピーダンス値に対応し、ゲイン値Ｇ＿ｈを３．０６値に調整することができる。その場合、増幅部２２０は、入力オーディオ信号Ｓｉｎをゲイン値Ｇ＿ｈほど増幅させ、６．１２Ｖに出力する。

ヘッドホンのインピーダンスが３００Ω、供給電圧Ｖｈが６．１２Ｖである場合、出力パワーＰは、６１ｍＶほどに維持される。すなわち、感知部２１０は、出力オーディオ信号Ｓｏｕｔの出力パワーが一定に維持されるように、ゲイン値Ｇ＿ｈを調節することができる。ここで、出力オーディオ信号Ｓｏｕｔの出力パワーは、ヘッドホン２３０の出力パワーと同一である。また、ヘッドホン２３０の出力パワーは、ヘッドホン２３０から出力されるオーディオ信号の音サイズに比例する。

前述のように、本発明の一実施形態のオーディオ信号処理装置２００は、感知部２１０が、ヘッドホンのインピーダンス値によって、増幅部２２０に適用するゲイン値Ｇ＿ｈを調節することにより、ヘッドホン２３０から出力される音サイズが、ヘッドホン２３０のインピーダンス値に係わりなく一定に維持されるようにする。

図３Ｂを参照すれば、ｘ軸は、時間を示し、ｙ軸は、電圧値を示す。グラフ３１０は、バイアス電圧ＶｂがＶ１値を有する場合、出力オーディオ信号Ｓｏｕｔを示し、グラフ３２０は、バイアス電圧ＶｂがＶ２値を有する場合の出力オーディオ信号Ｓｏｕｔを示す。

図３Ｂのグラフにおいて、ｔ１時点以前には、オーディオ信号処理装置２００に接続されたヘッドホン２３０のインピーダンスが３２Ωを有する場合の供給電圧Ｖｈ値が図示される。そして、ｔ１時点以後では、オーディオ信号処理装置２００に接続されるヘッドホン２３０が変更され、ヘッドホン２３０のインピーダンスが３００Ωを有する場合の供給電圧Ｖｈ値が図示される。

図３Ａ及び図３Ｂを参照すれば、ｔ１時間以前には、ヘッドホン２３０のインピーダンスが３２Ωであり、供給電圧Ｖｈが２Ｖになる。その場合、感知部２１０で設定したゲイン値（Ｖ＿ｈ）によって、電源供給部２５０は、Ｖ１値を有するバイアス電圧を供給する。

電源供給部２５０は、ゲイン値Ｇ＿ｈによって、バイアス電圧Ｖｂ値を調節する。具体的には、電源供給部２５０は、ゲイン値Ｇ＿ｈに比例するように、バイアス電圧Ｖｂの値を調節することができる。また、バイアス電圧Ｖｂ値は、出力オーディオ信号３２０の最大電圧レベルと同等であるか、あるいはそれを超えるように設定される。

具体的には、バイアス電圧Ｖｂ値は、ゲイン値Ｇ＿ｈを適用して出力される出力オーディオ信号３２０の最大電圧レベルより所定マージンほど大きい値を有するように設定される。ここで、所定マージンは、出力オーディオ信号３２０の最大電圧レベル、オーディオ信号処理装置２００の製品仕様などによって異なって設定される。

図３Ａ及び図３Ｂを参照すれば、ｔ１時間以後には、ヘッドホン２３０のインピーダンスが３００Ωであり、調節されたゲイン値Ｇ＿ｈによって、供給電圧Ｖｈが６．１２Ｖ値になる。ゲイン値Ｇ＿ｈが増大し、供給電圧Ｖｈが増大した場合、バイアス電圧を、ｔ１時点以前のように、Ｖ１に維持する場合、出力オーディオ信号３２０は、バイアス電圧（Ｖｂ＝Ｖ１）によってクリッピング（clipping）され、グラフ３１０のように出力される。すなわち、出力オーディオ信号３２０がバイアス電圧（Ｖｂ＝Ｖ１）を超える区間である３３１，３３２，３３３及び３３４区間で、出力オーディオ信号３２０がクリッピングされる。クリッピング区間が発生すれば、オーディオ信号が歪曲されて音質が低下する。

