JP2019213126A - 信号処理装置及び多重放音装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アナログ信号の伝送路上に直流域成分を除去する回路が含まれていても、直流域成分の除去されない原波形に忠実な波形を再現する手段を提供する。【解決手段】第１生成部１３は、アナログ信号源１から入力された音の波形を示す音信号Ｓ０をいずれも標本化された時刻が連続しない標本値列に分割して、それぞれが孤立波状態となった複数のアナログ信号である音信号Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３を生成する。第２生成部１４は音信号Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３に増幅処理を施した音信号Ｓ４１、Ｓ４２、Ｓ４３を生成する。加算器２１５は音信号Ｓ４１、Ｓ４２、Ｓ４３を加算して音信号Ｓ５を生成する。放音装置２２は音信号Ｓ５が示す音を放音する。【選択図】図５

Description

本発明は、信号処理装置及び多重放音装置に関する。

音の波形を示すアナログ信号に対し増幅等の処理が施される際、伝送路上で温度変動等に起因する原波形にはなかった直流域成分がアナログ信号に付加される場合がある。そのような直流域成分の付加されたアナログ信号が、回路部品やスピーカ等の機器に入力されると、過大な電流が流れ、機器が故障する等の不都合が生じる危険性がある。

そのような不都合を回避するために、アナログ信号から直流域成分を除去することが広く行われている。例えば、特許文献１には、オーディオ用パワーアンプにおいて、ローパスフィルタを含む回路によりアナログ信号から直流域成分を抽出し、ＰＷＭ変調部からの出力信号に基づいてオンオフ制御されるゲート部に所定の電圧を供給する両極電源部に抽出した直流域成分を与え、出力されるアナログ信号の直流域成分が小さくなるように両極電源部のマイナス側の電源電圧を制御する技術が記載されている。

特開２００４―８８２４５号公報

音の波形を示すアナログ信号に増幅等の処理を施す伝送路上でアナログ信号から直流域成分を除去すると、その除去に用いたフィルタの過渡応答特性によって、原信号にはなかった振動が追加され、信号を変形させず忠実に増幅するという増幅器本来の目的から離れてしまう。

そこで、本発明は、アナログ信号の伝送路上に直流域成分を除去する回路が含まれていても、直流域成分が除去されない原波形に忠実な波形を再現する手段を提供する。

上述した課題を解決するために、本発明は、原波形を示す第１アナログ信号をいずれも標本化された時刻が連続しない標本値列に分割して、それぞれが孤立波状態となった複数の第２アナログ信号を生成する第１生成部を備える信号処理装置を提供する。

本発明において、前記複数の第２アナログ信号は、前記第１アナログ信号の複数の標本値を所定の順番で複数に割り振った標本値列であってもよい。

また、本発明において、前記第１生成部は複数のＤ／Ａ変換部を備え、前記第１アナログ信号の複数の標本値を示すデジタル信号を、前記複数のＤ／Ａ変換部から順次選択したＤ／Ａ変換部によりアナログ信号に変換して、前記複数の第２アナログ信号を生成してもよい。

また、本発明において、前記第１生成部は、前記第１アナログ信号の複数の標本値を示す第１デジタル信号から、いずれも標本化された時刻が連続しない標本値が並ぶ複数の標本値列を示す複数の第２デジタル信号を生成するデジタル信号生成部と、前記デジタル信号生成部により生成された複数の第２デジタル信号の各々をアナログ信号に変換して前記
複数の第２アナログ信号を生成する複数のＤ／Ａ変換部とを備えてもよい。

また、本発明において、前記第１生成部は、各々がアナログ信号の通過と遮断を切り替える複数のスイッチ部であって、前記第１アナログ信号がそれぞれ入力される複数のスイッチ部を備え、前記第１アナログ信号の標本値の標本化周期ごとにアナログ信号を通過させるスイッチ部を順番に切り替えて前記複数の第２アナログ信号を生成してもよい。

また、本発明において、前記第１生成部により生成された複数の第２アナログ信号に応じた波形を示す第３アナログ信号をそれぞれ生成する複数の第２生成部と、前記複数の第２生成部により生成された複数の前記第３アナログ信号を加算して放音装置に出力する加算出力部とを備えてもよい。

また、本発明において、前記第１生成部により生成された複数の第２アナログ信号に応じた波形を示す第３アナログ信号をそれぞれ生成する複数の第２生成部であって、各々が生成した前記第３アナログ信号をそれぞれ別の放音装置に出力する複数の第２生成部を備えてもよい。

また、本発明は、上記の信号処理装置と、前記複数の第２生成部の各々に対応して設けられ、対応する第２生成部から出力されてきた前記第３アナログ信号が示す音を放音する複数の放音装置とを備える多重放音装置を提供する。

本発明によれば、アナログ信号の伝送路上に直流域成分を除去する回路が含まれていても、その伝送路上を伝送される孤立波化した複数のアナログ信号を最終的に合成することにより、直流域成分の除去されない波形が再現される。

