JP4269892B2 - オーディオデータ処理方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば各種媒体から再生されたオーディオデータを出力させるオーディオ機器に適用して好適なオーディオデータ処理方法及び装置に関する。

従来、ＣＤ（Compact Disc）やＭＤ（Mini Disc ）などの記録媒体（記憶媒体）に記録されたオーディオデータをオーディオ機器で再生する場合には、ユーザがその機器に設けられた各種調整用の操作部を操作して、好みの音質で再生させることができる。例えば、再生されるオーディオの音質に合わせて、高音域や低音域を強調させたり、逆に弱めるような調整が可能である。

また、グラフィックイコライザと称される機能が内蔵されている場合には、細かく帯域分けされた各帯域毎に強調させたり、弱めるようなことが可能である。さらに、パラメトリックイコライザと称される機能が内蔵されている場合には、調整できる帯域を自由に可変設定することが可能である。

このような従来の音質調整処理では、そのときに再生される音楽などを実際にユーザが聞きながら、調整用の摘まみなどを操作して、好みの音質となるように調整するのであるが、音を聞きながら手動で調整する作業であるので、手間がかかる問題がある。また、再生するオーディオソースには、クラシック、ロック、ジャズ、ポップスなど様々のジャンルのものが存在し、さらに同じジャンルであっても曲毎に周波数成分などの特性は多種多様である。従って、仮にソースＡというオーディオソースで適正に調整を行ったとしても、ソースＢという別のオーディオソースを再生する際には、そのままでは非常に不自然な音質になってしまう。

この問題点を解決する手法として、例えば特許文献１には、スピーカから出力された音をマイクロホンで拾って、その拾った音から周波数特性を測定して、音場補正を行うものが開示されている。
特開平５−１８４０００号公報

ところが、特許文献１に記載されているように、マイクロホンを使用して再生される音を拾って、その音の周波数特性を測定する処理では、オーディオ信号を再生させる系とは全く別のオーディオ処理系が必要になり、装置構成が非常に複雑になる問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、オーディオ再生を行う場合の再生音質の調整が簡単な構成で良好に行えるようにすることを目的とする。

本発明は、入力又は再生して得たオーディオデータの周波数特性を解析し、解析された周波数特性から、オーディオデータに多く含まれる周波数帯域について、ゲインを上げるように周波数帯域毎に調整したゲイン値を得て、１回目に入力又は再生したオーディオデータについて調整を行った場合には、得られたゲイン値でオーディオデータにイコライザ処理を行うとともに、得られたゲイン値を記憶手段に記憶し、２回目以降に入力又は再生したオーディオデータについて調整を行った場合には、記憶手段に記憶されているゲイン値と前回までの調整回数とを乗算し、その乗算した積に今回得られたゲイン値を加算した値を、今回までの調整回数で除算する加算平均処理によってゲイン値を求め、その求めたゲイン値でオーディオデータにイコライザ処理を行うとともに、その求めたゲイン値で記憶手段の記憶内容を更新し、そのイコライザ処理が行われたオーディオデータを出力処理するようにしたものである。

このようにしたことで、出力用に処理を行うオーディオデータそのものから周波数特性を解析するようにしたので、実際に出力されるオーディオの出力特性に合わせた周波数特性の調整が可能になる。
また、２回目以降に入力又は再生したオーディオデータについては、記憶手段内に記憶されている前回のゲイン値と、今回の周波数特性の解析結果から得られたゲイン値との加算平均処理によって求めたゲイン値でイコライザ処理を行うので、ユーザがオーディオデータの再生を行う毎に、再生を行うオーディオデータの傾向に合致したイコライザ特性に徐々に調整されていく。

本発明によると、出力用に処理を行うオーディオデータそのものから周波数特性を解析するようにしたので、実際に出力されるオーディオの出力特性に合わせた周波数特性の調整が可能になり、自動的に最適な調整が行えると共に、出力処理用の回路内で周波数特性の解析と調整が行えることになり、再生音をマイクロホンなどで拾って解析する場合に比べて、簡単な構成で処理が行える。
また、２回目以降に入力又は再生したオーディオデータについては、記憶手段内に記憶されている前回のゲイン値と、今回の周波数特性の解析結果から得られたゲイン値との加算平均処理によって求めたゲイン値でイコライザ処理を行うので、ユーザがオーディオデータの再生を行う毎に、再生を行うオーディオデータの傾向に合致したイコライザ特性に徐々に調整されていき、自動的に良好な再生特性が得られるようになる。