電源供給部２５０は、ヘッドホン２３０のインピーダンスが変更されるｔ１時点以後に、バイアス電圧ＶｂをＶ２に調節して出力する。

すなわち、本発明の他の実施形態によるオーディオ信号処理装置２００では、ゲイン値Ｇ＿ｈによって、バイアス電圧Ｖｂの値を調節することにより、出力オーディオ信号３２０がクリッピングされずに出力されるようにすることができる。

また、感知部２１０は、ゲイン値Ｇ＿ｈに対応するバイアス電圧Ｖｂ値を保存し、ゲイン値Ｇ＿ｈに対応するバイアス電圧Ｖｂに係わる情報を電源供給部２５０に出力することもできる。それによって、電源供給部２５０は、感知部２１０から伝送されたバイアス電圧Ｖｂ値に合わせ、バイアス電圧Ｖｂを調節して出力することができる。また、出力オーディオ信号Ｓｏｕｔがクリッピングされないほどのバイアス電圧Ｖｂを生成することにより、バイアス電圧Ｖｂを一括して高く生成する場合に比べ、電力消耗を低減させることができる。

前述のように、本発明の一実施形態によるオーディオ信号処理装置１００、または他の実施形態によるオーディオ信号処理装置２００は、ヘッドホンのインピーダンスＺｈ値によって、ゲイン値Ｇ＿ｈ及びバイアス電圧Ｖｂ値を調節することにより、ヘッドホンから出力されるオーディオ信号の音サイズを一定に維持することができ、出力されるオーディオ信号がクリッピングされずに出力されるようにすることができる。それによって、本発明の一実施形態によるオーディオ信号処理装置１００、または他の実施形態によるオーディオ信号処理装置２００は、オーディオ信号の歪曲を防止することができ、ヘッドホンのインピーダンス値によって、ヘッドホンに出力される音の大きさが一定に維持されるという効果がある。

また、感知部２１０は、周波数帯域別に、ヘッドホン２３０のインピーダンスを測定することができる。具体的には、周波数帯域別に、ヘッドホン２３０のインピーダンスを測定し、周波数変化によるインピーダンス特性曲線を求めることができる。インピーダンス特性曲線は、以下の図４を参照して説明する。

図４は、ヘッドホンのインピーダンスについて説明するための図面である。図４において、ｘ軸は、周波数を示してＨｚ単位を有し、ｙ軸は、ヘッドホンのインピーダンスを示しながら、Ω単位を有する。

図４を参照すれば、グラフ４１０，４２０，４３０及び４４０グラフは、それぞれ互いにヘッドホンモデルに対応するインピーダンス特性曲線を示す。例えば、Ａ社で製造するヘッドホンは、グラフ４１０形態のインピーダンス特性を有し、Ｂ社で製造するヘッドホンは、グラフ４２０形態のインピーダンス特性を有する。また、Ｃ社で製造するヘッドホンは、グラフ４３０形態のインピーダンス特性を有し、Ｄ社で製造するヘッドホンは、グラフ４４０形態のインピーダンス特性を有する。

図４に図示されているように、ヘッドホンのメーカ、モデルまたは製品仕様などによって、ヘッドホンは、互いに異なる形態の周波数別に、インピーダンス特性を有する。

また、同一のヘッドホンにおいて、ヘッドホンのインピーダンスは、周波数帯域別に異なる値を有することができる。グラフ４４０を参照すれば、Ｄ社のヘッドホンは、周波数帯域別に、同一であるか、あるいは類似したヘッドホンインピーダンスを有する。これに比べ、グラフ４１０を参照すれば、Ａ社のヘッドホンは、周波数帯域別に、ヘッドホンインピーダンスが大きく異なる。

