JP2017028478A - Volume controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、オーディオ機器の電子ボリウムを制御するボリウム制御装置にかかり、特に電子ボリウムの切り替えノイズ(ジッパーノイズ)の低減および切替時間の低減などを図ったボリウム制御装置に関する。 The present invention relates to a volume control device for controlling an electronic volume of an audio device, and more particularly to a volume control device designed to reduce switching noise (zipper noise) and switching time of an electronic volume.
オーディオ機器は、オーディオ信号のボリウム値(音量)を調整するための電子ボリウムを備えている。この電子ボリウムは、装備されたマイクロコンピュータなどによるボリウム制御装置からの指令に基づいてボリウム値が調整されるが、その調整のための切替時にジッパーノイズが発生する。 The audio equipment includes an electronic volume for adjusting the volume value (volume) of the audio signal. The electronic volume is adjusted based on a command from a volume control device such as an equipped microcomputer, but zipper noise is generated at the time of switching for the adjustment.
すなわち、図5(a)のように、入力するオーディオ信号Vinのボリウム値を任意の時点で制御データDOUTによって切り替えると、出力するオーディオ信号Voutに大きな変曲点Bが形成され、ジッパーノイズが発生する。 That is, as shown in FIG. 5A, when the volume value of the input audio signal Vin is switched by the control data DOUT at an arbitrary time point, a large inflection point B is formed in the output audio signal Vout, and zipper noise is generated. To do.
そこで、ジッパーノイズの改善手法として、(1)入力するオーディオ信号Vinのゼロクロス検出時点で一挙にボリウム値を切り替える手法、(2)任意のタイミングで1ステップずつ複数回に分けてボリウム値を切り替える手法、(3)ゼロクロス時点毎に1ステップずつ複数回に分けてボリウム値を切り替える手法(特許文献1)などが提案されている。 Therefore, as a method for improving the zipper noise, (1) a method of switching the volume value at a time when the zero crossing of the input audio signal Vin is detected, and (2) a method of switching the volume value in multiple steps at an arbitrary timing. (3) A method (Patent Document 1) for switching the volume value by dividing it into a plurality of times by one step at each zero crossing point has been proposed.
(1)のゼロクロス検出時点で一挙にボリウム値を切り替える手法は、図5(b)に示すように、ボリウム値の切り替え時の電位変動が少なく変曲点の生成が抑制されるが、ゼロクロス検出回路の精度ばらつきや、装置全体の応答速度のばらつきにより、ゼロクロス時点からずれた電位でボリウム値が切り替わることがあり、このような場合は変曲点が生成され、ジッパーノイズが発生する。 As shown in FIG. 5B, the method of switching the volume value at a time when the zero cross is detected in (1) has little potential fluctuation at the time of switching the volume value and suppresses the generation of an inflection point. The volume value may be switched at a potential deviated from the zero crossing point due to variations in the accuracy of the circuit and the response speed of the entire apparatus. In such a case, an inflection point is generated and zipper noise is generated.
(2)の任意の時点で段階的にボリウム値を切り替える手法は、1ステップずつ切り替わるために電位変動が少なく変曲点の生成が抑制されるが、入力するオーディオ信号Vinのピーク値付近でボリウム値の切り替えるとき、図5(c)に示すように、電位変動が大きくなる。この結果、変曲点の生成が抑制されず、ジッパーノイズが発生する。 In the method (2) in which the volume value is switched step by step at an arbitrary time point, the potential change is small and generation of an inflection point is suppressed because the step is switched step by step. However, the volume is near the peak value of the input audio signal Vin. When the value is switched, the potential fluctuation increases as shown in FIG. As a result, the generation of inflection points is not suppressed and zipper noise occurs.
