JP5340121B2 - Audio signal playback device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、オーディオ信号の低音感を増強するオーディオ信号再生装置に関するものである。 The present invention relates to an audio signal reproducing apparatus that enhances the low-frequency feeling of an audio signal.
近年、液晶テレビは筐体が薄型化しているため、筐体に内蔵したスピーカも小型化している。このような小型スピーカを用いてオーディオ信号を再生する場合、十分な低音感を得ることが困難である。小型スピーカでも十分な低音感を得る技術として、音響心理的特徴“Missing fundamental”を利用して、低音感を擬似的に創出する技術がある。ここで、“Missing fundamental”とは、受聴者が2つ以上の周波数の音を同時に聴くと、その差分の音が聴こえると錯覚する特徴である。 In recent years, since the casing of a liquid crystal television is thinned, a speaker built in the casing is also downsized. When reproducing an audio signal using such a small speaker, it is difficult to obtain a sufficient low-frequency sound. As a technique for obtaining a sufficient low-frequency feeling even with a small speaker, there is a technique for creating a low-pitched sound in a pseudo manner using the psychoacoustic feature “Missing fundamental”. Here, “missing fundamental” is a feature that gives an illusion that when a listener hears sound of two or more frequencies at the same time, the difference sound is heard.
この“Missing fundamental”を利用した音声信号処理装置が、例えば特許文献1に提案されている。この音声信号処理装置では、音声信号より低音成分を抽出し、その低音成分より高調波成分信号を生成後、低音成分をカットした音声信号にこの高調波成分信号を加算して出力信号としている。これにより、小型スピーカでの再生が困難である低音成分が出力信号に含まれていなくても、その低音成分より生成した高調波成分信号により、低音成分が聴こえると錯覚させることができる。 An audio signal processing device using this “Missing fundamental” is proposed in Patent Document 1, for example. In this audio signal processing apparatus, a low frequency component is extracted from the audio signal, a harmonic component signal is generated from the low frequency component, and then the harmonic component signal is added to the audio signal from which the low frequency component has been cut to obtain an output signal. Accordingly, even if the output signal does not include a bass component that is difficult to be reproduced by a small speaker, an illusion can be given when the bass component is heard by the harmonic component signal generated from the bass component.
さらに、この音声信号処理装置では、出力信号の振幅値を閾値と比較して、閾値以上の場合は高調波成分に乗算する利得値を小さくし、閾値より小さい場合には利得値を大きくする適応制御を行う。これにより、小型スピーカ、アンプ等からなる再生装置側で、出力信号をクリップすることを抑制している。 Further, in this audio signal processing device, the amplitude value of the output signal is compared with a threshold value, and when it is equal to or larger than the threshold value, the gain value to be multiplied by the harmonic component is reduced, and when it is smaller than the threshold value, the gain value is increased. Take control. Thus, clipping of the output signal is suppressed on the playback device side including a small speaker, an amplifier, and the like.
一般に、人間の聴覚は、周波数帯域によって感度が異なり、特に低音は感度が鈍く、音量が小さくなるほど低音が聴き取りにくくなる特性がある。そのため、小音量でオーディオ信号を再生した場合、より迫力が欠けて聴こえてしまう。
特許文献1に係る音声信号処理装置では、入力される音声信号の振幅値に応じて、生成した高調波成分信号の利得値を変更する機能はあるが、再生装置の音量に応じて利得を変更する機能がないため、音量が小さいほど、上述した人間の聴覚特性により十分な低音感が得られないという課題があった。また、音量によって得られる低音感が異なるという課題もあった。
In general, the sensitivity of human auditory sensation varies depending on the frequency band. In particular, the sensitivity of bass sounds is low, and the lower the volume, the more difficult it is to hear bass sounds. For this reason, when an audio signal is reproduced at a low volume, it is heard with less power.
The audio signal processing device according to Patent Document 1 has a function of changing the gain value of the generated harmonic component signal according to the amplitude value of the input audio signal, but the gain is changed according to the volume of the playback device. Therefore, there is a problem that the lower the sound volume, the lower the perception of bass due to the above-mentioned human auditory characteristics. In addition, there is a problem that the low-frequency sound obtained varies depending on the sound volume.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、再生装置の音量設定が小音量の場合にも十分な低音感が得られ、かつ、音量によらず一定の低音感が得られるオーディオ信号再生装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a sufficient low-frequency feeling even when the volume setting of the playback device is low, and a constant low-frequency feeling is obtained regardless of the volume. It is an object of the present invention to provide an audio signal reproducing apparatus obtained.
