JPH0268773A - オーディオ信号再生装置 - Google Patents

オーディオ信号再生装置

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JPH0268773A
JPH0268773A JP21963188A JP21963188A JPH0268773A JP H0268773 A JPH0268773 A JP H0268773A JP 21963188 A JP21963188 A JP 21963188A JP 21963188 A JP21963188 A JP 21963188A JP H0268773 A JPH0268773 A JP H0268773A
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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】 〔産業上の利用分野〕 ディジタルオーディオ信号の再生装置に関し、従来のア
ナログLPレコードの持つ音の良さの本質を解明して取
り入れた再生装置に関する。
〔発明の概要〕
ディジタルオーディオ再生装置の再生音と比較したアナ
ログLPレコード再生音の良さの本質が約20KHz以
上の音の存在にあることを発見してディジタルオーディ
オ信号再生装置に応用したもので、D/A変換後のアナ
ログオーディオ信号のカットオフ周波数を越える周波数
成分を有する高域音信号を発生して、前記アナログオー
ディオ信号に重畳することを特徴とするディジタルオー
ディオ信号再生装置。
〔従来の技術〕
人間の可聴周波数の上限は耳の良いと言われる人でも約
20KHzであると言われており、ディジタルオーディ
オ信号は約20KHz(場合によっては約15KHz)
が折り返し歪なくディジタル信号化及びアナログ復号化
出来るように作られる。例えば、ディジタルオーディオ
ディスクでは約20KHz以上を低域通過ろ波器(ロー
パスフィルタ)で除去して44.1KHzのサンプリン
グ周波数で標本化して後、アナログ・ディジタル(A/
D)変換し、再生時にはディジタル・アナログ(D/A
)変換後に、混変調によって約20KHz以下の音かに
ごろのを防ぐため約20KHz以上を除去してアナログ
のオーディオ信号を取り出している。
また、ディジタルオーディオテープレコーダー(DAT
)やNHK衛星放送テレビのBモードステレオでは48
KHzをサンプリング周波数としている。詳しくは、従
来技術の記録系ブロック図を第6図に、従来技術の再生
系ブロック図を第7図に、従来技術のブロック図におけ
るスペクトラム分布を第8図に示す。
これらのディジタルオーディオ技術によって従来のアナ
ログLPレコード等の技術では到底得られなかった高い
信号対雑音比(S/N比)と広いダイナミックレンジが
得られるようになり、−aに高音質のオーディオ装置と
して象、速に普及した。
しかるに、一部のオーディオマニアや音楽関係者など音
にこだわる人達(マニア層)からは、従来のアナログL
Pレコードの方が音が良いという評価が少なからずされ
ている。S/Nが悪くダイナミックレンジの狭い(物理
的特性の劣る)LPレコードの方が良い音に感じる(快
適さがある)と指摘される原因は何か、その対策は何か
ということが研究されている。その代表的な知見として
次の3つが知られている。
第1の知見は、A/D、D/A変換時の精度が完全でな
いため特に微少な音に対してA/D、、D/A変換時に
歪が生じるという考え方で、第2の知見は、例えA/D
、D/A変換器の精度が十分高くても、量子化雑音が発
生し゛、その量子化雑音によって特に入力レベルの低い
信号に対して人力信号レベルと相関の強い歪が発生する
という考え方である。
しかし、第1及び第2の知見はディジタルオーディオ技
術の改善提案ではあるが、40〜50dBもS/Nやダ
イナミックレンジが劣ってもなおアナログが良いという
説明にはほど遠い。
