JP6286925B2 - オーディオ信号処理装置 - Google Patents

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Description

この発明は、オーディオ信号に種々の処理を行うオーディオ信号処理装置に関し、特に低域成分を拡張する技術に関する。
口径の小さいスピーカは、物理的に低域成分を出力することができない場合がある。低域成分を補うためには、一般的にサブウーファが用いられる。しかし、サブウーファは、一般的にモノラルスピーカであるため、複数チャンネルのソース音を正しく出力することができない。例えば、左チャンネルにドラム、右チャンネルにベースが配置されている場合であっても、単一のサブウーファから出力されてしまう。
そこで、低域成分の高調波を発生させて元の信号に加算することにより、ミッシングファンダメンタルと言われる現象を利用して、物理的には出力されていない低域成分が出力されているように知覚させる手法が提案されている。
例えば、特許文献1の装置は、オーディオ信号のべき乗演算(例えば3乗および4乗演算)を行い、奇数次および偶数次の高調波をリアルタイムに発生させるものである。
特開2011−87192号公報
図10(A)に示すように、負成分が存在する元の信号に対してべき乗演算(例えば2乗演算)を行うと、図10(B)に示すように負成分が正成分に変換されてしまう(全波整流されてしまう)ため、元の信号の波形を維持することができない。特に、図10(B)中の破線に示すように、振幅値がゼロとなる箇所においては、元の信号では線形にゼロクロスする波形であったのに対し、2乗演算後では非線形になるため、不要な歪み成分として現れることになる。したがって、例えば歪みが少なく定常的に発生する低音(例えば弦楽器の低音)は、このような波形の変化による歪みが目立つことになる。
そこで、この発明は、元の信号の波形の変化を抑えながら高調波を発生させることができるオーディオ信号処理装置を提供することを目的とする。
この発明のオーディオ信号処理装置は、オーディオ信号を入力する入力部と、前記入力部に入力したオーディオ信号にバイアス成分を加算するバイアス処理部と、前記バイアス処理部でバイアス成分が加算されたオーディオ信号にべき乗演算を行うべき乗演算部と、前記べき乗演算部で演算されたべき乗後の信号を前記入力部に入力した元のオーディオ信号に加算して出力する加算手段と、を備えたことを特徴とする。
べき乗演算部は、オーディオ信号のべき乗演算(例えば2乗演算および3乗演算)を行い、高調波を生成する。このとき、バイアス処理部は、オーディオ信号にバイアス成分を加算し、オーディオ信号の負成分を減少させることで、偶数次の高調波を生成するために行うべき乗演算(例えば2乗演算)により負成分が正成分に変換されないようにする。
なお、バイアス成分は、固定値であってもよいが、理想的には負成分が存在しないように、かつ過剰なバイアス成分が付加されないように、元のオーディオ信号の振幅値に相当するバイアス成分を印加することが望ましい。
ただし、オーディオ信号の振幅値は、時々刻々と変化するため、平滑化処理により急峻な変化を抑えた値をバイアス成分とすることが望ましい。平滑化処理は、瞬時振幅値を平滑化する処理であってもよいし、ピーク値を平滑化するピークホールド処理であってもよい。
この発明によれば、元の信号の波形の変化を抑えながら高調波を発生させることができる。
スピーカ装置の構成を示したブロック図である。 信号処理部の構成を示したブロック図である。 高調波発生部の構成を示したブロック図である。 バイアス成分を付加した場合の信号の変化を示す図である。 高調波発生部の他の構成を示したブロック図である。 平滑化処理の一例を示した図である。 周波数特性の変化を示した図である。 ダイナミックレンジ圧縮部の構成を示したブロック図である。 ダイナミックレンジ圧縮の一例を示した図である。 2乗演算により負成分が正成分に変換される例を示す図である。
本発明のオーディオ信号処理装置に係る実施形態について説明する。図1は、本発明のオーディオ信号処理装置を内蔵したスピーカ装置の構成を示すブロック図である。スピーカ装置は、入力部1、信号処理部2、および放音部3を備えている。
