JPH07226992A

JPH07226992A - 低音域成分補償方法

Info

Publication number: JPH07226992A
Application number: JP12374094A
Authority: JP
Inventors: Chin Hon N; ホンン・チン
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-12-15
Filing date: 1994-06-06
Publication date: 1995-08-22

Abstract

(57)【要約】【目的】スピーカのスペース、コスト等の制約を受け
ず、増幅器の特性を犠牲にすることなく強力な低音域を
感じさせるサウンドを得ることができる低音域成分補償
方法を提供すること。【構成】入力信号Ｓ０から、スピーカによる再生にお
ける減衰の大きな低音域成分を抽出する低音域抽出器２
と、その抽出した低音域成分を正規化するノーマライザ
３と、その正規化された信号Ｓ３に基づき発生させた、
スピーカによる再生における減衰が小さい周波数の第２
高調波Ｓ４、第３高調波Ｓ５、より高次の高調波Ｓ６と
入力信号Ｓ０とを合計する総和器７とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、低音域応答の貧弱なス
ピーカのために、低音域成分の欠如の補償、すなわち、
低音域成分に基づいて、高調波成分を発生し、基音信号
の欠如を補償する低音域成分補償方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】今日に至るまで、強く、深みのある低音
域のサウンドの人気が高まるにつれて、オーディオ・プ
レーヤ低音域出力のパワーを増強するため、多大の努力
が払われてきた。従来、この問題は、スピーカの設計及
び増幅回路の設計の両方または一方において取り扱われ
る。スピーカの周波数応答は、一般に、共振点未満の周
波数の場合、１２ｄＢ／オクターブでロール・オフす
る。従って、スピーカの低音域応答は、多数のスピーカ
設計パラメータ及び素材を適切に選択して、共振周波数
をできるだけ低くすることによって、改善することが可
能である。又、線形低音域ブースト回路を用いることに
よって、低音域信号を増幅し、これによって、増幅器か
らスピーカへの低音域パワーをより強く駆動することが
可能である。このとき、共振点未満のロール・オフが急
速に生じるため、かなりの増幅が必要になる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような方法は、強力な低音を発生するのに有効である
が、適合しない場合がある。例えば、スペースの制約、
美観上の理由、コスト等のため、共振周波数の低いスピ
ーカを設計するのが困難になる。又、線形低音域ブース
ト回路を組み込むと、この問題が軽減されるが、十分で
はなく、増幅器のヘッド・ルームを犠牲にすることにな
る。すなわち、オーバ・ドライブすると、増幅器の出力
信号にクリッピングが生じるという課題がある。

【０００４】本発明は、従来の低音域再生のこのような
課題を考慮し、スピーカのスペース、コスト等の制約を
受けず、増幅器の特性を犠牲にすることなく強力な低音
域を感じさせるサウンドを得ることができる低音域成分
補償方法を提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の本発明は、入
力信号から、所定のスピーカ再生における音圧が低い低
音域成分を抽出し、その抽出した低音域成分に基づき、
前記スピーカによる音圧が高い周波数の高調波を生成
し、その生成した高調波を前記入力信号と混合し、複合
トーンに関する人間の聴覚の音響心理学的効果を利用す
ることによって前記スピーカの再生による低音域成分を
補償することを特徴とする低音域成分補償方法である。

【０００６】請求項４の本発明は、入力信号から、所定
のスピーカ再生における音圧が低い低音域成分を抽出
し、その抽出した低音域成分のレベルを予め決められた
所定のレベルに調整し、その調整した低音域成分に基づ
いて、前記スピーカによる音圧が高い周波数の高調波を
生成し、その生成した高調波のレベルを前記元の低音域
成分に対応する関係になるように再調整し、その再調整
した高調波を前記入力信号と混合し、複合トーンに関す
る人間の聴覚の音響心理学的効果を利用することによっ
て前記スピーカの再生による低音域成分を補償すること
を特徴とする低音域成分補償方法である。