従来技術に係る音響装置の構成を示した図。 音信号に含まれる直流域成分と交流成分を示したグラフ。 従来技術に係る音響装置においてアンプが増幅した音信号（直流域成分の除去前）を示したグラフ。 従来技術に係る音響装置においてアンプが増幅した音信号（直流域成分の除去後）を示したグラフ。 本発明の一実施形態に係る音響装置の構成を示した図。 本発明の一実施形態に係る音響装置においてデジタル信号に変換された音信号を示したグラフ。 本発明の一実施形態に係る音響装置においてアナログ信号に変換された音信号を示したグラフ。 本発明の一実施形態に係る音響装置においてアンプが増幅した音信号を示したグラフ。 本発明の一実施形態に係る音響装置において加算器が加算した後の音信号を示したグラフ。 本発明の一実施形態に係る音響装置において用いられるイネーブル信号の組み合わせパターンの遷移規則を示した図。 本発明の一実施形態に係る音響装置が行う処理のフローを示した図。 本発明の一変形例に係る音響装置の構成を示した図。 本発明の一変形例に係る音響装置の外観を例示した図。 本発明の一変形例に係る音響装置の構成を示した図。 本発明の一変形例に係る音響装置の構成を示した図。 本発明の一変形例に係る音響装置の構成を示した図。 本発明の一変形例に係る音響装置の構成を示した図。

以下、本発明に係る信号処理装置を備える音響装置を一実施形態として説明する。本実施形態に係る音響装置は、入力されたアナログの音信号に増幅処理を施した後、当該音信号が示す音を放音する装置である。

［従来技術］
本発明の一実施形態に係る音響装置を説明する前に、対比のため、従来技術に係る音響装置を説明する。

図１は、従来技術に係る音響装置９の構成を示した図である。音響装置９は、外部のアナログ信号源１から入力された音信号（音の波形を示す信号）に増幅処理を施し、増幅した音信号が示す音を放音する装置である。アナログ信号源１は、例えばマイクロフォンやエレキギターなどの、アナログの音信号Ｓ０（本発明の「第１アナログ信号」の一例）を発生させる装置である。

以下の説明において参照する図面では、便宜上、音信号Ｓ０は正弦波に一定の直流域成分が付加された音信号であるものとするが、音信号Ｓ０の波形はこれに限られず、様々に変化し得る。

音響装置９は、アナログ信号源１から入力された音信号Ｓ０を増幅し音信号Ｓ９を生成する信号処理装置９１と、音信号Ｓ９が示す音を放音する放音装置２２を備える。信号処理装置９１の入力端Ｐ８はアナログ信号源１の出力端と接続されており、信号処理装置９１の出力端Ｐ９は放音装置２２の入力端と接続されている。すなわち、信号処理装置９１はアナログ信号源１から放音装置２２に向かう音信号の伝送路を形成する。なお、本実施形態において「接続」とは電気的な接続をいう。

信号処理装置９１はアンプ２１４−９を備える。アンプ２１４−９は、アナログ信号源１から入力された音信号Ｓ０を増幅する機能に加え、増幅した音信号に含まれる直流域成分を除去する機能を備えている。

アンプ２１４−９が備える直流域成分を除去する機能は、例えばコンデンサ（キャパシタ）、トランス等を用いた回路によって実現されるが、それらに限られない。

図２は、音信号Ｓ０に含まれる直流域成分と交流成分を示したグラフである。なお、図２及び後述の説明において参照する図３、図４、図６〜図９のグラフの横軸は時刻を表し、縦軸はレベル（振幅値）を表す。音信号Ｓ０は、直流域成分Ｓ０（ＤＣ）と交流成分Ｓ０（ＡＣ）が加算された信号とみなすことができる。なお、直流域成分Ｓ０（ＤＣ）は基準値を示す概ね値が一定の成分であり、交流成分Ｓ０（ＡＣ）は直流域成分Ｓ０（ＤＣ）が示す基準値を中心に上下に振動する成分である。

図３は、アンプ２１４−９が音信号Ｓ０を増幅して生成する音信号Ｓ８（直流域成分の除去前）を示したグラフである。図３のＳ８（ＤＣ）は音信号Ｓ８の直流域成分を示し、Ｓ８（ＡＣ）は音信号Ｓ８の交流成分を示す。図３の例では、例えばアンプ２１４−９の温度変化等の影響を受けて、直流域成分Ｓ８（ＤＣ）が時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、上昇している。

図４は、アンプ２１４−９が音信号Ｓ８の直流域成分Ｓ８（ＤＣ）を除去した後の音信号Ｓ９を示したグラフである。音信号Ｓ９は、大まかに捉えた場合、音信号Ｓ８に対し、
音信号Ｓ８の直流域成分Ｓ８（ＤＣ）の正負を反転させた音信号を加算した信号とみなすことができる。ただし、アンプ２１４−９が直流域成分Ｓ８（ＤＣ）を除去する場合、音信号Ｓ８の直流域成分Ｓ８（ＤＣ）に変化が生じた直後の過渡応答期間において、音信号にアンプ２１４−９に固有の過渡振動が付加されてしまう。すなわち、音信号Ｓ９は、音信号Ｓ８に対し、直流域成分Ｓ８（ＤＣ）の正負を反転させた音信号に過渡振動が付加された音信号Ｓ８（ＤＣ−Ｒ）を加算した信号とみなすことができる。

上記のように、従来技術に係る音響装置９は、入力される音信号Ｓ０に対し意図する処理である増幅処理を施した信号ではなく、意図しない過渡振動が付加された信号を出力する。また、音響装置９が行う直流域成分を除去する機能は、例えば放音装置等の保護や、温度変化等による直流域成分の変動による音信号の変化の低減、という観点からは望ましいが、入力される音信号Ｓ０に含まれる直流域成分Ｓ０（ＤＣ）が、出力される音信号に反映されない、換言すれば、意図しない過渡振動による変形が追加されてしまう、という観点からは望ましくない。