(3)のゼロクロス時点毎に1ステップずつボリウム値を切り替える手法は、(1)の手法で説明した問題点に加えて、ボリウム値が目標値に達するまでのステップ数が多い場合に、そのボリウム値の切り替えの完了に要する時間がかかり、その遅延が聴感上で目立つほどになる場合がある。一般的な音声帯域でのオーディオ信号ではゼロクロス時点の検出頻度が高くなるが、プロフェッショナル用機器の場合では、単一周波数の信号を取り扱う場合にゼロクロス時点の検出頻度が低くなるために上記問題が深刻となる。 In addition to the problem described in the method (1), the method of switching the volume value by one step at each zero crossing time point in (3) is the volume when the number of steps until the volume value reaches the target value is large. It takes time to complete the switching of the value, and the delay may become noticeable in hearing. In the case of audio signals in a general voice band, the detection frequency at the zero crossing point is high, but in the case of professional equipment, the above problem is serious because the detection frequency at the zero crossing point is low when handling a single frequency signal. It becomes.
本発明の目的は、上記問題点を解消し、ボリウム値の切り替え時のジッパーノイズの発生抑制とその切り替え時間の短縮化を実現したボリウム制御装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a volume control device that solves the above-described problems and realizes the suppression of the generation of zipper noise when switching the volume value and the shortening of the switching time.
上記目的を達成するために、請求項1にかかる発明のボリウム制御装置は、入力するオーディオ信号のボリウム値を電子ボリウムによって制御するボリウム制御装置において、前記オーディオ信号のゼロクロス時点を検出してゼロクロス検出信号を出力するゼロクロス検出回路と、クロック信号を生成するクロック信号生成回路と、前記ゼロクロス検出信号の有効期間中に存在する前記クロック信号の1又は2以上の各パルス毎に、前記電子ボリウムのボリウム値を現在値から目標値に向かって段階的に遷移させるボリウム設定回路と、を備えることを特徴とする。 To achieve the above object, a volume control device according to a first aspect of the present invention is a volume control device for controlling a volume value of an input audio signal with an electronic volume, and detects a zero-crossing time point of the audio signal to detect zero-crossing. A zero cross detection circuit for outputting a signal, a clock signal generation circuit for generating a clock signal, and the volume of the electronic volume for each one or more pulses of the clock signal existing during the effective period of the zero cross detection signal. And a volume setting circuit that causes a value to transition stepwise from a current value toward a target value.
請求項2にかかる発明は、請求項1に記載のボリウム制御装置において、前記ボリウム設定回路は、前記目標値が格納される第1レジスタと、前記現在値が格納される第2レジスタと、前記第1レジスタの前記目標値と前記第2レジスタの前記現在値を比較する分析回路と、前記ゼロクロス検出信号の前記有効期間中に存在する前記クロック信号の1又は2以上の各パルス毎に前記分析回路の分析結果に応じて前記第2レジスタの前記現在値を段階的に更新する制御回路と、を備えることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the volume control device according to the first aspect, the volume setting circuit includes a first register in which the target value is stored, a second register in which the current value is stored, An analysis circuit for comparing the target value of the first register with the current value of the second register, and the analysis for each one or more pulses of the clock signal existing during the valid period of the zero-cross detection signal; And a control circuit that updates the current value of the second register in a stepwise manner in accordance with an analysis result of the circuit.
請求項3にかかる発明は、請求項1又は2に記載のボリウム制御装置において、前記ゼロクロス検出回路は、前記オーディオ信号の前記ゼロクロス時点から正電圧方向に所定レベルだけ離れた第1の時点と前記ゼロクロス時点から負電圧方向に所定レベルだけ離れた第2の時点との間の期間を前記有効期間とする前記ゼロクロス検出信号を生成することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the volume control device according to the first or second aspect, the zero cross detection circuit includes a first time point that is a predetermined level away from the zero cross time point of the audio signal in a positive voltage direction, and the The zero-cross detection signal having the effective period as a period between the zero-cross point and a second point separated by a predetermined level in the negative voltage direction is generated.
請求項4にかかる発明は、請求項1又は2に記載のボリウム制御装置において、前記ゼロクロス検出回路は、前記オーディオ信号の前記ゼロクロス時点から所定時間が経過した時点までの期間に有効となるゼロクロス検出信号を生成することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the volume control device according to the first or second aspect, the zero-cross detection circuit is effective during a period from the zero-cross point of the audio signal to a time point after a predetermined time has elapsed. A signal is generated.
