JP4749229B2

JP4749229B2 - 音声出力装置、テレビジョン受像機

Info

Publication number: JP4749229B2
Application number: JP2006134717A
Authority: JP
Inventors: 由浩尾島
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2006-05-15
Filing date: 2006-05-15
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2026-05-15
Also published as: JP2007306448A

Description

本発明は、音声信号を増幅するアンプを備えた音声出力装置及びそれを具備するテレビジョン受像機に関するものである。

一般に、オーディオプレイヤーやテレビジョン受像機などの音声出力装置は、出力する音声信号を増幅するアンプを備えている。このアンプは、増幅対象とする音声信号の強度（振幅）が大きい場合や、増幅の度合いが大きい場合等に過熱状態（熱負荷が高く高温となった状態）となる。アンプは、過熱状態が継続すると破損する恐れがある。
これに対し、特許文献１には、アンプにより増幅後の音声信号が過大である場合に、アンプに入力される音声信号の振幅を抑制する音声出力回路が示されている。これにより、アンプの熱ストレスを許容レベル以下に抑えることができる。
特開平５−２５２４６９号公報

しかしながら、特許文献１に示されるように、増幅後の音声信号が過大である場合に、アンプへ入力される音声信号の振幅を抑制すると、スピーカを通じて出力される音声の音量が利用者の要望に反して小さくなるという問題点があった。
従って、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、音量を維持しながらアンプの過熱状態を解消できる音声出力装置及びそれを具備するテレビジョン受像機を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、音声信号を増幅するアンプを備えた音声出力装置に適用されるものであり、次の（１）〜（３）に示す各構成要素を備えることを特徴とする。
（１）前記アンプの熱負荷の状態を検知する熱負荷検知手段。
（２）前記アンプに入力される音声信号に周波数マスキング効果及び可小可聴限の分析に基づく音声信号圧縮処理（周波数マスキング効果及び可小可聴限の分析に基づく音声信号圧縮処理がその典型例）を施す音声信号圧縮手段。
（３）前記熱負荷検知手段の検知結果に基づいて、前記アンプに入力される音声信号に前記音声信号圧縮手段による圧縮処理を実行するか否かを制御する圧縮制御手段。
そして、前記音声信号圧縮手段が、音声信号における所定の設定周波数未満の低周波数領域の成分について前記音声信号圧縮処理を行う第１音声信号圧縮手段と、音声信号における前記低周波数領域及びそれより高い周波数領域の成分について前記音声信号圧縮処理を行う第２音声信号圧縮手段とを具備しており、前記圧縮制御手段が、前記アンプに入力される音声信号に前記第１音声信号圧縮手段による処理を実行することによって所定の圧縮解除条件が成立しない場合に、前記第２音声信号圧縮手段による処理を実行するよう制御するよう構成されている。
以上に示す構成を備えた音声出力装置は、アンプの熱負荷が大きい場合に、アンプに入力される音声信号について、一般的な人の聴覚ではほとんど知覚できない信号成分を除去する音声信号圧縮処理である心理聴覚分析に基づく音声信号圧縮処理を施すことができる。このように、アンプに入力される音声信号の成分の一部が除去されると、アンプの熱負荷が低減する。その結果、音量（音声信号の振幅）を抑制することなく、また、音質を極力劣化させずに、アンプの過熱状態を解消できる。
なお、周波数マスキング効果及び可小可聴限の分析に基づく音声信号圧縮処理は、いわゆるＭＰ３のアルゴリズムに従った音声信号圧縮処理として周知である。
また、一般に、アンプは、音声信号における低音領域（低周波数領域）の成分を増幅する場合の方が、高音領域（高周波数領域）の成分を増幅する場合よりも熱負荷が大きくなる。
そのため、本願発明のようにアンプの熱負荷が大きい場合に、まず、アンプに入力される音声信号から、アンプの過熱状態の解消に特に効果的な低周波数領域の成分についてのみ圧縮処理（信号成分の一部の除去）を行い、それでも十分な熱負荷低減効果が得られない場合（前記圧縮解除条件が成立しない場合）に、他の周波数領域の成分についても圧縮処理を行うという段階的な対応をとることで、音質の劣化を最小限に抑えつつ、アンプの過熱状態を解消できる。
また、前記第２音声信号圧縮手段は、前記音声信号における全周波数領域の成分について前記音声信号圧縮処理を行うものであることが考えられる。

