JPH11509712A - 信号を処理する回路、オーディオシステム及び方法、及び高調波発生器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 オーディオ信号を処理するものであって、オーディオ信号の周波数帯域を選択し、選択した信号から高調波発生器により高調波を発生させ、選択周波数帯域に関連するオーディオ信号のスペクトルの少なくとも一部分で検出されたレベルにより発生高調波をスケーリングする回路、オーディオシステム及び方法を提供する。更に、入力信号の任意の高調波を発生する高調波発生器も提供する。

Description

【発明の詳細な説明】 信号を処理する回路、オーディオシステム及び方法、 及び高調波発生器 本発明は、 オーディオ信号を受信する入力端子及び出力信号を供給する出力端子と、 前記入力端子に結合され、オーディオ信号の周波数帯域を選択する選択手段と 、 前記選択手段に結合され、選択された信号の高調波を発生する高調波発生器と 、 前記入力端子及び前記高調波発生器に結合され、入力信号と発生高調波との和 を前記出力端子に供給する加算手段と、 を具えたオーディオ信号を処理する回路に関するものである。 本発明は、このような回路を具えたオーディオ再生システムにも関するもので ある。 本発明は、更に、 オーディオ信号の周波数帯域を選択するステップと、 選択した信号の高調波を発生するステップと、 オーディオ信号と発生高調波との和を供給するステップと、 を具えたオーディオ信号を処理する方法に関するものである。 頭書に記載の回路はＥＰ−Ａ−５４６６１９から既知である。既知の回路では 、入力信号の低周波数帯域を選択し、高調波発生器に供給して選択した信号の高 調波を発生させる。このようにするとオーディオ信号の低周波数知覚が改善され る。既知の回路では、高調波発生器として全波整流器を用いている。全波整流器 の欠点は偶数高調波しか発生し得ない点にある。 本発明の目的は、高調波発生器として任意所望の選択高調波を発生する任意の 非線形装置を使用可能にしたオーディオ信号処理回路を提供することにある。 本発明のオーディオ信号処理回路は、更に、 選択された周波数帯域を含むオーディオ信号のスペクトルの少なくとも一部分 のレベルを検出する検出手段と、 前記検出レベルに応答して発生高調波をスケーリングするスケーリング手段と 、 を具えることを特徴とする。 本発明は、従来の回路では全波整流器が基本高調波と固定の振幅関係を有する 偶数高調波しか発生し得ないという認識に基づいてなしたのもである。本発明の 手段によれば、高調波発生器として任意の非線形装置を使用することができ、こ れにより奇数及び偶数高調波の任意の組合せ及び基本高調波に対する任意の振幅 関係を自由に発生させることができる。しかし、任意の高調波発生器の使用は高 入力レベルのときと低レベル入力ときとで異なる低周波数知覚を生ずる。その原 因は、全波整流器により発生される高調波の振幅は基本高調波の振幅に線形関係 を有するが、ダイオードのような非線形装置では、発生する高調波の振幅は基本 高調波の振幅に非線形関係を有することにある。本発明の手段を使用すれば、発 生高調波を適切にスケーリングすることができ、これによりレベル依存低周波数 知覚を生ずることなく高調波発生器として任意の非線形装置を自由に選択するこ とができる。 本発明の回路の一実施例においては、前記入力端子が、前記選択手段により選 択される周波数より高い周波数を選択する高域通過伝達関数を有するフィルタ手 段を経て加算手段に結合されていることを特徴とする。この構成によれば、加算 手段に供給されるシステムのスペクトルのオーバラップが生ぜず、さもなければ 周波数レンジのオーバラップのために生ずるこれらの周波数成分の追加の不自然 な増大が避けられる。 本発明の回路の一実施例においては、前記検出手段の入力端子が前記選択手段 の出力端子に結合されていることを特徴とする。この構成によれば、発生する高 調波の振幅が高調波発生器の入力信号の振幅に直接関連する。更に、このように すると、選択手段がレベルの検出と、高調波発生器のための信号の選択の２つの 作用をなす。その結果として一層経済的な回路が得られる。 本発明の回路の一実施例においては、当該回路が、更に、前記入力端子と、前 記加算手段の他の入力端子との間に少なくとも１つの他の信号段を具え、該信号 段が、 ・入力端子に結合され、入力信号から前記選択手段の選択信号に隣接する周波数 部分を選択する選択特性を有する他の選択手段と、 ・前記他の選択手段に結合され、前記他の選択手段により選択された信号の高調 波を発生する他の高調波発生器と、 ・前記他の選択手段に結合され、前記他の選択手段により選択された信号のレベ ルを検出する他の検出手段と、 ・前記他の高調波発生器により発生された高調波を前記検出レベルに応答してス ケーリングする他のスケーリング手段と、 を具えることを特徴とする。 ２つ（又はそれ以上）の高調波を発生する並列通路を設けることにより、相互 変調の影響が低減される。２以上の強い低周波数が高調波発生器の入力端子に存 在する場合にこの相互変調が生ずる。隣接する通過帯域を有するそれぞれの選択 手段の通過帯域を十分に狭く選択するとともに、それぞれの選択手段により選択 された信号が供給される複数の高調波発生器を設けることにより、１つの高調波 発生器の入力端子に２つの強い低周波数が存在する可能性が著しく減少する。ま た各信号路に個々の検出手段を設けることにより、各信号路内で発生される高調 波が、その高調波を発生する信号成分のみに関連するものとなる。その結果とし て一層自然な音声が得られる。 本発明の回路の一実施例においては、前記高調波発生器は縦続配置の複数の乗 算器を具え、各乗算器が２つの入力端子及び１つの出力端子を有し、縦続配置の 第１の乗算器の２つの入力端子が高調波発生器の入力端子に結合され、他の乗算 器の他の入力端子が高調波発生器の入力端子に結合され、各乗算器の出力端子及 び高調波発生器の入力端子が係数器を経て前記加算手段のそれぞれの入力端子に 結合され、前記加算手段は更に一定値を受信し、前記加算手段の出力端子が発生 高調波を供給することを特徴とする。 この構成によれば、汎用高調波発生器が得られる。乗算器の数及び係数の値を 変えることにより、任意の数の高調波を自由に決定しうる振幅で発生させること ができる。 本発明の回路の一実施例においては、前記高調波発生器は零交差検出器と、検 出零交差に応答して波形を発生する波形発生器とを具え、発生する波形の振幅が 前記検出手段により供給されるレベルにより制御されることを特徴とする。 高調波発生器を零交差検出器と波形発生器とに分割することにより、高調波を 検出零交差に基づいて、固定振幅で発生させることができる。適切な波形を選択 することにより、高調波の数及び振幅を調整することができる。信号を検出レベ ルで制御することにより、発生する高調波をオーディオ信号に適応させることが できる。 本発明の回路の一実施例においては、波形発生器は前記検出手段により供給さ れるレベルにより制御される電流源と、キャパシタンスと、該キャパシタンスを 検出零交差に応答して充電及び放電する手段とを具えることを特徴とする。これ は本発明に使用する波形発生器の簡単且つ有利な実施例である。 本発明による少なくとも一つのスピーカを具えるオーディオシステムの一実施 例においては、選択手段の選択周波数帯域がスピーカの高域通過特性とオーバラ ップしないことを特徴とする。この手段によれば、スピーカが適切に再生し得な い低周波数のみが本発明の回路により処理されるので、スピーカの低周波数欠陥 が補償される。 本発明の方法の一実施例においては、発生高調波を選択周波数帯域を含むオー ディオ信号のスペクトルの少なくとも一部分のレベルに応答してスケーリングす るステップを更に具えることを特徴とする。 本発明は、更に、入力信号の高調波を発生する高調波発生器であって、縦続配 置の複数の乗算器を具え、各乗算器が２つの入力端子及び１つの出力端子を有し 、縦続配置の第１の乗算器の２つの入力端子が高調波発生器の入力端子に結合さ れ、他の乗算器の他の入力端子が高調波発生器の入力端子に結合され、各乗算器 の出力端子及び高調波発生器の入力端子が係数器を経て前記加算手段のそれぞれ の入力端子に結合され、前記加算手段が更に一定値を受信し、前記加算手段の出 力端子が発生高調波を供給することを特徴とする高調波発生器も提供する。乗算 器の数を適切に選択するとともに係数器の係数値を適切に選択することにより、 個々に選択可能な振幅を有する任意の数の高調波を発生させることができる。 本発明は、更に、入力信号の高調波を発生する高調波発生器であって、該高調 波発生器に供給される入力信号の零交差を検出する零交差検出器と、検出零交差 に応答して波形を発生する波形発生器とを具え、発生する波形の振幅が入力信号 のレベルにより制御されることを特徴とする高調波発生器も提供する。 これは高調波発生器の簡単な実現例である。検出零交差に応答して波形を発生 させることにより、一定の振幅を有する高調波が発生される。この場合、発生高 調波の振幅を入力信号のレベルにより制御することにより発生高調波のスケーリ ングを行うことができる。