JP5501883B2 - ダイナミック周波数補正装置および音質補正装置 - Google Patents

Description

本発明はダイナミック周波数補正装置および音質補正装置に関し、より詳細には、オーディオ信号によって出力された音響信号により、スピーカで歪音が発生することを防止することが可能なダイナミック周波数補正装置および音質補正装置に関する。

車を運転する場合に、車室内でラジオや音楽などを聴くユーザが多く存在する。特に最近では、良好な音響環境を車室内に求めるユーザが多くなっている。このため、車室内で音響調整を行うことにより、最適な音響環境を構築する方法が数多く提案されている。

しかしながら、車両メーカー、車種、車両のグレードなどに応じて、スピーカの設置位置や設置個数などが異なるため、車室内の良好な音響環境を各車両において個別に設定する必要があるという問題が存在していた。

このため、車両メーカー、車種、車両のグレードなどに応じて求められた車両に最適な音場補正データを、データベース化して構築し、音場環境の最適化を図るユーザに対して、このデータベースより目的とする車両の音場補正データを提供して、最適な音響環境を迅速かつ簡易に実現させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、一方で、車両毎に音場補正データを求めるのではなく、車室内における所望の目標応答曲線の範囲に入るように、フィルタの周波数、振幅および帯域を自動的に最適化することにより、スピーカより出力される音楽の周波数特性を補正して、車室内での音響特性を向上させる方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００３―１５３４００号公報 特開２０００―１５２３７４号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２に示した方法を用いても、周波数の調整により特定の周波数帯域の補正量が大きくなった場合には、再生された音楽の音量が大音量となってスピーカで歪音が発生してしまい、音質が大きく損なわれてしまうおそれがあるという問題があった。

このため、一般的にチューニング担当者が、全体の調整バランスを考慮して、音量が大きくなりそうな周波数の信号レベルを抑えるようにして音響調整を行っている。しかしながら、チューニング担当者により補正が行われた場合であっても、音量が想定していた信号レベル以上に大きくなった場合には、あらかじめ設定した一定の補正量だけでは、十分に信号レベルを低減させることができず、歪音の発生を招いてしまうことがあった。また、音量が小さい場合には、該当する周波数の音量の補正量が足りなくなり、全体としての音響効果のバランスが、損なわれてしまうおそれがあった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、オーディオ信号の信号レベルが大きい場合には、音量に応じて歪音が生じないように信号レベルの補正量を調整し、オーディオ信号の信号レベルが小さい場合には、十分な信号レベルとなるように補正を行うことが可能なダイナミック周波数補正装置および音質補正装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るダイナミック周波数補正装置は、オーディオ信号を帯域別に分割する帯域分割手段と、該帯域分割手段により帯域別に分割された帯域別信号の信号レベルに反比例させて、前記帯域別信号の信号レベルを補正するために用いる第１補正値を、前記帯域別に算出する第１補正値算出手段と、前記帯域分割手段により帯域別に分割されなかった全帯域信号の信号レベルに反比例させて、前記全帯域信号の信号レベルを補正するために用いる全帯域の補正値を算出する全帯域補正値算出手段と、前記第１補正値算出手段により算出された前記帯域別の第１補正値に対して、前記全帯域補正値算出手段により算出された全帯域の補正値を加算することにより、全帯域信号の信号レベルを反映した第２補正値を、前記帯域別に算出する第２補正値算出手段と、前記帯域分割手段により帯域分割された帯域別の帯域別信号に対して、前記第２補正値を帯域毎に乗算することにより、帯域別信号の重み付けを行う重み付け手段と、該重み付け手段により重み付けされた帯域毎の帯域別信号を合成することにより全帯域に係る補正後のオーディオ信号を生成する合成手段とを有し、さらに、前記合成手段により生成された補正後のオーディオ信号の信号レベルが、スピーカの出力許容量を超えないように、前記第２補正値算出手段により算出された第２補正値が所定上限値より大きいか否かを検出し、検出された第２補正値が所定上限値より大きい場合には、当該第２補正値を所定上限値に変更する第２補正値変更手段を有することを特徴とする。

本発明に係るダイナミック周波数補正装置では、第１補正値算出手段において、各帯域の帯域別信号（帯域分割されたオーディオ信号）の信号レベル（信号レベルの値）に反比例させた第１補正値を、帯域別に算出することができる。従って、帯域別信号の信号レベルが大きい場合には、第１補正値が低い値となるので、重み付け手段により重み付けが行われた帯域別信号の信号レベルを効果的に小さくすることができる。一方で、帯域別信号の信号レベルが小さい場合には、第１補正値を大きくすることができるので、重み付け手段により重み付けが行われた帯域別信号の信号レベルを効果的に大きくすることができる。

このように、オーディオ信号における信号レベルを帯域別に判断し、信号レベルが大きい帯域においては、信号レベルを低減させることができるので、帯域毎に最適な信号レベル補正を行うことが可能となる。また、信号レベルが小さい帯域においては、帯域毎に信号レベルを増大させることができるので、オーディオ信号に対する迫力感・重厚感などを効果的に付加することが可能となる。

また、オーディオ信号に対して乗算される第２補正値は、帯域別に求められた第１補正値だけでなく、全帯域における補正値が加えられた値であるため、帯域別の信号レベルだけでなく、全帯域の信号レベルをも考慮した補正を、オーディオ信号に付加することができる。

従って、第２補正値に基づいて補正されたオーディオ信号は、帯域毎の信号レベルを効果的に補正しつつも、全体的なバランスをも考慮した補正を行うことが可能となる。さらに、補正後のオーディオ信号は、パラメトリックイコライザなどを用いた従来の補正方法で補正されたオーディオ信号に比べて、各帯域における音響効果をより効果的なものにすることができると共に、オーディオ信号の全帯域の信号レベルを考慮したバランスに優れた補正を行うことが可能となる。

また、検出された第２補正値が所定上限値より大きい場合には、補正後のオーディオ信号がスピーカの出力許容量を超えた信号レベルで出力されないように、第２補正値変更手段が、該当する帯域の第２補正値を所定上限値に変更する。このため、第２補正値に基づいて音質補正されたオーディオ信号の信号レベルが、第２補正値に基づく補正に伴ってスピーカの出力許容量を超えてしまい、歪音を発生させてしまうことを防止することができる。さらに、スピーカの出力許容量を超えないぎりぎりの範囲で補正が行われるように第２補正値の所定上限値を設定することにより、最も効果的な音質補正を行うことが可能となる。

また、上述したダイナミック周波数補正装置において、前記全帯域補正値算出手段は、前記オーディオ信号における信号レベル変化を平滑化させた信号を用いて前記全帯域の補正値の算出を行うと共に、前記全帯域信号の信号レベルに反比例させて前記全帯域の補正値を算出する場合に用いる係数値の絶対値を、前記帯域別信号の信号レベルに反比例させて前記第１補正値算出手段で第１補正値を算出する場合に用いる係数値の絶対値よりも小さくして、前記全帯域の補正値の算出を行うものであってもよい。