この発明に係るオーディオ信号再生装置は、入力信号より低音成分信号を抽出する低音成分抽出部と、低音成分抽出部が抽出した低音成分信号より高調波成分信号を生成する高調波生成部と、高調波生成部が生成した高調波成分信号のゲイン調整を行う高調波ゲイン調整部と、高調波ゲイン調整部によりゲイン調整された高調波成分信号と入力信号とを加算して、効果付与信号を生成する加算器と、加算器が生成した効果付与信号のゲイン調整を行う音量ゲイン調整部と、スピーカの特徴を表すスピーカ情報と、当該スピーカの設定音量とに応じて、高調波生成部が生成した高調波成分信号に乗算するゲイン値を算出し、高調波ゲイン調整部へ出力するゲイン制御部と、設定音量に応じて、加算器が生成した効果付与信号に乗算するゲイン値を算出し、音量ゲイン調整部へ出力する音量制御部とを備えるものである。 An audio signal reproduction device according to the present invention includes a bass component extraction unit that extracts a bass component signal from an input signal, a harmonic generation unit that generates a harmonic component signal from the bass component signal extracted by the bass component extraction unit, A harmonic gain adjustment unit that adjusts the gain of the harmonic component signal generated by the wave generation unit, and the harmonic component signal that has been gain-adjusted by the harmonic gain adjustment unit and the input signal are added to generate an effect-added signal. Generated by the harmonic generation unit according to the volume gain adjustment unit for adjusting the gain of the effect applying signal generated by the adder, speaker information representing the characteristics of the speaker, and the set volume of the speaker. A gain control unit that calculates a gain value to be multiplied by the harmonic component signal and outputs the gain value to the harmonic gain adjustment unit, and a gain value that is multiplied by the effect applying signal generated by the adder according to the set volume Calculated, in which and a volume control unit for outputting to the volume gain adjustment unit.
この発明によれば、入力信号から抽出した低音成分信号より高調波成分信号を生成し、この高調波成分信号にスピーカ情報と設定音量とに応じたゲイン値を乗算し、ゲイン調整された高調波成分信号と入力信号とを加算して効果付与信号を生成するようにしたので、再生装置の音量設定が小音量の場合にも高調波成分信号により十分な低音感が得られ、かつ、高調波成分信号のゲイン調整により音量によらず一定の低音感が得られるオーディオ信号再生装置を提供することができる。 According to the present invention, a harmonic component signal is generated from the bass component signal extracted from the input signal, and the harmonic component signal is multiplied by the gain value corresponding to the speaker information and the set volume, and the gain-adjusted harmonic is generated. Since the effect signal is generated by adding the component signal and the input signal, even when the volume setting of the playback device is low, a sufficient bass feeling can be obtained with the harmonic component signal, and the harmonics It is possible to provide an audio signal reproducing apparatus that can obtain a constant low-frequency feeling regardless of the volume by adjusting the gain of the component signal.
実施の形態1.
図1に示すオーディオ信号再生装置は、オーディオ信号を入力信号に用いて、後述の処理を施した出力信号を生成し、不図示のスピーカへ出力して再生させるものである。このオーディオ信号再生装置は、スピーカの最低共振周波数f0の情報をスピーカ情報として格納するスピーカ情報格納部1と、入力信号から低音成分信号を抽出する低音成分抽出部2と、抽出した低音成分信号より高調波成分信号を生成する高調波生成部3と、高調波成分信号のゲインを調整する乗算器である高調波ゲイン調整部4と、ゲイン調整した高調波成分信号と入力信号を加算して効果付与信号を生成する加算器5と、効果付与信号に設定音量に対応するゲインを乗算する乗算器である音量ゲイン調整部6と、スピーカが再生する設定音量値を受け付けて音量情報として格納する音量情報格納部7と、スピーカ情報と音量情報とを基に音量ゲイン調整部6で乗算するゲインを算出する音量制御部9とから構成される。
Embodiment 1 FIG.
The audio signal reproduction device shown in FIG. 1 uses an audio signal as an input signal to generate an output signal that has been subjected to processing described later, and outputs it to a speaker (not shown) for reproduction. This audio signal reproduction apparatus includes a speaker information storage unit 1 that stores information on the lowest resonance frequency f 0 of the speaker as speaker information, a bass
次に、図2に示すオーディオ信号再生装置のフローチャートに従って、各部の詳細を説明する。オーディオ信号再生装置が動作を開始するにあたり、スピーカ情報格納部1には、予め、スピーカの最低共振周波数f0をスピーカ情報として格納しておき、必要に応じてスピーカ情報を低音成分抽出部2及びゲイン制御部8へ出力する。また、音量情報格納部7は、設定音量値を受け付けて音量情報として格納し、必要に応じて音量情報をゲイン制御部8及び音量制御部9へ出力する。
Next, details of each unit will be described according to the flowchart of the audio signal reproducing device shown in FIG. When the audio signal reproduction device starts operation, the speaker information storage unit 1 stores in advance the lowest resonance frequency f 0 of the speaker as speaker information, and the speaker information is stored in the bass
ステップST1にて低音成分抽出部2は、入力信号が入力されると、スピーカ情報格納部1からスピーカ情報を取得し、スピーカの最低共振周波数f0以下の低音成分からなる低音成分信号を入力信号から抽出して高調波生成部3へ出力する。
例えば、スピーカの最低共振周波数f0が100Hzである場合には、100Hz以下の低音成分からなる低音成分信号が生成される。
In step ST1, when an input signal is input, the bass
For example, if the lowest resonance frequency f 0 of the speaker is 100Hz, the bass component signal consisting of bass components 100Hz is generated.
