JPH0337328B2

JPH0337328B2 -

Info

Publication number: JPH0337328B2
Application number: JP56092893A
Authority: JP
Inventors: Akio Tokuge; Masayuki Kato
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1981-06-15
Filing date: 1981-06-15
Publication date: 1991-06-05
Also published as: JPS57207292A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、周囲雑音に応じて再生音量を自動的
に制御するものであつて、特に再生音及び話声の
影響を受けずに且つ聴感特性に合つた状態で制御
する自動音量補正装置に関する。

（従来の技術）自動音量補正装置は、車内雑音のように、走行
条件によつて変化する周囲雑音を検出し音量を増
減させるものであり、ステレオ又はラジオからの
再生音を関係なく、常に一定の条件下で聞き取れ
るようにするものである。

そして、従来より一般に用いられている自動音
量補正装置は、マイクロフオンを用いて車内雑音
を取り込んだ後、これを検出しその雑音量に応じ
て音量制御を行つている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上述した従来より一般に用いら
れている自動音量補正装置では、単に車内雑音を
検出して音量制御を行うものであるため、ステレ
オ又はラジオからの再生音や車内での話声がマイ
クロフオンを介して取り込まれると、これらの音
も車内雑音とされてしまう。このような場合に
は、雑音の検出レベルが高められ、ステレオ又は
ラジオからの再生すべき音量が高められてしまう
ことになるため、純粋な車内雑音に対する適切な
音量補正を行うことができなかつた。

本発明は、このような事情に対処して成された
もので、適切な音量補正を行うことのできる自動
音量補正装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）本発明は、上記目的を達成するために、周囲雑
音をマイクロフオンにより取り込んで検出し、こ
の検出した雑音信号のレベルに対応して再生音量
を制御する自動音量補正装置において、前記雑音
信号の低域周波数成分を通過させるローパスフイ
ルタ回路（LPF）と、このローパスフイルタ回
路（LPF）の通過帯域周波数を通過させるバン
ドパスフイルタ回路との組み合せからなり、前記
雑音信号中に含まれる低域周波数成分を取り出し
て自動音量補正用の制御信号を出力するローパス
フイルタ部（LPFC）が具備され、且つこのロー
パスフイルタ部特性の低域側は人間の聴覚特性に
対応した次数の微分特性とされるとともに、高域
側は急峻な傾斜を有した特性とされていることを
特徴とする。

（作用）本発明の自動音量補正装置では、ローパスフイ
ルタ部（LPFC）を、雑音信号の低域周波数成分
を通過させるローパスフイルタ回路（LPF）と、
このローパスフイタ回路（LPF）の通過帯域周
波数を通過させるバンドパスフイルタ回路との組
み合わせによつて構成し、雑音信号中に含まれる
低域周波数成分を抽出した後、この抽出された低
域周波数成分に基づいて自動音量補正用の制御信
号を出力させるようにした。また、ローパスフイ
ルタ部（LPFC）の特性において、低域側は人間
の聴覚特性に対応した次数の微分特性とし、高域
側は急峻な傾斜を有した特性としている。

したがつて、たとえばラジオからの再生音や車
内での話声等の周波数の中高域成分は除外される
ため、たとえば従来のようにこれらの音が車内雑
音とされてしまうこともなく、低域雑音成分に対
する適切な音量補正を行うことが可能となる。ま
た、ローパスフイルタ部（LPFC）の特性におい
て、低域側は人間の聴覚特性に対応した次数の微
分特性とし、高域側は急峻な傾斜を有した特性と
したので、検出雑音信号と聴感音圧との誤差を小
さくすることができ、これにより補正すべき音の
不自然さも解消される。