このようにして、高調波の振幅を入力信号のレベルに 比例させることができる。適切な波形（方形波／のこぎり波／三角波等）を選択 することにより、所望の高調波を発生させることができる。 この高調波発生器の一実施例においては、前記波形発生器が前記検出手段によ り供給されるレベルにより制御される電流源と、キャパシタンスと、該キャパシ タンスを検出零交差に応答して充電及び放電する手段とを具えることを特徴とす る。 これは検出零交差に応答して所望の波形を発生する簡単な手段を提供する。こ れらの高調波発生器は既知の回路にも使用することができ、またこの回路又上述 した回路と別個に使用することもできる。 本発明の上述の目的及び特徴は図面を参照して以下に記載する好適実施例の説 明から一層明らかになる。図面において、 図１は低周波数知覚を改善する既知の回路を示し、 図２は本発明の回路の第１の実施例のブロック図を示し、 図３は本発明に使用する高調波発生器の一実施例を示し、 図４は本発明の回路の第２の実施例のブロック図を示し、 図５は本発明の回路の第３の実施例のブロック図を示し、 図６は図５の回路に使用する波形発生器の第１の実施例を示し、 図７は図５の回路に使用する波形発生器の第２の実施例を示し、 図８は本発明に使用する零交差検出器に供給される正弦波入力信号に応答して 発生する種々の波形ａ，．．ｈの波形図を示し、 図９は本発明の回路の第４の実施例のブロック図を示し、 図１０は本発明のオーディオシステムのブロック図を示す。 図１は低周波数知覚を改善する既知の回路を示す。この回路はオーディオ信号 を受信する入力端子１０と、出力信号を供給する出力端子１２とを具える。この 回路は、更に、入力端子１０に結合された選択手段２０と、選択手段２０に結合 された高調波発生器２２と、高調波発生器２２に結合された帯域通過フィルタ２ ４と、入力端子１０と帯域通過フィルタ２４とに結合され、オーディオ信号と帯 域通過フィルタ２４の出力信号との和を出力端子１２に供給する加算手段２６と を具える。ＥＰ−ＡＰ５４６６１９では、選択手段２０が低域通過フィルタであ るが、オーディオ信号の周波数スペクトルの一部分を選択する帯域通過フィルタ にすることもできる。帯域通過フィルタ２４は残留低周波数及び高周波数成分を 除去する作用をするが、本回路に不可欠の要素ではない。その入力端子に供給さ れる信号の高調波を発生する高調波発生器２２として全波整流器を使用している 。オーディオ信号にこれらの高調波を含ませることにより、オーディオ信号内の 低周波数成分が増大した印象が与えられ、従って改善された低周波数知覚が与え られる。ＥＰ−Ａ５４６６１９で使用されている高調波発生器は偶数高調波しか 発生し得ない。全波整流器は、奇数高調波も発生する他の非線形装置と置き換え ることもできる。例えば、ダイオードはこのような非線形動作を示す。しかし、 この場合には増大した低周波数成分の印象がオーディオ信号レベルに依存してし まう。 図２は本発明の回路の第１の実施例のブロック図を示す。図１の回路と比較し て、下記の点が変更されている。 ・帯域通過フィルタ２４を除去する。 ・選択手段２０の出力端子に結合された入力端子を有する検出手段２８を付加す る。 ・選択手段２０と高調波発生器２２との間に、選択手段２０の出力端子に結合さ れた入力端子及び検出手段３２の出力端子に結合された入力端子と、高調波発生 器２２に結合された出力端子を有する除算器３０を挿入する。 ・高調波発生器２２と加算手段２６との間に、高調波発生器２２の出力端子に結 合された入力端子及び検出手段２８の出力端子に結合された入力端子と、加算手 段２６に結合された出力端子を有する乗算器３２を挿入する。 検出手段２８は、選択手段２０により選択された周波数帯域に関連するオーデ ィオ信号又は該周波数帯域を含むオーディオ信号のスペクトルの少なくとも一部 分のレベルを検出するレベル検出器である。この検出レベルは振幅レベル、電力 レベル、ピークレベル、平均レベル等とすることができる。除算器３０は乗算器 ３２と相まって、発生高調波を検出手段２８により供給される検出レベルに応答 してスケーリングするスケーリング手段を構成する。本発明に従って検出手段と スケーリング手段とを挿入することにより、上述した低周波数印象のレベル依存 性が相当低減される。本発明では、高調波発生器２２の非線形動作によりこのよ うなレベル依存性が生ずることが認められる。例えば、高調波発生器が入力信号 の第２高調波及び第３高調波を発生する場合には、第２高調波の振幅は入力信号 の振幅の２乗に依存し、第３高調波の振幅は３乗に依存する。