この場合、さらに解析された周波数特性から、オーディオデータに含まれる成分が少ない周波数帯域について、ゲインを下げるように調整したゲイン値を得ることで、より良好に調整できるようになる。

また、イコライザ処理を行う周波数帯域は、解析された周波数特性に基づいて可変設定すると共に、ゲインを変化させる周波数幅についても解析結果に基づいて可変設定することで、より再生されるオーディオデータに合わせた良好な調整が可能になる。

以下、本発明の一実施の形態を、添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係るオーディオ再生装置の全体構成例を示すブロック図である。本例のオーディオ再生装置は、オーディオ信号源として、オーディオデータが記録された光ディスクであるＣＤを再生するＣＤ再生部１１と、オーディオデータが記録された光ディスク又は光磁気ディスクであるＭＤを再生するＭＤ再生部１２と、オーディオデータが記憶されたメモリカードの記憶データを読出すメモリカードリーダ１３と、アナログディスク又はテープカセットを再生するアナログ再生部１４とを備える。アナログ再生部１４で再生されたアナログオーディオ信号については、アナログ／デジタル変換器１５でデジタルデータ化する。また、メモリカードから読出したオーディオデータなどが、圧縮符号化されている場合には、デコード処理についても行う。

各再生部１１，１２及びカードリーダ１３で再生して得たオーディオデータと、アナログ／デジタル変換器１５で変換されたオーディオデータは、入力切換部１６に供給して、所望の入力オーディオを選択する入力処理を行う。入力切換部１６で選択されたオーディオデータは、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）部２０に供給する。このＤＳＰ部２０は、デジタルデータ処理でオーディオデータに処理を施す回路であり、集積回路されている。このＤＳＰ部２０には、メモリ３０が接続してあり、処理に基づいて得たデータを記憶させるようにしてある。ＤＳＰ部２０の詳細と、メモリ３０を使用した処理については後述する。

ＤＳＰ部２０で処理が施されたオーディオデータは、デジタル／アナログ変換器１７に供給してアナログオーディオ信号とし、変換されたアナログオーディオ信号を、左右２チャンネルのアンプ１８Ｌ，１８Ｒに供給して、スピーカ駆動用に増幅させ、増幅されたオーディオ信号を、左右それぞれ別のスピーカ１９Ｌ，１９Ｒに供給して出力させる。

図２は、ＤＳＰ部２０内の本例での処理に関係した部分を示したブロック図である。入力したオーディオデータは、フィルタ２１でノイズ除去などのフィルタリングを行い、そのフィルタ出力を、ＦＦＴ部２２に供給する。ＦＦＴ部２２では、高速フーリエ変換処理で、複数の周波数帯域毎のオーディオ成分に分割し、その帯域分割されたオーディオデータを、イコライザ部２３に供給する。

イコライザ部２３では、制御データ生成部２５からの制御に基づいて、必要に応じて、各帯域毎にゲインを上げる処理、又はゲインを下げる処理を行い、その処理が行われた各帯域のデータを合成する。この合成を行う処理として、例えばＦＦＴ部２２とは逆の演算を行うＩＦＦＴ部（逆高速フーリエ変換部）を設けても良い。

そして本例においては、ＦＦＴ部２２で帯域分割されたオーディオデータを、解析部２４に供給し、その解析部２４で、各帯域毎にオーディオデータがどの程度含まれているかを解析する。そして、その解析結果に基づいて、オーディオデータが多く含まれていると判断された帯域については、イコライザ部２３でゲインを上げる処理を行う。また、解析結果に基づいて、オーディオデータが含まれているデータ量が少ないと判断された帯域については、イコライザ部２３でゲインを下げる処理を行う。ゲインを下げる処理は行わず、上げる処理だけを行うようにしても良い。

