JPS6337525B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、増幅度が可変の増幅器において、増
幅度の変化量と入力信号の音圧レベルによりラウ
ドネス特性に応じた補正を行なうラウドネス補正
装置に関する。 楽音信号を種々の記録媒体（レコードやテー
プ）を通じて再生する場合、録音時に収音された
大音量信号（原音）を小音量で受聴すると、聴感
上低音不足を感じることが知られている。これ
は、音の大きさの等感特性を示すラウドネス特性
が原音で受聴したときと小音量で受聴したときと
で異なるためである。このように受聴時に音圧レ
ベルを原音よりも減衰させた場合に生ずる両ラウ
ドネス特性の差は、特に低（音）域周波数におい
て顕著であつて、受聴時の音圧レベルと原音の音
圧レベルの差すなわち受聴時の減衰量に従つて変
化する。このような減衰量と共に入力信号のレベ
ルも考慮してラウドネス特性の変化を補正するラ
ウドネス補正回路については、本出願人により先
に「ラウドネス補正回路」として特許出願（特願
昭56―20744号）をしてある。 一方、上記の現象とは逆に、例えばハープシコ
ードのような元来音が小さな楽器の楽音（原音）
を再生時に録音時より大きな音で受聴すると、聴
感上低音過多を感じることも知られており、やは
り補正が必要である。しかし、上記本出願人の提
案による低音不足のみを補正するラウドネス補正
回路では、かかる低音過多を補正することができ
ない。本発明は、上記低音不足を補正するラウド
ネス補正回路と同様の制御回路を用い、制御信号
の検出位置と補正回路の一部を変更するだけで低
音過多の補正もできるラウドネス補正回路を提供
しようとするものである。 まず、低音過多を補正するのに低音不足を補正
するラウドネス回路と同様の制御回路を使用しう
る点について説明する。 第１図は、S.S.Stevensが“Perceived Level
of Noise by Mark and Decibels (E)”J.
Acoust.Soc.Am.vol.51，No.２，pp575〜601
（1972）で発表している等感特性の低域周波数で
の特性の一部である。図において、P100，P80及
びP60は、それぞれ実線イ，ロ及びハで示す
100dB，80dB及び60dBの等感特性の40Hzにおけ
る音圧レベル値を示し、それぞれ115.8dB，
97.9dB及び83.9dBである。今、増幅度が可変の
増幅器で入力信号を増幅しスピーカを駆動して受
聴する場合、増幅度を基準の増幅度にすると、ス
ピーカからの音圧レベルが原音の音圧レベルと等
しくなるものとする。かような状態で80dBの等
感特性ロ上のレベルの音を20dB減衰して聴くと、
あたかも80dBの等感特性ロが点線ハ′のように平
行移動した如くなり、40Hzの音は77.9dBとなる。
しかるに、20dB減衰した60dBでの本来の等感特
性ハにおける40Hzの値は83.9dBであるから、単
に音圧レベルを一様に20dB減衰させると、40Hz
では6.0dBだけ減衰しすぎることになる。ゆえ
に、この6.0dBだけ補正して大きくすれば、聴感
上の差がなくなりバランスのとれた再生音を聴く
ことができる。 逆に、80dBの等感特性ロ上のレベルの音を
20dB増大して聴くと、同様に点線イ′の如く平行
移動して40Hzにおいて97.9dBが117.9dBとなり、
100dBの等感特性イの40Hzにおける値115.8dBに
対して2.1dBだけ大きくなる。ゆえに、この
2.1dBだけ補正して小さくすれば、聴感上の差が
なくなる。このように、20dB小さくして聴くか
又は大きくして聴くかにより補正量は6.0dB又は
2.1dBとなり、同じ20dBの変化であつても減衰か
増大かにより補正量は異なる。この関係を表示す
ると、表１及び表２のようになる。 表１は、原音の音圧レベル、すなわち入力信号
を基準増幅度で増幅したとき得られる音圧レベル
の種々なる値に対し5db，10dB及び15dBの減衰
を与えて得られる再生の音圧レベルで受聴する場