なお、本発明は、以上に示した音声出力装置を具備するテレビジョン受像機として構成されることも考えられる。

本発明によれば、音声出力装置におけるアンプの熱負荷が大きい場合に、アンプに入力される音声信号について、一般的な人の聴覚ではほとんど知覚できない信号成分を除去する音声信号圧縮処理（心理聴覚分析に基づく音声信号圧縮処理）を施すことにより、アンプの熱負荷を低減できる。その結果、音量を抑制することなく、また、音質を極力劣化させずに、アンプの過熱状態を解消できる。

以下添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに、図１は本発明の実施形態に係るテレビジョン受像機Ｘの概略構成を表すブロック図、図２はテレビジョン受像機Ｘが実行するアンプ熱負荷低減処理の手順を表すフローチャートである。

まず、図１に示すブロック図を用いて、本発明の実施形態に係るテレビジョン受像機Ｘの構成について説明する。
テレビジョン受像機Ｘは、アンテナ等により受信されたテレビジョン放送信号からチューナ１によって抽出される放送番組の音声信号（音声信号）を音声として出力するスピーカ１３と、そのスピーカ１３に入力される音声信号を増幅するアンプ１２とを具備する音声出力装置を備えた装置の一例である。さらに、テレビジョン受像機Ｘは、アンプ１２の過熱状態を検知してその過熱状態を解消するアンプ熱負荷低減処理を実行する機能を備えている。
図１に示すように、テレビジョン受像機Ｘは、チューナ１、外部入力部２、映像切替回路３、映像処理回路４、映像表示部５、制御回路６、リモコンインターフェース（Ｉ／Ｆ）回路７、音声切替回路１０、音声処理回路１１、アンプ１２、スピーカ１３、リモコン２０、音声圧縮回路３１及びアンプ過熱検知回路３２等を具備して構成されている。
なお、制御回路６、音声切替回路１０、音声処理回路１１、音声圧縮回路３１、アンプ１２及びスピーカ１３により、本発明の実施形態に係る音声出力装置の一例が構成されている。

チューナ１は、地上波放送信号やＢＳ衛星放送信号等の放送信号から、前記制御回路６により指示される放送チャンネルの信号を抽出（選局）するとともに、その抽出信号の検波によって映像信号及び音声信号を取り出し、その映像信号及び音声信号の各々を映像切替回路３及び音声切替回路１０各々へ伝送するものである。
また、外部入力部２は、外部からコンポジット方式或いはセパレート方式の映像信号及び音声信号等である外部入力映像信号及び外部入力音声信号を入力し、それらを映像切替回路３及び音声切替回路１０各々へ伝送するインターフェースである。
映像切替回路３は、前記チューナ１からの映像信号及び外部入力部２からの映像信号を入力し、それらの映像信号のうちの任意の１つの映像信号を制御回路６からの指示に従って選択して出力するものである。
映像処理回路４は、映像切替回路３から出力された映像信号に対して各種信号処理を行うものである。例えば、映像信号から水平及び垂直同期信号の分離、その同期信号に位相同期したクロック信号の生成、映像信号からの輝度信号及び色信号の分離、所定の画質改善処理等を行い、処理後の映像信号を映像表示部５に出力する。さらに、映像処理回路４は、映像切替回路３からの映像信号に、制御回路６から指定された情報の映像をスーパーインポーズする（重ね合わせる）ＯＳＤ機能も備えている。
映像表示部５は、液晶パネルなどにより構成され、映像処理回路４から出力される映像信号に基づく映像を表示するものである。

