JP4068969B2 - ディジタルオーディオプロセッサ - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、少なくとも低周波数の利得、高周波数の利得、およびボリューム利得を含む調整可能なパラメータを有するディジタルオーディオプロセッサの周波数特性の適合方法に関する。
【０００２】
こんにちのオーディオ機器はしばしばユーザが種々の音響特性のグループのなかから選択を行えるように構成されている。典型的にはユーザは機器の音響特性を自身の聴取している音楽（例えばロック、ジャズ、クラシックなど）に合わせようとする。これを技術的に云うと、音響特性は主としてオーディオ信号処理の周波数応答特性曲線によって定められることになる。この特性曲線は実質的にはロー・ミドル・ハイの周波数レンジの利得値によって定義される。通常はこれらの３つのパラメータを独立に調節できる３バンドオーディオプロセッサが使用される。しかし３バンドオーディオプロセッサはローおよびハイの利得値のみを調整する２バンドオーディオプロセッサに比べるとかなりコストがかかる。
【０００３】
したがって２バンドオーディオプロセッサのみを用いて、３バンドオーディオプロセッサで達成可能な全ての周波数応答特性曲線を実現できるディジタルオーディオプロセッサの周波数特性の適合方法を提案する。
【０００４】
本発明は、少なくとも低周波数の利得、高周波数の利得、およびボリューム利得を含む調整可能なパラメータを有するディジタルオーディオプロセッサの周波数特性の適合方法において、
ａ）低周波数の利得、中間周波数の利得、および高周波数の利得を有する周波数応答特性曲線を選択し、
ｂ）選択された周波数応答特性曲線の中間周波数の利得を読み、この中間周波数の利得の対数がゼロでなく負でもない場合には
ｃ）その時点での中間周波数の利得が選択された周波数応答特性曲線の中間周波数の利得にほぼ一致するまでユーザがセットしたボリュームレベルからボリューム利得を低減し、
ｄ）低周波数の利得を選択された周波数応答特性曲線の低周波数の利得に適合させ、
ｅ）高周波数の利得を選択された周波数応答特性曲線の高周波数の利得に適合させる
ことを特徴とする。
【０００５】
この手法はｄＢで表される周波数利得が負の場合にも適用可能である。ｄＢで表される利得がゼロまたは正である場合には、別の手法が適用される。このときには
ａ）低周波数の利得、中間周波数の利得、および高周波数の利得を有する周波数応答特性曲線を選択し、
ｂ）選択された周波数応答特性曲線の中間周波数の利得を読み、この中間周波数の利得の対数がゼロ以上である場合には、
ｃ）その時点の中間周波数の利得が選択された周波数応答特性曲線の中間周波数の利得にほぼ一致するまでユーザがセットしたボリュームレベルからボリューム利得を増大し、
ｄ）低周波数の利得を選択された周波数応答特性曲線の低周波数の利得に適合させ、
ｅ）高周波数の利得を選択された周波数応答特性曲線の高周波数の利得に適合させる。
【０００６】
本発明の方法の有利な実施形態では、適合化されたローおよび高周波数の利得が利得の許容範囲について監視され比較される。このようにしてオーディオプロセッサが過負荷条件のもとで操作されないことが保証される。
【０００７】
またローおよび／または高周波数の利得が利得の許容範囲を外れる場合、ボリューム利得を再調整すると有利である。これにより音響再生の良好な条件が確立される。
【０００８】
本発明の第２の形態は、本発明の方法によって調整される２バンドオーディオプロセッサを備えた電子機器である。
【０００９】
本発明を完全に理解していただくために、以下に図を参照しながら本発明を説明する。図には本発明の実施例が示されている。
【００１０】
