JPH05266582A

JPH05266582A - 音響装置

Info

Publication number: JPH05266582A
Application number: JP4064714A
Authority: JP
Inventors: Toru Mori; 徹森; Takeshi Kitade; 武志北出
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-03-23
Filing date: 1992-03-23
Publication date: 1993-10-15

Abstract

(57)【要約】【目的】雑音成分を増幅することなく高音成分を生成
して、再生帯域を拡大し、聴感上、好ましい音声にす
る。【構成】帯域ろ波器（ＢＰＦ）１は、入力信号（原信
号）100 から中心周波数ｆ₁の帯域の信号成分101 を抽
出する。二逓倍器２は、信号成分101 を二逓倍し、１オ
クターブ高い中心周波数２ｆ₁の帯域の信号成分（高音
成分）102 を生成する。加算器３は、信号成分（高音成
分）102 を入力信号100 に加算する。この結果、出力信
号103 は周波数帯域が広がった信号となり、明瞭性が高
い音声となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高音成分の再生に好適
な音響装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】中波（ＡＭ）ラジオや電話などでは、信
号電送上の理由から、信号の周波数帯域を制限してい
た。そのために、中波（ＡＭ）ラジオや電話では、信号
の高域成分が欠如した聴感上不自然な音声となってい
た。

【０００３】また一方、近年では、古くに録画もしくは
録音されたソースを、リファインしたレーザーディスク
（ＬＤ）あるいはコンパクトディスク（ＣＤ）などによ
って視聴する機会が多いが、これらのソースは、録画も
しくは録音された時代の録音機器の特性あるいは記録媒
体が悪かったために、高音成分が欠如もしくは劣化した
ものが多く、レーザーディスク（ＬＤ）あるいはコンパ
クトディスク（ＣＤ）などによって視聴しても、ソース
における高音成分の不足のために、再生音声が不明瞭で
あったり、こもった音声となり、プレゼンス感もなく、
音声の広がり感が少なかった。

【０００４】このような現象は、近年のＡＶ用の音響再
生機器の音作りが、特に、低音の増強及び拡大の方策に
よって低音成分が過多になっているために、著しく感じ
る。このような問題点を除くために従来技術では、図９
に示すような周波数特性５１を持つ音質調整器（トーン
コントロール）によって、高音域をブーストして高音の
不足を補っていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このように、
ソースの高音域を増強するために、音質調整器を用いて
高音域をブーストすると、ソースに含まれた雑音成分を
も同時に増幅され、また、ソースに高音成分が欠如して
いる場合は雑音成分だけが増幅され、聴感上、好ましく
ないという問題点があった。

【０００６】本発明の目的は、雑音成分を増幅すること
なく高音成分を生成して、再生帯域を拡大し、聴感上、
好ましい音声にすることができる音響装置を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、本発明では、入力した音声信号（原信号）の特定の
帯域の信号成分を抽出し、この抽出した信号成分を逓倍
器により逓倍して高音成分を生成し、原信号に加算する
ようにする。

【０００８】また、生成した高音成分について、帯域ろ
波器（ＢＰＦ），低域ろ波器（ＬＰＦ）または音質調整
器により、高次の成分を制限したり、音質を調整したり
して、原信号に加算するようにする。

【０００９】また、原信号に、逓倍して生成した信号成
分（高音成分）と同様の成分が含まれているかどうかを
比較する比較器を設け、同様の成分が含まれている場合
は、逓倍して生成した信号成分（高音成分）を、原信号
に加算しないようにする。具体的には、逓倍して生成し
た信号成分（高音成分）を電圧制御増幅器（ＶＣＡ）を
介して原信号に加算するようにし、その電圧制御増幅器
（ＶＣＡ）を、比較器により得られた比較結果によって
制御するようにするのである。

【００１０】また、逓倍して生成した信号成分（高音成
分）を聴取者の好みに合わせて任意の量だけ原信号に加
算するようにする。

【００１１】

【作用】音声信号が、基音とその倍音で構成されている
ことは周知のところである。従って、基音あるいは倍音
の一部から擬似的に倍音を生成することは可能である。
よって、入力された音声信号（原信号）に高音成分が含
まれていない場合は、入力された原信号の特定の帯域の
信号成分を抽出して、この抽出した信号成分を逓倍器に
より逓倍して高音成分を生成し、原信号に加算すること
により、再生帯域が拡大し、聴感上、好ましい音声にす
ることができる。