［実施形態］
続いて、本発明の一実施形態に係る音響装置を説明する。図５は、本発明の一実施形態に係る音響装置２の構成を示した図である。図５において、図１に示した音響装置９の構成要素の符号と同じ符号の付された構成要素は、音響装置９と共通する構成要素である。音響装置２は、音響装置９と同様に、アナログ信号源１から入力された音信号Ｓ０を増幅し、増幅した音信号が示す音を放音する装置である。

音響装置９は、アナログ信号源１から入力された音信号Ｓ０に増幅処理を施す信号処理装置２１と、信号処理装置２１が備える複数のＤ／Ａ変換器（後述）の駆動の開始及び終了を制御する制御装置２０と、信号処理装置２１により増幅処理の施された音信号Ｓ５が示す音を放音する放音装置２２を備える。信号処理装置２１の入力端Ｐ１はアナログ信号源１の出力端と接続されており、信号処理装置２１の出力端Ｐ２は放音装置２２の入力端と接続されている。すなわち、信号処理装置２１はアナログ信号源１から放音装置２２に向かう音信号の伝送路を形成する。

信号処理装置２１は、Ａ／Ｄ変換器２１１と、Ｄ／Ａ変換器２１２−１、２１２−２、２１２−３（以下、これらを互いに区別しない場合は「Ｄ／Ａ変換器２１２」と総称する）と、ＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）２１３−１、２１３−２、２１３−３（以下、これらを互いに区別しない場合は「ＬＰＦ２１３」と総称する）と、アンプ２１４−１、２１４−２、２１４−３（以下、これらを互いに区別しない場合は「アンプ２１４」と総称する）と、加算器２１５を備える。

Ａ／Ｄ変換器２１１は、入力端Ｐ１を介してアナログ信号源１と接続され、アナログ信号である音信号Ｓ０をデジタル信号である音信号Ｓ１に変換する。具体的には、Ａ／Ｄ変換器２１１は、音信号Ｓ０を所定のサンプリング周波数（例えば４４．１ｋＨｚ）でサンプリング（標本化）した離散信号の各々を量子化することで音信号Ｓ１を生成する。図６は音信号Ｓ１を示したグラフである。

Ａ／Ｄ変換器２１１（図５）の出力端に接続されている配線は３つに分岐しており、分岐後の配線の各々には３つのＤ／Ａ変換器２１２のいずれかの入力端が接続されている。３つのＤ／Ａ変換器２１２の各々は、入力されたデジタル信号をアナログ信号に変換して出力する。

３つのＤ／Ａ変換器２１２の各々は、制御装置２０の制御（後述）に従い、Ａ／Ｄ変換器２１１の変換におけるサンプリング周波数に応じた互いに異なるタイミングで駆動の開
始と終了を繰り返し、駆動している期間中のみ、入力される音信号Ｓ１をアナログ信号に変換して出力する。Ｄ／Ａ変換器２１２−１は音信号Ｓ２１を出力し、Ｄ／Ａ変換器２１２−２は音信号Ｓ２２を出力し、Ｄ／Ａ変換器２１２−３は音信号Ｓ２３を出力する。

Ｄ／Ａ変換器２１２−１の出力端はＬＰＦ２１３−１の入力端と接続され、Ｄ／Ａ変換器２１２−２の出力端はＬＰＦ２１３−２の入力端と接続され、Ｄ／Ａ変換器２１２−３の出力端はＬＰＦ２１３−３の入力端と接続されている。３つのＬＰＦ２１３の各々は、入力された音信号（アナログ信号）にローパスフィルタ処理（所定の周波数以上の高周波成分を除去する処理）を施した音信号を出力する。

ＬＰＦ２１３は、例えば、Ｄ／Ａ変換において生じる折り返し雑音等の高周波成分を除去する役割を果たす。ＬＰＦ２１３−１は音信号Ｓ２１にローパスフィルタ処理を施した音信号Ｓ３１を出力し、ＬＰＦ２１３−２は音信号Ｓ２２にローパスフィルタ処理を施した音信号Ｓ３２を出力し、ＬＰＦ２１３−３は音信号Ｓ２３にローパスフィルタ処理を施した音信号Ｓ３３を出力する。

図７は音信号Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３を示したグラフである。具体的には、図７（ａ）は音信号Ｓ３１を示し、図７（ｂ）は音信号Ｓ３２を示し、図７（ｃ）は音信号Ｓ３３を示している。

音信号Ｓ３１は、音信号Ｓ１（図６）から抜き出された（３ｎ−２）番目のサンプル（ただし、ｎは自然数）（第１サンプル、第４サンプル、第７サンプル、・・・）が示す値がサンプリング周波数に応じた１周期分の期間（例えば、１／４４，１００秒）だけ維持された後に立ち下がる櫛形の波形を示す。

音信号Ｓ３２は、音信号Ｓ１から抜き出された（３ｎ−１）番目のサンプル（第２サンプル、第５サンプル、第８サンプル、・・・）が示す値がサンプリング周波数に応じた１周期分の期間（例えば、１／４４，１００秒）だけ維持された後に立ち下がる櫛形の波形を示す。

音信号Ｓ３３は、音信号Ｓ１から抜き出された（３ｎ）番目のサンプル（第３サンプル、第６サンプル、第９サンプル、・・・）が示す値がサンプリング周波数に応じた１周期分の期間（例えば、１／４４，１００秒）だけ維持された後に立ち下がる櫛形の波形を示す。

