JP3339799B2 - 騒音感応自動音量調節装置 - Google Patents
騒音感応自動音量調節装置Info
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Description
ーディオ装置において、再生音量を走行中に発生する騒
音レベルに対応して、聴取しやすいように自動調整する
騒音感応自動音量調節装置に関する。
番組、カセットテープ、CD媒体からの音楽を乗員であ
る聴取者にスピーカから音響信号として伝えている。車
両が走行し加速するに従い、車室内はロードノイズ、風
切り音あるいはエンジン音等により騒音が増加し、停車
時に適した音量ではオーディオ信号が聞き取り難くな
る。この状態を解決する手段として、車室内のオーディ
オ信号と騒音が混在した音響レベルをマイクロホンで集
音し、別途、音源(オーディオ)自体より出力される電
気信号から得たオーディオ信号レベルと前記の車室内オ
ーディオ信号レベルと比較(演算処理)して騒音レベル
を検出し、自動的に騒音に対応した音量に加減する技術
を基礎として、音量調節システムが構成されている。
を与えないように、正確にオーディオ信号と騒音レベル
を検出し、騒音レベルに応じて、車室内の前後に設置し
たスピーカの音量配分を変更する先行技術が、例えば特
開平4―108207に開示されている。また、騒音検
出のための入力系統に、自己の発生する音響出力を除外
するような特定の周波数特性を持たせる考え方(フィル
タの挿入)が、例えば、特開平1―189215に開示
されている。
ルに一義的に追従して、車室内の音量レベルを加減する
もので、動作に際し、乗員に違和感を与えないための先
行技術、特開平4―108207とか特開平1―189
215では、音楽ソースあるいは騒音の急激な変動に対
して、聴取者の音響心理的な状況まで考慮した処理を行
うことは出来ない。
て音楽ソースのレベルも高くなっている場合、曲と曲と
の間(曲間)のように、ある時間、音楽ソースのレベル
が無くなると、騒音検出回路の特性から、実際の騒音レ
ベルは変化していないにもかかわらず、マイクロホンか
ら検出される騒音量が大きくなり、それに対応して、音
量ボリュームの設定値が自動的に高くなり、このままの
状態で次の曲が始ると、冒頭の音が異常に大きいレベル
で再生され、乗員に違和感を与えることになる。また、
騒音レベルが比較的狭い範囲内で周期的に変動している
場合、それに忠実に音量を調節すると聴取者に不快感を
与えることになる。また、騒音レベルが連続して広い範
囲で、上昇或いは下降する場合、時間遅れなく、音量レ
ベルを追従させると、聴取者に違和感を与えることがあ
る。
を開始したり、停止させる場合、オーディオ信号と騒音
の状態によって、瞬時に動作させると、聴取者に不快感
を与えることがある。また、音源、つまりオーディオ装
置にラウドネス機能が付加されている場合、自動音量調
節が動作し、音量レベルが変化すると、設定したラウド
ネス特性も変わることがあり、人によっては違和感を覚
える場合もある。
御を行う部分以降(後段)に利得を調整できる機能、例
えばパワーアンプに利得を加減できる機能がある場合、
当該、利得を加減すると自動音量調節機能の設定条件が
変わり、最適な制御が出来なくなる。
・問題を解決するもので、車室内に設置されたマイクロ
ホンによって検出された車室内音響信号と、再生音源か
らのオーディオ音響信号とに基づいて、スピーカから出
力されるオーディオ音響信号の音量制御を行なう制御部
を備えた騒音感応自動音量調整装置において、前記制御
部は、前記車室内音響信号と前記再生音源からのオーデ
ィオ音響信号に基づいて騒音信号を抽出し、該騒音信号
のレベルが所定のレベルを超えることに応じて、前記ス
ピーカから出力されるオーディオ音響信号の音量を補正
するもので、所定音量に増量させる際のレベルと、当該
所定音量から減量させる際のレベルとが異なるように設
けられているものであることを特徴とする。
よって検出された車室内音響信号と、再生音源からのオ
ーディオ音響信号とに基づいて、スピーカから出力され
るオーディオ音響信号の音量制御を行なう制御部を備え
た騒音感応自動音量調節装置において、前記制御部は、
前記車室内音響信号と前記再生音源からのオーディオ音
響信号に基づいて騒音信号を抽出し、該騒音信号のレベ
ルが第1のレベル以上になった場合に、前記スピーカか