【００１２】また、生成した高音成分について、帯域ろ
波器（ＢＰＦ），低域ろ波器（ＬＰＦ）または音質調整
器により、高次の成分を制限したり、音質を調整したり
することによって、雑音成分を少なくして原信号に加算
することができる。また、比較器によって、原信号に、
生成した信号成分（高音成分）と同様の成分が含まれて
いるかどうかを比較し、同様の成分が含まれている場合
には、生成した信号成分（高音成分）を、原信号に加算
しないようにすることにより、高音成分が過多とならな
いようにすることができる。

【００１３】以上のようにして、ＳＮ比のよい原信号か
ら高音成分を生成するので、明瞭性が高く、かつ、プレ
ゼンス感，広がり感のある高音の豊かな再生音声が得ら
れる

【００１４】。

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１によって
説明する。図１において、１は帯域ろ波器（ＢＰＦ）、
２は二逓倍器、３は加算器である。尚、二逓倍器２は、
周知の四象限乗算器で構成することができる。四象限乗
算器では、入力信号の二倍周波数成分のみが出力され
る。

【００１５】図２を用いて図１（Ａ）の動作を説明す
る。入力信号（原信号）100 は、信号を処理生成する系
と処理しないで通過する系に分岐される。処理生成する
系では、中心周波数ｆ₁の帯域ろ波器（ＢＰＦ）１によ
って入力信号100 から特定の帯域の信号成分101 が抽出
される。

【００１６】抽出された帯域の信号成分101 は、二逓倍
器２によって二逓倍され、１オクターブ高い中心周波数
２ｆ₁の信号成分（高音成分）102 となる。二逓倍器２
によって逓倍され生成された信号成分（高音成分）102
は、加算器３によって入力信号100 に加算されて、図２
に示すように周波数帯域が広がった出力信号103 とな
る。その結果、明瞭性が高い音声となる。

【００１７】尚、図１（Ｂ）に示すように、帯域ろ波器
（ＢＰＦ）１と二逓倍器２を逆に構成しても、同様の効
果が得られる。また、帯域ろ波器（ＢＰＦ）１の周波数
帯域としては、５００〜４ｋＨｚの帯域の１〜２オクタ
ーブを選択すれば良い。また、帯域ろ波器（ＢＰＦ）１
の代わりとして、高域ろ波器（ＨＰＦ）を用いても良
い。

【００１８】また、上記したように、二逓倍器２は四象
限乗算器で構成することができるが、四象限乗算器では
入力信号のダイナミックレンジが狭いため、その代わり
として、図３に示すような回路にて構成することもでき
る。図３において、４は乗算器、５は帯域ろ波器（ＢＰ
Ｆ）である。

【００１９】即ち、乗算器４において、図４に示すよう
に、入力信号の周波数ｆ₁に対し、その高調波成分２
ｆ₁，３ｆ₁，４ｆ₁，５ｆ₁………を発生し、帯域ろ波器
（ＢＰＦ）５において、２ｆ₁成分だけを抽出するので
ある。

【００２０】ところで、前述した第１の実施例では、二
逓倍器２によって逓倍され生成された信号成分（高音成
分）102 は、帯域ろ波器（ＢＰＦ）１と二逓倍器２によ
る信号処理によって、入力信号（原信号）100 に比べ遅
延歪τ₁を生じている。そのため、出力信号103 は低音
成分に比べ高音成分に遅延歪を生じる欠点があった。

【００２１】そこで、この遅延歪を補正する実施例を、
本発明の第２の実施例として図５によって説明する。図
５において、６は全帯域ろ波器（ＡＰＦ：遅延等価器）
である。

【００２２】図５に示すように、入力信号（原信号）10
0 を処理しないで通過する系に、全帯域ろ波器（ＡＰ
Ｆ）６を挿入して、遅延歪τ₂を持った信号104 とす
る。この遅延歪τ₂は、遅延歪τ₁と等しくする。そし
て、それぞれの信号102 ，104 を加算器３によって加算
する。これによって、出力信号105 は低音成分と高音成
分に遅延歪を生じなくなる。その結果、さらに明瞭性が
高い音声となる。