グラフ４１０を参照すれば、Ａ社のヘッドホンは、直流成分に対応する低周波数値である１０Ｈｚでは、３２０Ω（ｂΩ）ほどのインピーダンス値を有する。そして、周波数が増加するにつれ、ヘッドホンのインピーダンスが６２０Ω（ｄΩ）ほどまで増加する。そして、ｆ２区間からｆ４区間まで、ａΩに収斂されるインピーダンス値を有する。

グラフ４２０を参照すれば、Ｂ社のヘッドホンは、１０Ｈｚでは、２５０Ω（ｃΩ）ほどのインピーダンス値を有し、周波数が増加するにつれ、ヘッドホンのインピーダンスが３５０Ωほどまで増加する。そして、ｆ１ないしｆ３の周波数区間で、ヘッドホンのインピーダンスがｃΩに収斂される。

ここで、ヘッドホンのインピーダンスが、所定値に收斂する周波数区間を「収斂周波数区間」とする。そして、感知部２１０は、収斂周波数区間でのインピーダンス値を、ヘッドホンのインピーダンス値として獲得することができる。具体的には、収斂周波数区間に対応するインピーダンス値の平均値を、ヘッドホンのインピーダンスとして獲得することができる。そして、獲得されたインピーダンス値によって、ゲイン値Ｇ＿ｈを調節する。

例えば、Ａ社のヘッドホンの場合、収斂周波数区間であるｆ２ないしｆ４区間に対応するインピーダンス値であるｂΩを、Ａ社ヘッドホンのインピーダンスとして獲得する。

また、感知部２１０は、直流電圧成分に対応する周波数区間に対応するインピーダンス値を、ヘッドホンのインピーダンス値として獲得することができる。ここで、直流電圧成分は、低周波区間での電圧成分を意味し、直流電圧成分に対応する周波数区間は、最も小さい周波数値を有する周波数区間を意味する。例えば、Ｂ社のヘッドホンの場合、マッチング・インピーダンスと類似した値を有する直流電圧成分に対応する周波数区間は、１０Ｈｚ前後の周波数区間を示す。従って、Ｂ社のヘッドホンの場合、ｃΩをヘッドホンのインピーダンス値として感知することができる。

図５は、本発明の一実施形態によるオーディオ信号処理方法を示すフローチャートである。図５を参照すれば、本発明の一実施形態によるオーディオ信号処理方法５００は、ヘッドホンと連結されるオーディオ信号処理装置で、入力オーディオ信号を処理する方法である。オーディオ信号処理方法５００は、図１または図２を参照して説明した本発明の一実施形態によるオーディオ信号処理装置１００、または他の実施形態によるオーディオ信号処理装置２００で遂行される。以下では、図２で説明したオーディオ信号処理装置２００及び図５を参照し、オーディオ信号処理方法５００について説明する。

図５を参照すれば、本発明の一実施形態によるオーディオ信号処理方法５００は、オーディオ信号処理装置２００に連結されたヘッドホンのインピーダンスを感知する（５１０段階）。５１０段階は、感知部２１０で遂行される。

そして、５１０段階で感知されたインピーダンスによって、入力オーディオ信号Ｓｉｎに適用するゲイン値Ｇ＿ｈを調節する（５２０段階）。５２０段階は、感知部２１０で遂行される。

５２０段階で調節されたゲイン値Ｇ＿ｈに対応する少なくとも１つのバイアス電圧Ｖｂを供給され、ゲイン値Ｇ＿ｈによって、入力オーディオ信号Ｓｉｎを増幅し、出力オーディオ信号Ｓｏｕｔを生成する（５３０段階）。５３０段階は、増幅部２２０で遂行される。

図５を参照して説明した本発明の一実施形態によるオーディオ信号処理方法５００は、図１または図２で説明したオーディオ信号処理装置１００，２００の動作構成と技術的思想が同一である。従って、オーディオ信号処理装置１００，２００の動作と重複する説明は省略する。

