JP3966510B2 - 音声携帯端末 - Google Patents
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Description
【０００１】
本発明は、Ｖｏｉｃｅ−Ｂａｎｄ ＣＯＤＥＣを持つ音声携帯端末（例えば、携帯電話機や携帯情報端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）など）に関し、より特定すると、該Ｖｏｉｃｅ−Ｂａｎｄ ＣＯＤＥＣが有するＡＤＣ及びＤＡＣを含めた回路要素を電話機能以外の例えば音楽再生機能の音声出力回路などに二次的に利用することにより利用回路の高性能化を図るようにした音声携帯端末に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、多くの携帯端末（例えば、携帯電話機やＰＤＡなど）は、デジタル化の進展により、符号化方式によるデジタル通信機能を装備するようになってきている。携帯電話機を例にすると、このデジタル電話（通信）機能には、そのデジタル処理の一環として音声の符号化及び復号化を伴う。
音声の符号・復号化には、Ｖｏｉｃｅ−Ｂａｎｄ （音声帯域）ＣＯＤＥＣを必要とする。携帯電話機の装置構成においては、Ｖｏｉｃｅ−Ｂａｎｄ ＣＯＤＥＣはマイクやスピーカなどの音声入出力端側に設けられ、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：アナログ デジタル変換器）・ＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：デジタル アナログ変換器）を必須要素として、通常それに圧縮・伸張を加える処理回路が含まれる。一般的に採用される方式によれば、通話時の送信音声入力を例えばμ−ｌａｗやＡ−ｌａｗといった圧縮則によりＶｏｉｃｅ−Ｂａｎｄ ＣＯＤＥＣのＡＤＣと圧縮器を通してＰＣＭ符号化し、このＰＣＭデータを通信制御上必要なデータ形式に整えて、ＭＯＤＥＭを介して送信信号をアンテナから出力する。また、受信信号は送信と逆のパスでＰＣＭ復号化をＶｏｉｃｅ−Ｂａｎｄ ＣＯＤＥＣの伸張器とＤＡＣを通して行いスピーカに出力する。なお、ＰＤＡにおいても基本的には、携帯電話機におけると同様の符号化方式で動作するデジタル処理回路を用いている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、携帯電話機においてはデジタル化とともに、高機能化が進展し、様々な機能が搭載されるようになってきている。その機能の一つに、音楽再生機能があり、既に存在する音楽再生専用の携帯型音楽再生装置（小型の記録媒体に記録された音楽を再生）と同様の機能を携帯電話機の付加機能として実現するものである。
このような音楽再生機能を付加した携帯電話機では、これを利用するユーザ側は、専用の携帯型音楽再生装置と同等の性能(高音質等）を期待しており、これに応えるべく高性能化を図るための改良が検討されている。この改良の対象として、音楽再生時にリスナーに臨場感を与えるサラウンド効果やエコー効果等(以下、これらを総称して、単に［サラウンド効果」と記す）を付与するためのサラウンド効果付与回路が挙げられる。
音楽再生機能付きの携帯電話機にサラウンド効果付与回路を設けることを検討する際に、先ず想定されるのは、従来から音楽再生専用の携帯型音楽再生装置に用いられているサラウンド効果付与回路を携帯電話機に新たに付設する回路構成をとること(以下、「先行例」という）である。
【０００４】
しかしながら、サラウンド効果付与回路は、ＡＤＣ、ＤＡＣやその他の付随する回路又はＩＣからなり、これを上記先行例のように、音楽再生機能付きの携帯電話機として既に構成した回路に新たに実装することは、多機能、小型化が求められている携帯電話機のセットのプリント基板は限界に近い設計をしているので、元の基板や回路構成とは別に基板上に回路を付設するための充分なスペースがなく、設計は困難を極める。
本発明は、上述の先行例における問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、音声符号化方式によるデジタル通信（電話）機能を含む複数の機能を持ち、複数の機能の中から選択した機能を動作モードとして設定可能とした多機能携帯端末において、通信（電話）機能以外の音楽再生機能などの機能において利用される付加回路(例えば、サラウンド効果付与回路）を付設する際に、小型化を維持した形で付加回路を搭載するようにし、該付加回路の導入により機能の高性能化（高音質化）を図ることを可能にする前記携帯端末を提供し、また、前記携帯端末に搭載する同様の目的に沿う音声出力回路を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、入力されるアナログ送話音声信号をＡＤＣによるデジタル化を経て圧縮出力するとともに入力される受信デジタル音声信号を伸張してＤＡＣによるアナログ化を経て受話音声信号として出力することによりデジタル電話機能を可能とするＶｏｉｃｅ−Ｂａｎｄ ＣＯＤＥＣと、オーディオ原音アナログ信号を前記Ｖｏｉｃｅ−Ｂａｎｄ ＣＯＤＥＣの前記ＡＤＣに入力する第一信号ラインと、前記ＡＤＣを経たオーディオデジタル信号をデジタル遅延回路に入力する第二信号ラインと、前記デジタル遅延回路から出力されるオーディオ遅延デジタル信号を前記Ｖｏｉｃｅ−Ｂａｎｄ ＣＯＤＥＣの前記ＤＡＣによるアナログ化のために入力する第三信号ラインと、前記ＤＡＣから出力されるオーディオ遅延アナログ信号を前記オーディオ原音アナログ信号と合成する第四信号ラインと、を有することを特徴とする音声携帯端末である。