ＬＰＦ２１３−１（図５）の出力端はアンプ２１４−１の入力端と接続され、ＬＰＦ２１３−２の出力端はアンプ２１４−２の入力端と接続され、ＬＰＦ２１３−３の出力端はアンプ２１４−３の入力端と接続されている。アンプ２１４−１は音信号Ｓ３１を増幅した音信号Ｓ４１を出力し、アンプ２１４−２は音信号Ｓ３２を増幅した音信号Ｓ４２を出力し、アンプ２１４−３は音信号Ｓ３３を増幅した音信号Ｓ４３を出力する。

アンプ２１４−１、アンプ２１４−２、アンプ２１４−３は、アンプ２１４−９と同様に、入力された音信号を増幅する機能に加え、増幅した音信号から直流域成分を除去する機能を備えている。

しかしながら、アンプ２１４の各々に入力される音信号Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３は、図７に示したように、複数の孤立波（継続時間が短く、パルス波に近い波）が所定の時間（本実施形態においてはサンプリング周波数に応じた２周期分の時間）を空けて並んだ波形を示す。すなわち、音信号Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３はいずれも、直流域成分を含まず、実質的に高周波成分のみで構成される音信号である。

従って、アンプ２１４が直流域成分を除去する機能を有していても、アンプ２１４に入力された音信号Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３にはその機能は働かない。また、アンプ２１４において、入力された音信号が温度変化等により直流域の変動が追加されるなどの影響を受けるとしても、音信号Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３には直流域成分が含まれないので、実質的に音信号Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３が温度変化等による影響を受けることはない。より正確にいえば、音信号Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３において直流域成分の変動が生じたり、過渡振動の付加が行われたりしても、それらによる波形の変化は音信号Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３に含まれる孤立波の継続時間内（例えば、１／４４，１００秒内）に収まるため、その影響はサンプリング周波数より高い周波数帯にしか現れない。

従って、アンプ２１４−１から出力される音信号Ｓ４１はアンプ２１４−１に入力された音信号Ｓ３１を単純に増幅した音信号とみなすことができ、アンプ２１４−２から出力される音信号Ｓ４２はアンプ２１４−２に入力された音信号Ｓ３２を単純に増幅した音信号とみなすことができ、アンプ２１４−３から出力される音信号Ｓ４３はアンプ２１４−３に入力された音信号Ｓ３３を単純に増幅した音信号とみなすことができる。図８は音信号Ｓ４１、Ｓ４２、Ｓ４３を示したグラフである。具体的には、図８（ａ）は音信号Ｓ４１を示し、図８（ｂ）は音信号Ｓ４２を示し、図８（ｃ）は音信号Ｓ４３を示している。

アンプ２１４−１（図５）の出力端、アンプ２１４−２の出力端、及びアンプ２１４−３の出力端はいずれも、加算器２１５が有する３つの入力端のいずれかに接続されている。加算器２１５は、音信号Ｓ４１、Ｓ４２、Ｓ４３を加算した音信号Ｓ５を出力する。

図９は音信号Ｓ５を示したグラフである。音信号Ｓ５は、音信号Ｓ０（図２）を増幅した音信号と近似の階段状の波形を示すアナログ信号である。音信号Ｓ５が示す波形の階段の幅は、Ａ／Ｄ変換器２１１が行う変換におけるサンプリング周波数に応じた１周期分の時間（例えば１／４４，１００秒）である。従って、音信号Ｓ０を単純に増幅した音信号と音信号Ｓ５との差異は、サンプリング周波数より高い周波数（可聴域の上限値より高い周波数）にしか現れない。そのため、音信号Ｓ５が示す音は、音信号Ｓ０を単純に増幅した音信号が示す音と聴覚上、同じ音を示す。

すなわち、信号処理装置２１により生成される音信号Ｓ５は、音信号Ｓ０に対し、意図された増幅処理のみが施され、意図しない直流域成分の除去、すなわち過渡振動の付加は行われていない音信号とみなすことができる。

加算器２１５は、信号処理装置２１の出力端Ｐ２を介して放音装置２２と接続されている。放音装置２２は音信号Ｓ５が示す音を放音する。信号処理装置２１に接続された放音装置２２から放音される音は、上述したように、音信号Ｓ０が示す音を単純に増幅した音として聴者により聴覚される。なお、放音装置２２がサンプリング周波数より高い周波数の音を放音できない場合、放音装置２２がローパスフィルタの役割を果たし、放音装置２２から放音される音は、音信号Ｓ０が示す音を単純に増幅した音そのものとなる。以上が信号処理装置２１の説明である。

続いて、制御装置２０の説明を行う。制御装置２０は、イネーブル信号書換部２０１とイネーブル信号出力部２０２を備える。

イネーブル信号出力部２０２は、Ｄ／Ａ変換器２１２−１に出力されるイネーブル信号ＥＮ１を格納するレジスタＲ１と、Ｄ／Ａ変換器２１２−２に出力されるイネーブル信号ＥＮ２を格納するレジスタＲ２と、Ｄ／Ａ変換器２１２−３に出力されるイネーブル信号ＥＮ３を格納するレジスタＲ３を備える。

イネーブル信号書換部２０１は、Ａ／Ｄ変換器２１１が用いるクロック信号と同じクロック信号を用いて、Ａ／Ｄ変換器２１１のサンプリングのタイミングに同期するタイミングでレジスタＲ１、Ｒ２、Ｒ３に格納されるイネーブル信号ＥＮ１、ＥＮ２、ＥＮ３を書き換える。イネーブル信号出力部２０２は、レジスタＲ１、Ｒ２、Ｒ３の各々に関し、当該レジスタに格納されているイネーブル信号が書き換えられると、書き換えられた後のイネーブル信号を対応するＤ／Ａ変換器２１２に出力する。