図６は、本発明の他の実施形態によるオーディオ信号処理方法を示すフローチャートである。オーディオ信号処理方法６００は、オーディオ信号処理方法５００に比べ、６１０段階及び６４０段階のうち少なくとも一つをさらに含んでもよい。オーディオ信号処理方法６００の６２０，６３０及び６５０段階は、それぞれオーディオ信号処理方法５００の５１０，５２０及び５３０段階と同一に対応するので、図５と重複する説明は省略する。

オーディオ信号処理方法６００は、ヘッドホン２３０が、オーディオ信号処理装置２００に連結されているか否かということを感知する（６１０段階）。６４０段階は、感知部２１０がヘッドホン接続部２４０にヘッドホンプラグ（図示せず）が接続されているか否かということを判断することによって遂行される。

６１０段階で、ヘッドホン２３０がオーディオ信号処理装置２００と連結されていると判断されれば、ヘッドホン２３０のインピーダンスを測定することができる（６１０段階）。

また、６２０段階は、周波数帯域別に、ヘッドホン２３０のインピーダンスを測定する段階をさらに含んでもよい（図示せず）。６２０段階に続き、オーディオ信号処理方法６００は、６３０段階で調節されたゲイン値Ｇ＿ｈによって、増幅部２２０に供給される少なくとも１つのバイアス電圧Ｖｂ値を調節する段階（６４０段階）をさらに含んでもよい。６４０段階は、電源供給部２５０で遂行される。

また、６５０段階は、出力オーディオ信号Ｓｏｕｔにクリッピングが発生しないように、バイアス電圧Ｖｂ値を調節する段階（図示せず）を含んでもよい。また、６５０段階は、６４０段階で調節されたバイアス電圧Ｖｂ値を利用して、出力オーディオ信号Ｓｏｕｔを生成する。

図６を参照して説明した本発明の他の実施形態によるオーディオ信号処理方法６００は、図１または図２で説明したオーディオ信号処理装置１００，２００の動作構成と技術的思想が同一である。従って、オーディオ信号処理装置１００，２００の動作と重複する説明は省略する。

図７は、本発明の他の実施形態によるオーディオ信号処理装置を示すブロックダイヤグラムである。図７を参照すれば、本発明の他の実施形態によるオーディオ信号処理装置７００は、ヘッドホン接続部７４０及びプラグ感知部７６０を含む。また、感知部７１０、増幅部７２０及び電源供給部７５０をさらに含む。図７に図示された感知部７１０、増幅部７２０、ヘッドホン７３０、ヘッドホン接続部７４０及び電源供給部７５０は、それぞれ図２に図示された感知部２１０、増幅部２２０、ヘッドホン２３０、ヘッドホン接続部２４０及び電源供給部２５０と同一に対応するので、図２と重複する説明は省略する。

ヘッドホン接続部７４０については、以下の図８を参照して詳細に説明する。

図８は、図７のヘッドホン接続部について説明するための図面である。ヘッドホン接続部８００は、図７に図示されたヘッドホン接続部７４０と同一に対応する。ヘッドホン接続部８００は、プラグ挿入部８１０、三極接続端子８２０及び四極接続端子８３０を含み、ヘッドホン７３０が、オーディオ信号処理装置７００と連結されるようにする。

プラグ挿入部８１０は、ヘッドホン７３０のプラグ８６０を挿入される。

三極接続端子８２０は、ヘッドホン７３０の三極端子８５３と接続される。

四極接続端子８３０は、ヘッドホン７３０の四極端子８５４と接続される。

ヘッドホン７３０のプラグ８６０は、３個の端子または４個の端子を含む。プラグ８６０が３個の端子を含む場合を三極プラグといい、４個の端子を含む場合を四極プラグという。図８では、四極プラグを例として挙げて図示した。

プラグ８６０が四極プラグである場合、４個の端子８５１，８５２，８５３，８５４である一極端子８５１、二極端子８５２、三極端子８５３及び四極端子８５４を含む。一極端子８５１、二極端子８５２、三極端子８５３及び四極端子８５４は、それぞれＬ（left）端子、Ｒ（right）端子、Ｇ（ground）端子及びＭ（ｍｉｃ）端子にもなる。また、プラグ８６０が四極プラグである場合、一極端子８５１、二極端子８５２、三極端子８５３及び四極端子８５４は、それぞれＬ端子、Ｒ端子、Ｍ端子及びＧ端子にもなる。また、隣接した２つの端子（例えば、端子８５３，８５４）の間には、絶縁リング８７１が形成され、隣接した２つの端子を電気的に分離させることができる。

