JP2018019168A - Audio device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、オーディオ装置に関する。 The present invention relates to an audio apparatus.
従来、オーディオ装置において、DSP(Digital Signal Processor)などのデジタル信号処理装置とスピーカなどの音声出力装置との間にアナログ回路が設けられている。アナログ回路には、例えば、アナログIC(Integrated Circuit)により構成された増幅器が含まれている。車載用のオーディオ装置においては、BTL(Bridged Transless)方式によるAB級の増幅器などが用いられている。また、アナログ回路には、増幅器の入力端子に接続された容量結合用のキャパシタ、いわゆる「カップリングコンデンサ」が含まれている。 Conventionally, in an audio device, an analog circuit is provided between a digital signal processing device such as a DSP (Digital Signal Processor) and an audio output device such as a speaker. The analog circuit includes, for example, an amplifier configured by an analog IC (Integrated Circuit). In an in-vehicle audio apparatus, an AB class amplifier using a BTL (Bridged Transless) system is used. The analog circuit includes a capacitor for capacitive coupling connected to the input terminal of the amplifier, a so-called “coupling capacitor”.
アナログ回路の出力信号には、通常、再生対象となる音声に対応する成分(以下「音声成分」という。)が含まれている。また、アナログ回路の出力信号には、カップリングコンデンサ又は増幅器の劣化などにより、音声成分に加えて直流成分が含まれている場合がある。 The output signal of the analog circuit usually includes a component (hereinafter referred to as “audio component”) corresponding to the audio to be reproduced. In addition, the output signal of the analog circuit may include a DC component in addition to the audio component due to degradation of the coupling capacitor or the amplifier.
アナログ回路の出力信号は、スピーカに入力される。スピーカの入力信号に直流成分が含まれている場合、いわゆる「直流オフセット」が発生して、直流成分によりスピーカが損傷する。そこで、直流オフセットの発生を検出して、直流オフセットが発生している場合は増幅器の動作を停止させることにより、直流成分からスピーカを保護する技術が開発されている。 The output signal of the analog circuit is input to the speaker. When a DC component is included in the input signal of the speaker, a so-called “DC offset” occurs, and the speaker is damaged by the DC component. In view of this, a technique has been developed for protecting a speaker from a direct current component by detecting the occurrence of a direct current offset and stopping the operation of the amplifier when the direct current offset occurs.
例えば、AB級の増幅器には、直流オフセット検出用の端子を有するものがある。この増幅器は、出力信号の電圧値を所定の閾値(例えば2ボルト)と比較して、電圧値が閾値を超えている場合、直流オフセット検出用の端子から所定の信号(以下「直流オフセット検出信号」という。)を出力する。マイクロコントローラ(以下「マイコン」という。)などの制御装置は、直流オフセット検出信号を用いて直流オフセットの発生を検出する。 For example, some class AB amplifiers have terminals for detecting DC offset. This amplifier compares the voltage value of the output signal with a predetermined threshold value (for example, 2 volts). If the voltage value exceeds the threshold value, the amplifier detects a predetermined signal (hereinafter referred to as “DC offset detection signal”) from the DC offset detection terminal. Is output. A control device such as a microcontroller (hereinafter referred to as “microcomputer”) detects the occurrence of a DC offset using a DC offset detection signal.
ここで、音声成分の振幅が大きい場合、増幅器の出力信号に直流成分が含まれていない状態にて、出力信号の電圧値が一時的に閾値を超えることがある。この場合、増幅器は、直流オフセットが発生していないにもかかわらず、直流オフセット検出信号を出力する。この結果、直流オフセットの誤検出が生ずる問題があった。 Here, when the amplitude of the audio component is large, the voltage value of the output signal may temporarily exceed the threshold value in a state where the output signal of the amplifier does not include a DC component. In this case, the amplifier outputs a DC offset detection signal even though no DC offset has occurred. As a result, there is a problem that erroneous detection of the DC offset occurs.
この問題に対して、直流オフセットの誤検出を回避する技術が開発されている。例えば、特許文献1の音響機器は、信号処理部14とスピーカ16間にレベル検出部19、カップリングコンデンサC1及びパワーAMP15が設けられている。レベル検出部19は、信号処理部14が出力したアナログ信号の電圧レベルを検出するものである。また、特許文献1の音響機器は、パワーAMP15とマイコン12間にLPF17が設けられている。LPF17は、パワーAMP15が出力したオフセット検出信号を平滑化するものである。マイコン12は、平滑化されたオフセット検出信号の電圧値と、アナログ信号の電圧レベルごとに設定されたしきい値とを比較する。マイコン12は、電圧値がしきい値以上の値である場合、パワーAMP15をスタンバイ状態にするためのスタンバイ処理信号を出力する(特許文献1の要約、図2等参照)。
In order to solve this problem, a technique for avoiding erroneous detection of a DC offset has been developed. For example, the acoustic device disclosed in
すなわち、特許文献1の音響機器は、出力したアナログ信号のフィードバックにより、直流オフセットの誤検出を回避する制御を実行するものである。このようなアナログ信号のフィードバックは、直流オフセットの誤検出を回避する制御はもちろんのこと、オーディオ装置における種々の制御に用いられている。
That is, the acoustic device of
特許文献1の音響機器は、アナログ信号の電圧レベルを検出するための専用の回路(レベル検出部19)を設けている。このため、コストが増加する問題があった。また、特許文献1の音響機器は、信号処理部14が出力したアナログ信号の電圧レベルを検出している。このため、直流オフセットの誤検出を回避する制御において、信号処理部14よりも後段のアナログ回路、すなわちカップリングコンデンサC1及びパワーAMP15などによる信号波形の変化を考慮することができない問題があった。
The acoustic device of
このように、アナログ信号をフィードバックするための回路によりコストが増加する問題、及びアナログ回路による信号波形の変化を考慮することができない問題は、直流オフセットの誤検出を回避する制御にて生ずるのはもちろんのこと、アナログ信号のフィードバックによる制御全般にて生ずる問題であった。 As described above, the problem that the cost increases due to the circuit for feeding back the analog signal and the problem that the change of the signal waveform due to the analog circuit cannot be taken into account are caused by the control for avoiding the erroneous detection of the DC offset. Of course, this was a problem that occurred in general control by feedback of analog signals.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、デジタル信号処理装置と音声出力装置間にアナログ回路が設けられたオーディオ装置において、安価な構成にて、アナログ回路による信号波形の変化を考慮した制御を実行することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems. In an audio apparatus in which an analog circuit is provided between a digital signal processing apparatus and an audio output apparatus, the signal from the analog circuit can be obtained at a low cost. The purpose is to execute control in consideration of the change of the waveform.
