JP3136995B2 - ラウドネス回路 - Google Patents

ラウドネス回路

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JP3136995B2 JP15910596A JP15910596A JP3136995B2 JP 3136995 B2 JP3136995 B2 JP 3136995B2 JP 15910596 A JP15910596 A JP 15910596A JP 15910596 A JP15910596 A JP 15910596A JP 3136995 B2 JP3136995 B2 JP 3136995B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はラウドネス回路に係
り、ラジオ付きカセットテープレコーダやマイクロコン
ポーネント等のようにラウドネスレベルが低いオーディ
オシステム等に適用され、S/N比を悪化させずに高音
域の不足感を補償するための回路構成に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に「ラウドネス」とは音の大きさを意
味するが、物理的な音圧の大きさではなく聴覚で感じら
れる音の大きさであり、音圧と周波数に依存する。そし
て、周波数が一定であれば音圧が上がればラウドネスは
増大するが、同一の音圧であっても周波数を変えるとラ
ウドネスは変化し、特に低・高音域ではラウドネスが低
下する。そのため、従来からオーディオ回路には低・高
音域の不足感を補うためのラウドネス回路が組み込まれ
ていることが多い。
【0003】例えば、一般的なラウドネス回路として図
4(A)に示すものがある。このラウドネス回路では、ボ
リューム(VOL)回路に組み込まれるマスターVR(R2
2)のセンタータップを利用して図4(B)のように周波数
特性が変化するフィルタが構成されており、マスタVR
(R22)で音量を絞ると低・高音域が強調され、音量を上げ
るとフラットな周波数特性が確保されるようになってい
る。
【0004】また、低音域のみについてみれば、図5に
示すような低音増強回路も提案されている(特開平7-321
581号)。その低音増強回路は、パワーアンプ51の前段に
設けた2次系アクティブハイパスフィルタ(2次ACT-
HPF)52と、パワーアンプ51の出力信号を検波して出
力する出力レベル検出回路53と、出力レベル検出回路53
の検波出力レベルに対応させて2次ACT-HPF52の
正帰還量を増減制御する制御回路54とからなり、機能的
にはパワーアンプ51の出力に応じて2次ACT-HPF5
2でブースト選択度を制御して出力レベルが低い場合に
低音域が増強されるようになっている。従って、図6の
周波数特性で示されるように、2次ACT-HPF52の
遮断周波数fcを69Hzとしてブースト選択度が制御さ
れ、出力レベルが高い場合には(a)、中間の場合には
(b)、低い場合には(c)のように周波数特性を変化させ、
ディップ等が発生しない滑らかな周波数特性で低音域の
増強を図ることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図4のラウ
ドネス回路は音量を絞った場合の低・高音域の強調を行
うものであるが、音圧が低いラジオ付きカセットテープ
レコーダやマイクロコンポーネントやCDプレーヤでの
イヤホン再生等では音圧が小さいためにマスタVR(R2
2)で音量を上げて聴くことが多く、その場合には図4
(B)の周波数特性がフラットな状態になって低・高音域
の不足感を生じさせる。即ち、音圧の最大レベルはオー
ディオシステムによって大きく異なり、図4のラウドネ
ス回路では音量を上げた際の低・高音域の補償を行えな
いため、前記のような簡易なオーディオシステムでは低
・高音域の不足感が生じてしまう。
【0006】一方、図5の低音増強回路は、図4のラウ
ドネス回路のようにマスタVRの調整状態と連動させて
周波数特性を変化させるものではなく、パワーアンプ51
の出力レベルに対応して低音域のブースト量が制御され
るため、常に最適な低音域の補償が可能になる。しか
し、その低音増強回路のみでは当然に低音域だけが強調
されるため、逆に高音域の不足感を助長してしまうこと
になる。その対策として、その図5の低音増強回路の前
段に図7(A)に示すような高域強調回路を挿入し、同図
