JP4075768B2 - Audio signal processing device - Google Patents
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Description
この発明は、オーディオ信号に対して各種の音響処理を施すオーディオ信号処理装置に関する。 The present invention relates to an audio signal processing apparatus that performs various kinds of acoustic processing on an audio signal.
複数チャネルの音声データに各種の信号処理を施すことが可能なオーディオ信号処理装置が普及している。この種のオーディオ信号処理装置は、信号処理のための構成に着目すると、2種類に大別することができる。第1のオーディオ信号処理装置は、図4に示すように、信号処理のためのデータパスを各チャネル毎に持ち、各チャネルの音声データに対する信号処理をパラレルに実行する。第2のオーディオ信号処理装置は、図5に示すように、各チャネルに共通する単一のデータパスを持ち、この単一のデータパスを使用し、各チャネルの音声データに対する信号処理を時分割制御により順次実行する。なお、第2のオーディオ信号処理装置を開示した技術文献として、例えば特許文献1がある。
上述した第1のオーディオ信号処理装置によると、使用しないチャネルのデータパスを停止させることで消費電力を低下させることができる。しかしながら、このオーディオ信号処理装置は、各チャネル毎にデータパスを設けなければならないので、装置が大規模になり、LSIにより実現する場合にはチップ面積が大きくなるという問題があった。第2のオーディオ信号処理装置によれば、単一のデータパスのみを設ければよいので、装置が小規模で済み、LSIにより実現する場合にはチップ面積を小さくすることができる。しかしながら、このオーディオ信号処理装置は、一部のチャネルの音声データしか入力されなくても常にすべてのチャネルの演算を行うため、本来であれば必要のない演算を行い、無駄な電力を消費してしまうという問題があった。 According to the first audio signal processing device described above, power consumption can be reduced by stopping data paths of unused channels. However, since this audio signal processing apparatus must be provided with a data path for each channel, there is a problem that the apparatus becomes large-scale and the chip area becomes large when realized by an LSI. According to the second audio signal processing apparatus, since only a single data path needs to be provided, the apparatus can be small-scaled, and the chip area can be reduced when realized by an LSI. However, since this audio signal processing device always performs operations on all channels even if only some channels of audio data are input, it performs operations that are not necessary and consumes unnecessary power. There was a problem that.
この発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、小規模な構成とすることができると共に、消費電力を低く抑えることが可能な複数チャネルのオーディオ信号処理装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the circumstances described above, and it is an object of the present invention to provide a multi-channel audio signal processing apparatus that can be configured in a small scale and can reduce power consumption. And
上記課題を解決するため、この発明は、複数チャネルの音声データを各々受け取る複数のインターフェースと、前記複数のインターフェースを介して入力される複数チャネルの音声データから、各チャネルが起動状態にあるか停止状態にあるかを検出し、各チャネルが起動状態であるか停止状態であるかを示すチャネル状態信号を出力する検出部と、前記複数チャネルの音声データを一時記憶するためのメモリと、前記メモリから読み出される前記複数チャネルの音声データに対する信号処理を時分割制御により実行する手段であり、前記検出部によって出力されたチャネル状態信号に基づいて各チャネルの状態を特定し、起動状態であるチャネルの音声データに対する信号処理のみを実行し、停止状態であるチャネルの音声データに対する信号処理を停止するオーディオ信号処理部とを具備するオーディオ信号処理装置を提供する。
本発明によれば、各チャネルが起動状態であるか停止状態であるかが検出部により検出され、オーディオ信号処理部は、起動状態であるチャネルの音声データに対する信号処理のみを実行し、停止状態であるチャネルの音声データに対する信号処理を停止する。従って、無駄な信号処理を回避し、信号処理に伴う電力消費を低く抑えることができる。
好ましい態様において、前記検出部は、1つのチャネルの音声データが所定時間以上に亙って途絶えた場合に当該チャネルが停止状態にある旨のチャネル状態信号を出力する。
かかる態様によれば、残響処理などの遅延系の信号処理がオーディオ信号処理部において実行されているときに、あるチャネルの音声データが途絶えた場合、その所定時間経過後の適正なタイミングにおいて、そのチャネルの信号処理が停止する。従って、残響処理などがその実行途中において中断されるという不具合を回避することができる。
他の好ましい態様において、前記検出部は、1つのチャネルの音声データが途絶えた状態が第1の時間以上継続した場合に第1のチャネル状態信号を出力するとともに、該音声データの途絶えた状態が第1の時間より長い第2の時間以上継続した場合に第2のチャネル状態信号を出力し、前記オーディオ信号処理部は、あるチャネルについて第1のチャネル状態信号が前記検出部から出力されたときには、当該チャネルに対応した信号処理のうち所定の種類の信号処理を停止し、第2のチャネル状態信号が出力されたときには、当該チャネルに対応した信号処理全体の実行を停止する。
かかる態様によれば、音声データが途絶えた時点で中断しても構わないような所定の種類の信号処理については、音声データが途絶えて第1のチャネル状態信号が出力した時点で信号処理が停止され、それ以外の信号処理については音声データの途絶えた状態が所定時間以上続いたときに停止される。従って、先に述べた態様よりも、消費電力をさらに低く抑えることができる。
