JPH01303909A - 速度に従って制御される増幅装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本願発明は、−数的には乗物における増幅に関し、更に
詳細には速度及び／又は乗物のエンジン状態及び／又は
入力信号レベルの関数として利得を調節る、新規な装置
及び技術に関る、。

（背景技術） 乗物、例えば自動車は、エンジン及び移動によって生じ
る雑音、例えば道路雑音の両方の外部雑音を受ける。こ
れらの雑音は、乗物の内部の所望の音響を妨害る、周囲
雑音レベルを増大させ、その結果知覚される音調バラン
スが変化し、また再生される音楽の非常に低いレベル部
分が失なわれることになる。単に低音部を上げても間問
題の解決にはならない。それは、単なる低音部の引き上
げは知覚される明瞭度を低下させるからである。単なる
音量の増加も問題の解決にならない。それは、本願の元
の出ｐＭ（本願は米国において一部継続出願として出願
された）において説明したように知覚される低音部の損
失があるからである。その元の出願はダイナミック等化
（イコライゼーンヨン）を使用して自動車速度の関数と
して利得を増大させ、明瞭度を低下させないで低周波雑
音スペクトル成分を抑える装置及び技術を説明している
。

乗物内で再生される音響の知覚に対る、外部雑音の影響
は、雑音自体に影響を与えろものの他に幾つかの要因に
よる。音楽の弱い部分や声は、強い部分よりも周囲雑音
レベルから強（影響を受けるので、外部雑音による影響
は再生される音響の大きさ（ラウドネス）によって変わ
る。また、雑音状況のそれまでの経過によっても変わる
。それは、人間の知覚機構は長く延びた雑音を受けるこ
とに反応して変化る、からである。この特性によって、
雑音を長く受けた後の再生されるレベルは高（要求され
る。

（発明の概要） 本発明の重要な目的は、乗物内の音響増幅についての改
善された装置及び技術を供給る、ことである。

本発明の１つの特徴によれば、乗物のエンジンの作動に
応答して増幅利得を増加させ、エンジンの不作動に応答
して利得を減少させる手段が設けられる。本発明の別の
特徴によれば、速度変化に応答して利得変化を遅延させ
る手段が含まれる。

本発明の更に別の特徴によれば、エンジンの動作状態及
び／又は乗物速度及び／又は人間によって制御される設
定条件に応答して、増幅されるオーディオ信号のダイナ
ミック範囲を圧縮し、周囲雑音を超えて、乗物内の聴取
者が利用できるウィンドウ内に合わせる手段が設けられ
る。

（実施例の説明） 図面、特に第１図を参照る、と、本発明によるシステム
の論理構成を図示る、ブロック図が示され、増幅される
べき音響信号は入力端子２２と出力端子２３との間にカ
スケード接続されるダイナミック・ラウドネス制御部２
０を通る。ダイナミック・ラウドネス制御部２０は、マ
ニュアル音響レベル設定制御部２４を含む前述の関連特
許出願に開示されるようなシステムで構成る、ことが可
能である。そのダイナミック・ラウドネス制御部は後述
の様な各種機能を行う回路を含むことができる。

第２図には、乗物の他の作動状態を一定に保っり状態で
の異なるマニーアル・ポＩＪ、−ム（音量）制御設定に
対る、ダイナミック・ラウドネス制御部２００周波数応
答を図示る、グラフが示される。

これは、１９８３年２月１４日に出願された前述の関連
出願であるＵ−８−８ｅｒＩａＩ賜０６／４６５１８１
８に開示されるシステムと実質上対応る、。マニーアル
で選定された利得が増加る、に従って、中間周波帯に対
る、低周波数のビーり振幅は低下る、。

第３図を参照る、と、マニュアル利得制御を一定に保ち
ながら乗物の作動状態を変化させたときの、周波数の関
数としてのダイナミック・ラウドネス制御部２０の利得
を図示る、グラフが示される。本発明によるシステムの
重要な特性は、乗物の作動状態を変化させたことにより
利得が変化る、ときよりも、マニュアル音量制御部２４
により利得が変化る、ときの方が、周波数応答はより顕
著に変化る、ことである。より一般的には、第２図及び
第３図に示される特性を有る、ダイナミック・ラウドネ
ス制御部２００作用は、マニュアル調節利得制御の調節
によって、エンジン・オフの第２図の曲線が等測的エン
ジン・オンの曲線の（・ずれとも−直線にならないよう
に、システム全体応答をシフトさせることである。