即ち、第２及び第 ３高調波の振幅の比は一定にならず、入力信号の振幅の関数になる。従って、低 信号レベルでは、発生高調波の振幅は基本高調波に対し高信号レベルのときと異 なる関係を有する。これは、低周波数印象が入力信号の振幅に依存することを意 味する。図２の回路では、最初に高調波発生器２２への入力信号を正規化し、即 ちほぼ振幅と無関係にする。これは、除算器３０において選択手段２０の出力信 号を検出手段２８により供給される検出レベルにより除算することによって行わ れる。このように高調波発生器２２の入力信号は正規化され、レベルにほぼ依存 しなくなる。その結果として、発生高調波の振幅は常にほぼ同一の一定の比を有 する。乗算器３２において、高調波発生器２２により供給される高調波に検出手 段２８により供給される検出レベルを乗算する。発生高調波を入力信号の振幅に 再び依存させることにより、発生高調波をオーディオ信号と適正な振幅関係にす ることができる。高調波発生器２２に供給される入力信号のレベルをこのスケー リングのために使用するのが好ましい。しかし、高調波をオーディオ信号の少な くとも一部分に関連するレベルに応答してスケーリングするのであれば、これは 必須の要件ではない。即ち、検出手段２８の入力端子を選択手段２０の出力端子 の代わりに入力端子１０に結合することもできる。本発明の手段を使用すれば、 これらの高調波の振幅の比が常にほぼ入力信号レベルに依存しなくなるので、高 調波発生器として所望の非線形動作を有する任意の非線形装置を使用することが 可能になる。これにより、所望の効果に従って、任意所望の高調波（奇数及び／ 又は偶数）及びその適正振幅を発生する高調波発生器２２を自由に選択すること ができ、高調波発生器がレベル依存低周波数知覚を発生するものに限定されず、 また（全波整流器により発生されるような）発生高調波の選択の制限を受けるこ とはない。 図３は本発明に使用する高調波発生器の実施例を示す。この高調波発生器２２ は、入力端子２１０、出力端子２１１、係数器２２１，．．２２５、縦続接続の 複数の乗算器２０１，．．２０３及び加算器２０４を具える。各乗算器の一方の 入力端子を高調波発生器２２の入力端子２１０に結合する。乗算器２０１の他方 の入力端子も入力端子２１０に結合する。乗算器２０２及び２０３の他方の入力 端子を乗算器２０１及び２０２の出力端子にそれぞれ結合する。乗算器２０３， ．．２０１の出力端子をそれぞれの係数器２２１，．．２２３を経て加算器２０ ４に結合する。入力端子２１０も係数器２２４を経て加算器２０４に結合する。 更に、１の定値も係数器２２５を経て加算器２０４に結合する。係数Ｃ５の値は 、加算器２０４の出力端子にＤＣ成分が現れないように選択する。係数器２２１ ，．．２２５はそれぞれの入力信号にそれぞれの係数Ｃ１，．．Ｃ５の値を乗算 する。係数値Ｃ１，．．Ｃ５を適切な値にセットすることにより、第１〜第３高 調波の任意の混合波を発生させることができる。もっと多数の又はもっと少数の 高調波が必要とされる場合には、乗算器及び係数器の数を増やす又は減らすこと ができる。係数Ｃ１，．．Ｃ５を調整可能にすることにより、発生する高調波の 数及び振幅を調整可能して所要の低周波数効果を達成することができ、また発生 する高調波を回路に結合されたスピーカの低周波数欠陥に適合させることができ る。図示の高調波発生器は発生する高調波の数及び振幅を自由に選択することが できる。 図４は本発明の回路の第２の実施例のブロック図を示す。本例では、図２の回 路と比較して、高調波発生器２２の入力信号を正規化するための除算器３０を、 実際上の理由から、自動利得制御回路３４と置換するとともに、検出手段２８の 出力端子を乗算器３２の入力端子にのみ結合する。自動利得制御回路は一般に既 知であり、詳細に説明する必要はないであろう。 図５は本発明の回路の第３の実施例のブロック図を示す。図５の回路は、入力 端子１０に結合された選択手段２０と、選択手段２０に結合された高調波発生器 ２２と、選択手段２０に結合された検出手段２８と、入力端子１０及び高調波発 生器２２に結合され、和信号を出力端子１２に供給する加算手段２６とを具える 。高調波発生器２２は、選択手段２０により供給される信号の零交差を検出する 零交差検出器２４０と、検出零交差に基づく波形及び検出手段２８により供給さ れる検出レベルに関連する振幅を有する信号を発生する波形発生器２４１とを具 える。波形の振幅は検出レベルに比例させるのが好ましい。この目的のために、 波形発生器２４１を零交差検出器２４０と検出手段２８の両方に結合する。