【００２３】また、逆に、高音成分より低音成分が遅れ
るように、全帯域ろ波器（ＡＰＦ）６の定数を調整して
信号104 の遅延歪τ₂を長くした場合（τ₁＜τ₂）は、
出力信号105 は低音成分より高音成分が進むので、ステ
レオ音響再生或いはサラウンド音場再生の場合、音声の
広がり感が増す利点も生じる。

【００２４】ところで、前述した第１及び第２の実施例
においては、逓倍器として、二逓倍器２を用いていた
が、この二逓倍器２の代わりに、高調波生成器を用いて
も良い。即ち、この高調波生成器を用いた場合には、信
号成分（高音成分）102 の帯域が高域側へ拡がるので、
出力信号103 もより広帯域の信号とすることができる。
尚、高調波生成器は、図３に示す回路から帯域ろ波器
（ＢＰＦ）５のみを削除した回路などによって、構成す
ることができる。

【００２５】しかし、このように、逓倍器として、二逓
倍器の代わりに高調波生成器を用いた場合、帯域ろ波器
（ＢＰＦ）１（または高域ろ波器（ＨＰＦ））によって
抽出された特定の帯域の信号成分101 の周波数をｆ₁と
すると、高調波生成器によって逓倍され生成された信号
成分（高音成分）102 は、２ｆ₁，３ｆ₁，４ｆ₁，５
ｆ₁，６ｆ₁，７ｆ₁………と高次の成分を含むことにな
るが、このようなあまり高次の成分を入力信号100 に加
算すると、聴感上、雑音感及び歪感が増す欠点を新たに
生じる。

【００２６】そこで、この高次の成分を制限する実施例
を、本発明の第３の実施例として図６によって説明す
る。図６において、７は高調波生成器、８は低域ろ波器
（ＬＰＦ）である。

【００２７】図６に示すように、高調波生成器７の後段
に低域ろ波器（ＬＰＦ）８を挿入して、高調波生成器７
によって逓倍され生成された信号成分（高音成分）102
のうち、所定の高次の成分を低域ろ波器（ＬＰＦ）８に
よって制限し、得られた信号106 を加算器３によって信
号104 に加算する。

【００２８】また、このとき、低域ろ波器（ＬＰＦ）８
を挿入したことによって、さらに遅延歪τ₃を生じるの
で、全帯域ろ波器（ＡＰＦ）４の遅延歪τ₂をτ₁＋τ₃
となるように設定する。

【００２９】また、この場合、帯域ろ波器（ＢＰＦ）１
（または高域ろ波器（ＨＰＦ））の帯域にもよるが、低
域ろ波器（ＬＰＦ）８の高域の遮断周波数ｆ_Cを７ｆ₁と
して、７ｆ₁以上の帯域を遮断すると、聴感上、好まし
かった。

【００３０】尚、低域ろ波器（ＬＰＦ）８の代わりとし
て、帯域ろ波器（ＢＰＦ）を用いても良い。

【００３１】ところで、前述した第３の実施例において
は、高調波生成器７の後段に低域ろ波器（ＬＰＦ）８
（または帯域ろ波器（ＢＰＦ））を挿入したが、この低
域ろ波器（ＬＰＦ）８（または帯域ろ波器（ＢＰＦ））
の代わりに、音質調整器を挿入しても良い。即ち、この
音質調整器を用いた場合には、音質を調整した信号106
を加算器３によって信号104 に加算することができるの
で、聴感上、より好ましくなる。

【００３２】例えば、この音質調整器の周波数特性を、
図７に実線にて示すように、高域になるに従ってレベル
が低下するような周波数特性５２とすると、聴感上、よ
り好ましくなった。

【００３３】また、偶数次成分２ｆ₁，４ｆ₁，６ｆ₁よ
り奇数次成分３ｆ₁，５ｆ₁，７ｆ₁の方が、聴感上、雑
音感及び歪感を大きく感じるので、音質調整器の周波数
特性を、図７に破線にて示すように、偶数次成分２
ｆ₁，４ｆ₁，６ｆ₁に対して奇数次成分３ｆ₁，５ｆ₁，
７ｆ₁に６ｄＢ以上のレベル差を付けた周波数特性５３
にすると、聴感上、さらに好ましくなった。