【０００７】

【作用】本発明は、例えば、任意のオーディオ・プレー
ヤに適用して、減衰した低音域成分に基づいて、よく聴
きとれる高調波を発生し、その高調波を元の信号に混合
することにより、スピーカの再生におけるこれらの失わ
れた、または、弱い低音域成分のピッチを、聴取者が感
知できるようにすることによって、低音域の欠如を補償
することができる。

【０００８】また、本発明は、例えば、任意のオーディ
オ再生装置に適用することが可能であり、アナログ回路
またはデジタル信号プロセッサを利用して、経済的に実
施することが可能である。

【０００９】

【実施例】以下に、本発明をその実施例を示す図面に基
づいて説明する。

【００１０】図１は、本発明の低音域成分補償方法にお
ける概念を示す図である。ここで、スピーカの周波数応
答が、ｆ₀ の下方共振周波数を有しているものと仮定す
る。図１に示すように、スピーカの応答は、ｆ₀ 未満の
周波数の場合、一般に、１２ｄＢ／オクターブで急速に
ロール・オフする。１つの音楽に６ｄＢのカット・オフ
周波数未満の低音域成分が含まれている場合、これらの
成分は、大幅に減衰する（音圧が低い）ことになる。例
えば、図１（ａ）に示すｆ₁ の成分は、このスピーカで
はほとんど再生されない。この問題を解決するため、低
域フィルタを利用して、周波数がｆ₀ を超える全ての成
分を排除し、この成分が抽出される。次に、この抽出さ
れた成分に処理を施して（詳細は後述）、図１（ｂ）に
示されているように、それぞれ、２ｆ₁、３ｆ₁、及び、
４ｆ₁ といった第２、第３、及び、第４高調波を発生さ
せる。発生させたこれらの高調波は、もとの音楽信号に
加えられる。これらの高調波は周波数がｆ₀ を超えてい
るので、あまり減衰させず（音圧が高い）にスピーカで
再生することが可能である。聴取者がこの混合されたト
ーンを検出する場合、明瞭なピッチは、高調波周波数の
平均ではない。代わりに、その周波数が連続した高調波
間の差、すなわち、ｆ₁ に等しいトーンのピッチであ
る。すなわち、基音の低域成分は、失われているか、ま
たは、大幅に、減衰して（音圧が低い）いるが、人間の
聴覚系のこうした音響心理学的効果によって、聴取者に
は感知される。従って、本来ならｆ₁ の成分が聞き取れ
ないか、あるいは、ほとんど聞き取れないということを
容認せずに、音響心理学的低音域ブーストシステム（以
下、ＰＢＢＳと呼ぶ）によって、ｆ₁ のピッチを備え
た、強い低域のサウンドが作り出される。

【００１１】このとき、もとの基音に関する各高調波の
パワーだけでなく、高調波の数も、設計選択の重要点に
なる。高調波を加えすぎると、いらだたせる歪みを生じ
ることになり、一方、量が少なすぎると、この方法が無
効になる。以上の構成は、試聴によって決定すべきであ
り、おそらく、最良の調和を得るには、スピーカ毎に異
なることになる。経験則に従って、基音のパワー及びそ
の発生する高調波は、降順とする。多くの場合、第４高
調波及びより高次の高調波は、サウンドの質にあまり影
響しないので、無視することができる。これによって、
合成出力信号の振幅は、もとの信号の振幅よりも大きく
なってはならない。さらに、増幅器のヘッド・ルームに
重大な劣化を生じることがあってはならない。

【００１２】高調波成分は、基音成分に数学的操作を加
えることによって発生させることができる。基音成分を
二乗することによって、（数１）に示すように、第２高
調波＋定数項が得られる。従って、基音を二乗し、次
に、定数項を引くことによって、（数２）に示される純
粋な第２高調波が得られる。