音声切替回路１０は、チューナ１からの音声信号、外部入力部２からの音声信号及びテスト信号生成回路８からの音声信号が入力され、それらの音声信号のうちの任意の１つの音声信号を、制御回路６からの指示に従って音声処理回路１１に出力するものである。
音声処理回路１１は、音声切替回路１０から出力された音声信号に対してイコライズ処理等の所定の音質調節処理を行うものである。
アンプ１２は、音声処理回路１１による音質調節処理後の音声信号を音声圧縮回路を介して入力し、制御回路６からの指示に従って入力音声信号を増幅或いは減衰させる処理（ボリューム調節処理）を行い、スピーカ１３に出力するものである。
制御回路６は、演算手段であるＭＰＵ６ａ、そのＭＰＵ６ａによって実行される制御プログラムが予め格納される記憶手段であるＲＯＭ６ｂ（ＥＰＲＯＭ）、ＭＰＵ６ａが実行する処理において読み書きされる各種情報を記憶するＥＥＰＲＯＭ６ｃ等を備え、当該テレビジョン受像機Ｘ全体を制御するものである。以下に示す制御回路６の処理は、ＭＰＵ６ａがＲＯＭ６ｂに記憶されたプログラムを実行することによって実現される。

リモコン２０は、当該テレビジョン受像機Ｘの動作の制御用の無線信号（例えば、赤外線信号）を出力するリモート操作器である。このリモコン２０は、チャンネル選択キーや音量調節キーなど、情報入力のための操作入力部や、その入力情報（即ち、テレビジョン受像機Ｘの動作の制御信号）を無線信号（例えば、赤外線信号）に変換し、当該リモコン２０からテレビ本体側へ無線伝送する無線信号出力回路等を備える。
一方、リモコンインターフェース回路７は、リモコン２０（リモート操作器）から伝送される無線信号（赤外線信号等）を受信し、これを電気信号に変換することにより、リモコン２０から伝送される各種情報を取得するとともに、その取得情報を制御回路６に伝送するものである。
例えば、音量調節が行われる場合、リモコン２０の音量ボリューム調節キー（操作入力部）に対する操作入力情報に従って、制御回路６からアンプ１２に対して出力音量の調節指令が出力される。さらに、アンプ１２により、制御回路６からの指令に従ってスピーカ１３に対する出力音量が調節される。
アンプ過熱検知回路３２は、アンプ１２に流れる電流やアンプ１２の温度を検出すること等によってアンプ１２の熱負荷を検出し、アンプ１２の熱負荷が予め定められた設定負荷（設定電流や設定温度）を超えた状態（以下、過熱状態という）になっているか否かを検知する回路である（熱負荷検知手段の一例）。アンプ過熱検知回路３２の検知結果は、制御回路６に伝送される。
なお、アンプ１２が、前記過熱状態を検知するとともに、その過熱状態を検知した旨を表す信号（温度プロテクト警告信号）を出力する機能を備えるたアンプである実施例も考えられる。

音声圧縮回路３１は、アンプ１２に入力される音声信号に心理聴覚分析に基づく音声信号圧縮処理を施す回路（音声信号圧縮手段の一例）であり、制御回路６からの制御指令に従って、その音声信号圧縮処理を実行するか否かが切り替えられる。ここで、音声圧縮回路３１は、周知のＭＰ３アルゴリズムに従った音声信号圧縮処理、即ち、周波数マスキング効果及び可小可聴限の分析に基づく音声信号圧縮処理を行うものである。この音声信号圧縮処理により、アンプ１２に入力される音声信号から、一般的な人の聴覚ではほとんど知覚できない信号成分が除去される。
具体的には、音声圧縮回路３１は、不図示のサブバンド分析部や心理聴覚分析部、量子化・ハフマン符号化部及びビットストリーム生成部等を備えて構成されている。
サブバンド分析部は、入力音声信号を所定の周波数帯域幅のサブバンド信号に分割し、さらにＭＤＣＴ（Modified Discrete Cosine Transform）を行うことによってサブバンド信号を周波数領域のスペクトル（ＭＤＣＴスペクトル）に変換するものである。心理聴覚分析部は、入力音声信号について、ＦＦＴによる周波数スペクトルの計算を行い、その計算結果に基づいて周波数マスキング効果及び可小可聴限の分析を行うことにより、周波数帯域ごとのマスキング閾値（許容量子化雑音電力）の計算等を行うものである。また、量子化・ハフマン符号化部は、心理聴覚分析部で計算された周波数帯域ごとの許容量子化雑音電力に関する要求に基づいて量子化ステップサイズ、周波数帯域ごとのスケールファクタを決定してＭＤＣＴスペクトルを量子化し、量子化インデックスのハフマン符号化を行うものである。ビットストリーム生成部は、量子化されたＭＤＣＴスペクトルに基づいて、圧縮後の音声信号のビットストリームを生成するものである。
また、音声圧縮回路３１は、入力された音声信号における所定の設定周波数（例えば、３ｋＨｚ程度）未満の低周波数領域の成分についてのみ音声信号圧縮処理を行う第１処理モード（第１音声信号圧縮手段の処理を実行するモードに相当）と、入力された音声信号における全周波数領域（前記低周波数領域及びそれより高い周波数領域）の成分について音声信号圧縮処理を行う第２処理モード（第２音声信号圧縮手段の処理を実行するモードに相当）ととを切り替え可能に構成されている。

