JPH0537270A - 外部雑音補償形音響装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】外部の騒音レベルが高く、しかもレベルが変化
する環境において、音響装置のプリアンプのゲインを騒
音レベルに応じて自動的に調整する外部雑音補償形音響
装置を提供する。 【構成】ポータブルのオーディオ装置やラジオは室外の
騒音レベルの高い場所で使用されることが多い。そのた
め外部の騒音レベルが大きくなると聞き難くなる。これ
を解決するため、騒音を入力するマイクロフォン４を設
け、この雑音と入力信号の電圧を所定の周期で検出する
回路を設けて、その２つの値で決まるプリアンプ１の最
適制御電圧をその都度出力するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】騒音レベルの高い室外で使用する
外部雑音補償形音響装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】オーディオ機器やラジオなどの音響装置
は一般的に静かな室内で使用するよう設計されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポータ
ブルなオーディオ機器やラジオなどは、最近室外で使用
されることが多くなった。そこで、必要最小限に音量の
ボリュウムを上げて、使用する必要があった。そのため
外部の騒音レベルが変化すると、その都度音量のボリュ
ウムを調節して信号出力を調整する必要があった。

【０００４】この発明は上記のごとき事情に鑑みてなさ
れたものであって、そのような騒音レベルが高く、しか
もレベルが変化する環境において、音響装置のプリアン
プのゲインを騒音レベルに応じて自動的に調整する外部
雑音補償形音響装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、音声信号利得量を電圧により制御するプ
リアンプ1 とその出力を増幅するメインアンプ2 および
スピーカ3 からなる音響装置において、周辺騒音を入力
するマイクロフォン4 と、前記マイクロフォン4 から入
力し、その雑音電圧の自乗平均値の対数を取り、ローパ
スフィルタを通過させる周辺雑音処理手段5 と、前記周
辺雑音処理手段5 による雑音電圧をディジタル値に変換
するＡ／Ｄ変換器6 と、前記プリアンプ1 に入力される
音声信号電圧の自乗平均値の対数を取り、ローパスフィ
ルタを通過させる入力信号処理手段7 と、前記入力信号
処理手段7 による信号電圧をディジタル値に変換するＡ
／Ｄ変換器8 と、前記Ａ／Ｄ変換器6,8 でそれぞれディ
ジタル化した信号電圧Ｓと雑音電圧Ｎとを読込み、信号
電圧と雑音電圧の２元の値で決まる最適プリアンプ利得
制御電圧値を予め記録してあるメモリ装置9 により、前
記入力した信号電圧Ｓと雑音電圧Ｎに対するプリアンプ
利得制御電圧値を演算する演算処理手段10と、前記演算
処理手段10によるプリアンプ利得制御電圧ディジタル値
をアナログ値に変換するＤ／Ａ変換器11と、前記Ｄ／Ａ
変換器11によるプリアンプ利得制御電圧を生成してその
電圧を前記プリアンプ1 に出力する利得制御電圧生成手
段12とから成るものである。

【０００６】

【作用】本発明は以上の構成を有することにより、次に
示すようになる。図１に基づき本発明の外部雑音補償形
音響装置を説明する。前記音響装置への入力信号を、電
圧による利得制御形のプリアンプ1 に入力し、メインア
ンプ2 を通りスピーカ3 から音声として出力するが、こ
のプリアンプ1 の利得制御電圧を以下のように周辺の騒
音の変化に速応して制御する。先ず、室外周辺の騒音を
入力するマイクロフォン4 からの出力電圧は、その電圧
の自乗平均値を取りその対数を生成する回路および高周
波成分を除く回路からなる周辺雑音処理手段5 を通し、
その値をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器6 を介し
て、演算処理手段10の中のマイクロコンピュタで制御さ
れるインタフェース回路から雑音電圧Ｎを読込む。一
方、同様に入力信号電圧の自乗平均値を取りその対数を
生成する回路および高周波成分を除く回路からなる入力
信号処理手段7 を通し、その値をディジタル値に変換す
るＡ／Ｄ変換器8 を介して、演算処理手段10の中のマイ
クロコンピュタで制御されるインタフェース回路から信
号電圧Ｓを読込む。

【０００７】更に、演算処理手段10の中で、次の演算を
行う。すなわち、信号電圧値と雑音電圧値の２元の値で
決まる最適プリアンプ利得制御電圧値の数値表相当のデ
ータを予め記録してあるメモリ装置9 と、前記インタフ
ェス回路から読込んだ信号電圧Ｓと雑音電圧Ｎを照合
し、それに相当する最適プリアンプ利得制御電圧を演算
する。

【０００８】前記演算結果をＤ／Ａ変換器11でアナログ
量に変換し、それに相当する値を利得制御電圧生成手段
12で発生させて、プリアンプ1 の利得制御電圧端子に入
れる。これによってプリアンプ1 の増幅度が変化し、そ
れに従ってスピーカ3 の音量も変化する。なお、演算処
理手段10の中のマイクロコンピュタで制御されるインタ
フェース回路から信号電圧Ｓと雑音電圧Ｎの読込みは、
所定時間毎に行うようにプログラムしてあるので、外部
の騒音の変化につれて、直ちに、それに応じた最適の利
得制御電圧がプリアンプ1 の利得制御電圧端子に入り、
最適のスピーカ3 の音量に設定される。