図１０は、イネーブル信号の組み合わせパターンの切換規則を示した図である。図１０において、値「１」はＤ／Ａ変換器２１２の駆動の開始を示し、値「０」はＤ／Ａ変換器２１２の駆動の終了を示す。

パターン１は、Ｄ／Ａ変換器２１２−１に駆動の開始を指示し、Ｄ／Ａ変換器２１２−２及び２１２−３に駆動の終了を指示するイネーブル信号の組み合わせを示している。パターン２は、Ｄ／Ａ変換器２１２−２に駆動の開始を指示し、Ｄ／Ａ変換器２１２−１及び２１２−３に駆動の終了を指示するイネーブル信号の組み合わせを示している。パターン３は、Ｄ／Ａ変換器２１２−３に駆動の開始を指示し、Ｄ／Ａ変換器２１２−１及び２１２−２に駆動の終了を指示するイネーブル信号の組み合わせを示している。そして、図１０は、パターン１、パターン２、パターン３、パターン１、・・・というように、３つのパターンがその順序で巡回的に繰り返し選択されることを示している。

イネーブル信号書換部２０１は、図１０の切換規則に従い、Ａ／Ｄ変換器２１１によるサンプリングの処理のタイミング毎にイネーブル信号の組み合わせパターンを順次選択し、選択した組み合わせパターンのイネーブル信号ＥＮ１、ＥＮ２、ＥＮ３を、イネーブル信号出力部２０２のレジスタＲ１、Ｒ２、Ｒ３に書き込む。この書き込みに伴い、イネーブル信号出力部２０２からＤ／Ａ変換器２１２−１にイネーブル信号ＥＮ１が、Ｄ／Ａ変換器２１２−２にイネーブル信号ＥＮ２が、Ｄ／Ａ変換器２１２−３にイネーブル信号ＥＮ３が出力される。

Ｄ／Ａ変換器２１２の各々は、イネーブル信号出力部２０２から入力されるイネーブル信号の値が「１」であれば駆動を開始し、「０」であれば駆動を終了する。その結果、Ｄ／Ａ変換器２１２の各々に接続されたＬＰＦ２１３の各々からは、図７に示した音信号Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３が出力されることになる。

上述したＡ／Ｄ変換器２１１、制御装置２０、複数のＤ／Ａ変換器２１２、及び複数のＬＰＦ２１３は、アナログ信号源１から入力された音信号Ｓ０（音の波形を示す第１アナログ信号の一例）をいずれも標本化された時刻が連続しない標本値列に分割してそれぞれが孤立波状態となった音信号Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３（複数の第２アナログ信号の一例）を出力する第１生成部１３を構成する。

ここでいう複数の標本値列は、上述した制御装置２０のイネーブル信号を用いた制御によって、音信号Ｓ０をサンプリング周波数に応じた周期で標本化して得られる複数の標本値を所定の順番で繰り返し割り振って得られた複数の標本値列である。

本実施形態において、上述した第１生成部１３は、音信号Ｓ０の複数の標本値を示すデジタル信号がそれぞれ入力される複数のＤ／Ａ変換器２１２（Ｄ／Ａ変換器２１２−１、２２−２、２２−３）を備え、標本化周期ごとに複数の標本値を示すデジタル信号の入力先を、Ｄ／Ａ変換器２１２−１、２２−２、及び２２−３から選択されたＤ／Ａ変換器２１２に切り替えて音信号Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３を生成し、さらに各ＬＰＦ２１３が高周波を除去することで、音信号Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３を生成する。ここで、Ｄ／Ａ変換器
２１２及びＬＰＦ２１３は、本発明の「Ｄ／Ａ変換部」の一例を構成する。

アンプ２１４−１、２１４−２、２１４−３の各々は、第１生成部１３により生成された音信号Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３に応じた波形を示す音信号Ｓ４１、Ｓ４２、Ｓ４３（第３アナログ信号の一例）を生成する第２生成部１４−１、１４−２、１４−３（以下、これらを互いに区別しない場合は「第２生成部１４」と総称する）を構成する。

また、加算器２１５は、複数の第２生成部１４により生成された音信号Ｓ４１、Ｓ４２、Ｓ４３を加算して放音装置２２に出力する。加算器２１５は本発明の「加算出力部」の一例である。

図１１は音響装置２が行う処理のフローを示した図である。音響装置２は、Ａ／Ｄ変換器２１１を用いて音信号Ｓ０を音信号Ｓ１に変換する（ステップＳ１）。続いて、音響装置２は制御装置２０と複数のＤ／Ａ変換器２１２を用いて、音信号Ｓ１を音信号Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３に変換する（ステップＳ２）。続いて、音響装置２は、複数のＬＰＦ２１３を用いて、音信号Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３にローパスフィルタ処理を施して音信号Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３を生成する（ステップＳ３）。

続いて、音響装置２は、複数のアンプ２１４を用いて、音信号Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３を増幅した音信号Ｓ４１、Ｓ４２、Ｓ４３を生成する（ステップＳ４）。続いて、音響装置２は、加算器２１５を用いて、音信号Ｓ４１、Ｓ４２、Ｓ４３を加算して音信号Ｓ５を生成する（ステップＳ５）。続いて、音響装置２は、放音装置２２を用いて、音信号Ｓ５が示す音を放音する（ステップＳ６）。

