JPH02170708A

JPH02170708A - 音量制御回路

Info

Publication number: JPH02170708A
Application number: JP63323585A
Authority: JP
Inventors: Kenjiro Endo; 遠藤　謙二郎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-12-23
Filing date: 1988-12-23
Publication date: 1990-07-02
Anticipated expiration: 2014-06-21
Also published as: JP2907847B2

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、オーディオ再生システム等の音ｆｆｉ調整
に用いられる音量制御回路の改良に関する。

（従来の技術）周知のように、オーディオ再生システム等の音量調整に
用いられる音量制御回路としては、従来より、第１５図
（ａ）〜（ｄ）に示すものが実用化されている。まず、
第１５図（ａ）示すものは、入力オーディオ信号を可変
抵抗器１１でレベル調整して、出力するようにしたもの
であり、同図（ｂ）に示すものは、入力オーディオ信号
を可変利得増幅器１２を介して出力するようにし、この
可変利得増幅器１２の利得を、定電圧源１３の出力電圧
を可変抵抗器１４で分圧して得られた制御電圧で制御す
るようにしたものである。

また、第１５図（ｃ）に示すものは、人力オーディオ信
号を可変利得増幅器１５を介して出力するようにしてお
き、アップキー１６及びダウンキー１７を選択的に操作
してカウンタ１８にアップまたはダウンカウント動作を
行なわせ、このカウンタ１８の出力をＤ／Ａ　（デジタ
ル／アナログ）変換器１９に供給して得られた制御電圧
で、可変利得増幅器１５の利得を制御するようにしたも
のである。

さらに、第１５図（ｄ）に示すものは、入力オーディオ
信号がデジタル化されている場合を示しており、図示し
ないカウンタの出力を、ＬＯＧテーブル２０をルックア
ップして対数変換（ｄＢ変換）し、この変換データとデ
ジタル入力オーディオ信号とをデジタル乗算器２１で乗
算するようにしたものである。

上述した従来の各音量制御回路は、いずれも入力に対す
る出力の関係が直線的であり、例えば可変抵抗器１１．
１４やアップ及びダウンキー１６．１７を操作する制御
により利得が変化するのみで、入力オーディオ信号のダ
イナミックレンジＤＩ　　［ｄＢ］に対する、出力オー
ディオ信号のダイナミックレンジＤｏ　　［ｄＢ］の割
合である、ダイナミックレンジ比Ｄｒ　　［ｄＢ］　　
（＝Ｄｏ　／ＤＩ　）は、「１」となっている。

ただし、上記可変利得増幅器１２．１５やデジタル乗算
器２１のダイナミックレンジが狭い場合は、出力オーデ
ィオ信号のダイナミックレンジＤｏ　　［ｄＢ］は、そ
の可変利得増幅器１２．１５やデジタル乗算器２１のダ
イナミックレンジよって制限されることになる。なお、
ダイナミックレンジ比Ｄｒ　　［ｄＢ］は、「１」以下
及び以上のとき圧縮率及び伸張率とも称される。

しかしながら、上記のような従来の音量制御装置では、
次のような問題が生じる。すなわち、通常、例えばオー
ケストラ等の発生する大音量（ｆ　ｆ）と小音量（ｐ　
ｐ）との音量差は、５０ｄＢ以上あるといわれており、
さらにホールの残響等によるいわゆる余韻も含めると７
０〜８０ｄＢにもなることが知られている。

一方、オーディオ信号を比較的大きな音量で再生すると
きのピーク音圧レベルは、約１００ｄＢ　ＳＰＬ位で、
このときの小音量は約５０ｄＢ　ＳＰＬ位となっており
、このレベルは一般の住宅騒音レベルと１ｏｄＢ程度の
差しかないものである。ところで、通常の場合は、オー
ディオ信号を上記より２０ｄＢ程度低いレベルで再生す
る場合が多く、深夜等ではさらに２０ｄＢ位低いレベル
で再生しているのが実際である。

この場合、上述した従来の音量制御回路で音量を減衰さ
せると、余韻はもとより、小音量（ｐ　ｐ）の音も騒音
レベル以下になってしまい聞こえなくなる。

（発明が解決しようとする課題）以上のように、従来の音量制御回路では、音量が減衰す
るように制御すると、余韻や小音量（ｐｐ）部分が騒音
レベル以下になってしまい、聞こえなくなるという問題
を有している。