請求項２の発明は、デジタル電話機能のための記憶回路を有し、前記第二信号ラインは前記記憶回路にオーディオデジタル信号を入力するとともに、前記第三信号ラインは、前記記憶回路から出力されるオーディオ遅延デジタル信号を前記Ｖｏｉｃｅ−Ｂａｎｄ ＣＯＤＥＣの前記ＤＡＣによるアナログ化のために入力することにより前記記憶回路の持つ遅延機能を前記遅延回路として利用したことを特徴とする請求項１記載の音声携帯端末である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、多機能携帯端末において、通信（電話）機能以外に搭載される他の機能（音楽再生機能など）において利用される付加回路(例えば、音楽再生機能におけるサラウンド効果付与回路）を付設する際に、小型化を維持した形で付加回路を搭載するようにし、この付加回路の導入により機能の高性能化（音楽再生機能においては高音質化）を図ることを意図するものである。
本発明では、電話機能の不使用時に、電話機能に不可欠の回路要素として搭載されているVoice-Band ＣＯＤＥＣが有するＡＤＣ及びＤＡＣを他の機能の使用時に用いる回路要素へ転用することによりこの意図を実現するための手段とすることを基本的な考え方としている。以下の実施形態においては、ＡＤＣ及びＤＡＣのこの転用を、音楽再生機能において利用されるサラウンド効果付与回路に適用する例を示す。なお、ＡＤＣ及びＤＡＣを転用し得る機能としては、本実施形態における音楽再生機能に限らず、ＡＤＣ及びＤＡＣを要素として構成する同様の付加回路を必要とする他の機能にも適用可能である。
【０００７】
携帯端末としての携帯電話機に搭載した音楽再生機能に用いる音声出力回路におけるサラウンド効果付与回路に本発明を適用し構成した携帯電話機及び音声出力回路の実施形態について以下に説明する。
図１は、本実施形態の携帯電話機について、構成の概略を示すブロック図である。
図１に示す携帯電話機は、携帯機（以下、携帯電話機を「携帯機」と記す）に必須の電話機能以外に他の機能を備え、これら複数の機能の中から選択された機能による動作を行う。図１には、電話機能以外に音楽再生機能を搭載した例を示している。
電話機能に用いる要素としては、送受話器としてのマイク５０とスピーカ６０と、Voice-Band ＣＯＤＥＣ２０と、ＤＳＰ(Digital Signal Processor）３０、ＭＯＤＥＭ７０、ＲＦ(Radio Frequency:高周波）回路８０、アンテナ９０を備える。なお、Voice-Band ＣＯＤＥＣ２０は、ＡＤＣ２２とその出力側に接続された圧縮器(ＣＯＭＰ）２３、伸張器（ＥＸＰ）２６とその出力側に接続されたＤＡＣ２７を有する。また、携帯機のシステム全体の制御を司るのは、ＣＰＵ１０であるから、ＣＰＵ１０及びメモリ(フラッシュ）１６は電話機能及び音楽再生機能(下記参照）の両方の機能に用いる要素である。
【０００８】
音楽再生機能に用いる要素としては、オーディオデータを格納する音楽データ格納部４２と、音楽データ格納部４２の出力側に設けたＤＡＣ４３を備える。音楽データ格納部４２に格納されるデータは、例えば、ＭＰ３（MPEG Audio Layer 3）、ＡＴＲＡＣ（Adaptive Transform Acoustic Coding）、ＴｗｉｎＶＱ（Transform-Domain Weighted Vector Quantization）、ＷＭＡ（Windows(登録商標） Media Audio）等の圧縮方式を異にしたデータ形式をとる。従って、採用する圧縮方式に対応する伸張処理回路（ＤＡＣ４３）を設けることが必要になる。さらに、本実施形態においては、サラウンド効果付与回路を構成するための要素として、電話機能に不可欠の要素であるVoice-Band ＣＯＤＥＣ２０が有するＡＤＣ２２及びＤＡＣ２７と、携帯機が構成上の基本要素として有するメモリ１６を転用する。なお、サラウンド効果付与回路については後記で詳述するが、メモリ１６をサラウンド効果付与回路のデジタル遅延回路として用いる。また、この転用に伴い、サラウンド効果付与回路の構成要素として、ＤＡＣ４３の出力側に接続したＡＴＴ・ＭＩＸ（アッテネータ・ミクサ）４４と、サラウンド効果付与回路の出力最終段に接続したＡＴＴ（アッテネータ）４７を備える。なお、本実施形態のサラウンド効果の付与に新たに必要となる回路要素を図１中一点鎖線にて囲んだ回路４０にて示す。
電話機能又は音楽再生機能の機能選択はユーザが行う。そのためにダイアログ形式でユーザの入力操作を可能とする手段として、ＬＣＤ(液晶ディスプレイ）１２とキーパッド１４を備える。ユーザがキーパッド１４を用いて入力操作を行い指定した機能が設定されたことをＬＣＤ１２の表示で確認して、スタートキーを押すと、ＣＰＵ１０は、指定の機能に起動をかけそれぞれに必要な処理を実行するためのプログラムに従い各回路に動作を指示し、各回路は指示に従う処理を実行する。
【０００９】
ここで、図１に例示した携帯機の通話時の動作について説明する。