【０００９】

【実施例】以下の本発明の外部雑音補償形音響装置の実
施例について、その一実施例を図２に基づいて動作を説
明する。20はマイクロコンピュタの主要部を示す。21は
ＣＰＵ、22はＲＡＭ、23はＲＯＭである。ＲＯＭ23には
マイクロコンピュタを制御するプログラムが書き込まれ
ており、（後で述べる）電源がＯＮになると同時に、Ｃ
ＰＵ21は前記プログラムに従って動作する。ＣＰＵ21は
その制御下にあるインタフェース回路を初めとする各回
路の初期設定を行った後、まず、インタフェース回路25
より雑音電圧Ｎの値を読み取る。この雑音電圧Ｎは次の
ようにして得られる。すなわち、周辺の騒音をマイクロ
フォン35より入力し、自乗平均値化回路33および対数変
換回路31により前記マイクロフォン35の出力の自乗平均
値をとりその値の対数に相当する値に変換し、その出力
をローパスフィルタ29を通してＡ／Ｄ変換器27によりデ
ィジタル値に変換し雑音電圧Ｎを得る。ここで、Ａ／Ｄ
変換器27には、一例として図３のような回路を示す。一
定時間間隔毎に雑音電圧のアナログ値を読み込み、前記
雑音電圧をその電圧に比例したパルス時間幅に変換する
パルス幅変換回路53を設け、その時間幅だけクロックパ
ルス発振器51の出力を通過させるゲート52を設けて、雑
音電圧に比例したパルス数を生成し、それをカウンタ回
路54に入れる。このカウンタ数が雑音電圧Ｎとしてイン
タフェース回路25より読み込まれる。

【００１０】同様に、インタフェース回路26より信号電
圧Ｓの値を読み取る。この信号電圧Ｓは次のようにして
得られる。すなわち、入力音声信号を自乗平均値化回路
34および対数変換回路32により音声信号の自乗平均値を
とりその値の対数に相当する値に変換し、その出力をロ
ーパスフィルタ30を通してＡ／Ｄ変換器28によりディジ
タル値に変換し信号電圧Ｓを得る。ここで、Ａ／Ｄ変換
器28でも、図３のように一定時間間隔毎に信号電圧のア
ナログ値を読み込み、前記信号電圧をその電圧に比例し
たパルス時間幅に変換し、その時間幅だけクロックパル
ス発振器の出力を通過させるゲートを設けて、信号電圧
に比例したパルス数を生成し、それをカウンタ回路に入
れる。このカウンタ数が信号電圧Ｓとしてインタフェー
ス回路26より読み込まれる。ここで、対数変換回路31,3
2 はＯＰアンプなどを使用した簡単な回路で実現するこ
とができる。なお、これらの対数変換回路31,32 を設け
ない代わりに、 インタフェース回路25,26 より読み込ん
だ後でマイクロコンピュタの中で信号電圧と雑音電圧の
対数を演算するようにしてもよい。

【００１１】次に、メモリ装置24の中の、信号電圧と雑
音電圧との２つのレベル値で定まる最適利得制御電圧に
関する数値表を検索して、検出された信号電圧Ｓと雑音
電圧Ｎに最も近い数値から最適利得制御電圧の演算を行
う。この演算方法には数種調整量のモードを用意してお
き、そのモードを選択できるようする。すなわち、イン
タフェース回路47を介してボタンスイッチ49の状態を制
御モード識別回路48で識別し、制御モードを読み込む。
なお、メモリ装置24はＲＯＭやフロッピディスク装置な
どでよい。前記データ数値表の内容は次のようにして決
める。先ず、騒音レベル（すなわち雑音電圧Ｎ）最小時
のときは図４のように横軸の音声入力レベル（すなわち
信号電圧Ｓ）と縦軸の音声出力レベルは一つの直線に乗
っている（つまりプリアンプの利得一定）。騒音レベル
が高くなるに従って図４の破線のようにプリアンプの利
得を大きくする。音声入力レベルが小さい範囲では前記
直線と平行であるが、音声入力レベルが大きくなるに従
って最適利得を下げる必要があるので破線にような曲線
になる。これら曲線は実験により予め決める。

【００１２】以上のようにして得られた最適利得制御電
圧は、インタフェース回路41を介して、Ｄ／Ａ変換器42
に送りアナログ量に変換される。利得制御電圧生成回路
43では最適利得制御電圧が生成されプリアンプ44に送ら
れ、利得がそれに応じて変わる。これが終わると、再び
新しい雑音電圧Ｎと信号電圧Ｓの読み込みに入り同上の
ことを繰り返す。この繰り返しの周期はプログラムの中
で予め設定する。音声入力と騒音のレベルは刻々と変化
するので、その度の最適利得を変えると耳障りとなるの
でローパスフィルタ29,30を通して高周波成分をカット
し、変化の傾向を取り出すようにする。このローパスフ
ィルタ29,30 の遮断周波数は実験によって決め設定す
る。