上述したように、本発明に係るダイナミック周波数補正装置の全帯域補正値算出手段では、オーディオ信号における信号レベル変化を平滑化させた信号を用いて全帯域の補正値の算出を行う。このため、全帯域補正値算出手段により算出される全帯域の補正値は、帯域別信号の信号レベル変化に基づいて求められる第１補正値に比べて、変化量が緩やかな性質を備えることになる。

さらに、本発明に係るダイナミック周波数補正装置の全帯域補正値算出手段では、全帯域信号の信号レベルに反比例させて全帯域の補正値を算出する場合に用いる係数値の絶対値を、帯域別信号の信号レベルに反比例させて第１補正値算出手段で第１補正値を算出する場合に用いる係数値の絶対値よりも小さくして、全帯域の補正値の算出を行う。このようにして全帯域の補正値の算出を行うことによって、帯域別信号の信号レベル変化に伴って変動される第１補正値の変化量に比べて、全帯域の信号を示すオーディオ信号の信号レベル変化に伴って変動される全帯域の補正値の変化量を緩やかにすることが可能となる。

従って、本発明に係るダイナミック周波数補正装置では、平滑化されたオーディオ信号に基づいて全帯域の補正値を求めることにより、補正値の変化量を緩やかなものとし、さらに、算出する場合に用いる係数値の絶対値を小さくして全帯域の補正値の変化量を緩やかなものにすることによって、全帯域信号の信号レベル変化に緩やかに対応した全帯域の補正値を求めることができる。

このため、全帯域信号の信号レベル変化を緩やかに反映させた全帯域の補正値と、帯域別信号の信号レベル変化を、帯域毎にダイナミックに反映させた帯域別の第１補正値とに基づいて、第２補正値を求めることができる。従って、合成手段において最終的に補正されたオーディオ信号は、帯域毎にダイナミックな音響効果を発現させることができると共に、全帯域の信号レベル変化を緩やかに反映させ、全体的なバランスに優れた音響特性を発現させることが可能となる。

さらに、上述したダイナミック周波数補正装置において、前記第２補正値変更手段は、前記第２補正値算出手段により算出された第２補正値が所定下限値よりも小さいか否かを検出し、検出された第２補正値が所定下限値よりも小さい場合には、当該第２補正値を所定下限値に変更するものであってもよい。

上述したダイナミック周波数補正装置では、第２補正値変更手段において、第２補正値が所定下限値よりも低い値であった場合には、第２補正値を所定下限値に変更する。このように第２補正値を変更することにより、大きすぎる帯域別信号の信号レベルに反比例して第２補正値があまりにも小さな値に低減されてしまい、該当する帯域の信号レベルが、全帯域の信号レベルとのバランスを損なうほど小さな信号レベルとなってしまうことを防止することができる。

また本発明に係る音質補正装置は、上述したダイナミック周波数補正装置と、該ダイナミック周波数補正装置により補正が行われた補正後のオーディオ信号に対して、パラメトリックイコライザを用いて帯域別に信号レベル補正を行う固定周波数補正装置とを備えることを特徴とする。

本発明に係る音質補正装置は、上述したダイナミック周波数補正装置に加えて、パラメトリックイコライザを用いて帯域毎に信号レベル補正を行う固定周波数補正装置を備えている。ダイナミック周波数補正装置では、オーディオ信号に対して、帯域毎にダイナミックな音質補正を行いつつも、全帯域の信号レベル変化を反映させた緩やかな音質補正を行うことによって、全体的なバランスを損なうことなく帯域毎に効果的な音質補正が行うことができる。

このようにしてダイナミック周波数補正装置により、帯域別の信号レベルと全帯域の信号レベルとに応じて補正が行われたオーディオ信号に対して、固定周波数補正装置でパラメトリックイコライザを用いた信号レベル補正を行うことにより、スピーカにおける歪音の発生などを全帯域的に抑制しつつ、オーディオ信号の補正を帯域毎に効果的に行うことが可能となる。

さらに、ダイナミック周波数補正装置により行われる音質補正は、オーディオ信号の信号レベルを所定上限値と所定下限値と間の範囲内で調整したものであるため、ダイナミック周波数補正装置において音質補正が行われたオーディオ信号に対して、固定周波数補正装置により補正を行ったとしても、ダイナミック周波数補正装置を用いずに固定周波数補正装置だけで補正を行った場合の音響特性と共通した音響効果を奏することができる。このため、固定周波数補正装置だけで補正を行うことを想定して音響チューニングが行われた音響環境であっても、音響チューニングの整合性を保ちつつ効果的な音響効果を付加することが可能となる。

本発明に係るダイナミック周波数補正装置によれば、各帯域の帯域別信号（帯域分割されたオーディオ信号）の信号レベル（信号レベルの値）に反比例させた第１補正値を、帯域別に算出することができる。従って、帯域別信号の信号レベルが大きい場合には、第１補正値が低い値となるので、重み付け手段により重み付けが行われた帯域別信号の信号レベルを効果的に小さくすることができる。一方で、帯域別信号の信号レベルが小さい場合には、第１補正値を大きくすることができるので、重み付け手段により重み付けが行われた帯域別信号の信号レベルを効果的に大きくすることができる。

このように、オーディオ信号における信号レベルを帯域別に判断し、信号レベルが大きい帯域においては、信号レベルを低減させることができるので、帯域毎に最適な信号レベル補正を行うことが可能となる。また、信号レベルが小さい帯域においては、帯域毎に信号レベルを増大させることができるので、オーディオ信号に対する迫力感・重厚感などを効果的に付加することが可能となる。

また、オーディオ信号に対して乗算される第２補正値は、帯域別に求められた第１補正値だけでなく、全帯域における補正値が加えられた値であるため、帯域別の信号レベルだけでなく、全帯域の信号レベルをも考慮した補正を、オーディオ信号に付加することができる。

従って、第２補正値に基づいて補正されたオーディオ信号は、帯域毎の信号レベルを効果的に補正しつつも、全体的なバランスをも考慮した補正を行うことが可能となる。さらに、補正後のオーディオ信号は、パラメトリックイコライザなどを用いた従来の補正方法で補正されたオーディオ信号に比べて、各帯域における音響効果をより効果的なものにすることができると共に、オーディオ信号の全帯域の信号レベルを考慮したバランスに優れる補正を行うことが可能となる。

また、検出された第２補正値が所定上限値より大きい場合には、補正後のオーディオ信号がスピーカの出力許容量を超えた信号レベルで出力されないように、第２補正値変更手段が、該当する帯域の第２補正値を所定上限値に変更する。このため、第２補正値に基づいて音質補正されたオーディオ信号の信号レベルが、第２補正値に基づく補正に伴ってスピーカの出力許容量を超えてしまい、歪音を発生させてしまうことを防止することができる。さらに、スピーカの出力許容量を超えないぎりぎりの範囲で補正が行われるように第２補正値の所定上限値を設定することにより、最も効果的な音質補正を行うことが可能となる。