入力部1には、複数チャンネル(C:センタチャンネル、L:フロント左、R:フロント右、SL:サラウンド左、SR:サラウンド右、SBL:サラウンドバック左、SBR:サラウンドバック右、LFE:サブウーファ)のオーディオ信号が入力される。なお、チャンネル数は、同図に示す7.1chに限るものではなく、さらに多数のチャンネルが入力される例であってもよいし、モノラルであってもよい。
信号処理部2は、本発明のオーディオ信号処理装置に相当する。信号処理部2は、入力部1から入力されたオーディオ信号Sinに低域拡張処理を施し、放音部3にオーディオ信号Soutとして出力する。放音部3は、信号処理部2から入力されたオーディオ信号Soutに音場付与処理等を施し、増幅した後にスピーカ(不図示)から音声を放音する。スピーカは、各チャンネルに対応して独立して設けられたものであってもよいし、多数の小口径スピーカユニットを配列したスピーカアレイであってもよい。スピーカアレイである場合、各チャンネルのオーディオ信号をすべて(または一部)のスピーカユニットに分配してディレイ制御することにより、放音した音声をビーム化して聴取者に直接、または壁面を反射して到達させるものであってもよい。
図2は、信号処理部2の構成を示すブロック図である。図中左側に示す「Lch in」等の表記は、各チャンネルのオーディオ信号の入力を示し、入力部1から入力されるオーディオ信号(Sin)を示す。図中右側に示す「Lch out」等の表記は、各チャンネルのオーディオ信号の出力を示し、放音部3に出力されるオーディオ信号(Sout)を示す。
図2(A)に示すように、信号処理部2は、チャンネル毎に低域拡張処理部11(低域拡張処理部11L、低域拡張処理部11R、低域拡張処理部11SL、低域拡張処理部11SR、低域拡張処理部11SBL、低域拡張処理部11SBR、低域拡張処理部11LFE、および低域拡張処理部11C)およびPEQ21(PEQ21L、PEQ21R、PEQ21SL、PEQ21SR、PEQ21SBL、PEQ21SBR、PEQ21LFE、およびPEQ21C)を備えている。
各チャンネルの低域拡張処理部11は、図2(B)に示すように、LPF12、LPF13、高調波発生部14、LPF15、LCF16、Delay17、DRC18、および加算部19を備えている。
なお、この実施形態では、信号処理部2を備えたスピーカ装置について説明するが、本発明のオーディオ信号処理装置は、オーディオアンプ、パーソナルコンピュータ、携帯端末(例えばスマートフォン)等、その他各種装置に実行されるソフトウェア(媒体に記憶されたもの)によっても実現可能である。
低域拡張処理部11は、各チャンネルのオーディオ信号を取得し、LPF12に出力する。なお、以降の説明においては、各チャンネルのうち1つのチャンネルについての処理を例示するが、実際には各チャンネルの信号は、同じ処理が個別に行われている。
LPF12は、ローパスフィルタであり、入力されたオーディオ信号の遮断周波数(カットオフ周波数)以上の帯域成分を減衰させてLPF13に出力する。LPF12は、例えば2次のIIRフィルタにより実現される。
LPF13も、ローパスフィルタであり、2次のIIRフィルタにより実現される。このように、LPF12およびLPF13を用いて2次のIIRフィルタを2段にすることで、1段の4次IIRフィルタと等価とすることができ、急峻な特性を実現することができる。
LPF12およびLPF13により、オーディオ信号の低域のみが抽出され、信号Saとして高調波発生部14に出力される。LPF12およびLPF13により実現されるフィルタのカットオフ周波数は、例えば100Hzとする。
高調波発生部14は、LPF13から出力された信号Saの高調波を生成し、信号SbとしてLPF15に出力する。
図3は、高調波発生部14の構成を示すブロック図である。図3に示すように、高調波発生部14は、加算器141、べき乗演算部142、および加算器144を備えている。
入力信号(LPF13から出力された信号)Saは、加算器141に入力される。加算器141は、本発明のバイアス処理部に相当し、入力信号Saにバイアス成分を加算してから、べき乗演算部142に出力する。バイアス成分は、この例では所定の固定値(図中のDC)である。ただし、理想的には入力信号Saから負成分がなくなるように、かつ過剰なバイアス成分が付加されないように、現在の振幅値(振幅の絶対値)を加算する態様が好ましい。