本発明のオーディオ装置は、音声情報を示す第1デジタル信号の入力を受け付けて、第1デジタル信号に対する音声信号処理が施された第2デジタル信号を出力する音声信号処理部と、第2デジタル信号の入力を受け付けて、音声成分を含むアナログ出力信号を音声出力装置に出力する出力用回路と、第2デジタル信号の入力を受け付けて、アナログ出力信号に対応する第3デジタル信号を出力する模擬フィルタ部と、第3デジタル信号を用いて、出力用回路に含まれる増幅器の動作又は音声信号処理部の動作を制御する制御部とを備え、出力用回路はアナログ回路により構成されており、かつ、模擬フィルタ部はアナログ回路に対応するデジタルフィルタにより構成されているものである。 An audio apparatus according to the present invention receives an input of a first digital signal indicating audio information and outputs a second digital signal obtained by performing audio signal processing on the first digital signal, and a second digital signal And an output circuit for outputting an analog output signal including a sound component to the sound output device, and a simulation filter for receiving a second digital signal and outputting a third digital signal corresponding to the analog output signal And a control unit that controls the operation of the amplifier included in the output circuit or the operation of the audio signal processing unit using the third digital signal, the output circuit is configured by an analog circuit, and The simulated filter unit is constituted by a digital filter corresponding to an analog circuit.
本発明のオーディオ装置は、アナログ回路に対応するデジタルフィルタを有しており、アナログ信号のフィードバックに代えて、このデジタルフィルタの出力信号を制御に用いる。このため、フィードバック用の回路を不要とした安価な構成にて、アナログ回路による信号波形の変化を考慮した制御を実行することができる。 The audio device of the present invention has a digital filter corresponding to an analog circuit, and uses the output signal of this digital filter for control instead of feedback of the analog signal. For this reason, the control which considered the change of the signal waveform by an analog circuit can be performed with the cheap structure which does not require the circuit for feedback.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係るオーディオ装置の要部を示す機能ブロック図である。図2は、本発明の実施の形態1に係るオーディオ装置の要部を示すハードウェア構成図である。図1及び図2を参照して、実施の形態1のオーディオ装置100について、四輪自動車からなる車両1に搭載した例を中心に説明する。
FIG. 1 is a functional block diagram showing the main part of the audio apparatus according to
音源装置2は、図示しない電子媒体に記憶された音声情報を読み出して、この音声情報を示すデジタル信号(以下「第1デジタル信号」という。)SD1を出力するものである。音源装置2は、例えば、CD(Compact Disc)ドライブ、USB(Universal Serial Bus)フラッシュドライブ、メモリーカードリーダー、スマートフォンなどの携帯情報端末、又は携帯音楽プレーヤーにより構成されている。
The
音声信号処理部3は、第1デジタル信号SD1の入力を受け付けるものである。音声信号処理部3は、第1デジタル信号SD1に対する音声信号処理を実行して、この音声信号処理が施されたデジタル信号(以下「第2デジタル信号」という。)SD2を出力するものである。音声信号処理部3による音声信号処理は、例えば、第1デジタル信号SD1に対する第2デジタル信号SD2の利得(以下、単に「利得」という。)を設定する処理、及び各周波数帯域の音声に対応する成分のレベルをそれぞれ設定する処理(いわゆる「イコライザ」)などである。
The audio
デジタルアナログ変換器(以下「DA変換器」という。)4は、第2デジタル信号SD2の入力を受け付けるものである。DA変換器4は、第2デジタル信号SD2をアナログ信号に変換して、このアナログ信号を出力するものである。DA変換器4は、例えば、専用のアナログICにより構成されている。
The digital-analog converter (hereinafter referred to as “DA converter”) 4 receives an input of the second digital signal SD2. The
帯域通過フィルタ5は、DA変換器4が出力したアナログ信号のうち、所定の周波数帯域内の成分のみを通過させるものである。帯域通過フィルタ5は、例えば、抵抗器、インダクタ及びキャパシタを用いたRLC回路により構成されている。または、例えば、帯域通過フィルタ5は、演算増幅器を用いたものである。
The
カップリングコンデンサ6は、例えば、帯域通過フィルタ5の出力端子と増幅器7の入力端子との間に直列に接続されたキャパシタにより構成されている。カップリングコンデンサ6は、帯域通過フィルタ5と増幅器7間を容量的に結合するものである。
The
増幅器7は、例えば、専用のアナログICにより構成されている。具体的には、例えば増幅器7は、BTL方式によるAB級の増幅器を用いたものである。増幅器7は、入力端子に入力されたアナログ信号の振幅を増幅して、出力端子から出力するものである。 The amplifier 7 is constituted by, for example, a dedicated analog IC. Specifically, for example, the amplifier 7 uses a BTL class AB amplifier. The amplifier 7 amplifies the amplitude of the analog signal input to the input terminal and outputs it from the output terminal.