（実施例）以下、本発明の実施例の詳細を図面に基づいて
説明する。

第１図は、本発明の自動音量補正装置の一実施
例を示すもので、車内雑音を取り込んでこの雑音
を電気信号に変換するマイクロフオンＭ、その雑
音信号を増幅するマイク増幅部MA、ローパスフ
イルタLPF及びバンドパスフイルタBPFからな
るローパスフイルタ部LPFCが備えられている。
また、自動音量補正装置には、ローパスフイルタ
部LPFCを経た雑音信号から雑音レベルを検出す
る雑音レベル検出部DET、検出されたレベルの
対数増幅を行う対数増幅部LA、この対数増幅部
LAの出力をゆるやかにする時定数回路部TC、こ
の時定数回路部TCからの出力信号V_Cに応じて再
生すべき音量の増幅度を変化させるで電圧制御増
幅部VCAが備えられている。なお、この電圧制
御増幅部VCAには、再生すべき音声信号が入力
される入力端INと、その音声信号を時定数回路
部TCからの出力信号V_Cの電圧値に応じ増幅して
出力する出力端OUTが設けられている。また、
上記のローパスフイルタ部LPFCは、車内のラジ
オ等からの再生音や話声等がマイクロフオンＭを
介して正帰還されることにより、車内雑音として
検出されることを防止するために、低域周波数成
分を抽出するものである。つまり、車内雑音を分
析すると、その殆どは走行時に発生するものであ
り、その雑音は数十Hz以下の低域及び超低域周波
数成分によつて占められている。したがつて、こ
れら低域周波数成分を抽出することにより、上記
の正帰還による悪影響等が防止されるため、適切
な音量補正が可能となる。但し、単にこの低域周
波数成分のみを抽出した雑音信号を用いて音量制
御を行つた場合、補正された音量に不自然さを生
じてしまう。これは、人間の聴覚が超低域に移向
するにしたがつて感度が低下するためであり、聴
覚的な雑音レベルに対応した音量制御が不可能と
なる。

つまり、たとえば人間の耳により同じ大きさに
感ずる音の強さを、ホンで表すとともにパラメー
タとして測定したフレツチヤーマンソン曲線（図
示省略）によると、２〜300Hz以下であれば０〜
120ホンの範囲内での耳のｆ特はたとえば０〜
6dB／oct（オクターブ）の傾きにより、低域に向
かつて上昇している。

このため、一般に超低周波領域にノイズが存在
しても耳触りとはならず、この場合には再生音量
の補正の必要性は殆どない。但し、たとえば50Hz
程度の低域においてはノイズとして知覚され耳触
りとなるが、その補正が必要とされる。したがつ
て、聴感特性に応じて再生音量の補正を行う必要
がある。

このため、本実施例では、ローパスフイルタ部
LPFCの特性を、たとえば第２図に示すように設
定した。つまり、ローカツト特性部Ａは聴覚に合
わせてゆるやかな傾斜とし、ハイカツト特性部Ｂ
は再生音や話声の影響を受けないように急峻な傾
斜としている。

そして、このような特性を得るために、たとえ
ば特性Ａを有するローパスフイルタLPFと特性
Ｂを有する、バンドパスフイルタBPFとを組み
合せることにより、ローパスフイルタ部LPFCを
構成している。なお、このようなフイルタの組み
合せは、ローパスフイルタLPFとバンドパスフ
イルタBPFとに限らず、たとえば＋6dB／oct特
性のハイパスフイルタと急峻なカツト特性を有し
たローパスフイルタとの組み合せでもよい。

このような構成の自動音量補正装置は、次のよ
うな動作を行う。

まず、車内雑音が増加すると、マイクロフオン
Ｍがその雑音を取り込むとともに、この取り込ん
だ音を雑音信号である電気信号に変換する。マイ
クロフオンＭからの出力は、マイク増幅部MAに
おいて所定レベルに増幅された後、ローパスフイ
ルタ部LPFCに供給される。ローパスフイルタ部
LPFCでは、まずローパスフイルタLPFが雑音信
号の高域成分をカツトし、数十Hzの低周波及び超
低周波分のみを通過させる。ここで、ローパスフ
イルタLPFは、たとえば第３図ａに示す特性を
有している。

また、ローパスフイルタLPFからの出力は、
バンドパスフイルタBPFに供給され、ローパス
フイルタLPFを通過した周波数のうちの所定の
周波数がパスされる。ここで、バンドパスフイル
タBPFは、たとえば第３図ｂに示す特性を有し
ている。したがつて、これらの特性を有するロー
パスフイルタLPF及びバンドパスフイルタBPF
の組み合せにより、第２図に示した特性が得られ
る。

これにより、低域側が人間の聴覚特性に対応さ
せたローカツト特性Ａとなり、高域側が再生音等
の正帰還による悪影響を回避するためのハイカツ
ト特性Ｂとなる。これは、低域において人間の聴
感特性に対応した次数の微分特性を有することに
なり、且つ中高域においては中高域成分を除去す
べく急峻な傾斜を有することになる。したがつ
て、雑音スペクトラムが一応に分布するように車
内雑音がレベルとして一様に上昇すれば上記の微
分特性は不要となる。つまり、全体のノイズレベ
ルが変動した場合、当然に中・高域にも同じレベ
ルのノイズが存在するため、人間の聴感特性に対
応させた音量補正が不要となる。これに対し、車
内の共振等によつてピークが生じると、そのピー
クの周波数が低くなるにしたがつて、マイクロフ
オンＭによる検出電圧と聴感音圧との間に誤差が
生ずる。つまり、聴感特性が劣るため、通常気に
ならない程度の低周波におけるノイズが存在し中
周波以上の音域においてノイズの発生がない場合
であつても、ノイズ信号として検出され、不必要
に音量補正がなされるため、検出された雑音信号
には重みづけが必要となる。