これにより、図4(A)に示すような、負成分が存在する信号(この例では正弦波)であっても、図4(B)に示すように負成分が全て正側にオフセットされ、負成分のない信号に変換される。バイアス成分が付加された信号は、べき乗演算部142に入力される。
べき乗演算部142は、入力された信号にべき乗演算を行い、高調波を生成する。すなわち、入力された信号は、乗算器421で2乗され、偶数次高調波が生成される。2乗演算で発生する直流成分は後述のLCF16で除去される。生成された偶数次高調波を含む信号は、レベル調整器422でレベル調整される。
同様に、入力信号Saは、乗算器424および乗算器425で3乗され、奇数次高調波が生成される。生成された奇数次高調波は、レベル調整器422でレベル調整される。
最後に、加算器144は、偶数次高調波と、奇数次高調波と、レベル調整器428でレベル調整された元の信号と、を加算し、出力信号Sbを生成する。
なお、この例では、バイアス成分として、固定値(DC)を加算する態様を示したが、図5に示すような変形例も可能である。
図5は、高調波発生部14の他の構成を示したブロック図である。図3と共通する構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。この例では、図3に示した高調波発生部14に対して、バイアス量計算部143と、出力信号Sbの現在の振幅の絶対値を検出するABS146と、ABS146で検出された振幅の絶対値を平滑化し、バイアス成分として出力する平滑化処理部147と、をさらに備えている。
この例の加算器141では、入力信号Saから負成分がなくなるように、かつ過剰なバイアス成分が付加されないように、現在の振幅値(振幅の絶対値)に対応する値を加算する態様となっている。
また、入力信号Saは、実際には安定した正弦波だけでなく、様々な信号が含まれている。したがって、この例では、平滑化処理部147により、振幅値を時間軸で平滑化し、時間軸上で平滑化された振幅値に応じたバイアス成分を算出することにより、入力信号Saに急激なレベル上昇やレベル低下があったとしても、バイアス成分が急激に変化することを抑え、歪み音を目立たなくする。
平滑化処理部147は、例えば、図6(A)の太い実線に示すように、瞬時振幅値を移動平均処理することにより実現する。また、図6(B)の太い実線に示すように、ピーク値を所定の時定数で減衰させながら保持するピークホールド処理を行うことで、より急激な変化を抑える手法を用いてもよい。あるいは、ローパスフィルタ処理を行う態様であってもよい。
なお、上述の処理は、サンプル毎に振幅値を検出し、平滑化処理を行うものであるが、ある程度のサンプル数でまとめたブロック単位で最大振幅値を検出し、ブロック毎の最大振幅値を用いる、あるいはこの最大振幅値を平滑化するようにしてもよい。この場合、演算量を低減させることができる。
そして、この例のべき乗演算部142は、加算器423および加算器427を備えている。加算器423は、偶数次高調波から不要なバイアス成分を除去する。加算器427は、奇数次高調波から、不要なバイアス成分を除去する。
不要なバイアス成分は、バイアス量計算部143で計算される。バイアス量計算部143は、平滑化処理部147から入力されたバイアス成分(現在の振幅の絶対値に対応するもの)を乗算器431で自乗し、レベル調整器432でレベル調整することで偶数次高調波の不要バイアス成分を算出する。
例えば、現在の振幅の絶対値をAとすると、べき乗演算部142で生成される偶数次高調波の振幅値A’は、A’=(元の信号の振幅値A+バイアス成分A)=4・Aとなる。不要なバイアス成分は、偶数次高調波の振幅値の半分であるから、2・Aとなる。したがって、レベル調整器432のゲインは2倍となる。
同様に、バイアス量計算部143は、平滑化処理部147から入力されたバイアス成分(現在の振幅の絶対値に対応するもの)を乗算器433および乗算器433で3乗し、レベル調整器435でレベル調整することで奇数次高調波の不要バイアス成分を算出する。