第3の知見は、約20KHz以上の高域音についても実
は人間は感じることが出来、アナログLPレコードには
それが含まれるがディジタルオーディオには含まれない
という考え方である。
第3の知見に関しては、ディジタルオーディオの信号フ
ォーマットが種々定められて普及した今日、アナログL
Pレコードを美しく再生しようとする以上の積極的な対
策は取られていないと思われる。
ここでは第3の知見に関して深(追及するため、さらに
詳細な従来の研究成果を引用する。いずれも筑波大学の
大橋力氏らによる研究である。第1の引用文献(日本音
響学会聴覚研究会資料H−84−42,1984年10
月22日)によれば、高域制限による音質変化の検知状
態を調べた結果、定常音に対しては確かに20KHzが
検知上限とするのは妥当であるが、非定常音に対しては
民族音楽経験者は26KHz以上の音を検知することが
出来、美しく快適な音質に感じられると報告されている
(音楽経歴のない被験者群は26KHz以上が含まれて
も検知していない)。第2の引用文献(日本音響学会聴
覚研究会資料H−85−22,1985年6月25日)
によれば、声明、合唱において単唱では発生しない高域
音が復唱によって(斉唱であっても)発生し、その周波
数スペクトラムはフルスケール50KHzの目盛−杯ま
で示されている。またガムラン音楽では100KHzを
越えるスペクトラムが示されている。そしてこのような
高域成分の存在とその活用に関して経験的かつかなり意
図的に追求されてきたという可能性を否定することは難
しいと結ばれている。
第3の引用文献(日本経済新聞1988年3月23日夕
刊、アーバン・ナラ欄)にはアナログLPレコードから
良い音を再生することにこだわるオーディオ評論家グル
ープの紹介とともに、大橋力氏らによる26KHz以上
の高周波成分の有無による音質の違いの比較と、r音の
高周波成分が直接部に刺激を与え、ドーパミンのような
心地よさを感じさせる物質の分泌を促している」という
仮説とが紹介されている。
これらの引用文献を参考にディジタルオーディオ信号の
サンプリング周波数を引上げて従来人間には聴こえない
と考えられている周波数まで記録再生可能な周波数帯域
を広げることは、経済的負担も大きく世の中の支持を得
られないと思われる。
〔発明が解決しようとする課題] 従来技術で述べた第3の知見に基づき、約20KHz以
上の高域音を含んでアナログLPレコードを上回る快適
な音質で再生出来るディジタルオーディオ信号再生装置
を従来のディジタルオーディオ信号フォーマットを変え
ずに得ることを課題とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明においては、ディジタルオーディオ信号を対応の
アナログオーディオ信号に変換するためのD/A変換手
段を備えるオーディオ信号再生装置において、前記D/
A変換手段から出力されるアナログオーディオ信号のカ
ットオフ周波数を越える周波数成分を有する高域音信号
を発生するための高域音信号発生手段と、前記D/A変
換手段から出力されるアナログオーディオ信号に前記高
域音信号発生手段から出力される高域音信号とを重畳す
るための信号重畳手段とを備えることを特徴とするオー
ディオ信号再生装置とする。
さらに、前記D/A変換手段にはオーバサンプリング処
理されたディジタルオーディオ信号を供給してもよく、
それに加えて前記信号重畳手段から出力される信号に対
して折り返しノイズを防止するためのフィルタ手段を設
けた構成としてもよい。いずれの場合も前記アナログオ
ーディオ信号のカットオフ周波数を越える高域音に対し
て高域音の周波数帯域、レベル、波形、ビブラートなど
及び/又はそれらのゆらぎ量を調節及び/又は制御出来
る構成とすれば、なお−層好適な再生装置とすることが
出来る。
〔作用〕
本発明にあたって、本発明者は1つの発見をしている。
即ち、高域音特に26KHz以上の音が存在することに
よって快適に聴こえる原因は、楽音でなくとも(即ち雑