本実施の形態に係る車載用オーディオ装置の概略構成を示したブロック図である。 本実施の形態に係るダイナミック周波数補正部の概略構成を示したブロック図である。 本実施の形態に係るゲイン制御部の概略構成を示したブロック図である。 本実施の形態に係る重み付け合成部の概略構成を示したブロック図である。 本実施の形態に係る固定周波数補正部の概略構成を示したブロック図である。 （ａ）は、本実施の形態に係るダイナミック周波数補正部の第１フィルタ部〜第３フィルタ部において設定される中心周波数、選択度Ｑ、最大ゲインを示した表であり、（ｂ）は、第１フィルタ部〜第３フィルタ部のフィルタ特性を示した図である。 （ａ）は、本実施の形態に係る固定周波数補正部の第１ＰＥＱ部〜第３ＰＥＱ部において設定される中心周波数、選択度Ｑ、最大ゲインを示した表であり、（ｂ）は、第１ＰＥＱ部〜第３ＰＥＱ部とＨＰＦ部とのフィルタ特性を示した図である。 （ａ）は、本実施の形態に係る第１レベル検出部〜第４レベル検出部における最大値検出区間の設定値と、最大値オーバーラップ区間の設定値とが示された表であり、（ｂ）は、本実施の形態に係る第１ＡＲフィルタ部〜第４ＡＲフィルタ部において設定されるアタック時間およびリリース時間の設定値を示した表である。 （ａ）本実施の形態に係る第１レベル検出部〜第４レベル検出部において、最大値検出区間および最大値オーバーラップ区間が６４サンプルに設定された場合における出力信号の信号レベル変化を示した図であり、（ｂ）は、本実施の形態に係る第１ＡＲフィルタ部〜第４ＡＲフィルタ部において、図８（ｂ）に示されるアタック時間およびリリース時間の設定値が設定された場合における出力信号の信号レベル変化を示した図である。 本実施の形態に係る第１ゲイン計算部〜第４ゲイン計算部におけるＧｓ，Ｇｉ，Ｇｏの設定値を示した表である （ａ）は、本実施の形態に係る第１オフセット部〜第３オフセット部で算出されたフィルタゲイン１〜３と、オフセット信号との信号レベル変化を示した図であり、（ｂ）は、入力信号の信号レベルに応じて第３オフセット部で求められたオフセットゲインのフィルタ特性を、入力信号のフィルタ処理に応じて場合分けした状態を示した図である。 （ａ）は、オーディオ信号としてホワイトノイズを用い、さらに、オーディオ信号の信号レベルが小さい場合における、フィルタゲイン１〜３およびオフセット信号の信号レベル変化を示した図であり、（ｂ）は、同じホワイトノイズであって信号レベルが大きい場合における、フィルタゲイン１〜３およびオフセット信号の信号レベル変化を示した図である。 本実施の形態に係るダイナミック周波数補正部および固定周波数補正部を備えた音質補正装置の全帯域のフィルタ特性Ａと、固定周波数補正部だけを備えた音質補正装置の全帯域のフィルタ特性Ｂとを比較して示した図である。

以下、本発明に係る音質補正装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係る音質補正装置を備えた車載用オーディオ装置２を示したブロック図である。本実施の形態では、図１に示すように、音質補正装置１が、車載用オーディオ装置２に内蔵される構成について説明するが、音質補正装置１は、必ずしも車載用オーディオ装置２に内蔵される構成には限定されず、音質補正装置１が車載用オーディオ装置２に対して別体に構成されて接続されるものであってもよい。

音質補正装置１は、ダイナミック周波数補正部（ダイナミック周波数補正装置）３と、固定周波数補正部（固定周波数補正装置）４とを有しており、音量設定部５を介して、音源部６に接続されている。

音源部６は、ユーザの操作に伴って様々なソースより所望のオーディオ信号を出力することが可能となっている。具体的に、音源部６では、ＣＤ，ＤＶＤ，ＭＤ，ハードディスクなどの記録メディアからオーディオ信号を読み出すことによって、あるいは、ラジオなどで放送されるオーディオ信号を受信することによって、音量設定部５を介して音質補正装置１へオーディオ信号を出力する。

音量設定部５は、車載用オーディオ装置２のフロントパネルなどに設けられているボリュームボタン（あるいはボリュームつまみ。図示省略）と、ボリュームボタンの操作に応じて、音源部６より出力されたオーディオ信号の音量調整を行う音量調整部（図示省略）とを有している。ユーザによりボリュームボタンが操作されると、操作量に応じて音量調整部で音量の増減処理が行われ、音量の増減処理が行われたオーディオ信号がダイナミック周波数補正部３へと出力される。

ダイナミック周波数補正部３は、音量設定部５においてオーディオ信号が増加処理された場合において、プラス側（音量が増加処理された側）の信号レベルに応じてオーディオ信号の周波数特性をダイナミックに補正する役割を有している。ここで、ダイナミックに補正するとは、増加量に応じて補正量を適切に変化させることを意味し、固定周波数補正部４において周波数特性が一定に（補正値が固定された状態で）補正される点で、補正方法が異なっている。

図２は、ダイナミック周波数補正部３の概略構成を示したブロック図である。ダイナミック周波数補正部３は、ｎ個のフィルタ部７（第１フィルタ部７−１〜第ｎフィルタ部７−ｎ。本発明に係る帯域分割手段の一例に該当する。）と、ゲイン制御部８と、重み付け合成部９とを有している。

第１フィルタ部７−１〜第ｎフィルタ部７−ｎは、オーディオ信号を帯域別に分割するためのフィルタであり、本実施の形態に係る音質補正装置１では、２次のピーキングフィルタを適用する。各フィルタ部７は、それぞれ周波数毎にそのピーク周波数が段階的に異なる値に規定されている。このように各フィルタ部７のピーキング周波数を変化させることにより、オーディオ信号を所定の周波数帯域毎に分割して（出力１〜出力ｎに分割する。この出力１〜出力ｎは、本発明に係る帯域別信号の一例に該当する。）、ゲイン制御部８および重み付け合成部９へ出力する。

なお、本実施の形態に示す具体的なフィルタ部７の設定値などについては、後述する。また、ダイナミック周波数補正部３に入力された全帯域のオーディオ信号は、ｎ＋１番目の出力（出力ｎ＋１。この出力ｎ＋１は、本発明に係る全帯域信号の一例に該当する。）として、ゲイン制御部８および重み付け合成部９へ出力される。

図３は、ゲイン制御部８の概略構成を示した図である。ゲイン制御部８は、ｎ＋１個のレベル検出部１１（第１レベル検出部１１−１〜第ｎ＋１レベル検出部１１−ｎ＋１）と、ｎ＋１個のアタックリリースフィルタ部１２（以下ＡＲフィルタ部とする。第１ＡＲフィルタ部１２−１〜第ｎ＋１ＡＲフィルタ部１２−ｎ＋１）と、ｎ＋１個のゲイン計算部１３（第１ゲイン計算部１３−１〜第ｎ＋１ゲイン計算部１３−ｎ＋１。第１ゲイン計算部１３−１〜第ｎゲイン計算部１３−ｎは、本発明に係る第１補正値算出手段の一例に該当する。第ｎ＋１ゲイン計算部１３−ｎ＋１は、本発明に係る全帯域補正値算出手段の一例に該当する。）と、ｎ個のオフセット部１４（第１オフセット部１４−１〜第ｎオフセット部１４−ｎ。第１オフセット部１４−１〜第ｎオフセット部１４−ｎは、本発明に係る第２補正値算出手段および第２補正値変更手段の一例に該当する。）とを有している。