ら出力されるオーディオ音響信号の音量を増量補正し、
当該増量補正の後、該騒音信号のレベルが該第1のレベ
ルより低い第2のレベル以下になった場合に、前記スピ
ーカから出力されるオーディオ音響信号の音量を減量補
正するものであることを特徴とする。
カから出力されるオーディオ音響信号に代えて、前記マ
イクロホンによって検出された車室内音響信号の音量を
補正することを特徴とする。
説明する。図1は騒音感応自動音量調節装置の構成を示
す構成図である。01はラジオチューナ、CDプレー
ヤ、カセットテーププレーヤ等からなる再生音源で、音
響信号(ここではステレオ信号の左右チャンネル信号L
ch,Rch)を出力する。02は再生音源01からの
音響信号の音質、音場制御等を行うオーディオ信号処理
回路で、各種フィルタあるいはデジタル信号処理回路等
により構成され、音響信号に周波数特性の付加や残響音
付加等の各種音響処理を施し出力する。03はオーディ
オ信号処理部02の出力信号の信号レベルを可変する電
子ボリュームで、抵抗やトランジスタ等からなるスイッ
チング素子等から構成され、後述の制御部からの制御信
号(Ci)に応じて、オーディオ信号処理部02の出力
信号の減衰を行う。04は電子ボリューム03によりレ
ベルが調整された音響信号を電力増幅して、スピーカ0
5より音声として出力するパワーアンプである。
力される左右チャンネル信号Lch,Rchを加算する
加算回路である。07はバンドパスフィルタで、加算回
路06の出力信号から制御に不必要な帯域の信号を除去
する。08はイコライザで、バンドパスフィルタ07の
出力信号に、車室内の空間音響特性等に応じて周波数特
性を付加するもので、後述のマイクロホン10により検
出されるべき音響信号を再現するためのものである。そ
してこのイコライザ08の特性は、実際に車室内で音響
出力をし、それをマイクロホン10で検出する等、測定
により特性を求めて、決定すればよい。09はイコライ
ザ08の出力信号のレベルを求めるレベル演算回路で、
検波整流回路、A/D変換回路等により構成される。
マイクロホンで、集音がし易い車両のセンターコンソー
ル上部(通常オーディオ機器が設置される場所付近)等
に設置するのが好ましい。15はマイクロホン10の出
力信号を増幅するマイクアンプで、その利得は図示せぬ
可変抵抗器により調整可能となっている。11はバンド
パスフィルタで、マイクアンプ15の出力信号から制御
に不必要な帯域の信号を除去する。12はバンドパスフ
ィルタ11の出力信号のレベルを求めるレベル演算回路
で、検波整流回路、A/D変換回路等により構成され
る。13は電子ボリューム03の制御を行うための制御
部で、レベル演算部09,12からの信号、ボリューム
等により構成され音量調整操作に用いられる手動音量設
定回路14からの信号に応じて、電子ボリュームの制御
(減衰量制御)を行う。そして、この制御のためのプロ
グラム、制御量演算のためのデータが制御部内のメモリ
(ROM,RAM)に記憶されている。
て再生音源からのオーディオ信号(Si)とマイクロホ
ンで集音された車室内の音響信号(Si+Ni)の絶対
レベルと時間的な変化の状況を検出し、また、手動音量
設定値を入力し、以上3項目のデータから、予め決めら
れた判定式により制御信号(Ci)を算出する。そし
て、電子ボリューム03にこの算出した制御信号(C
i)を与えて、聴取者に対し違和感なく騒音に対応し
た、音量を提供する。制御部13はマイクロ・プロッセ
ッサ[マイクロコンピュータ(マイコン)]及びデジタ
ル信号処理(DSP)回路で構成され、動作は制御プロ
グラムによって実行される。
る。 (1)従来の騒音感応自動音量調節装置では、騒音及び
オーディオ信号レベルが高い場合に、再生音源の信号が
曲間などで途切れ、騒音検出回路の特性から騒音レベル
が変動していないにも係わらず、騒音検出レベルが高く
なり、その間に、電子ボリュームが更に高く設定され、
次の曲が始まる冒頭に一瞬再生音が異常に高くなるが、
本実施の態様による騒音感応自動音量調節装置では、次
のように対処している。
i)の時間に対する下降率(Si’=ΔSi/Δt)
と、同じ時刻の車室内音響レベルの低下値[(δ=Δ
(Si+Ni)]とを算出し、それぞれの値が電子ボリ
ューム03の設定値(Vn)をパラメータとして決まる
範囲内にある時は曲間と見做し、電子ボリューム03の
