JPS5838012A - ラウドネス補正回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は増幅度を可変になされた増幅器の、増幅度の変
化量と入力信号の音圧レベルにより２ウドネス特性に応
じた補正を行うラウドネス補正回路に関する。楽音信号
を種々の伝送媒体（レコードとかテープ録音）を通じて
再生する場合録音時の原音の音量よシも小さ々音量で受
聴する際、聴感上、低音不足を感じ、又大きな音量で受
聴する際は低音過多に感じられることが良く知られてい
る。とれは音の大きさの等感奮性を示すラウドネス特性
が音圧レベルによって異なる為原音受聴時と原音よシも
小音量又社大音量で受聴時とで周波数特性がＪ！！表っ
て聞えるためである。この様な受聴時に音圧レベルを原
音に対して減衰又は増強させるととＫよって生ずる両ツ
ウドネス特性の差は、特に低域周波数において顕著で、
その差は受聴時の音圧レベルと原音の音圧レベルの差に
依存して変化すると同時に１受聴時の音圧レベルにも依
存して変化する。一方従来よシ穏ｋまるラウドネス補正
回路が提案されているが、とれらは再生装置の音量詞整
用ぎリュームの減衰量に応じて補正特性を一律に★めて
しまうものである為、様々に変化する入力信号の各レベ
ルに対して最適の補正が行われるとはいえなかった。

そこで最近減衰量と共に入力信号のレベルも前置して補
正特性を定める試みがなされてｈる◇即ち第１図は８．
Ｓ、８ｔｅｖｅｎｓがＩＰｅｒｃ＠１ｖｅｄｔＬｅｖ＊
１　ｏｆＮｏｉｓｅ　ｂｙ　ｘ咋Ｖｌｌａｎｄ　Ｄｅａ
ｉｂｅｌｓ　＠　＃　、　Ｊ−Ａｃｏｕｓｔ。

８ｏ＊、、ｖｏｌ、　５７５−６０１　（１９７２ルで
発表しティる等感奮性６低域周波数での特性の一部であ
る。図においてｐｔｏｏ、　ｐｓｏ及びｐｓｏはそれぞ
れ実線（イ）（ロ）及び（ハ）で示す１００ｄＢ、　８
０ｄＢ及び６０ｄＢの等感臀性の４０薦における値で、
それぞれ１１＆８ｄＢ、　９７．９ｄＢ及び８１−Ｂで
ある。今増幅度を可変になされた増幅器で入力信号を増
幅し、スピーカを駆動して受聴している場合について考
えるに、増幅度を規定の増幅度に設定しておくと、スピ
ーカか”らの音圧レベル、即ち入力信号の音圧レベルは
原音の音圧レベルと等しくなるものとする。この様な状
態で例えば８０ｄＢの等感臀性（ロ）上のレベルの音を
２０ｄＢレベルを減衰して受聴すれば、点線ｅつ′の如
く平行移動して４０ＨｚＣ）音ｔｉ　７７．９ｄＢとな
る。しかルに、２０ｄＢ減衰した６０ｄＢでの本来の等
感臀性（ハ）Ｋおける４０Ｈｚの値ｄ８Ｌ９ｄＢである
から、上述の様ＫＪＩＫ８０ｄＢの等感臀性を２０ｄＢ
平行移動しただけでは６．ＯＩＢだけ減衰させすぎると
とになる。従って４０ＨｚＫ　ｓｉ−いてはこの６．Ｏ
ｄＢだけ大きく補正してやれば聴感上の差はたくな〉、
パツンスのとれた再生が可能となるわけである。

逆に８０４Ｂｅ音（９７，９ｄＢ　）大きくして受聴す
れげ、対して！１４Ｂの差を生ずる。従って４０Ｈｚに
おいては１１　ｄＢだけ小さく補正してやれば聴感上の
差がなくなる。

この関係を表示すれば表１０１１１になる。表１は原音
の音圧レベル、即ち入力信号を規定増＠度で再生して得
られる入力信号の音圧レベルの種々なる値に対して５ｄ
Ｂ、　１０ｄｌｌ及び１５１１１０減衰を与えて受聴す
る場合に必要な各周波数に対する補正量を示すものであ
る。この表１の減衰量５ｉｌｌの項から１周波数２ＯＮ
！Ｚで入力信号の音圧レベル８！ＳｄＢ又は８０４１０
音を５ｄＢ減衰させた場合はそれぞれ１ｂ礁Ｂ又唸Ｌ８
１Ｂの補正が必要であることがわかる。