上述した音響装置２によれば、入力される音信号に含まれている直流域成分が伝送路上で除去されることがなく、また、直流域成分の除去に伴う過渡信号が入力された音信号に付加されることがなく、意図した信号処理（上述した実施形態においては増幅処理）のみが施された音信号が出力される。

なお、Ｄ／Ａ変換器２１２、ＬＰＦ２１３及びアンプ２１４により信号を伝送し、Ｄ／Ａ変換器２１２が制御装置２０の制御に応じたタイミングで駆動を開始及び終了する構成は、チョッパー型アンプの構成と類似している。音響装置２は、この構成を複数並べ、加算すると１つの波形信号を表す複数のアナログ信号を個別の経路で並行して伝送することで、伝送路上で直流域成分が除去されないように、換言すれば、過渡振動が付加されないように構成した点に特徴がある。

［変形例］
上述した実施形態は様々に変形されてよい。以下にそれらの変形の例を示す。なお、以下に示す変形例の２以上が適宜、組み合わされてもよい。

［２−１］第２生成部
第２生成部の構成は上述した実施形態の構成に限られない。例えば、第２生成部が、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）の代わりにバンドパスフィルタを備えてもよい。また、第２生成部が、アンプ２１４の代わりに、又は、アンプ２１４に加えて、音信号に対し増幅以外の処理を施す回路を備えてもよい。その場合、音信号に対し増幅以外の処理を施す回路が直流域成分を除去する機能を有していてもよい。

また、上述した実施形態では音響装置２が３つの第２生成部を備えるものとしたが、第２生成部の各々が孤立波の列を生成する限り、音響装置が備える第２生成部の数は２以上のいずれであってもよい。なお、第１生成部は、第２生成部と同じ数のアナログ信号を生
成して出力する。いずれの場合も、上述した実施形態と同様に、第１生成部によって生成された複数のアナログ信号からは直流域成分が除去されず、過渡振動の付加もないので、音響装置から出力される音信号は、音響装置に入力される音信号に対し意図した処理のみを施したものとなる。

［２−２］放音装置
放音装置及びその上流の構成は上述した実施形態と異なっていてもよい。図１２は本変形例に係る音響装置２ａの構成を示した図である。音響装置２ａが備える信号処理装置２１ａは３つの出力端、すなわち、出力端Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３を備える。また、音響装置２ａは３つの放音装置、すなわち、放音装置２２−１、２２−２、２２−３を備える。また、音響装置２ａは加算器２１５を備えない。

アンプ２１４−１は出力端Ｐ２１を介して放音装置２２−１に接続され、アンプ２１４−２は出力端Ｐ２２を介して放音装置２２−２に接続され、アンプ２１４−３は出力端Ｐ２３を介して放音装置２２−３に接続されている。

図１３は音響装置２ａの外観を例示した図である。図１３（ａ）に示す音響装置２ａは、板状の基台２３を備え、基台２３の一方の面上に放音装置２２−１、２２−２、２２−３が配置されている。この場合、複数の放音装置は１次元のアレイ状に並べられている。

図１３（ｂ）に示す音響装置２ａは、円柱状の基台２３を備え、基台２３の外周面上に放音装置２２−１、２２−２、２２−３が配置されている。この場合、複数の放音装置は円周上に並べられている。

図１３（ｃ）に示す音響装置２ａは、球状の基台２３を備え、基台２３の外面上に放音装置２２−１、２２−２、２２−３が配置されている。この場合、複数の放音装置は球面上に並べられている。

このように、音響装置２ａは、複数の第２生成部１４の各々が生成したアナログ信号を加算せず、放音装置２２−１、２２−２、２２−３を用いてそれらのアナログ信号が示す音を個別に放音する。放音装置２２−１、２２−２、２２−３によって放音された音は空間において加算される。その結果、聴者は音響装置２に入力された音信号Ｓ０が示す音に対し、増幅等の意図された処理は施されているが、直流域成分の除去、すなわち過渡振動の付加といった意図しない変更の加えられていない音を聴覚することができる。

［２−３］第１生成部
第１生成部の構成は上述した実施形態の構成に限られない。図１４は本変形例に係る音響装置２ｂの構成を示した図である。音響装置２ｂには、アナログ信号源１から出力されるアナログの音信号Ｓ０に代えて、デジタルオーディオ機器３から出力されるデジタルの音信号Ｓ１が入力される。音信号Ｓ１は、上述した実施形態における音信号Ｓ１（図６）と同様の信号である。音響装置２ｂの信号処理装置２１ｂ及び第１生成部１３ｂは、Ａ／Ｄ変換器２１１及び制御装置２０に代えて、デジタル信号生成部２１６を備える。

デジタル信号生成部２１６は、複数の標本値を示すデジタル信号である音信号Ｓ１から、それら複数の標本値を割り振った複数の標本値列であっていずれも標本化された時刻が連続しない標本値が並ぶ複数の標本値列をそれぞれ孤立波の列で示す複数のデジタル信号である音信号Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３を生成する。音信号Ｓ１は本発明の「第１デジタル信号」の一例であり、音信号Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３は本発明の「複数の第２デジタル信号」の一例である。デジタル信号生成部２１６は、生成した音信号Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３を、ＬＰＦ２１３−１、２１２−２、２１２−３に出力する。

音信号Ｓ１１は、音信号Ｓ１（図６）の（３ｎ−２）番目のサンプル（ただし、ｎは自然数）（第１サンプル、第４サンプル、第７サンプル、・・・）を抜き出した値の列を示す。音信号Ｓ１２は、音信号Ｓ１の（３ｎ−１）番目のサンプル（第２サンプル、第５サンプル、第８サンプル、・・・）を抜き出した値の列を示す。音信号Ｓ１３は、音信号Ｓ１の（３ｎ）番目のサンプル（第３サンプル、第６サンプル、第９サンプル、・・・）を抜き出した値の列を示す。