ステップST2にて高調波生成部3が、低音成分抽出部2の低音成分信号を基にして高調波成分信号を生成し、高調波ゲイン調整部4へ出力する。高調波生成部3の高調波生成方法としては、低音成分信号のパワーに追従する高調波成分信号を生成する方法であればよく、ピークホールド、全波整流、及び半波整流等の波形変形を用いた生成方法である。
In step ST <b> 2, the
ステップST3にて、高調波ゲイン調整部4は、音量情報格納部7の音量情報に基づいて設定音量が変更されているか確認する。
設定音量が変更されていない場合(ステップST3“NO”)、ステップST4にて高調波ゲイン調整部4が、ゲイン制御部8から出力されたゲイン値を高調波生成部3の高調波成分信号に乗算し、ゲイン調整した高調波成分信号を加算器5へ出力する。続くステップST5にて加算器5が、高調波ゲイン調整部4がゲイン調整した高調波成分信号を入力信号と加算して効果付与信号を生成し、音量ゲイン調整部6へ出力する。続くステップST6にて音量ゲイン調整部6が、音量制御部9から出力されたゲイン値を加算器5の効果付与信号に乗算し、ゲイン調整した効果付与信号を出力信号として出力する。
In step ST3, the harmonic
When the set volume has not been changed (step ST3 “NO”), the harmonic
次に、設定音量が変更された場合を説明する(ステップST3“YES”)。
ステップST7にてゲイン制御部8が、スピーカ情報格納部1からスピーカ情報を、音量情報格納部7から音量情報をそれぞれ取得し、最低共振周波数f0と設定音量を基に高調波ゲイン調整部4で高調波成分信号に乗算するためのゲイン値を算出して高調波ゲイン調整部4へ出力する。その後のステップST4では、高調波ゲイン調整部4が、この新たに算出されたゲイン値を高調波成分信号に乗算することとなる。
Next, a case where the set volume is changed will be described (step ST3 “YES”).
高調波ゲイン調整部4が高調波成分信号に乗算するゲイン値は、設定音量を変更した場合でも常に一定の低音感が得られるような値に設定する。以下、具体的な設定方法を、図3に示す等ラウドネス曲線に基づいて説明する。図3のグラフは、縦軸が音圧レベル[dB]、横軸が周波数[Hz]を示す。この例では、60ホンとなる音圧レベルを基準音量とし、実線はその基準音量での等ラウドネス曲線、破線は等ラウドネス曲線を−20dB平行移動した曲線、一点鎖線は基準音量から設定音量を20dB下げた等ラウドネス曲線を示す。ここで、設定音量を基準音量から20dB下げるために、実線で示す等ラウドネス曲線の各音圧レベルを各周波数一律に−20dB下げて、下側へ平行移動させるように調整すると、破線で示す曲線になる。
しかし、先立って説明したように、人間の聴覚は周波数帯域によって感度が異なり、特に低音は感度が鈍く、音量が小さくなるほど低音が聴き取りにくくなる特性があるので、100Hzの低音は1kHzの音と比べて5.7dB分追加で小さくなった(即ち25.7dB小さくなった)と知覚される。
これより、破線で示す曲線になるように各周波数一律で音圧レベルを調整するのではなく、一点鎖線で示す等ラウドネス曲線に基づいて低音成分の音圧レベルを調整することが望ましい。従って、スピーカの最低共振周波数f0(ここでは100Hz)を参照周波数とすると、等ラウドネス曲線より、高調波ゲイン調整部4で高調波成分信号に乗算するゲイン値は、基準音量と設定音量の変動音量(−20dB)より+5.7dB大きいゲイン値にするのがよい。
The gain value that the harmonic
However, as described above, the sensitivity of human hearing varies depending on the frequency band, and in particular, the sensitivity of bass sounds is dull. The lower the volume, the harder it is to hear, so 100 Hz bass sounds as 1 kHz sound. It is perceived that the size is reduced by adding 5.7 dB (that is, 25.7 dB).
Accordingly, it is desirable to adjust the sound pressure level of the bass component based on the equal loudness curve indicated by the alternate long and short dash line, instead of adjusting the sound pressure level uniformly for each frequency so as to obtain the curve indicated by the broken line. Accordingly, when the lowest resonance frequency f 0 (100 Hz in this case) of the speaker is set as a reference frequency, the gain value multiplied by the harmonic component signal by the harmonic
続いて、図4に示す等ラウドネス曲線に基づいて、基準音量から設定音量を上げる場合のゲイン値設定方法を説明する。図4のグラフは、縦軸が音圧レベル(dB)、横軸が周波数(Hz)を示す。この例でも、60ホンとなる音圧レベルを基準音量とし、実線はその基準音量での等ラウドネス曲線、破線は等ラウドネス曲線を+20dB平行移動した曲線、一点鎖線は基準音量から設定音量を20dB上げた等ラウドネス曲線を示す。
設定音量を基準音量から一律20dB上げると、100Hzの低音は1kHzの音と比べ、6.2dB分追加で大きくなった(即ち26.2dB大きくなった)と知覚される。従って、スピーカの最低共振周波数f0(ここでは100Hz)を参照周波数とすると、等ラウドネス曲線より、高調波ゲイン調整部4で高調波成分信号に乗算するゲイン値は基準音量と設定音量の変動音量(+20dB)より−6.2dB小さいゲイン値にするのがよい。
Next, a gain value setting method when the set volume is raised from the reference volume will be described based on the equal loudness curve shown in FIG. In the graph of FIG. 4, the vertical axis represents the sound pressure level (dB) and the horizontal axis represents the frequency (Hz). In this example as well, the sound pressure level of 60 phones is set as the reference volume, the solid line is an equal loudness curve at the reference volume, the broken line is a curve obtained by translating the equal loudness curve by +20 dB, and the alternate long and short dash line is the set volume increased by 20 dB from the reference volume. Shows an equal loudness curve.