第４図を参照る、と、乗物の作動状態を一定に保った状
態での異なる利得制御設定に対る、、入力の関数として
の出力をｄＢ単位で図示る、グラフが示され、雑音が増
大し声状態、例えば高速及び／又はエンジン作動中に望
ましい圧縮構成を表わす。利得制御装置が回転されるに
従って、フォルティノシモ、即ち高いレベル部分よりも
ピアニシモ、即ち低いレベル部分に対る、方が、出力は
顕著に増加る、。

第５図は、音量制御設定を一定に保った状態での異なる
乗物作動状態に対る、、入力の関数としての出力なｄＢ
単位で図示る、グラフである。最小出力はエンジン・オ
フで生じ、最大出力はエンジンがオンで最高の乗物速度
、典型的には６０ＭＰＩ（のときに生じる。この場合、
周囲雑音レベルが増加る、に従って、音楽又は他の音響
のピアニシモ部分に対る、利得は、フォルティノシモ部
分に対る、よりも増大し、聴取者が得られるシステムの
総合ダイナミック・レンジが周囲雑音と乗物音響システ
ムの最大出力との間に制限される非常に雑音の多い状況
では、入力音楽又は他の音響信号のダイナミック・レン
ジは、そのとき乗物内で得られるダイナミック・レンジ
内に有効に入れられる。望ましくは、ダイナミック・ラ
ウドネス制御部２０は、適切なＲｃ回路等の、利得変化
を遅延させ、聴取者が周囲雑音変化に適合できるように
る、手段を含む。この遅延は、典型的には、人間が変化
した周囲雑音レベルに順応できる時間に対応して、増加
に対して数秒で、減小に対しては多（の秒数となる。

第６図は、一定周波数における電力増幅器及び圧縮器の
出力なｄＢ単位で示すグラフで、信号を制限る、ことに
よって、増幅器の最大電力出力能力に達したときひどい
歪を防止る、ことを表わしている。

第７図を参照る、と、所定の、周波数、音量制御設定及
び乗物状態における、全体回路の出力レベルの入力レベ
ルの関数としてのグラフが示され、図示の電圧はｄＢ単
位の信号レベルである。任意の周囲条件の組合せに対し
て、出力レベルは入力しゝルの関数となり、その入力レ
ベルは音楽の異なる部分ではＶｉｍｉｎとＶｉｍａｘと
の間で変化る、と考えられる。最も低い音楽又は声の部
分に対して、回路への入力がＶｉｍｉｎであるとき、出
力レベルはＶ　Ｏｍ　ｉ　ｎである。入力レベルが増大
る、に従って、出力レベルも平均傾斜Ａに沿って増大し
、入力レベルがその最大値Ｖｉｍａｘに達したとき、出
力レベルは通常Ｖｏｍａ　ｘに達る、。ある条件、例え
ば高い音量制御設定又は雑音の多い車状態のもとでは、
増幅器は入力レベルが最大値に達る、前に制限点Ｖｏｌ
ｉｍに達る、ことがある。

音量制御設定及び乗物状態、例えば速度及びバッテリ電
圧によって決定される作動特性の各組合せは、夫々のＶ
ｏｍ　ｉ　ｎ、Ｖｏｍａ　ｘ、及びＶｏ　ｌ　ｉｎの値
に関連づけられる。本発明の回路の特性は、Ｖｏｍｉｎ
が乗物状態に強（影響を受け、音量制御設定に対る、依
存は弱く、Ｖｏｍａｘは音量制御設定に強く依存し乗物
状態に対しては弱い。Ｖ（＋Ｉｉｍは主にバッテリ電圧
及び増幅器の能力の関数である。傾斜Ａは過度の圧縮又
は伸長に関連る、アーティファクトを回避る、ため制限
る、ことができる。

例示として、ソースとしてコンパクト・ディスクを使用
る、場合、入力はＶｉｍｉｎが１ボルト、Ｖｉｍａｘが
１０ボルトに対応る、９０ｄＢのダイナミック・レンジ
を有る、であろう。ジョールーム内のエンジンをオフに
して静止した車内では、聴取可能なダイナミック・レン
ジは、４０ｄＢＳＰＬ雑音レベルから音量制御をクリッ
ピング直前に調節した１２０ｄＢ　　ＳＰＬ最大増幅器
出力までの８０ｄ［ｌになるであろう。これは、１ボル
トのＶｏｍ　ｉ　ｎ及び９ボルトのＶｏｍａ　ｘに対応
る、。音量制御を更に上げるとＶｏｍａ　ｘは９ボルト
から１０ボルトに上がるが、Ｖｏｌｉｍが９ボルトに設
定しであると、大きい音の部分の出力レベルは上昇しな
いことになる。一方、音量制御を下げていくと、Ｖｏｍ
ａ　ｘは６ボルトに下がるであろうが、Ｖｏｍ　ｉ　ｎ
には影響を与えず、音響しゝルは低レベル部に対る、４
０ｄＢ　　ＳＰＬかも高レベル部に対る、９０ｄＢ　　
ＳＰＬにまで変化る、。自動車を動かすと雑音レベルは
７０ｄＢＳＰＬに上がる可能性がある。その場合、Ｖｏ
ｍａ　ｘは６ポルトから７ボルトに少し上がるが、Ｖｏ
ｍ　ｉ　ｎは１ボルトから４ボルトに上がるであろう。