In order to solve the above problems, the present invention is based on a plurality of interfaces each receiving a plurality of channels of audio data, and a plurality of channels of audio data input via the plurality of interfaces. A detection unit that detects whether each channel is in an activated state or a stopped state, and outputs a channel state signal, a memory for temporarily storing audio data of the plurality of channels, and the memory Means for performing signal processing on the audio data of the plurality of channels read out from the time-division control, specifying the state of each channel based on the channel state signal output by the detection unit, and for the channel in the activated state Performs only signal processing on audio data, and on audio data of channels that are stopped Providing an audio signal processing apparatus having an audio signal processing unit for stopping the issue process.
According to the present invention, the detection unit detects whether each channel is in the activated state or the stopped state, and the audio signal processing unit performs only signal processing on the audio data of the channel in the activated state, The signal processing for the audio data of the channel is stopped. Therefore, useless signal processing can be avoided and power consumption associated with signal processing can be kept low.
In a preferred aspect, the detection unit outputs a channel state signal indicating that the channel is in a stopped state when the audio data of one channel is interrupted for a predetermined time or more.
According to such an aspect, when audio signal processing of a certain channel is interrupted when delay-type signal processing such as reverberation processing is performed in the audio signal processing unit, at the appropriate timing after the predetermined time has elapsed, Channel signal processing stops. Therefore, it is possible to avoid the problem that the reverberation process or the like is interrupted during the execution.
In another preferred aspect, the detection unit outputs a first channel state signal when the state where the sound data of one channel is interrupted continues for a first time or more, and the state where the sound data is interrupted When the audio signal processing unit outputs a second channel state signal when continuing for a second time longer than the first time, the audio signal processing unit outputs a first channel state signal for the certain channel from the detection unit. The predetermined type of signal processing among the signal processing corresponding to the channel is stopped, and when the second channel state signal is output, execution of the entire signal processing corresponding to the channel is stopped.
According to this aspect, for the predetermined type of signal processing that may be interrupted when the audio data is interrupted, the signal processing is stopped when the audio data is interrupted and the first channel state signal is output. The other signal processing is stopped when the voice data has been interrupted for a predetermined time or longer. Accordingly, the power consumption can be further reduced as compared with the aspect described above.
<第1実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の第1の実施形態について説明する。
図1は、この発明の第1の実施形態に係るオーディオ信号処理装置10の構成を示すブロック図である。このオーディオ信号処理装置10は、図示された各部に相当する回路を半導体チップ上に形成してなるLSIであり、エフェクタ機能、ミキシング機能などの機能を必要とする各種のオーディオ機器に搭載される。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an audio signal processing apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention. The audio signal processing apparatus 10 is an LSI formed by forming circuits corresponding to the respective components shown in the figure on a semiconductor chip, and is mounted on various audio devices that require functions such as an effector function and a mixing function.