Ｄ／Ａ変換器２１２−１、２１２−２、２１２−３は音信号Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３をアナログ信号に変換した音信号Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３を生成する。第１生成部１３ｂは、Ｄ／Ａ変換器２１２を用いて生成した音信号Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３に対し、ＬＰＦ２１３を用いてローパスフィルタ処理を行うことで、上述した複数の標本値列を個別に示す音信号Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３を生成する。本変形例によれば、デジタル信号を入力信号として用いることができる。

図１５は他の変形例に係る音響装置２ｃの構成を示した図である。音響装置２ｃの信号処理装置２１ｃ及び第１生成部１３ｃは、Ａ／Ｄ変換器２１１を備えず、また、Ｄ／Ａ変換器２１２−１、２１２−２、２１２−３に代えて、スイッチ部２１７−１、２１７−２、２１７−３（以下、これらを互いに区別しない場合は「スイッチ部２１７」と総称する）を備える。

スイッチ部２１７は、アナログ信号の通過と遮断を切り替える。具体的には、スイッチ部２１７は、イネーブル信号書換部２０１から値が「１」のイネーブル信号の入力を受けると、自身の状態を「遮断」から「通過」に切り替え、イネーブル信号書換部２０１から値が「０」のイネーブル信号の入力を受けると、自身の状態を「通過」から「遮断」に切り替える。

スイッチ部２１７の各々にはアナログ信号源１から音信号Ｓ０が入力される。制御装置２０は、所定の周期（例えば、１／４４１００秒の周期）で、図１０に示した順序でイネーブル信号の組み合わせパターンを順次選択し、選択した組み合わせパターンのイネーブル信号ＥＮ１、ＥＮ２、ＥＮ３をスイッチ部２１７−１、スイッチ部２１７−２、スイッチ部２１７−３に出力する。その結果、スイッチ部２１７−１からは音信号Ｓ２１が出力され、スイッチ部２１７−２からは音信号Ｓ２２が出力され、スイッチ部２１７−３からは音信号Ｓ２３が出力される。

ＬＰＦ２１３−１はスイッチ部２１７−１から出力された音信号Ｓ２１にローパスフィルタ処理を施して音信号Ｓ３１を生成し、ＬＰＦ２１３−２はスイッチ部２１７−２から出力された音信号Ｓ２２にローパスフィルタ処理を施して音信号Ｓ３２を生成し、ＬＰＦ２１３−３はスイッチ部２１７−３から出力された音信号Ｓ２３にローパスフィルタ処理を施して音信号Ｓ３３を生成する。

上記のように、第１生成部１３ｃは、アナログ信号である音信号Ｓ０を通過させるスイッチ部を所定の周期で順番に切り替えて音信号Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３を生成し、それらの音信号にローパスフィルタ処理を行うことで、音信号Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３を生成する。図１５の例によれば、Ａ／Ｄ変換器及びＤ／Ａ変換器を用いることなく、直流域成分が保持され、過渡振動を伴わない信号処理が行われる。

［２−４］第１生成部及び第２生成部
上述した実施形態及び変形例においては、第１生成部がローパスフィルタ（ＬＰＦ２１３）を備えるものとしたが、第１生成部は必ずしもローパスフィルタを備えなくてもよい
。例えば、第１生成部に代えて第２生成部がローパスフィルタを備えることで、折り返し雑音等を生じさせる高周波の除去が行われてもよい。

図１６は本変形例に係る音響装置２ｄの構成を示した図である。音響装置２ｄの第１生成部１３ｄは、Ａ／Ｄ変換器２１１、制御装置２０、複数のＤ／Ａ変換器２１２を備え、複数の第２生成部１４ｄの各々は、ＬＰＦ２１３及びアンプ２１４を備える。

第１生成部１３ｄは、複数のＤ／Ａ変換器２１２の各々が生成した音信号Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３を、標本化された時刻が連続しない標本値が並ぶ複数の標本値列を個別に示す複数のアナログ信号として出力する。このように、第１生成部が上記のように複数の標本値列を個別に示す複数のアナログ信号を出力する構成となっている限り、これらのアナログ信号をＤ／Ａ変換器２１２が出力しても、ＬＰＦ２１３が出力しても、他の信号処理回路が出力してもよい。

［２−５］標本値列
上述の実施形態では、第１生成部１３が生成する複数のアナログ信号は、音信号Ｓ０の複数の標本値を所定の順番で繰り返し割り振って得られた複数の標本値列を示したが、これに限らない。例えば、複数の標本値を標本値列１、２、３に割り振る場合に、標本値列１、２、３、２、１、２、３、２、１、２、・・・といように標本値列を往復させながら割り振ってもよい。

また、複数のアナログ信号は、標本化された時刻が連続する標本値は同じ標本値列には割り振らない、という条件下で複数の標本値を複数の標本値列にランダムに割り振ることにより生成されてもよい。すなわち、第１生成部１３が生成する複数のアナログ信号の各々が、標本化された時刻が連続しない標本値が並ぶ複数の標本値列を示す限り、音響装置２によって、直流域成分が保持され、過渡振動を伴わない信号処理が行われる。

［２−６］多重放音装置
図１２に示した変形例に係る音響装置２ａにおいては、複数の第２生成部１４の各々に接続される放音装置の数は１つであるが、その数が２以上であってもよい。

