JP5488389B2 - 音響信号処理装置 - Google Patents
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Description
図6に示す音量&ラウドネス制御回路100において、入力された音響信号は帯域分離フィルタ群により高域成分、中域成分および低域成分の帯域別の成分に分離される。帯域分離フィルタ群は、音響信号の高域成分を抽出するハイパスフィルタ(HPF)110と、音響信号の中域成分を抽出するバンドパスフィルタ(BPF)111と、音響信号の低域成分を抽出するローパスフィルタ(LPF)112から構成されている。HPF110から出力される高域成分は乗算器113において、係数発生部119により発生された係数が乗算されてレベル制御される。また、LPF112から出力される低域成分は乗算器115において、係数発生部119により発生された係数が乗算されてレベル制御される。乗算器113から出力されるレベル制御された高域成分と、BPF111から出力されたレベル制御されていない中域成分と、乗算器115から出力されるレベル制御された低域成分とは、混合部114において混合されて出力信号が形成される。混合部114からの出力信号は乗算器116において係数発生部118により発生された係数が乗算されて出力レベルが制御される。
図1に示す音響装置1において、サウンドソース2はスピーカ5で再生すべき音響信号の供給源となる装置であり、CDプレーヤ、レコーダやミキサ等をサウンドソース2とすることができる。サウンドソース2からの音響信号は、本発明にかかる音響信号処理装置3に入力される。音響信号処理装置3は、特定のスピーカ5への音響信号の供給のために、そのスピーカ5に専用に用意された信号処理を行う「スピーカプロセッサ」と呼ばれる信号処理を行う。音響信号処理装置3により信号処理が施された音響信号は、パワーアンプにより電力増幅されてスピーカ5に供給され放音される。スピーカ5は、全帯域用の1つのスピーカからなるフルレンジスピーカ、高域用のスピーカ(トゥイーター)と低域用のスピーカ(ウーファー)からなる2ウェイスピーカ、高域用のスピーカ(トゥイーター)と中域用のスピーカ(スコーカー)および低域用のスピーカ(ウーファー)からなる3ウェイスピーカ等とされる。
なお、音響信号処理装置3は、パワーアンプ4やスピーカ5とは独立した装置とすることができるが、音響信号処理装置3をパワーアンプ4に内蔵したり、音響信号処理装置3とパワーアンプ4とを、スピーカ5に内蔵するようにしてもよい。
この図は、レベルが検出される音響信号と、レベル制御される音響信号が同じ音響信号である場合の特性図である。本実施例では、レベルが検出される音響信号とレベル制御される音響信号とが異なっているが、参照レベルに応じて生成される係数は基本的にこの図の場合と同じとされる。図2に示すグラフの横軸は参照入力レベルであり、縦軸はゲイン制御された信号のレベル(信号出力レベル)である。デシベルスケールであるので、信号出力レベルは、参照入力レベルにゲインを加算した値(リニアスケールでの乗算に相当)として表される。図2に示すグラフにおける傾斜した破線は、ゲインが0デシベル(リニアの「1」に相当)で一定の場合であり、入力する音響信号のレベルと出力される音響信号のレベルが等しくなる。参照入力レベルによるレベル制御が行われない中域成分の特性がこれに相当する。
図2に示すグラフにおける実線は、特性Xに従って制御された成分(高域成分又は低域成分)の信号出力レベルを示しており、ゲインが動的に変化している。すなわち、実線が破線より上にある範囲では、中域成分より当該成分のゲインが高く、バランス的に「持ち上げられた状態」といえる。逆に、実線が破線より下にある範囲では、中域成分より当該成分のゲインが小さく、バランス的に「下げられた状態」といえる。具体的には、参照入力レベルが小音量域のレベルのときは、特性Xに従って制御された成分は、破線より上に位置してゲインが「1」を超えており、当該成分の信号出力レベルは中域成分より大きくなる。また、参照入力レベルが微音量域の時は、特性Xに従って制御された成分は、参照入力レベルが小さくなるに従って次第に破線より下に位置するようになってゲインが「1」未満となり、当該成分の信号出力レベルは中域成分より小さくなる。さらに、参照入力レベルが中音量域−大音量域の中音量域以上とされる時は、特性Xに従って制御された成分は、参照入力レベルが大きくなるに従って次第に破線より下に位置するようになってゲインが「1」未満となり、当該成分の信号出力レベルは中域成分より小さくなる。
