WO2011148624A1

WO2011148624A1 - 音量振幅制限装置

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Publication number: WO2011148624A1
Application number: PCT/JP2011/002900
Authority: WO
Inventors: 小笠原　直和; 為広木塲
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2010-05-26
Filing date: 2011-05-25
Publication date: 2011-12-01
Also published as: US20120328127A1; US9020166B2; JPWO2011148624A1; JP5392405B2

Abstract

　音量振幅制限装置は、音量調整部と振幅制限部と制御部とを備える。音量調整部は、調整値が大きくなるほど、入力された音声信号の振幅を大きく調整して、音声信号を出力する。振幅制限部は、音量調整部が出力した音声信号の振幅を、出力制限値に制限してスピーカへ出力する。制御部は、音量調整部の調整値を設定するとともに、調整値に応じて振幅制限部の出力制限値を設定する。

Description

音量振幅制限装置

　本発明は、音量振幅制限装置に関し、更に詳しくは、スピーカから出力される音声について、小音量では振幅の制限により箱鳴りやスピーカの歪により聞き苦しい音質になることを抑え、一方、大音量では定格出力までスピーカに音声信号を供給する音量振幅制限装置に関する。

　従来、スピーカから出力される音声について、歪を抑えるため、あるいは放送出力においては過変調を抑えるため、音声出力を所定の値に制限する音声信号制限増幅装置が広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。

　図１６を用いて、特許文献１記載の音声信号制限増幅装置３００の構成を説明する。入力端子３１０へ入力された音声信号は、一般的に低域から高域までの全ての周波数成分を含んでいる。入力された音声信号の一方は、予め設定された周波数で周波数帯域制限する低域通過フィルタを構成する低域周波数選択回路３１１ａを通過し、他方は同じく高域通過フィルタを構成する高域周波数選択回路３１１ｂを通過する。低域レベル制限増幅回路３１２ａ及び高域レベル制限増幅回路３１２ｂを通過した音声信号は、加算回路３１３で合成され、出力用レベル制限増幅回路３１４に出力される。

　ここで、低域周波数選択回路３１１ａを通過した音声信号の信号レベルが低域レベル制限増幅回路３１２ａでレベル制限を受けない場合で、かつ高域周波数選択回路３１１ｂを通過した音声信号の信号レベルが高域レベル制限増幅回路３１２ｂで制限を受けない場合には、低域レベル制限増幅回路３１２ａ及び高域レベル制限増幅回路３１２ｂを通過し、加算回路３１３で合成された合成後の音声信号の周波数特性は、平坦なままで出力される。

　一方、低域の成分が高音成分に比べて振幅の大きい音声信号が入力端子３１０へ入力された場合は、低域周波数選択回路３１１ａを通過した音声信号は低域レベル制限増幅回路３１２ａによってレベル制限がかけられる。また、高域周波数選択回路３１１ｂを通過した音声信号は高域レベル制限増幅回路３１２ｂでレベル制限がかけられない。したがって、加算回路３１３を通すことにより低域成分のみがレベル制限され、高域成分はレベル制限されない出力信号ｈが得られる。しかしながら、加算回路３１３での加算動作により、所定の基準制限レベルを超えることがある。この場合、出力信号ｈは、出力用レベル制限増幅回路３１４でレベル制限がされ、最終的に出力信号ｉとされて出力される。

　ところで、一般に音量振幅制限装置は、入力される音声信号をスピーカや音声増幅器の最大定格の値を超えないようにして動作する仕様で設計されている。しかし、実際のスピーカを内蔵した機器においてはスピーカ出力が最大定格に達しない出力の場合でも、機器の筐体の共振が発生したり、スピーカが音声歪を発生したりして、聞き苦しい音声になる場合が多い。よって聞きやすい音質を保つためには、スピーカや音声増幅器の最大定格より低く、機器の筐体の共振やスピーカ音声歪が発生しない、音声出力の範囲に制限して使用する必要がある。しかしながら、このような低い値で音声信号の振幅制限を行うと、製品仕様の定格出力値を出力することができないという問題があった。