When the set sound volume is uniformly increased by 20 dB from the reference sound volume, it is perceived that the low frequency of 100 Hz is increased by 6.2 dB (ie, increased by 26.2 dB) compared to the sound of 1 kHz. Therefore, assuming that the lowest resonance frequency f 0 (100 Hz in this case) of the speaker is the reference frequency, the gain value multiplied by the harmonic component signal by the harmonic
図3及び図4を用いて説明したように、ゲイン制御部8は、予め任意の音量を基準音量として設定しておき、この基準音量より設定音量が小さい場合は基準音量と設定音量の変動音量より大きいゲイン値を求め、他方、基準音量より設定音量が大きい場合は変動音量より小さいゲイン値を求める。
As described with reference to FIGS. 3 and 4, the
また、ゲイン制御部8は、上述のゲイン値設定方法以外の方法を用いてもよい。図5のグラフは、基準音量から設定音量を変動させた場合の変動音量(設定音量−基準音量)とゲイン値の関係をまとめたグラフであり、縦軸がゲイン[dB]、横軸が変動音量[dB]を示す。図5において、点線は変動音量とゲイン値の読み取り値の折れ線、一点鎖線はその読み取り値を1次関数で関数近似した直線、実線は読み取り値を4次関数で関数近似した曲線を示す。なお、関数近似の次数は、オーディオ信号再生装置の設計仕様に併せて任意の次数を選択すればよい。以下に、1次関数及び4次関数の場合に関して、最小二乗法による多項式近似を行って算出した関数の例を下式(1)、(2)に示す。但し、基準音量からの音量変動がない場合はゲイン変動もないため、近似多項式の定数項を0とする。
G=−0.2750v (1)
G=−1.993×10−6v4−3.2547×10−5v3
+0.00125426v2−0.27538v (2)
ここで、Gはゲイン値[dB]、vは基準音量からの変動音量[dB]とする。
Further, the
G = −0.2750v (1)
G = -1.993 × 10 −6 v 4 −3.2547 × 10 −5 v 3
+ 0.00125426v 2 -0.27538v (2)
Here, G is a gain value [dB], and v is a fluctuation volume [dB] from the reference volume.
この例では、関数近似に多項式を用いたが、これに限定されるものではなく、ラジアル基底関数等を用いてもよい。 In this example, a polynomial is used for function approximation, but the present invention is not limited to this, and a radial basis function or the like may be used.
図5を用いて説明したように、ゲイン制御部8は、基準音量から設定音量を変動させた場合の変動音量とゲイン値の関係を関数近似した関数の情報を有し、変動音量に応じたゲイン値をその関数より算出する。
なお、ゲイン制御部8が複数の関数を有して、基準音量からの変動音量が−30dBより小さい場合は4次の近似関数、大きい場合は1次の近似関数を選択するというように、基準音量からの変動音量に応じて関数を変更してゲイン値を算出してもよい。
As described with reference to FIG. 5, the
It should be noted that the
ステップST8にて音量制御部9が、音量情報格納部7から音量情報を取得し、設定音量を基に音量ゲイン調整部6で効果付与信号に乗算するためのゲイン値を算出して音量ゲイン調整部6へ出力する。この音量制御部9は、等ラウドネス曲線を基にゲイン値を算出するゲイン制御部8とは異なり、再生装置の設定音量からのみゲイン値を算出すると共に、最低共振周波数f0以下の低音成分を含む全ての周波数帯域に対して一律にゲイン調整を実施する。なお、音量制御部9は、音量情報格納部7に格納されている再生装置の設定音量に対応するゲイン値を、予め設定したテーブルとして用意して音量制御部9に設定しておき、設定音量(音量情報)に対応するゲイン値をこのテーブルから選択してもよい。
その後のステップST6では、音量ゲイン調整部6が、この新たに算出されたゲイン値を効果付与信号に乗算することとなる。
オーディオ信号再生装置は、以上の一連の処理を繰り返して、出力信号を生成する。
In step ST8, the
In subsequent step ST6, the sound volume gain adjustment unit 6 multiplies the effect applying signal by the newly calculated gain value.
The audio signal reproduction device generates an output signal by repeating the above series of processing.