イコライザ部２３として、イコライザ処理を行う周波数帯域及びゲインを変化させる周波数幅が可変設定可能である場合には、解析された周波数特性に基づいて可変設定すると共に、ゲインを変化させる周波数幅についても解析結果に基づいて可変設定するようにすれば良い。イコライザ部２３でイコライザ処理を行う周波数帯域が固定設定である場合には、例えば、オーディオデータが最も多く含まれていると判断されたピークの周波数帯に最も近い帯域のゲインを上昇させる。

イコライザ部２３での調整については、各再生部などから実際に再生を行う際に、リアルタイムで調整するようにしても良いが、例えば、ＣＤ再生部１１やＭＤ再生部１２に装填されたディスクに記録されたオーディオデータを再生に先立って読出すことが可能である場合には、その読出しを行って、ＤＳＰ部２０で解析を行って、イコライザ部２３を予め該当するオーディオデータの再生に適した状態に設定しても良い。

制御データ生成部２５で生成されたイコライザ部２３の制御データについては、メモリ３０に記憶させる。このメモリ３０への記憶としては、処理途中のデータを一時的に記憶させるためだけではなく、例えば、メモリ３０に記憶を残すようにして、以後の再生時にも利用できるようにする。メモリ３０の記憶データを使用する処理としては、例えば、新たに再生されたオーディオデータの解析結果と、メモリ３０に記憶された制御データとの加算平均で、イコライザ部２３を制御する処理が行える。

図３〜図５のフローチャートに示した処理は、この加算平均を行う場合の処理例である。以下、その処理について説明すると、まず図３のフローチャートに示すように、オーディオデータの読み込み処理を行い（ステップＳ１１）、その読み込まれたオーディオデータを高速フーリエ変換処理で周波数帯域毎にデータ量を解析して、その周波数成分毎のデータをメモリ３０に格納させる（ステップＳ１２）。周波数帯域としては、例えば、各帯域の中心周波数として、１００Ｈｚ，４００Ｈｚ，１ｋＨｚ，４ｋＨｚ，７ｋＨｚ，１０ｋＨｚのように設定する。その後、その格納したデータに基づいてイコライザ部での調整処理を行う（ステップＳ１３）。

図４のフローチャートは、このステップＳ１３での調整処理の具体例を示した図である。まず、得られた周波数成分毎のデータより、設定されている各周波数帯域毎のゲインレベルを得て、そのゲインレベルのデータを、予め用意したおいたメモリ３０の所定領域に格納する（ステップＳ２１）。そして、ある基準となる周波数（例えば１ｋＨｚ）のゲインを基準（０ｄＢ）とし、その基準レベルと比較し、その比較に基づいてゲインの調整値を変更する（ステップＳ２２）。具体的には、例えば基準レベルである１ｋＨｚで３５ｄＢ、１００Ｈｚで３０ｄＢとすると、１００Ｈｚのゲインを−５ｄＢ、１ｋＨｚのゲインを０ｄＢとする。

その後、全ての周波数（帯）にて、調整できる範囲内にゲイン値が入っているか否か判断する（ステップＳ２３）。この判断で、調整できる範囲内に入っていない値がある場合には、ゲイン値を補正する（ステップＳ２４）。例えば、調整できる範囲内が±１０ｄＢで、得られたゲイン値が＋１２ｄＢであるとすると、＋１２ｄＢを＋１０ｄＢに補正する。

その後、調整結果用のメモリ３０の記憶領域（ここでは調整結果１の記憶領域）に、得られたゲイン値（ステップＳ２２で得たゲイン値、またはステップＳ１４で補正されたゲイン値）を格納する（ステップＳ２５）。その後、制御データ生成部２５内に構成されたカウンタのカウント値を１つ加算させる（ステップＳ２６）。なお、このカウンタは初期値が０である。そして、そのカウンタ値についても、メモリ３０に記憶させ（ステップＳ２７）、調整処理を終了する。