請求項5にかかる発明は、請求項1、2、3又は4に記載のボリウム制御装置において、前記分析回路は、前記第1レジスタの前記目標値と前記第2レジスタの現在値が一致しているときに「一致」の指令を出し、前記クロック信号生成回路は、前記分析回路が前記「一致」の指令を出すことによって前記クロック信号の出力を停止することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the volume control device according to the first, second, third, or fourth aspect, the analysis circuit is configured such that the target value of the first register matches the current value of the second register. The clock signal generation circuit stops outputting the clock signal when the analysis circuit issues the “match” command.
本発明によれば、ゼロクロス検出信号の有効期間中のクロック信号の1又は2以上の各パルス毎にボリウム値を更新するので、電子ボリウムにおけるボリウム値の切り替え時のジッパーノイズを効果的に抑制することができ、またゼロクロス検出信号の有効期間中にボリウム値を複数回更新できるので、切り替え時間を短縮化できる。 According to the present invention, the volume value is updated every one or more pulses of the clock signal during the valid period of the zero cross detection signal, so that the zipper noise at the time of switching the volume value in the electronic volume is effectively suppressed. In addition, since the volume value can be updated a plurality of times during the valid period of the zero cross detection signal, the switching time can be shortened.
また、ゼロクロス検出回路を、入力するオーディオ信号のゼロクロス時点から正電圧方向に所定レベルだけ離れた第1の時点とゼロクロス時点から負電圧方向に所定レベルだけ離れた第2の時点との期間を有効期間とするゼロクロス検出信号を生成するように構成することで、入力するオーディオ信号が低周波数の信号でゼロクロス検出の頻度が低下した場合でも、ボリウム値の切り替え時間が長くなることを抑制でき、聴感上違和感がない切り替えが可能となる。 In addition, the zero cross detection circuit is effective during a period between a first time point that is a predetermined level away from the zero cross point of the input audio signal in the positive voltage direction and a second time point that is a predetermined level away from the zero cross point in the negative voltage direction. By configuring to generate a zero-cross detection signal for the period, even if the input audio signal is a low-frequency signal and the frequency of zero-cross detection decreases, it is possible to prevent the volume value switching time from becoming long, and Switching without a sense of incongruity becomes possible.
また、入力するオーディオ信号の周波数が低いときは上記のようにゼロクロス時点の発生頻度が低くなるがゼロクロス検出信号の有効期間が長くなり、オーディオ信号の周波数が高いときはゼロクロス時点の発生頻度が高くなるがゼロクロス検出信号の有効期間が短くなるため、入力するオーディオ信号の周波数に依存せずに、ボリウム値の切り替えに要する時間をほぼ一定にすることができる。 In addition, when the frequency of the input audio signal is low, the occurrence frequency of the zero cross point is low as described above, but the effective period of the zero cross detection signal is long, and when the frequency of the audio signal is high, the occurrence frequency of the zero cross point is high. However, since the effective period of the zero cross detection signal is shortened, the time required for switching the volume value can be made substantially constant without depending on the frequency of the input audio signal.
図1に本発明の1つの実施例のボリウム制御装置の回路を示す。10は電子ボリウム、20はこの電子ボリウム10のボリウム値(現在値)を設定するボリウム設定回路、30はゼロクロス検出回路、40はクロック信号生成回路である。
FIG. 1 shows a circuit of a volume control apparatus according to one embodiment of the present invention.