音であっても)その周波数帯の音が音楽とともに存在す
ること自体にあるという発見である。
この発見は、以下の状況証拠によって自然法則にかなう
ことが証明される。
■アナログLPレコードのようにS/Nの悪いダイナミ
ックレンジの狭い音は一般には不自然で聞きづらい音で
あり、微弱な高域成分などは含んでいても雑音にマスク
されてしまって聞きとれないことが多い。それにもかか
わらず快適な聴こえ方がするのは雑音の存在そのものに
快適さの原因があると推定される。
■第2の引用文献によれば約26KHzを越える楽音は
白色雑音に近いスペクトルで音楽等に応じたゆらぎをも
って存在していることがわかる。
■第1乃至第3の引用文献が示唆するところによれば、
約20KHz以上の高域音は耳から音が聴こえるのとは
必ずしも同じでないメカニズムで実際に人が感じること
が出来ることが推定される。従って、まず、音楽と一緒
に高域音が存在すること自体が快適さを惑しるための必
要条件であると考えられる。
本発明では、かかる発見の応用として前記の手段を用い
ている。従って、ディジタルオーディオ信号には本来約
20KHz以上の高域音を除去しであるにもかかわらず
、再生装置において約20KH2以上の高域音を付加す
ることによって、はじめから約20KHz以上の信号が
除去されていなかったかのような快適な音楽の再生をす
ることが出来る。
〔実施例〕
まず本発明の第1の実施例のデ、イジタルオーディオ信
号再生装置について第1図に示すブロック図に従って説
明する。第7図の従来例の再生系ブロック図に比べて、
高域音信号発生手段量として高域音信号発生回路■がラ
インアンプ17のプリアンプ17Aとパワーアンプ17
Bとの間に信号重畳手段主を介して挿入されていること
が異なっている。
高域音信号発生回路−則は必ず備えていなければならな
い高域音信号発振器(発振器)18Aと、聴取者の好み
を付加して一層快適な再生音を得るための諸回路とから
構成される。前記発振器18Aは約20KHz以上の音
信号を発振する1ケ又は複数の発振回路からなるように
構成してもよいし、クロックジェネレータ18の出力を
分周及び合成するように構成してもよく、白色雑音化す
るための関数発生器をも合わせて備えてもよい。また、
発振器18Aには発振周波数・発振波形調節回路(O3
C調節回路)18Bを接続して、発振器18Aの発振周
波数及び発振波形を外部から調節可能にすると、聴取者
の好みによる選択範囲が広がる。例えば、発振器18A
をV CA (Voltage ControledA
mplifier)を用いて構成し、o s c am
節回路18Bを制御電圧発生器を含んで構成することが
出来る。
本実施例の高域音信号発生回路用にはさらに、約20K
H2以上の任意の帯域の通過周波数帯域と各帯域ごとの
通過レベルを調節出来る帯域フィルタ群を通すことも通
さないことも出来るように構成している。さらにレベル
調節回路18Dにおいて高域音信号のレベルを調節して
パワーアンプ17Bにスイッチaを介して接続(信号重
畳手段3)している。
さらに、ゆらぎ関数発生回路18Eを備え、その出力に
よってレベル調節回路18Dの増幅率を制御して振幅ゆ
らぎを高域音信号に付加することが出来、帯域フィルタ
群18Cの通帯周波数帯域を制御して、帯域ゆらぎを高
域音信号に付加することが出来、発振器18Aの発振回
路を制御して周波数ゆらぎ(ビブラート)を付加するこ
とが出来る構成としている。そして、スイッチa −h
によってそれぞれ任意に断続可能としており、発振器1
8Aとスイッチa以外の回路18B〜18Eは必ずしも
備えていなくても本質的機能には支障ないが、回路18
B〜18Eの一部又は全部を備えることにより、聴取者
にとって一層快適な調節/制御が出来る再生装置が得ら
れる。
ここでゆらぎ関数発生回路18Eは、自然音や胎内音で
知られる1/fゆらぎ(fは周波数)を発生してもよい
し、プリアンプ17Aから20KHz以下の信号を受け
て、20KHz以下の信号のある帯域(例えば3KHz