DA変換器4、帯域通過フィルタ5、カップリングコンデンサ6及び増幅器7により、出力用回路8が構成されている。すなわち、出力用回路8はアナログ回路により構成されたものである。
The
以下、出力用回路8が音声出力装置9に出力するアナログ信号を「アナログ出力信号」という。図1の例では、増幅器7の出力端子から出力される信号がアナログ出力信号SAOとなる。アナログ出力信号SAOには、再生対象の音声に対応する成分、すなわち音声成分が含まれている。また、アナログ出力信号SAOには、カップリングコンデンサ6又は増幅器7の劣化などにより、音声成分に加えて直流成分が含まれている場合がある。
Hereinafter, an analog signal output from the
音声出力装置9は、アナログ出力信号SAOの入力を受け付けて、アナログ出力信号SAOに含まれる音声成分に対応する音声を出力するものである。音声出力装置9は、例えば、車両1に搭載されたスピーカにより構成されている。
The
ここで、増幅器7は、直流オフセット検出用の端子を有している。増幅器7は、出力端子から出力するアナログ信号の電圧値を所定の閾値(以下「第1閾値」という。)と比較する機能を有している。第1閾値は、例えば2ボルトに設定されている。増幅器7は、当該アナログ信号の電圧値が第1閾値を超えている場合、直流オフセット検出用の端子から直流オフセット検出信号SDCを出力する機能を有している。 Here, the amplifier 7 has a DC offset detection terminal. The amplifier 7 has a function of comparing the voltage value of the analog signal output from the output terminal with a predetermined threshold value (hereinafter referred to as “first threshold value”). The first threshold is set to 2 volts, for example. The amplifier 7 has a function of outputting the DC offset detection signal SDC from the DC offset detection terminal when the voltage value of the analog signal exceeds the first threshold value.
模擬フィルタ部10は、第2デジタル信号SD2の入力を受け付けて、アナログ出力信号SAOに対応するデジタル信号(以下「第3デジタル信号」という。)SD3を出力するものである。すなわち、模擬フィルタ部10は、出力用回路8のアナログ回路を模擬したデジタルフィルタにより構成されている。アナログ回路の模擬によるデジタルフィルタの構成方法は公知であるため、説明を省略する。具体的には、例えば、双一次変換などを用いることができる。
The
模擬フィルタ部10は、理想的には、出力用回路8におけるアナログ回路の全体を模擬したものであり、かつ、出力用回路8における実際のアナログ回路を模擬したものである。しかしながら、模擬フィルタ部10を設計するとき、出力用回路8におけるアナログ回路の一部が不明又は未定である場合も多い。この場合、模擬フィルタ部10は、出力用回路8におけるアナログ回路のうちの一部のみを模擬したものであっても良い。または、模擬フィルタ部10は、出力用回路8におけるアナログ回路のうちの不明又は未定の部位について、等価回路を用いて模擬したものであっても良い。
The
第1振幅値推定部11は、第3デジタル信号SD3を用いて、アナログ出力信号SAOに含まれる音声成分の振幅値を推定するものである。音声成分は、通常、時間に対する振幅の変化が大きい。そこで、第1振幅値推定部11は、ピークホールド又は平均化処理などにより音声成分の振幅値を推定する。第1振幅値推定部11は、推定した振幅値(以下「第1推定振幅値」という。)を直流オフセット判定部12に出力するものである。
The first amplitude
直流オフセット判定部12は、第1振幅値推定部11が出力した第1推定振幅値と増幅器7が出力した直流オフセット検出信号SDCとを用いて、アナログ出力信号SAOに直流オフセットが発生しているか否かを判定するものである。
The DC offset
具体的には、例えば、直流オフセット判定部12は、増幅器7から直流オフセット検出信号SDCが入力されているか否かを判定する処理を、所定の時間間隔にて繰り返し実行する。直流オフセット判定部12は、直流オフセット検出信号SDCが入力されていると判定したとき、第1推定振幅値を所定の閾値(以下「第2閾値」という。)と比較する。第2閾値は、例えば、第1閾値に対応する値に設定されている。直流オフセット判定部12は、第1推定振幅値が第2閾値以下の値である状態にて直流オフセット検出信号SDCが入力されていると連続して判定した回数(以下「第1入力判定回数」という。)をカウントする。直流オフセット判定部12は、第1入力判定回数を所定の基準回数と比較する。直流オフセット判定部12は、第1入力判定回数が基準回数以上の回数である場合、アナログ出力信号SAOに直流オフセットが発生していると判定する。
Specifically, for example, the DC offset
直流オフセット保護部13は、直流オフセット判定部12により直流オフセットが発生していると判定された場合、増幅器7の動作を制御することにより、音声出力装置9を直流成分から保護するものである。具体的には、例えば、直流オフセット保護部13は、増幅器7をスタンバイ状態に設定することにより、増幅器7の動作を停止させる。
The DC offset
第1振幅値推定部11、直流オフセット判定部12及び直流オフセット保護部13により、制御部14が構成されている。音声信号処理部3、出力用回路8、模擬フィルタ部10及び制御部14により、オーディオ装置100の要部が構成されている。
The first amplitude
図2に、オーディオ装置100の要部のハードウェア構成の一例を示す。図1に示す音声信号処理部3及び第1振幅値推定部11は、DSPなどのデジタル信号処理装置21により構成されている。図1に示す直流オフセット判定部12及び直流オフセット保護部13は、マイコンなどの制御装置22により構成されている。図1に示す出力用回路8は、アナログ回路23により構成されている。図1に示す模擬フィルタ部10は、アナログ回路23を模擬したデジタルフィルタにより構成されており、このデジタルフィルタはデジタル信号処理装置21内に設けられている。
FIG. 2 shows an example of a hardware configuration of a main part of the
次に、図3のフローチャートを参照して、オーディオ装置100の動作について、直流オフセット判定部12及び直流オフセット保護部13の動作を中心に説明する。初期状態にて、オーディオ装置100は音声を再生中である。第1振幅値推定部11は、第3デジタル信号SD3を用いてアナログ出力信号SAOに含まれる音声成分の振幅値を推定し、第1推定振幅値を直流オフセット判定部12に出力する処理を継続している。
Next, with reference to the flowchart of FIG. 3, the operation of the
まず、ステップST1にて、直流オフセット判定部12は、第1入力判定回数のカウント値を0に設定する。次いで、ステップST2にて、直流オフセット判定部12は所定の待ち時間を設定する。待ち時間が経過したとき、ステップST3にて、直流オフセット判定部12は、増幅器7から直流オフセット検出信号SDCが入力されているか否かを判定する。直流オフセット検出信号SDCが入力されていない場合(ステップST3“NO”)、直流オフセット判定部12はステップST1の処理に戻る。
First, in step ST1, the DC offset
直流オフセット検出信号SDCが入力されている場合(ステップST3“YES”)、ステップST4にて、直流オフセット判定部12は、第1振幅値推定部11から入力された最新の第1推定振幅値を第2閾値と比較する。第1推定振幅値が第2閾値よりも大きい値である場合(ステップST4“NO”)、直流オフセット判定部12はステップST2の処理に戻る。