ボリウム設定回路20は、外部から入力されるボリウム値(目標値)であるデータDINを格納する第1レジスタ21と、電子ボリウム10に設定するボリウム値(現在値)であるデータDOUTを格納する第2レジスタ22と、第1レジスタ21のデータDINと第2レジスタ22のデータDOUTを比較する分析回路23と、第2レジスタ22のデータDOUTを段階的に更新する制御回路24を備えている。
The
分析回路23は、第1レジスタ21のデータDINと第2レジスタ22のデータDOUTの大きさを比較して、制御回路24に対して、DIN<DOUTのときは「減衰」の指令を出し、DIN>DOUTのときは「増幅」の指令を出し、DIN=DOUTのときは「維持」の指令を出す。
The
また、分析回路23は、クロック信号生成回路40に対して、DIN≠DOUTのときは「不一致」の指令を出力し、DIN=DOUTのときは「一致」の指令を出力する。
The
制御回路24は、ゼロクロス検出回路30から出力するゼロクロス時点を示すゼロクロス検出信号Vszとクロック信号生成回路40から出力するクロック信号Vclkとの論理積で得られるクロック信号を取り込む。そして、ゼロクロス検出信号Vszの有効期間T1(図2、図3参照)内に、分析回路23から入力する指令が「増幅」のときは、第2レジスタ22に対してそのデータDOUTをクロック信号Vclkの各パルス毎に段階的に増大させる制御信号を出し、これにより電子ボリウム10のボリウム値を段階的に大きくする。また、「減衰」のときは第2レジスタ22に対してそのデータDOUTをクロック信号Vclkの各パルス毎に段階的に減少させる制御信号を出し、これにより電子ボリウム10のボリウム値を段階的に小さくする。さらに、「維持」のときはデータDOUTの更新内容を零とする制御信号を出す。
The
ゼロクロス検出回路30は、入力するオーディオ信号Vinのゼロクロス時点を中心に正負の閾値電圧(+Vz/−Vz)をもつウインドコンパレータ31で構成されている。このため、ゼロクロス検出信号Vszの有効期間T1を示すパルス幅は、オーディオ信号のゼロクロス時点の前後の期間を示す時間幅となる(図2参照)。よって、この有効期間T1は入力するオーディオ信号Vinの周波数が高いと狭くなり、低いと広くなる。
The zero-
なお、このゼロクロス検出回路30は、図4に示すように、基準電圧Vrefを0Vに設定することで入力するオーディオ信号Vinのゼロクロス時点を検出するコンパレータ32と、そのコンパレータ32の出力信号が正方向又は負方向に変化するごとに所定のパルス幅のパルスを発生するパルス発生回路33で構成したゼロクロス検出回路30Aに置き換えることもできる。このとき得られるゼロクロス検出信号Vszは、ゼロクロス時点から開始する所定時間のパルス幅の信号となる。
As shown in FIG. 4, the zero-
クロック信号生成回路40は、分析回路23から「不一致」の指令が出ているときはクロック信号Vclkを出力し、「一致」の指令が出ているときはクロック信号Vclkの出力を停止する。
The clock
さて、第1レジスタ21に格納されたデータDINが、第2レジスタ22に格納されているデータDOUTよりも大きいとき(DIN>DOUT)は、分析回路23から「増幅」の指令が制御回路24に出力し、クロック信号生成回路40には「不一致」の指令が出力する。
When the data DIN stored in the
制御回路24では、図3に示すように、ゼロクロス検出信号Vszが“H”レベルの有効期間T1の間だけ、クロック信号Vclkが取り込まれる。そして、制御回路24は、そのクロック信号Vclkの各パルス毎に第2レジスタ22を、そこに格納されているデータDOUTが大きくなる方向に段階的に更新し、これによって電子ボリウム10のボリウム値が大きな値に更新される。
As shown in FIG. 3, the
この段階的な更新処理によって、第2レジスタ22のデータDOUTが第1レジスタ21のデータDINと一致(DOUT=DIN)すれば、分析回路23から「維持」の指令が制御回路24に出力して、制御回路24が第2レジスタ22の更新を終了する。また、分析回路23からクロック信号生成回路40に「一致」指令が出力され、クロック信号生成回路40のクロック信号Vclkの出力が停止する。
If the data DOUT in the
上記した更新処理は、データDINとデータDOUTの差分が少ないときは、1個のゼロクロス検出号Vszのうちに終了する場合もあり得るが、差分が大きいときは、複数個のゼロクロス信号Vszに亘って繰り返される。 The update process described above may end within one zero-cross detection sign Vsz when the difference between the data DIN and the data DOUT is small, but when the difference is large, the update process covers a plurality of zero-cross signals Vsz. Repeated.