通話時の動作は、一般的な符号化方式によるデジタル通信機能の動作と基本的に変わりがないので、簡単に説明する。ユーザ入力の指示に従って電話機能が起動すると、送信動作として、マイク５０からの音声をVoice-Band (音声帯域)ＣＯＤＥＣ２０で符号化する。このときに、ＡＤＣ２２及び圧縮器２３を通してμ-lawやＡ-lawといった圧縮則によりＰＣＭ符号化を行う。ＤＳＰ３０では、ＣＯＤＥＣ２０で行うと異なる圧縮方式(例えば、ＣＥＬＰ）の適用や送信するＰＣＭデータを通信制御上必要なデータ形式に整え、その後、ＭＯＤＥＭ７０を介して送信(変調）信号をアンテナ８０から出力する。一方、受信動作としては、送信とは逆のパスで、受信(変調）信号をＭＯＤＥＭ７０によって復調し、ＤＳＰ３０で処理したＰＣＭ符号データをVoice-Band ＣＯＤＥＣ２０に入力する。ここで、伸張器２６とＤＡＣ２７を通して復号し、得られる音声信号によりスピーカを駆動する。なお、この通話時にはＤＡＣ２７の出力に設けたＡＴＴ４７は必要がないので、働かないようにする。
【００１０】
次に、図１に例示した携帯機の音楽再生機能に関する回路構成と音楽再生機能利用時の動作について詳細に説明する。
本実施形態における音楽再生機能は、この機能において利用されるサラウンド効果付与回路を対象として、Voice-Band ＣＯＤＥＣが有するＡＤＣ及びＤＡＣの転用を図る点に特徴がある。
そこで、先ず、サラウンド効果付与回路について、説明する。
サラウンド効果は、音源から直接伝わる音に周囲にある物体（例えば、劇場の場合の建物）の反射により遅れて伝わってくる音が混じることにより感じられる臨場感を与える音響効果の１つで、この効果を回路の信号処理により実現するものである。従って、サラウンド効果を付与するための回路は、１つの音源から発生した原音声信号を遅延させる回路要素と、原音声信号を遅延させた音声信号と原音声信号とを合成させる回路要素により回路を構成する。
サラウンド効果付与回路そのものは、音楽を再生する各種のオーディオ機器で１ＣＨから多ＣＨまで様々な方式によるものが既に採用されており、本発明の携帯端末に用いる回路は、基本的にはどのような方式によっても良いが、携帯機に適用することや、上記したようにVoice-Band ＣＯＤＥＣが有するＡＤＣ及びＤＡＣの転用により回路を構成することを前提としているので、こうした条件を考慮した回路方式によることになる。
【００１１】
図２は、本実施形態において採用するサラウンド効果付与回路の１例を示す。
この例に示すサラウンド効果付与回路は、２ＣＨ即ちＬ ＣＨとＲ ＣＨのステレオで使うための回路を示す。
サラウンド効果を生むために中心的な役割をする原音声信号を遅延させるための遅延回路部は、デジタル動作によるものを用いるので、図２に示すように、入力側から順にＡＤＣ１０３、遅延回路１０５、ＤＡＣ１０７を接続することにより構成する。遅延回路１０５は、デジタル動作によるもので、ＡＤＣ１０３出力をメモリに設定された遅延時間保持し、その後ＤＡＣ１０７に出力するという方法によるものであり、ＦＩＦＯ(First-in First-out）でメモリを動作させることにより実施することが可能である。
また、２ＣＨ（ステレオ）に対応した処理を行うために用いる回路要素として、遅延回路部の入力側にＬ ＣＨ、Ｒ ＣＨの各入力信号に対するアナログ加減算器１０１と、遅延回路部の出力側にＡＴＴ１０９、ＡＴＴ１０９出力を原Ｌ ＣＨ信号と合成する合成器１１１、ＡＴＴ１０９出力を原Ｒ ＣＨ信号と合成する合成器１１３、ＡＴＴ１０９と合成器１１３の間に切り替えスイッチにより挿抜可能に設けた反転器１１５の各要素を設ける。なお、この例では、設定に従いエコー効果を付与することを可能にするために、遅延信号（ＤＡＣ１０７出力）を遅延回路部の入力側にＡＴＴ１１７を介してフィードバックする回路を設けている。
【００１２】
図２に示すサラウンド効果付与回路の構成及び動作を以下により詳細に説明する。
図２に示す回路において、以下の２つのサラウンドモードを採用することが可能である。１つのモードでは、入力段のアナログ加減算器１０１においてＬ ＣＨ、Ｒ ＣＨの各入力信号の差（＝Ｌ−Ｒ）をとり、他のモードでは、Ｌ ＣＨ、Ｒ ＣＨの各入力信号の和（＝（Ｌ＋Ｒ）／２）をとって、ＡＤＣ１０３に入力する。この後、遅延回路部により遅延処理を受け、ＤＡＣ１０７から出力する信号に対し、前者の差をとるモードでは、Ｌ ＣＨ側は出力をそのまま原Ｌ信号と合成器１１１によってアナログ合成し、Ｒ ＣＨ側では出力を反転させて(反転器１１５を通すように切り替えスイッチを選択する）原Ｒ信号と合成器１１３によってアナログ合成する。他方、後者の和をとるモードでは、Ｌ ＣＨ、Ｒ ＣＨのいずれの側でも出力をそのまま原Ｌ、Ｒ信号とそれぞれ合成器１１１、１１３によってアナログ合成する。
なお、上記では入力段のアナログ加減算器１０１の設定によりサラウンドモードを選択する例を示したが、エコー効果を付与する回路を用いる場合、加えてサラウンド・エコーそれぞれを使用するときのＡＴＴ１０９、１１７の設定を変更することを可能にした場合にはさらに設定モードが多様化する。
【００１３】
本実施形態の遅延回路部の仕様は、ＡＤＣ１０３、ＤＡＣ１０７にVoice-BandＣＯＤＥＣのＡＤＣ、ＤＡＣを転用するので、ボイス用８ＫＨｚサンプリングのＡＤＣ、ＤＡＣを用いることになる。サラウンド特有の残響音や広がり感は、主に低周波数領域によってもたらされるため、８ＫＨｚサンプリングでも所期の効果が得られる。
ここでは、遅延回路１０５をＦＩＦＯでメモリを動作させることにより実施する。この場合に、必要なメモリ容量（メモリ１６に確保する）は、ＡＤＣ１０３、ＤＡＣ１０７のビット数、サンプリング周波数及び遅延時間により決定する。
例えば、ＡＤＣ・ＤＡＣのビット数＝１３bit、サンプリング周波数＝８KHzで、遅延時間＝２５０msecの条件下では、
【数１】
となる。