本実施形態に係るオーディオ信号処理装置10は、音声データを装置内部に入力するためのインターフェースとして、チャネル0に対応したCH0インターフェース70、チャネル1に対応したCH1インターフェース71およびチャネル2に対応したCH2インターフェース72をそれぞれ備えている。これら各インターフェース70〜72は、すべてが同一のソースから出力されるデータを受け取ってもよいし、異なるソースから出力されるデータを受け取ってもよい。また、これらの各インターフェース70〜72は、同一フォーマットのデータを取り扱うものであってもよいし、異なるフォーマットのデータを取り扱うものであってもよい。例えば、あるインターフェースは、音声波形のサンプルデータである音声データを受け取って出力するものであり、他のインターフェースは、MIDIなどの演奏データを受け取り、これに従って音声データを生成して出力するものである、という態様もあり得る。
The audio signal processing apparatus 10 according to the present embodiment has a
チャネル起動・停止検出回路50は、各チャネルのインターフェース70〜72を介して入力される音声データから、それぞれのチャネルが起動状態にあるかそれとも停止状態にあるかを検出し、その結果を示すチャネル状態信号を出力する。
The channel activation /
ここで、このチャネル起動・停止検出回路50は、無音であることを示す音声データの入力後直ちにそのチャネルが停止状態になったと判断するのでなく、無音であることを示す音声データが入力された後、音声データが入力されない状態が予め設定された所定期間継続したときにそのチャネルが停止状態に至ったと判断する。これは、停止状態を示すチャネル状態信号を直ちに出力してしまうと、それ以前のサンプリング周期で既に入力された音声データに対して実行されている信号処理まで途中で中止されてしまうおそれがあるからである。停止状態に至ったと判断する目安となる期間をどの程度に設定するのが最も望ましいかについては後に詳述する。
Here, the channel start /
オーディオ信号処理部20は、各インターフェース70〜72を介して入力される音声データに対する信号処理を行い、その処理結果であるL、R2チャネルのディジタル信号を出力する装置である。アナログ部60は、D/A変換器を主要な構成要素としており、オーディオ信号処理部20から出力されるL、R2チャネル分のディジタル信号をアナログ信号に各々変換し、左右のスピーカ(図示略)に出力する。
The audio
図1に示すように、オーディオ信号処理部20は、データパス部30と、ステートマシン部40とを有している。そしてデータパス部30は、テンポラリデータ格納用メモリ31と演算部32とを有している。
As shown in FIG. 1, the audio
テンポラリデータ格納用メモリ31は、処理対象である音声データや信号処理の途中のディジタルデータを一時記憶するための一時記憶領域として用いられる。ここで、オーディオ信号処理装置10により実行される信号処理にはいわゆる遅延系の信号処理も含まれるので、テンポラリデータ格納用メモリ31には、音声データをn個記憶するだけの格納領域を有したFIFO(first-in first-out)が確保されている。FIFOに記憶可能な音声データの個数nは、最長遅延時間とサンプリング周期との比率に応じて予め設定される。
The temporary
上述したように、チャネル起動・停止検出回路50は、無音であることを示す音声データが入力された後、音声データが入力されない状態が所定期間継続したときにはじめて停止状態と判断するが、停止状態と判断するための目安となる期間は上述の最長遅延時間よりも長く設定されることが最も望ましい。残響付与などの遅延系の信号処理においては、テンポラリデータ格納用メモリ31の特定のエリアを、音声データを遅延させるFIFO(First-In First-Out)として使用し、サンプリング周期が経過する毎にFIFO内の音声データを順次後方の記憶領域へシフトさせながら、FIFO内の音声データを用いた演算を逐次行うため、音声データの入力が途絶えても、信号処理がすべて終了するまでに一定のタイムラグが発生する。従って、停止状態と判断する期間をテンポラリデータ格納用メモリ31の音声データがすべてクリアされるまでの時間よりも幾分長く設定することで、既に入力された音声データに対する信号処理が途中で中止されてしまうといった事態を回避できる。
As described above, the channel activation /
演算部32は、テンポラリデータ格納用メモリ31から読み出されるデータに対して演算処理を施す装置であり、乗算器33と、累算器34と、演算係数生成回路35とを有している。ここで、乗算器33は、テンポラリデータ格納用メモリ31から読み出されるデータに対して演算係数を乗算する回路であり、演算係数生成回路35は、その演算係数を生成する回路である。累算器34は、乗算器33から乗算結果が出力される度にその累算を行う回路である。演算係数生成回路35が如何なる演算係数を生成するか、乗算器33および累算器34により如何なる演算を行うか、テンポラリデータ格納用メモリ31内のどの領域のデータを演算対象にするか、および演算結果をどこに出力するかはステートマシン部40(詳しくはその演算処理用ステートマシン)から供給される制御信号によりすべて決定される。
