JP4349329B2 - 音質調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、各種オーディオ装置やテレビ受像機における音質調整装置に関するものである。

従来、各種オーディオ装置における音質調整装置としては、例えば特許文献１、特許文献２に開示されたものがある。図４は、特許文献１、特許文献２に開示された音質調整装置の構成を示すブロック図である。この音質調整装置は、Ｌ（左）、Ｒ（右）の２チャンネルの入力音声信号をそれぞれアッテネータ１００ａ，１００ｂで減衰させ、これらの音声信号の特定周波数帯域のレベルをトーンフィルタ１０１ａ，１０１ｂで増強し、増強処理終了後の音声信号のレベルをレベル判定部１０２で判定し、このレベル判定の結果に基づいて増強量算出部１０３がトーンフィルタ１０１ａ，１０１ｂのフィルタ係数を変化させて増強量を調整することにより、音質調整を実現するものである。

特許第３２０６２７１号公報 特許第３３２９０５０号公報

しかしながら、図４に示した音質調整装置では、トーンフィルタで処理した後の音声信号のレベルを検出して、フィードバック制御でトーンフィルタの増強量を調整するようにしているため、入力音声信号の急激なレベル変動に対して増強量調整に遅延が生じるという問題点があった。このため、入力音声信号が急激に増大すると、フィードバック制御で増強量が抑制されるまでに時間がかかるので、例えばディジタル信号処理のオーバーフローに起因するクリップ状態が生じ、増強量調整のつなぎ目でクリップ音が発生してしまう可能性があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、音声信号のレベル変動に対して高速応答が可能な音質調整装置を提供することを目的とする。

本発明の音質調整装置は、マルチチャンネルの音声信号のうち少なくとも１つについて、入力音声信号から所定の周波数帯域の音声信号を抽出する抽出手段と、この抽出手段によって抽出された音声信号のレベルに基づいてフィルタ係数を算出する係数算出手段と、前記入力音声信号の前記所定の周波数帯域の信号レベルを増減するフィルタ処理を、前記係数算出手段で算出されたフィルタ係数に応じて行い、前記フィルタ処理した入力音声信号を音質調整後の信号として出力するフィルタ処理手段とを有し、前記抽出手段によって抽出した音声信号のレベルに応じて前記フィルタ処理手段のフィルタ係数をリアルタイムに変更するフィードフォワード構成を有するものである。
また、本発明の音質調整装置の１構成例は、前記少なくとも１つの音声信号について、さらに前記抽出手段と前記係数算出手段との間に、前記抽出手段によって抽出された音声信号のレベル低下に応じて出力レベルを漸次減衰させるディケイ処理を行うディケイ処理手段を有するものである。

本発明によれば、抽出手段によって抽出した音声信号のレベルに応じてフィルタ処理手段のフィルタ係数をリアルタイムに変更するフィードフォワード構成を採用したことにより、従来の音質調整装置に比べて、音声信号のレベル変動に対する高速応答が可能である。その結果、本発明では、入力音声信号が急激に増大したとしても、クリップ音が発生することがなくなる。

また、本発明では、抽出手段とフィルタ処理手段との間にディケイ処理手段を設けることにより、音質調整装置から出力される音声信号の急激過ぎるレベル変動を抑え、視聴者に自然な聴感を与えることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態となる音質調整装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態の音質調整装置は、抽出手段となるローパスフィルタ（以下、ＬＰＦとする）１と、同じく抽出手段となるハイパスフィルタ（以下、ＨＰＦとする）２と、ディケイ処理部３，４と、係数算出部５，６と、フィルタ処理手段となるバスブースト回路７と、同じくフィルタ処理手段となるトレブルブースト回路８とを有する。

以下、本実施の形態の音質調整装置の動作について説明する。ＩＩＲ（Infinite Impulse Response ）フィルタであるＬＰＦ１は、入力音声信号から例えば数百Ｈｚ以下の低音域を抽出する。同じくＩＩＲフィルタであるＨＰＦ２は、入力音声信号から例えば数ｋＨｚ以上の高音域を抽出する。