図１にはディジタルオーディオプロセッサを備えたオーディオ機器のブロック図が示されている。図２には種々のタイプの周波数応答特性曲線が示されている。図３のａには３バンドオーディオプロセッサの周波数応答特性曲線の例が示されており、図３のｂには２バンドオーディオプロセッサの周波数応答特性曲線の例が示されている。図４には２バンドオーディオプロセッサのブロック図が示されている。図５には本発明に基づくソフトウェアプログラムのプログラムフローが示されている。
【００１１】
図１にはオーディオ信号をステレオ再生するオーディオ機器のブロック図が示されている。以下に説明する本発明の実施例では、当該のオーディオ機器はＣＤプレーヤモジュール１、カセットレコーダモジュール２、および放送を受信するチューナ／復調器モジュール３を備えたポータブルオーディオ機器である。全てのモジュール１、２、３はオーディオ信号をステレオ再生のための２チャンネルで供給する。ここでは本発明をポータブルオーディオ機器に関連して説明しているが、本発明はこれに限定されるものではない。実際には本発明はベースバンドオーディオ信号を再生または形成しこれを音波へ変換するあらゆる機器に適用可能である。またオーディオ信号を処理してベースバンドオーディオ信号を形成し、このベースバンドオーディオ信号を音波へ変換する作業は、つねに１つの機器で行わなければならないというわけではなく、例えばモジュラーステレオ装置内の複数の個別機器によって行うこともできることを指摘しておく。
【００１２】
オーディオ信号は入力モジュール１、２、３を介してディジタルオーディオプロセッサ４へ供給される。入力側６ａ，６ｂ；７ａ，７ｂ；８ａ，８ｂの３つの組の入力信号が受信される。オーディオプロセッサは例えばＳＴｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ社のタイプＴＤＡ７４４０Ｄであってよい。オーディオプロセッサ４はデータ線路８、９を介してマイクロコンピュータ１１へ接続されている。この実施例では、データ線路８、９は周知のＩ^２Ｃ規格にしたがってデータを送信する。マイクロコンピュータ１１は入力命令をユーザコマンド処理ユニット１２から受け取る。コマンドはユーザによってコントロールパネルまたはリモートコントロールから入力される。ユーザコマンドの受信および処理は従来周知であるので、ここで詳細には説明しない。マイクロコンピュータ１１がユーザコマンド、例えば所定のボリュームレベルを受信すると、マイクロコンピュータは相応のデータワードをオーディオプロセッサ４へ送信する。この実施例ではマイクロコンピュータによりデータワードがオーディオプロセッサ４へ送信され、適切なボリューム利得Ｇ_ｖｏｌが選択される。以下では“ボリューム利得”という語をオーディオ信号を増幅する周波数依存性の利得係数として用いる。これに加えて、オーディオ信号はハイおよびローの周波数領域で周波数応答特性曲線に相応に選択的に増幅される。これについて次に述べる。オーディオプロセッサ４は増幅されたオーディオ信号を出力側１３ａ、１３ｂへ出力する。これらの出力側は増幅器段１４ａ、１４ｂへ接続されている。増幅器１４ａ、１４ｂはラウドスピーカ１６ａ、１６ｂに接続されており、これらを駆動して音波を形成する。
【００１３】
電力供給部１７の第１の出力側１８からＤＣ電力が各増幅器１４ａ、１４ｂへ供給される。電力供給部１７の第２の出力側１９からはさらにＤＣ電力が信号処理電子回路および入力モジュール１、２、３へ供給される。第１の出力側１８の供給電圧は電力の損失を低減するために第２の出力側１９の供給電圧よりも高くなっている。供給電圧の典型的な値はそれぞれ１０Ｖおよび７Ｖである。
【００１４】
マイクロコンピュータ１１は専用の周波数応答特性曲線をマイクロコンピュータのメモリ内に記憶された曲線群から選択する。図２には“Ｆｌａｔ”、“Ｒｏｃｋ”、“Ｐｏｐｓ”、“Ｊａｚｚ”とレーベルされた種々のタイプの周波数応答特性曲線が示されている。図２からわかるように、０．１ｋＨｚ、１ｋＨｚ、１０ｋＨｚの利得値により、それぞれの周波数応答特性曲線が定められている。ローまたはミドルまたはハイの周波数領域の周波数利得を調整することにより、オーディオ機器の音響特性はボリュームレベルすなわちボリューム利得とは独立に変化する。ボリューム利得はオーディオ信号の周波数に対して一定となる。ローまたはミドルまたはハイの周波数領域での周波数利得を以下ではそれぞれＧ_ｌｏｗ、Ｇ_ｍｉｄ、Ｇ_ｈｉｇｈとする。