(B)の周波数特性で高音域を補償することが考えられる
が、その高域増強回路は入力の有無にかかわらず常に高
音域を増強するためにS/N比が極めて悪くなる。特
に、楽曲のピアニシモ部分等ではノイズの混入が非常に
目立つことになる。尚、その場合には低音域でのノイズ
も増大することになるが、聴覚上では低音域のノイズは
あまり目立たず、むしろ1/fノイズといわれる高音域
側の方が問題となる。
【0007】そこで、本発明は、S/N比の悪化を招か
ないで高音域を補償できるラウドネス回路を実現し、図
5に示すような低音増強回路と組み合わせて、ノイズの
ない低・高音域の強調再生が可能なオーディオシステム
を提供することを目的として創作された。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、左右2チャン
ネルのオーディオ入力信号の差を検出する差信号検出回
路と、前記差信号検出回路が検出した差信号の高域成分
のみを通過させるハイパスフィルタと、前記ハイパスフ
ィルタの出力信号を検波する検波回路と、左右2チャン
ネルの各オーディオ信号系に設けられ、前記検波回路が
出力する検波信号のレベルが一定以上の場合に各オーデ
ィオ入力信号の高域成分のみを強調させる高域補償回路
を具備したことを特徴とするラウドネス回路に係る。
【0009】本発明のラウドネス回路によれば、オーデ
ィオ入力信号の左右2チャンネルの差信号に高域成分が
一定以上含まれている場合に、高域補償回路でそのオー
ディオ入力信号の高域成分を自動的に強調させて高音域
の不足感を補う。このラウドネス回路では、マスタVR
の調整状態と連動せずに、前記差信号に高域成分が含ま
れるときのみ高音域が強調されるため、音量の調整状態
に関わりなく高音域が補償できる。即ち、音量を上げて
聴取することが多い簡易なオーディオシステムにおいて
も、図4のラウドネス回路のように高音域の不足感を招
かず、また高域成分が含まれるときのみ高域補償回路が
作動するためにS/N比の低下も生じない。従って、図
5に示したような低音増強回路と組み合わせると、出力
レベルが大きい場合も小さい場合も低・高音域をバラン
ス良く強調させることができる。
【0010】尚、この発明では、左右2チャンネルの差
信号を検出し、その差信号に含まれる高域成分を高域補
償回路の制御に用いている。ここに、差信号を用いる理
由は、ボーカル音信号の高調波によって回路が誤動作
してしまうことを防止すること、モノラル信号で高音
域を強調すると聴覚的にうるささが出てしまうこと、
L/Rの異なる高域成分で高音域の強調を行うと音場の
拡がり感を実現できること等に基づく。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明のラウドネス回路の
一実施形態を図1から図3を用いて詳細に説明する。先
ず、図1は本発明に係るラウドネス回路を適用したステ
レオ-オーディオ再生システムのブロック回路図を示
す。同図において、VOL回路1L,1Rより後段に属する
回路は図5で示した低音増強回路に相当し、出力レベル
検出回路53(LR)でL,Rの各チャンネルのパワーアンプ5
1L,51Rの出力レベルを検出し、各制御回路54L,54Rが検
出された出力レベルに対応して2次ACT-HPF52L,5
2Rのブースト選択度を制御することにより出力レベルが
低い場合での低音域補償を行う。
【0012】この実施形態はVOL回路1L,1Rの前段に
属する回路構成に特徴があり、その回路は、L,Rの各
チャンネルに係る入力オーディオ信号の差信号を検出す
る差信号検出回路2と、差信号検出回路2が出力する差信
号の低域成分を除去して高域補償の指標となる高域の信
号成分のみを通過させるHPF3と、HPF3の出力信号
を検波する検波回路4と、L,Rの各チャンネルのオーデ
ィオ信号が入力され、検波回路4による検波後の信号レ
ベルが一定閾値以上の場合に入力信号の高音域を強調す
る機能を有した高域補償回路5L,5Rで構成されている。
【0013】そして、前記の特徴部分を中心とした具体
的な回路構成は図3に示される。ここに、差信号検出回
路2は、C1,C2で各チャンネルのオーディオ信号の直流成
分を除去し、オペアンプOP1を用いた差動増幅回路の構
成でLchの信号からRchの信号を差し引いた差信号を求
めてHPF3へ出力する。
【0014】HPF3は、オペアンプOP2を用いたバター
ワース型の2次ACT-HPFであり、遮断周波数がfc