制御量を騒音に応じて変化させず、さらに次の曲が開始
する場合に違和感を与えないよう適切な時定数(ΔT
3;電子ボリューム03の制御量の変化速度を比較的遅
くする)を設定する。あるいは電子ボリューム03の制
御量の変化速度を低下させる(制御時定数を大きくす
る)。 (2)図3のA領域に示すように、騒音レベルが連続し
て、上昇する場合、あらかじめ決められた切替点(丸印
で示した境界)を騒音レベルが超えても、音量補正量は
瞬時に変化(増加)させずに、時定数(ΔT1)を経過
してから後、決められた音量補正(ΔCi)を行うこと
によって、違和感を与えないようにする。 (3)図3の領域Bに示すように騒音レベルがあらかじ
め定められた範囲内で周期的に変動し、しかも、閾値
(ΔNsh)を超えない場合は音量補正を実行せず、違
和感、不快感を抑制する。 (4)図3のC領域に示すように騒音レベルが連続して
下降する場合、あらかじめ定められた切替点を騒音レベ
ルが低下しても、音量補正量は瞬時に低下させず、切替
点を超え、さらに定められた閾値である切替検出点(三
角印で示した境界)を超えた時から、時定数(ΔT2)
を経過して後、音量補正を行うことによって、違和感を
与えないようにする。 (5)オーディオ信号と騒音の変動による音量補正の加
え方を、代表的なケースとして(1)から(4)までに
ついて説明したが、音量補正量を、オーディオ信号レベ
ルの下降率(Si’)、騒音レベル切替点、閾値、及び
各時定数(Δt1,Δt2,ΔT3)の絶対値は、電子
ボリュームの設定レベル(Vn),オーディオ信号(S
i)及び騒音(Ni)の値から最適値を設定することが
できる。そして、これらの値は実験により求めることが
でき、そのデータをメモリ等に記憶しておくことにより
所望の制御を実現することができる。 (6)本騒音感応自動音量調節装置では、装置の動作を
開始、あるいは停止させる場合、正常動作に達するまで
の時間あるいは停止するまでの時間に適切な時定数を持
たせることによって、つまり音量の補正量を徐々に変化
させることにより、聴取者に違和感を与えないようにす
る。また、オーディオ装置にラウドネス機能がある場
合、本騒音感応自動音量調節装置では、設定したラウド
ネス特性を記憶しておき、音量補正量が変化しても、そ
の都度ラウドネス特性を再設定することによりラウドネ
ス特性を維持し、違和感を提言する。また、このラウド
ネスの維持機能を付加するか、しないかは、聴取者が選
択できように選択スイッチを設置している。
音検出用マイクロホン10のマイクアンプ15の利得を
可変可能とすることにより、オーディオ装置にパワーア
ンプの利得を加減する機能がある場合でも、マイクアン
プ15の利得を加減することにより、自動音量調節機能
の設定条件を変えることを容易にしており、パワーアン
プの利得を変化させても、最適な音量調整ができるよう
にしている。
再生音源01からオーディオ信号は、ステレオ化された
左右チャネルの信号(Rch ,Lch )として、次のオーデ
ィオ信号処理回路02で聴取者の要求に応じた音場、音
響特性の処理が行われた後、電子ボリューム03と左右
チャネルの信号を合成する加算回路06に供給される。
(Vn)と騒音に対応する補正量によって定まる音量に
応じてオーディオ信号処理回路02の出力信号の信号レ
ベルを調整(減衰)し、その出力は次段のパワーアンプ
04で増幅された後、スピーカ05から車室内に音響信
号として再生される。一方、加算回路06では左右のオ
ーディオ信号が合成され、その出力はバンドパスフイル
タ07で、レベル検出に必要な周波数、例えば50から
200Hzの帯域の信号が取出される。そして、バンド
パスフイルタ07出力は、更にイコライザ08で周波数
補正が行われ、車室内音響周波数特性やマイクロホン1
0等の特性による信号の変化分が補正される。そして、
イコライザ08出力はレベル演算回路09で数値化され
オーディオ信号レベル(Si)として、制御部13に入
力される。
響信号は、バンドパスフイルタ11でレベル検出に必要
な周波数、例えば50から200Hzの帯域の信号を取
出される。そしてバンドパスフィルタ1出力は、レベル
演算回路12で数値化され車室内音響信号(Si+N
i)として制御部13に入力される。また、手動音量設
定器14から、操作者の操作による設定音量レベル(V
n)が音量補正演算に必要なパラメータとして制御部1
3に入力される。制御部13は車室内音響信号(Si+