例えば、現在の振幅の絶対値をAとすると、べき乗演算部142で生成される奇数次高調波の振幅値A’は、A’=(元の信号の振幅値A+バイアス成分A)=8・Aとなる。不要なバイアス成分は、奇数次高調波の振幅値の半分であるから、4・Aとなる。したがって、レベル調整器435のゲインは4倍となる。
なお、この実施形態では、べき乗演算として、2乗演算および3乗演算を行う例を示しているが、4乗演算あるいは5乗演算等、さらに高次の高調波を生成してもよい。
以上のようにして生成された出力信号Sbは、LPF15、LCF16、およびDelay17を経てDRC18に入力される。
LPF15は、高調波生成時に発生した高次成分を除去するためのローパスフィルタであり、高調波発生部14から出力された信号の遮断周波数(例えば300Hz)以上の帯域成分を減衰させてLCF16に出力する。LPF15も、2次のIIRフィルタにより実現される。
LCF16は、高調波生成時に発生した直流成分や不要なバイアス成分(上述の固定値DCに対応するもの)を除去するためのハイパスフィルタであり、LPF15から出力された信号から所定の周波数(例えば70Hz)以下の帯域成分を減衰させる。LCF16も、例えば2次のIIRフィルタにより実現される。
図7は、LCF16から出力される信号の周波数特性の一例を示したものである。図7に示すように、元の信号の周波数特性をフラット(全帯域で0dB)とすると、LCF16から出力される信号の周波数特性としては、元の信号の低域部分(例えば70Hz以下)のエネルギが高調波部分(例えば70Hz〜300Hz)のエネルギに変化した形になる。聴取者は、この高調波部分(70Hz〜300Hz)の音を聴取することで、ミッシングファンダメンタルにより低域部分(70Hz以下)の音として知覚することになる。
なお、LCF16から出力される信号の周波数特性は、LPF12およびLPF13のカットオフ周波数、レベル調整器422、レベル調整器426、およびレベル調整器428のゲイン比率、ならびに、LPF15およびLCF16のカットオフ周波数を調整することで変化させることができる。
以上のような信号が、LCF16からDelay17に出力される。Delay17は、音質調整のために設けたものであり、本発明において必須の構成ではない。Delay17で遅延された信号は、DRC18に入力される。
DRC18は、図8(A)に示すように、絶対値演算部(ABS)181、セレクタ182、遅延器183、ゲイン調整部184、リミッタ185、係数算出部186、およびレベル調整器187を備えている。
DRC18においては、Delay17から出力された信号Scのダイナミックレンジ圧縮を行い、高調波成分のレベルを適性に制御するものである。
ABS181は、入力された信号Scの振幅の絶対値を出力する。
セレクタ182は、ABS181から出力される振幅値と、1サンプル前の振幅値と比較し、大きい方の値を出力することで、ピークホールド処理を実現する。
すなわち、セレクタ182から出力された値は、遅延器183で1サンプル遅延され、ゲイン調整部184で所定の時定数(例えば−6dB/150ms程度の時定数)で減衰されてからセレクタ182に入力される。すると、セレクタ182の出力波形は、絶対値化された低域成分の信号Scの大きなピークには瞬時に反応し、その後−6dB/150msの減衰特性でピークが保持される波形となる。これにより、信号Scが時間軸上で平滑化されるため、信号Scに急激な変化があったとしても、ダイナミックレンジ圧縮の態様が急激に変化することがない。
なお、この例においても、ある程度のサンプル数でまとめたブロック単位で最大振幅値を検出し、平滑化処理を行うようにしてもよい。
次に、リミッタ185は、セレクタ182から出力された値が所定範囲を超えないように制限する演算部である。例えば、出力される値が0dB〜−40dBの範囲に収まるように、入力された値が−40dB未満である場合、−40dBの値を出力し、0dBを超える場合、0dBの値を出力する。リミッタ185で所定範囲内に制限された値は、係数算出部186に入力される。