【００１３】

【数１】

【００１４】

【数２】ｃｏｓ２θ＝２ｃｏｓ² θ−１ここで、θ＝ωｔ ω＝基音信号の角周波数ｔ＝時間同様に、第３高調波は、（数３）により基音の三乗から
基音の適合する量を引くことによって得ることができ
る。更に、（数４）により第４高調波は、第２高調波又
は基音から直接得ることができる。

【００１５】

【数３】ｃｏｓ３θ＝４ｃｏｓ³θ−３ｃｏｓθ

【００１６】

【数４】ｃｏｓ４θ＝２ｃｏｓ² ２θ−１＝８ｃｏｓ⁴ θ−８ｃｏｓ² θ＋１本発明は、上述の数学的操作を利用して、高調波を発生
するものである。図２及び図３は、この方法を実現する
ための第１の実施例におけるＰＢＢＳのブロック図であ
る。この装置は、直流リムーバ１、低音域抽出器２、ノ
ーマライザ３、第２高調波発生器４、第３高調波発生器
５、及び、必要があれば、さらに高次の高調波発生器６
等から構成される。以下に、それら各部の機能について
説明する。ａ）直流リムーバ１入力信号Ｓ０には、前段部からの直流オフセットによる
直流成分が含まれている場合が多い。それを除去するに
は、直流リムーバ１が必要になる。さもなければ、直流
成分によって、後続段における処理時に、望ましくない
副産物が生じることになる。直流リムーバ１は、１０Ｈ
ｚといったオーディオ信号に影響しないように、十分に
低い、３ｄＢカット・オフ周波数を有する高域フィルタ
によってしか実現することができない。ｂ）低音域抽出器２低音域抽出器２は、Ｓ１から高周波数を除去し、高調波
を発生するための基音となる低音域成分だけを保持する
ために利用される。問題となる低音域成分が、スピーカ
によって大幅に減衰する（音圧が低い）ので、低音域抽
出器２は、その３ｄＢカット・オフ周波数が補償すべき
スピーカのカット・オフ周波数と理想的に等しくなる低
域フィルタによって実現することができる。ｃ）ノーマライザ３ノーマライザ３は、低音域成分の抽出後、抽出信号Ｓ２
の振幅を１にするために利用される。高調波発生プロセ
スは、非線形、すなわち、発生する高調波の振幅が、抽
出信号の振幅に比例しないので正規化が必要になる。例
えば、入力信号Ａｃｏｓθの振幅がＡ＝０．５の場合、
この信号を二乗することによって、振幅がＡ² ＝０．２
５に比例する第２高調波が生じる。しかしＡ＝０．０５
の場合は、Ａ² ＝０．００２５になり、この結果、基音
に比べてはるかに小さい第２高調波になってしまう。正
規化は、そのもとの振幅とは独立した入力信号を処理す
るという利点を与える。

【００１７】ノーマライザ３は、入力信号の振幅を導き
出す振幅抽出器８と、入力信号を導き出した振幅で割る
ことによって、正規化信号が得られるようにする割算機
能３７とから構成される。振幅抽出器８を実現する例の
１つでは、２つの特殊な設計を施した全通過フィルタ３
１，３２から構成されている９０゜の位相差ネットワー
クを利用して、入力信号Ｓ２から、２つの直角位相信
号、すなわち、Ｃｏｓ出力Ｓ３２及びＳｉｎ出力Ｓ３１
を発生する。Ｃｏｓ出力Ｓ３２は、９０゜の位相差でＳ
ｉｎ出力Ｓ３１を引き出す。２つの直角位相成分を発生
するもう１つの例では、ヒルベルト変換を利用する。こ
れらの直角位相信号を二乗して、次に、合計することに
よって、振幅Ｓ３５の二乗、すなわち、（数５）が得ら
れる。

【００１８】

【数５】（Ａｃｏｓθ）²＋（Ａｓｉｎθ）²＝Ａ² 次に、平方根機能３６を適用することによって、振幅Ｓ
３６が導き出される。平方根を計算する例の１つでは、
（数６）による近似が用いられる。計算結果のエラー
は、範囲が０．２５＜ｘ＜１の場合、１％未満になる。