【００１５】
オーディオ機器の特性をいわゆる３バンドオーディオプロセッサを使用して適合化すると有利である。このタイプのプロセッサのプロパティが図３のａに示されている。３バンドオーディオプロセッサはロー・ミドル・ハイの周波数領域で利得を選択的に調整する。図３のａでは０．１ｋＨｚ、１ｋＨｚ、１０ｋＨｚがロー・ミドル・ハイの周波数として選択されている。換言すれば、図３のａのグラフのポイント２６、２７、２８の周波数利得はユーザの選択した周波数応答特性曲線にしたがって個別に上方または下方へシフトされる。
【００１６】
相応に、２バンドオーディオプロセッサはローおよびハイの周波数での利得のみ、つまり０．１ｋＨｚおよび１０ｋＨｚの周波数の利得のみが選択される。図３のａ、ｂを比較すれば３バンドオーディオプロセッサと２バンドオーディオプロセッサとの相違は明らかである。２バンドオーディオプロセッサでは図３のｂのグラフのポイント３１、３２のみがシフトされ、１ｋＨｚの中間周波数領域のポイント３３は０ｄＢの利得レベルにとどまる。このため、図２に“Ｒｏｃｋ”および“Ｐｏｐｓ”のレーベルで示されている周波数応答特性曲線２２、２３を実現することはできない。ここではオーディオプロセッサを中間周波数の利得０ｄＢの周波数応答特性曲線に適合させうるのみである。
【００１７】
２バンドオーディオプロセッサの機能をより詳細に説明するために、図４に２バンドオーディオプロセッサのブロック図が示されている。
【００１８】
図４に示されている２バンドオーディオプロセッサ４はマイクロコンピュータ１１から送信されたデータワードをデータ線路８、９を介して受信する。データ線路８、９は有利にはオーディオプロセッサとマイクロコンピュータ１１とのあいだをつなぐシリアルＩ^２Ｃバスである。オーディオプロセッサ４は受信した命令を復号化し、種々の機能に対して内部セクションが演算可能となるように制御する。オーディオプロセッサ４にはオーディオ信号を受信する入力側の４つの組が設けられており、これらの入力側はそれぞれ独立にマルチプレクサ３６ａ、３６ｂを介して選択される。これらのマルチプレクサはレフトチャンネルおよびライトチャンネルに対する２つの増幅器３７ａ、３７ｂと協働する。増幅器３７ａ、３７ｂの出力信号は入力側３８ａ、３８ｂへ結合される。同時にこれらの信号はカセットレコーダモジュール２によって行われる録音に用いられる。次にこれらの信号はＶＯＬＵＭＥアンプ３９ａ、３９ｂへ供給され、入力信号が周波数から独立に増幅される。さらにＶＯＬＵＭＥアンプの出力信号はＴＲＥＢＬＥアンプ４１ａ、４１ｂへ供給され、高周波数領域で増幅が行われる。ＴＲＥＢＬＥアンプの出力はＢＡＳＳアンプ４２ａ，４２ｂへ供給され、低周波数領域で増幅が行われる。こうして周波数応答特性曲線にしたがって増幅された信号は出力ピン４３ａ、４３ｂへ供給される。これらの信号は増幅器段１４ａ、１４ｂの入力信号となる。
【００１９】
本発明の方法は２バンドオーディオプロセッサを用いて中間周波数領域での０ｄＢ以外の利得を有する周波数応答特性曲線を形成し、図２の“Ｒｏｃｋ”または“Ｐｏｐｓ”のレーベルで示される周波数応答特性を実現することである。この方法をどのようにして実施するかについての詳細を以下に図５のフローチャートに則して説明する。
【００２０】
図５にはソフトウェアプログラムのフローチャートが示されている。このプログラムはオーディオ機器がスイッチオンされるたびに、またモードセレクタスイッチその他が操作されるたびに実行される［ステップ５１］。マイクロコンピュータ１１はユーザコマンド入力ユニット１２から現在選択されている周波数応答特性曲線を読み取る。次にマイクロコンピュータはユーザの選択に相応するデータを関連するメモリから作業メモリへロードする［ステップ５２］。この実施例では、データは低周波数の利得Ｇ_ｌｏｗ、中間周波数の利得Ｇ_ｍｉｄ、および高周波数の利得Ｇ_ｈｉｇｈの各プリセット値を含む。