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5dBの項から、原音の音
圧レベル85dB又は80dBの音を5dB減衰させる場
合は20Hzでそれぞれ1.6dB又は1.8dBの補正が必
要であることが判る。また、これから、原音の音
圧レベル85dBの音を10dB減衰させる場合に必要
な補正量は上記の1.6dBと1.8dBを加えた3.4dBと
なることも判る。こうして、減衰量5dBの場合の
表から減衰量10dB，15dB或いはそれ以上の減衰
量に対する補正量を算出することができる。

【表】

【表】 表２は、同様に5dB，10dB及び15dBの増強を
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。

【表】 この表２は、表１の原音の音圧レベルと再生の
音圧レベルとを入れ替え、補正量を負にすること
によつて得られる。したがつて、減衰の場合の低
音不足を補正するためのラウドネス補正回路に用
いたものと同様の制御回路を用い、信号レベルの
検出を原音の音圧レベルでなく増強再生の音圧レ
ベルに対して行なうようにするだけで、増強の場
合の制御信号出力を得ることができる。 本発明は、上述の点を利用して比較的簡単な構
成により、原音の音圧レベルを減衰又は増強した
場合に生ずる低音不足又は低音過多を補正するラ
ウドネス補正の量を、減衰又は増強の量と原音の
音圧レベルとの両方に基いて定めるものである。
以下、図示の実施例により本発明を具体的に説明
する。 第２図は、本発明をステレオ装置に実施した場
合の例を示す接続図である。図において、１は、
左チヤンネルの入力端子で、加算器５に接続する
と共に可変抵抗器３を介して補正回路２１及び加
算器１１に接続する。２は、右チヤンネルの入力
端子で、加算器５に接続すると共に可変抵抗器４
を介して補正回路２４及び加算器１１に接続す
る。ただし、加算器１１の感度は、後述の理由に
より加算器５の２倍とする。補正回路２１及び２
４の出力は、それぞれ増幅器２２及び２５を介し
て左及び右のスピーカ２３及び２６に接続する。
可変抵抗器３及び４は、それぞれ増幅器２２及び
２５の増幅度を決める。加算器５及び１１の出力
はそれぞれ帯域通過フイルタ６及び１２を介して
検波器７及び１３に印加し、その検波出力はそれ
ぞれスイツチS₁及びS₂を介して比較回路８及び１
４に接続する。スイツチS₁及びS₂は、各比較回路
に入力される検波出力を入れ換えるスイツチであ
る。比較回路８及び１４は、それぞれ非反転入力
端子が共通に信号端子に接続された差動増幅器８
―１，８―２，……８―９と基準電源端子８―２
１及び１４―２１に接続された分圧用直列抵抗８
―１１，８―１２，……，８―１８及び１４―１
１，１４―１２，……１４―１８とを有し、基準
電源端子及び各直列抵抗の接続点がそれぞれ各差
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。比較回
路８の基準電源端子には基準電源２９を接続し、
比較回路１４の基準電源端子には抵抗器３０及び
スイツチS₁を介して検波器７又は検波器１３の出
力端子を接続する。差動増幅器８―１〜８―７の
出力はそれぞれアンド回路群９のアンド回路９―
１〜９―７の一方の入力端子に接続し、差動増幅
器８―８，８―９の出力はそれぞれ加算器１０の
加算抵抗１０―８，１０―９に接続する。各アン
ド回路９―１〜９―７の出力は、それぞれ加算器
１０の加算抵抗１０―１〜１０―７に加えて加算
する。差動増幅器１４―１〜１４―８の出力は加
算器１５の加算抵抗１５―１〜１５―８に加え、
各加算抵抗は、共通に加算器１５の差動増幅器１
５―１２の反転入力端子に接続すると共に、抵抗
１５―９を介して負電源１５―１１に接続する。
差動増幅器１５―１２の非反転入力端子は接地
し、その出力は抵抗１５―１０を介して反転入力
端子に負帰還する。差動増幅器１４―１〜１４―
７の出力は、それぞれインバータ１６―７〜１６
―１を介してアンド回路９―７〜９―１の他方の
入力端子に接続する。加算器１０及び１５の出力