プラグ８６０が三極プラグである場合、Ｌ（left）端子、Ｒ（right）端子及びＧ（ground）端子だけが含まれ、三極端子８５３及び四極端子８５４は、分離されずに、１つのＧ端子として形成される。三極端子８５３及び四極端子８５４が１つのＧ端子として形成される場合、三極端子８５３及び四極端子８５４の間に、絶縁リング８７１が具備されず、絶縁リング８７１によって、三極端子８５３及び四極端子８５４が電気的に分離されない。

また、ヘッドホン接続部８００は、一極接続端子８４０及び二極接続端子８５０を含む。一極接続端子８４０及び二極接続端子８５０は、それぞれプラグ８６０の一極端子８５１及び二極端子８５２と接続される。

プラグ感知部７６０は、三極接続端子８５３と四極接続端子８５４との電圧差に基づいて、プラグ８６０が三極プラグであるか、あるいは四極プラグであるかということを判断する。プラグ感知部７６０については、以下の図９を参照して詳細に説明する。

図９は、図７のプラグ感知部７６０について説明するための図面である。図９を参照すれば、プラグ挿入部９１０、三極接続端子９２０及び四極接続端子９３０、プラグ９５０及びプラグ感知部９６０は、それぞれ図８のプラグ挿入部８１０、三極接続端子８２０及び四極接続端子８３０及びプラグ８６０及びプラグ感知部７６０（図７）と同一に対応するので、重複する説明は省略する。

プラグ感知部９６０は、三極接続端子９２０にかかる電圧と、四極接続端子９３０にかかる電圧との差をセンシングする。例えば、プラグ感知部９６０は、電圧差センシングのために、三極接続端子９２０は、低い電源電圧と連結され、四極接続端子９３０は、高い電源電圧と連結される。ここで、高い電源電圧は、Ｖbias電圧になり、低い電源電圧は、接地電圧Ｖgroundになる。また、三極接続端子９２０は、高い電源電圧と連結され、四極接続端子９３０は、低い電源電圧とも連結される。

具体的には、前記プラグ感知部９６０は、三極接続端子９２０によって感知される電圧であるＮ１２ノードに感知される電圧と、四極接続端子９３０によって感知される電圧であるＮ１１ノードに感知される電圧との差電圧９６３をセンシングする。そして、三極接続端子９２０と、四極接続端子９３０との電圧差がなければ、プラグ９５０が、三極プラグであると判断することができる。

プラグ９５０が三極プラグである場合、三極接続端子９２０と四極接続端子９３０は、１つの端子であるＧ端子として形成され、三極接続端子９２０と四極接続端子９３０は、互いに短絡（short）された状態になる。従って、三極接続端子９２０と四極接続端子９３０との電圧差は、０または０に近い値になる。従って、プラグ感知部９６０は、三極接続端子９２０と四極接続端子９３０との電圧差がなければ、プラグ９５０が三極プラグであると判断することができる。

一方、プラグ９５０が四極プラグである場合、三極接続端子９２０と四極接続端子９３０は、絶縁リング９７１によって互いに分離して形成され、三極接続端子９２０と四極接続端子９３０は、互いに絶縁された状態になる。それによって、三極接続端子９２０には、Ｖground電圧がかかり、四極接続端子９３０にはＶbias電圧がかかることになる。従って、三極接続端子９２０と四極接続端子９３０との電圧差は、（Ｖbias−Ｖground）になる。それによって、プラグ感知部９６０は、三極接続端子９２０と四極接続端子９３０との電圧差が、高い電源電圧と低い電圧との差である（Ｖbias−Ｖground）ほど生じれば、プラグ９５０が四極プラグであると判断することができる。