【００３４】尚、帯域ろ波器（ＢＰＦ）１の帯域を２オ
クターブとした場合は、音質調整器（または低域ろ波器
（ＬＰＦ）８もしくは帯域ろ波器（ＢＰＦ））の帯域
は、逓倍して生成した成分の２倍以上の成分を遮断する
ように構成した方が良い。

【００３５】ところで、前述した第１，第２及び第３の
実施例においては、入力信号100 に含まれる高音成分の
有無に関わらず、二逓倍器２或いは高調波生成器７など
の逓倍器で生成した高音成分を入力信号100 に加算して
いる。そのため、入力信号100 に高音成分が含まれてい
た場合、高音成分が過剰となり、聴感上、好ましくない
こともあった。

【００３６】そこで、入力信号100 に高音成分が含まれ
ていた場合でも、高音成分が過剰とならないようにする
実施例を、本発明の第４の実施例として図８によって説
明する。図８において、９，１１は帯域ろ波器（ＢＰ
Ｆ）、１０，１２は振幅検出器、１３は比較器、１４は
電圧制御増幅器（ＶＣＡ）である。

【００３７】本実施例では、入力信号100 に、高調波生
成器７で生成し低域ろ波器８（または帯域ろ波器（ＢＰ
Ｆ）もしくは音質調整器）で抽出した高音成分106 と同
様の高域成分が含まれていた場合、その高音成分106 を
加算器３で信号104 に加算しないようにする。

【００３８】そこで、まず、入力信号100 に高音成分が
含まれているかどうかを判断するために、帯域ろ波器
（ＢＰＦ）９にて入力信号100 から特定の帯域の信号成
分108を抽出し、さらに、振幅検出器１０にて信号成分1
08 の振幅を検出して、その検出信号109 を得る。

【００３９】また、同様にして、高調波生成器７で生成
し低域ろ波器８（または帯域ろ波器（ＢＰＦ）もしくは
音質調整器）で抽出した高音成分106 から、帯域ろ波器
（ＢＰＦ）１１にて特定の帯域の信号成分110 を抽出
し、さらに、振幅検出器１２にて信号成分110 の振幅を
検出して、その検出信号111 を得る。

【００４０】次に、検出信号109 ，111 を比較器１３に
入力し、そこで両者を比較して、その比較結果を制御信
号112 として得る。そして、この制御信号112 によって
電圧制御増幅器（ＶＣＡ）１４の増幅度（ゲイン）を制
御して、高調波生成器７で生成し低域ろ波器８（または
帯域ろ波器（ＢＰＦ）もしくは音質調整器）で抽出した
高音成分106 の振幅を調整し、高音成分113 として出力
する。

【００４１】さらに、その高音成分113 を全帯域ろ波器
（ＡＰＦ）を経た信号104 に加算器３において加算す
る。その結果、出力信号114 に占める高音成分113 が適
宜な割合となり、聴感上、好ましい音声となる。

【００４２】本実施例では、加算する高域の音声信号成
分の量を自動的に検出し、周波数特性上、最も平坦な特
性を得るようにしたものである。しかし、聴取者によっ
ては、その特性が最も好ましい音質となっているとは限
らない。従って、比較器１３と電圧制御増幅器（ＶＣ
Ａ）１４の間に切り換えスィッチを設け、聴取者の好み
に応じて電圧制御増幅器（ＶＣＡ）１４の利得を可変で
きるようにすることも可能である。

【００４３】なお、本発明は、ＡＶ用音響再生機器のみ
ならず、入力された信号の高音成分が著しく制限されて
いる中波（ＡＭ）ラジオや電話にも応用することがで
き、周波数特性が改善された明瞭性の高い音声信号が再
生できる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
入力信号（ソースに記録されている音声信号；原信号）
に高音成分が含まれていない場合、入力信号から特定の
帯域の成分を抽出し、この抽出した成分を逓倍器で逓倍
して高音成分を生成し、この高音成分を入力信号に加算
することによって、再生帯域が拡大し、聴感上、好まし
い音声とすることができる。