以上より、実施の形態1によれば、オーディオ信号再生装置を、入力信号より低音成分信号を抽出する低音成分抽出部2と、低音成分抽出部2が抽出した低音成分信号より高調波成分信号を生成する高調波生成部3と、高調波生成部3が生成した高調波成分信号のゲイン調整を行う高調波ゲイン調整部4と、高調波ゲイン調整部4によりゲイン調整された高調波成分信号と入力信号とを加算して効果付与信号を生成する加算器5と、加算器5が生成した効果付与信号のゲイン調整を行う音量ゲイン調整部6と、スピーカの特徴を表す最低共振周波数f0をスピーカ情報として格納しておくスピーカ情報格納部1と、スピーカの設定音量を音量情報として取得する音量情報格納部7と、スピーカ情報と音量情報とに応じて高調波成分信号に乗算するゲイン値を算出し、高調波ゲイン調整部4へ出力するゲイン制御部8と、音量情報に応じて効果付与信号に乗算するゲイン値を算出し、音量ゲイン調整部6へ出力する音量制御部9とを備えるように構成した。このため、入力信号よりスピーカの最低共振周波数f0以下の低音成分を抽出した低音成分信号の高調波成分信号を入力信号と加算することで効果付与信号を生成するので、スピーカが最低共振周波数f0以下の低音を再生することが困難であっても、その高調波成分によって低音感を擬似的に得ることができる。
As described above, according to the first embodiment, the audio signal reproduction device is configured to extract the harmonic component signal from the bass
また、上記実施の形態1によれば、ゲイン制御部8を、所定の音量を基準音量とし、この基準音量より設定音量が大きい場合は、基準音量から当該設定音量への変動音量より小さいゲインになるように、この基準音量より設定音量が小さい場合は、基準音量から当該設定音量への変動音量より大きいゲインになるように、基準音量及び各設定音量の等ラウドネス曲線を基に、最低共振周波数f0におけるゲイン値を算出するように構成した。また、この関係を関数近似して、予めゲイン制御部8に関数を設定しておくように構成した。このため、ゲイン制御部8が等ラウドネス曲線を基に、基準音量からの変動音量に応じて、高調波成分信号に乗算するゲイン値を変更することにより、設定音量が変更された場合でも一定の低音感を得ることができ、さらに、設定音量が小さい場合でも低音感が希薄にならない。また、設定音量が大きい場合には高調波成分信号のゲイン値を小さくするので、スピーカで出力信号をクリップすることによる再生音の音質劣化を防ぐことができる。
Further, according to the first embodiment, the
実施の形態2.
実施の形態2に係るオーディオ信号再生装置は、図面上は図1に示す構成と同じでありその動作も図2に示すフローチャートと同じであるため、以下では図1及び図2を援用して本実施の形態2を説明する。
The audio signal reproducing apparatus according to the second embodiment has the same configuration as that shown in FIG. 1 and the operation thereof is also the same as that shown in the flowchart of FIG.
ステップST5にて加算器5が、入力信号とゲイン調整された高調波成分信号とを加算する際、入力信号が小さいと、入力信号に比べ高調波成分信号の割合が大きくなることから、出力信号の歪み感が強まり、音質が劣化する場合がある。そこで、これを防止するために、ゲイン制御部8が高周波成分信号に乗算するゲイン値を算出した際に(ステップST7)、算出したゲイン値が任意の閾値を越える場合は、この閾値をゲイン値にする。
When the
図6のグラフは、基準音量から設定音量を変動させた場合の変動音量(設定音量−基準音量)とゲイン値の関係をまとめたグラフであり、縦軸がゲイン[dB]、横軸が変動音量[dB]を示す。点線は変動音量とゲイン値の読み取り値の折れ線、実線は読み取り値を1次関数で関数近似した直線と+8dBの閾値とを組み合わせた折れ線を示す。
ゲイン制御部8は、図6に示すような1次関数の情報と閾値の情報を有し、設定音量が大きく、1次関数から算出したゲイン値が閾値を越えない場合はそのゲイン値を高調波ゲイン調整部4へ出力し、一方、設定音量が小さく、1次関数から算出したゲイン値が閾値を越える場合は閾値を高調波ゲイン調整部4へ出力する。
The graph of FIG. 6 is a graph summarizing the relationship between the change volume (set volume−reference volume) and the gain value when the set volume is changed from the reference volume. The vertical axis represents the gain [dB] and the horizontal axis represents the fluctuation. Indicates volume [dB]. A dotted line indicates a broken line of the reading values of the fluctuation sound volume and the gain value, and a solid line indicates a broken line obtained by combining a straight line obtained by approximating the reading value with a linear function and a threshold of +8 dB.