【００２１】
以下では利得のプリセット値と可変の値とを区別することが重要である。これらは本発明の方法で修正されている。双方の値の組は異なるメモリ位置に記憶される。例えばボリューム利得が増大する場合、利得の可変の値は影響を受けるが、プリセット値のほうは一定である。
【００２２】
マイクロコンピュータはＧ_ｍｉｄの値が０となるか否かを判別する［ステップ５３］。０となる場合には、その時点で調整されているボリューム利得Ｇ_ｖｏｌがそのまま一定に維持され［ステップ５４］、低周波数の利得Ｇ_ｌｏｗおよび高周波数の利得Ｇ_ｈｉｇｈがそれぞれのプリセット値へ設定される［ステップ５５、５６］。続いて選択された値がＧ_ｍｉｎとＧ_ｍａｘとのあいだに定められる領域内に入っているか否かがオーディオプロセッサ４によって検査される［ステップ５７］。２つの値とも許容範囲内に入っていれば、データは図１のデータ線路８、９を介してオーディオプロセッサへ送信され［ステップ５８］、プログラムは終了される［ステップ５９］。２つの値のうち１つでも許容範囲を外れれば、当該の値は許容範囲内におさまるまでインクリメントまたはデクリメントされる。許容範囲内におさまった時点でそのときの調整利得値Ｇ_ｌｏｗ、Ｇ_ｈｉｇｈがオーディオプロセッサへ送信される。
【００２３】
上述のケースは、中間周波数領域の利得値Ｇ_ｍｉｄが０ｄＢとなっており、２バンドオーディオプロセッサで周波数応答特性曲線を適合させることが簡単であるため、それほど重要ではない。より複雑な状況として、ステップ５３での判別の結果が“ｎｏ”であった場合、つまりＧ_ｍｉｄの値が０ｄＢでなかった場合について検討する。このときさらに２つの場合の場合分けが必須となる［ステップ６１］。
【００２４】
第１に、Ｇ_ｍｉｄの値が０ｄＢよりも大きい状況、つまりステップ６１での判別結果が“ｙｅｓ”である場合を考えてみる。このときボリューム利得Ｇ_ｖｏｌはＧ_ｍｉｄ値だけ増大される［ステップ６２］。次にＧ_ｌｏｗ値が読み出され［ステップ６３］、この値が選択された周波数応答特性曲線に適合するように修正される［ステップ６４］。通常、Ｇ_ｌｏｗ値の低減が必要となるが、バスブースティングをともなう周波数応答特性曲線が選択されて、さらに増大が行われることもある。
【００２５】
最後の２つのステップは相応に高周波数の利得Ｇ_ｈｉｇｈに対しても繰り返され、これが選択された周波数応答特性曲線の予め設定されたＧ_ｈｉｇｈ値に適合化される［ステップ６５、６６］。このステップが完了した後、再びＧ_ｌｏｗおよびＧ_ｈｉｇｈの調整値が許容範囲内に入ったか否かが検査され［ステップ５７］、入っていればデータがオーディオプロセッサへ送信され［ステップ５８］、プログラムが終了される［ステップ５９］。
【００２６】
第２に、Ｇ_ｍｉｄの値が０ｄＢより小さい状況、つまりステップ６１での判別結果が“ｎｏ”である場合を考えてみる。このときボリューム利得Ｇ_ｖｏｌはＧ_ｍｉｄのプリセット値だけ低減される［ステップ６７］。次にＧ_ｌｏｗ値が読み出され［ステップ６８］、この値が選択された周波数応答特性曲線に適合するように修正される［ステップ６９］。最後の２つのステップは相応に高周波数の利得Ｇ_ｈｉｇｈに対しても繰り返され、これが選択された周波数応答特性曲線の予め設定されたＧ_ｈｉｇｈ値に適合化される［ステップ７１、７２］。このステップの後、再びＧ_ｌｏｗおよびＧ_ｈｉｇｈの調整値が許容範囲内に入ったか否かが検査され［ステップ５７］、入っていればデータがオーディオプロセッサへ送信され［ステップ５８］、プログラムが終了される［ステップ５９］。
【００２７】
ボリューム利得Ｇ_ｖｏｌがマイクロコンピュータ１１によって調整され、選択された周波数応答特性曲線が適合化された後、ユーザは音楽を所望のボリュームレベルで聴取するためにボリューム利得を再び増減することができる。