次に、図２に示すフローチャートを参照しつつ、テレビジョン受像機Ｘが実行するアンプ熱負荷低減処理の手順について説明する。
ここで、図２に示す処理は、スピーカ１３を通じた音声出力処理が行われている際に実行される。また、図２に示す処理の開始時において、音声圧縮回路３１は、アンプ１２に入力される音声信号に圧縮処理を行わない状態（音声信号をスルーする状態）となっている。なお、以下に示すＳ１、Ｓ２、…は、処理手順（ステップ）の識別符号を表す。
［ステップＳ１］
まず、制御回路６は、アンプ過熱検知回路３２の検知結果を監視し、その検知結果が、アンプ１２が過熱状態（熱負荷が高い状態）となっていること（例えば、アンプ１２の温度が所定レベル以上に高い過温状態となっていること）を表しているか否かを判別する（Ｓ１）。

［ステップＳ２〜Ｓ４］
そして、制御回路６は、アンプ１２が過熱状態となっていると判別すると、音声圧縮回路３１によって前記第１処理モードによる音声信号圧縮処理（低周波数領域の成分についての音声信号圧縮処理）が行われている状態であるか、音声信号圧縮処理が行われていない状態であるかを判別する（Ｓ２）。ここで、制御回路６は、音声圧縮回路３１により前記第１処理モードによる音声信号圧縮処理が行われている状態であると判別すると、処理を後述するステップＳ７へ移行させ、音声信号圧縮処理が行われていない状態であると判別すると、処理を次のステップＳ３へ移行させる。
ステップＳ３では、制御回路６は、アンプ１２に入力される音声信号に対し、音声圧縮回路３１によって前記第１処理モードによる音声信号圧縮処理（低周波数領域の成分についての音声信号圧縮処理）が開始されるよう制御する（Ｓ３）。
さらに、制御回路６は、不図示のタイマ回路に所定時間を設定することにより、タイマ回路による計時を開始させる（Ｓ４）。

［ステップＳ５〜Ｓ７］
また、制御回路６は、前記第１処理モードによる音声信号圧縮処理の開始後、ステップＳ４で計時を開始させたタイマ回路により所定時間の経過が検知されたか否か（タイムアップしたか否か）を監視しながら（Ｓ６）、所定の圧縮解除条件が成立するか否かを判別する（Ｓ６）。
ここで、圧縮解除条件としては、例えば、アンプ１２が過熱状態（熱負荷が高い状態）ではない状態が所定時間以上継続することや、アンプ１２の熱負荷（流れる電流や温度等）が所定レベル以下となったこと等が考えられる。
ここで、制御回路６は、タイマ回路により所定時間の経過が検知されるまでに、前記圧縮解除条件が成立したと判別すると、音声圧縮回路３１による音声信号圧縮処理を停止させ（Ｓ７）、その後、処理を前述したステップＳ１へ戻す。これにより、前述したステップＳ１以降の処理が繰り返される。