【００１９】

【数６】 √ｘ＝１．４５４８９５ｘ−１．３４４９１ｘ² ＋１．１０６８１２ｘ³−０．５３６４９９ｘ⁴ ＋０．１１２１２１６ｘ⁵＋０．２０７５８０６ｘが０．２５〜１の範囲外の場合、スケーリングを施し
て、この範囲内の値にしなければならない。スケーリン
グを施した値にこの計算を適用し、次に、その結果にス
ケーリング値の平方根を掛けることによって、もとの値
の平方根が得られる。

【００２０】振幅を導き出した後、導き出した振幅Ａで
入力信号を割ることによって、正規化信号Ｓ３を得るこ
とができる。割算機能３７は、設計者が適合すると考え
る精度まで、長除法（long division method）によって
近似することができる。デジタル信号プロセッサを利用
して実施する場合には、２つの修正が推奨される。

【００２１】まず、割算の分子は、低音域抽出器２の出
力Ｓ２からではなく、９０゜位相差ネットワークの出力
Ｓ３２から得るのが望ましい。割算の分母（導き出され
たＡ）は、位相差ネットワークの遅延及び過渡的な影響
を受けるので、分子も同じ処理を受ければ、より正確な
出力が得られることになる。

【００２２】第２に、分母の値を、所定の最小値で制限
するのが望ましい。問題となる低音域信号の強度が、ご
く低いかまたはゼロの場合、分子及び分母の値は、非常
に小さくなる。２つの極めて小さい値どうしを割ると、
予測できない結果が生じるので、望ましくない可聴効果
が生じる可能性がある。この問題は、分母が所定の最小
値未満になる場合には、必ず分母をこの値に設定するこ
とによって解消することができる。実験結果では、最小
値として０．００２が妥当であることを示している。ｄ）第２高調波発生器４第２高調波発生器４は、正規化入力信号Ｓ３を二乗し、
次に、（数２）に従って、直流項を引くことによって、
第２高調波を発生する。代替案として、直流項は、図３
に示すように直流リムーバ４２を利用して除去すること
ができる。その出力信号Ｓ４２に、ノーマライザの振幅
抽出器８から導き出された信号Ｓ３６と所定のユーザ定
義定数ｋ₂ を掛けることによって、発生した第２高調波
Ｓ４のレベルが、入力信号Ｓ０に対して所望の比率にな
る。ｅ）第３高調波発生器５及び、より高次の高調波発生器
６第３高調波発生器５は、（数３）に基づいて正規化入力
の三乗信号Ｓ５２から、正規化入力の特定の量Ｓ５３を
引くことによって、第３高調波を発生し、次に、そのレ
ベルが、所望の比率になるように調整される。同様に、
第４高調波は、（数４）に基づいて発生することが可能
である。それ以上の高調波も、同様の数式を利用して発
生することができる。

【００２３】ＰＢＢＳの最終出力Ｓ７は、これらの発生
した高調波、すなわち、信号Ｓ４、Ｓ５、及び、Ｓ６
（オプション）をもとの入力信号Ｓ０に加えることによ
って得られる。２つ以上の低音域成分が抽出される場
合、二乗、三乗、及び、より高次の数学的操作プロセス
によって、高調波＋これら低音域成分を混合した出力が
得られる。この複合信号の明確なピッチは、それほどう
まく形成されない。それにもかかわらず、この方法は、
ほとんど聞き取れない低音域を容認する代わりに、スピ
ーカによって再生可能な出力が得られるので、やはり有
効である。

【００２４】低音域の貧弱なスピーカの場合、低音域応
答の良好なスピーカによって再生されるものと同様のサ
ウンドを再生することはできないが、ＰＢＢＳを利用し
て、低音域のサウンドの感じを増強することが可能にな
る。ＰＢＢＳによって再生される低音域サウンドは、補
償される低音域成分のピッチを有している。