図１７は本変形例に係る音響装置２ｅの構成を示した図である。音響装置２ｅは、各々が複数の放音装置の集まりである放音装置群２４−１、放音装置群２４−２、放音装置群２４−３（以下、これらを互いに区別しない場合は「放音装置群２４」と総称する）を備える。なお、音響装置２ｅは本発明の「多重放音装置」の一例である。

放音装置群２４−１はアンプ２１４−１を有する第２生成部１４−１と接続され、放音装置群２４−２はアンプ２１４−２を有する第２生成部１４−２と接続され、放音装置群２４−３はアンプ２１４−３を有する第２生成部１４−３と接続されている。放音装置群２４−１に属する複数の放音装置は第２生成部１４−１から出力される音信号Ｓ４１が示す音を放音し、放音装置群２４−２に属する複数の放音装置は第２生成部１４−２から出力される音信号Ｓ４１が示す音を放音し、放音装置群２４−３に属する複数の放音装置は第２生成部１４−３から出力される音信号Ｓ４３が示す音を放音する。

［２−７］その他の変形例
本発明の適用範囲は放音を行う装置に限られず、音信号の伝送路を備える様々な種類の装置に本発明を適用することができる。また、本発明は、波形を示す信号であれば、音以外を示す信号の伝送にも適用することができる。伝送する信号の種類によっては、ＬＰＦをＤ／Ａ変換器の直後に設けない構成等が採用されてもよい。

また、上述した音響装置又は信号処理装置の構成要素の一部が外部装置として構成されてもよい。例えば、音響装置２が放音装置２２を内蔵しなくてもよい。

上述した実施形態の制御装置２０又は信号処理装置２１が実現する機能は、複数のプログラムの組み合わせによって実現されてもよいし、複数のハードウェア資源の連係によって実現されてもよい。制御装置２０又は信号処理装置２１の機能がプログラムを用いて実現される場合、このプログラムは、磁気記録媒体（磁気テープ、磁気ディスク（ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＦＤ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｄｉｓｋ））等）、光記録媒体（光ディスク等）、光磁気記録媒体、半導体メモリ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶した状態で提供されてもよいし、ネットワークを介して配信されてもよい。また、本発明は、上述した音響装置２が行う信号伝送方法も提供する。

１…アナログ信号源、２…音響装置、３…デジタルオーディオ機器、９…音響装置、１３…第１生成部、１４…第２生成部、２０…制御装置、２１…信号処理装置、２２…放音装置、２３…基台、２４…放音装置群、９１…信号処理装置、２０１…イネーブル信号書換部、２０２…イネーブル信号出力部、２１１…Ａ／Ｄ変換器、２１２…Ｄ／Ａ変換器、２１３…ＬＰＦ、２１４…アンプ、２１５…加算器、２１６…デジタル信号生成部、２１７…スイッチ部。

Claims (8)

1. 原波形を示す第１アナログ信号をいずれも標本化された時刻が連続しない標本値列に分割して、それぞれが孤立波状態となった複数の第２アナログ信号を生成する第１生成部
   を備える信号処理装置。
2. 前記複数の第２アナログ信号は、前記第１アナログ信号の複数の標本値を所定の順番で複数に割り振った標本値列である
   請求項１に記載の信号処理装置。
3. 前記第１生成部は複数のＤ／Ａ変換部を備え、
   前記第１アナログ信号の複数の標本値を示すデジタル信号を、前記複数のＤ／Ａ変換部から順次選択したＤ／Ａ変換部によりアナログ信号に変換して、前記複数の第２アナログ信号を生成する
   請求項１又は２に記載の信号処理装置。
4. 前記第１生成部は、
   前記第１アナログ信号の複数の標本値を示す第１デジタル信号から、いずれも標本化された時刻が連続しない標本値が並ぶ複数の標本値列を示す複数の第２デジタル信号を生成するデジタル信号生成部と、
   前記デジタル信号生成部により生成された複数の第２デジタル信号の各々をアナログ信号に変換して前記複数の第２アナログ信号を生成する複数のＤ／Ａ変換部と
   を備える請求項１又は２に記載の信号処理装置。
5. 前記第１生成部は、
   各々がアナログ信号の通過と遮断を切り替える複数のスイッチ部であって、前記第１アナログ信号がそれぞれ入力される複数のスイッチ部を備え、
   前記第１アナログ信号の標本値の標本化周期ごとにアナログ信号を通過させるスイッチ部を順番に切り替えて前記複数の第２アナログ信号を生成する
   請求項１又は２に記載の信号処理装置。
6. 前記第１生成部により生成された複数の第２アナログ信号に応じた波形を示す第３アナログ信号をそれぞれ生成する複数の第２生成部と、
   前記複数の第２生成部により生成された複数の前記第３アナログ信号を加算して放音装置に出力する加算出力部と
   を備える
   請求項１から５のいずれか１項に記載の信号処理装置。
7. 前記第１生成部により生成された複数の第２アナログ信号に応じた波形を示す第３アナログ信号をそれぞれ生成する複数の第２生成部であって、各々が生成した前記第３アナログ信号をそれぞれ別の放音装置に出力する複数の第２生成部を備える
   請求項１から５のいずれか１項に記載の信号処理装置。
8. 請求項７に記載の信号処理装置と、
   前記複数の第２生成部の各々に対応して設けられ、対応する第２生成部から出力されてきた前記第３アナログ信号が示す音を放音する複数の放音装置と
   を備える多重放音装置。

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