また、Voice-Band ＣＯＤＥＣに備えた圧縮器を利用ことによりμ-lawやＡ-lawといった圧縮則により圧縮を行うことか可能であり、上記の例の場合、１３ｂｉｔから８ｂｉｔへの圧縮を行うことができる。この場合に必要なメモリ容量は、
【数２】
で足りる。この程度の容量のＲＡＭであれば、新規に搭載することなく、携帯機にもとから内蔵しているメモリ１６で充分である。
なお、最近の携帯機では、８ＫＨｚ以上のサンプリング周波数に対応しているVoice-Band ＣＯＤＥＣもあり、この場合は、必要となる遅延時間を実現するためのメモリ容量は、大きくなるが、その分音質を向上することができる。つまり、８ＫＨｚのサンプリング周波数の場合、サラウンド効果付与回路は４ＫＨｚまでのローパスフィルタとして機能することになるが、例えば１６ＫＨｚのサンプリング周波数の場合、８ＫＨｚまでのローパスフィルタとなる。
【００１４】
上記サラウンド効果付与回路を付加回路として設けた本実施形態の携帯機（図１）の音楽再生機能利用時の動作について説明する。なお、音楽再生機能利用時の音声信号のパスを図１中の破線にて示す。
この携帯機では、原音声信号源がメモリ(フラッシュ）１６の音楽データ格納部４２に所定の圧縮形式のデータとして格納されている。この原音声信号源のデータは、携帯機が受け入れることができる様々な入力方法により入力されたデータであり、例えば、電話回線を通してサービスされたデータ、放送受信機能(図示せず）を用いて取得したデータ、或いはリムーバブルな小型の記憶媒体(図示せず）から読み込まれたデータであっても良い。
音楽データ格納部４２から読み出された所定の圧縮形式のデータに対応する専用のＤＡＣ４３を通してアナログ変換された音声信号（Ｒ、Ｌの２ＣＨ）は、原音声信号として、スピーカ６０へ入力されるとともに、ＡＴＴ・ＭＩＸ４４にも入力される。ＡＴＴ・ＭＩＸ４４は、サラウンド効果付与回路の要素であり、図２のアナログ加減算器１０１として機能する。ＡＴＴ・ＭＩＸ４４からのＲ・Ｌ合成信号は、Voice-Band ＣＯＤＥＣ２０のＡＤＣ２２（図２のＡＤＣ１０３に相当）によりデジタル変換され、必要に応じて圧縮器２０を用いて圧縮がかけられ、出力デジタル音声データは、遅延回路としてのメモリ１６（図２の遅延回路１０５に相当）にデジタル音声データとして書き込まれる。
【００１５】
ここでは、メモリ１６をＦＩＦＯで動作させ、この動作に従って設定メモリ容量（所定遅延時間に応じて設定）分のデータが書き込まれる間、書き込んだ音声データがメモリに保持される（即ち遅延する）。
ＦＩＦＯ動作するメモリ１６で保持された音声データは所定の遅延時間後に読み出され、このデータに対しアナログ音声データへの変換、原音声信号との合成というサラウンド効果を生むために必要な一連の処理が施される。アナログ音声データへの変換は、Voice-Band ＣＯＤＥＣ２０のＤＡＣ２７（図２のＡＤＣ１０７に相当）による。なお、行きに圧縮がかけられた場合には、帰りに伸張器２６により元に戻す。ＤＡＣ２７によりアナログに戻された遅延音声信号は、ＡＴＴ４７（図２のＡＴＴ１０９に相当）を通した後、原音声信号と合成され、サラウンド効果のかけられた合成音声信号によりスピーカ６０を駆動する。
このようにして、図１の携帯機においてVoice-Band ＣＯＤＥＣ２０のＡＤＣ２２及びＤＡＣ２７等を転用し、入力段と出力段のオーディオパス（図１のＡＴＴ・ＭＩＸ４４、ＡＴＴ４７等よりなる一点鎖線で囲まれた回路４０）の追加のみにより、小型化を維持した形で構成した回路によりサラウンド効果が付与でき、音楽再生機能における高音質化を図ることを可能にする。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によると、多機能携帯端末において、電話機能以外の機能において利用される回路を付設する際に、電話機能に必須のVoice-Band ＣＯＤＥＣが有するＡＤＣ及びＤＡＣを転用するようにしたので、携帯に必要な小型化（チップ面積や部品の節減による）を維持した形で付加回路の搭載を可能にし、低コストで高性能化を図ることが可能になる。また、多機能携帯端末における音楽再生機能のサラウンド効果付与回路において上記効果の具現化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態としての携帯電話機の構成の概略を示すブロック図である。
【図２】 本発明の携帯端末において採用するサラウンド効果付与回路の１例を示す。
【符号の説明】
１０…ＣＰＵ、 １６…メモリ(フラッシュ)、
２０…Voice-Band ＣＯＤＥＣ、
２２，１０３…ＡＤＣ(Analog to Digital Converter）、
２３…圧縮器、 ２６…伸張器、
２７，４３，１０７…ＤＡＣ(Digital to Analog Converter）、
４２…音楽データ格納部、
４４…ＡＴＴ・ＭＩＸ(アッテネータ・ミクサ)、
４７，１０９，１１７…ＡＴＴ (アッテネータ)、
５０…マイク、 ６０…スピーカ、
１０５…遅延回路。
本発明は、Ｖｏｉｃｅ−Ｂａｎｄ ＣＯＤＥＣを持つ音声携帯端末（例えば、携帯電話機や携帯情報端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）など）に関し、より特定すると、該Ｖｏｉｃｅ−Ｂａｎｄ ＣＯＤＥＣが有するＡＤＣ及びＤＡＣを含めた回路要素を電話機能以外の例えば音楽再生機能の音声出力回路などに二次的に利用することにより利用回路の高性能化を図るようにした音声携帯端末に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、多くの携帯端末（例えば、携帯電話機やＰＤＡなど）は、デジタル化の進展により、符号化方式によるデジタル通信機能を装備するようになってきている。携帯電話機を例にすると、このデジタル電話（通信）機能には、そのデジタル処理の一環として音声の符号化及び復号化を伴う。