特開平０８－３１６７６０号公報

　本発明の音量振幅制限装置は、音量調整部と振幅制限部と制御部とを備える。音量調整部は、調整値が大きくなるほど、入力された音声信号の振幅を大きく調整して、音声信号を出力する。振幅制限部は、音量調整部が出力した音声信号の振幅を、出力制限値に制限してスピーカへ出力する。制御部は、音量調整部の調整値を設定するとともに、調整値に応じて振幅制限部の出力制限値を設定する。

　このような構成により、本発明の音量振幅制限装置は、制御部が調整値に応じて振幅制限部の出力制限値を設定できる。したがって、入力された音声信号が小音量の場合、音声信号の振幅を制限することにより箱鳴りやスピーカ歪により聞き苦しい音質になることを抑えることができ、大音量の場合、定格出力値までスピーカに音声信号を供給できる。

図１は、本発明の実施の形態１にかかる音量振幅制限装置の構成を示すブロック図である。図２は、本発明の実施の形態１にかかる音量振幅制限装置の制御部が振幅制限部を制御する概念の１例を示す図である。図３は、本発明の実施の形態１にかかる音量振幅制限装置の制御部が振幅制限部を制御する概念の１例を示す図である。図４は、本発明の実施の形態１にかかる音量振幅制限装置の制御部が振幅制限部を制御する概念の１例を示す図である。図５は、本発明の実施の形態１にかかる音量振幅制限装置の制御部が振幅制限部を制御する概念の１例を示す図である。図６は、本発明の実施の形態１にかかる音量振幅制限装置の制御部が振幅制限部を制御する概念の１例を示す図である。図７は、本発明の実施の形態２にかかる音量振幅制限装置の構成を示すブロック図である。図８は、本発明の実施の形態２にかかる音量振幅制限装置の制御部が第１の振幅制限部を制御する概念の１例を示す図である。図９は、本発明の実施の形態２にかかる音量振幅制限装置の制御部が第２の振幅制限部を制御する概念の１例を示す図である。図１０は、本発明の実施の形態２にかかる音量振幅制限装置の制御部が第１の振幅制限部を制御する概念の１例を示す図である。図１１は、本発明の実施の形態２にかかる他の例の音量振幅制限装置の構成を示すブロック図である。図１２は、本発明の実施の形態２にかかる他の例の音量振幅制限装置の制御部が第２の振幅制限部を制御する概念の１例を示す図である。図１３は、本発明の実施の形態３にかかる音量振幅制限装置の構成を示すブロック図である。図１４は、本発明の実施の形態３にかかる音量振幅制限装置の制御部が第１の振幅制限部を制御する概念の１例を示す図である。図１５は、本発明の実施の形態３にかかる第２の振幅制限部の動作の概念の１例を示す図である。図１６は、従来の音声信号制限増幅装置の構成を示すブロック図である。

　（実施の形態１）
　本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態１にかかる音量振幅制限装置１００の構成を示すブロック図である。以下、音量振幅制限装置１００をテレビ等の機器が持つ音声出力装置に適用した例について説明する。音量振幅制限装置１００は、音量調整部１０と、振幅制限部３０と、制御部２０とを有する。

　次に、以上のように構成された音量振幅制限装置１００の各部の動作について説明する。

　音量調整部１０は、制御部２０から入力された音量制御信号に含まれる調整値に応じて、入力された音声信号の振幅を調整する。そして、調整値が大きくなるほど、入力された音声信号の振幅を大きく調整して振幅制限部３０へ出力する。

　振幅制限部３０は、制御部２０から入力された振幅制御信号に含まれる出力制限値に応じて、音量調整部１０が出力した音声信号の振幅を出力制限値に制限し、スピーカ（図示せず）への出力信号として出力する。なお、振幅制限部３０は、入力された音声信号の振幅が出力制限値以下の場合、入力された音声信号を、そのままスピーカへの出力信号として出力する。

　制御部２０は、音量調整部１０の音量の調整値を音量制御信号によって設定するとともに、設定した調整値に応じて振幅制限部３０の出力制限値を設定する制御を行う。具体的な制御については、図２から図６を用いて詳述する。図２は、本発明の実施の形態１に係る音量振幅制限装置１００の制御部２０が振幅制限部３０を制御する概念の１例を示す図である。