一方、第1レジスタ21に格納されたデータDINが、第2レジスタ22に格納されているデータDOUTよりも小さいとき(DIN<DOUT)は、分析回路23から「減衰」の指令が制御回路24に出力し、クロック信号生成回路40に「不一致」の指令が出力する。
On the other hand, when the data DIN stored in the
制御回路24は、ゼロクロス検出信号Vszの有効期間T1の間、クロック信号Vclkの各パルス毎に第2レジスタ22を、そこに格納されているデータDOUTが小さくなる方向に段階的に更新し、これによって電子ボリウム10のボリウム値が小さな値に更新される。
During the valid period T1 of the zero-crossing detection signal Vsz, the
なお、上記の更新処理の途中でレジスタ21のデータDINが新たなデータに置き換わった場合も、第2レジスタ22のデータDOUTについて同様な更新処理が行われる。
Even when the data DIN in the
以上のように本実施例では、ゼロクロス検出信号Vszが“H”レベルになっている有効期間T1内で、クロック信号Vclkの各パルス毎に段階的にオーディオ信号Vinのボリウム値を増大あるいは減少させるので、ジッパーノイズが低減する。また、ゼロクロス検出信号の有効期間中にボリウム値を複数回更新できるので、切り替え時間を短縮化できる。 As described above, in this embodiment, the volume value of the audio signal Vin is increased or decreased stepwise for each pulse of the clock signal Vclk within the effective period T1 in which the zero cross detection signal Vsz is at the “H” level. So zipper noise is reduced. In addition, since the volume value can be updated a plurality of times during the valid period of the zero cross detection signal, the switching time can be shortened.
また、入力するオーディオ信号Vinが低周波信号のときはゼロクロス検出の頻度が低下するが、ゼロクロス検出信号Vszの有効期間T1が長くなり、1回のゼロクロス検出当たりのレジスタ22のデータDOUTの更新回数が増大するので、ボリウム値の切り替えに要する時間が長くなることを抑制でき、聴感上違和感がない切り替えが可能となる。
Further, when the input audio signal Vin is a low frequency signal, the frequency of zero cross detection decreases, but the effective period T1 of the zero cross detection signal Vsz becomes longer, and the number of times the data DOUT of the
また、必ずゼロクロス検出信号Vszの有効期間T1内で、しかもクロック信号Vclkの各パルス毎に段階的に電子ボリウムのボリウム値が更新されるので、出力するオーディオ信号Voutのボリウム値が急激に変動することを抑制できる。これは図5(b)で示すゼロクロス検出手法で問題視される検出電圧誤差などによる出力信号Voutの変動を吸収できることであり、ジッパーノイズが効果的に抑制できる。 In addition, the volume value of the electronic volume is updated stepwise within the valid period T1 of the zero-cross detection signal Vsz and for each pulse of the clock signal Vclk, so that the volume value of the audio signal Vout to be output fluctuates rapidly. This can be suppressed. This is because the fluctuation of the output signal Vout due to a detection voltage error or the like which is regarded as a problem in the zero cross detection method shown in FIG. 5B can be absorbed, and zipper noise can be effectively suppressed.
さらに、入力するオーディオ信号Vinの周波数に応じてゼロクロス検出信号Vszの有効期間T1が変化するので、オーディオ信号Vinの周波数が低い場合は、ゼロクロス検出機会が少ない代わりに1回あたりのゼロクロス検出信号の有効期間T1が長くなる。一方、オーディオ信号Vinの周波数が高い場合はゼロクロス検出機会が多い代わりに1回あたりのゼロクロス検出信号の有効期間T1が短くなる。 Further, since the valid period T1 of the zero cross detection signal Vsz changes according to the frequency of the input audio signal Vin, when the frequency of the audio signal Vin is low, the zero cross detection signal per one time is used instead of few opportunities for zero cross detection. The effective period T1 becomes longer. On the other hand, when the frequency of the audio signal Vin is high, the valid period T1 of the zero-cross detection signal per time becomes short instead of many opportunities for zero-cross detection.