When the DC offset detection signal SDC is input (step ST3 “YES”), in step ST4, the DC offset
第1推定振幅値が第2閾値以下の値である場合(ステップST4“YES”)、ステップST5にて、直流オフセット判定部12は、第1入力判定回数のカウント値を1増やす。次いで、ステップST6にて、直流オフセット判定部12は、第1入力判定回数が基準回数以上の回数であるか否かを判定する。第1入力判定回数が基準回数未満の回数である場合(ステップST6“NO”)、直流オフセット判定部12はステップST2の処理に戻る。
When the first estimated amplitude value is equal to or smaller than the second threshold value (step ST4 “YES”), in step ST5, the direct current offset
第1入力判定回数が基準回数以上の回数である場合(ステップST6“YES”)、ステップST7にて、直流オフセット保護部13は、増幅器7をスタンバイ状態に設定することにより、増幅器7の動作を停止させる。この結果、アナログ出力信号SAOに含まれる直流成分により音声出力装置9が損傷するのを防ぐことができる。すなわち、音声出力装置9を直流成分から保護することができる。
When the first input determination number is equal to or greater than the reference number (step ST6 “YES”), in step ST7, the DC offset
このように、実施の形態1のオーディオ装置100は、出力用回路8に対応する模擬フィルタ部10を有している。第1振幅値推定部11は、アナログ出力信号SAOのフィードバックに代えて、模擬フィルタ部10の出力信号(第3デジタル信号SD3)を用いて、アナログ出力信号SAOに含まれる音声成分の振幅値を推定する。このため、音声成分の振幅値を検出するための専用の回路(特許文献1のレベル検出部等)が不要であり、コストを低減することができる。また、アナログ出力信号SAOに直流オフセットが発生しているか否かの判定において、カップリングコンデンサ6及び増幅器7を含む出力用回路8による信号波形の変化を考慮することができる。
As described above, the
ここで、図4及び図5を参照して、アナログ回路による信号波形の変化の一例について説明する。図4に示す如く、DA変換器4’と増幅器7’間にカップリングコンデンサ6’が接続されている。増幅器7’は、AB級の増幅器を用いたものである。このとき、カップリングコンデンサ6’のキャパシタンスと増幅器7’の入力インピーダンスとにより高域通過フィルタが構成される。カップリングコンデンサ6’のキャパシタンス値は0.22マイクロファラド(μF)に設定されており、増幅器7’の入力インピーダンス値は100キロオーム(kΩ)に設定されている。 Here, with reference to FIG. 4 and FIG. 5, an example of the change of the signal waveform by an analog circuit is demonstrated. As shown in FIG. 4, a coupling capacitor 6 'is connected between the DA converter 4' and the amplifier 7 '. The amplifier 7 'uses a class AB amplifier. At this time, a high-pass filter is constituted by the capacitance of the coupling capacitor 6 'and the input impedance of the amplifier 7'. The capacitance value of the coupling capacitor 6 'is set to 0.22 microfarads (µF), and the input impedance value of the amplifier 7' is set to 100 kilohms (kΩ).
図5Aは、図4におけるDA変換器4’の出力信号の波形を示している。これに対して、図5Bは、図4における増幅器7’への入力信号の波形を示している。図5に示す如く、高域通過フィルタが有する電気的特性により、DA変換器4’の出力信号に対して増幅器7’の入力信号の波形が変化している。 FIG. 5A shows the waveform of the output signal of the DA converter 4 'in FIG. On the other hand, FIG. 5B shows the waveform of the input signal to the amplifier 7 'in FIG. As shown in FIG. 5, due to the electrical characteristics of the high-pass filter, the waveform of the input signal of the amplifier 7 'changes with respect to the output signal of the DA converter 4'.
特許文献1の音響機器のように、カップリングコンデンサの前段におけるアナログ信号をフィードバックする構成は、図5に示すようなカップリングコンデンサ6’及び増幅器7’による信号波形の変化を考慮することができない問題があった。これに対して、実施の形態1のオーディオ装置100は、アナログ出力信号SAOに直流オフセットが発生しているか否かの判定において、模擬フィルタ部10の出力信号(第3デジタル信号SD3)を用いることにより、カップリングコンデンサ6及び増幅器7を含む出力用回路8による信号波形の変化を考慮することができる。この結果、直流オフセットが発生しているか否かの判定精度を向上することができる。
As in the acoustic device of
また、実施の形態1のオーディオ装置100は、第1推定振幅値を第2閾値と比較して、第1推定振幅値が第2閾値以下の値であるときに直流オフセット検出信号SDCが入力されていると判定した回数(第1入力判定回数)をカウントする。換言すれば、オーディオ装置100は、第1推定振幅値が第2閾値よりも大きい値であるときの直流オフセット検出信号SDCをカウントの対象から除外する。これにより、アナログ出力信号SAOに含まれる音声成分の振幅が大きいとき、アナログ出力信号SAOに直流オフセットが発生していない状態にて、直流オフセットが発生していると誤判定するのを抑制することができる。この結果、直流オフセットが発生しているか否かの判定精度を更に向上することができる。また、判定精度を向上しつつ、直流オフセット検出信号SDCを平滑化するためのフィルタ回路(特許文献1のLPF等)が不要であるため、コストを更に低減することができる。
Also, the
なお、音声信号処理部3による音声信号処理は、利得を設定する処理及びイコライザの処理に限定されるものではない。音声信号処理部3は、第1デジタル信号SD1に対して如何なる音声信号処理を実行するものであっても良い。
Note that the audio signal processing by the audio
また、増幅器7は、直流オフセット検出用の端子を有するものであれば良く、BTL方式によるAB級の増幅器に限定されるものではない。増幅器7は、例えば、A級又はB級の増幅器を用いたものであっても良い。 The amplifier 7 only needs to have a terminal for detecting a DC offset, and is not limited to an AB class amplifier using the BTL method. The amplifier 7 may be, for example, a class A or class B amplifier.