レベル検出部１１（第１レベル検出部１１−１〜第ｎ＋１レベル検出部１１−ｎ＋１）は、音量設定部５において音量調整されたオーディオ信号を絶対値化した後に、所定時間区間における最大値を検出し、検出された最大値を一定時間だけ保持して１サンプル毎のレベル検出信号を求めて、ＡＲフィルタ部１２へ出力する。

ＡＲフィルタ部１２（第１ＡＲフィルタ部１２−１〜第ｎ＋１ＡＲフィルタ部１２−ｎ＋１）は、あらかじめ設定されたアタック時間とリリース時間とに基づいて、レベル検出部１１より出力されたオーディオ信号の応答速度調整を行う。具体的には、オーディオ信号の信号レベルが上昇する場合（アタックの場合）には、上昇した信号レベルが、アタック時間だけ維持されるように調整（フィルタ処理）を行い、オーディオ信号の信号レベルが下降する場合（リリースの場合）には、下降した信号レベルが、リリース時間だけ維持されるように調整（フィルタ処理）を行う。このようにアタック時間およびリリース時間に基づいて応答速度調整を行うことになって、ＡＲフィルタ部１２でフィルタ処理されたレベル検出信号の平滑化を行うことが可能となる。なお、ＡＲフィルタ部１２における応答速度調整処理によって、レベル検出部１１よりＡＲフィルタ部１２に対して出力されたオーディオ信号は、デシベル変換されたレベル検出信号（帯域別信号）となる。

次に、ゲイン計算部１３では、ＡＲフィルタ部１２においてデシベル変換されたレベル検出信号に、次述する式（１）を適用して制御信号Ｃを帯域別に生成する処理を行う。
Ｃ＝−Ｇｓ×（Ｖ−Ｇｉ）＋Ｇｏ ・・・式（１）
ただし、Ｃは制御信号［ｄＢ］（本発明に係る第１補正値の一例に該当する。）、Ｇｓはゲイン係数（第１ゲイン計算部１３−１のＧｓ〜第ｎゲイン計算部１３−ｎのＧｓは、本発明に係る第１補正値を算出する場合に用いる係数値の絶対値の一例に該当し、第ｎ＋１ゲイン計算部１３−ｎ＋１のＧｓは、本発明に係る全帯域の補正値を算出する場合に用いる係数値の絶対値の一例に該当する。）、Ｖはレベル検出信号［ｄＢ］、Ｇｉは、制御開始時の信号レベル［ｄＢ］、Ｇｏは、制御開始時のゲインオフセット［ｄＢ］（本発明に係る所定下限値に該当する。）を示している。

これらのうち、ゲイン係数を示すＧｓと、制御開始時の信号レベル［ｄＢ］を示すＧｉと、制御開始時のゲインオフセット［ｄＢ］を示すＧｏとは、初期値として一定の値があらかじめ設定される。これらの値の設定については後述する。

また、式（１）に示すように、ゲイン係数Ｇｓの係数が−１であるため、制御信号Ｃ（第１補正値）の信号レベルは、レベル検出信号Ｖ（帯域別信号）の信号レベルに反比例させた値として求められる。従って、レベル検出信号Ｖの信号レベル、つまり帯域別に分割されたオーディオ信号の信号レベルが大きい場合には、制御信号Ｃの値が低い値となり、後述する重み付け合成部９で合成された信号の信号レベルを効果的に小さくすることができる。一方で、レベル検出信号Ｖの信号レベルが小さい場合には、制御信号Ｃの値が高い値となり、重み付け合成部９で合成された信号の信号レベルを効果的に大きくすることができる。

このように、オーディオ信号の信号レベルを帯域別に判断し、信号レベルが大きい帯域では、信号レベルを低減させることにより、帯域毎に最適な信号レベル補正を行うことが可能となる。また、信号レベルが小さい帯域においては、信号レベルを増大させることにより、オーディオ信号に対する迫力感・重厚感などを効果的に付加することが可能となる。

オフセット部１４は、全帯域の信号レベルに応じて、各帯域の制御信号Ｃをオフセットさせる処理を行う。全帯域の信号レベルに応じて、各帯域の制御信号Ｃをオフセットさせることにより、全帯域の信号レベルが大きい場合に生じ得るスピーカの歪音を低減させることが可能となる。具体的に、オフセット部１４は、次述する式（２）に基づいて、各帯域の制御信号ＣをＣｏ（本発明に係る第２補正値に該当する。）で示される制御信号に修正する。

Ｃｏ＝Ｃ＋Ｃ' ・・・式（２）
ただし、Ｃｏ＞Ｇｍｘ の場合には、 Ｃｏ＝Ｇｍｘ
Ｃｏ＜Ｇｏ の場合には、 Ｃｏ＝Ｇｏ

なお、Ｃは、ゲイン計算部１３（第１ゲイン計算部１３−１〜第ｎゲイン計算部１３−ｎ）で帯域別に求められる制御信号［ｄＢ］を示している。また、Ｃ'は、第ｎ＋１ゲイン計算部１３−ｎ＋１で求められる全帯域の制御信号［ｄＢ］を示しており、この信号をオフセット信号（全帯域の補正値）という。Ｇｍｘは、制御信号Ｃｏとして認められ得る最大ゲインを示している。制御信号Ｃｏが最大ゲインＧｍｘよりも大きい値を示す場合には、制御信号Ｃｏの値が最大ゲインＧｍｘの値に変更（制御信号Ｃｏが最大ゲインＧｍｘを上限値として修正）される。この最大ゲインＧｍｘもあらかじめ設定される値（本発明に係る所定上限値に該当する。）である。この最大ゲインＧｍｘは、スピーカの出力特性に基づいて設定され、より詳細には、スピーカで歪音を生じない信号レベルとなるように、その上限値が決定（設定）される。

このように、制御信号Ｃｏが最大ゲインＧｍｘより大きい場合に、制御信号Ｃｏが最大ゲインＧｍｘの値に変更されるため、補正後のオーディオ信号がスピーカの出力許容量を超えた信号レベルで出力され、歪音を発生させてしまうことを防止することができる。さらに、スピーカの出力許容量を超えないぎりぎりの範囲で補正が行われるように最大ゲインＧｍｘの設定を行うことにより、最も効果的な音質補正を行うことが可能となる。

また、Ｇｏは、既に説明したように、制御開始時のゲインオフセット［ｄＢ］を示しており、制御信号ＣｏがＧｏよりも小さい場合には、制御信号Ｃｏの値がＧｏの値に変更（制御信号ＣｏがＧｏを下限値として修正）される。このように、制御信号ＣｏがＧｏより小さい場合に、制御信号ＣｏがＧｏの値に変更されるため、レベル検出信号Ｖの信号レベルに反比例する制御信号Ｃがあまりにも小さな値に低減されてしまい、該当する帯域の制御信号Ｃｏの信号レベルが、全帯域の信号レベルとのバランスを損なうほど小さな信号レベルとなってしまうことを防止することができる。

また、制御信号Ｃｏは、全帯域の信号レベルに応じてリニアにオフセット処理が行われる（値がリニアに変化する）。このように信号レベルに応じて制御信号Ｃｏの値が変化して、帯域毎のゲイン調節が行われる。制御信号Ｃｏは、帯域別にフィルタゲイン１〜ｗとして出力されることになる。