検出 零交差点に応答して波形を発生させることにより、互いに予め決めた一定の振幅 関係を有する高調波を発生させることができる。適切な波形を選択することによ り、どの高調波を発生させるか選択することができ、どの振幅関係にすべきか選 択することができる。例えば、方形波形は所定の振幅の奇数高調波のみを含み、 ３角形波形も奇数高調波を含むが、種々の振幅を有する。しかし、のこぎり波形 は奇数高調波も偶数高調波も含む。発生する波形を検出レベルに応答してスケー リングすることにより、発生高調波をオーディオ信号に適合させることができる 。零交差検出器２４０のために任意の慣例の零交差検出器、例えばリミッタ等を 使用することができる。リミッタを使用する場合には、このようなリミッタの出 力信号は２つの零交差点の周期を有する方形波になる。この出力信号自体を高調 波発生器２２の出力信号として使用することができ、これを波形発生器２４１に 通す必要はない。この場合には、ブロック２４１を、零交差検出器２４０の出力 信号の振幅を検出レベルに適応させる簡単な乗算器と置き換えることができる。 図６は、図５の回路に使用する波形発生器の第１の実施例を示す。この波形発 生器は、直列に配置された抵抗４０１、ＰＮＰトランジスタ４０２の主電流通路 、スイッチトランジスタ４０３及びキャパシタ４０４を具える。キャパシタ４０ ４と並列に第２スイッチトランジスタ４０５を配置する。トランジスタ４０２は そのベースに結合された電圧源４０６でバイアスされる。トランジスタ４０３及 び４０５はスイッチとして機能し、信号ＣＨ及びＲＳＴにより駆動される。電圧 源４０６はＶb ＋Ｖx の値を有し、ここでＶb はバイアス電圧及びＶx は検出手 段２８により供給される検出レベルに関連する電圧である。抵抗４０１、トラン ジ スタ４０２及び電圧源４０６は電流源を構成し、検出レベルに比例する電流をト ランジスタ４０２の主電流通路を経て供給する。トランジスタ４０３が充電信号 ＣＨにより駆動されると、キャパシタ４０４がトランジスタ４０２により供給さ れる電流で充電される。トランジスタ４０３が滅勢されると、キャパシタ４０４ の充電が停止する。トランジスタ４０５をリセット信号ＲＳＴにより駆動すると 、キャパシタ４０４が直ちに放電される。信号ＣＨ及びＲＳＴは零交差検出器２ ４０から取り出される。キャパシタ４０４の両端間の電圧は、零交差検出器２４ ０の入力信号の高調波を含むとともに検出レベルに応じた振幅を有する波形を有 する。図８の説明において、信号ＣＨ及びＲＳＴ及び電圧Ｖx を発生する波形の 形状と関連して一層詳しく検討する。 図７は図５の回路に使用する波形発生器の第２の実施例を示す。本例の波形発 生器はその正入力端子を接地した演算増幅器４１４を具える。抵抗４１２、キャ パシタ４１３及びスイッチトランジスタ４１５を並列に配置するとともに、演算 増幅器４１４の負入力端子と出力端子との間に配置する。電圧源４０９をスイッ チングトランジスタ４１０と抵抗４１０の直列回路を経て演算増幅器４１４の負 入力端子に結合する。スイッチングトランジスタ４１０は充電信号ＣＨを受信し 、スイッチングトランジスタ４１５はリセット信号ＲＳＴを受信する。電圧源４ ０９はＶx の値を有する。トランジスタ４１０が充電信号ＣＨにより駆動される とき、キャパシタ４１３が検出器レベルに比例する電流で充電され、トランジス タ４１５が駆動されるとき、キャパシタ４１３が直ちに放電される。図７の回路 は図６の回路と同様に動作するが、本例では演算増幅器の出力端子が検出器レベ ルに応じた振幅を有する発生高調波を供給する。 図８は、本発明に使用する零交差検出器に供給される正弦波入力信号に応答し て発生する種々の波形ａ，．．ｈの波形図を示す。これらの波形図において、実 線は正弦波入力を示し、破線は波形発生器２４１により発生される形式化した波 形を示す。ｔ₀，．．ｔ₄は入力信号の零通過瞬時である。一般に、 ・リセット信号ＲＳＴを用いてキャパシタ電圧をリセットする種々の瞬時に応じ て、 ・充電信号ＣＨを用いてキャパシタを充電する種々の瞬時に応じて、 ・電圧Ｖx に関連する電流の振幅に応じて、 （電圧Ｖx は、例えば零交差検出器に供給される入力信号に比例するように選択 することができ（この場合には検出手段２８の入力信号及び出力信号は振幅が相 違するのみである）、或いは前記入力信号の絶対値に比例するように選択するこ とができる（この場合には検出手段２８は整流器を具える）。他の変形も可能で ある。） 種々の波形を発生させることができる。 図８の波形ａ，．．