そこで、この発明は上記事情を考慮してなされたもので
、音量を減衰させるように制御しても、余韻や小音量部
分が騒音レベル以下にならずに聴取することが可能とな
る極めて良好な音量制御回路を提供することを目的とす
る。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）この発明に係る音量制御回路は、音量調整操作に対応し
た制御情報が設定される設定手段と、オーディオ信号を
増幅する可変利得増幅器と、この可変利得増幅器に対し
て人力または出力されるオーディオ信号の振幅レベルを
検出する検出手段と、この検出手段の出力信号と設定手
段で設定された制御情報とに基づいて、可変利得増幅器
に与える利得制御信号を生成する生成手段とを備え、設
定手段によって音量を減衰及び増大するように操作した
状態で、可変利得増幅器に入力されるオーディオ信号の
ダイナミックレンジに対する、可変利得増幅器から出力
されるオーディオ信号のダイナミックレンジの割合が、
それぞれ小さく及び大きくなるように可変利得増幅器の
利得制御を行なうように構成したものである。

（作用）上記のような構成によれば、音量を減衰させるように制
御した状態で、入出力オーディオ信号のダイナミックレ
ンジ比が小さくなるように、可変利得増幅器の利得を制
御するようにしたので、余韻や小音量部分が騒音レベル
以下にならずに聴取することが可能となるものである。

（実施例）以下、この発明の一実施例について図面を参照して詳細
に説明する。第１図において、入力端子２２に供給され
た入力オーディオ信号は、可変利得増幅器２３で振幅レ
ベルが制御されて、出力端子２４から取り出される。ま
た、可変利得増幅器２３からの出力オーディオ信号は、
振幅検出器２５に供給されてその振幅レベルが検出され
ている。

一方、定電圧源２Ｂの出力電圧を可変抵抗器２７で分圧
することにより、音量制御電圧Ｖ　ＶＯＬが生成される
。そして、この音量制御電圧Ｖ　ＶＯＬと振幅検出器２
５の出力電圧ＶＤとが制御回路２８に供給されて、可変
利得増幅器２３に与えられる制御電圧ＶＣが生成される
。この制御回路２８は、振幅検出器２５の出力電圧ＶＤ
の下限値を制限するリミッタ回路２９と、このリミッタ
回路２９の出力電圧ＶＬと上記音量制御電圧Ｖ　ＶＯＬ
とを加算する加算器３０とより構成されている。

ここで、可変利得増幅器２３の利得Ｇは、ＶＴを定数と
すると、Ｇ−ｅｘｐ　　（ＶＣ／　ＶＴ　）　　　　　　　　−
（１）となる。また、振幅検出器２５の振幅検出関数は
、可変利得増幅器２３からの出力オーディオ信号の振幅
レベルをＶｏとし、Ｖｋを定数とすると、ＶＤ　−ＶＴ
　ｊ！　ｎ　（Ｖｏ　／　Ｖｌ（）　　　　−−−（２
）と表わされる。さらに、リミッタ回路２９の出力電圧
ＶＬは、となる。

そして、音量制御電圧Ｖ　ＶＯＬを公称減衰量Ａ（直線
）に対して、ＶＶＯＬ　＝　ＶＴ　ＩＩ　ｎ　Ａ　　　　　　　　　
・＝（４）とする。また、可変利得増幅器２３に供給さ
れる制御電圧ＶＣは、ＶＣｍ　ＶＬ　　＋　ＶＶＯＬ　　　　　　　　　　　
　　　−（５）と表わされる。

すると、上記（１）弐〜（５）式より、が得られる。そ
して、可変利得増幅器２３の入力オーディオ信号の振幅
レベルを■１とすると、Ｖ　ｏ　＝　Ｇ　ｘ　Ｖ　ｉ　
　　　　　　　　　　　−（７）となり、上記（６）式
より整理すると、となり、両辺を［ｄＢ］で表わし整理
すると、Ｖ。

≧Ｖｋの範囲では、［Ｖｏ　］　ｄＢ＝　［Ａ］　ｄＢ＋　［Ｖｉ　］　ｄ
Ｂとなり、Ｖｏ＜Ｖｋの範囲では、［Ｖ　ｏｌｄＢ　−（１／　２）［Ａ　１ｄＢ＋　［Ｖ
　ｋ］ｄＢ＋　［Ｖ　１］ｄＢ）となる。

第２図は、上式をグラフ上に表現したものである。この
例では、［Ｖｏ　］　　ｄＢ−［Ｖｋ　］　　ｄＢ−５０ｄＢの
音圧レベルになるように調整されている。また、周囲の
騒音レベルを４０ｄＢ　ＳＰＬとし、入力オーディオ信
号のダイナミックレンジを９０ｄＢとし、大音量（ｆ　
ｆ＞のピークレベルを＋２０ｄＢとし、小音量（ｐｐ）
のレベルを一３０ｄＢとし、余韻を一５０ｄＢとし、さ
らに２０ｄＢのダイナミックレンジがあるものとする。