実際に、車内雑音には低域における共振が多く
見られ、その共振周波数も複雑に変化している。
このため、再生音や話声の影響を受けない低域の
信号を取り出して車内雑音とした場合には、上記
のローパスフイルタ部LPFCの低域側の部分に人
間の聴感特性に対応した次数の微分特性を持たせ
ることにより、検出電圧と聴感音圧との誤差が少
なくなり、適切な音量補正が行われる。

ここで、人間の聴感特性に対応した次数の微分
特性とは、たとえば−6dB／oct〜0dB／octの傾
斜をいう。つまり、一般に人間の聴感は、上述し
たようにフレツチヤーマンソン曲線によると、音
圧レベルの低下とともに、低域においては感度が
下がり、傾斜は最大で−6dB／octといわれてい
る。また、音圧が上昇するにしたがつて、傾斜は
ゆるやかになり、たとえば120ホンでは略フラツ
トとされる。

このようにして補正されたローパスフイルタ部
LPFCの出力は、雑音レベル検出部DETにおいて
電圧に変換される。そして、この変換された電圧
は、対数増幅部LAにおいて対数圧縮された後、
時定数回路TCにより急激な変化が吸収され、制
御電圧V_Cとして電圧制御増幅部VCAに供給され
る。電圧制御増幅部VCAは、制御電圧VCに対応
してその利得を変化させることにより、入力端
INに供給される再生すべき音声信号のレベル変
化させて出力端OUTから出力する。ここで、音
声信号は車内雑音レベルに対応した制御電圧V_C
に応じて加減される。したがつて、たとえば、車
内雑音が上昇した場合には、音声信号のレベルを
増加させることにより再生されるべき音のレベル
が適切に制御される。

ここで、マイク増幅部MAの利得をＡとし、Ａ
＝の場合における雑音レベル検出部DETの出力
をＮ（Ｖ）、また、対数増幅部LAの利得をＬとし、
電圧制御増幅部VCAがＫ（dB／Ｖ）の特性を有
する場合における制御電圧V_Cは、 V_C＝Llog AN ……(1) となる。そして、制御信号V_Cを加えた場合にお
ける電圧制御増幅部VCAの利得Ｇは、Ｇ＝Ｋ×V_C＝KLlog AN（dB） ……(2) となり、雑音レベル検出部DETの利得Ｎが20dB
増加することによつて信号音はKL（dB）増加す
る。

ここで、これらの利得ＮとＧとの関係は、たと
えば第４図に示すようになる。つまり、電圧制御
増幅部VCAの利得を固定した状態において、利
得Ｌを変化させると、同図の直線Ａ，Ｂ，Ｃで示
すように、利得Ｌの増加に応じて傾斜が急峻にな
り、これにともない雑音信号の増加に対する音声
信号の増加率が変化する。一方、利得KLを一定
として利得Ａを変化させると、同図の直線Ｂ，Ｄ
に示すように、基準となる自動音量補正のための
雑音レベルが変化する。

第５図は、第１図に示した自動音量補正装置の
具体例を示すものであり、マイクロフオンＭの出
力は、コンデンサＣ１及び抵抗Ｒ１を介してマイ
ク増幅部MAを構成する演算増幅器OPA１の反
転入力端に供給された後に増幅される。ここで、
マイク増幅部MAの利得Ａ（VR2／R1）は、帰還
抵抗Ｒ２の値を変えることにより変化する。この
演算増幅器OPA１の出力が抵抗Ｒ３〜Ｒ５を介
して演算増幅器OPA２に供給されると、この演
算増幅器OPA２によつてラジオ等からの再生音
や話声等の音域がカツトされるとともに、共振や
聴感補正が行われる。また、バンドパスフイルタ
BPFの演算増幅器OPA３においては、ローパス
フイルタLPFの出力がコンデンサＣ２，Ｃ３及
び抵抗Ｒ６を介して非反転入力とされる。