表１　　周波数対補正量特性（ｄＢ） 崗こＯ′ｃとから、入力信号Ｏ音圧レベル８５ｄＢの音
で一１０礁Ｂ減衰１せた場合は上述の１．６４Ｂと１８
　ｄＢを加えた１４ｄＢＯ補正が必要であるととがわか
る０この様にして減衰量５ｄＢの場合の表から減衰量１
０６Ｂ、ｌ５ｄＢ　ある−はそれ以上の減衰量に対する
潰正量を算出することが出来るが、一応参考までに減衰
量１０ｄＢ及び１５ｄＢの場合の補正量についても上記
表中に示す。従って、表１の様な補正を施せばよいが、
との様な補正を施すＫａきわめて複雑表制御回路を必要
とする欠点があった。本発明唸この様な欠点を改良する
為になされたものであシ、上述の様なラウドネス補正の
量を簡易な回路で減衰量と入力信号の音圧レベルの両方
に基づいて定めるもので、以下実施例に従って詳細に説
明する０第２図は本発明の一実施例である。

図において左チャンネルの入力端子１は加算器５に接続
され石と共に、可変減衰＠３を介して補正回路２１及び
加算器１１に接続される。右チャンネルの入力端子２は
加算器５に接続されると共に１可変減衰器４を介して補
正回路２４及び加算器１１に接続される。補正回路２１
及び２４の出力線増幅器２２及び２５によ〉増幅され左
及び右のスビー＊ＺＳ及び２６に接続される。加算器５
及び１１の出力はそれぞれフィルタ６及び１２を介して
検波器７及び１３に印加され、その検波出力はそれぞれ
コンパレータ８°　　　　及び１４に接 続される。；ンパレータ８及び１４は、それぞれ非反転
入力端子が共通に比較信号入力端子８−２ｏ及−び１４
−２０に接続された差動増幅器８−１〜８−９及び１４
−１〜１４−７と、基準電源端子８−２１及び１４−２
１に接続された分圧用の直列抵抗８−１１〜８−１９及
び１４−１１〜１４−１７とからなシ、基準電源端子と
各直列抵抗同志の接続点線それぞれ各差動増幅器の反転
入力端子に順次接続された周知のものであるから詳細な
説明は省略する０こＯ様なコンパレータ８及び１４０基
準電源端子には基準電源８９及び抵抗３０を介して前記
検波器７の出力端子がそれぞれ接続される。差動増幅器
８−１〜８−６の出力はそれぞれアンド回路群９のアン
ド回路９−１〜９−６の一方の入力端子に接続され、差
動増幅＠８−７〜８−９の出力はそれぞれ加算器１０及
びｉｓｏ加算抵抗１０−７〜１Ｇ　−９及び１５−７〜
１５−９に接続される。各アンド回路９−１〜９−６の
出力はそれぞれ加算器１０及び１５０加算抵抗１０−１
〜１０−６及び１５−１〜１５−６に加えられて加算さ
れる◇差動増幅器１４−１〜１４−’ＩＣ）出力は加算
１）１０の加算抵抗１０−１０〜１Ｇ−１６に加えられ
、また１４−１〜１４−６の出力線それぞれインバータ
１６−６〜１６−１を介してアは加算抵抗１Ｇ　−１７
を介して負電１ｉ１７に接続される。差動増幅器の非反
転入力端子は接地され出力は抵抗１Ｇ　−１８及び１５
−１０を介して反転入力端子に負帰還される０加算器１
０の出力は極性反転囲路１８で極性反転される０極性反
転回路１８及び加算器ＩＳＯ出力に現われる制御電圧１
９及び２０は補正−路２１及び２４０制御端子に加えら
れる０ここで補正回路２１杜前段及び後段の補正回路２
１−１及び２１−２を有してお〕、制御電圧１９及び２
０はそれぞれ補正回路２１−１及び２１−２を制御する
。同様に制御電圧１９及び２０は補正回路２４の前段及
び後段の補正回路２４−１及び２４−２をそれぞれ制御
する。

以上の構成による動作を説明する。

加算器５によシ加算された左右の合計入力信号状次段の
中心周波数ｌＫＨ２，帯域幅ｌＫＨ２のバンドパスフィ
ルタによシ帯域制限されて検波器７によ）検波される。

この、検波出力は、コンパレータ８によりレベル比較さ
れ、減衰ｆｓ３及び４の減衰度がゼＶＸＯ場合に左右の
スピーカ２３及び２６から得られる音圧の合計レベルに
換算される。入力信号の音圧合計１１５４Ｂ以上で拡差
動増幅器８−１〜５−ＳＯすべてがオンになシ、従って
アンド回路９−１〜９−６の一方の入力端子は高レベル
となる。この状態から音圧がＳｄＢ減する毎に差動増幅
器８−１よル鳳次オツとなシ、音圧が７５ｄＢ以下で紘
すべてオフとなる。