〜20KHz)の信号レベルに応じたゆらぎ関数を発生
することにより音楽に合わせてゆらぎ制御出来るように
してもよい。後者の場合、記録系でカットされ含んでい
ない約20KHz以上の音楽信号を本実施例の再生装置
で擬似的に復元することも出来る。
なお、第1の実施例において、高域音信号発生回路−胆
の出力をパワーアンプ17Bに人力することによってア
ナログオーディオ信号に高域音信号を重畳(信号重畳手
段主)しているが、20KHz以下のアナログオーディ
オ信号との混変調の発生機会を減らすためには、なるべ
くスピーカ等の電気音響変換装置に近い増幅段に入力す
ることが望ましい。
次に、本発明の第2の実施例について第2図a)ブロッ
ク図、b)スペクトラム例をもとに説明する。
第2の実施例においては、第1の実施例に比べてオーバ
サンプリング手段↓をD/A変換手段上の前に設けて、
オーバサンプリング処理されたディジタル信号をD/A
変換手段上に入力していることが異なっている。それに
ともない、信号重畳手段3をフィルタ手段i(ローパス
フィルタ16)の前に設けることが出来ることも第1の
実施例と異なっている。
オーバサンプリング手段4は、サンプリング周波数「、
の2倍以上の周波数(例えば2f3)にサンプリング周
波数を変更するためのオーバサンプリング回路14Aか
らなっている。例えば、f。
−44,IK Hzでサンプリングされたディジタルオ
ーディオ信号を2 f 、 =88.2KHzでオーバ
サンプリングすると第2図b)のスペクトラム例に示す
ように、サンプリングによって追加された高調波成分の
周波数帯域が2f、を中心とする高い周波数帯域に移動
する。
それにより、ローパスフィルタ16のカットオフ周波数
を高くしても折り返し歪みを生じなくすることが出来、
アナログオーディオ信号の上限と、ローパスフィルタ1
6の通過周波数上限との間に空いた帯域が発生する。こ
の帯域に前記高域音信号を挿入することにより、前記高
調波成分との混変調を引き起こす心配なく、必要ならア
ナログオーディオ信号との間に空き周波数帯域を設けて
、アナログオーディオ信号と高域音信号とを重畳するこ
とが出来る。従って、信号重畳手段主はパワーアンプ1
7Bの近傍にある必要がなく、第2の実施例のように構
成することが出来る。
なお、第2図b)においては説明の便宜のため実際のア
ナログオーディオ信号とその高調波成分のかわりに理想
的なフィルタで模式化した原信号とその高調波成分とを
示している。
従来、一般に理想的な特性のフィルタは得がたく、ディ
ジタルオーディオ信号再生装置においても、例えば4r
1、例えば8f、のオーバサンプリングをすることによ
り、アナログフィルタのカットオフ特性がなだらかなこ
とによる欠点を回避したり、ディジタルフィルタを構成
してフィルタ特性も改善する例がみられるが、本発明の
第2の実施例はこれらの技術との整合性が良くシンプル
な構成とすることが出来る。
次に本発明の第3の実施例について第3図a)ブロック
図、b)スペクトラム例(高域信号重畳前)、C)スペ
クトラム例(高域信号重畳後)をもとに説明する。
第3の実施例は、第2の実施例に比べて、信号重畳手段
主の位置がフィルタ手段i(ローパスフィルタ16)の
後に設けであることが異なっている。
第3の実施例において、ローパスフィルタ16のカット
オフ周波数は、従来例と同様に約20KHz程度とする
ことも出来るが、第3図b)に示すように高域音信号に
対しても折り返し歪みが生じない範囲で高く設定するこ
とが出来る。
これにより、第2の実施例の場合も第3の実施例の場合
もローパスフィルタ16のカットオフ周波数を同じにす
ることが出来、オーバサンプリング回路14A、D/A
変換回路14B、アパーチャ回路15、ローパスフィル
タ16などの集積回路設計を総合的にかつ従来技術との
整合性を持たせて任意に行うことも可能となる。
次に、第4の実施例について、第4図に示すブロック図
をもとに説明する。第4の実施例においては、第7図の
従来技術に比べて高域音信号発生手段2Aとして、バイ