また、出力用回路8の回路構成は、図1に示す例に限定されるものではない。出力用回路8は、増幅器7を含み、かつ、デジタル信号(第2デジタル信号SD2)の入力に対してアナログ信号(アナログ出力信号SAO)を出力するものであれば、如何なる回路構成によるものであっても良い。例えば、出力用回路8は、図1に示す帯域通過フィルタ5を除去したものであっても良い。また、出力用回路8は、増幅器7の後段に他の帯域通過フィルタ等を追加したものであっても良い。
Further, the circuit configuration of the
また、オーディオ装置100は車載用に限定されるものではなく、如何なるオーディオ装置であっても良い。オーディオ装置100は、例えば、家庭用のオーディオ装置、又は業務用のオーディオ装置であっても良い。
The
また、直流オフセット判定部12による判定方法は、図3を参照して説明した方法に限定されるものではない。後述する実施の形態2では、他の判定方法について説明する。
Further, the determination method by the DC offset
また、制御部14による制御は、アナログ出力信号SAOに直流オフセットが発生しているか否かを判定して、直流オフセットが発生している場合に増幅器7の動作を停止させる制御に限定されるものではない。制御部14は、第3デジタル信号SD3を用いて、増幅器7の動作又は音声信号処理部3の動作を制御するものであれば、如何なる制御を実行するものであっても良い。後述する実施の形態3では、他の制御について説明する。
The control by the
以上のように、実施の形態1のオーディオ装置100は、音声情報を示す第1デジタル信号SD1の入力を受け付けて、第1デジタル信号SD1に対する音声信号処理が施された第2デジタル信号SD2を出力する音声信号処理部3と、第2デジタル信号SD2の入力を受け付けて、音声成分を含むアナログ出力信号SAOを音声出力装置9に出力する出力用回路8と、第2デジタル信号SD2の入力を受け付けて、アナログ出力信号SAOに対応する第3デジタル信号SD3を出力する模擬フィルタ部10と、第3デジタル信号SD3を用いて、出力用回路8に含まれる増幅器7の動作又は音声信号処理部3の動作を制御する制御部14とを備え、出力用回路8はアナログ回路23により構成されており、かつ、模擬フィルタ部10はアナログ回路23に対応するデジタルフィルタにより構成されている。アナログ出力信号SAOのフィードバックに代えて、デジタルフィルタの出力信号(第3デジタル信号SD3)を用いることにより、アナログ出力信号SAOをフィードバックするための専用の回路を不要として、コストを低減することができる。また、制御部14の制御において、増幅器7を含むアナログ回路23による信号波形の変化を考慮することができる。
As described above, the
また、出力用回路8は、増幅器7の入力端子に接続されたカップリングコンデンサ6を含む。これにより、制御部14の制御において、カップリングコンデンサ6及び増幅器7を含む出力用回路8による信号波形の変化を考慮することができる。
The
また、音声信号処理部3はデジタル信号処理装置21により構成されており、かつ、デジタルフィルタはデジタル信号処理装置21内に設けられている。模擬フィルタ部10にデジタル信号処理装置21内のデジタルフィルタを用いることにより、オーディオ装置100の部品点数を削減して、オーディオ装置100を小型にすることができる。
The audio
また、増幅器7は、出力端子と直流オフセット検出用の端子とを備え、出力端子から出力するアナログ信号の電圧値が第1閾値を超えている場合、直流オフセット検出用の端子から直流オフセット検出信号SDCを出力する機能を有し、制御部14は、第3デジタル信号SD3を用いて、音声成分の振幅値(第1推定振幅値)を推定する第1振幅値推定部11と、第1推定振幅値及び直流オフセット検出信号SDCを用いて、アナログ出力信号SAOに直流オフセットが発生しているか否かを判定する直流オフセット判定部12と、直流オフセットが発生していると判定された場合、増幅器7の動作を停止させる直流オフセット保護部13とを備える。これにより、アナログ出力信号SAOに直流オフセットが発生しているか否かを判定して、直流オフセットが発生している場合に増幅器7の動作を停止させる制御において、出力用回路8による信号波形の変化を考慮することができる。この結果、直流オフセットが発生しているか否かの判定精度を向上することができる。また、判定精度を向上しつつ、直流オフセット検出信号SDCを平滑化するためのフィルタ回路を不要として、コストを更に低減することができる。
The amplifier 7 includes an output terminal and a DC offset detection terminal. When the voltage value of the analog signal output from the output terminal exceeds the first threshold value, the DC offset detection signal is output from the DC offset detection terminal. The
また、直流オフセット判定部12は、直流オフセット検出信号SDCが入力されているか否かを判定する処理を繰り返し実行して、第1推定振幅値が第2閾値以下の状態にて直流オフセット検出信号SDCが入力されていると連続して判定した回数(第1入力判定回数)をカウントし、第1入力判定回数が基準回数以上である場合、直流オフセットが発生していると判定する。第1推定振幅値が第2閾値よりも大きい値であるときの直流オフセット検出信号SDCをカウントの対象から除外することにより、音声成分の振幅値が大きいとき、直流オフセットが発生していない状態にて直流オフセットが発生していると誤判定するのを抑制することができる。この結果、直流オフセットが発生しているか否かの判定精度を更に向上することができる。
In addition, the DC offset
また、オーディオ装置100は、車載用である。オーディオ装置100は如何なるオーディオ装置にも用いることができ、車載用のオーディオ装置にも用いることができる。
The
実施の形態2.