［ステップＳ８〜Ｓ１０］
一方、制御回路６は、前記圧縮解除条件が成立するまでに、タイマ回路により所定時間の経過が検知されたと判別した場合、即ち、アンプ１２に入力される音声信号に前記第１処理モードによる音声信号圧縮処理を実行した後、所定時間が経過しても前記圧縮解除条件が成立しないと判別した場合、アンプ１２に入力される音声信号に対し、音声圧縮回路３１によって前記第２処理モードによる音声信号圧縮処理（低周波数領域及びそれより高い周波数領域を含む全周波数領域の成分についての音声信号圧縮処理）が開始されるよう制御する（Ｓ８、圧縮制御手段の一例）。
さらに、制御回路６は、前記第２処理モードによる音声信号圧縮処理の開始後、前記圧縮解除条件が成立するか否かを判別しながら待機する（Ｓ９）。
ここで、制御回路６は、前記圧縮解除条件が成立したと判別すると、音声圧縮回路３１による高周波数領域についての音声信号圧縮処理を停止させ（Ｓ１０）、その後、処理を前述したステップＳ４へ戻す。これにより、音声圧縮回路３１により、前記第１処理モードによる音声信号圧縮処理が実行される状態となり、前述したステップＳ４以降の処理が繰り返される。
以上に示したように、制御回路６は、アンプ過熱検知回路３２（熱負荷検知手段の一例）の検知結果に基づいて、アンプ１２に入力される音声信号に音声圧縮回路３１（音声信号圧縮手段の一例）による音声信号圧縮処理を実行するか否かを制御する（Ｓ１、Ｓ３、Ｓ８：圧縮制御手段の一例）。

図２に示すように、テレビジョン受像機Ｘは、アンプ１２がその熱負荷が大きい前記過熱状態である場合に、アンプ１２に入力される音声信号について、一般的な人の聴覚ではほとんど知覚できない信号成分を除去する音声信号圧縮処理（心理聴覚分析に基づく音声信号圧縮処理）を実行する（Ｓ３、Ｓ８）。このように、アンプ１２に入力される音声信号の成分の一部が除去されると、アンプ１２の熱負荷が低減する。その結果、音量（音声信号の振幅）を抑制することなく、また、音質を極力劣化させずに、アンプの過熱状態を解消できる。
また、制御回路６は、アンプ１２の熱負荷が大きい場合に、まず、アンプ１２の過熱状態の解消に特に効果的な低周波数領域の成分についてのみ圧縮処理を行い（Ｓ３）、それでも十分な熱負荷低減効果が得られない場合（前記圧縮解除条件が成立しない場合）に、他の周波数領域の成分についても圧縮処理を行う（Ｓ８）という段階的な音声信号圧縮処理が行われるよう音声圧縮回路３１を制御する。その結果、音質の劣化を最小限に抑えつつ、アンプの過熱状態を解消できる。

本発明は、音声出力装置に利用可能である。

本発明の実施形態に係るテレビジョン受像機Ｘの概略構成を表すブロック図。テレビジョン受像機Ｘが実行するアンプ熱負荷低減処理の手順を表すフローチャート。

符号の説明

Ｘ…テレビジョン受像機
１…チューナ
２…外部入力部
３…映像切替回路
４…映像処理回路
５…映像表示部
６…制御回路
７…リモコンインターフェース回路
１０…音声切替回路
１１…音声処理回路
１２…アンプ
１３…スピーカ
２０…リモコン
３１…音声圧縮回路
３２…アンプ過熱検知回路
Ｓ１、Ｓ２、・・…ステップ（処理手順）

Claims

音声信号を増幅するアンプを備えた音声出力装置であって、
前記アンプの熱負荷の状態を検知する熱負荷検知手段と、
前記アンプに入力される音声信号に周波数マスキング効果及び可小可聴限の分析に基づく音声信号圧縮処理を施す音声信号圧縮手段と、
前記熱負荷検知手段の検知結果に基づいて、前記アンプに入力される音声信号に前記音声信号圧縮手段による圧縮処理を実行するか否かを制御する圧縮制御手段と、
を具備してなり、
前記音声信号圧縮手段が、音声信号における所定の設定周波数未満の低周波数領域の成分について前記音声信号圧縮処理を行う第１音声信号圧縮手段と、音声信号における前記低周波数領域及びそれより高い周波数領域の成分について前記音声信号圧縮処理を行う第２音声信号圧縮手段とを具備し、
前記圧縮制御手段が、前記アンプに入力される音声信号に前記第１音声信号圧縮手段による処理を実行することによって所定の圧縮解除条件が成立しない場合に、前記第２音声信号圧縮手段による処理を実行するよう制御してなることを特徴とする音声出力装置。
前記第２音声信号圧縮手段が、前記音声信号における全周波数領域の成分について前記音声信号圧縮処理を行うものである請求項１に記載の音声出力装置。
請求項１又は２のいずれかに記載の音声出力装置を具備してなることを特徴とするテレビジョン受像機。