前述のように、プラグ９５０が四極プラグである場合、三極接続端子９２０と四極接続端子９３０は、絶縁リング９７１によって互いに分離して形成され、三極接続端子９２０と四極接続端子９３０は、互いに絶縁された状態になる。従って、三極接続端子９２０と四極接続端子９３０とのインピーダンスは、高（high）インピーダンス状態になる。すなわち、三極接続端子９２０と四極接続端子９３０との連結状態が開放（open）状態になるのである。

従って、プラグ感知部９６０は、四極接続端子９３０と三極接続端子９２０との高インピーダンス状態になれば、プラグ９５０が四極プラグであると判断することができる。

また、オーディオ信号処理装置７００は、感知部７１０、増幅部７２０及び電源供給部７５０を含み、ユーザ・インターフェース部７７０及びディスプレイ部７８０のうち少なくとも一つをさらに含んでもよい。

感知部７１０は、ヘッドホンのインピーダンスを感知する。また、感知部７１０は、前述の感知部１１０（図１）または感知部２１０（図２）に比べ、ヘッドホンのインピーダンスのみを測定し、入力オーディオ信号に適用するゲイン値Ｇ＿ｈの調節は行わないこともある。

ユーザ・インターフェース部７７０は、感知されたヘッドホンのインピーダンスによって、入力オーディオ信号に適用されるゲイン値を調節するか否かということを選択するためのユーザ・インターフェース（ＵＩ：user interface）画面を生成する。ユーザ・インターフェース部７７０で生成されるユーザ・インターフェース画面は、以下の図１０及び図１１を参照して説明する。

ディスプレイ部７８０は、ユーザ・インターフェース部７７０で生成されたユーザ・インターフェース画面をディスプレイする。例えば、ディスプレイ部７８０は、ＬＣＤ（liquid crystal display）パネル、ＯＬＥＤ（organic light emitting diode）パネル、ＣＲＴ（cathode ray tube）パネル、プラズマディスプレイ・パネル、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイパネルなどを含んでもよい。

図１０は、図７のユーザ・インターフェース部で生成する１つのユーザ・インターフェース画面について説明するための図面である。

前述のように、感知部７１０は、ヘッドホン７３０のインピーダンスを感知し、感知されたインピーダンス値によって、オーディオ信号に適用するゲイン値Ｇ＿ｈを調節することができる。

図１０を参照すれば、ユーザ・インターフェース部７７０は、感知されたヘッドホンのインピーダンス値によって、入力オーディオ信号に適用されるゲイン値を調節するか否かということを選択するためのユーザ・インターフェース画面１０１０を生成することができる。

ユーザが、ディスプレイ部７８０を介して出力されるユーザ・インターフェース画面１１０を介して、ゲイン値を調節するためのキー１０１１を押せば、ユーザ・インターフェース部７７０は、ヘッドホンのインピーダンスに対応するおすすめゲイン値に調整するか、あるいはユーザ所望の所定値に調整するかということを選択するためのユーザ・インターフェース画面１０２０を出力することができる。ユーザによって、「おすすめ値調節」キー１０２１が選択された場合、感知されたヘッドホンのインピーダンスに対応して最適化されたゲイン値であるおすすめゲイン値に、入力オーディオ信号に適用されるゲイン値が調節される。

また、ユーザ・インターフェース部７７０は、ゲイン値が変更された場合、変更されたゲイン値をユーザに認識させるユーザ・インターフェース画面１０３０を生成することができる。

図１１は、図７のユーザ・インターフェース部で生成する他のユーザ・インターフェース画面について説明するための図面である。図１１を参照すれば、ユーザ・インターフェース部７７０は、感知されたヘッドホンのインピーダンス値によって、入力オーディオ信号に適用されるゲイン値を調節するためのユーザ・インターフェース画面１１１０を生成することができる。

ユーザ・インターフェース画面１１１０は、感知されたヘッドホンのインピーダンス、現在オーディオ信号処理装置７００に適用されたゲイン値である「現在ゲイン」、及び感知されたヘッドホンのインピーダンスに合わせて最適化されたおすすめゲイン値である「おすすめゲイン」をディスプレイするためのメニュー１１２０を含んでもよい。