パスフィルタ19、サンプリング周波数除去トラップ2
0、トーンコントロールアンプ21、パワーアンプ22
、スイッチg1信号重畳手段3Aとして線形加算器24
が追加されている。
第4の実施例においては再生された信号を、従来ローパ
スフィルタで除去していた約20KHz以上についても
除去せずに再生することによって、サンプリング周波数
の上下各約20KHzにわたって分布する高調波成分を
高域音信号としてスピーカ等の電気音響変換器から音響
振動として取り出そうとしている。これによって第1の
実施例における高域音信号発生回路■を設けずに、前記
高調波成分を高域音信号として用いることにより同様の
目的を達成しようとしている。しかるに、ローバスフィ
ルタ16を設けずにアパーチャ回路15の出力を直接ラ
インアンプ17へ接続すると、約20KH2以下の帯域
に約20KHz以上の高調波成分との混変調による音の
にごりが発生するため、その防止対策を講じている。ま
ず、約20KHz以上は別ルートのアンプで再生し、約
20KHz以下との混変調を防いでいる。さらに、高調
波成分のパワースペクトルの中心であるサンプリング周
波数をトラップ20で除去することによって高調波成分
のスペクトラム分布を略平坦化し、自然の音楽スペクト
ラムに近づけた高域音信号を得るとともに線形加算器2
4及び電気音響変換器での混変調発生を防止している。
さらにトーンコントロールアンプ21で聴取者の好みに
合わせた信号レベル、周波数特性等の調節を可能として
いる。
なお、前記高調波成分はもともと音楽等のオーディオ信
号を標本化するときに発生したものであるから、それか
ら取り出した高域音信号は、音楽等に応じたゆらぎをも
っている。
なお、パワーアンプ22の出力を高調波成分から取り出
した高域音響用のスピーカに接続することも出来るが、
第4実施例では線形加算器24(信号重畳手段3A)に
よって20KHz以下のオーディオ信号と重畳してから
出力して一般のスピーカシステムに接続出来るようにし
ている。線形加算器24は、約20KHz以下の信号と
約20KHz以上の高域音信号との混変調を防ぐため非
線形回路を極力通さない構成が望まれる。例えば、ライ
ンアンプ17の出力とパワーアンプ22の出力とを単純
に並列接続したり抵抗ネットワークで混合することが出
来る。あるいは、パワーアンプ22の出力をラインアン
プ17の出力段トランジスタの電源ラインに重畳させる
ことが出来る。
次に第5の実施例について、第5図のブロック図に基づ
いて説明する。第5の実施例は第4の実施例と同じ考え
方に基づくものであるが、筒易化のために高域音信号と
して使用する約20KHz以上の高調波成分も約20K
H2以下の信号と同じラインアンプ17へ通せるように
、混変調防止対策を施したものである。第1トラツプ2
4はサンプリング周波数のトラップで第4実施例のトラ
ップ20と同じ目的で設けたもので、トラップ20と同
じ構成でよい。第2トラツプ25は、約20KHz以下
の信号と約20KHz以上の高域音信号との間に明白な
空白範囲を設けることによって折り返し歪による周波散
型なりを再生系においても念のため除去する構成とし、
ラインアンプ17等での約20KHz以下信号と約20
KHz以上高域音信号との混変調による音のにごり発生
を防ぐことを目的としている。
その結果、例えば21KHzから25KHzは含まず、
例えば44.1KHzのサンプリング周波数を除去した
高調波成分を高域音信号として含むオーディオ信号がラ
インアンプ17から出力される。
これらの実施例はディジタル変換されたオーディオ信号
の再生に注目して説明してきたが、テレビジョン信号の
PCM音声放送の受信などにも適用出来ることはもちろ
んであり、音声帯域制限が約20KHzでなく約15K
Hzに制限された放送や録音の再生にも効果がある。
〔発明の効果〕
本発明の実施により、新規に発見した自然法則の応用と
してD/A変換手段から出力されるアナログオーディオ