　まず、図２を用いて、制御部２０による振幅制限部３０の出力制限値の制御を説明する。制御部２０は、使用者による音量調整器（図１には、図示せず）の操作によって、音量調整部１０の音声信号の振幅を可変させる。図２では、使用者が操作する音量調整器の設定値と、振幅制限部３０の出力制限値との関係を図示している。横軸は、使用者が操作する音量調整器の設定値を示している。図２では例として最小音量時には、音量調整器の設定値を「０」、最大音量時には、設定値を「１００」として示している。縦軸は、振幅制限部３０の出力値を示している。図２に示す出力値の範囲ｂは、スピーカ歪が生じない振幅制限部３０の出力信号の出力範囲である。また、出力値の範囲ａは、スピーカ歪が生じる振幅制限部３０の出力信号の出力範囲である。さらに、縦軸の上端部には、製品仕様の定格出力値を示している。ここで、スピーカ歪が生じない出力範囲では、一般の使用者がスピーカから発生する音声に、スピーカ歪みを検知できないとする。

　音量調整器の設定値が「０」以上であって、所定値としての「５０」以下の場合、振幅制限部３０の出力制限値は、出力値の範囲ｂの上端（上限値）に設定される。これにより、音量調整器の設定値が「０」以上「５０」以下であれば、振幅制限部３０に出力値の範囲ｂを超える大振幅の入力信号が入ってきた場合でも、振幅制限部３０の音声信号の振幅は、出力制限値に出力制限される。したがって、制御部２０の制御により、振幅制限部３０において出力制限しない場合にはスピーカ歪が生じる範囲ａになってしまう場合でも、出力制限によりスピーカ歪が発生することを抑えられる。

　ここで、音量調整器の設定値の所定値は、「５０」としたが、これは音量調整器の設定値として、「０」と「１００」との中間値を選択したものである。しかしながら、音量調整器の設定値の所定値は、この「５０」に限定されるものではなく、例えば、「３０」程度から、「７５」程度までを適宜、選択してよい。この選択は、使用者は設定できるようにしてもよい。

　なお、音量調整器の設定値が「０」以上、「５０」以下であって、音量調整部１０に大振幅の入力信号が入ってきて、定常的に音量調整部１０の音声信号の振幅が、出力値の範囲ｂの上端に固定される場合も有りうる。この場合には、音量調整器の設定値を使用者が変更しても、音量調整部１０の音声信号の振幅は変化しない。その結果、音量調整器の操作に関して、使用者に少し違和感を与えるという課題が生じる。

　また、音量調整器の設定値が所定値としての「５０」を超える場合、音量調整器の設定値が「５０」を超えて徐々に大きくなるにつれ、振幅制限部３０の出力制限値は、範囲ｂの上端より徐々に大きくするように設定される。また、音量調整器の設定値の最大「１００」、あるいはそれ以上の設定値では、振幅制限部３０の出力制限値は製品仕様の定格出力値（最大値）に達するように設定される。これにより、大振幅の入力信号が入ってきた場合、音量調整器の設定値が「５０」を超えた値から徐々に大きくすることで、スピーカ歪が徐々に増える状態に移行していくことになる。音量調整器の最大設定値では、振幅制限部３０から製品仕様の定格出力値で音声信号が出力される。

　すなわち、本実施の形態における音量振幅制限装置１００の制御部２０は、設定した調整値が所定値以下の場合、振幅制限部３０の出力制限値をスピーカ歪が生じない範囲の上限値に設定する。

　また、制御部２０は、設定した調整値が所定値より大きい場合、振幅制限部３０の出力制限値を、設定した調整値が所定値以下の場合の上限値から所定の最大値までに設定する。したがって、音量調整部１０に大振幅の入力信号が入ってきたために、振幅制限部３０の出力制限機能が働いたとしても、音量調整器の設定値を使用者が変更すると、振幅制限部３０の音声信号の振幅が変化する。その結果、設定した調整値が所定値より大きい場合は、音量調整器の操作に関して、使用者に違和感を与えることはない。