Ni)からオーディオ信号レベル(Si)を引算処理
し、騒音レベル(Ni)を求め、設定音量レベル(V
n)の値をパラメータとした係数を掛けて、電子ボリュ
ーム03へ補正値(Ci)として出力する。
きい場合は補正値(Ci)は標準補正値より小さくし、
設定音量レベル(Vn)が小さい場合は補正値(Ci)
を標準補正値より大きくする。以上の動作は騒音感応自
動音量調節装置の基本的な動作であって、騒音レベルに
対応して、常に適切な音量を車室内に供給することが出
来る。次にこのような音量調整にさらに加えて行う、聴
取者の音響心理的な配慮を加味した音量補正について説
明する。
ローチャートで、図1の制御部13の行う動作を示す。
以下このフローチャートを用いて説明する。処理S11
で検出、数値化された車室内音響レベル(Si+Ni)
(マイクロホン側レベル)を、処理S12で検出、数値
化されたオーディオ信号レベル(Si)と処理S13で
比較し、騒音レベル計算式[Ni=(Si+Ni)―S
i]を用いて騒音レベル(Ni)を算出する。次の処理
S16で、騒音レベル(Ni)と処理S17で検出され
た音量設定レベル(ボリュームの位置)(Vn)の値に
対応した音量補正の目標値(Ct)とを許容値(ΔCs
h)を設定する。
Csh)と現在の補正量(Ci)とを比較して、(Ct
−Csh)の方が大きい場合は次の曲間判定処理S21
に移行する。反対に、補正量(Ci)が大きい場合は処
理S20の許容値判定プログラムに移行し、現在の補正
量が許容値(±ΔCsh)内にあるかの判定を行う。な
お、判定式はCt−Ci<|±ΔCsh|である。補正
量(Ci)が許容値(ΔCsh)内にあれば、処理S2
7に進み、音量補正を行わず、現状を維持する。もし、
許容値を超えれば、処理S26で下降時の通常の時定数
ΔT2を設定し、処理S29で音量補正レベルを(ΔC
i)だけ下げる。曲間判定プログラムは処理S11で検
出された車室内音響レベル(Si+Ni)を処理S13
で変動幅の計算を行い、また、処理S12のオーディオ
信号レベル(Si)の時間変化率(Si’=ΔSi/Δ
t)の計算を行い、処理S21のプログラムで変動幅が
[δ=Δ(Si+Ni)]にあり、時間変化率が決めら
れた変化率内(Si’±δSi’)で低下するかを判定
し、条件を満足すれば、音量補正を加えないで、現状レ
ベルを維持する。
を設定し、オーディオ信号レベル(Si)が増大した時
に備えて置く。また、処理S21で曲間と判定されない
場合は処理S25で上昇時の時定数(ΔT1)を設定
し、処理S28で音量補正レベルを(ΔCi)まで徐々
に上昇させる。図5は補正量の設定条件を示したもの
で、補正量の目標値(Ct)と現在の補正量(Ci)の
比較を行い、現在値が許容値(Ct±ΔCsh)内にあ
れば現状維持、低ければ補正量を(ΔCi)だけ上昇さ
せ、高ければ補正量を(ΔCi)だけ下降させることを
示している。
を示した図で、現在、聞いている曲が終わるとA点から
オーディオ信号レベル(Si)が下降するので、(S
i)の変化率(Si’=ΔSi/Δt)を計測し、その
値が(Si’±δSi’)内にあり、(Si)の値が雑
音レベルになれば曲の終了と判断する。終了時点Bから
C点までの時間(tm)が定められた時間、例えば5〜
10秒間持続し、その間の車室内音響レベル(Si+N
i)が低下し、決められた範囲内[δ=Δ(Si+N
i)]にあれば、曲間と判断し、騒音レベル(Ni)が
増大しても次の曲が開始されるC点からの、音量増大を
防止する。
た音量補正量の変化状況を示した図である。先ず、A領
域で騒音レベルが増大し、最初の切替点(図3ではN
1=3dB点)を超えると、上昇時の時定数(ΔT1)
が設定され、その間に騒音レベルが切替点より低下し
なければ、音量補正量は(ΔT1)後に(ΔCi)だけ
高くする。その後、騒音レベルが継続して増大する時は
切替点と同じような動作を切替点、と繰返して、
騒音に対応した音量レベルを設定する。
準に許容値(±ΔCsh)(図3では±2dB)内にあ
れば、非補正区間と判断し、騒音が変化しても音量補正
は行わない。次に、騒音レベルが許容値(ΔCsh)以
上に低下すると、切替点で下降時の時定数(ΔT2)
が設定され、その間に騒音レベルが切替点より上昇し
なければ、音量補正量は(ΔT2)後に(ΔCi)だけ
低くする。その後、騒音レベルが継続して低下する時は