叉、減衰器３及び４の出力は前述と同様に加算され帯域
制御宴れて検ｗＬ囁れ、＝ンパレータ１４に加えられ、
前記左右の合計入力信号とレベル比較されて減衰器３と
４とＯ平均減衰度が測定され、減衰度が５ｄＢ以下であ
れば差動増幅器１４−１〜１４−７０すべて氷オンとな
る。又との状態から減衰度が５１Ｂ増加する毎に差動増
幅器は１４−１から順次オフとなって、減衰度が３５ｄ
Ｂ以上では差動増幅器１４−１〜１４−７０すべてがオ
フとなる。ここで差動増幅器１４−１〜１４−７はオフ
状態では接地レベル、オン状態では正電圧となるものと
する◇ことで減衰器３及び４の減衰量が３０ｄＢ以上で
あれば、差動増幅器１４−１〜１４−６はオフである。

従ってインバータ１６−１〜１６−６の出力社高レベル
となるのでアンド回路９−１〜９−６の他方の人力端子
はすべて高レベルになる。減衰量が２５櫨Ｂ〜３０ｄＢ
になると差動増幅器１４−６がオンになン、従ってアン
ド回路９−１０み他方の入力端子が低レベルとなる。こ
の状態から減衰量が５４Ｂづつ低下する毎に、差動増幅
器１←５〜１４１４−１Ｏ序で順次差動増＠器がオンと
なつ−ていき、減衰量ｔＩＸ５ｄＢ以下ではすべての差
動増幅器がオンとなる。従ってアンド回路は９−２〜９
−６の順序で順次その他方の入力端子が低レベルとなる
。こ０＊にアンド回路９−１〜９−６の他方の入力端子
のレベルは減衰量に応じて定まることになる。

加算器１Ｇは上記差動増幅器１４−１〜１４−７が全て
オフで差動増幅器８−９〜８−７及びアンド回路９−６
〜９−１のうちオンとなるものが増えるに従って出力電
圧は１７ｖから０．３ｖづつ減少して全てがオンすると
３３ＶＫなるように各抵抗１０−１〜１Ｇ−９は調整さ
れている。また、各抵抗１〇−１６〜１０−１０は差動
増幅器１４−７〜１４−１のり５オンになるものが増え
るに従って出力電圧はＯ：３Ｖづつ減少するように調整
されている０ま九加算＠１８は差動増幅器１４−１〜１
４−７が全てオフで差動増幅器゛８−９〜８−７及びア
ンド回路９−６〜ｌ−１０うちオンとまるものが増える
に従って出力電圧は−ＮＯＶから−ＣＪＶづつ増加して
全てがオンすると一７ＪＹになるように各抵抗１５−１
〜１！＄−１は調整されている。

従って加算ｓｉｏの出力電圧は左右の入力信号の音圧レ
ベルが例えば８０〜５ｓｄＢで前記減衰量が３５４ＢＪ
ｔｋとすれば差動増幅器８−８及び８−９０みがオンし
て！Ｌ４Ｖとなる。この場合、前記各アンド回路の他方
の入力端子は高レベルとなるから、資すに音圧レベルが
５ｄＢづつ増加するにつれて、アンド回路９−−’Ｌ−
よルその出力が順次高レベルとなり加算器１０の出力も
（Ｌｌｖづつ加算され、音圧レベルが１１５ｄＢ以上で
は＆３Ｖとなる。、又減衰量が３５ｄＢ以下となシさら
に５ｄＢつつ減少していく毎に、アンド回路９−１から
順次その他方の入力端子は低レベルとなり、減衰量が５
ｄＢ以下ではすべてのアンド回路の他方の入力端子が低
レベルとなる。従って減衰量に応じて加算器１０の出力
電圧の最大値は制限される。こうして得られた加算器１
０の正出力は極性反転回路１８で負出力とされ表２−１
に示すような制御電圧１９が得られる。