【００１３】次にＲＯＭに書かれたプログラムを図５で
説明する。ステップ（イ）では、ＣＰＵ21が信号電圧と
雑音電圧を読み込む周期ΔｔをＲＯＭ23から呼び出す。
ステップ（ロ）では、検出した雑音電圧をインタフェー
ス回路25より読み込む。ステップ（ハ）では、検出した
信号電圧をインタフェース回路26より読み込む。ステッ
プ（ニ）では、利得制御電圧演算の際の制御モードをイ
ンタフェース回路47より読み取る。ステップ（ホ）で
は、メモリ装置24を検索し、雑音電圧Ｎと信号電圧Ｓに
最も近い４つの値の利得制御電圧を読み込む。これら４
つの値からステップ（ニ）で読み取った制御モードに基
づいて最適利得制御電圧の演算を行う。ステップ（ヘ）
では、前記最適利得制御電圧をインタフェース回路41よ
り出力する。ステップ（ト）では、検出時刻間隔つまり
周期Δｔを越えたかを調べ、越えたらステップ（ロ）に
戻る。かくしてΔｔ時間毎に同じことを繰り返す。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の外部雑音補
償形音響装置によれば、以下に記載されるような効果を
奏する。外部の騒音レベルが高い室外で音響装置を使用
しているとき、その外部雑音と音声入力信号が刻々変化
しても、それぞれに応じて最適のプリアンプ利得に自動
的に信号出力を調整される音響装置となり、従来のよう
に外部の騒音が急に大きくなったり、音声入力が小さく
なり騒音レベルに埋もれたりした場合その都度アンプの
利得を調節する必要がなくなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のクレ−ム対応図である。

【図２】本発明の一実施例の回路図である。

【図３】本発明の一実施例のＡ／Ｄ変換器の一例を示す
回路図である。

【図４】本発明の一実施例で、騒音レベルを媒介変数と
して、音声入力と音声出力の関係を示すグラフである。

【図５】本発明の一実施例のＲＯＭに書かれたプログラ
ムである。

【符号の説明】

１，４４ プリアンプ ２，４５ メインアンプ ３，４６ スピーカ ４ マイクロフォン ５ 周辺雑音処理手段 ６，８，２７，２８ Ａ／Ｄ変換器 ７ 入力信号処理手段 ９ メモリ装置 １０ 演算処理手段 １１，４２ Ｄ／Ａ変換器 １２ 利得制御電圧生成手段 ２０ マイクロコンピュタ主要部 ２１ ＣＰＵ ２２ ＲＡＭ ２３ ＲＯＭ ２４ メモリ装置 ２５，２６，４１，４７ インタフェース回路 ２９，３０ ローパスフィルタ ３１，３２ 対数変換回路 ３３，３４ 自乗平均値出力回路 ３５ マイクロフォン ４０ データ，アドレス及び制御線のバス ４３ 利得制御電圧生成回路 ４８ 制御モード識別回路 ４９ ボタンスイッチ ５１ クロックパルス ５２ ゲート ５３ 入力電圧比例のパルス幅変換回路 ５４ カウンタ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】音声信号利得量を電圧により制御するプリ
   アンプ(1) とその出力を増幅するメインアンプ(2) およ
   びスピーカ(3) からなる音響装置において、 周辺騒音を入力するマイクロフォン(4) と、 前記マイクロフォン(4) から入力し、その雑音電圧の自
   乗平均値の対数を取り、ローパスフィルタを通過させる
   周辺雑音処理手段(5) と、 前記周辺雑音処理手段(5) による雑音電圧をディジタル
   値に変換するＡ／Ｄ変換器(6) と、 前記プリアンプ(1) に入力する音声信号電圧と同一の信
   号電圧の自乗平均値の対数を取り、ローパスフィルタを
   通過させる入力信号処理手段(7) と、 前記入力信号処理手段(7) による信号電圧をディジタル
   値に変換するＡ／Ｄ変換器(8) と、 前記Ａ／Ｄ変換器(6)(8)でそれぞれディジタル化した信
   号電圧Ｓと雑音電圧Ｎとを読込み、信号電圧と雑音電圧
   の２元の値で決まる最適プリアンプ利得制御電圧値を予
   め記録してあるメモリ装置(9) により、前記入力した信
   号電圧Ｓと雑音電圧Ｎに対するプリアンプ利得制御電圧
   値を演算する演算処理手段(10)と、 前記演算処理手段(10)によるプリアンプ利得制御電圧デ
   ィジタル値をアナログ値に変換するＤ／Ａ変換器(11)
   と、 前記Ｄ／Ａ変換器(11)によるプリアンプ利得制御電圧を
   生成してその電圧を前記プリアンプ(1) に出力する利得
   制御電圧生成手段(12)とから構成されることを特徴とす
   る外部雑音補償形音響装置。