は加算器１８の加算抵抗１９及び２０に加えて加
算し、加算器１８の出力は、制御信号として制御
信号線１７を介して補正回路２１及び２４の制御
端子に加える。 ３１は、増幅器の増幅度が基準値より大きいか
又は小さいかを検知する増幅度検知手段で、例え
ば導電部３２、絶縁部３３及び摺動子３４より構
成する。摺動子３４は、可変抵抗器３及び４の摺
動子と連動にしてある。可変抵抗器３，４の摺動
子が丁度可変抵抗の中央にあるとき、入力端子
１，２からの入力信号は1/2に減衰されて加算器
１１に加えられるが、前述のように加算器１１の
感度は加算器５の２倍であるから、加算器１１の
出力は可変抵抗器３，４による減衰が０の場合に
相当する。そこで、この位置において増幅器２
２，２５の出力で駆動されるスピーカ２３，２６
より原音の音圧レベルが再生されるようにし、そ
のときの増幅度を基準値とすれば、摺動子３４が
導電部３２にあるときは、増幅度が基準値より大
きいことを示し、摺動子３４が絶縁部３３にある
ときは、増幅度が基準値より小さいことを示すこ
とになる。増幅度検知手段３１には電源＋Ｂを接
続し、その摺動子３４にはスイツチ切換え手段３
５を接続する。スイツチ切換え手段３５は、増幅
度検知手段３１の出力によつてスイツチS₁，S₂を
切換える。 本装置の動作は、次のとおりである。 今、図示のように増幅器の増幅度が基準値より
小さくスイツチS₁，S₂が図の位置にあるとする。
加算器５により加算された入力信号は、例えば中
心周波数1KHz、帯域幅1KHzの帯域通過フイルタ
６により帯域制限されて検波器７で検波される。
この検波出力は、比較回路８によりレベル比較さ
れ、可変抵抗器３，４による減衰度が０の場合に
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（すなわち原音の音圧レベル）に換算
される。音圧レベル115dB以上では、差動増幅器
８―１〜８―９のすべてがオンになりアンド回路
９―１〜９―７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5dB減ずる毎に差動増幅
器８―１より順次オフとなり、音圧が75dB以下
ではすべてオフとなる。加算器１０は、アンド回
路９―１〜９―７のうちオンとなるものが増すに
従つて出力電圧が０から次第に負へ増加し、すべ
てがオンすると−2.7Vとなるように調整されて
いる。 同様に、可変抵抗器３及び４で減衰された入力
信号は、加算され帯域制限されて検波される。こ
の検波出力は感度２倍の加算器１１を経由してい
るが前記原音の音圧レベルよりは低く、両者は比
較回路１４において比較され可変抵抗器３，４に
よる平均減衰度が測定される。減衰度が5dB以下
であれば、差動増幅器１４―１〜１４―８のすべ
てがオンとなる。この状態から減衰度が5dB増す
毎に差動増幅器は１４―１から順次オフとなり、
減衰度が40dB以上では差動増幅器１４―１〜１
４―８のすべてがオフとなる。ここに、差動増幅
器１４―１〜１４―８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。加算
器１５は、差動増幅器１４―１〜１４―８のうち
オンとなるものが増すに従つて出力電圧が5.7V
から0.3Vずつ減少し、すべてがオンすると3.6V
になるように各抵抗１５―１〜１５―１０が調整
されている。 可変抵抗器３及び４による減衰量が35dB以上
であれば、差動増幅器１４―１〜１４―７はオフ
であり、したがつてインバータ１６―１〜１６―
７の出力は高レベルとなるので、アンド回路９―
１〜９―７の他方の入力端子はすべて高レベルと
なる。減衰量が30dB〜35dBになると、差動増幅
器１４―７がオンになり、したがつてアンド回路
９―１の他方の入力端子のみが低レベルとなる。
この状態から減衰量が55dBずつ低下する毎に差
動増幅器１４―６〜１４―１の順序で順次差動増
幅器がオンとなつてゆき、減衰量が5dB以下では
すべての差動増幅器がオンとなる。ゆえに、アン
ド回路９―２〜９―７の順序で順次その他方の入
力端子が低レベルとなる。このように、アンド回