音声の符号・復号化には、Ｖｏｉｃｅ−Ｂａｎｄ （音声帯域）ＣＯＤＥＣを必要とする。携帯電話機の装置構成においては、Ｖｏｉｃｅ−Ｂａｎｄ ＣＯＤＥＣはマイクやスピーカなどの音声入出力端側に設けられ、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：アナログ デジタル変換器）・ＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：デジタル アナログ変換器）を必須要素として、通常それに圧縮・伸張を加える処理回路が含まれる。一般的に採用される方式によれば、通話時の送信音声入力を例えばμ−ｌａｗやＡ−ｌａｗといった圧縮則によりＶｏｉｃｅ−Ｂａｎｄ ＣＯＤＥＣのＡＤＣと圧縮器を通してＰＣＭ符号化し、このＰＣＭデータを通信制御上必要なデータ形式に整えて、ＭＯＤＥＭを介して送信信号をアンテナから出力する。また、受信信号は送信と逆のパスでＰＣＭ復号化をＶｏｉｃｅ−Ｂａｎｄ ＣＯＤＥＣの伸張器とＤＡＣを通して行いスピーカに出力する。なお、ＰＤＡにおいても基本的には、携帯電話機におけると同様の符号化方式で動作するデジタル処理回路を用いている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、携帯電話機においてはデジタル化とともに、高機能化が進展し、様々な機能が搭載されるようになってきている。その機能の一つに、音楽再生機能があり、既に存在する音楽再生専用の携帯型音楽再生装置（小型の記録媒体に記録された音楽を再生）と同様の機能を携帯電話機の付加機能として実現するものである。
このような音楽再生機能を付加した携帯電話機では、これを利用するユーザ側は、専用の携帯型音楽再生装置と同等の性能(高音質等）を期待しており、これに応えるべく高性能化を図るための改良が検討されている。この改良の対象として、音楽再生時にリスナーに臨場感を与えるサラウンド効果やエコー効果等(以下、これらを総称して、単に［サラウンド効果」と記す）を付与するためのサラウンド効果付与回路が挙げられる。
音楽再生機能付きの携帯電話機にサラウンド効果付与回路を設けることを検討する際に、先ず想定されるのは、従来から音楽再生専用の携帯型音楽再生装置に用いられているサラウンド効果付与回路を携帯電話機に新たに付設する回路構成をとること(以下、「先行例」という）である。
【０００４】
しかしながら、サラウンド効果付与回路は、ＡＤＣ、ＤＡＣやその他の付随する回路又はＩＣからなり、これを上記先行例のように、音楽再生機能付きの携帯電話機として既に構成した回路に新たに実装することは、多機能、小型化が求められている携帯電話機のセットのプリント基板は限界に近い設計をしているので、元の基板や回路構成とは別に基板上に回路を付設するための充分なスペースがなく、設計は困難を極める。
本発明は、上述の先行例における問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、音声符号化方式によるデジタル通信（電話）機能を含む複数の機能を持ち、複数の機能の中から選択した機能を動作モードとして設定可能とした多機能携帯端末において、通信（電話）機能以外の音楽再生機能などの機能において利用される付加回路(例えば、サラウンド効果付与回路）を付設する際に、小型化を維持した形で付加回路を搭載するようにし、該付加回路の導入により機能の高性能化（高音質化）を図ることを可能にする前記携帯端末を提供し、また、前記携帯端末に搭載する同様の目的に沿う音声出力回路を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、入力されるアナログ送話音声信号をＡＤＣによるデジタル化を経て圧縮出力するとともに入力される受信デジタル音声信号を伸張してＤＡＣによるアナログ化を経て受話音声信号として出力することによりデジタル電話機能を可能とするＶｏｉｃｅ−Ｂａｎｄ ＣＯＤＥＣと、オーディオ原音アナログ信号を前記Ｖｏｉｃｅ−Ｂａｎｄ ＣＯＤＥＣの前記ＡＤＣに入力する第一信号ラインと、前記ＡＤＣを経たオーディオデジタル信号をデジタル遅延回路に入力する第二信号ラインと、前記デジタル遅延回路から出力されるオーディオ遅延デジタル信号を前記Ｖｏｉｃｅ−Ｂａｎｄ ＣＯＤＥＣの前記ＤＡＣによるアナログ化のために入力する第三信号ラインと、前記ＤＡＣから出力されるオーディオ遅延アナログ信号を前記オーディオ原音アナログ信号と合成する第四信号ラインと、を有することを特徴とする音声携帯端末である。
請求項２の発明は、デジタル電話機能のための記憶回路を有し、前記第二信号ラインは前記記憶回路にオーディオデジタル信号を入力するとともに、前記第三信号ラインは、前記記憶回路から出力されるオーディオ遅延デジタル信号を前記Ｖｏｉｃｅ−Ｂａｎｄ ＣＯＤＥＣの前記ＤＡＣによるアナログ化のために入力することにより前記記憶回路の持つ遅延機能を前記遅延回路として利用したことを特徴とする請求項１記載の音声携帯端末である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、多機能携帯端末において、通信（電話）機能以外に搭載される他の機能（音楽再生機能など）において利用される付加回路(例えば、音楽再生機能におけるサラウンド効果付与回路）を付設する際に、小型化を維持した形で付加回路を搭載するようにし、この付加回路の導入により機能の高性能化（音楽再生機能においては高音質化）を図ることを意図するものである。