従って再生された音楽レベルは低レベル部の７０ｄ’Ｂ
　　ＳＰＬかも高レベル部の１００ｄ１３　　ＳＰＬま
で変わるであろう。

より正確には、次のように決めると、 ｘｉ＝瞬時入力信号　　　　　　　　　　（１）ｘｏ＝
瞬時出力信号　　　　　　　　　　（２）ｖｌ−人力信
号のレベル（例えば整流 及びｐ波されたｘ　ｉ　）　　　　　　　（３）ｖｏ＝
出力信号のレベル　　　　　　　　（４）Ｖ　ｉ　＝　
ｌ　ｏ　ｇ　（ｖ　ｉ　）　　　　　　　　　　（５１
Ｖ　ｏ　＝　ｌ　ｏ　ｇ　（ｖ　ｏ　）　　　　　　　
　　　（Ｇ）第７図の特性は次の様に表わされる。

Ｖｏ＝＝Ｖｏｍａｘ−Ａ（Ｖｉｍａｘ−Ｖｉ　　）（力
ここで Ｖｏｍａｘ−Ｖｏｍｉｎ Ｖｉｍａｘ−Ｖｉｍｉｎ 第８図を参照る、と、便宜上回路を分割して図示る、ブ
ロック図が示され、等化部は圧伸部（コンパンダ−）か
ら分離されている。圧伸部は主に乗物状態に対る、補償
をる、が、平担な周波数応答を有る、。この場合、回路
は次の式で表わされる。

Ｖｏ、＝Ｖｏｃ＋Ｖｉ−Ｖｉｍａｘ　　　　　　（９）
Ｖｏ２＝Ｖｏｍａ　ｘ−Ａ（Ｖｏ　ｃ−Ｖｏ、）（ｉｏ
）このような分割において、制御電圧Ｖｏｃの変化。

とじて示される音量制御装＋１ｆ２４の設定の変化に応
答してＶ　ｏ　ｍ　ａ　ｘを変化させることによって、
回路の利得を調節る、ための音量制御装置の主な機能は
、回路の等化部に組込まれている。

第９図は、式（９）によって示される回路の周波数整形
部の実施例の論理構成を示すブロック図である。第９図
のバンドパス・フィルタは通路帯域において１よりも犬
ぎい利得を有る、。

第１０図は、式１０によって示される回路の自動的ダイ
ナミック等化部の実施例の論理構成を示すブロック図で
ある。入力信号ｖｉに対る、回路の利得はマルチプライ
ヤ２５によって設定され、ダイナミック・レンジの圧縮
又は伸長は、過度の圧縮又は伸長と関連る、アーティフ
ァクトを避けるため制限される信号２７に応答る、マル
チプライヤ２６によって設定される。

別の実施例において、回路の等化部は、音量制御設定と
は無関係の一定の利得を有し、音量制御部の主な機能は
回路の自動的ダイナミック等化部によって達成される。

第１１図はそのような回路・の等化部の実施例の論理構
成を図示る、ブロック図である。

第１２図を参照る、と、入力レベル及び乗物状態を一定
にして音量制御を変えたときの、回路のこの部分の出力
レベルを周波数の関数として図示る、グラフが示される
。この場合、音量制御はこの回路部の周波数応答のみに
影響を与え、利得には与えない。数学的には；この回路
は次の式で示される。

Ｖｏ、＝Ｖｉ　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｑ
υこの回路の対応る、圧伸部は式７で表わされる。

第１３図を参照る、と、この分割拠対応る、回路の圧伸
部の実施例の論理構成を図示る、ブロック図が示される
。ダイナミック・ラウドネス制御は音量制御設定２４の
変化にすぐ応答る、ことが望ましい。一方、乗物状態の
変化に対る、応答は人間の知覚の順応時間に対応る、遅
延でのみ生じるべきである。これは、フィルタ２８及び
２９によって達成され、これらのフィルタは減小る、信
号と増大る、信号に対して異なる遅延時間を有る、単な
るＲＣ回路網又はより複雑な回路網で構成る、ことがで
きる。