【００２５】上述の方法を利用することによって、デジ
タル信号プロセッサを用いて、ＰＢＢＳを簡単に実現す
ることができる。この方法によって、高調波の選択及び
各高調波の信号強度の調整が簡単に行えるようになる。
発生する高調波は、入力信号の絶対レベルに関係なく、
常に公差内の入力信号レベルに比例する。

【００２６】以上のように、ＰＢＢＳは、入力信号から
スピーカのカット・オフ周波数より低い周波数の低音域
成分を抽出し、これら抽出された低音域成分の高調波を
発生して、あまり減衰を生じることなく、スピーカによ
って、スピーカのカット・オフ周波数より高い周波数の
高調波を再生可能にする。

【００２７】低音域成分を抽出し、その高調波を発生す
るため、本実施例による方法は、入力信号の直流成分を
除去する直流リムーバ１と、その周波数がスピーカのカ
ット・オフ周波数より高い成分を排除する低音域抽出器
２と、抽出された低音域信号を正規化して、もとの振幅
に関係なくなるようにするノーマライザ３と、正規化信
号から高調波を発生する第２高調波発生器４、第３高調
波発生器５、及び、さらに高い高調波発生器６等から構
成される。

【００２８】低音域の強いサウンドを得るための従来の
方法は、スピーカの低音域応答と、線形低音域ブースト
回路の両方または一方によって改善するものである。し
かし、これらの方法が適合しない状況において、ＰＢＢ
Ｓによって、低周波数応答が貧弱なスピーカに対する代
替解決策が提供される。ＰＢＢＳの場合、低音域成分の
高調波を発生して、もとの信号に加えられる。その周波
数がスピーカのカット・オフ周波数を超えるこれらの高
調波は、大幅な減衰を生じることなく、スピーカによっ
て再生される。さらに、ＰＢＢＳは、人間の聴覚の音響
心理学的効果を利用して、失われた基音のピッチを聴取
者が感知できるようにする。ＰＢＢＳの概念は、単純で
あり、例えば、デジタル信号プロセッサを利用して実現
することができる。各高調波のレベルは、簡単に調整可
能であり、各高調波の比率は、入力信号のレベルに関係
なく、公差内において一定している。

【００２９】図４及び図５は、本発明にかかる第２の実
施例の低音域成分補償方法を実現するためのＰＢＢＳを
示すブロック図である。すなわち、ＰＢＢＳは、入力信
号から直流成分を除去する直流リムーバ１、入力信号か
ら高周波成分を除去し、高調波を発生させるための基音
成分を抽出する低音域抽出器２、その基音成分を一定値
に調整する可変利得調整器（以下、ＡＧＣと略記する）
１０３、基音成分の第２高調波を生成する第２高調波発
生器１０４、基音成分の第３高調波を生成する第３高調
波発生器１０５、必要で有れば、更に高次の高調波を生
成するより高次の高調波発生器１０６（オプション）、
それら各高調波を加算する総和器１０７、その加算され
た高調波のレベルを再調整する逆可変利得調整器（以
下、ＶＩＧと略記する）１０８、その再調整された高調
波を入力信号のレベルに適合するようにレベル調整する
増幅器１０９、及びレベル調整された高調波と入力信号
とを加算する総和器１００から構成されている。

【００３０】前述の（数２）及び（数３）は、基音信号
の振幅が１である、特定の場合に適用可能である。（数
７）及び（数８）は、振幅Ａの信号に関する一般的な数
学式を表している。