係数算出部186は、入力された値に所定の係数を掛け、レベル調整器187の乗算係数を求める。図8(B)は、係数算出部186の構成を示すブロック図である。図9は、ダイナミックレンジ圧縮の一例を示す図である。図9の横軸は入力値であり、縦軸は出力値である。破線は、DRCなし(リニア出力)の場合の入出力関係を示す。実線は、DRCを行う場合の入出力関係を示している。
図8(B)に示すように、係数算出部186は、除算部801、Log変換部802、比率調整器803、Linear変換部804、およびLPF805を備えている。
除算部801は、入力値を所定の閾値で除算したリニア値を出力する。例えば図9に示すように、−20dBを中心としてダイナミックレンジ圧縮を行う場合、閾値を−20dBとする。この場合、除算部80は、−20dBの値が入力された場合に1を出力する。−20dB未満の値は1より大きい値に変換され、−20dBより大きい値は1未満の値に変換される。
Log変換部802は、除算部801から出力されたリニア値をログ値に変換して出力する。比率調整器803は、入力されたログ値に所定の圧縮係数(例えば0.5)を掛ける。そして、Linear変換部804は、比率調整器803で算出されたログ値をリニア値に変換する。LPF805は、急峻な係数変化を抑えるためのものである。
このようにして算出された係数がレベル調整器187の乗算係数となり、元の信号Scがダイナミックレンジ圧縮され、信号Sdとして出力される。
例えば、図9に示すように、−40dB〜0dBの信号(ダイナミックレンジ40dB)は、−20dBを中心として上記圧縮係数(0.5)に対応するダイナミックレンジに圧縮され、−30dB〜−10dBの信号(ダイナミックレンジ20dB)として出力される。−40dB未満の信号は、上述のリミッタ185により、−40dBの乗算係数と同一になるため、入力信号に対する出力信号のゲイン変化は一定(+10dB)になる。
このようなダイナミックレンジ圧縮を行うことにより、高レベル(−20dB以上)の高調波成分が抑えられるとともに、低レベルの高調波成分が持ち上げられるため、高調波成分をより強調することができる。ただし、ダイナミックレンジ圧縮は、本発明において必須の構成ではない。
DRC18から出力された信号Sdは、加算部19に入力される。信号Sdは、チャンネル毎に生成されるため、加算部19は、DRC18から入力された各チャンネルの信号Sdを元の信号(Cin、Lin、Rin、SLin、SRin、SBLin、SBRin、LFEin)に加算する。
なお、低域拡張処理部11は、複数チャンネルのオーディオ信号を加算してから高調波成分を生成するようにしてもよい。この場合、低域拡張処理部11は、加算したチャンネル数で加算後のオーディオ信号を除算し、正規化しておく処理を行ってもよい。また、チャンネル間の加算レベルは同一であってもよく、一部のチャンネルのレベルを上昇させてから加算し、一部のチャンネルを強調するようにしてもよい。
また、複数チャンネルのオーディオ信号を加算してから信号Sdを生成している場合、各チャンネルに同じ信号Sdが入力されると、高調波成分だけが大きくなり過ぎるため、低域拡張処理部11は、加算するチャンネル数で信号Sdを除算しておくものとする。
なお、チャンネル間の加算レベルは同一であってもよく、一部のチャンネルについては信号Sd(除算後の信号)のレベルを上昇させてから加算し、一部のチャンネルを強調するようにしてもよい。また、すべてのチャンネルのオーディオ信号に加算する例に限らず、一部のチャンネルのオーディオ信号に加算する例であってもよい。
また、この例では、信号Sdが加算された後に、PEQ21(PEQ21L、PEQ21R、PEQ21SL、PEQ21SR、PEQ21SBL、PEQ21SBR、PEQ21LFE、およびPEQ21C)にて各チャンネルの周波数特性の調整が個別になされる態様を示している。PEQ21は、本発明において必須ではないが、高調波成分を強調するために所定帯域のレベルを上昇させるものである。特に、入力信号Sinに非整数倍の成分が入力される場合、LPF15およびLCF16の通過帯域内にも高調波の非整数倍成分が残り、不要な歪み音として含まれる可能性がある。この場合、歪み音を目立たせないように信号Sdのレベルを下げる必要がある。そこで、PEQ21で、所定周波数成分のレベルを上昇させる(または他の帯域を下げる)ことにより、高調波成分を強調するように周波数特性を調整する。