The
また、入力信号とゲイン調整された高調波成分信号とを加算する際に、再生装置の設定音量が大きいと、スピーカで再生される出力信号が歪むことがある。そこで、歪による音質劣化を防止するために、マイク等を用いてスピーカから再生される出力信号を収音して入力信号との歪率を測定し、ゲイン制御部8がその歪率に応じてゲイン値を変更する。ゲイン値を変更する変更点は、設定音量を大きくした際に出力信号がクリップして急に歪率が大きくなる点とする。従って、変更点はスピーカの特性に応じて変更すればよい。そして、ゲイン制御部8は高周波成分信号に乗算するゲイン値を算出する際に(ステップST7)、変更点を境に、ゲイン値をより小さい値又は0にする。
In addition, when the input signal and the harmonic component signal whose gain has been adjusted are added, if the set volume of the playback device is large, the output signal played back by the speaker may be distorted. Therefore, in order to prevent sound quality deterioration due to distortion, the output signal reproduced from the speaker is collected using a microphone or the like, and the distortion rate with the input signal is measured, and the
図7のグラフは、基準音量から設定音量を変動させた場合の変動音量(設定音量−基準音量)が+10dBのときに歪率が急に大きくなる場合のゲイン値設定方法を説明するグラフであり、縦軸がゲイン[dB]、横軸が変動音量[dB]を示す。点線は変動音量とゲイン値の読み取り値の折れ線、実線は読み取り値を1次関数で関数近似した直線を示す。この例では、変動音量が+10dBになると出力信号がクリップして急に歪率が大きくなると仮定して、+10dBを変更点とする。そのため、実線で示すゲイン値は、変動音量+10dBを境に、+10dBより大きければ0dB(図7のA)又はより小さい値(図7のB)になり、+10dBより小さければ1次関数で関数近似した直線に従う値になる。
ゲイン制御部8は、図7に示すような1次関数の情報と、スピーカの特性に応じた変更点の情報と、変更点より変動音量が大きい場合のゲイン値の情報とを有し、ゲイン制御部8が高周波成分信号に乗算するゲイン値を算出する際に(ステップST7)、設定音量が小さく、変動音量が変更点より小さい場合には1次関数からゲイン値を算出し、一方、設定音量が大きく、変動音量が変更点より大きい場合には1次関数から算出されるゲイン値より小さい値のゲイン値を算出するか、又は0を選択して、高調波ゲイン調整部4へ出力する。
The graph of FIG. 7 is a graph for explaining a gain value setting method when the distortion rate suddenly increases when the set volume is changed from the reference volume when the changed volume (set volume−reference volume) is +10 dB. The vertical axis represents gain [dB], and the horizontal axis represents variable volume [dB]. A dotted line indicates a broken line of the reading values of the fluctuation sound volume and the gain value, and a solid line indicates a straight line obtained by approximating the reading values by a linear function. In this example, assuming that the output signal is clipped and the distortion rate suddenly increases when the fluctuation volume becomes +10 dB, +10 dB is set as the change point. Therefore, the gain value indicated by the solid line is 0 dB (A in FIG. 7) or smaller value (B in FIG. 7) if it is larger than +10 dB, and approximates a function with a linear function if it is smaller than +10 dB. The value follows the straight line.
The
なお、図示例では、上記実施の形態1で説明したゲイン値設定方法のうちの1次関数で関数近似した直線からゲイン値を算出する方法に閾値を組み合わせたが、これに限定されるものではなく、上記実施の形態1で説明したその他のゲイン値設定方法に閾値を組み合わせる構成であってもよい。
また、図6及び図7を用いて説明したゲイン値設定方法を組み合わせる構成であってもよい。
In the illustrated example, the threshold value is combined with the method of calculating the gain value from the straight line approximated by the linear function in the gain value setting method described in the first embodiment. However, the present invention is not limited to this. Instead, the configuration may be such that the threshold is combined with the other gain value setting method described in the first embodiment.
Moreover, the structure which combines the gain value setting method demonstrated using FIG.6 and FIG.7 may be sufficient.
以上より、実施の形態2によれば、ゲイン制御部8は、算出したゲイン値が所定の閾値を越える場合に、当該ゲイン値に代えてこの閾値を高調波ゲイン調整部4へ出力するように構成した。このため、設定音量が小さい場合は高調波成分信号のゲイン値を一定値にできるので、入力信号に高調波成分信号を加算する際に高調波成分信号の割合を一定量に抑えて低音感を得つつも歪み感を弱め、音質劣化を防ぐことができる。
As described above, according to the second embodiment, the
また、実施の形態2によれば、ゲイン制御部8は、算出したゲイン値をスピーカ特性に応じて調整するように構成した。このため、設定音量が大きい場合は高調波成分信号のゲイン値を小さくできるので、入力信号に高調波成分信号を加算する際に、スピーカで出力信号をクリップすることによる再生音の音質劣化を防ぐことができる。
Further, according to the second embodiment, the
実施の形態3.
実施の形態3に係るオーディオ信号再生装置は、図面上は図1に示す構成と同じでありその動作も図2に示すフローチャートと同じであるため、以下では図1及び図2を援用して本実施の形態3を説明する。
The audio signal reproducing apparatus according to the third embodiment has the same configuration as that shown in FIG. 1 and the operation thereof is the same as that shown in the flowchart of FIG. A third embodiment will be described.