=1/[2π√{C5・(R5+R8)・C6・R6}]、選択度がQ=√
{C5・(R5+R8)・C6・R6}/{(1-A)・C6・R6+C5・(R5+R8)+C6・
(R5+R8)}で与えられ、例えばC5=C6=200pF、R5=
8.2kΩ、R6=220kΩ、R8=10kΩとすると共にオ
ペアンプOP2の利得Aを1とすることで、fc=12.6k
H、Q=1.74に設定してある。検波回路4は、前記の
HPF3の出力を半波整流・平滑化して高域補償回路5Lの
制御信号作成部へ出力する。
【0015】高域補償回路5Lは制御信号作成部と可変フ
ィルタ部からなる。その制御信号作成部は、TR1のベー
スにC11とR11の並列回路及びベース抵抗R12を介して前
記の検波信号が入力され、TR1のコレクタがTR2のベース
に接続された構成を有し、スピードアップコンデンサに
相当するC11で検波信号の立上がり/立下り時間を短くし
てパルス波整形を行うと共に、検波信号のレベルが一定
値を超えた場合にTR1がON状態になりTR2がOFF状態
となるように構成されている。また、可変フィルタ部
は、図示するように、R17,R18,R19とC13,C12でパッシブ
フィルタを構成すると共に、R18の両端がnチャネル型F
ET1のソースとドレインに接続されており、前記の制御
信号作成部の制御信号でFET1がON/OFF制御される
ことで高域増強モードとフラットモードが選択的に得ら
れるようになっている。この実施形態では、R17=4.7
kΩ,R18=220kΩ,R19=3.3kΩ,C13=10μF,C12
=3900pFとし、FET1がON時の高域増強モードに
おいて遮断周波数fcが約10.5kHzのHPFとなり、
FET1がOFF時のフラットモードにおいては平坦な周波
数特性が得られるようになっている。尚、当然にRチャ
ンネル側の高域補償回路5Rも同一の回路構成を有してい
る。
【0016】次に、この実施形態の回路における高域補
償動作を説明する。先ず、差信号検出回路2は常にLチ
ャンネルの入力信号からRチャンネルの入力信号を差し
引いた差信号を検出しており、HPF3の前記特性に基
づいて差信号の高域成分のみが検波回路4で検波出力さ
れる。そして、高域補償回路5L,5Rでは、差信号に含ま
れている高域成分の検波出力レベルEが一定閾値Ethよ
り小さい場合には、制御信号作成部のTR1がOFF状態
となってそのコレクタ電圧が高くなり、TR2にベース電
流が流れてTR2がON状態になるが、TR2がON状態にな
るとそのコレクタ電圧が低下して可変フィルタ部のFET1
がOFF状態となる。その結果、可変フィルタ部のR18
がそのまま回路要素として生きるため、可変フィルタ部
がフラットモードで平坦な周波数特性で機能することに
なる。
【0017】一方、前記の検波出力レベルEが一定閾値
Eth以上になると、制御信号作成部のTR1がON状態と
なってそのコレクタ電圧が低下し、TR2にベース電流が
流れなくなってTR2がOFF状態になるが、TR2がOFF
状態になるとそのコレクタ電圧が高くなって可変フィル
タ部のFET1がON状態となる。その結果、可変フィルタ
部のR18が短絡され、可変フィルタ部は高域増強モード
になって上記特性のHPFとして機能する。
【0018】従って、高域補償回路5L,5Rの可変フィル
タ部は、検波回路4の出力レベルEと閾値レベルEthの
比較関係で図2に示すような2つの周波数特性を選択的
にとり、差信号に含まれる高域成分が一定以上ある場合
にのみ入力オーディオ信号の高音域を強調してVOL回
路1L,1Rへ出力させ、それ以外の場合には平坦な周波数
特性で出力させることになる。そして、その制御はマス
タVRの調整状態に関係なく行われて高音域が補償され
るため、図4のラウドネス回路と異なり、音量を上げた
場合においても高音域の不足感は生じない。また、差信
号に一定の高域成分が含まれている時間帯にだけ補償動
作を行わせるためにS/N比の悪化を招かない。尚、V
OL回路1L,1Rの後段には図5の低音増強回路が設けら
れており、その低音増強回路もマスタVRの調整状態と
連動することなくパワーアンプ51L,51Rの出力レベルに
応じて低音域の増強を行う。従って、本実施形態の回路
構成によれば、常に全体としてバランスの良い低・高音
域の増強を実現できる。
【0019】ところで、楽曲のピアニシモ部分等では高
域成分があっても、高域補償を行うと逆にノイズも大き