【００３１】

【数７】Ａ²ｃｏｓ２θ＝２（Ａｃｏｓθ）²−Ａ²

【００３２】

【数８】Ａ³ｃｏｓ３θ＝４（Ａｃｏｓθ）³−３Ａ³ｃｏｓθ ここで、Ａ＝基音信号の振幅（数７）及び（数８）から明らかなように、二乗及び三
乗法を利用して発生する高調波の振幅は、もとの基音の
振幅とは比例しない。代わりに、第２及び第３高調波の
振幅は、それぞれ、基音の振幅を二乗及び三乗した値に
比例する。この状態は、基音成分の絶対レベルが、音楽
的素材全体にわたって変動する場合、高調波成分の音量
が基音成分の音量と比例しないので、望ましくない。前
述した第１の実施例の方法では、図２及び図３に示すよ
うに、ノーマライザ３を採用して、基音の振幅を１に変
換し、その後で、（数２）及び（数３）によって高調波
を発生する。発生する高調波のレベルは、次に、基音信
号に対する所望の比率になるように、スケーリングが施
される。この正規化プロセス全体にわたって、全域通過
フィルタ、乗算、除算、及び、平方根機能が利用され
る。これは、アナログ回路を利用する場合、複雑で、コ
ストが高くつくことになる。

【００３３】本実施例では、ノーマライザ３の代わりに
ＡＧＣ１０３及びＶＩＧ１０８を利用する。ＡＧＣ１０
３は、高調波を（数７）及び（数８）に従って発生させ
る前に、基音の振幅を所定の定数値になるように調整す
る。振幅Ａが一定のため、高調波の振幅が分かっている
ので、容易に制御することが可能である。

【００３４】次に、上記第２の実施例の高調波発生方法
の動作について、図面を参照しながら説明する。

【００３５】まず、後続段の処理時における望ましくな
い副作用を防止するため、直流リムーバ１を利用して、
入力信号Ｓ０の直流成分が取り除かれる。直流リムーバ
１は、カット・オフ周波数が可聴範囲より低い、より単
純な高域通過フィルタを利用して構成することが可能で
ある。

【００３６】次に、低音域抽出器２は、直流成分が除去
された信号Ｓ１から高周波成分を除去し、高調波を発生
させる元になる低周波数の低音成分だけを保持する。低
音域抽出器２は、適合する次数及びカット・オフ周波数
の低域通過フィルタを利用して、実現することが可能で
ある。

【００３７】続いて低音域抽出器２の出力Ｓ２は、ＡＧ
Ｃ１０３に送られる。ＡＧＣ１０３は、可変利得増幅器
１３１及びフィードバック制御回路１３２から構成され
る。フィードバック制御回路１３２は、可変利得増幅器
１３１の出力Ｓ１０３を検出して、出力Ｓ１３１（ＡＧ
Ｃ電圧と呼ばれる）を発生し、可変利得増幅器１３１の
利得を制御するので、信号Ｓ１０３は、広いダイナミッ
ク・レンジにわたって、かなり一定した振幅（図４及び
図５にＢで表示）を備えることになる。このような一定
した出力の場合、後続段で発生する高調波は、既知の制
御可能な大きさになる。

【００３８】次に、第２高調波発生器１０４は、（数
７）に従って第２高調波を発生する。入力Ｓ１０３は、
乗算器１４１によって２乗され、次に、その利得が１／
Ｂの増幅器１４２によって増幅される。１／Ｂが既知の
値である点に留意されたい。それは、ＡＧＣ１０３の電
気特性から明らかになる。便宜上、直流リムーバ１４３
（単純な高域通過フィルタ）を用いて信号Ｓ１４２の直
流項を除去することによって、第２高調波信号Ｓ１０４
が得られる。

【００３９】又、第３高調波発生器１０５は、（数８）
に従って第３高調波を発生する。乗算器１５１が信号Ｓ
１０３と１／Ｂの増幅器１４２の出力Ｓ１４２を掛ける
ことによって、信号Ｓ１５１が得られる。信号Ｓ１５１
が、増幅器１５２によるレベル調整を受けて、信号Ｓ１
５２が生じ、信号Ｓ１０３が、増幅器１５３によるレベ
ル調整を受けて、信号Ｓ１５３が生じる。次に、信号Ｓ
１５２から信号Ｓ１５３を引くことによって、第３高調
波信号Ｓ１５４が生じ、これが、さらに、増幅器１５５
によるレベル調整を受けることによって（利得がｋ₃ に
等しくなるように）、第２高調波信号Ｓ１０４に対して
所望の比率に調整された第３高調波信号Ｓ１０５が生成
する。