The
ステートマシン部40は、データパス部30の状態遷移のための制御を行う装置である。ステートマシン部40には、データパス部30の内部状態を示す状態信号が供給され、この状態信号に基づいてデータパス部30の内部状態の変化を監視する。そして、この監視結果に基づいた制御信号をデータパス部30へ出力することにより、各種の信号処理を行わせる。
The
図1に示すように、ステートマシン部40は、チャネル0〜2にそれぞれ対応する各演算処理用ステートマシン41〜43と、これらの演算処理用ステートマシンを総括するメインステートマシン44とを有している。ここで、各演算処理用ステートマシン41〜43は、チャネル0〜2の各音声データの信号処理を行わせるためのデータパス部30の制御を各々行うステートマシンである。さらに詳述すると、演算処理用ステートマシン41〜43は、メインステートマシン44によって起動されると、演算係数生成回路35で生成されるべき演算係数や、演算対象となるデータを格納したテンポラリデータ格納用メモリ31のアドレス、乗算器33および累算器34により実行させる演算内容、演算結果の出力先などを指定する一連の制御信号を予め設定された手順に従って順次出力する。なお、これら一連の信号は、オーディオ信号処理部20内部で生成されるメインクロックと同期して順次出力される。
As shown in FIG. 1, the
メインステートマシン44は、各サンプリング周期において、これらの演算処理用ステートマシン41〜43を所定の順序に従って順次起動する。ただし、あるサンプリング周期において特定のチャネルが停止状態となったことを示すチャネル状態信号がチャネル起動・停止検出回路50から出力されると、その次のサンプリング周期においてメインステートマシン44は、そのチャネルに対応した演算処理用ステートマシンの起動をスキップし、ステートマシン部40を次の状態へ遷移させる。この停止状態にあるチャネルに対応した信号処理の制御をスキップさせる動作は、そのチャネルが起動状態に戻ったことを示すチャネル状態信号がチャネル起動・停止検出回路50から出力されるまで繰り返される。
The
ステートマシン部40の状態遷移と演算部32による処理との関係を図2および図3を参照して説明する。図2(a)は、すべてのチャネルが起動状態にあるサンプリング周期におけるステートマシン部40の状態遷移を示す図、図2(b)は、チャネル1が停止状態にあるサンプリング周期におけるメインステートマシン44の状態遷移を示す図である。これらの図において、「CH0」は、チャネル0の音声データの信号処理が行われるように演算処理用ステートマシン41がデータパス部30を制御している状態、「CH1」は、チャネル1の音声データの信号処理が行われるように演算処理用ステートマシン42がデータパス部30を制御している状態、「CH2」は、チャネル2の音声データの信号処理が行われるように演算処理用ステートマシン43がデータパス部30を制御している状態を示す。また、「IDLE」は、いずれの演算処理用ステートマシンも起動されておらず、データパス部30において何も信号処理が行われていない状態を示す。
The relationship between the state transition of the
すべてのチャネルが起動状態にある場合、図2(a)に示すように、ステートマシン部40の状態は、サンプリング周期の開始により、「IDLE」状態から「CH0」状態に移行し、その後、「CH1」→「CH2」と遷移した後に「IDLE」状態に戻る。従って、このサンプリング周期では、図3(a)に示すように、CH0、CH1、CH2のすべてのサンプルデータに対する信号処理が実行される。
When all the channels are in the activated state, as shown in FIG. 2A, the state of the
チャネル1が停止状態にある場合、図2(b)に示すように、ステートマシン部40の状態遷移は、「CH1」状態がスキップされるため、「IDLE」→「CH0」→「CH2」と遷移した後に「IDLE」に戻る。従って、このサンプリング周期では、図3(b)に示すように、チャネル0、チャネル2の音声データに対する信号処理が実行される一方で、チャネル1の音声データに対する信号処理は行われない。そして、チャネル1の音声データに対する信号処理がスキップされるために、「IDLE」状態の期間が長くなり、その分、消費電力が少なくなる。
When channel 1 is in a stopped state, as shown in FIG. 2B, the state transition of the
チャネル0やチャネル2が停止状態となったことを示すチャネル状態信号がチャネル起動・停止検出回路50から出力されたときも同様であり、メインステートマシン44は、停止状態であるチャネルに対応した演算処理用ステートマシンの起動をスキップする。これにより、停止状態にあるチャネルの演算を行なわないで済むため、信号処理演算に要する消費電力を少なくすることができる。従って、例えば携帯電話など、低消費電力であることが要求される携帯型電子機器への搭載も可能であり、これらの機器において高品質のオーディオ信号処理機能を提供することが可能になる。