ディケイ処理部３は、ＬＰＦ１によって抽出された低音域の音声信号のレベル低下に応じて出力レベルを漸次減衰させるディケイ処理を行う。一方、ディケイ処理部４は、ＨＰＦ２によって抽出された高音域の音声信号のレベル低下に応じて出力レベルを漸次減衰させるディケイ処理を行う。図２はディケイ処理部３の入出力の時間特性の１例を示す図である。図２の横軸は時間、縦軸は音声信号のレベルである。ＩＮはＬＰＦ１によって抽出された低音域の音声信号を示し、ＯＵＴはディケイ処理部３の出力信号を示す。

ディケイ処理部３は、図２に示すように、インパルス状の音声信号ＩＮが入力されたとき、最大値をとった後に急激に減少する音声信号ＩＮに対して出力信号ＯＵＴのレベルをそれに追従させずに、リリースタイムを設けて漸次減衰させるようにしている。本実施の形態では、時間の経過と共に減衰率が非線形に増大するディケイ処理を行う。これにより、ＬＰＦ１によって抽出された低音域にインパルス状の変化が生じた直後は出力レベルの変化を抑え、ある程度時間が経過してから出力レベルの減衰を大きくしていくことにより、視聴者に自然な聴感を与えることができる。

このようなディケイ処理を実現するには、ディケイ処理部３に入力される音声信号を一定時間毎にサンプリングし、現時刻のサンプル値と１サンプル前の出力値とを比較し、レベルが高い方を現時刻の出力値として選択する。したがって、入力音声信号のレベルが上昇していく場合には、常に最新のサンプル値を選択することになり、ディケイ処理部３の出力レベルが入力レベルに応じて上昇することになる。一方、入力音声信号のレベルが低下していく場合には、１サンプル前の出力値を選択することになる。この場合は、１サンプル前の値を減衰させて現時刻の出力値とする。前述のように、このときの減衰率は時間と共に増大する。この出力値が、次のサンプリングでは１サンプル前の出力値としてレベル比較に使用される。ディケイ処理部４についても同様して実現することができる。

次に、係数算出部５は、バスブースト回路７のフィルタ係数をディケイ処理部３から出力された音声信号のレベルに基づいて算出する。一方、係数算出部６は、トレブルブースト回路８のフィルタ係数をディケイ処理部４から出力された音声信号のレベルに基づいて算出する。フィルタ係数を算出するには、例えば係数算出部５，６に音声信号のレベルとフィルタ係数とを対応付けて記憶するテーブルを用意しておき、ディケイ処理部３，４から出力された音声信号のレベルに応じたフィルタ係数をテーブルから読み出すようにすればよい。

シェルビング（shelving）フィルタからなるバスブースト回路７は、入力音声信号のうち所定の周波数以下の低音域のレベルを増減するフィルタ処理を、係数算出部５から出力されたフィルタ係数に応じて行う。同じくシェルビングフィルタからなるトレブルブースト回路８は、バスブースト回路７でフィルタ処理された入力音声信号のうち所定の周波数以上の高音域のレベルを増減するフィルタ処理を、係数算出部６から出力されたフィルタ係数に応じて行う。

図３はバスブースト回路７の周波数特性の１例を示す図であり、図３（ａ）はバスブースト回路７でフィルタ処理しない場合の音声信号の周波数特性を示す図、図３（ｂ）はバスブースト回路７でフィルタ処理した場合の音声信号の周波数特性を示す図である。図３（ａ）、図３（ｂ）の横軸は周波数、縦軸は音声信号のレベルである。周波数特性曲線に付した０ｄＢ〜−９０ｄＢの数値は入力音声信号のレベルを表す。図３（ｂ）に示すように、バスブースト回路７でフィルタ処理すると、小音量の場合は低音域の増強量を大きくして、低音域の成分を強調するようにし、大音量の場合は増強量を小さくして、低音域の強調を抑えるようにしていることが分かる。トレブルブースト回路８についても同様の考え方により、高音域の増減を行うことができる。

以上のように、本実施の形態では、入力音声信号に含まれる低音域成分をバスブースト回路７で強調するため、全体音量における低音域の音量が一定量に近づき、低音域成分が少ないソースの場合でも音に迫力を出すことができる。同様に、入力音声信号に含まれる高音域成分をトレブルブースト回路８で強調するため、高音域成分が少ないソースの場合でも音にメリハリを持たせることができる。