この実施例は第７図の傾斜Ａで示されるような完全な線
形の制御機能を有し、本発明は更に複雑な制御機能を含
む。

第１４図を参照る、と、ソースの近（Ｋ位置る、部分と
スピーカの近（に位置る、部分を有る、本発明の他の実
施例の１９２２図が示される。

１９８１年８月４日発行のポーズの米国特許第４．２８
２，６０５号には、増幅器をスピーカと配置る、ことに
関連る、利点のい（つかが記載されている。自動車音響
システムにおいては、信号源、例えばチューナ、カセッ
ト又はコンパクト・ディスク・プレーヤと不所望な雑音
を受ける電力増幅器との間の線に危険が存在る、。音量
制御がソース端に位置る、と、音量制御が低音量に設定
されるとき、これらの線は低レベルの所望の信号を伝送
し、少量のピックアップされた雑音は可聴範囲に入る可
能性がある。その代りに、もし第１４図に示すように音
量制御が離れたスピーカ及び増幅器の位置に配置される
と、ソースからスピーカ及び増幅器への線上の所望の信
号のレベルは常に非常に高いレベルにる、ことができる
。従って、この特徴は雑音のピックアップの影響を著し
く減少させる。

同様に、回路の圧伸部が離れたスピーカの位置に配置さ
れると、乗物作動状態が低レベル音楽部の増大したレベ
ルを必要とる、とき、ピックアップされた雑音は増大さ
れるが、回路の圧伸部が第１４図に示すようにソースの
位置に配置されると、信号は増大されるがピックアップ
された雑音の影響は一定のままである。この場合、利得
制御を有る、等化回路は、第９図に示されるようにスピ
ーカの位置で使用されるのが最善である。回路の特性は
次の式で表わすことができる。

Ｖｏ、＝Ｖｉｍａｘ−Ａ（Ｖｉｍａｘ−Ｖｉ）　　Ｑ３
Ｖ　ｏ、　＝Ｖ　ＯＩ十Ｖｏｍａｘ−Ｖｉｍａｘ　　　
　（１３この実施例忙おいて、音量制御信号及び（単数
又は複数の）乗物状態信号の両方はソースの位置及びス
ピーカの位置の両方に与えられる。別の実施例は、Ｖｏ
ｍａ　ｘが音量制御設定よりも乗物状態による方の影響
が小さいので、この依存性は電気的雑音感度についての
不利を最小にして、ソースの近くに位置る、回路に組込
むことができることを知ることによって理解でき、その
式は次の様になる。

Ｖｏ、＝Ｖｏｍａｘ十Ｖｉｍａｘ−Ｖｏｃ−Ａ（Ｖｉｍ
ａｘ−Ｖ　ｉ　）　　　　　　　　　　　　　　　　（
＋４）Ｖｏ２　＝Ｖｏｌ　＋Ｖｏ　ｃ−Ｖ　ｉ　ｍａ　
ｘ第１５図は、式１４によって示される回路の圧伸部の
実施例の論理構成を図示る、ブロック図である。式１５
によって表わされる音量制御を有る、等化機能を実現を
る、のに使用される回路は、第９図に示されるものと同
じである。