このオーディオ信号再生装置は、スピーカ情報格納部1が、図8に示すような複数のスピーカの最低共振周波数f0をテーブルにしたスピーカ情報として格納している。但し、複数のスピーカ全てがオーディオ信号再生装置に接続されている必要はなく、接続される可能性のあるスピーカのスピーカ情報を予め設定しておけばよい。そして、スピーカ情報格納部1は、接続するスピーカに応じて、そのスピーカのスピーカ情報、即ちスピーカ識別用のインデックスと最低共振周波数f0とを低音成分抽出部2及びゲイン制御部8へ出力する。
In this audio signal reproducing apparatus, the speaker information storage unit 1 stores the minimum resonance frequency f 0 of a plurality of speakers as shown in FIG. 8 as speaker information in a table. However, it is not necessary for all the plurality of speakers to be connected to the audio signal reproducing device, and speaker information of speakers that may be connected may be set in advance. The speaker information storage unit 1 outputs the speaker information of the speaker, that is, the speaker identification index and the lowest resonance frequency f 0 to the bass
ステップST1にて低音成分抽出部2が、接続するスピーカに応じて、そのスピーカのスピーカ情報をスピーカ情報格納部1から取得し、スピーカ毎に最低共振周波数f0以下の低音成分からなる低音成分信号を入力信号から抽出して高調波生成部3へ出力する。
In step ST1, the bass
ステップST7にてゲイン制御部8は、接続するスピーカに応じて、そのスピーカのスピーカ情報をスピーカ情報格納部1から取得し、音量情報格納部7から音量情報を取得して、そのスピーカ情報に対応するインデックスのスピーカの最低共振周波数f0と設定音量を基に、高調波ゲイン調整部4で高調波成分信号に乗算するためのゲイン値を算出して高調波ゲイン調整部4へ出力する。
なお、ゲイン制御部8によるゲイン値設定方法は、上記実施の形態1で説明した方法でもよいし、上記実施の形態1,2で説明した方法を組み合わせてもよい。
In step ST7, the
Note that the gain value setting method by the
以上より、実施の形態3によれば、スピーカ情報格納部1は、スピーカ情報として、複数のスピーカの最低共振周波数f0からなるテーブル情報を格納しておき、低音成分抽出部2は、スピーカ毎に、最低共振周波数f0以下の周波数帯域を低音成分信号として抽出するように構成した。このため、接続スピーカに応じて処理を適切に変更することができ、再生装置の設定音量が変動しても、一定の低音感を得ることができる。
As described above, according to the third embodiment, the speaker information storage unit 1 stores table information including the lowest resonance frequencies f 0 of a plurality of speakers as speaker information, and the bass
実施の形態4.
図9は、実施の形態4のオーディオ信号再生装置の構成を示し、図1と同一又は相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図9に示すオーディオ信号再生装置は、新たに基本周波数検出部10を備え、高調波成分信号に乗算するゲイン値をゲイン制御部8が算出する際に、スピーカの最低共振周波数f0を参照する代わりに、基本周波数検出部10が低音成分信号から検出した基本周波数を参照する構成にする。
FIG. 9 shows the configuration of the audio signal reproduction apparatus according to the fourth embodiment. The same or corresponding parts as those in FIG. The audio signal reproduction device shown in FIG. 9 newly includes a fundamental
次に、図10に示すオーディオ信号再生装置のフローチャートに従って、基本周波数検出部10の詳細を説明する。なお、図10において図2と同一又は相当の処理については同一の符号を付し説明を省略する。
この基本周波数検出部10は、ステップST1にて低音成分抽出部2が抽出した低音成分信号から、基本周波数を検出し、その周波数のn倍の周波数(nは整数、かつ、n≧1)を周波数情報としてゲイン制御部8へ出力する(ステップST11)。
基本周波数検出部10の基本周波数検出方法としては、自己相関関数、低音成分信号のゼロクロス点検出、ピーク値検出を用いた方法があるが、これらに限定されるものではなく、基本周波数を検出する任意の方法を用いてもよい。
Next, details of the
The
The fundamental frequency detection method of the fundamental
検出した基本周波数に変更があれば(ステップST12“YES”)、ステップST7にてゲイン制御部8が、基本周波数検出部10より出力された周波数情報と、音量情報格納部7から取得した音量情報とを用いて、高調波ゲイン調整部4で高調波成分信号に乗算するためのゲイン値を算出して高調波ゲイン調整部4へ出力する。
ゲイン制御部8によるゲイン値設定方法は、上記実施の形態1で説明した方法でもよいし、上記実施の形態1,2で説明した方法を組み合わせてもよい。なお、上記実施の形態1,2ではゲイン制御部8がゲイン値を算出する際にその参照周波数として最低共振周波数f0を用いたが、本実施の形態4では基本周波数検出部10が出力する周波数情報を参照周波数とする。
If there is a change in the detected fundamental frequency (step ST12 “YES”), the
The gain value setting method by the
以上より、実施の形態4によれば、オーディオ信号再生装置は、低音成分抽出部2が抽出した低音成分信号より基本周波数を検出して、基本周波数のn倍の周波数を周波数情報として出力する基本周波数検出部10を備え、ゲイン制御部8は、スピーカの設定音量と、基本周波数検出部10が出力した周波数情報とに応じて、高調波生成部3が生成した高調波成分信号に乗算するゲイン値を算出し、高調波ゲイン調整部4へ出力するように構成した。このため、設定音量が変更される場合だけでなく、低音成分信号の基本周波数を検出する度に、高調波成分信号に乗算するゲイン値が更新されるため、低音成分信号に含まれる周波数成分に依存せず、一定の低音感を得ることができる。
As described above, according to the fourth embodiment, the audio signal reproduction device detects a fundamental frequency from the bass component signal extracted by the bass
なお、上記実施の形態1〜4において、ゲイン制御部8及び音量制御部9が各ゲイン値を算出して更新するタイミングは、図2及び図10に示すタイミング以外(例えばステップST1の前段等)であってもよく、適宜設計すればよい。
In the first to fourth embodiments, the timing at which the
また、上記実施の形態1〜4のオーディオ信号再生装置は、スピーカ情報格納部1、低音成分抽出部2、高調波生成部3、高調波ゲイン調整部4、加算器5、音量ゲイン調整部6、音量情報格納部7、ゲイン制御部8、音量制御部9、及び基本周波数検出部10をそれぞれ専用のハードウェアで構成してもよい。あるいは、オーディオ信号再生装置をコンピュータで構成してもよく、その場合は上記各部の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、コンピュータのCPUがメモリに格納されているプログラムを実行する。