図6は、本発明の実施の形態2に係るオーディオ装置の要部を示す機能ブロック図である。図6を参照して、実施の形態2のオーディオ装置100aについて説明する。なお、図6において、図1に示す実施の形態1の機能ブロック図と同様のブロックには同一符号を付して説明を省略する。
FIG. 6 is a functional block diagram showing the main part of the audio apparatus according to
直流オフセット判定部12aは、第1振幅値推定部11が出力した第1推定振幅値と増幅器7が出力した直流オフセット検出信号SDCとを用いて、アナログ出力信号SAOに直流オフセットが発生しているか否かを判定するものである。
The DC offset
具体的には、例えば、直流オフセット判定部12aは、増幅器7から直流オフセット検出信号SDCが入力されているか否かを判定する処理を、所定の時間間隔にて繰り返し実行する。直流オフセット判定部12aは、直流オフセット検出信号SDCが入力されていると連続して判定した回数(以下「第2入力判定回数」という。)をカウントする。直流オフセット判定部12aは、第2入力判定回数との比較対象となる基準回数を、第1推定振幅値に応じた回数に設定する。基準回数は、例えば、第1推定振幅値が大きいほど多い回数に設定され、第1推定振幅値が小さいほど少ない回数に設定される。直流オフセット判定部12aは、第2入力判定回数と基準回数とを比較して、第2入力判定回数が基準回数以上の回数である場合、アナログ出力信号SAOに直流オフセットが発生していると判定する。
Specifically, for example, the DC offset
直流オフセット保護部13は、直流オフセット判定部12aにより直流オフセットが発生していると判定された場合、増幅器7の動作を制御することにより、音声出力装置9を直流成分から保護するものである。具体的には、例えば、直流オフセット保護部13は、増幅器7をスタンバイ状態に設定することにより、増幅器7の動作を停止させる。
The DC offset
第1振幅値推定部11、直流オフセット判定部12a及び直流オフセット保護部13により、制御部14aが構成されている。音声信号処理部3、出力用回路8、模擬フィルタ部10及び制御部14aにより、オーディオ装置100aの要部が構成されている。
The first amplitude
オーディオ装置100aのハードウェア構成は、図2に示すオーディオ装置100のハードウェア構成と同様であるため、図2を援用して説明する。すなわち、図6に示す音声信号処理部3及び第1振幅値推定部11は、DSPなどのデジタル信号処理装置21により構成されている。図6に示す直流オフセット判定部12a及び直流オフセット保護部13は、マイコンなどの制御装置22により構成されている。図6に示す出力用回路8は、アナログ回路23により構成されている。図6に示す模擬フィルタ部10は、アナログ回路23を模擬したデジタルフィルタにより構成されており、このデジタルフィルタはデジタル信号処理装置21内に設けられている。
The hardware configuration of the
次に、図7のフローチャートを参照して、オーディオ装置100aの動作について、直流オフセット判定部12a及び直流オフセット保護部13の動作を中心に説明する。初期状態にて、オーディオ装置100aは音声を再生中である。第1振幅値推定部11は、第3デジタル信号SD3を用いてアナログ出力信号SAOに含まれる音声成分の振幅値を推定し、第1推定振幅値を直流オフセット判定部12aに出力する処理を継続している。
Next, the operation of the
まず、ステップST11にて、直流オフセット判定部12aは、第2入力判定回数のカウント値を0に設定する。次いで、ステップST12にて、直流オフセット判定部12aは、第1振幅値推定部11から入力された最新の第1推定振幅値を用いて、この第1推定振幅値に応じた基準回数を設定する。
First, in step ST11, the DC offset
次いで、ステップST13にて、直流オフセット判定部12aは所定の待ち時間を設定する。待ち時間が経過したとき、ステップST14にて、直流オフセット判定部12aは、増幅器7から直流オフセット検出信号SDCが入力されているか否かを判定する。直流オフセット検出信号SDCが入力されていない場合(ステップST14“NO”)、直流オフセット判定部12aはステップST11の処理に戻る。
Next, in step ST13, the DC offset
直流オフセット検出信号SDCが入力されている場合(ステップST14“YES”)、ステップST15にて、直流オフセット判定部12aは、第2入力判定回数のカウント値を1増やす。次いで、ステップST16にて、直流オフセット判定部12aは、第2入力判定回数と、ステップST12で設定した基準回数とを比較する。第2入力判定回数が基準回数未満の回数である場合(ステップST16“NO”)、直流オフセット判定部12aはステップST13の処理に戻る。
When the DC offset detection signal SDC is input (step ST14 “YES”), in step ST15, the DC offset
第2入力判定回数が基準回数以上の回数である場合(ステップST16“YES”)、ステップST17にて、直流オフセット保護部13は、増幅器7をスタンバイ状態に設定することにより、増幅器7の動作を停止させる。この結果、アナログ出力信号SAOに含まれる直流成分により音声出力装置9が損傷するのを防ぐことができる。すなわち、音声出力装置9を直流成分から保護することができる。
When the second input determination number is equal to or greater than the reference number (step ST16 “YES”), in step ST17, the DC offset
実施の形態2のオーディオ装置100aは、実施の形態1のオーディオ装置100と同様に、音声成分の振幅値を検出するための専用の回路(特許文献1のレベル検出部等)が不要である。このため、コストを低減することができる。
Similarly to the
また、実施の形態2のオーディオ装置100aは、実施の形態1のオーディオ装置100と同様に、アナログ出力信号SAOに直流オフセットが発生しているか否かの判定において、カップリングコンデンサ6及び増幅器7を含む出力用回路8による信号波形の変化を考慮することができる。この結果、直流オフセットが発生しているか否かの判定精度を向上することができる。
Similarly to the
また、実施の形態2のオーディオ装置100aは、第1推定振幅値に応じた基準回数を設定して、直流オフセット検出信号SDCが入力されていると判定した回数(第2入力判定回数)が基準回数以上の回数である場合、直流オフセットが発生していると判定する。これにより、アナログ出力信号SAOに含まれる音声成分の振幅が大きいとき、アナログ出力信号SAOに直流オフセットが発生していない状態にて、直流オフセットが発生していると誤判定するのを抑制することができる。この結果、直流オフセットが発生しているか否かの判定精度を更に向上することができる。また、判定精度を向上しつつ、直流オフセット検出信号SDCを平滑化するためのフィルタ回路(特許文献1のLPF等)が不要であるため、コストを更に低減することができる。
In addition, the
なお、実施の形態2のオーディオ装置100aは、実施の形態1にて説明したものと同様の種々の変形例を採用することができる。
Note that the
以上のように、実施の形態2の直流オフセット判定部12aは、直流オフセット検出信号SDCが入力されているか否かを判定する処理を繰り返し実行して、直流オフセット検出信号SDCが入力されていると連続して判定した回数(第2入力判定回数)をカウントし、第2入力判定回数が第1推定振幅値に応じて設定された基準回数以上である場合、直流オフセットが発生していると判定する。これにより、アナログ出力信号SAOに含まれる音声成分の振幅が大きいとき、アナログ出力信号SAOに直流オフセットが発生していない状態にて、直流オフセットが発生していると誤判定するのを抑制することができる。この結果、直流オフセットが発生しているか否かの判定精度を向上することができる。
As described above, the DC offset
実施の形態3.