また、ユーザ・インターフェース画面１１１０は、ゲイン値を調節するための「ゲイン調節」メニューを含んでもよい。

ゲイン調節メニュー１１３０は、入力オーディオ信号に適用されるゲイン値を、おすすめゲイン値に設定するための「おすすめ値調節」キー１１１１、ゲイン値を調節するためのゲイン値増減キー１１１３、及びゲイン値を既存のゲイン値に維持させる「維持」キー１１１５を含んでもよい。また、ゲイン増減キー１１１３は、内部において調節されるゲイン値を表示する窓１１１３を含んでもよい。

また、ユーザ・インターフェース部７７０は、ゲイン値の調節時、調節されたゲイン値に合わせて、図２及び図３で説明したバイアス電圧Ｖｂを調節するためのユーザ・インターフェース画面（図示せず）をさらに生成することができる。バイアス電圧Ｖｂを調節するためのユーザ・インターフェース画面（図示せず）は、ディスプレイ部７８０を介して出力され、ユーザは、出力されたユーザ・インターフェース画面（図示せず）を利用して、バイアス電圧Ｖｂを調節または維持させることができる。

また、感知部７００は、バイアス電圧Ｖｂを調節するためのユーザ・インターフェース画面（図示せず）が生成されないように、ユーザ・インターフェース部７７０を制御し、調節されたゲイン値に合わせて、バイアス電圧Ｖｂを自動的に調節することができる。

図１０及び図１１を参照して説明したように、ユーザ・インターフェース部７７０を利用して、感知されたヘッドホンのインピーダンスに合わせて、ゲイン値をユーザに調節させることにより、ユーザの意図に合うゲイン値を設定することができる。

本実施形態は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に、コンピュータで読み取り可能なコードとして具現することが可能である。コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、コンピュータ・システムによって読み取り可能なデータが保存される全ての種類の記録媒体を含む。コンピュータで読み取り可能な記録媒体の例としては、ＲＯＭ（read-only memory）、ＲＡＭ（random-access memory）、ＣＤ（compact disc）−ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピー（登録商標）ディスク、光データ保存装置などがある。また、コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、ネットワークに連結されたコンピュータ・システムに分散され、分散方式で、コンピュータで読み取り可能なコードが保存されて実行される。また、本実施形態は、電子回路構成（circuitry）、プロセッサ、マイクロプロセッサなどを含み、コンピュータで読み取り可能な媒体に保存されたコンピュータプログラムを実行することが可能である。

以上の説明は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明が属する技術分野で当業者であるならば、本発明の本質的特性から外れない範囲で変形された形態に具現することができるであろう。従って、本発明の範囲は、前述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した内容と同等な範囲にある多様な実施形態が含まれるように解釈されなければならないのである。

Claims (15)