In addition, the audio signal reproduction apparatuses according to the first to fourth embodiments include the speaker information storage unit 1, the bass
1 スピーカ情報格納部、2 低音成分抽出部、3 高調波生成部、4 高調波ゲイン調整部、5 加算器、6 音量ゲイン調整部、7 音量情報格納部、8 ゲイン制御部、9 音量制御部、10 基本周波数検出部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Speaker information storage part, 2 Bass component extraction part, 3 Harmonic generation part, 4 Harmonic gain adjustment part, 5 Adder, 6 Volume gain adjustment part, 7 Volume information storage part, 8 Gain control part, 9
Claims (9)
前記低音成分抽出部が抽出した低音成分信号より高調波成分信号を生成する高調波生成部と、
前記高調波生成部が生成した高調波成分信号のゲイン調整を行う高調波ゲイン調整部と、
前記高調波ゲイン調整部によりゲイン調整された前記高調波成分信号と前記入力信号とを加算して、効果付与信号を生成する加算器と、
前記加算器が生成した効果付与信号のゲイン調整を行う音量ゲイン調整部と、
スピーカの特徴を表すスピーカ情報と、当該スピーカの設定音量とに応じて、前記高調波生成部が生成した高調波成分信号に乗算するゲイン値を算出し、前記高調波ゲイン調整部へ出力するゲイン制御部と、
前記設定音量に応じて、前記加算器が生成した効果付与信号に乗算するゲイン値を算出し、前記音量ゲイン調整部へ出力する音量制御部とを備えるオーディオ信号再生装置。 A bass component extraction unit that extracts a bass component signal from the input signal;
A harmonic generation unit that generates a harmonic component signal from the bass component signal extracted by the bass component extraction unit;
A harmonic gain adjustment unit for adjusting the gain of the harmonic component signal generated by the harmonic generation unit;
An adder that adds the harmonic component signal gain-adjusted by the harmonic gain adjustment unit and the input signal to generate an effect-given signal;
A volume gain adjustment unit for adjusting the gain of the effect applying signal generated by the adder;
A gain that multiplies the harmonic component signal generated by the harmonic generation unit according to speaker information that represents the characteristics of the speaker and the set volume of the speaker, and that is output to the harmonic gain adjustment unit A control unit;
An audio signal reproduction apparatus comprising: a volume control unit that calculates a gain value to be multiplied by the effect applying signal generated by the adder according to the set volume and outputs the gain value to the volume gain adjustment unit.
低音成分抽出部は、前記最低共振周波数以下の周波数帯域を低音成分信号として抽出することを特徴とする請求項1記載のオーディオ信号再生装置。 The speaker information is the lowest resonance frequency of the speaker,
2. The audio signal reproduction device according to claim 1, wherein the bass component extraction unit extracts a frequency band equal to or lower than the lowest resonance frequency as a bass component signal.
低音成分抽出部は、前記スピーカ毎に、前記最低共振周波数以下の周波数帯域を低音成分信号として抽出する請求項1記載のオーディオ信号再生装置。 The speaker information is table information including the lowest resonance frequencies of a plurality of speakers.
The audio signal reproduction device according to claim 1, wherein the bass component extraction unit extracts a frequency band equal to or lower than the lowest resonance frequency for each speaker as a bass component signal.
ゲイン制御部は、スピーカの設定音量と、前記基本周波数検出部が出力した周波数情報とに応じて、高調波生成部が生成した高調波成分信号に乗算するゲイン値を算出し、前記高調波ゲイン調整部へ出力することを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1項記載のオーディオ信号再生装置。 A fundamental frequency detection unit that detects a fundamental frequency from the bass component signal extracted by the bass component extraction unit and outputs it as frequency information,
The gain control unit calculates a gain value to be multiplied by the harmonic component signal generated by the harmonic generation unit according to the set volume of the speaker and the frequency information output from the fundamental frequency detection unit, and the harmonic gain 4. The audio signal reproduction device according to claim 1, wherein the audio signal reproduction device outputs the signal to an adjustment unit.
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