さらに、制御信号Ｃｏは、帯域別に求められる制御信号Ｃだけでなく、全帯域の制御信号Ｃ'（オフセット信号）が加えられた値であるため、帯域別の信号レベルだけでなく、全帯域の信号レベルをも考慮した補正を、オーディオ信号に付加することができる。従って、制御信号Ｃｏに基づいて音質補正されたオーディオ信号は、帯域毎の信号レベルを効果的に補正しつつも、全体的なバランスをも考慮した信号レベル補正を行うことが可能となる。

重み付け合成部９は、各フィルタ部７（第１フィルタ部７−１〜第ｎフィルタ部７−ｎ）の出力（出力１〜出力ｎ）と、ゲイン制御部８の各オフセット部１４（第１オフセット部１４−１〜第ｎオフセット部１４−ｎ）の出力（フィルタゲイン１〜ｗ）とを、それぞれ対応する帯域毎に乗算する役割を有している。そして、重み付け合成部９は、乗算された値と、フィルタ部７を介さない出力ｎ＋１とを合成部で合成する。

図４は、重み付け合成部９の概略構成を示したブロック図である。重み付け合成部９は、図４に示すように、ｎ個の乗算部１６（第１乗算部１６−１〜第ｎ乗算部１６−ｎ。本発明に係る重み付け手段の一例に該当する。）と、合成部（合成手段）１７とを有している。上述したように、各乗算部１６（第１乗算部１６−１〜第ｎ乗算部１６−ｎ）は、各フィルタ部７（第１フィルタ部７−１〜第ｎフィルタ部７−ｎ）の出力（出力１〜出力ｎ）を、各フィルタ部７の帯域に対応する各オフセット部１４（第１オフセット部１４−１〜第ｎオフセット部１４−ｎ）の出力（フィルタゲイン１〜ｗ）に乗算する。そして、乗算された各帯域の乗算値と、フィルタ部７を介していない出力ｎ＋１とが、合成部１７においてそれぞれ合成される。合成部１７で合成された信号は、全帯域の音響特性を反映させたオーディオ信号（補正後のオーディオ信号）となり、ダイナミック周波数補正部３から固定周波数補正部４へと出力される。

固定周波数補正部４は、マイナス側（音量が低減処理された側）の信号レベルに応じてオーディオ信号の周波数特性を固定的に補正する役割を有している。上述したように、ダイナミック周波数補正部３が、増加量に応じてダイナミックにオーディオ信号の補正を行うのに対して、固定周波数補正部４は、周波数補正における周波数特性が一定に（補正量が固定された状態で）補正される点で相違する。

図５は、固定周波数補正部４の概略構成を示したブロック図である。固定周波数補正部４は、カスケード接続されたｍ個のパラメトリックイコライザ部２０（以下、ＰＥＱ部とする。第１ＰＥＱ部２０−１〜第ｍＰＥＱ部２０−ｍ。本発明に係るパラメトリックイコライザの一例に該当する。）と、ハイパスフィルタ部２１（以下、ＨＰＦ部２１とする。）とを有している。本実施の形態に係る固定周波数補正部４では、ＨＰＦ部２１としてバタワースハイパスフィルタが用いられる。ＰＥＱ部２０およびＨＰＦ部２１は、いずれも、マイナス側のゲイン補正を行う。

固定周波数補正部４によりマイナス側のゲイン補正が行われたオーディオ信号は、図示を省略したスピーカへと出力され、音質補正装置１で補正されたオーディオ信号が、このスピーカより出力される。

このように、ダイナミック周波数補正部３は、オーディオ信号における出力ゲインのプラス側のゲイン補正を、信号レベルに応じて帯域別に変化させることにより、周波数特性をダイナミックに補正する。また、固定周波数補正部４は、オーディオ信号における出力ゲインのマイナス側のゲインを所定の値に設定して、周波数特性の補正を行う。

次に、具体的な設定値を示して、本実施の形態に係る音質補正装置１で、オーディオ信号の音質補正を行う処理について説明する。

図６（ａ）は、本実施の形態に係るダイナミック周波数補正部３の第１フィルタ部、第２フィルタ部および第３フィルタ部を構成するピーキングフィルタの設定値を示した表である。本実施の形態に係る音質補正装置１では、ダイナミック周波数補正部３に３個のフィルタ部（３バンドのピーキングフィルタ）が設けられている。図６（ａ）に示すように、第１フィルタ部は、中心周波数が７０Ｈｚに設定され、その選択度Ｑが２．５に設定されている。第２フィルタ部は、中心周波数が７００Ｈｚに設定され、その選択度Ｑが４．０に設定されている。さらに、第３フィルタ部は、中心周波数が８，０００Ｈｚに設定され、その選択度Ｑが１．５に設定されている。

図６（ｂ）は、上述した第１フィルタ部〜第３フィルタ部のそれぞれのフィルタ特性を示した図である。図６（ｂ）に示すように、第１フィルタ部のピークは７０Ｈｚとなり、第２フィルタ部のピークは７００Ｈｚとなり、第３フィルタ部のピークは８,０００Ｈｚとなっている。

さらに、図６（ａ）に示す表には、第１フィルタ部〜第３フィルタ部の最大ゲインＧｍｘの設定値が示されている。具体的には、図６（ａ）に示すように、第１フィルタ部の最大ゲインＧｍｘは１４ｄＢ、第２フィルタ部の最大ゲインＧｍｘは６ｄＢ、第３フィルタ部の最大ゲインＧｍｘは１２ｄＢに設定されている。この最大ゲインＧｍｘは、上述した式（２）において用いられる値であって、第１フィルタ部〜第３フィルタ部によって、帯域分割された各帯域の信号レベルが、最大ゲインＧｍｘよりも大きなゲインとなった場合に、各帯域の信号レベルが、最大ゲインＧｍｘを上限として制限されることになる。

一方で、本実施の形態に係る音質補正装置１では、固定周波数補正部４に３個のＰＥＱ部（３バンドのパラメトリックイコライザ）が設けられている。図７（ａ）は、本実施の形態に係る固定周波数補正部４の第１ＰＥＱ部、第２ＰＥＱ部および第３ＰＥＱ部におけるパラメトリックイコライザの設定値を示した表である。図７（ａ）に示すように、第１ＰＥＱ部は、中心周波数が１５０Ｈｚに設定され、その選択度Ｑが２．０に設定されている。第２ＰＥＱ部は、中心周波数が１，４００Ｈｚに設定され、その選択度Ｑが３．０に設定されている。さらに、第３ＰＥＱ部は、中心周波数が２，５００Ｈｚに設定され、その選択度Ｑが３．０に設定されている。

また、図７（ａ）に示すように、第１ＰＥＱ部〜第３ＰＥＱ部には、最大ゲインＧｍｘ２が設定されている。最大ゲインＧｍｘ２は、第１ＰＥＱ部〜第３ＰＥＱ部において、帯域毎の信号レベルをマイナス側に低減させるゲインを示している。具体的に、第１ＰＥＱ部では、最大ゲインＧｍｘ２として−６ｄＢ、第２ＰＥＱ部では、最大ゲインＧｍｘ２として−８ｄＢ、第３ＰＥＱ部では、最大ゲインＧｍｘ２として−６ｄＢが設定されている。