【００４０】さらに高次の高調波発生器１０６は、適合
する数学的規則に従って、さらに高次の高調波成分Ｓ１
０６を発生する。この発生器は、実施の複雑性を増し、
音響効果に大した差を付加することができないので、オ
プションである。

【００４１】次に、総和器１０７は、全高調波成分Ｓ１
０４、Ｓ１０５、及びＳ１０６を合計して、複合信号Ｓ
１０７を発生する。

【００４２】ＡＧＣ効果のためかなり一定した複合信号
Ｓ１０７の振幅が、ＶＩＧ１０８によって調整を受け
る。出力Ｓ１０８は、大きさが入力信号Ｓ０に比例して
揺動する。ＶＩＧ１０８は、ＡＧＣ電圧Ｓ１３１によっ
て制御され、その利得は、ＡＧＣ１０３の利得の逆にな
る。

【００４３】信号Ｓ１０８は、増幅器１０９によってさ
らにレベル調整を受け出力信号Ｓ１０９となり、第２、
第３、及び、それ以上の高調波が入力信号Ｓ０に対して
所望の比率になる。その後、総和器１００によって、出
力信号Ｓ１０９と入力信号Ｓ０が加算され、最終出力Ｓ
１００が生じる。

【００４４】ＡＧＣ１０３とＶＩＧ１０８を突き合わせ
て、その利得間の関係が完全に逆になっていることを確
認する。図６には、それを実現する例が示されている。
ＡＧＣ１０３は、可変利得増幅器１３１とフィードバッ
ク制御回路１３２から構成される。可変利得増幅器１３
１は、電圧制御式抵抗器ＶＣＲ１の抵抗によって決まる
利得を備えたＡ級増幅器である。ＶＣＲ１は、ＪＦＥＴ
トランジスタによって実現する。フィードバック制御回
路１３２は、包絡線検出器（Ｄ３、Ｄ４、Ｒ４、Ｃ４、
及び、インバータＡ３から構成される）を利用して、正
のサイクルと負のサイクルの両方における信号Ｓ１０３
の振幅を検出し、増幅器Ａ４を利用して、ＡＧＣ電圧Ｓ
１３１を発生し、ＶＣＲ１の抵抗を制御する。ＶＩＧ１
０８は、その利得がＶＣＲ２によって決まる可変利得増
幅器から構成される。ＶＣＲ２は、同じＡＧＣ電圧Ｓ１
３１によって制御される。

【００４５】ＡＧＣ１０３及びＶＩＧ１０８の利得は、
それぞれ、下記の（数９）、（数１０）によって得られ
る：

【００４６】

【数９】ＡＧＣ利得＝Ｓ１０３／Ｓ２＝−Ｒ₂／（Ｒ₁‖Ｒ_ds1）及び

【００４７】

【数１０】ＶＩＧ利得＝Ｓ１０８／Ｓ１０７＝−（Ｒ₁
‖Ｒ_ds2）／Ｒ₂ Ｒ_ds1＝Ｒ_ds2の場合、すなわち、２つのＪＦＥＴトラン
ジスタの電気特性が同一の場合、前者は、後者の逆にな
る。従って、この設計では、十分に整合のとれたＪＦＥ
Ｔ対を用いることが不可欠になる。

【００４８】以上のように、第１の実施例の方法で利用
されているノーマライザ３の代わりに、ＡＧＣ１０３及
び、利得がＡＧＣ１０３の利得と逆になるＶＩＧ１０８
を利用することにより、第１の実施例の方法と同様の音
響効果を、より簡単で低コストに実現でき、コストが主
たる関心事となる消費者用電子機器に用いるのに極めて
有利なＰＢＢＳを実現できる。