調整処理が終了すると、図３のフローチャートに戻り、ステップＳ１４で調整を行った回数が１回目か、２回目以降かが判断される。この判断は、メモリ３０に記憶させたカウント値が１か、２以上かで判断される。１回目である場合には、ステップＳ１６に移って、調整結果をそのままメモリ３０に保存させて、ここでの処理を終了する。２回目以降である場合には、ステップＳ１５の加算平均処理に移る。

図５のフローチャートは、ステップＳ１５での加算平均処理を示した図である。以下、図５のフローチャートに従って処理を説明すると、加算平均処理を行う最初の周波数を設定し（ステップＳ３１）、その周波数について、メモリ内に保存されている調整結果と、新たに検出された結果（上述した調整結果１）とを使用した加算平均処理を行う（ステップＳ３２）。具体的な加算平均処理例については後述する。そして、その結果得られた調整結果としてのゲイン値を、調整結果２としてメモリ３０に格納させる。その後、全ての周波数帯で加算平均を行ったか否か判断し（ステップＳ３４）、まだ加算平均してない帯域がある場合には、まだ処理を行っていない周波数を加算平均する周波数に設定し（ステップＳ３５）、ステップＳ３２の処理に戻る。ステップＳ３５での設定としては、例えばまだ設定していない周波数の中から、周波数の低い順に行う。全ての周波数帯域で処理が終了すると、調整結果２にこのときのカウンタ値を格納させて（ステップＳ３６）、ここでの加算平均処理を終了する。

ここで、ステップＳ３２での加算平均処理の計算例について説明すると、例えば、メモリ３０に格納されている保存結果のゲイン調整値をａ、保存結果のカウンタ値をｂ、直前に得られた調整結果１のゲイン調整値をｃ、調整結果１のカウンタ値をｄ、調整結果２のゲイン調整値をｅ、調整結果２のカウンタ値をｆとすると、調整結果２のゲイン調整値ｅは、次式の演算で求まる。
（ａ×ｂ＋ｃ）／ｄ＝ｅ
但し、ｄ＝ｂ＋１、またｅの値として、例えば小数点第２位以下は四捨五入する。調整結果２のカウンタ値ｆは、ｄの値をそのまま入れる。

図６は、メモリ３０に保存された結果（図６Ａ）と、新たに得られた調整結果１（図６Ｂ）との加算平均処理で、調整結果２（図６Ｃ）を得て、その調整結果２を保存させる場合の値の例を示した図である。この図６中のａ〜ｆは、上述した数式中のａ〜ｆに対応している。この図６の例では、周波数１ｋＨｚを基準として、０．１ｄＢ単位で調整するようにした例である。

このようにして加算平均で調整を行うことで、オーディオ信号の再生を行う毎に、その機器で再生を行うオーディオソースの特性に合致したイコライザ特性に徐々に調整されていき、自動的に良好な再生特性が得られるようになる。

なお、上述した実施の形態では、装置内で扱うオーディオデータについては、内蔵されたＣＤやＭＤなどの媒体を再生する機器で再生したオーディオデータとしたが、再生する装置は、これらのオーディオ再生機器に限定されるのではなく、例えば外部から入力したオーディオデータを処理するようにしても良い。外部から入力されたオーディオデータとしては、別体の再生装置からのオーディオデータの他に、例えばインターネットなどを経由してダウンロードしたオーディオデータを入力させて処理するようにしても良い。

また、上述した実施の形態においては、オーディオ信号源で再生させたオーディオデータを、再生処理するオーディオ機器に適用するようにしたが、例えば、パーソナルコンピュータ装置などのデータ処理装置に、オーディオデータを処理するプログラムをインストールして、そのプログラムで、上述した本発明の周波数特性の調整処理を行うようにしても良い。

本発明の一実施の形態による再生装置の全体構成例を示したブロック図である。 本発明の一実施の形態によるＤＳＰ内での処理構成例を示したブロック図である。 本発明の一実施の形態による再生処理例を示したフローチャートである。 本発明の一実施の形態による調整処理例を示したフローチャートである。 本発明の一実施の形態による加算平均例を示したフローチャートである。 本発明の一実施の形態による調整例理例を示した説明図である。