図７（ｂ）は、上述した第１ＰＥＱ部〜第３ＰＥＱ部のそれぞれのパラメトリックイコライザにおけるフィルタ特性を示した図である。図７（ｂ）に示すように、第１ＰＥＱ部の中心周波数は１５０Ｈｚとなり、第２ＰＥＱ部の中心周波数は１，４００Ｈｚとなり、第３ＰＥＱ部の中心周波数は２,５００Ｈｚとなっている。

また、本実施の形態に係る固定周波数補正部４のＨＰＦ部２１には、３次のバタワースハイパスフィルタが用いられており、図７（ｂ）に示すように、カットオフ周波数が４０Ｈｚに設定されている。

一方、図８（ａ）は、本実施の形態に係る第１レベル検出部〜第４レベル検出部における最大値検出区間の設定値と、最大値オーバーラップ区間の設定値が示されている。なお、図８（ａ）に示す設定値は、ダイナミック周波数補正部３に入力されるオーディオ信号のサンプリング周波数が、４４．１ｋＨｚのホワイトノイズである場合を示している。

図８（ａ）に示すように、第１レベル検出部〜第４レベル検出部の全ての最大値検出区間および最大値オーバーラップ区間が６４サンプルに設定されると、図９（ａ）に示すように、各レベル検出部において、オーディオ信号の信号レベルが６４サンプル区間ずつ同一の値に保持される。ここで、図９（ａ）に示されるオーディオ信号も、上述したホワイトノイズであって、音量設定部５において大きめの音量が設定された場合を示している。

第４レベル検出部には、図２に示す出力ｎ＋１のように、フィルタ部７を経ることなくダイナミック周波数補正部３へ伝達されたオーディオ信号が入力される。このため、第４レベル検出部では全帯域の信号レベルがそのまま反映されることになり、オーディオ信号において所定の帯域の検出を行う第１レベル検出部〜第３レベル検出部の信号レベルよりも高い信号レベルの値を示す。

本実施の形態に係る第１レベル検出部〜第４レベル検出部では、オーディオ信号としてホワイトノイズを用いているため、図９（ａ）に示すように、第１レベル検出部の信号レベルが最も低く、次いで、第２レベル検出部、第３レベル検出部そして第４レベル検出部と、信号レベルの値が順番に高くなっている。なお、オーディオ信号が一般的な音楽である場合には、低域になるほど信号レベルが大きくなる傾向があるため、図９（ａ）と異なり、第１レベル検出部の信号レベルの方が、他のレベル検出部よりも信号レベルが大きくなる。

図８（ｂ）は、本実施の形態に係る第１ＡＲフィルタ部〜第４ＡＲフィルタ部において設定されるアタック時間およびリリース時間の設定値を示した表である。第１ＡＲフィルタ部〜第３ＡＲフィルタ部におけるアタック時間の設定値はいずれも共通して０．０１ｓｅｃに設定され、信号レベルが上昇した際に迅速に信号レベル変化に対応するように値が設定されている。一方で、第１ＡＲフィルタ部〜第３ＡＲフィルタ部におけるリリース時間は、第１ＡＲフィルタ部が４ｓｅｃ、第２ＡＲフィルタ部が２ｓｅｃ、第３ＡＲフィルタ部が１ｓｅｃに設定され、高帯域のオーディオ信号ほど、リリース時間が長くなるように設定されている。

具体的には、図９（ｂ）に示すように、第３ＡＲフィルタ部における信号レベル変化は、リリース時間が、第１ＡＲフィルタ部および第２ＡＲフィルタ部のリリース時間よりも短いため、高い応答性を示している。また、第３ＡＲフィルタ部の信号レベル変化よりも、第２ＡＲフィルタ部の信号変化の方が、リリース時間が長いため緩やかになり、さらに、第２ＡＲフィルタ部の信号レベル変化よりも、第１ＡＲフィルタ部の信号変化の方が、緩やかになる。

なお、第４ＡＲフィルタ部のアタック時間は、第１ＡＲフィルタ部〜第３ＡＲフィルタ部において設定されるアタック時間の設定値よりも長い１ｓｅｃに設定され、リリース時間は、第２ＡＲフィルタ部と同様に、２ｓｅｃに設定される。これは、第４ＡＲフィルタ部より出力されるオーディオ信号が、各オフセット部１４におけるオフセット信号として適用されるため、第１ＡＲフィルタ部〜第３ＡＲフィルタ部に比べて、平滑度を大きくしたからである。図９（ｂ）に示す第４ＡＲフィルタ部の信号レベル変化から明らかなように、本実施の形態に係る第４ＡＲフィルタ部を通過したオーディオ信号は、信号レベルがほぼ一様な状態を示す信号となる。

図１０には、本実施の形態に係るゲイン計算部のＧｓ，Ｇｉ，Ｇｏの設定値が示されている。本実施の形態に係るダイナミック周波数補正部３には、第１ゲイン計算部〜第４ゲイン計算部の４個のゲイン計算部と、第１オフセット部〜第３オフセット部の３個のオフセット部とが設けられている。第１ゲイン計算部〜第４ゲイン計算部では、図１０で示されたＧｓ，Ｇｉ，Ｇｏの設定値に基づいて、式（１）で示した制御信号Ｃ［ｄＢ］がリニアに求められる。

さらに、第１オフセット部〜第３オフセット部は、第４ゲイン計算部において求められた制御信号Ｃ'をオフセット信号とし、第１ゲイン計算部〜第３ゲイン計算部で求められた制御信号Ｃ［ｄＢ］と、図６（ａ）に示した最大ゲインＧｍｘの設定値とに基づいて式（２）により、フィルタゲインを算出する。

図１１（ａ）は、第１オフセット部で算出されたフィルタゲイン１と、第２オフセット部で算出されたフィルタゲイン２と、第３オフセット部で算出されたフィルタゲイン３と、オフセット信号とのゲイン変化を、入力信号の信号レベルに応じて示したグラフである。

図１１（ａ）に示すように、フィルタゲイン１〜３は、各帯域内において入力信号の信号レベルが小さくなると、信号レベルに反比例するようにゲインが大きくなるが、各フィルタゲインにおける最大値は、図６（ａ）において設定された最大ゲインＧｍｘの設定値が上限となる。具体的に、フィルタゲイン１の最大値は、図６（ａ）の第１フィルタ部に規定される最大ゲインＧｍｘの値である１４ｄＢに対応して、図１１（ａ）においても１４ｄＢとなる。同様に、フィルタゲイン２の最大値は、図６（ａ）の第２フィルタ部に規定される最大ゲインＧｍｘの値である６ｄＢに対応して、図１１（ａ）においても６ｄＢとなり、フィルタゲイン３の最大値は、図６（ａ）の第３フィルタ部に規定される最大ゲインＧｍｘの値である１２ｄＢに対応して、図１１（ａ）においても１２ｄＢとなっている。