本発明では、電話機能の不使用時に、電話機能に不可欠の回路要素として搭載されているVoice-Band ＣＯＤＥＣが有するＡＤＣ及びＤＡＣを他の機能の使用時に用いる回路要素へ転用することによりこの意図を実現するための手段とすることを基本的な考え方としている。以下の実施形態においては、ＡＤＣ及びＤＡＣのこの転用を、音楽再生機能において利用されるサラウンド効果付与回路に適用する例を示す。なお、ＡＤＣ及びＤＡＣを転用し得る機能としては、本実施形態における音楽再生機能に限らず、ＡＤＣ及びＤＡＣを要素として構成する同様の付加回路を必要とする他の機能にも適用可能である。
【０００７】
携帯端末としての携帯電話機に搭載した音楽再生機能に用いる音声出力回路におけるサラウンド効果付与回路に本発明を適用し構成した携帯電話機及び音声出力回路の実施形態について以下に説明する。
図１は、本実施形態の携帯電話機について、構成の概略を示すブロック図である。
図１に示す携帯電話機は、携帯機（以下、携帯電話機を「携帯機」と記す）に必須の電話機能以外に他の機能を備え、これら複数の機能の中から選択された機能による動作を行う。図１には、電話機能以外に音楽再生機能を搭載した例を示している。
電話機能に用いる要素としては、送受話器としてのマイク５０とスピーカ６０と、Voice-Band ＣＯＤＥＣ２０と、ＤＳＰ(Digital Signal Processor）３０、ＭＯＤＥＭ７０、ＲＦ(Radio Frequency:高周波）回路８０、アンテナ９０を備える。なお、Voice-Band ＣＯＤＥＣ２０は、ＡＤＣ２２とその出力側に接続された圧縮器(ＣＯＭＰ）２３、伸張器（ＥＸＰ）２６とその出力側に接続されたＤＡＣ２７を有する。また、携帯機のシステム全体の制御を司るのは、ＣＰＵ１０であるから、ＣＰＵ１０及びメモリ(フラッシュ）１６は電話機能及び音楽再生機能(下記参照）の両方の機能に用いる要素である。
【０００８】
音楽再生機能に用いる要素としては、オーディオデータを格納する音楽データ格納部４２と、音楽データ格納部４２の出力側に設けたＤＡＣ４３を備える。音楽データ格納部４２に格納されるデータは、例えば、ＭＰ３（MPEG Audio Layer 3）、ＡＴＲＡＣ（Adaptive Transform Acoustic Coding）、ＴｗｉｎＶＱ（Transform-Domain Weighted Vector Quantization）、ＷＭＡ（Windows(登録商標） Media Audio）等の圧縮方式を異にしたデータ形式をとる。従って、採用する圧縮方式に対応する伸張処理回路（ＤＡＣ４３）を設けることが必要になる。さらに、本実施形態においては、サラウンド効果付与回路を構成するための要素として、電話機能に不可欠の要素であるVoice-Band ＣＯＤＥＣ２０が有するＡＤＣ２２及びＤＡＣ２７と、携帯機が構成上の基本要素として有するメモリ１６を転用する。なお、サラウンド効果付与回路については後記で詳述するが、メモリ１６をサラウンド効果付与回路のデジタル遅延回路として用いる。また、この転用に伴い、サラウンド効果付与回路の構成要素として、ＤＡＣ４３の出力側に接続したＡＴＴ・ＭＩＸ（アッテネータ・ミクサ）４４と、サラウンド効果付与回路の出力最終段に接続したＡＴＴ（アッテネータ）４７を備える。なお、本実施形態のサラウンド効果の付与に新たに必要となる回路要素を図１中一点鎖線にて囲んだ回路４０にて示す。
電話機能又は音楽再生機能の機能選択はユーザが行う。そのためにダイアログ形式でユーザの入力操作を可能とする手段として、ＬＣＤ(液晶ディスプレイ）１２とキーパッド１４を備える。ユーザがキーパッド１４を用いて入力操作を行い指定した機能が設定されたことをＬＣＤ１２の表示で確認して、スタートキーを押すと、ＣＰＵ１０は、指定の機能に起動をかけそれぞれに必要な処理を実行するためのプログラムに従い各回路に動作を指示し、各回路は指示に従う処理を実行する。
【０００９】
ここで、図１に例示した携帯機の通話時の動作について説明する。
通話時の動作は、一般的な符号化方式によるデジタル通信機能の動作と基本的に変わりがないので、簡単に説明する。ユーザ入力の指示に従って電話機能が起動すると、送信動作として、マイク５０からの音声をVoice-Band (音声帯域)ＣＯＤＥＣ２０で符号化する。このときに、ＡＤＣ２２及び圧縮器２３を通してμ-lawやＡ-lawといった圧縮則によりＰＣＭ符号化を行う。ＤＳＰ３０では、ＣＯＤＥＣ２０で行うと異なる圧縮方式(例えば、ＣＥＬＰ）の適用や送信するＰＣＭデータを通信制御上必要なデータ形式に整え、その後、ＭＯＤＥＭ７０を介して送信(変調）信号をアンテナ８０から出力する。一方、受信動作としては、送信とは逆のパスで、受信(変調）信号をＭＯＤＥＭ７０によって復調し、ＤＳＰ３０で処理したＰＣＭ符号データをVoice-Band ＣＯＤＥＣ２０に入力する。ここで、伸張器２６とＤＡＣ２７を通して復号し、得られる音声信号によりスピーカを駆動する。なお、この通話時にはＤＡＣ２７の出力に設けたＡＴＴ４７は必要がないので、働かないようにする。
【００１０】
次に、図１に例示した携帯機の音楽再生機能に関する回路構成と音楽再生機能利用時の動作について詳細に説明する。