路９―１〜９―７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。 次に、左右の原音の音圧レベルが75dB以下で
は、差動増幅器８―１〜８―９は低レベルである
からアンド回路出力は高レベルとならず、加算器
１０の出力は０である。原音の音圧レベルが増加
するにつれて差動増幅器８―９の出力から順次高
レベルとなり、80〜85dBでは加算器１０の出力
は−0.6Vとなる。ここで、例えば前記減衰量が
35dB以上であれば各アンド回路の他方の入力端
子は高レベルとなるから、仮に音圧レベルが
85dB以上となり更に5dBずつ増加するとすれば、
アンド回路９―７よりその出力が順次高レベルと
なり加算器１０の出力も−0.3Vずつ加算され、
音圧レベルが115dB以上では−2.7Vとなる。ま
た、減衰量が35dB以下となり更に5dBずつ減少
してゆく毎にアンド回路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5dB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。したがつて、加算器１０の出力電圧
の負方向の最大値は、減衰量に応じて制限される
ことになる。 こうして得られた加算器１０の負出力と加算器
１５の正出力は加算器１８で加算され、結局表３
に示すような制御電圧が得られる。この制御電圧
は、補正回路２１及び２４に加えられスピーカ２
３及び２６から得られる音声信号の周波数特性を
制御する。

【表】 ここで、前記表１をみると、減衰量が5dBの場
合は、原音の音圧レベルが76〜81dBの範囲での
み補正量特性が音圧レベルによつて変化し他の範
囲では一定である。また、周波数が80Hz以上の範
囲では、減衰量が違つても補正量特性に差のない
ところがある。かかる点を考慮して表３における
如き3.0V，3.3V，3.6V，……なる制御電圧を定
め、これにより補正回路２１，２４の周波数特性
をそれぞれ表１における補正量特性に近似するよ
うに制御すれば、減衰時の低音不足を原音の音圧
レベルと減衰度とに応じて補正することができ
る。制御電圧により所望の周波数特性を得る補正
回路２１，２４については、後で詳細説明する。 上述は、増幅器の増幅度が基準値より小さい
（すなわち減衰の）場合であつたが、増幅度を基
準値より大きく（すなわち増強）した場合は、摺
動子３４は導電部３２に移動してスイツチ切換え
手段３５を付勢し、スイツチS₁，S₂を図と反対位
置に切換える。すなわち、上記と逆に、可変抵抗
器３，４による減衰が０の場合の入力信号（原音
に対応）は比較回路１４に加え、倍感度加算器１
１により原音以上に増強した信号は比較回路８に
加える。そうすると、比較回路１４で前述と同様
にして可変抵抗器３，４による平均増強度が測定
されることになる。こうして、減衰を増強に読み
換えるだけで上述と同様な動作が行なわれ、最終
的に上記と同様な制御電圧が得られる。この制御
電圧により、補正回路２１，２４の周波数特性を
それぞれ表２における補正量特性に近似するよう
に制御すれば、増強時の低音過多を原音の音圧レ
ベルと増強度とに応じて補正することができる。 第３図は上記補正回路２１及び２４の１例を示
す略式回路図、第４図はその周波数特性図であ
る。本例は、本出願人が先に「トーンコントロー
ル回路」として実用新案登録出願（実願昭56―
13870号）をしたものである。図において、４１
は入力端子、４８は出力端子、Ｃは両端子間に接
続されたコンデンサ、４２，４３は抵抗、４４は
反転増幅器、４５は電子制御減衰器、４６は電子
制御減衰器４５の制御端子、S₃，S₄は切換えスイ
ツチ、ＲはスイツチS₄と出力端子４８の間に接続
された抵抗である。３５は、第２図のスイツチ切
換え手段で、スイツチS₁，S₂の切換えと同時にス
イツチS₃，S₄をも切換える。 今、点線内の回路４７を増幅器とみてその増幅
度を−Ｇ、入力信号をe_i、コンデンサＣの値を
Ｃ、抵抗Ｒの値をＲ、出力信号をe_pとすると、次