1…入力部
2…信号処理部
3…放音部
11…取得部
12…LPF
13…LPF
14…高調波発生部
15…LPF
16…LCF
17…Delay
18…DRC
19…加算部
21…PEQ
141…加算器
142…乗演算部
143…バイアス量計算部
144…加算器
145…ABS

Claims (4)

  1. オーディオ信号を入力する入力部と、
    前記入力部に入力したオーディオ信号にバイアス成分を加算するバイアス処理部と、
    前記バイアス処理部でバイアス成分が加算されたオーディオ信号にべき乗演算を行うべき乗演算部と、
    前記べき乗演算部で演算されたべき乗後のオーディオ信号を、前記入力部に入力した元のオーディオ信号に加算して出力する加算手段と、
    を備えたオーディオ信号処理装置。
  2. 前記バイアス処理部は、前記オーディオ信号の振幅値に相当するバイアス成分を加算することを特徴とする請求項1に記載のオーディオ信号処理装置。
  3. 前記オーディオ信号の振幅値に平滑化処理を行う平滑化処理部を備え、
    前記バイアス処理部は、前記平滑化処理を行った後の振幅値に相当するバイアス成分を加算することを特徴とする請求項2に記載のオーディオ信号処理装置。
  4. 前記平滑化処理は、ピークホールド処理を含む請求項3に記載のオーディオ信号処理装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4125789A (en) * 1977-06-07 1978-11-14 Sundstrand Corporation Biasing and scaling circuit for transducers
US4700390A (en) 1983-03-17 1987-10-13 Kenji Machida Signal synthesizer
JP3227743B2 (ja) * 1991-10-30 2001-11-12 ヤマハ株式会社 倍音付与回路
JPH08237800A (ja) * 1995-02-27 1996-09-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 低音増強回路
WO1996031085A1 (en) * 1995-03-28 1996-10-03 Eric Edmond Feremans Method and device for processing signals
JP3465455B2 (ja) * 1995-12-28 2003-11-10 ソニー株式会社 信号伝送装置
US6456718B1 (en) * 1997-05-05 2002-09-24 Us Philips Corporation Audio system
US6169800B1 (en) * 1997-07-02 2001-01-02 Motorola, Inc. Integrated circuit amplifier and method of adaptive offset
CN1158898C (zh) * 1998-09-08 2004-07-21 皇家菲利浦电子有限公司 音频系统低音增强装置
JP3605363B2 (ja) * 1998-12-24 2004-12-22 株式会社コルグ 音響効果装置、その方法及びプログラム記録媒体
JP4286510B2 (ja) * 2002-09-09 2009-07-01 パナソニック株式会社 音響信号処理装置及びその方法
WO2008011597A2 (en) * 2006-07-20 2008-01-24 Aerielle Technologies, Inc. Amplitude equalizer for fm transmitters
US8005233B2 (en) 2007-12-10 2011-08-23 Dts, Inc. Bass enhancement for audio
JP5391992B2 (ja) 2009-10-16 2014-01-15 ヤマハ株式会社 信号処理装置

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