図8は、本発明の実施の形態3に係るオーディオ装置の要部を示す機能ブロック図である。図8を参照して、実施の形態3のオーディオ装置100bについて説明する。なお、図8において、図1に示す実施の形態1の機能ブロック図と同様のブロックには同一符号を付して説明を省略する。
FIG. 8 is a functional block diagram showing the main part of the audio apparatus according to
第2振幅値推定部11bは、第3デジタル信号SD3を用いて、アナログ出力信号SAOの振幅値を推定するものである。アナログ出力信号SAOは音声成分を含むため、通常、時間に対する振幅の変化が大きい。そこで、第2振幅値推定部11bは、ピークホールド又は平均化処理などによりアナログ出力信号SAOの振幅値を推定する。第2振幅値推定部11bは、推定した振幅値(以下「第2推定振幅値」という。)をクリップ判定部12bに出力するものである。
The second amplitude
一般に、アナログ信号の振幅値が所定値以下の値に制限されることにより生ずる信号波形の歪みを「クリップ」という。クリップ判定部12bは、第2振幅値推定部11bが出力した第2推定振幅値を用いて、アナログ出力信号SAOにクリップが発生しているか否かを判定するものである。
In general, distortion of a signal waveform caused by limiting the amplitude value of an analog signal to a value equal to or less than a predetermined value is referred to as “clip”. The
具体的には、例えば、クリップ判定部12bは、第2推定振幅値を所定の閾値(以下「第3閾値」という。)と比較する。第3閾値は、例えば、増幅器7の出力端子から出力可能な最大の振幅値に対応する値に設定されている。クリップ判定部12bは、第2推定振幅値が第3閾値よりも大きい値である場合、アナログ出力信号SAOにクリップが発生していると判定する。
Specifically, for example, the
クリップ抑制部13bは、クリップ判定部12bによりクリップが発生していると判定された場合、音声信号処理部3の動作を制御することにより、アナログ出力信号SAOにおけるクリップを抑制するものである。具体的には、例えば、クリップ抑制部13bは、音声信号処理部3の利得を通常時の利得に対して低下させるものである。
The
すなわち、クリップ抑制部13bは、音声信号処理部3の利得に対する低下量の値(以下「利得低下値」という。)を設定する。利得低下値は、0デシベル以下の値であり、例えば1デシベル間隔の値に設定される。クリップ抑制部13bは、設定した利得低下値を音声信号処理部3に出力する。音声信号処理部3は、クリップ抑制部13bから利得低下値が入力された場合、この利得低下値に応じて利得を低下させる。
That is, the
アナログ出力信号SAOにクリップが発生している場合、音声出力装置9が出力する音声の音質が低下する。クリップ抑制部13bがクリップを抑制することにより、音質の低下を抑制することができる。
When a clip is generated in the analog output signal SAO, the sound quality of the sound output from the
第2振幅値推定部11b、クリップ判定部12b及びクリップ抑制部13bにより、制御部14bが構成されている。音声信号処理部3、出力用回路8、模擬フィルタ部10及び制御部14bにより、オーディオ装置100bの要部が構成されている。
The second amplitude
オーディオ装置100bのハードウェア構成は、図2に示すオーディオ装置100のハードウェア構成と同様であるため、図2を援用して説明する。すなわち、図8に示す音声信号処理部3及び第2振幅値推定部11bは、DSPのなどのデジタル信号処理装置21により構成されている。図8に示すクリップ判定部12b及びクリップ抑制部13bは、マイコンなどの制御装置22により構成されている。図8に示す出力用回路8は、アナログ回路23により構成されている。図8に示す模擬フィルタ部10は、アナログ回路23を模擬したデジタルフィルタにより構成されており、このデジタルフィルタはデジタル信号処理装置21内に設けられている。
The hardware configuration of the
次に、図9のフローチャートを参照して、オーディオ装置100bの動作について、クリップ判定部12b及びクリップ抑制部13bの動作を中心に説明する。初期状態にて、オーディオ装置100bは音声を再生中である。第2振幅値推定部11bは、第3デジタル信号SD3を用いてアナログ出力信号SAOの振幅値を推定し、第2推定振幅値をクリップ判定部12bに出力する処理を継続している。
Next, the operation of the
まず、ステップST21にて、クリップ抑制部13bは、利得低下値を0デシベルに設定する。次いで、ステップST22にて、クリップ判定部12bは、第2振幅値推定部11bから入力された最新の第2推定振幅値を第3閾値と比較する。
First, in step ST21, the
次いで、ステップST23にて、クリップ判定部12bは、ステップST22の比較結果を用いて、アナログ出力信号SAOにクリップが発生しているか否かを判定する。すなわち、第2推定振幅値が第3閾値よりも大きい値である場合、クリップ判定部12bは、アナログ出力信号SAOにクリップが発生していると判定する。他方、第2推定振幅値が第3閾値以下の値である場合、クリップ判定部12bは、アナログ出力信号SAOにクリップが発生していないと判定する。
Next, in step ST23, the
クリップが発生していると判定された場合(ステップST23“YES”)、ステップST24にて、クリップ抑制部13bは、利得低下値を1デシベル低い値に設定する。例えば、ステップST24の直前にて利得低下値が0デシベルに設定されていた場合、ステップST24にて、クリップ抑制部13bは利得低下値を−1デシベルに設定する。クリップ抑制部13bは、新たに設定した利得低下値を音声信号処理部3に出力する。次いで、制御部14bの処理はステップST22に戻る。
When it is determined that a clip has occurred (step ST23 “YES”), in step ST24, the
クリップが発生していないと判定された場合(ステップST23“NO”)、ステップST25にて、クリップ抑制部13bは、利得低下値が−1デシベル以下の値に設定されているか否かを判定する。利得低下値が−1デシベルよりも高い値、すなわち0デシベルに設定されている場合(ステップST25“NO”)、制御部14bの処理はステップST22に戻る。
When it is determined that no clip has occurred (step ST23 “NO”), in step ST25, the
利得低下値が−1デシベル以下の値に設定されている場合(ステップST25“YES”)、ステップST26にて、クリップ抑制部13bは、利得低下値を1デシベル高い値に設定する。例えば、ステップST26の直前にて利得低下値が−3デシベルに設定されていた場合、ステップST26にて、クリップ抑制部13bは利得低下値を−2デシベルに設定する。クリップ抑制部13bは、新たに設定した利得低下値を音声信号処理部3に出力する。次いで、制御部14bの処理はステップST22に戻る。
When the gain decrease value is set to a value equal to or less than −1 decibel (step ST25 “YES”), in step ST26, the
このように、実施の形態3のオーディオ装置100bは、デジタルフィルタにより構成された模擬フィルタ部10の出力信号(第3デジタル信号SD3)を用いて、出力用回路8の出力信号(アナログ出力信号SAO)にクリップが発生しているか否かを判定する。このため、増幅器7がクリップ検出用の端子を有しない場合(例えば、増幅器7がD級の増幅器により構成されてる場合、又は増幅器7が端子数の少ないAB級の増幅器により構成されている場合など)であっても、クリップが発生しているか否かを判定することができる。また、アナログ出力信号SAOの振幅値を検出するための専用の回路が不要であり、コストを低減することができる。
As described above, the
また、実施の形態3のオーディオ装置100bは、クリップが発生しているか否かの判定において、第3デジタル信号SD3を用いることにより、カップリングコンデンサ6及び増幅器7を含む出力用回路8による信号波形の変化を考慮することができる。この結果、クリップが発生しているか否かの判定精度を向上することができる。
In addition, the