【００４９】なお、上記実施例では、ＡＧＣ１０３及び
ＶＩＧ１０８を図６に示すような回路により構成した
が、同様の機能を有する回路構成で有れば、これに限定
されるものではない。

【００５０】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように本
発明は、スピーカのスペース、コスト等の制約を受け
ず、増幅器の特性を犠牲にすることなく強力な低音域を
感じさせるサウンドを得ることができるという長所を有
する。

【００５１】また、本発明は、抽出した低音域成分のレ
ベルを予め決められた所定のレベルに調整し、その調整
した低音域成分に基づいて、スピーカによる再生におけ
る減衰が小さい（音圧が高い）周波数の高調波を生成
し、その生成した高調波のレベルを元の低音域成分に対
応する関係になるように再調整し、その再調整した高調
波を入力信号と混合することにより、簡単な構成で低コ
ストな低音域成分補償方法を実現できるという利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】同図（ａ）は、本発明の低音域成分補償方法に
おける低周波数応答の貧弱なスピーカの特性と入力信号
の低音域成分の関係を示す図、同図（ｂ）は、その低音
域成分を用いて発生した高調波との関係を示す図であ
る。

【図２】本発明にかかる第１の実施例の低音域成分補償
方法を実現するための装置構成の一部を示すブロック図
である。

【図３】同第１の実施例の低音域成分補償方法を実現す
るための装置構成の残りの一部を示すブロック図であ
る。

【図４】本発明にかかる第２の実施例の低音域成分補償
方法を実現するための装置構成の一部を示すブロック図
である。

【図５】同第２の実施例の低音域成分補償方法を実現す
るための装置構成の残りの一部を示すブロック図であ
る。

【図６】同第２の実施例のＰＢＢＳにおけるＡＧＣ及び
ＶＩＧの回路図である。

【符号の説明】

１直流リムーバ２低音域抽出器３ノーマライザ４、１０４第２高調波発生器５、１０５第３高調波発生器８振幅抽出器３６平方根機能３７割算機能１０３ＡＧＣ１０８ＶＩＧ１３１可変利得増幅器１３２フィードバック制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力信号から、所定のスピーカ再生にお
ける音圧が低い低音域成分を抽出し、その抽出した低音
域成分に基づき、前記スピーカによる音圧が高い周波数
の高調波を生成し、その生成した高調波を前記入力信号
と混合し、複合トーンに関する人間の聴覚の音響心理学
的効果を利用することによって前記スピーカの再生によ
る低音域成分を補償することを特徴とする低音域成分補
償方法。
【請求項２】高調波の生成は、前記抽出した低音域成
分を正規化し、その正規化した低音域成分を用いて、正
規化された高調波を生成し、その正規化した高調波を、
前記低音域成分に対して所望の比率となるように調整す
ることを特徴とする請求項１記載の低音域成分補償方
法。
【請求項３】低音域成分の正規化は、その低音域成分
の振幅を導き出し、前記低音域成分を、その導き出され
た振幅で割ることによって計算することを特徴とする請
求項２記載の低音域成分補償方法。
【請求項４】入力信号から、所定のスピーカ再生にお
ける音圧が低い低音域成分を抽出し、その抽出した低音
域成分のレベルを予め決められた所定のレベルに調整
し、その調整した低音域成分に基づいて、前記スピーカ
による音圧が高い周波数の高調波を生成し、その生成し
た高調波のレベルを前記元の低音域成分に対応する関係
になるように再調整し、その再調整した高調波を前記入
力信号と混合し、複合トーンに関する人間の聴覚の音響
心理学的効果を利用することによって前記スピーカの再
生による低音域成分を補償することを特徴とする低音域
成分補償方法。
【請求項５】高調波のレベルの再調整における利得
は、前記低音域成分のレベルの調整における利得とは、
逆であることを特徴とする請求項４記載の低音域成分補
償方法。