The same applies when a channel state signal indicating that channel 0 or channel 2 has been stopped is output from the channel start /
<第2実施形態>
第1実施形態では、あるチャネルの音声データの途絶えた状態が所定時間以上継続したときにそのチャネルの信号処理の実行を停止した。これに対し、本実施形態では、次のような動作が行われる。まず、チャネル起動・停止検出回路50は、あるチャネルについて無音を示す音声データの入力が第1の時間以上継続したとき、第1のチャネル状態信号を出力する。そして、同チャネルについて無音を示す音声データの入力が第1の時間よりも長い第2の時間以上継続したとき、第2のチャネル状態信号を出力する。この第2の時間は、上記第1実施形態においてチャネルが停止状態になったと判断するときの無音状態の継続時間と同じ時間である。ステートマシン部40の演算処理用ステートマシン41〜43は、上記第1実施形態と同様、チャネル状態信号に応じて信号処理のスキップを行うが、その態様は、第1のチャネル状態信号が出力されたときと第2のチャネル状態信号が出力されたときとで異なる。
Second Embodiment
In the first embodiment, the execution of the signal processing for a channel is stopped when the state in which the audio data of a certain channel is interrupted continues for a predetermined time or longer. On the other hand, in the present embodiment, the following operation is performed. First, the channel activation /
例えばチャネル0が起動状態であるときに、メインステートマシン44は、そのチャネル0に対応した演算処理用ステートマシン41を起動する。この演算処理用ステートマシン41が、チャネル0の信号処理を行わせるべく、データパス部30の状態を「処理1」→「処理2」→「処理3」→「処理4」→「IDLE」と遷移させるものとする。この状態において、チャネル0に対応した第1のチャネル状態信号が出力されると、演算処理用ステートマシン41は、例えば遅延処理を含まない「処理2」をスキップする。その後、同チャネル0について第2のチャネル状態信号が出力されると、メインステートマシン44は、チャネル0に対応した演算処理用ステートマシン41の起動をスキップする。この結果、チャネル0に対応した全信号処理が停止される。その後、有音を示すチャネル0の音声データが入力され、その旨を示すチャネル状態信号が出力されると、以後のサンプリング周期においてメインステートマシン44は、演算処理用ステートマシン41を起動し、チャネル0に対応した信号処理を再開させる。
For example, when the channel 0 is in the activated state, the
このように、本実施形態では、演算処理用ステートマシン41〜43の制御の下に実行される個々の処理単位で、起動と停止とを切り替える構成としたので、例えばイコライザ処理のように無音の音声データが入力された後直ちに停止してもよい処理については、第1のチャネル状態信号が出力された時点で直ちに停止し、遅延系処理のようにテンポラリデータ格納用メモリ31に格納されたデータがすべてクリアされるのを待ってから停止することが望ましい処理については、それより後に第2のチャネル状態信号が出力されたときに停止するといった動作を行わせることができる。これにより、不要な演算をより細かな時分解能でスキップさせることができ、信号処理に要する消費電力をより低く抑えることができる。
Thus, in this embodiment, since it was set as the structure which switches starting and a stop in each processing unit performed under control of the arithmetic processing state machines 41-43, for example, it is silent like an equalizer process. The processing that may be stopped immediately after the audio data is input is stopped immediately when the first channel state signal is output, and the data stored in the temporary