符号の説明

１１…ＣＤ再生部、１２…ＭＤ再生部、１３…メモリカードリーダ、１４…アナログ再生部、１５…アナログ／デジタル変換器、１６…入力切換部、１７…デジタル／アナログ変換器、１８Ｌ，１８Ｒ…アンプ、１９Ｌ，１９Ｒ…スピーカ、２０…ＤＳＰ部、２１…ＦＦＴ（高速フーリエ変換）部、２３…イコライザ部、２４…解析部、２５…制御データ生成部、２６…メモリ

Claims (6)

1. 入力又は再生して得たオーディオデータの周波数特性を解析し、
   解析された周波数特性から、前記オーディオデータに多く含まれる周波数帯域についてゲインを上げるように調整したゲイン値を得て、
   １回目に入力又は再生したオーディオデータについて前記調整を行った場合には、得られたゲイン値で前記オーディオデータにイコライザ処理を行うとともに、得られたゲイン値を記憶手段に記憶し、
   ２回目以降に入力又は再生したオーディオデータについて前記調整を行った場合には、前記記憶手段に記憶されているゲイン値と前回までの調整回数とを乗算し、その乗算した積に今回得られたゲイン値を加算した値を、今回までの調整回数で除算する加算平均処理によってゲイン値を求め、その求めたゲイン値で前記オーディオデータにイコライザ処理を行うとともに、その求めたゲイン値で前記記憶手段の記憶内容を更新し、
   前記イコライザ処理が行われたオーディオデータを出力処理する
   オーディオデータ処理方法。
2. 請求項１記載のオーディオデータ処理方法において、
   さらに、前記解析された周波数特性から、前記オーディオデータに含まれる成分が少ない周波数帯域について、ゲインを下げるように調整したゲイン値を得る
   オーディオデータ処理方法。
3. 請求項１記載のオーディオデータ処理方法において、
   前記イコライザ処理を行う周波数帯域は、前記解析された周波数特性に基づいて可変設定すると共に、ゲインを変化させる周波数幅についても解析結果に基づいて可変設定する
   オーディオデータ処理方法。
4. 入力又は再生したオーディオデータの入力処理を行うオーディオデータ入力手段と、
   前記オーディオデータ入力手段で入力処理したオーディオデータの周波数特性を解析する解析手段と、
   前記オーディオデータ入力手段で入力処理したオーディオデータの周波数帯域毎にゲインを変化させるためのイコライザ手段と、
   記憶手段と、
   前記解析手段で解析された周波数特性から、前記オーディオデータに多く含まれる周波数帯域についてゲインを上げるように調整したゲイン値を得て、１回目に入力又は再生したオーディオデータについて前記調整を行った場合には、得られたゲイン値でイコライザ処理を行うように前記イコライザ手段を制御するとともに、得られたゲイン値を前記記憶手段に記憶し、２回目以降に入力又は再生したオーディオデータについて前記調整を行った場合には、前記記憶手段に記憶されているゲイン値と前回までの調整回数とを乗算し、その乗算した積に今回得られたゲイン値を加算した値を、今回までの調整回数で除算する加算平均処理によってゲイン値を求め、その求めたゲイン値でイコライザ処理を行うように前記イコライザ手段を制御するとともに、その求めたゲイン値で前記記憶手段の記憶内容を更新する制御データ生成手段と、
   前記イコライザ手段で処理が行われたオーディオデータを出力処理するオーディオデータ出力手段とを備えた
   オーディオデータ処理装置。
5. 請求項４記載のオーディオデータ処理装置において、
   前記制御データ生成手段は、さらに、前記解析手段で解析された周波数特性から、前記オーディオデータに含まれる成分が少ない周波数帯域について、ゲインを下げるように調整したゲイン値を得る
   オーディオデータ処理装置。
6. 請求項４記載のオーディオデータ処理装置において、
   前記イコライザ手段は、ゲインを上げる周波数帯域及びその帯域幅を可変設定できる手段であり、
   前記解析手段で解析された周波数特性に基づいてゲインを上げる周波数帯域を可変設定すると共に、ゲインを変化させる周波数幅についても解析結果に基づいて可変設定する
   オーディオデータ処理装置。

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