次に加算器１５の出力電圧は、左右の入力信号の音圧レ
ベルが例えば前記の様に８０〜８５ｄＢで減衰量が３５
ｄＢ以上とすれば差動増幅器８−８及び８−９がオンし
て一３ＪＶとなる。との場合前記各アンド回路の他方の
入力端子は高レベルとなるから仮〉Ｋ音圧レベルが５ｄ
Ｂづつ増加するにつれてアン表２−１　　制御電圧１９
（−ｖ）及び対応する特性表２−２　制御電圧２０　（
−Ｖ　）及び対応する特性ド同略９−６よシその出力が
順次高レベルとなシ加算５１５の出力も−０，６Ｖづつ
加算されて音圧レベルが１１５ｄＢ以上では−７，８Ｖ
となゐ。又減衰量が３５ｄＢ以下とな〉さらに５ｄＢづ
つ減少して行くごとにアンド回路９−１から順次その他
方の入力端子は低、レベルとなり、減衰量が５ＩＩＢ以
下で辻全てのアンド回路の他方Ｏ入力端子が低レベルと
なる。従って減衰量に応じて加算器１５の出力電圧の最
大値は制＠される。

こうして得られた加算器１ｓの出力から表２−２に示す
ような制御電圧２０が得られる。との制御電圧１９は補
正回路２１−１及び２４−４　Ｋ加えられ、制御電圧２
０は補正回路２１−２及び２４−２　Ｋ加えられ、スピ
ーカ２３及び２６から得られる音声信号の周波数特性を
制御する０ ここで、前段補正回路２１−１及び２４−１は制御電圧
１９によ・〉表３−１の様な特性を得ようとするもので
あ）、後段補正回路２１−２及び２４−２は制御電圧２
０により表３−２０様な特性を得ようとするものである
Ｏヒの表３−１及び３−２は、第１＠範囲Ａ内とＢ内と
では、補正量の周波数特性の傾斜が異なるととに着目し
て作られたものである。

表３−１　耐周波数対補正特性（ｄＢ）＠３−２　　眉
嘘を灯槙正輔、１１ 即ち、１ＩＥ３−１は、＄１１　図０１４波ａ範ＩＢ内
ニオける等盛時性が、ム内における等感％ａ＆）、（ロ
）及び（ハ）を傾斜を変えずにＩ１１図点線０′Ｍ及び
げの様に残長じたものに等しいと仮定して補正量を算定
したものである。又表３−２は上述の如き仮定を行う九
結果を生ずる補正量の誤差成分を算定したものである。

従って表３−１及び３−２のそれぞれ対応する補正量を
加算すれば、表１と等しい補正量を得ることが出来る０
ζζで表！Ｊ−１及び１−２についてさらに説明するに
減衰量５ｄＢの場合、入力信号０音圧レベルが８１ｄＢ
以上及び７６ｄＢ以下に対する補正量は表１３−１で紘
特性Ａ−１及びＣ’−１，表−ｔ’し表８−１では特性
ム−１及びｒｊ−ｘ、表８−１ｔ”はｆｊ−ｚ及びＡ−
２となる。又音圧レベルが８５ｄＢ及び８０ｄＢでは表
１３−１ではそれ″ぞれ特性Ｂ−１及びＣ−１゜表８−
２ではＣ−３及び３−ｚとなる◇このように入力信号の
音圧レベルが特定の範囲、例えば減衰量が１５ｄＢの場
合は７６ｄＢ〜９１ｄＢの範囲のみ特性は音圧レベルに
よって変化し、他の範囲、例えば上述の減衰量１５ｄＢ
の場合は９１〜１１５ｄＢの範囲及び３５−７６ｄＢの
範囲では入力信号の音圧レベルによって変化することは
ない。このようにして表３−１の様に特性ム−１、］３
−１　、Ｃ−１，１）−１及びｇ−１と、Ｃ−！及びｐ
−１にそれぞれ類似し九〇Ｌ１及びＤ’ｌが得られ、又
Ｉ！＄−２０様ＫＩ！Ｉ＃性Ａ−２、Ｂ−Ｌ　Ｃ−２、
Ｄ−１及びＥ−意と、Ｃ−鵞及びＤ−言にそれぞれ類似
しｆｔ、ｃＬｌ及びＤＬ意が得られる。なお！１３１−
１及び３−２では減衰量が５〜１５ｄＢの場合について
示したが、表１に関して説明し先様に減衰量が１５ｄＢ
以上の場合についての特性も容易に算出出来るのでここ
は省略する。こＯ様にして得られる各特性Ｏうち、例え
ばＣ’ｌとＣ−１との差あるいはＩｙ−１とｐ−ｔとの
差等は聴感上さなど問題にならぬ程度である０従って本
爽施例においては簡単の為ダッシュを付して示し丸４Ｉ
性はダッシュを付していない特性で近似させゐヒとＫし
九〇 次Ｋｌ！！２−ＩＫは、前述の様な、各減衰量及び入力
信号の音圧レベルに対して生ずる制御電圧１９の他に、
各制御電圧に応じて得られる補正回路２１−１及び２４
−１の特性が示されてｉる。同様に表Ｘ−Ｚａ制御電圧
２０Ｃ）他に、各制御電圧に応じて得られる補正回路２
１−２及び２←２の特性が示されの特性を定めれば、低
域の補正量を入力信号の音圧レベルと減衰度に応じて＃
ｔば表３−１及び３−２０様Ｋ１１ｇ整することが出来
る。