なお、実施の形態3における増幅器7は、直流オフセット検出用の端子を有しないものであっても良く、D級の増幅器を用いたものであっても良い。増幅器7にD級の増幅器を用いた場合、出力用回路8は、増幅器7の後段にデジタルアナログ変換用のフィルタ回路を追加したものであっても良い。
The amplifier 7 in the third embodiment may not have a DC offset detection terminal, or may use a class D amplifier. When a class D amplifier is used as the amplifier 7, the
そのほか、実施の形態3のオーディオ装置100bは、実施の形態1にて説明したものと同様の種々の変形例を採用することができる。
In addition, the
以上のように、実施の形態3の制御部14bは、第3デジタル信号SD3を用いてアナログ出力信号SAOの振幅値(第2推定振幅値)を推定する第2振幅値推定部11bと、第2推定振幅値を用いてアナログ出力信号SAOにクリップが発生しているか否かを判定するクリップ判定部12bと、クリップが発生していると判定された場合、音声信号処理部3の利得を低下させるクリップ抑制部13bとを備える。これにより、増幅器7がクリップ検出用の端子を有しない場合であっても、アナログ出力信号SAOにクリップが発生しているか否かを判定することができる。
As described above, the
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, or any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .
1 車両、2 音源装置、3 音声信号処理部、4 DA変換器、5 帯域通過フィルタ、6 カップリングコンデンサ、7 増幅器、8 出力用回路、9 音声出力装置、10 模擬フィルタ部、11 第1振幅値推定部、11b 第2振幅値推定部、12,12a 直流オフセット判定部、12b クリップ判定部、13 直流オフセット保護部、13b クリップ抑制部、14,14a,14b 制御部、21 デジタル信号処理装置、22 制御装置、23 アナログ回路、100,100a,100b オーディオ装置。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記第2デジタル信号の入力を受け付けて、音声成分を含むアナログ出力信号を音声出力装置に出力する出力用回路と、
前記第2デジタル信号の入力を受け付けて、前記アナログ出力信号に対応する第3デジタル信号を出力する模擬フィルタ部と、
前記第3デジタル信号を用いて、前記出力用回路に含まれる増幅器の動作又は前記音声信号処理部の動作を制御する制御部と、を備え、
前記出力用回路はアナログ回路により構成されており、かつ、前記模擬フィルタ部は前記アナログ回路に対応するデジタルフィルタにより構成されている
ことを特徴とするオーディオ装置。 An audio signal processing unit that receives an input of a first digital signal indicating audio information and outputs a second digital signal obtained by performing audio signal processing on the first digital signal;
An output circuit for receiving an input of the second digital signal and outputting an analog output signal including an audio component to an audio output device;
A simulation filter unit that receives an input of the second digital signal and outputs a third digital signal corresponding to the analog output signal;
A control unit that controls the operation of the amplifier included in the output circuit or the operation of the audio signal processing unit using the third digital signal;
The audio device, wherein the output circuit is configured by an analog circuit, and the simulated filter unit is configured by a digital filter corresponding to the analog circuit.
前記制御部は、
前記第3デジタル信号を用いて、前記音声成分の振幅値を推定する第1振幅値推定部と、
前記振幅値及び前記直流オフセット検出信号を用いて、前記アナログ出力信号に直流オフセットが発生しているか否かを判定する直流オフセット判定部と、
前記直流オフセットが発生していると判定された場合、前記増幅器の動作を停止させる直流オフセット保護部と、
を備え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装置。 The amplifier includes an output terminal and a DC offset detection terminal. When the voltage value of the analog signal output from the output terminal exceeds a first threshold, the DC offset detection signal is output from the DC offset detection terminal. Has a function to output
The controller is
A first amplitude value estimator that estimates an amplitude value of the audio component using the third digital signal;
A DC offset determination unit that determines whether or not a DC offset has occurred in the analog output signal using the amplitude value and the DC offset detection signal;
If it is determined that the DC offset has occurred, a DC offset protector that stops the operation of the amplifier;
The audio apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
前記第3デジタル信号を用いて、前記アナログ出力信号の振幅値を推定する第2振幅値推定部と、
前記振幅値を用いて、前記アナログ出力信号にクリップが発生しているか否かを判定するクリップ判定部と、
前記クリップが発生していると判定された場合、前記音声信号処理部の利得を低下させるクリップ抑制部と、
を備え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装置。 The controller is
A second amplitude value estimator that estimates an amplitude value of the analog output signal using the third digital signal;
A clip determination unit that determines whether or not a clip is generated in the analog output signal using the amplitude value;
If it is determined that the clip has occurred, a clip suppression unit that reduces the gain of the audio signal processing unit;
The audio apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
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