その結果、電子ボリウム10のボリウム値の更新に要する時間T2は、入力するオーディオ信号Vinの周波数に依存しなくなり、下記に示す式(1)となる。式(1)おいて、Pは切り替えに要するステップ量(切り替えに必要なクロック信号Vclkのパルス数)、Vは入力するオーディオ信号Vinの振幅、fはクロック信号Vclkの周波数である。このように、式(1)には入力するオーディオ信号Vinの周波数の項はなく、電子ボリウム10のボリウム値の更新に要する時間T2は、入力するオーディオ信号Vinの周波数によって影響を受けない。
T2=(P×π×V)/(4×Vz×f) (1)
As a result, the time T2 required to update the volume value of the
T2 = (P × π × V) / (4 × Vz × f) (1)
10:電子ボリウム
20:ボリウム設定回路、21:第1レジスタ、22:第2レジスタ、23:分析回路、24:制御回路
30,30A:ゼロクロス検出回路、31:ウインドウコンパレータ、32:コンパレータ、33:パルス発生回路
40:クロック信号生成回路
10: Electronic volume 20: Volume setting circuit, 21: First register, 22: Second register, 23: Analysis circuit, 24:
Claims (5)
前記オーディオ信号のゼロクロス時点を検出してゼロクロス検出信号を出力するゼロクロス検出回路と、クロック信号を生成するクロック信号生成回路と、前記ゼロクロス検出信号の有効期間中に存在する前記クロック信号の1又は2以上の各パルス毎に、前記電子ボリウムのボリウム値を現在値から目標値に向かって段階的に遷移させるボリウム設定回路と、を備えることを特徴とするボリウム制御装置。 In the volume control device that controls the volume value of the input audio signal with the electronic volume,
A zero-cross detection circuit that detects a zero-cross point in the audio signal and outputs a zero-cross detection signal; a clock signal generation circuit that generates a clock signal; and one or two of the clock signals that exist during the valid period of the zero-cross detection signal A volume control device, comprising: a volume setting circuit that changes the volume value of the electronic volume in a stepwise manner from a current value to a target value for each of the pulses described above.
前記ボリウム設定回路は、前記目標値が格納される第1レジスタと、前記現在値が格納される第2レジスタと、前記第1レジスタの前記目標値と前記第2レジスタの前記現在値を比較する分析回路と、前記ゼロクロス検出信号の前記有効期間中に存在する前記クロック信号の1又は2以上の各パルス毎に前記分析回路の分析結果に応じて前記第2レジスタの前記現在値を段階的に更新する制御回路と、を備えることを特徴とするボリウム制御装置。 The volume control device according to claim 1,
The volume setting circuit compares the first register in which the target value is stored, the second register in which the current value is stored, and the target value in the first register and the current value in the second register. An analysis circuit and the current value of the second register in stages according to the analysis result of the analysis circuit for each one or more pulses of the clock signal existing during the valid period of the zero-cross detection signal And a control circuit for updating.
前記ゼロクロス検出回路は、前記オーディオ信号の前記ゼロクロス時点から正電圧方向に所定レベルだけ離れた第1の時点と前記ゼロクロス時点から負電圧方向に所定レベルだけ離れた第2の時点との間の期間を前記有効期間とする前記ゼロクロス検出信号を生成することを特徴とするボリウム制御装置。 The volume control device according to claim 1 or 2,
The zero-cross detection circuit is a period between a first time point of the audio signal separated from the zero-cross point by a predetermined level in the positive voltage direction and a second time point separated from the zero-cross point by a predetermined level in the negative voltage direction. The volume control device is characterized in that the zero cross detection signal having the effective period as the effective period is generated.
前記ゼロクロス検出回路は、前記オーディオ信号の前記ゼロクロス時点から所定時間が経過した時点までの期間に有効となるゼロクロス検出信号を生成することを特徴とするボリウム制御装置。 The volume control device according to claim 1 or 2,
The volume control device, wherein the zero-cross detection circuit generates a zero-cross detection signal that is effective during a period from the zero-cross point of the audio signal to a point when a predetermined time has elapsed.
前記分析回路は、前記第1レジスタの前記目標値と前記第2レジスタの現在値が一致しているときに「一致」の指令を出し、
前記クロック信号生成回路は、前記分析回路が前記「一致」の指令を出すことによって前記クロック信号の出力を停止することを特徴とするボリウム制御装置。
In the volume control device according to claim 1, 2, 3, or 4,
The analysis circuit issues a “match” command when the target value of the first register matches the current value of the second register,
The clock signal generation circuit stops the output of the clock signal when the analysis circuit issues the “match” command.
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