音量減衰ｉｔ　［’Ａ　］　ｄＢ−ＯｄＢのとき、入力
オーディオ信号の＋２０ｄＢから一５０ｄＢまでは、そ
のまま直線的な関係で出力される。ところが、［Ａ］　
ｄＢ−−２０ｄＢとすると、大音量（ｆ　ｆ）の＋２０
ｄＢから小音１（ｐｐ）の−３０ｄＢまでは直線的に再
生され、小音量（ｐ　ｐ）の−３０ｄＢから余韻の一５
０ｄＢまでは、ダイナミックレンジ比０．５で再生され
るようになる。

また、［Ａ　１　ｄＢ−−４０ｄＢまでしぼっても、入
力オーディオ信号の＋２０ｄＢから一１０ｄＢまでは直
線的に再生され、−ＬＯｄＢから一３０ｄＢまではダイ
ナミツクセンジ比０．５で再生されるため、圧縮されな
がらも再生音圧レベルが騒音レベルに埋もれてしまうこ
とはないものである。

したがって、上記実施例のような構成によれば、可変抵
抗器２７によって音量を減衰させるように制御した場合
、余韻や小音ｆｆ１（ｐｐ）の低レベル信号は圧縮され
るため、騒音レベルに埋もれてしまうことなく確実に再
生することができる。また、減衰量が［Ａ］ｄＢが小さ
く信号レベルが騒音レベルに埋もれることのない領域で
は、圧縮せず直線的な再生が行なわれるため、音楽的に
不自然さが生じることもない。

第３図は、上記制御回路２８の具体的な構成を示してお
り、リミッタ回路２９は、演算増幅器ＯＰＩ。

抵抗Ｒ１，Ｒ２及びダイオードＤｉ、Ｄ２より構成され
ている。そして、Ｒ１−Ｒ２と設定することにより、第
２図に示した特性を得ることができる。また、Ｒ２＞Ｒ
１とすると、Ｖｏ＜Ｖｋのときのダイナミックレンジ比
をより小さくすることができる。

次に、第４図は、この発明の第２の実施例を示している
。すなわち、これは、第１図と同一部分には同一記号を
付して説明すると、出力端子２４に得られるオーディオ
信号を、可変抵抗器２７に連動する可変抵抗器３１によ
ってレベル制御して、出力端子３２から取り出すように
したもので、主たる音量制御は可変抵抗器３１で行なわ
れる。

この場合、制御回路２８としては、第５図に示すように
、演算増幅器ＯＰ２　、抵抗Ｒ３〜Ｒ５及びダイオード
Ｄ３．Ｄ４より構成されるものが使用される。このとき
の入力端子２２から出力端子２４までの入出力特性は、
第６図に示すようになり、また、入力端子２２から可変
抵抗器３１を含めた出力端子３２までの入出力特性は、
第２図と同様になる。

第７図は、第４図を一部変形して示すもので、可変抵抗
器３１に代えて可変利得増幅器３３を用い、この可変利
得増幅器３３の利得を、可変抵抗器２７で得られた音量
制御電圧Ｖ　ＶＯＬを演算増幅器ＯＰ３及び抵抗Ｒｅ、
Ｒ７よりなる反転増幅器３４で反転した電圧で制御する
ようにしたもので、第４図に示したものと同様な入出力
特性を得ることができる。

次に、第８図は、この発明の第３の実施例を示している
。すなわち、これは、入力端子２２に供給されたオーデ
ィオ信号の振幅レベルを振幅検出器２５で検出し、その
検出出力ＶＤと音量制御電圧Ｖ　ＶＯＬとを制御回路２
８に供給して、可変利得増幅器２３に与える制御電圧Ｖ
Ｃを生成するようにした、いわゆるフィード・フォワー
ド制御を行なうようにしたもので、本質的には上述した
各実施例と同等の動作を行なうことができるものである
。

ここで、出力オーディオ信号のダイナミックレンジを伸
張して、より効果的な再生音を得るようにすることがあ
る。この場合、前述した問題と同様に、低レベル信号が
騒音レベルに埋もれて聞こえなくなる現象が生じる。こ
のため、音量を減衰させたときには、低レベル信号の伸
張効果がないことが好ましいことになる。

そこで、第８図の構成を用いる場合には、制御回路２８
としては、第９図に示すように、演算増幅器ＯＰ４及び
抵抗Ｒ８，Ｒ９よりなる反転増幅器３５と、演算増幅器
ＯＰ５．抵抗ＲＩＯ，Ｒ１１及びダイオードＤ５．Ｄ８
よりなるリミッタ回路３Ｂとを組み合わせたものを用い
ればよい。この場合の、入出力特性は、第１０図に示す
ようになる。