ｈの発生に対し、信号ＣＨは常時アクティブにすることが できる。これは、この場合にはトランジスタ４０３及び４１０を短絡回路と置き 換えることができることを意味する。図８の波形ａ及びｂに対しては、リセット パルスＲＳＴをそれぞれ２つの零交差毎に及び４つの零交差毎に発生させる。図 ８ｅに対しては、リセットパルスを零交差毎に発生させる。このリセットパルス ＲＳＴは入力信号が零を通過する瞬時に発生される短パルスである。図８の波形 ｃ，ｄ及びｆに対してはリセット信号は不要である。これらの場合には、トラン ジスタ４０５及び４１５を省略することができる。波形ｈに対しては、リセット パルスを１つ置きの零交差毎に発生させるが、リセットパルスＲＳＴを次の零交 差まで持続させるか、充電信号ＣＨを１つ置きの零交差毎に非アクティブ状態に し、次の零交差まで持続させるか、その何れか一方又はその両方とする。後者の 場合には、充電信号ＣＨをリセット信号ＲＳＴの反転信号とする。波形ａ，ｂ， ｆ，ｇ及びｈに対しては、電圧Ｖx を零交差検出器２４０に供給される入力信号 の絶対値の関数とする。波形ｃ，ｄ，及びｅに対しては、電圧Ｖx を入力信号の 値（符号も含む）に比例させる。波形ｅとｃとの差は、波形ｃに対してはリセッ ト信号をアクティブにしないが、波形ｅに対してはリセット信号を各零交差瞬時 （ｔ₀，．．ｔ₄）毎にアクティブにする点にある。波形ｈに対しては、キャパシ タの充電が入力信号の同じ位相中にのみ行われるため、Ｖx が入力信号の値の関 数であるか、その絶対値の関数であるかは重要なことではない。図８の波形ｄは 図８の波形ｃから次のようにして取り出すことができる。図８の波形ｃをキャパ シタの両端間で測定し、次にこの測定値に入力信号の符号を与える。これは、測 定値に入力信号の符号を表す信号を乗算することにより行うことができる。こ のような信号は非反転リミッタの出力端子に直接得ることができ、このリミッタ を零交差検出器２４０として作用させることができる。図８の波形ｆを発生する には、キャパシタの充電電流を１つ置きの零交差毎に符号反転させることができ る。リセット信号ＲＳＴは必要ない。（上述の）入力信号の符号を表す信号を２ で除算することにより充電電流の方向を示す信号を得ることができる。リセット 信号ＲＳＴのための上述のパルスの発生は当業者の技術範囲であり、詳細に説明 する必要はない。図８の波形ａ，．．ｈは一例であって、本発明の範囲を限定す るものではない。 図９は本発明の回路の第４の実施例のブロック図を示す。この回路は、入力端 子１０に結合された高域通過フィルタ２１と、入力端子１０に結合された複数の 帯域通過フィルタ２０Ａ，．．２０Ｎと、帯域通過フィルタ２０Ａ，．．２０Ｎ にそれぞれ結合された複数のブロック２３Ａ，．．２３Ｎと、ブロック２３Ａ， ．．２３Ｎにそれぞれ結合された複数の他の帯域通過フィルタ２４Ａ，．．２４ Ｎとを具え、複数の他の帯域通過フィルタ２４Ａ，．．２４Ｎ及び高域通過フィ ルタ２１の出力端子を加算手段２６に結合する。各ブロック２３Ａ，．．２３Ｎ はスケーリング手段及び高調波発生器を具える。例えば、各ブロックは図５に示 すブロック２２及び２８、又は図２に示すブロック３０、２２、３２及び２８、 又は図４に示すブロック３４、２２、３２及び２８を具えるものとすることがで きる。帯域通過フィルタ２０Ａ，．．２０Ｎは互いに隣接する帯域通過特性を有 するものとするのが好ましい。例えば、帯域通過フィルタ２０Ａは２０−３０Ｈ ｚの周波数、帯域通過フィルタ２０Ｂは３０−４０Ｈｚの周波数等々を選択する ものとするとができる。このようにすると、帯域通過フィルタ２０Ａ，．．２０ Ｎの各々により選択される各小周波数帯域毎に高調波が発生される。小帯域に分 割する利点は、高調波の発生中に発生する相互変調歪みが小さくなる点にある。 この分割を行わない場合には、２以上の強い低周波数成分が高調波発生器の入力 端子に存在しうる。このとき高調波発生器２２がこれらの低周波数成分の高調波 のみならず、これらの低周波数成分が互いに混合された混合積も発生する。これ らの混合積から発生される高調波は原オーディオ信号に存在せず、歪みとして知 覚される。スペクトルを小帯域に分割し、各帯域に個別の高調波発生器を割り当 てることによりこのような相互変調の発生がほぼ阻止される。こうして複合帯域 フィルタ２０Ａ，．．２０Ｎによりオーディオ信号のスペクトルの低域部分を選 択する。高域通過フィルタ２１は、オーディオ信号のスペクトルの、帯域通過フ ィルタ２０Ａ，．．２０Ｎにより選択されない高域部分を選択するものとするの が好ましい。