【００２８】
まとめると、本発明の方法はボリューム利得、低周波数の利得Ｇ_ｌｏｗ、および高周波数の利得Ｇ_ｈｉｇｈを調整して、２バンドオーディオプロセッサで３バンドオーディオプロセッサの調整機能をシミュレートするという着想に基づいている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 オーディオ機器のブロック図である。
【図２】 種々のタイプの周波数応答特性曲線図である。
【図３】 ３バンドおよび２バンドのオーディオプロセッサの周波数応答特性曲線図である。
【図４】 ２バンドオーディオプロセッサのブロック図である。
【図５】 本発明に基づくソフトウェアプログラムのプログラムフローチャートである。

Claims (5)

1. 少なくとも低周波数の利得（Ｇ_ｌｏｗ）、高周波数の利得（Ｇ_ｈｉｇｈ）、およびボリューム利得（Ｇ_ｖｏｌ）を含む調整可能なパラメータを有する
   ディジタルオーディオプロセッサの周波数特性の適合方法において、
   ａ）低周波数の利得（Ｇ_ｌｏｗ）、中間周波数の利得（Ｇ_ｍｉｄ）、および高周波数の利得（Ｇ_ｈｉｇｈ）を有する周波数特性曲線を選択し、
   ｂ）選択された周波数特性曲線の中間周波数の利得（Ｇ_ｍｉｄ）を読み出し、この中間周波数の利得（Ｇ_ｍｉｄ）の対数（ｌｏｇ［Ｇ_ｍｉｄ］）がゼロでなく負でもない場合には、
   ｃ）その時点の中間周波数の利得（Ｇ_ｍｉｄ）が選択された周波数特性曲線の中間周波数の利得にほぼ一致するまでユーザがセットしたボリュームレベルからボリューム利得（Ｇ_ｖｏｌ）を低減し、
   ｄ）低周波数の利得（Ｇ_ｌｏｗ）を選択された周波数特性曲線の低周波数の利得（Ｇ_ｌｏｗ）にほぼ一致させ、
   ｅ）高周波数の利得（Ｇ_ｈｉｇｈ）を選択された周波数特性曲線の高周波数の利得（Ｇ_ｈｉｇｈ）にほぼ一致させる
   ことを特徴とするディジタルオーディオプロセッサの周波数特性の適合方法。
2. 少なくとも低周波数の利得（Ｇ_ｌｏｗ）、高周波数の利得（Ｇ_ｈｉｇｈ）、およびボリューム利得（Ｇ_ｖｏｌ）を含む調整可能なパラメータを有する
   ディジタルオーディオプロセッサの周波数特性の適合方法において、
   ａ）低周波数の利得（Ｇ_ｌｏｗ）、中間周波数の利得（Ｇ_ｍｉｄ）、および高周波数の利得（Ｇ_ｈｉｇｈ）を有する周波数特性曲線を選択し、
   ｂ）選択された周波数特性曲線の中間周波数の利得（Ｇ_ｍｉｄ）を読み出し、この中間周波数の利得（Ｇ_ｍｉｄ）の対数（ｌｏｇ［Ｇ_ｍｉｄ］）がゼロ以上である場合には、
   ｃ）その時点の中間周波数の利得（Ｇ_ｍｉｄ）が選択された周波数特性曲線の中間周波数の利得にほぼ一致するまでユーザがセットしたボリュームレベルからボリューム利得（Ｇ_ｖｏｌ）を増大し、
   ｄ）低周波数の利得（Ｇ_ｌｏｗ）を選択された周波数特性曲線の低周波数の利得（Ｇ_ｌｏｗ）にほぼ一致させ、
   ｅ）高周波数の利得（Ｇ_ｈｉｇｈ）を選択された周波数特性曲線の高周波数の利得（Ｇ_ｈｉｇｈ）にほぼ一致させる
   ことを特徴とするディジタルオーディオプロセッサの周波数特性の適合方法。
3. 調整された低周波数および高周波数の利得を利得許容範囲について監視し比較する、請求項１または２記載の方法。
4. 低周波数および／または高周波数の利得が利得許容範囲を外れる場合、ボリューム利得を再調整し、低周波数および／または高周波数の利得が利得許容範囲内に入るようにする、請求項３記載の方法。
5. ２バンドオーディオプロセッサを備えており、このオーディオプロセッサが請求項１から４までのいずれか１項記載のディジタルオーディオプロセッサの周波数特性の適合方法にしたがって調整されることを特徴とする電子機器。

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