そして、本実施の形態では、ＬＰＦ１、ＨＰＦ２によって抽出した低音域成分、高音域成分のレベルに応じてバスブースト回路７、トレブルブースト回路８のフィルタ係数をリアルタイムに変更するフィードフォワード構成を採用し、音質調整後の音声信号のレベルのフィードバックを使用していないため、図４に示した音質調整装置に比べて、音声信号のレベル変動に対する高速応答が可能である。その結果、本実施の形態では、入力音声信号が急激に増大したとしても、このレベル増大に応じて低音域や高音域の強調を速やかに抑制することができるので、クリップ音が発生することがなくなる。

なお、本実施の形態では、１チャンネルの音声信号についてのみ説明しているが、マルチチャンネルの音声信号について適用してもよい。この場合は、図１に示した音質調整装置をチャンネル毎に設けることになる。また、音質調整は、全てのチャンネルについて行う必要はなく、少なくとも１つのチャンネルについて行うようにしてもよい。例えば、５．１チャンネルのサラウンドシステムの場合で考えたとき、フロントの左チャンネルをＬ（Left）ｃｈ、フロントの右チャンネルをＲ（Right ）ｃｈ、センタチャンネルをＣ（Center）ｃｈ、リアの左チャンネルをＳＬ（Surround Left ）ｃｈ、リアの右チャンネルをＳＲ（Surround Right）ｃｈ、サブウーハをＬＦＥ（Low Frequency Effects ）ｃｈとすると、音質調整の効果が高いのはＬｃｈ、Ｒｃｈ、Ｃｃｈなので、この３つのチャンネルについて個別に音質調整をすればよい。

また、音質調整は各チャンネル個別に行ってもよいが、共通のフィルタ係数を使用するようにしてもよい。共通のフィルタ係数を使用するには、例えばＬｃｈ、Ｒｃｈ、Ｃｃｈ用の各音質調整装置のバスブースト回路７において、ＬＰＦ１によって抽出されたＬｃｈ、Ｒｃｈ、Ｃｃｈの３つの音声信号の低音域成分の中から最大のレベルに対応するフィルタ係数を係数算出部で算出するようにすればよい。これにより、Ｌｃｈ、Ｒｃｈ、Ｃｃｈの３つのチャンネルについて音質調整する場合、チャンネル毎に音質調整装置が必要となるが、係数算出部については３つのバスブースト回路７で共有化できるので、回路規模を削減することができる。

本発明は、オーディオ装置やテレビ受像機に適用することができる。

本発明の実施の形態となる音質調整装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態におけるディケイ処理部の入出力の時間特性の１例を示す図である。 本発明の実施の形態におけるバスブースト回路の周波数特性の１例を示す図である。 従来の音質調整装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１…ローパスフィルタ、２…ハイパスフィルタ、３，４…ディケイ処理部、５，６…係数算出部、７…バスブースト回路、８…トレブルブースト回路。

Claims (2)

1. マルチチャンネルの音声信号のうち少なくとも１つについて、
   入力音声信号から所定の周波数帯域の音声信号を抽出する抽出手段と、
   この抽出手段によって抽出された音声信号のレベルに基づいてフィルタ係数を算出する係数算出手段と、
   前記入力音声信号の前記所定の周波数帯域の信号レベルを増減するフィルタ処理を、前記係数算出手段で算出されたフィルタ係数に応じて行い、前記フィルタ処理した入力音声信号を音質調整後の信号として出力するフィルタ処理手段とを有し、
   前記抽出手段によって抽出した音声信号のレベルに応じて前記フィルタ処理手段のフィルタ係数をリアルタイムに変更するフィードフォワード構成を有することを特徴とする音質調整装置。
2. 請求項１記載の音質調整装置において、
   前記少なくとも１つの音声信号について、さらに前記抽出手段と前記係数算出手段との間に、前記抽出手段によって抽出された音声信号のレベル低下に応じて出力レベルを漸次減衰させるディケイ処理を行うディケイ処理手段を有することを特徴とする音質調整装置。