信号のカットオフ周波数を越える高域音信号が重畳され
たオーディオ信号が再生出来るディジタルオーディオ信
号再生装置が得られる。該装置は聴取者の好みにより約
20KHz以上の高域音信号の特性を調節可能で、高域
音は音楽に応じたゆらぎをもたせることも可能な装置と
することが出来る。
この結果、ディジタルオーディオ信号には本来約20K
Hz以上の高域音を除去しであるにもかかわらず、約2
0KHz以上の信号が除去されていなかったかのような
快適な音楽等の再生をすることが出来、従来のアナログ
LPレコードを越えた、人(マニア層)の悪性を満足さ
せるディジタルオーディオ信号再生装置が得られる。
しかも、本発明はすでに普及してしまっているディジタ
ルオーディオの信号フォーマットに手を加えずに再生装
置のみに本発明の手段を付加することで実施出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例のブロック図、第2図は
本発明の第2の実施例を示すa)ブロック図、b)スペ
クトラム例である。第3図は本発明の第3の実施例を示
すa)ブロック図、b)スペクトラム例、C)スペクト
ラム例である。第4図は本発明の第4の実施例のブロッ
ク図、第5図は本発明の第5の実施例のブロック図であ
る。第6図は従来技術の記録系ブロック図、第7図は従
来技術の再生系ブロック図、第8図は従来技術のブロッ
ク図におけるスペクトラム分布を示す。 1−−−−−−−−−−−−−−・−・−・D/A変換
手段2.2A、2B−高域音信号発生手段 1.3A、3B−信号重畳手段 t・−・−・・−=・−−−−−−・−オーバサンプリ
ング手段5−−−−−一〜−−−−−−−−−−・−フ
ィルタ手段14 A−−−−−−−一−−−−−オーバ
サンプリング回路14.14 B −−−−−−−D 
/ A変換器16−−−−−−−−−−−−・・・−・
・ローパスフィルタ17・・−・・・−・・・・−・・
−ラインアンプ17A・−−−m−−−−−・−プリア
ンプ17B−・・−・−・−・−−−−−−パワーアン
プ18−・−・・−・・−−−−−・・−高域音信号発
生回路18A・−・−・−・−・高域音信号発振器周う
皮数(kHz) b)スペクトラム例 本埜明の廃2の実施例 第2図 周:i、舷(kHz) b)ス(クトラムイ利 (1渕制言号重畳肪) 周波数(kH2) C)スペクトラム例C高域膏イ菖号重畳後)本発明の第
3の実施例 第3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ディジタルオーディオ信号を対応のアナログオーデ
    ィオ信号に変換するためのD/A変換手段を備えるオー
    ディオ信号再生装置において、 前記D/A変換手段から出力されるアナロ グオーディオ信号のカットオフ周波数を越える周波数成
    分を有する高域音信号を発生するための高域音信号発生
    手段と、 前記D/A変換手段から出力されるアナロ グオーディオ信号に前記高域音信号発生手段から出力さ
    れる高域音信号とを重畳するための信号重畳手段とを備
    えることを特徴とするオーディオ信号再生装置。 2、前記D/A変換手段にはオーバサンプリング処理さ
    れたディジタルオーディオ信号が供給されることを特徴
    とする請求項1のオーディオ信号再生装置。 3、前記D/A変換手段にはオーバサンプリング処理さ
    れたディジタルオーディオ信号が供給されると共に、 前記信号重畳手段から出力される信号に対 して折り返しノイズを防止するためのフィルタ手段が設
    けられることを特徴とする請求項1のオーディオ信号再
    生装置。 4、前記高域音信号のレベル及び/又は周波数成分及び
    /又はそれらのゆらぎ量を調節及び/又は制御出来るよ
    うにしたことを特徴とする請求項1又は請求項2又は請
    求項3のオーディオ信号再生装置。
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