【００４５】また、入力信号に高音成分が含まれている
場合には、電圧制御増幅器（ＶＣＡ）などにより、生成
した信号成分（高音成分）を、入力信号に加算しないよ
うにすることによって、入力信号に含まれる高音成分の
有無に関わらず、高音成分が過多とならないようにする
ことができ、聴感上、好ましい音声にすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すブロック図であ
る。

【図２】図１の動作を説明するための説明図である。

【図３】図１の二逓倍器を構成する回路の一例を示すブ
ロック図である。

【図４】図３の動作を説明するための説明図である。

【図５】本発明の第２の実施例を示すブロック図であ
る。

【図６】本発明の第３の実施例を示すブロック図であ
る。

【図７】図６の低域ろ波器の代わりに用いる音質調整器
の周波数特性を示す特性図である。

【図８】本発明の第４の実施例を示すブロック図であ
る。

【図９】従来用いられていた音質調整器の周波数特性を
示す特性図である。

【符号の説明】

１…帯域ろ波器、２…二逓倍器、３…加算器、６…全帯
域ろ波器、７…高調波生成器、８…低域ろ波器、９，１
１…帯域ろ波器、１０，１２…振幅検出器、１３…比較
器、１４…電圧制御増幅器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力信号から特定の単一または複数の帯
域の信号成分を抽出して出力する第１の帯域ろ波器また
は高域ろ波器と、該第１の帯域ろ波器または高域ろ波器
から出力された信号を逓倍して出力する逓倍器と、該逓
倍器から出力された信号と前記入力信号とを加算して出
力する加算器と、を備えたことを特徴とする音響装置。
【請求項２】入力信号を逓倍して出力する逓倍器と、
該逓倍器から出力された信号から、特定の単一または複
数の帯域の信号成分を抽出して出力する第１の帯域ろ波
器または高域ろ波器と、該第１の帯域ろ波器または高域
ろ波器から出力された信号と前記入力信号とを加算して
出力する加算器と、を備えたことを特徴とする音響装
置。
【請求項３】請求項１または２に記載の音響装置にお
いて、前記加算器にて加算される前記入力信号に所定の
遅延を与える遅延手段を、前記加算器の前段に設けたこ
とを特徴とする音響装置。
【請求項４】請求項１，２または３に記載の音響装置
において、前記逓倍器から加算器に至る経路中に、入力
した信号から特定の単一または複数の帯域の信号成分を
抽出して出力する低域ろ波器，第２の帯域ろ波器または
音質調整器を設けたことを特徴とする音響装置。
【請求項５】請求項４に記載の音響装置において、前
記音質調整器が設けられる場合、該音質調整器は、高域
になるに従ってレベルが低下する周波数特性を有するこ
とを特徴とする音響装置。
【請求項６】請求項４に記載の音響装置において、前
記音質調整器が設けられる場合、該音質調整器は、偶数
次成分に対して奇数次成分に所定値以上のレベル差を付
けた周波数特性を有することを特徴とする音響装置。
【請求項７】請求項１，２，３，４，５または６に記
載の音響装置において、前記逓倍器から加算器に至る経
路中において、前記加算器の前段に、入力した信号の振
幅を調整して出力する振幅調整回路を設けたことを特徴
とする音響装置。
【請求項８】請求項７に記載の音響装置において、外
部からの制御信号によって前記振幅調整回路のゲインを
可変するようにしたことを特徴とする音響装置。
【請求項９】請求項７に記載の音響装置において、前
記振幅調整回路に入力される信号から所定の帯域の信号
成分を抽出して出力する第３の帯域ろ波器と、該第３の
帯域ろ波器から出力された信号の振幅を検出し、その検
出結果を検出信号として出力する第１の振幅検出器と、
前記入力信号から、前記第３の帯域ろ波器と同様の帯域
の信号成分を抽出して出力する第４の帯域ろ波器と、該
第４の帯域ろ波器から出力された信号の振幅を検出し、
その検出結果を検出信号として出力する第２の振幅検出
器と、前記第１及び第２の振幅検出器からそれぞれ出力
された検出信号を比較し、その比較結果を制御信号とし
て出力する比較器と、を設け、該比較器から出力された
制御信号によって前記振幅調整回路のゲインを可変する
ようにしたことを特徴とする音響装置。
【請求項１０】請求項７，８または９に記載の音響装
置において、前記振幅調整回路は、電圧制御増幅器から
成ることを特徴とする音響装置。