そして、本発明にかかる音響信号処理装置3においては、出力する音響信号の全帯域のレベルを参照入力レベルとして、高域成分は特性Xに従ってレベル制御され、出力する音響信号の低域成分のレベルを参照入力レベルとして、低域成分は特性Xに従ってレベル制御される。これにより、入力される音響信号の低域成分の信号出力レベルと高域成分の信号出力レベルとが別々に制御されるようになり、音響信号の特性に最適な動的ラウドネス制御を行うことができる。
図3に示す音響信号処理装置3において、入力された音響信号は乗算器10に入力され、音量つまみ12の回転角度に応じた係数を発生する係数発生部11からの係数が乗算される。これにより、音響信号の全帯域の音量レベルが音量つまみ12の回転角度に応じてレベル制御される。乗算器10から出力される音量つまみ12に応じた音量レベルとされた音響信号は、帯域分離フィルタ群により高域成分、中域成分および低域成分の帯域別の成分に分離される。帯域分離フィルタ群は、音響信号の高域成分を抽出するハイパスフィルタ(HPF)13と、音響信号の中域成分を抽出するバンドパスフィルタ(BPF)14と、音響信号の低域成分を抽出するローパスフィルタ(LPF)14とから構成されている。HPF13から出力される高域成分は乗算器16において、係数発生部21により発生された第1係数が乗算されてレベル制御される。また、LPF15から出力される低域成分は乗算器17において、係数発生部24により発生された第2係数が乗算されてレベル制御される。乗算器16から出力されるレベル制御された高域成分と、BPF14から出力されたレベル制御されていない中域成分と、乗算器17から出力されるレベル制御された低域成分とは、混合部18において混合され出力信号形成部19に供給される。出力信号形成部19は、供給された音響信号のレベル、周波数特性、振幅変化特性等の音響特性を制御して、サウンドシステムに供給するための出力信号を形成する。形成された出力信号は、サウンドシステムである、パワーアンプ4およびスピーカ5に供給される。例えば、スピーカ5が、全帯域用の1つのスピーカからなるフルレンジスピーカとされている場合、スピーカ間の位相やレベルのずれは起こりようがなく、スピーカから放音される音の周波数特性だけを制御すればよいので、出力信号形成部19はイコライザのみの構成とすればよい。このイコライザにより、例えば、放音される音の周波数特性をフラットにしたり、その低域成分を適宜増強したりすることができる。
また、分岐された出力信号はLPフィルタ22にも供給され、LPフィルタ22により出力信号の低域成分が抽出される。LPフィルタ22により抽出された低域成分はL検出部23に供給され、出力信号の低域成分のレベルが検出される。このL検出部23の立ち上がりの時定数は5〜10m秒程度、立ち下がり時定数は20〜30m秒程度とされており、低域成分のレベル変化にすばやく追従する。そして、L検出部23で検出されたレベルが参照入力レベルとされて、図2に示す特性Xを実現するためのゲインが、係数発生部24から第2係数として発生される。この場合、L検出部23で検出された参照入力レベルが、図2に示すゲイン「1」の破線上にあるときは、第2係数は「1」となり、破線より上にあるときは第2係数は「1」を超え、破線より下にあるときは第2係数は「1」未満となる。スピーカから放音される音響信号の特性制御が最終目的であるため、第1係数および第2係数生成のためのレベル検出は、乗算器17、混合器18等の途中段階における音響信号ではなく、サウンドシステムに出力される音響信号である出力信号形成部19の出力信号に対して行うのが好適とされる。また、出力信号形成部19における信号処理では、音響信号に複数サンプリング周期分の遅延が生じており、何れか一方のレベル検出を出力信号に対して行い、他方を途中段階の音響信号に対して行うと、第1係数と第2係数の変化タイミングが相互にずれてうまく制御できない。そのため、乗算器17の出力信号をL検出部23へは入力していないのである。
図4に示すマルチアンプ用の音響信号処理装置3−2においては、図3に示す乗算器10、係数発生部11および音量つまみ12が省略されて示されており、音量つまみ12の回転角度に応じてレベル制御された音響信号が、帯域分離フィルタ群に入力される。帯域分離フィルタ群において、HPF13と、BPF14とLPF15とにより高域成分、中域成分および低域成分の帯域別の成分に分離される。HPF13から出力される高域成分は乗算器16において、係数発生部21により発生された第1係数が乗算されてレベル制御される。また、LPF15から出力される低域成分は乗算器17において、係数発生部24により発生された第2係数が乗算されてレベル制御される。