第１１図は、第８図に示す構成の音量制御回路に用いら
れる制御回路２８の一例を示すもので、減衰量［Ａ］ｄ
Ｂの小さいとき大レベルで伸張特性が得られ、減衰ｆｆ
ｉ［Ａ］ｄＢが大きいとき小レベルで圧縮特性が得られ
るようにしたものであり、第１２図にその入出力特性を
示している。

第１３図は、この発明の第４の実施例を説明するための
入出力特性を示している。すなわち、これは、音量制御
を圧縮率の制御のみで行なう簡易な例を示している。こ
の場合、実質的に有効なダイナミックレンジの下限近傍
かそれ以下に交点Ｘを設けることが望ましい。さらに、
交点Ｘ以下のレベルにおいて、音量変化の制御とその効
果が逆転することを防ぐ必要が生じる。第１３図に示す
例では、交点Ｘ以下では減衰量［Ａ］ｄＢ−０の特性に
規定している。

第１４図は、第１３図に示す特性を実現するための、第
１図に示した音量制御回路に適用される制御回路２８の
具体例を示している。この場合、制御回路２８を構成す
る演算増幅器ｏＰＢに供給する電圧Ｖｘによって、交点
Ｘの位置が決定される。

なお、この発明は上記各実施例に限定されるものではな
く、この外その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実
施することができる。

［発明の効果］以上詳述したようにこの発明によれば、音量を減衰させ
るように制御しても、余韻や小音量部分が騒音レベル以
下にならずに聴取することが可能となる極めて良好な音
量制御回路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれこの発明に係る音量制御回
路の一実施例を示すブロック回路構成図及びその動作を
説明するための特性図、第３図は同実施例の制御回路の
詳細を示すブロック回路構成図、第４図はこの発明の第
２の実施例を示すブロック回路構成図、第５図は同第２
の実施例の制御回路の構成を示すブロック回路構成図、
第６図は同第２の実施例の動作を説明するための特性図
、第７図は同第２の実施例の変形例を示すブロック回路
構成図、第８図はこの発明の第３の実施例を示すブロッ
ク構成図、第９図は同第３の実施例の制御回路の構成を
示すブロック回路構成図、第１０図は同第３の実施例の
動作を説明するための特性図、第１１図及び第１２図は
それぞれ同第３の実施例の制御回路の変形例を示すブロ
ック回路構成図及びその動作を説明するための特性図、
第１３図はこの発明の第４の実施例を説明するための特
性図、第１４図は同第４の実施例に係る特性を実現する
ための制御回路の構成を示すブロック回路構成図、第１
５図は従来の音量制御回路を示すブロック回路構成図で
ある。１１・・・可変抵抗器、１２・・・可変利得増幅器、１
３・・・定電圧源、１４・・・可変抵抗器、１５・・・
可変利得増幅器、１６・・・アップキー　１７・・・ダ
ウンキー、１８・・・カウンタ、１９・・・Ｄ／Ａ変換
器、２０・・・ＬＯＧテーブル、２１・・・デジタル乗
算器、２２・・・入力端子、２３・・・可変利得増幅器
、２４・・・出力端子、２５・・・振幅検出器、２６・
・・定電圧源、２７・・・可変抵抗器、２８・・・制御
回路、２９・・・リミッタ回路、３０・・・加算器、３
１・・・可変抵抗器、３２・・・出力端子、３３・・・
可変利得増幅器、３４．３５・・・反転増幅器、３６・
・・リミッタ回路。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図第１０図［Ａ］ｄＢ第１３図［Ａ］ｄＢ α 第１４図ｒＡ］ｄＢ

Claims

【特許請求の範囲】

音量調整操作に対応した制御情報が設定される設定手段
と、オーディオ信号を増幅する可変利得増幅器と、この
可変利得増幅器に対して入力または出力されるオーディ
オ信号の振幅レベルを検出する検出手段と、この検出手
段の出力信号と前記設定手段で設定された制御情報に基
づいて前記可変利得増幅器に与える利得制御信号を生成
する生成手段とを具備し、前記設定手段によって音量を
減衰及び増大するように操作した状態で、前記可変利得
増幅器に入力されるオーディオ信号のダイナミックレン
ジに対する、前記可変利得増幅器から出力されるオーデ
ィオ信号のダイナミックレンジの割合が、それぞれ小さ
く及び大きくなるように前記可変利得増幅器の利得制御
を行なうように構成してなることを特徴とする音量制御
回路。