また、図１０において規定されるＧｏは、制御開始時のゲインオフセット［ｄＢ］を示しており、第１ゲイン計算部〜第３ゲイン計算部の全てにおいて０ｄＢに設定されている。このＧｏは、式（２）において示されるように、Ｃｏ＜Ｇｏの場合に、Ｃｏ＝Ｇｏに設定されるため、フィルタゲイン１〜フィルタゲイン３の全ての値は、Ｇｏ、つまり０ｄＢよりも低い値になることはない。図１１（ａ）においても、入力されるオーディオ信号（入力信号）の信号レベルが大きくなっても、フィルタゲイン１〜フィルタゲイン３のフィルタゲインの値は、０ｄＢより低い値になっていない。

さらに、図１０において規定されるＧｉは、制御開始時の信号レベル［ｄＢ］を示しており、第１ゲイン計算部では−６ｄＢ、第２ゲイン計算部では−３ｄＢ、第３ゲイン計算部では０ｄＢに設定されている。前述したように、フィルタゲイン１〜３は、入力信号の信号レベルが小さくなると、信号レベルに反比例するようにゲインが大きくなるが、この反比例に応じたゲインの増加処理を開始する入力信号の信号レベルがＧｉによって規定されることになる。

図１１（ａ）において、フィルタゲイン１の値が、０ｄＢ（Ｇｏで設定された値）から１４ｄＢ（Ｇｍｘで設定された値）へと増大を開始する起点は、入力信号の信号レベルが−６ｄＢの時点であり、この起点である−６ｄＢが、図１０に示すＧｉの値に該当する。同様に、フィルタゲイン２の値が、０ｄＢ（Ｇｏで設定された値）からＧｍｘで示された６ｄＢ（Ｇｍｘで設定された値）へと増大される起点は、Ｇｉの値である−３ｄＢであり、フィルタゲイン３の値が、０ｄＢ（Ｇｏで設定された値）から１２ｄＢ（Ｇｍｘで設定された値）へと増大される起点は、Ｇｉの値である０ｄＢである。

また、図１０において規定されるＧｓは、ゲイン係数を示しており、より詳細には、入力信号の信号レベルに反比例して信号レベルのゲインが大きくなるときの増加量（フィルタゲインの傾き）の絶対値を示している。図１０に示すように、第１ゲイン計算部のＧｓと第２ゲイン計算部のＧｓ（本発明に係る第１補正値を算出する場合に用いる係数値の絶対値の一例に該当する。）とは、値が０．９に設定されており、図１１（ａ）に示すように、フィルタゲイン１およびフィルタゲイン２の傾きは同じ傾斜角を描いている。一方で、第３ゲイン計算部のＧｓ（本発明に係る第１補正値を算出する場合に用いる係数値の絶対値の一例に該当する。）は、図１０に示すように、値が０．８に設定されており、図１１（ａ）に示すように、フィルタゲイン３の傾きは、フィルタゲイン１およびフィルタゲイン２の傾きよりも傾斜角が急になっている。

なお、図１１（ａ）に示されるオフセット信号も、上述したフィルタゲイン１〜３と同様に、図１０で設定されるＧｓ，Ｇｉ，Ｇｏと式（１）とに基づいて求められる。図１１（ａ）に示すように、オフセット信号においても、入力信号の信号レベルが図１０の第４ゲイン計算部のＧｉで示される値、つまり０ｄＢのときに、図１０の第４ゲイン計算部のＧｓで示される値、つまり−６ｄＢを起点として、図１０の第４ゲイン計算部のＧｓにおいて示される増加量（本発明に係る全帯域の補正値を算出する場合に用いる係数値の絶対値の一例に該当する。）、つまり０．５の傾きで、入力信号の信号レベルに反比例するようにして信号レベルのゲインが増大される。

図１１（ａ）に示すようにオフセット信号のゲインが変化するので、全帯域の信号レベルが大きい場合には、オフセット量がマイナス側へ大きく変化されることになり、このような変化によって、式（２）において求められる制御信号Ｃｏがマイナス側にオフセットされ、結果として、求められるフィルタゲインの値が小さくなる。

なお、図１０に示すように、第４ゲイン計算部のＧｓの設定値は、第１ゲイン計算部〜第３ゲイン計算部のＧｓの設定値よりも低い値に設定されている。このように第４ゲイン計算部のＧｓの設定値を低く設定することにより、入力信号の信号レベル変化に伴って変動されるフィルタゲイン１〜フィルタゲイン３の変化量に比べて、入力信号の信号レベル変化に伴って変動されるオフセット信号の変化量を緩やかにすることが可能となる。

図１１（ｂ）は、入力信号の信号レベルに対してオフセットゲインを用いた場合に求められるフィルタ特性を、入力信号のフィルタ処理に応じて場合分けした図である。図１１（ｂ）では、第３オフセット部により出力されるフィルタゲイン３のフィルタ特性を、一例として示している。第３オフセット部においてフィルタゲイン３が求められる場合には、式（１）に基づいて第３ゲイン計算部で入力信号の信号レベルに応じた重み付け処理が行われており、さらに、第３オフセット部において、全帯域の信号レベルに基づくオフセット信号が合成されるため、入力信号の信号レベルに応じて柔軟にゲインの値が変化することになる。

図１１（ｂ）では、入力信号の信号レベルを０ｄＢから−４０ｄＢまで３ｄＢステップずつ変化させた場合のフィルタ特性を示している。図１１（ｂ）に示すように、入力信号の信号レベルに応じてフィルタ特性は変化しており、入力信号の信号レベルが小さな値であるほど、ダイナミック周波数補正部３では、高音域を増幅させる処理を行う。図１１（ｂ）においては、第３フィルタ部の中心周波数が、図６（ａ）に示すように８，０００Ｈｚに設定されているので、８，０００Ｈｚを中心として高音域の増幅が行われる。

さらに、図１２（ａ）は、オーディオ信号としてホワイトノイズを用いた場合であって、信号レベルが小さい場合のフィルタゲイン１〜３およびオフセット信号の変化を示している。また、図１２（ｂ）は、同じホワイトノイズであって信号レベルが大きい場合のフィルタゲイン１〜３およびオフセット信号の変化を示している。

フィルタゲイン１〜フィルタゲイン３およびオフセット信号のゲインは、各帯域の信号レベルに応じて値が変化する。図１２（ａ）に示すように、オーディオ信号（入力信号）の信号レベルが小さい場合には、フィルタゲイン１のゲインが、図６（ａ）に示した最大ゲインＧｍｘの値である１４ｄＢとなり、フィルタゲイン２のゲインが、最大ゲインＧｍｘの値である６ｄＢとなり、フィルタゲイン３のゲインが、最大ゲインＧｍｘの値である１２ｄＢに維持されることになる。また、オーディオ信号の信号レベルが小さい場合には、オフセット信号のゲインが０ｄＢとなる。

本実施の形態に係る音質補正装置１においては、図１２（ａ）に示すように、各帯域の入力信号の信号レベルが小さい場合に、それぞれの帯域における信号レベルが最大ゲインＧｍｘの値まで補正（変更）されるので、オーディオ信号の信号特性を向上させることができる。また、補正された信号レベルを最大ゲインＧｍｘに変更することによって、スピーカにおける歪音の発生を防止することが可能となる。なお、入力信号の信号レベルが小さい場合には、オフセット信号が０ｄＢに維持されることから、積極的なフィルタゲインのオフセットは生じていない。