式が成り立つ。 e_p／e_i＝−Ｇ＋jωCR／１＋jωCR ……(1) ここで、Ｇ＜１では減衰、Ｇ＞１では増強とな
ることが判る。 スイツチS₃，S₄が図の位置では、電子制御減衰
器４５は反転増幅器４４の負帰還用抵抗４３に直
列に挿入される。電子制御減衰器４５は、制御端
子４６からの直流制御電圧によつて増幅度が１か
ら０まで変化するものである。抵抗４２及び４３
の抵抗値を互いに等しいR₀とすると、電子制御
減衰器４５の増幅度を１〜０と変化させた場合、
反転増幅器４４の帰還抵抗はR₀〜∞と変化し、
増幅回路４７の増幅度Ｇは１〜∞と変化する。し
たがつて、補正回路の周波数特性は、第４図の矢
印Ｐのように低域において増強特性となる。 次に、スイツチS₃，S₄が図と反対位置に切換え
られると、電子制御減衰器４５は抵抗Ｒに直列接
続され、帰還抵抗４３は反転増幅器４４の出力端
に直接接続されるので、増幅回路４７の増幅度Ｇ
は制御電圧によつて１から０まで変化する。した
がつて、補正回路の周波数特性は第４図の矢印Ｑ
のように低域において減衰特性となる。 以上説明したとおり、本発明によれば、減衰又
は増強して音量調整を行なつた場合に人の聴感特
性により生じる低音不足又は低音過多を補正する
ように増幅器の増幅度の低域周波数特性を自動的
且つ正確に制御するので、常に原音に近いバラン
スのとれた自然な音を聴くことができる。 なお、上記実施例においては加算器１１の感度
を２倍としたが、その代わりに加算器５に加える
入力信号を1/2に減衰してもよい。また、上記の
例では可変抵抗器３，４の摺動子が可変抵抗の中
央にあるときを基準としたが、必ずしも中央位置
を基準とする必要はなく、その場合これに合わせ
て加算器１１の感度を変えればよい。更に、上記
の例ではステレオについて説明したが、本発明は
モノラルにも適用しうるものである。そのほか、
特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しな
い限り、種々の変形・変更をすることが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は低域周波数における等感特性図、第２
図は本発明の実施例を示す接続図、第３図は本発
明に用いる補正回路の１例を示す略式回路図、第
４図はその周波数特性図である。 ２２，２５…増幅度が可変の増幅器、３１…増
幅度検知手段、３，４…可変抵抗手段、３，５，
６，７、４，５，６，７…入力信号より第１の信
号を導出する手段、３，１１，１２，１３、４，
１１，１２，１３…入力信号より第２の信号を導
出する手段、８，９，１０…第１制御信号発生手
段、１４，１５…第２制御信号発生手段、３５，
S₁，S₂…スイツチ切換え手段、１８…補正制御信
号加算手段、２１，２４…補正手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 入力信号に対する増幅度が可変の増幅器と、
   この増幅器の増幅度が基準値より大きいか又は小
   さいかのみを検知する増幅度検知手段と、上記増
   幅器の増幅度を決定する可変抵抗手段と、この可
   変抵抗手段を介して上記入力信号より第１及び第
   ２の信号を導出する手段と、供給される上記第１
   の信号のレベルを検出して第１の制御信号を発生
   する第１制御信号発生手段と、供給される上記第
   ２の信号のレベルを検出し上記第１の信号に対す
   る減少度に応じて第２の制御信号を発生する第２
   制御信号発生手段と、上記増幅度検知手段の出力
   により上記第１及び第２制御信号発生手段に供給
   する第１及び第２信号を互いに入れ換えるスイツ
   チ切換え手段と、上記第１及び第２制御信号を加
   算して補正制御信号を得る手段と、この補正制御
   信号により上記増幅器の低域周波数特性が制御さ
   れる補正手段とを具え、上記増幅器の増幅度が基
   準値より大きいか又は小さいかに応じて上記増幅
   器の低域周波数特性を低域増強特性又は低域減衰
   特性に切換えることを特徴とするラウドネス補正
   装置。