1. ヘッドホンのインピーダンスを感知し、感知された前記インピーダンスによって、入力オーディオ信号に適用するゲイン値を調節する感知部と、
   前記ゲイン値に対応する少なくとも１つのバイアス電圧を供給され、前記ゲイン値によって、前記入力オーディオ信号を増幅して出力オーディオ信号を生成する増幅部と、を含むことを特徴とするオーディオ信号処理装置。
2. 前記ゲイン値によって、前記少なくとも１つのバイアス電圧を調節し、前記増幅部に供給する電源供給部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のオーディオ信号処理装置。
3. 前記電源供給部は、
   前記出力オーディオ信号にクリッピングが発生しないように、前記バイアス電圧を調節することを特徴とする請求項２に記載のオーディオ信号処理装置。
4. 前記電源供給部は、
   前記バイアス電圧が、前記出力オーディオ信号の最大電圧レベルと同等であるか、あるいはそれを超えるように、前記バイアス電圧を調節することを特徴とする請求項２に記載のオーディオ信号処理装置。
5. 前記電源供給部は、
   前記バイアス電圧が、前記ゲイン値に比例するように、前記バイアス電圧を調節することを特徴とする請求項２に記載のオーディオ信号処理装置。
6. 前記感知部は、
   周波数帯域別に、前記インピーダンスを感知することを特徴とする請求項１に記載のオーディオ信号処理装置。
7. 前記感知部は、
   周波数帯域別に、前記インピーダンスを感知し、前記周波数変化によるインピーダンス特性曲線を求めることを特徴とする請求項６に記載のオーディオ信号処理装置。
8. 前記感知部は、
   前記インピーダンスが、所定値に收斂する周波数区間である収斂周波数区間を求め、前記収斂周波数区間に対応するインピーダンス値を、前記ヘッドホンのインピーダンスとして獲得し、
   前記収斂周波数区間に対応するインピーダンスの平均値を、前記ヘッドホンのインピーダンスとして獲得することを特徴とする請求項６に記載のオーディオ信号処理装置。
9. 前記ヘッドホンのプラグと接続されるヘッドホン接続部をさらに含み、
   前記感知部は、
   前記ヘッドホン接続部に、前記ヘッドホンが連結されているか否かということを感知し、前記ヘッドホンが連結されていると判断されれば、前記ヘッドホンのインピーダンスを感知することを特徴とする請求項１に記載のオーディオ信号処理装置。
10. 前記ヘッドホン接続部は、
    ヘッドホンのプラグを挿入されるプラグ挿入部と、
    ヘッドホンの三極端子と接続される三極接続端子と、
    ヘッドホンの四極端子と接続される四極接続端子と、を含み、
    前記オーディオ信号処理装置は、
    前記三極接続端子と前記四極接続端子との電圧差に基づいて、前記プラグが三極プラグであるか、あるいは四極プラグであるかということを判断するプラグ感知部をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載のオーディオ信号処理装置。
11. ヘッドホンと連結されるオーディオ信号処理装置で、入力オーディオ信号を処理する方法において、
    ヘッドホンのインピーダンスを感知する段階と、
    感知された前記インピーダンスによって、前記入力オーディオ信号に適用するゲイン値を調節する段階と、
    前記ゲイン値に対応する少なくとも１つのバイアス電圧を供給され、前記ゲイン値によって、前記入力オーディオ信号を増幅して出力オーディオ信号を生成する段階と、を含むことを特徴とするオーディオ信号処理方法。
12. ヘッドホンのプラグを挿入されるプラグ挿入部と、
    ヘッドホンの第三極端子と接続される三極接続端子と、
    ヘッドホンの第四極端子と接続される四極接続端子と、
    前記三極接続端子と前記四極接続端子との電圧差に基づいて、前記プラグが三極プラグであるか、あるいは四極プラグであるかということを判断するプラグ感知部と、を含むことを特徴とするオーディオ信号処理装置。
13. 前記三極接続端子は、低い電源電圧と連結され、
    前記四極接続端子は、高い電源電圧と連結され、
    前記プラグ感知部は、
    前記三極接続端子と前記四極接続端子との電圧差がなければ、前記プラグが三極プラグであると判断し、
    前記三極接続端子と前記四極接続端子との電圧差が、前記高い電源電圧と前記低い電圧との差ほど示されれば、前記プラグが四極プラグであると判断することを特徴とする請求項１２に記載のオーディオ信号処理装置。
14. 前記三極接続端子は、高い電源電圧と連結され、
    前記四極接続端子は、低い電源電圧と連結され、
    前記感知部は、前記三極接続端子と前記四極接続端子との電圧差がなければ、前記プラグが三極プラグであると判断することを特徴とする請求項１２に記載のオーディオ信号処理装置。
15. ヘッドホンのインピーダンスを感知する感知部と、
    感知された前記ヘッドホンのインピーダンスによって、入力オーディオ信号に適用されるゲイン値を調節するか否かということを選択するためのユーザ・インターフェース画面を生成するユーザ・インターフェース部と、
    前記ユーザ・インターフェース画面を出力するディスプレイ部と、を含むことを特徴とするオーディオ信号処理装置。

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