図5に示すマルチアンプ用の音響信号処理装置3−3においては、図3に示す乗算器10、係数発生部11および音量つまみ12が省略されて示されており、音量つまみ12の回転角度に応じてレベル制御された音響信号が、帯域分離フィルタ群に入力される。帯域分離フィルタ群において、HPF13とBPF14とLPF15とにより高域成分、中域成分および低域成分の帯域別の成分に分離される。この場合、HPF13、BPF14およびLPF15がチャンネルデバイダとなり、音響信号を、高域スピーカ用に供給される高域成分と、中域スピーカ用に供給される中域成分と、低域スピーカ用に供給される低域成分とに分離している。従って、複数の各スピーカが受け持つ帯域に応じて、HPF13、BPF14およびLPF15の分離する周波数(カットオフ周波数)が異なる。
また、本発明にかかる音響信号処理装置において、出力信号形成部における調整処理は、周波数特性制御を行うEQ、レベル制御を行う乗算器、遅延制御を行う遅延部により構成したが、該調整処理を、その一部の処理だけとしても良いし、或いは、コンプレッサ処理、変調処理、ノンリニア変換処理などのその他の処理を含むようにしてもよい。
さらに、本発明の第1,2実施例の音響信号処理装置におけるLPフィルタ22のフィルタ特性は、LPF15のフィルタの特性と同じにすると好適となる。この場合、必ずしも同じ特性にしなければならないということはなく、多少異ならせても良い。
Claims (4)
- 1の音響信号を入力し、アンプとスピーカを含むサウンドシステムに供給するための出力音響信号を形成する音響信号処理装置であって、
前記入力する音響信号を、高域成分と、中域成分と、低域成分とに分離する第1帯域分離部と、
前記高域成分のレベルを、第1制御信号に応じて制御して出力する第1レベル制御部と、
前記低域成分のレベルを、第2制御信号に応じて制御して出力する第2レベル制御部と、
前記第1レベル制御部から出力された高域成分と、前記帯域分離部から出力された前記中域成分と、前記第2レベル制御部から出力された低域成分とを混合して、混合信号を出力する混合部と、
前記混合信号の音響特性を調整して、前記出力音響信号を形成する出力信号形成部と、
前記出力音響信号の音量レベルを検出し、検出された音量レベルに基づいて、前記第1制御信号を生成して出力する第1制御信号生成部と、
前記出力音響信号の低域成分の音量レベルを検出し、検出された音量レベルに基づいて、前記第2制御信号を生成する第2制御信号生成部と、
を備えたことを特徴とする音響信号処理装置。 - 前記サウンドシステムは、複数の帯域に対応する複数のスピーカを、対応する複数のアンプで駆動するマルチアンプ方式のサウンドシステムであって、
前記出力信号形成部は、前記混合信号を、前記複数の帯域毎の音響信号に分離し、該分離された各帯域の音響信号の音響特性を調整して、前記複数のアンプに供給する複数の音響信号からなる前記出力音響信号を形成する出力信号形成部であることを特徴とする請求項1記載の音響信号処理装置。 - 1の音響信号を入力し、高域スピーカ、中域スピーカ、低域スピーカを、対応する高域アンプ、中域アンプ、低域アンプで駆動するマルチアンプ方式のサウンドシステムに供給するための、高域、中域、低域の出力音響信号を形成する音響信号処理装置であって、
前記入力する音響信号を、高域成分と、中域成分と、低域成分とに分離する第1帯域分離部と、
前記高域成分のレベルを、第1制御信号に応じて制御して出力する第1レベル制御部と、
前記低域成分のレベルを、第2制御信号に応じて制御して出力する第2レベル制御部と、
前記第1レベル制御部から出力された高域成分の音響特性を調整して、前記高域の出力音響信号を形成し、前記帯域分離部から出力された中域成分の音響特性を調整して、前記中域の出力音響信号を形成し、前記第2レベル制御部から出力された低域成分の音響特性を調整して、前記低域の出力音響信号を形成する出力信号形成部と、
前記出力信号形成部から出力された前記高域、中域、低域の出力音響信号を混合して、混合信号を出力する混合部と、
前記混合信号の音量レベルを検出し、検出された音量レベルに基づいて、前記第1制御信号を生成して出力する第1制御信号生成部と、
前記低域の出力音響信号の音量レベルを検出し、検出された音量レベルに基づいて、前記第2制御信号を生成する第2制御信号生成部と、
を備えたことを特徴とする音響信号処理装置。 - 前記第1制御信号生成部における音量レベルの検出は、所定の第1の立ち上がり時定数および第1の立ち下がり時定数を用いて行い、
前記第2制御信号生成部における音量レベルの検出は、前記所定の第1の立ち上がり時定数および第1の立ち下がり時定数より短い、所定の第2の立ち上がり時定数および第2の立ち下がり時定数を用いて行うことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の音響信号処理装置。
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