くなってS/N比が悪化してしまう。本実施形態で一定
の閾値レベルEthを設けているのはそのためであり、ピ
アニシモ部分のように入力信号が極めて小さくなる場合
には、高域補償をかけないようにしてノイズが目立って
しまうことを防止している。
【0020】また、本実施形態では、L,Rの各チャン
ネルに係る入力オーディオ信号の差信号の高域成分レベ
ルを高域補償制御を行うか否かの判断に用いている。そ
の差信号を用いる手法は、ステレオ再生であることから
みると一見不自然なようにも思えるが、次のような観点
で合理性を有している。 (1) ボーカル音には高調波成分が含まれており、各チャ
ンネルの高域成分を別個に検出するとその高調波成分に
よって不必要な高域補償がかかってしまう。そこで、本
実施形態では、一般に正面中に音像定位せしめられるボ
ーカル音の信号を各チャンネルの差信号をとることによ
ってキャンセルさせ、不必要な高域補償動作が生じない
ようにしている。 (2) モノラル音で高域成分を検出すると、両チャンネル
の高域成分が常に加算された状態になっているために高
域補償が間断なくかかるような状態が継続し、高音域が
強調され過ぎて逆にうるささが目立つようになる。 (3) 本実施形態のように左右チャンネルの異なる成分で
高域補償を行うと、音場の拡がり感が強調されて極めて
都合が良い。
【0021】
【発明の効果】本発明のラウドネス回路は、以上の構成
を有していることにより、次のような効果を奏する。V
OL回路のマスタVRの調整状態に関係なく、左右チャ
ンネルの差信号に高域成分が一定以上含まれる場合にの
み高域補償が自動的にかかるようにしているため、音圧
が小さい簡易なオーディオシステムでも高音域の不足感
を招かず、常にS/N比が良好な再生を可能にする。ま
た、楽曲のピアニシモ部分のように入力信号レベルが極
めて小さい場合には高域補償がかからないようにできる
ため、微小音状態でノイズが目立ってしまうことを防止
できる。更に、左右2チャンネルの異なる成分で高域補
償がかかるため、音場の拡がり感が向上するという利点
もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のラウドネス回路を適用したステレオ-
オーディオ再生システムのブロック回路図である。
【図2】高域補償回路の高域補償モードとフラットモー
ドにおける周波数特性を示すグラフである。
【図3】図1のブロック回路図における本発明の特徴部
分を中心とした具体的な電気回路図である。
【図4】従来のラウドネス回路の電気回路図(A)、及び
その周波数特性を示すグラフ(B)である。
【図5】特開平7-321581号の低音増強回路の電気回路図
である。
【図6】図5の低音増強回路の周波数特性を示すグラフ
である。
【図7】従来の高域強調回路(A)の電気回路図、及びそ
の周波数特性を示すグラフである。
【符号の説明】
1L,1R…VOL回路、2…差信号検出回路、3…HPF、4
…検波回路、5L,5R…高域補償回路、51,51L,51R…パワ
ーアンプ、52,52L,52R…2次ACT-HPF、53,53(LR)
…出力レベル検出回路、54,54L,54R…制御回路、C1〜C1
3,C21〜C27…容量、D1,D2,D21…ダイオード、FET1…n
チャネル型FET、OP1,OP2,OP21…オペアンプ、R1〜R1
9,R21〜R29,R31,R32…抵抗、TR1,TR2,TR21…NPN型トラ
ンジスタ。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03G 5/00 - 9/00 H04S 1/00 H04S 7/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 左右2チャンネルのオーディオ入力信号
    の差を検出する差信号検出回路と、前記差信号検出回路
    が検出した差信号の高域成分のみを通過させるハイパス
    フィルタと、前記ハイパスフィルタの出力信号を検波す
    る検波回路と、左右2チャンネルの各オーディオ信号系
    に設けられ、前記検波回路が出力する検波信号のレベル
    が一定以上の場合に各オーディオ入力信号の高域成分の
    みを強調させる高域補償回路を具備したことを特徴とす
    るラウドネス回路。
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