切替点と同じような動作を切替点、と繰返して、
騒音に対応した音量レベルを設定する。
れぞれ(N1=3、N2=6、N3=9dB),切替許
容値は(±2dB),音量補正量は1dBとしている
が、これらの数値は固有の値でなく、個別の装置におい
ては、実測、あるいはシミュレーションにて最適値を決
めることが可能である。図6は本騒音感応自動音量調節
装置の動作停止あるいは動作開始時の状況を示した図で
時刻t1で動作停止の命令が与えられると、最適な値に
決められた時定数ΔTs1で動作が暫時低減(音量補正
量の適用量が低減)し、時刻t2で動作が終了する。動
作開始時は時刻t3で命令が与えられると、同じように
時定数ΔTs2で決まる時間を掛けて、暫時動作(音量
補正量の適用量が増加)が開始され、過渡時のオーバー
シュートのような異常な動作を抑制する。
響およびオーディオ信号のレベル変動状態を監視するこ
とにより、騒音感応自動音量調節装置を聴取者に違和
感、不快感を与えることなく、動作させることができ
る。また、レベル変動状態の監視に必要な信号処理はす
べてデジタル信号処理で実行可能であるので、想定され
る条件に対して、最適な自動音量調節が可能になり、ま
たデジタル信号処理(DSP)回路を用いることで、こ
の回路、機能を変更あるいは拡充することによって、実
現できるので、小型でしかも低コストが可能となる。
る。
量補正量を決める原理図である。
ートである。
る。
作状態を示した原理図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 車室内に設置されたマイクロホンによっ
て検出された車室内音響信号と、再生音源からのオーデ
ィオ音響信号とに基づいて、スピーカから出力されるオ
ーディオ音響信号の音量制御を行なう制御部を備えた騒
音感応自動音量調節装置において、 前記制御部は、前記車室内音響信号と前記再生音源から
のオーディオ音響信号に基づいて騒音信号を抽出し、 該騒音信号のレベルが所定のレベルを超えることに応じ
て、前記スピーカから出力されるオーディオ音響信号の
音量を補正するもので、 所定音量に増量させる際のレベルと、当該所定音量から
減量させる際のレベルとが異なるように設けられている
ものであることを特徴とする騒音感応自動音量調節装
置。 - 【請求項2】 車室内に設置されたマイクロホンによっ
て検出された車室内音響信号と、再生音源からのオーデ
ィオ音響信号とに基づいて、スピーカから出力されるオ
ーディオ音響信号の音量制御を行なう制御部を備えた騒
音感応自動音量調節装置において、 前記制御部は、前記車室内音響信号と前記再生音源から
のオーディオ音響信号に基づいて騒音信号を抽出し、 該騒音信号のレベルが第1のレベル以上になった場合
に、前記スピーカから出力されるオーディオ音響信号の
音量を増量補正し、 当該増量補正の後、該騒音信号のレベルが該第1のレベ
ルより低い第2のレベル以下になった場合に、前記スピ
ーカから出力されるオーディオ音響信号の音量を減量補
正するものであることを特徴とする騒音感応自動音量調
節装置。 - 【請求項3】 前記音量制御において、前記スピーカか
ら出力されるオーディオ音響信号に代えて、前記マイク
ロホンによって検出された車室内音響信号の音量を補正
することを特徴とする請求項1又は2記載の騒音感応自
動音量調節装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP13977897A JP3339799B2 (ja) | 1997-05-29 | 1997-05-29 | 騒音感応自動音量調節装置 |
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JP13977897A JP3339799B2 (ja) | 1997-05-29 | 1997-05-29 | 騒音感応自動音量調節装置 |
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JPH10335960A JPH10335960A (ja) | 1998-12-18 |
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Country Status (1)
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