10:オーディオ信号処理装置,20:オーディオ信号処理部,30:データパス部,31:テンポラリデータ格納用メモリ,32:演算部,33:乗算器,34:累算器,35:演算係数生成回路,40:ステートマシン部,41〜43:演算処理用ステートマシン,44:メインステートマシン,50:チャネル起動・停止検出回路,60:アナログ部 10: Audio signal processing device, 20: Audio signal processing unit, 30: Data path unit, 31: Temporary data storage memory, 32: Calculation unit, 33: Multiplier, 34: Accumulator, 35: Calculation coefficient generation circuit 40: State machine section, 41-43: State machine for arithmetic processing, 44: Main state machine, 50: Channel start / stop detection circuit, 60: Analog section
Claims (3)
前記複数のインターフェースを介して入力される複数チャネルの音声データから、各チャネルの状態を示すチャネル状態信号を出力する検出部と、
前記複数チャネルの音声データを一時記憶するためのメモリと、
前記メモリから読み出される前記複数チャネルの音声データに対する信号処理を時分割制御により実行する手段であり、前記検出部によって出力された状態信号に基づいて各チャネルの状態を特定し、起動状態であるチャネルの音声データに対する信号処理のみを実行し、停止状態であるチャネルの音声データに対する信号処理を停止するオーディオ信号処理部と
を備えるオーディオ信号処理装置。 A plurality of interfaces each receiving multi-channel audio data;
A detection unit that outputs a channel state signal indicating a state of each channel from voice data of a plurality of channels input through the plurality of interfaces;
A memory for temporarily storing the audio data of the plurality of channels;
Channels that execute signal processing on the audio data of the plurality of channels read from the memory by time-sharing control, specify a state of each channel based on a state signal output by the detection unit, and are in an activated state An audio signal processing apparatus comprising: an audio signal processing unit that executes only signal processing on the audio data of the channel and stops signal processing on the audio data of the channel in the stopped state.
前記オーディオ信号処理部は、あるチャネルについて第1のチャネル状態信号が前記検出部から出力されたときには、当該チャネルに対応した信号処理のうち所定の種類の信号処理を停止し、第2のチャネル状態信号が出力されたときには、当該チャネルに対応した信号処理全体の実行を停止する請求項1記載のオーディオ信号処理装置。 The detection unit outputs a first channel state signal when the state where the sound data of one channel is interrupted continues for a first time or longer, and the state where the sound data is interrupted is longer than the first time. Outputs a second channel state signal if continued for a second time or more;
When the first channel state signal is output from the detection unit for a certain channel, the audio signal processing unit stops a predetermined type of signal processing in the signal processing corresponding to the channel, and the second channel state 2. The audio signal processing apparatus according to claim 1, wherein when the signal is output, execution of the entire signal processing corresponding to the channel is stopped.
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