なお表２−１及び２−２における特性Ｆ−１−Ｊ−１及
びＦ−２〜Ｊ−２１１Ｃついては、減衰量２０ｄＢ以上
の場合に対応するもので、前述の様に表１、表３−１及
び表３−２から算出出来るもの１？ある。

なお減衰量の欄定拡上述の実施例に限らず例えば減衰器
Ｏ機械的変位量を検出して減衰度に換算する静穏々なる
方法が考えられる。さらに信号レベル多るいは減衰度の
測定は上述の様なアナ四グ回路によることなくディジタ
ル回路を用いてもよいこと紘４ち論である。

又制御電圧の値について社上述の実施例に限らず使用す
る補正回路に応じて最適の値に定めればよい。ここで上
述の実施例では左右両チャンネルの平均音圧レベルによ
多制御電圧を得たが、これに限らず各チャンネル毎Ｋｉ
制御電圧を得て補正してもよい。上述の実施例では５１
Ｂステツプで制御電圧を発したが、これに限る必要はな
く、例えば入力信号レベルを１ｄＢステツプで検出して
もよく、との場合は第２図のコンパレータ１４の各差動
増幅ｌＩ紘それぞれ５つづつのアンド回路を受は持つと
とくなる。

′１ｋｓＰ以上の実施例において用いられる、制御電圧
によ）所望の周波数特性を得る各補正回路につ−て線種
々なる全知Ｏものが利用出来るが、本出願人が結和ｓ６
年２月３日付実用新案登録願「トーン；ン）鴛−ル回路
」としてすでに提案した回路を用−てもよい。第３図に
上述゛の本出願人の提案になゐ回路Ｏ−例を示す０図に
訃いて、３３は広帯減増＠優、ｓ５は制御電圧１７によ
〕増幅度が１以下で可変Ｋｔｉｒれた広帯域電圧制御増
幅、３１．３２及び３４はそれぞれ抵抗値Ｒの抵抗器、
３６Ｆｉ容量Ｃのコンデンテである。この様な補正回路
の増幅度Ｇは詳ｓｔｅｉｍａａ省略するが、６周波数を
Ｗとするととなる。従ってｋを１以下にすれば低域はど
増幅度を大きく出来、ｋを変化させれば低域の周波数特
性を変化させることが出来る。

以上の様に本発明によれば、音量調整を行つ九場合で４
人の聴感特性に応じて増幅器の低域特性が正確に補正さ
れるので極めて自然な音のバランスを得ることが出来る
０

【図面の簡単な説明】

第１図は低周波帯域の等盛時性を示す線図、第２図線本
発明の一実施例を示す回路図、第３図線本発明において
用いることの出来る補正回路の一例を示す回路図である
。図中３及び４線可変減衰器、８及び１４はコンパレー
タ、９はアンド回路、１０及び１ｓは加算器、１８は極
性反転回路、２１及び２４は補正回路である０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 力信号Ｏレベルを検出して出力を発生する互いに検出レ
   ベｊｌ’０異竜る複数のしづル検出手段と、基準増幅度
   に対す、る上記増＠度の減少度に応じた増幅度対地出力
   を得る手段と、上記複数のレベル検出手段ｏ５ちの検出
   レベルが所定値以上になされているレベル検出手段の出
   力を上記増幅度対応出力に応じてオンオツ制御する手段
   と、上記オンオツ制御された複数のレベル検出手段の出
   力と増幅度対応出力とを加算して矛１及び矛２の制御出
   力を得る手段と、上記矛ｌの制御出力によ）上記増＠ｍ
   Ｏ低域の周ｍ数特性を制御すると共に、上記才２の制御
   出力により上記増幅器の超低域の周波数特性を制御する
   仁とを特徴とするラウドネス補正回路。