このようにすると、高域通過フィルタ２１周波数帯域と複数の帯域 通過フィルタ２０Ａ，．．２０Ｎの周波数帯域がオーバラップせず、これにより 出力端子１２の出力信号の低周波数成分の過エンファシシの発生が避けられる。 他の帯域通過フィルタ２４Ａ，．．２４Ｎの機能は図１に示す帯域通過フィルタ ２４と同じである。フィルタ２４Ａ，．．２４Ｎの個々の帯域通過特性は、フィ ルタ２０Ａ，．．２０Ｎの関連する個々のフィルタの帯域通過特性に応じて選択 する。例えばフィルタ２０Ａが２０−３０Ｈｚの帯域通過特性を有する場合には 、フィルタ２４Ａの帯域通過特性は２０−１２０Ｈｚの範囲にすることができる 。このようにフィルタ２４Ａの上側遮断周波数はフィルタ２０Ａの上側遮断周波 数の整数倍にするのが好ましい。同じことがこれらのフィルタの下側遮断周波数 についても言える。フィルタ２４Ａ，．．２４Ｎの下側遮断周波数はフィルタ２ ０Ａ，．．２０Ｎの下側遮断周波数に等しくする必要はない。ただ一つの検出手 段２８を使用し、各ブロック２３Ａ，．．２３Ｎ内の高調波を同一の検出レベル に応答してスケーリングすることができる。しかし、各ブロックごとに個別の検 出手段を使用するのが好ましい。上述した実施例はオーディオ信号の低周波数知 覚を改善する方法を示している。この方法は、オーディオ信号の周波数帯域を選 択し、選択した信号の高調波を発生させ、発生した高調波をオーディオ信号のス ペクトルの少なくとも一部分のレベルに応答してスケーリングし、オーディオ信 号と発生した高調波との和を出力信号として供給することにより実現され、上述 した本発明の実施例について記載した本発明の利点を有する。本発明は、小形の スピーカを具えるオーディオ再生システム、例えばポータブルラジオ、ＣＤプレ ーヤ、カセットレコーダ、又はテレビジョンセット用に特に有利である。本発明 の回路を付加することにより、低周波数の知覚が改善される。 図１０は本発明によるオーディオシステムのブロック図を示す。このオーディ オシステムは信号源６０と、信号源６０に結合された低周波数知覚を改善する回 路６１と、回路６１に結合された増幅器６２と、増幅器６２に結合されたスピー カ６３とを具える。信号源６０はその信号をＣＤ、カセット又は受信信号又は任 意の他のオーディオソースから取り出すものとすることができる。回路６１は図 ２、４、５、又は９の回路のどれかにすることができる。本発明は高域通過特性 を示すスピーカ６３と組合せて使用する場合に特に有用である。これは、低周波 数をスピーカ６３により適度に再生することができないからである。回路６１の 選択手段２０の周波数帯域はスピーカ６３の高域通過特性とオーバラップしない ように選択するのが好ましい。こうして、スピーカ６３により減衰される周波数 成分又はスピーカ６３により発生される音響信号に存在しない周波数成分のみの 高調波を発生させる。オーディオシステムはポータブルラジオ、ＣＤプレーヤ、 低周波数再生が制限されたスピーカを具える任意のオーディオ装置、組込みスピ ーカを具えるテレビジョンセット、マルチメディアＰＣ、又は電話とすることが できる。回路６１と増幅器６２の順序は必要に応じ逆にすることもできる。更に 、このオーディオシステムは、本発明と関係なく且つ本発明に必須でもない他の 音響効果を発生する手段等を含むこともできる。 本発明は上述の実施例にのみ限定されるものではない。例えば、帯域通過フィ ルタ２４は図２、４及び５の回路内にも、図１と同様に、加算手段の直前に含め ることができる。更に、入力端子１０を図１、２、４及び５に示すように加算手 段２６に直接結合する代わりに、図９に示すように高域通過フィルタを挿入する ことができる。更に、高調波発生器も図示の実施例に限定されない。ダイオード やトランジスタのような他の非線形装置を用いて高調波を発生させることもでき る。波形発生器も図８に示す波形ａ，．．ｈを発生するものに限定されない。当 業者であれば、他の簡単な波形発生器を用いて検出零交差に基づいて、矩形は又 はもっと複雑な波形のような他の波形を実現することができる。更に、図３及び ５に示す高調波発生器はＥＰ−Ａ５４６６１９から既知の回路に使用することも でき、またこのような回路と別個に使用することもできる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．