本実施形態における音楽再生機能は、この機能において利用されるサラウンド効果付与回路を対象として、Voice-Band ＣＯＤＥＣが有するＡＤＣ及びＤＡＣの転用を図る点に特徴がある。
そこで、先ず、サラウンド効果付与回路について、説明する。
サラウンド効果は、音源から直接伝わる音に周囲にある物体（例えば、劇場の場合の建物）の反射により遅れて伝わってくる音が混じることにより感じられる臨場感を与える音響効果の１つで、この効果を回路の信号処理により実現するものである。従って、サラウンド効果を付与するための回路は、１つの音源から発生した原音声信号を遅延させる回路要素と、原音声信号を遅延させた音声信号と原音声信号とを合成させる回路要素により回路を構成する。
サラウンド効果付与回路そのものは、音楽を再生する各種のオーディオ機器で１ＣＨから多ＣＨまで様々な方式によるものが既に採用されており、本発明の携帯端末に用いる回路は、基本的にはどのような方式によっても良いが、携帯機に適用することや、上記したようにVoice-Band ＣＯＤＥＣが有するＡＤＣ及びＤＡＣの転用により回路を構成することを前提としているので、こうした条件を考慮した回路方式によることになる。
【００１１】
図２は、本実施形態において採用するサラウンド効果付与回路の１例を示す。
この例に示すサラウンド効果付与回路は、２ＣＨ即ちＬ ＣＨとＲ ＣＨのステレオで使うための回路を示す。
サラウンド効果を生むために中心的な役割をする原音声信号を遅延させるための遅延回路部は、デジタル動作によるものを用いるので、図２に示すように、入力側から順にＡＤＣ１０３、遅延回路１０５、ＤＡＣ１０７を接続することにより構成する。遅延回路１０５は、デジタル動作によるもので、ＡＤＣ１０３出力をメモリに設定された遅延時間保持し、その後ＤＡＣ１０７に出力するという方法によるものであり、ＦＩＦＯ(First-in First-out）でメモリを動作させることにより実施することが可能である。
また、２ＣＨ（ステレオ）に対応した処理を行うために用いる回路要素として、遅延回路部の入力側にＬ ＣＨ、Ｒ ＣＨの各入力信号に対するアナログ加減算器１０１と、遅延回路部の出力側にＡＴＴ１０９、ＡＴＴ１０９出力を原Ｌ ＣＨ信号と合成する合成器１１１、ＡＴＴ１０９出力を原Ｒ ＣＨ信号と合成する合成器１１３、ＡＴＴ１０９と合成器１１３の間に切り替えスイッチにより挿抜可能に設けた反転器１１５の各要素を設ける。なお、この例では、設定に従いエコー効果を付与することを可能にするために、遅延信号（ＤＡＣ１０７出力）を遅延回路部の入力側にＡＴＴ１１７を介してフィードバックする回路を設けている。
【００１２】
図２に示すサラウンド効果付与回路の構成及び動作を以下により詳細に説明する。
図２に示す回路において、以下の２つのサラウンドモードを採用することが可能である。１つのモードでは、入力段のアナログ加減算器１０１においてＬ ＣＨ、Ｒ ＣＨの各入力信号の差（＝Ｌ−Ｒ）をとり、他のモードでは、Ｌ ＣＨ、Ｒ ＣＨの各入力信号の和（＝（Ｌ＋Ｒ）／２）をとって、ＡＤＣ１０３に入力する。この後、遅延回路部により遅延処理を受け、ＤＡＣ１０７から出力する信号に対し、前者の差をとるモードでは、Ｌ ＣＨ側は出力をそのまま原Ｌ信号と合成器１１１によってアナログ合成し、Ｒ ＣＨ側では出力を反転させて(反転器１１５を通すように切り替えスイッチを選択する）原Ｒ信号と合成器１１３によってアナログ合成する。他方、後者の和をとるモードでは、Ｌ ＣＨ、Ｒ ＣＨのいずれの側でも出力をそのまま原Ｌ、Ｒ信号とそれぞれ合成器１１１、１１３によってアナログ合成する。
なお、上記では入力段のアナログ加減算器１０１の設定によりサラウンドモードを選択する例を示したが、エコー効果を付与する回路を用いる場合、加えてサラウンド・エコーそれぞれを使用するときのＡＴＴ１０９、１１７の設定を変更することを可能にした場合にはさらに設定モードが多様化する。
【００１３】
本実施形態の遅延回路部の仕様は、ＡＤＣ１０３、ＤＡＣ１０７にVoice-BandＣＯＤＥＣのＡＤＣ、ＤＡＣを転用するので、ボイス用８ＫＨｚサンプリングのＡＤＣ、ＤＡＣを用いることになる。サラウンド特有の残響音や広がり感は、主に低周波数領域によってもたらされるため、８ＫＨｚサンプリングでも所期の効果が得られる。
ここでは、遅延回路１０５をＦＩＦＯでメモリを動作させることにより実施する。この場合に、必要なメモリ容量（メモリ１６に確保する）は、ＡＤＣ１０３、ＤＡＣ１０７のビット数、サンプリング周波数及び遅延時間により決定する。
例えば、ＡＤＣ・ＤＡＣのビット数＝１３bit、サンプリング周波数＝８KHzで、遅延時間＝２５０msecの条件下では、
【数１】
また、Voice-Band ＣＯＤＥＣに備えた圧縮器を利用ことによりμ-lawやＡ-lawといった圧縮則により圧縮を行うことか可能であり、上記の例の場合、１３ｂｉｔから８ｂｉｔへの圧縮を行うことができる。この場合に必要なメモリ容量は、
【数２】
なお、最近の携帯機では、８ＫＨｚ以上のサンプリング周波数に対応しているVoice-Band ＣＯＤＥＣもあり、この場合は、必要となる遅延時間を実現するためのメモリ容量は、大きくなるが、その分音質を向上することができる。つまり、８ＫＨｚのサンプリング周波数の場合、サラウンド効果付与回路は４ＫＨｚまでのローパスフィルタとして機能することになるが、例えば１６ＫＨｚのサンプリング周波数の場合、８ＫＨｚまでのローパスフィルタとなる。
【００１４】