一方で、図１２（ｂ）に示すように、オーディオ信号（入力信号）の信号レベルが大きい場合には、フィルタゲイン３のゲインが、図１２（ａ）に示す場合に比べて低減される。また、オーディオ信号の信号レベルが小さい場合には、オフセット信号のゲインが−５ｄＢとなる。

本実施の形態に係る音質補正装置１においては、図１２（ｂ）に示すように、フィルタゲイン３に対応する帯域の入力信号の信号レベルが大きい場合に、フィルタゲイン３の信号レベルが低減されるので、スピーカにおける歪音の発生を防止することができる。また、オフセット信号が、図１２（ｂ）に示すように、−５ｄＢに設定されることから、全体的にフィルタゲインの値が低減されることになる。

特に、オフセット信号は、図８および図９に示すように、第４レベル検出部および第４ＡＲフィルタ部により信号の平滑度が大きく、さらに、入力信号の信号レベル変化に伴って変動される変化量が、図１１および図１２に示すように、フィルタゲイン１〜フィルタゲイン３よりも緩やかになるので、オフセット信号により全体的に低減されるフィルタゲインの値は、全帯域信号の信号レベル変化に緩やかに対応した補正を行うことができる。

図１３は、ダイナミック周波数補正部３および固定周波数補正部４を備えた音質補正装置１の全帯域のフィルタ特性Ａと、固定周波数補正部４だけ備え、ダイナミック周波数補正部３を有しない音質補正装置の全帯域のフィルタ特性Ｂとを比較して示した図である。ここで、入力されるオーディオ信号として、信号レベルが小さいものが使用されている。フィルタ特性Ａでは、ダイナミック周波数補正部３における補正を最大限行った場合のフィルタ特性が示されている。一方で、フィルタ特性Ｂでは、固定周波数補正部４において、図７（ａ）に示した全てのパラメトリックイコライザ（第１ＰＥＱ部〜第３ＰＥＱ部）を用いて補正を行った場合のフィルタ特性が示されている。

図１３に示すフィルタ特性Ａとフィルタ特性Ｂとを比較すると、双方の周波数特性はほぼ同等なものとなっている。従って、ダイナミック周波数補正部３と固定周波数補正部４とを組み合わせた場合のフィルタ特性Ａは、固定周波数補正部４だけで補正を行う従来の補正方式のフィルタ特性Ｂと極めて高い整合性を備えており、ダイナミック周波数補正部３を用いた音質補正によって従来の音響特性に比べて違和感を生ずるような補正が行われてしまうことを防止することができる。さらに、従来の音響特性との整合性が高いため、従来の音響特性に対応させて音響チューニングが行われた場合であっても、音響チューニングの整合性を保ちつつ効果的な音響効果を付加することが可能となる。

一方で、ダイナミック周波数補正部３と固定周波数補正部４とを組み合わせた場合のフィルタ特性Ａでは、オーディオ信号の周波数特性に応じて、帯域別に信号レベルを補正することができるので、スピーカの歪音を低減しつつ、良好な音質となるようにオーディオ信号の補正を行うことができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る音質補正装置について、実施の形態を一例として示して詳細に説明したが、本発明に係る音質補正装置は、実施の形態に示した例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１ …音質補正装置
２ …車載用オーディオ装置
３ …ダイナミック周波数補正部（ダイナミック周波数補正装置）
４ …固定周波数補正部（固定周波数補正装置）
５ …音量設定部
６ …音源部
７ …フィルタ部（帯域分割手段）
８ …ゲイン制御部
９ …重み付け合成部
１１ …レベル検出部
１２ …ＡＲフィルタ部
１３ …ゲイン計算部
（第１ゲイン計算部〜第ｎゲイン計算部：第１補正値算出手段）
（第ｎ＋１ゲイン計算部：全帯域補正値算出手段）
１４ …オフセット部（第２補正値算出手段、第２補正値変更手段）
１６ …乗算部（重み付け手段）
１７ …合成部（合成手段）
２０ …ＰＥＱ部（パラメトリックイコライザ）
２１ …ＨＰＦ部
Ｇｓ …ゲイン係数（補正値を算出する場合に用いる係数値の絶対値）
Ｇｉ …制御開始時の信号レベル
Ｇｏ …制御開始時のゲインオフセット（所定下限値）
Ｇｍｘ …最大ゲイン（所定上限値）
Ｇｍｘ２ …最大ゲイン

Claims (4)

1. オーディオ信号を帯域別に分割する帯域分割手段と、
   該帯域分割手段により帯域別に分割された帯域別信号の信号レベルに反比例させて、前記帯域別信号の信号レベルを補正するために用いる第１補正値を、前記帯域別に算出する第１補正値算出手段と、
   前記帯域分割手段により帯域別に分割されなかった全帯域信号の信号レベルに反比例させて、前記全帯域信号の信号レベルを補正するために用いる全帯域の補正値を算出する全帯域補正値算出手段と、
   前記第１補正値算出手段により算出された前記帯域別の第１補正値に対して、前記全帯域補正値算出手段により算出された全帯域の補正値を加算することにより、全帯域信号の信号レベルを反映した第２補正値を、前記帯域別に算出する第２補正値算出手段と、
   前記帯域分割手段により帯域分割された帯域別の帯域別信号に対して、前記第２補正値を帯域毎に乗算することにより、帯域別信号の重み付けを行う重み付け手段と、
   該重み付け手段により重み付けされた帯域毎の帯域別信号を合成することにより全帯域に係る補正後のオーディオ信号を生成する合成手段と、
   を有し、さらに、
   前記合成手段により生成された補正後のオーディオ信号の信号レベルが、スピーカの出力許容量を超えないように、前記第２補正値算出手段により算出された第２補正値が所定上限値より大きいか否かを検出し、検出された第２補正値が所定上限値より大きい場合には、当該第２補正値を所定上限値に変更する第２補正値変更手段
   を有することを特徴とするダイナミック周波数補正装置。
2. 前記全帯域補正値算出手段は、
   前記オーディオ信号における信号レベル変化を平滑化させた信号を用いて前記全帯域の補正値の算出を行うと共に、
   前記全帯域信号の信号レベルに反比例させて前記全帯域の補正値を算出する場合に用いる係数値の絶対値を、前記帯域別信号の信号レベルに反比例させて前記第１補正値算出手段で第１補正値を算出する場合に用いる係数値の絶対値よりも小さくして、前記全帯域の補正値の算出を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載のダイナミック周波数補正装置。
3. 前記第２補正値変更手段は、
   前記第２補正値算出手段により算出された第２補正値が所定下限値よりも小さいか否かを検出し、検出された第２補正値が所定下限値よりも小さい場合には、当該第２補正値を所定下限値に変更すること
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載のダイナミック周波数補正装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のダイナミック周波数補正装置と、
   該ダイナミック周波数補正装置により補正が行われた補正後のオーディオ信号に対して、パラメトリックイコライザを用いて帯域別に信号レベル補正を行う固定周波数補正装置と
   を備えることを特徴とする音質補正装置。

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