オーディオ信号を受信する入力端子及び出力信号を供給する出力端子と、 前記入力端子に結合され、オーディオ信号の周波数帯域を選択する選択手段 と、 前記選択手段に結合され、選択された信号の高調波を発生する高調波発生器 と、 前記入力端子及び前記高調波発生器に結合され、入力信号と発生高調波との 和を前記出力端子に供給する加算手段と、 を具えたオーディオ信号を処理する回路において、 選択された周波数帯域を含むオーディオ信号のスペクトルの少なくとも一部 分のレベルを検出する検出手段と、 前記検出レベルに応答して発生高調波をスケーリングするスケーリング手段 と、 を具えることを特徴とするオーディオ信号処理回路。 ２．前記選択手段が低域通過伝達関数を有し、前記入力端子が、前記選択手段に より選択される周波数より高い周波数を選択する高域通過伝達関数を有するフィ ルタ手段を経て加算手段に結合されていることを特徴とする請求項１記載の回路 。 ３．前記検出手段の入力端子が前記選択手段の出力端子に結合されていることを 特徴とする請求項１又は２記載の回路。 ４．当該回路が、更に、前記入力端子と、前記加算手段の他の入力端子との間に 少なくとも１つの他の信号段を具え、該信号段が、 ・前記入力端子に結合され、入力信号から前記選択手段の選択信号に隣接する 周波数部分を選択する選択特性を有する他の選択手段と、 ・前記他の選択手段に結合され、前記他の選択手段により選択された信号の高 調波を発生する他の高調波発生器と、 ・前記他の選択手段に結合され、前記他の選択手段により選択された信号のレ ベルを検出する他の検出手段と、 ・前記他の高調波発生器により発生された高調波を前記検出レベルに応答して スケーリングする他のスケーリング手段と、 を具えることを特徴とする請求項３記載の回路。 ５．前記高調波発生器が縦続配置の複数の乗算器を具え、各乗算器が２つの入力 端子及び１つの出力端子を有し、縦続配置の第１の乗算器の２つの入力端子が高 調波発生器の入力端子に結合され、他の乗算器の他の入力端子が高調波発生器の 入力端子に結合され、各乗算器の出力端子及び高調波発生器の入力端子が係数器 を経て前記加算手段のそれぞれの入力端子に結合され、前記加算手段が更に一定 値を受信し、前記加算手段の出力端子が発生高調波を供給することを特徴とする 請求項１、２、３又は４記載の回路。 ６．前記高調波発生器が零交差検出器と、検出零交差に応答して波形を発生する 波形発生器とを具え、発生する波形の振幅が前記検出手段により供給されるレベ ルにより制御されることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の回路。 ７．前記波形発生器は前記検出手段により供給されるレベルにより制御される電 流源と、キャパシタンスと、該キャパシタンスを検出零交差に応答して充電及び 放電する手段とを具えることを特徴とする請求項６記載の回路。 ８．請求項１、２、３、４、５、６又は７に記載の回路を具えることを特徴とす るオーディオシステム。 ９．高域通過特性を有する少なくとも一つのスピーカを具える請求項８記載のオ ーディオシステムにおいて、選択手段の選択周波数帯域がスピーカの高域通過特 性とオーバラップしないことを特徴とするオーディオシステム。 10．オーディオ信号の周波数帯域を選択するステップと、 選択した信号の高調波を発生するステップと、 オーディオ信号と発生高調波との和を供給するステップと、 を具えるオーディオ信号を処理する方法において、更に、 発生高調波を選択周波数帯域を含むオーディオ信号のスペクトルの少なくと も一部分のレベルに応答してスケーリングするステップを具えることを特徴とす るオーディオ信号処理方法。 11．入力信号の高調波を発生する高調波発生器であって、縦続配置の複数の乗算 器を具え、各乗算器が２つの入力端子及び１つの出力端子を有し、縦続配置の第 １の乗算器の２つの入力端子が高調波発生器の入力端子に結合され、他の乗算器 の他の入力端子が高調波発生器の入力端子に結合され、各乗算器の出力端子及び 高調波発生器の入力端子が係数器を経て前記加算手段のそれぞれの入力端子に結 合され、前記加算手段が更に一定値を受信し、前記加算手段の出力端子が発生高 調波を供給することを特徴とする高調波発生器。 12．入力信号の高調波を発生する高調波発生器であって、該高調波発生器に供給 される入力信号の零交差を検出する零交差検出器と、検出零交差に応答して波形 を発生する波形発生器とを具え、発生する波形の振幅が入力信号のレベルにより 制御されることを特徴とする高調波発生器。 13．前記波形発生器が前記検出手段により供給されるレベルにより制御される電 流源と、キャパシタンスと、該キャパシタンスを検出零交差に応答して充電及び 放電する手段とを具えることを特徴とする請求項１２記載の高調波発生器。