上記サラウンド効果付与回路を付加回路として設けた本実施形態の携帯機（図１）の音楽再生機能利用時の動作について説明する。なお、音楽再生機能利用時の音声信号のパスを図１中の破線にて示す。
この携帯機では、原音声信号源がメモリ(フラッシュ）１６の音楽データ格納部４２に所定の圧縮形式のデータとして格納されている。この原音声信号源のデータは、携帯機が受け入れることができる様々な入力方法により入力されたデータであり、例えば、電話回線を通してサービスされたデータ、放送受信機能(図示せず）を用いて取得したデータ、或いはリムーバブルな小型の記憶媒体(図示せず）から読み込まれたデータであっても良い。
音楽データ格納部４２から読み出された所定の圧縮形式のデータに対応する専用のＤＡＣ４３を通してアナログ変換された音声信号（Ｒ、Ｌの２ＣＨ）は、原音声信号として、スピーカ６０へ入力されるとともに、ＡＴＴ・ＭＩＸ４４にも入力される。ＡＴＴ・ＭＩＸ４４は、サラウンド効果付与回路の要素であり、図２のアナログ加減算器１０１として機能する。ＡＴＴ・ＭＩＸ４４からのＲ・Ｌ合成信号は、Voice-Band ＣＯＤＥＣ２０のＡＤＣ２２（図２のＡＤＣ１０３に相当）によりデジタル変換され、必要に応じて圧縮器２０を用いて圧縮がかけられ、出力デジタル音声データは、遅延回路としてのメモリ１６（図２の遅延回路１０５に相当）にデジタル音声データとして書き込まれる。
【００１５】
ここでは、メモリ１６をＦＩＦＯで動作させ、この動作に従って設定メモリ容量（所定遅延時間に応じて設定）分のデータが書き込まれる間、書き込んだ音声データがメモリに保持される（即ち遅延する）。
ＦＩＦＯ動作するメモリ１６で保持された音声データは所定の遅延時間後に読み出され、このデータに対しアナログ音声データへの変換、原音声信号との合成というサラウンド効果を生むために必要な一連の処理が施される。アナログ音声データへの変換は、Voice-Band ＣＯＤＥＣ２０のＤＡＣ２７（図２のＡＤＣ１０７に相当）による。なお、行きに圧縮がかけられた場合には、帰りに伸張器２６により元に戻す。ＤＡＣ２７によりアナログに戻された遅延音声信号は、ＡＴＴ４７（図２のＡＴＴ１０９に相当）を通した後、原音声信号と合成され、サラウンド効果のかけられた合成音声信号によりスピーカ６０を駆動する。
このようにして、図１の携帯機においてVoice-Band ＣＯＤＥＣ２０のＡＤＣ２２及びＤＡＣ２７等を転用し、入力段と出力段のオーディオパス（図１のＡＴＴ・ＭＩＸ４４、ＡＴＴ４７等よりなる一点鎖線で囲まれた回路４０）の追加のみにより、小型化を維持した形で構成した回路によりサラウンド効果が付与でき、音楽再生機能における高音質化を図ることを可能にする。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によると、多機能携帯端末において、電話機能以外の機能において利用される回路を付設する際に、電話機能に必須のVoice-Band ＣＯＤＥＣが有するＡＤＣ及びＤＡＣを転用するようにしたので、携帯に必要な小型化（チップ面積や部品の節減による）を維持した形で付加回路の搭載を可能にし、低コストで高性能化を図ることが可能になる。また、多機能携帯端末における音楽再生機能のサラウンド効果付与回路において上記効果の具現化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態としての携帯電話機の構成の概略を示すブロック図である。
【図２】 本発明の携帯端末において採用するサラウンド効果付与回路の１例を示す。
【符号の説明】
１０…ＣＰＵ、 １６…メモリ(フラッシュ)、
２０…Voice-Band ＣＯＤＥＣ、
２２，１０３…ＡＤＣ(Analog to Digital Converter）、
２３…圧縮器、 ２６…伸張器、
２７，４３，１０７…ＤＡＣ(Digital to Analog Converter）、
４２…音楽データ格納部、
４４…ＡＴＴ・ＭＩＸ(アッテネータ・ミクサ)、
４７，１０９，１１７…ＡＴＴ (アッテネータ)、
５０…マイク、 ６０…スピーカ、
１０５…遅延回路。
Claims (2)
- 入力されるアナログ送話音声信号をＡＤＣによるデジタル化を経て圧縮出力するとともに入力される受信デジタル音声信号を伸張してＤＡＣによるアナログ化を経て受話音声信号として出力することによりデジタル電話機能を可能とするＶｏｉｃｅ−Ｂａｎｄ ＣＯＤＥＣと、
オーディオ原音アナログ信号を前記Ｖｏｉｃｅ−Ｂａｎｄ ＣＯＤＥＣの前記ＡＤＣに入力する第一信号ラインと、
前記ＡＤＣを経たオーディオデジタル信号をデジタル遅延回路に入力する第二信号ラインと、前記デジタル遅延回路から出力されるオーディオ遅延デジタル信号を前記Ｖｏｉｃｅ−Ｂａｎｄ ＣＯＤＥＣの前記ＤＡＣによるアナログ化のために入力する第三信号ラインと、
前記ＤＡＣから出力されるオーディオ遅延アナログ信号を前記オーディオ原音アナログ信号と合成する第四信号ラインと、
を有することを特徴とする音声携帯端末。 - デジタル電話機能のための記憶回路を有し、前記第二信号ラインは前記記憶回路にオーディオデジタル信号を入力するとともに、前記第三信号ラインは、前記記憶回路から出力されるオーディオ遅延デジタル信号を前記Ｖｏｉｃｅ−Ｂａｎｄ ＣＯＤＥＣの前記ＤＡＣによるアナログ化のために入力することにより前記記憶回路の持つ遅延機能を前記遅延回路として利用したことを特徴とする請求項１記載の音声携帯端末。
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