周囲雑音の状態で乗物内で知覚される音響を改善る、新
規な装置及び技術について説明したが、本発明の範囲内
において多くの変更が可能なことは当業者には明らかで
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるシステムと関連の重要な信号を示
すブロック図である。 第２図は、入力レベルを一定に保った状態で音量制御設
定を変えた場合の、本発明によるシステムのダイナミッ
ク・ラウドネス制御部の出力レベルを周波数の関数とし
て示すグラフである。 第６図は、入力レベルを一定に保った状態で乗物作動状
態を変えた場合の、本発明によるシステムのダイナミッ
ク・ラウドネス制御部の出力レベルを周波数の関数とし
て示すグラフである。 第４図は、周波数を一定に保った状態でラウドネス制御
設定を変えた場合の、入力レベルの関数として出力レベ
ルを図示る、グラフである。 第５図は、周波数を一定に保った状態で乗物の作動状態
を変えた場合の、入力レベルの関数として出力レベルを
図示る、グラフである。 第６図は、電力増幅及び制限回路の出力を一定周波数時
の入力レベルの関数として示すグラフである。 第７図は、所定のラウドネス制御設定及び乗物状態にお
ける全体回路の出力レベルを入力レベルの関数として示
すグラフである。 第８図は自動的ラウドネス回路を等化部及び圧伸部に分
割る、回路構成を示すブロック図である。 第９図は利得制御とともに等化機能を達成る、回路の回
路図である。 第１０図は圧伸部の回路図である 第１１図は利得制御なしの等化機能を達成る、回路の回
路図である。 第１２図は利得制御なしの等化回路の応答を示すグラフ
である。 第１３図は利得制御を含む圧伸部の回路図である。 ｉ１４図はソースの近くの部分とスピーカの近くの部分
とを有る、回路を分割して示すブロック図である。 第１５図はソースの近（Ｋ配置される圧伸部の回路図で
ある。 ＬＬ　　　　　　　　　　　　　’３−ＥＦＩＧ　４　
　　　　　　　ＦＩＧ　５ｖｏ中・−：％ｒ；４１均詠
き一γ数 ｖｏｆｆｌＱズ：“主に＠愕ト名す１柿のＭ電丈ｖｏｌ
ｉｍ慢Ａ°、７ケ・ｌ’ｓ５．Ｑひ”壇憧；ミ誓ヒｎ旬
藺書文ＩＧ　９ ＩＧＩＩ ｉ号９７ 又ビーｎの進〈 ＦＩＧ１４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、乗物に動力を供給するエンジンと、信号源を含み前
   記乗物内で所望の信号の音響レベルを達成するマニュア
   ル操作音響レベル設定制御手段、電力増幅器及び電気音
   響変換手段を有する音響増幅システムと、を有する乗物
   において、 前記エンジンのオン及びオフ状態を表わすエンジン信号
   源と、 前記システムによって増幅されるべき入力電気的オーデ
   ィオ信号に応答する前記音量制御手段と関連する、制御
   された振幅の信号を供給する可変利得手段と、 からなり、前記可変利得手段が前記エンジン信号に応答
   して前記システムの利得を制御し、エンジンのオン及び
   オフに夫々応答して増大及び減小させる、装置。 ２、前記マニュアル操作音響レベル設定制御手段が、ダ
   イナミック等化回路手段からなり、前記マニュアル操作
   音響レベル設定制御手段の音響レベル設定により低音周
   波数範囲において所定の等化を供給する、請求項１記載
   の装置。 ３、前記乗物の速度を表わす乗物速度信号源を更に含み
   、前記可変利得手段が前記乗物速度信号に応答して、乗
   物速度の増加及び減小の夫々に従って増大及び減小する
   ように前記システムの利得を制御する、請求項１記載の
   装置。 ４、乗物に動力を供給するエンジンと、信号源を含み前
   記乗物内で所望の信号の音響レベルを達成するマニュア
   ル操作音響レベル設定制御手段、電力増幅器及び電気音
   響変換手段を有する音響増幅システム、を有する乗物に
   おいて、 乗物の音響雑音レベル状態を表わす信号源と、前記シス
   テムによって増幅されるべき入力電気的オーディオ信号
   に応答する前記音量制御手段と関連する、制御された振
   幅の信号を供給する可変利得手段と、 からなり、前記可変利得手段が前記雑音を表わす信号に
   応答して前記システムの利得を制御し、雑音の増加及び
   減小に夫々応答して増大及び減小させ、更に、 前記システムの利得を、高レベル入力信号よりも低レベ
   ル入力信号に対してより高くし、前記システムの有効ダ
   イナミック・レンジが入力に加えられる入力信号のダイ
   ナミック・レンジよりも小さくされ、予期される最低入
   力信号レベルに対して、前記システムによって与えられ
   る出力は、前記乗物内の周囲雑音レベルと同等にされる
   、装置。 ５、前記マニュアル操作音響レベル設定制御手段が、ダ
   イナミック等化回路手段からなり、前記マニュアル操作
   音響レベル制御手段の音響レベル設定により低音周波数
   範囲において所定の等化を供給する、請求項４記載の装
   置。 ６、乗物に動力を供給するエンジンと、信号源を含み前
   記乗物内で所望の信号の音響レベルを達成するマニュア
   ル操作音響レベル設定制御手段、電力増幅器及び電気音
   響変換手段を有する音響増幅システムと、を有する乗物
   において、 乗物の音響雑音レベル状態を表わす信号源と、前記音響
   レベル設定制御手段、前記雑音を表わす信号、及び前記
   信号源に応答して、低レベル・オーディオ信号及び高レ
   ベル・オーディオ信号に対する前記乗物内の音響レベル
   を確立し、前記低レベル信号に対する応答が前記雑音を
   表わす信号によって主に決定され、高レベル信号に対す
   る応答が前記音響レベル設定制御手段によって主に決定
   される、装置。 ７、前記雑音を表わす信号に応答して、人間の順応時間
   に実質上対応する量だけシステム利得の変化を遅延させ
   る遅延手段を更に有する、請求項６記載の装置。