このとき、コンデンサＣ４によつて演算増幅器
OPA３の出力は帰還されている。雑音レベル検
出部DETには、バンドパスフイルタBPFの出力
をコンデンサＣ５及び抵抗Ｒ７を介して反転入力
とし、更に抵抗Ｒ８，Ｒ９によつて分圧された基
準電圧を非反転入力とする演算増幅器OPA４が
備えられており、バンドパスフイルタBPFから
の出力はDC電圧の大小に変換された後、広いダ
イナミツクレンジでの検波が行われる。そして、
雑音レベル検出部DETは、基準値以上の電圧信
号の入力時に対応する値の雑音レベル検出信号を
出力する。演算増幅器OPA５，OPA６によつて
構成される対数増幅部LAにおいては、演算増幅
器OPA５の帰還路にトランジスタＱ１を挿入す
ることによつて入力信号の対数化がなされ、対数
圧縮された後に時定数回路TCに供給される。こ
こで、演算増幅器OPA５のみでは出力信号の振
幅が小さいため基準入力レベルも低くなつてしま
う。このため、演算増幅器OPA６を挿入してレ
ベルを上昇させている。また、上述したマイク増
幅器MAはその可変となつており、対数変化後の
増幅段において利得を更に可変とすることによ
り、同一雑音レベルの変化に対しても音量の補正
が行われる。このため、演算増幅器OPA６には、
帰還抵抗Ｒ１２が設けられている。時定数回路
TCには、対数増幅部LAの出力（雑音増幅によつ
て小さくなる）を抵抗Ｒ１０を介してベース入力
とする利得１の反転用トランジスタＱ３と、トラ
ンジスタＱ３のコレクタとベース入力端との間に
接続されたコンデンサＣ６及びコレクタ抵抗Ｒ１
１とが備えられており、これらの素子によりミラ
ー積分回路が構成されている。電圧制御増幅部
VCAは集積化された回路ブロツクICによつて構
成されており、時定数回路TCからの出力である
制御信号V_Cに対応してその利得Ｇが変化する。
これにより、入力端IN１，IN２に供給される音
声信号のレベルが雑音レベルに対応して変化さ
れ、出力端OUT１，CUT２から出力される。な
お、スイツチＳ１，Ｓ２は、自動音量補正を要し
ないときに、入力端IN１，IN２に供給される音
声信号をダイレクトに取り出すためのマニユアル
スイツチである。また、図中符号PSは電源部を
示している。

このように、本実施例では、低域及び超低域周
波数成分の雑音信号を抽出するとともに、低域側
の特性を人間の聴覚に対応させた次数の微分特性
に設定するとともに、高域側を急峻な傾向を持つ
特性とすることにより、検出雑音信号と聴感音圧
との誤差を小さくするようにしたので、適切な音
量補正が可能となる。

（発明の効果）以上説明したように、本発明の自動音量補正装
置によれば、たとえばラジオからの再生音や車内
での話声等の周波数の中域成分を除外し、純粋な
車内雑音のみを抽出するとともに、検出雑音信号
と聴感音圧との誤差を小さくすることにより、補
正すべき音の不自然さも解消したので、適切な音
量補正を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の自動音量補正装置の一実施例
を示すブロツク図、第２図はそのローパスフイル
タ部の特性図、第３図ａ及びｂは第１図のローパ
スフイルタ及びバンドパスフイルタの特性図、第
４図は第１図の自動音量補正装置の特性図、第５
図は第１図の自動音量補正装置の具体例を示す回
路図である。Ｍ……マイクロフオン、MA……マイク増幅
部、LPFC……ローパスフイルタ部、DET……雑
音レベル検出部、LA……対数増幅部、TC……時
定数回路部、VCA……電圧制御増幅部。

Claims

【特許請求の範囲】１周囲雑音をマイクロフオンにより取り込んで
検出し、この検出した雑音信号のレベルに対応し
て再生音量を制御する自動音量補正装置におい
て、前記雑音信号の低域周波数成分を通過させるロ
ーパスフイルタ回路（LPF）と、このローパス
フイルタ回路（LPF）の通過帯域周波数を通過
させるバンドパスフイルタ回路との組み合わせか
らなり、前記雑音信号中に含まれる低域周波数成
分を取り出して自動音量補正用の制御信号を出力
するローパスフイルタ部（LPFC）が具備され、
且つこのローパスフイルタ部特性の低域側は人間
の聴覚特性に対応した次数の微分特性とされると
ともに、高域側は急峻な傾斜を有した特性とされ
ていることを特徴とする自動音量補正装置。