　なお、上記の説明に用いた音量調整器の設定値や、出力制限値の設定値およびそれらの相互関係の設定は一例であり、説明に用いた値や図で示した関係設定に限定されるものではない。例えば、図２に示したように、音量調整器の設定値が「５０」以上、「１００」以下では、音量調整器の設定値と振幅制限部３０の出力制限値との関係は、直線関係となるようにして示した。しかしながら、上に凸状の曲線や下に凸状の曲線で示されるような関係を、音量調整器の設定値と振幅制限部３０の出力制限値とが有していてもよい。また、緩やかに変曲する曲線で示されるような関係を有していてもよい。

　すなわち、本実施の形態における音量振幅制限装置１００の制御部２０は、調整値が大きくなるにつれて、振幅制限部３０の出力制限値を変更しないか、または大きくするように設定することが望ましい。このようにすれば、音量調整部１０に大振幅の入力信号が入ってきたために、振幅制限部３０の出力制限機能が働いたとしても、音量調整器の設定値を大きくするように使用者が変更すると、振幅制限部３０の音声信号の振幅が大きくなるように変化する。一方、音量調整器の設定値を小さくなるように使用者が変更すると、振幅制限部３０の音声信号の振幅が小さくなるように変化する。その結果、設定した調整値が所定値より大きい場合にも、音量調整器の操作に関して、使用者に違和感を与えることはない。

　以下では、図３から図６を用いて、制御部２０の振幅制限部３０の出力制限値の制御のさまざまな例について説明する。図３から図６は、それぞれ、本発明の実施の形態１にかかる音量振幅制限装置１００の制御部２０が振幅制限部３０を制御する概念の１例を示す図である。

　図３が、図２に示した制御部２０による振幅制限部３０の出力制限値の制御と異なる点は、音量調整器の設定値である「３０」以下において、出力制限値が音量調整器の設定値の増大に伴って、出力制限値が徐々に大きく設定されていることである。このように制御することにより、音量調整器の設定値を「３０」以下のようにごく小さい場合、通常と比べて格段に大きな振幅を有するノイズなどを効果的に抑圧できる効果がある。

　同様に、図４が、図２に示した制御部２０による振幅制限部３０の出力制限値の制御と異なる点は、音量調整器の設定値である「５０」以下において、出力制限値が音量調整器の設定値の増大に伴って、出力制限値が徐々に大きく設定されていることである。この場合には、図３の場合において述べた効果に加えて、音量調整器の設定値のすべての範囲において、振幅制限部３０の出力制限値が、音量調整器の設定値の増加によって、徐々に増加するように設定されている。したがって、音量調整部１０に大振幅の入力信号が入ってきたために、振幅制限部３０の出力制限機能が働いたとしても、音量調整器の設定値を大きくするように使用者が変更すると、振幅制限部３０の音声信号の振幅が大きくなるように変化する。一方、音量調整器の設定値を小さくなるように使用者が変更すると、振幅制限部３０の音声信号の振幅が小さくなるように変化する。その結果、設定した調整値が所定値より大きい場合にも、音量調整器の操作に関して、使用者に違和感を与えることはない。

　図５、及び図６においては、音量調整器の設定値である「３０」、あるいは「２０」以下において、出力制限値が音量調整器の設定値の減少に伴って、急激に減少するように設定した例を示してある。すなわち、本実施の形態にかかる音量振幅制限装置１００の制御部２０は、設定した調整値が所定値以下の場合、振幅制限部３０の出力制限値をスピーカ歪が生じない範囲の上限値以下に設定してもよい。このような設定によれば、図２を用いて説明したように、制御部２０の制御により、振幅制限部３０において出力制限しない場合にはスピーカ歪が生じる範囲ａになってしまう場合でも、出力制限によりスピーカ歪が発生することをさらに強く抑えられる。

　（実施の形態２）
　実施の形態１においては、図１に示したように音量振幅制限装置１００は、音量調整部１０が出力する音声信号の全周波数帯を振幅制限部３０に入力して、音量調整部１０の出力した音声信号の振幅を振幅制限部３０の出力制限値に制限する構成を有していた。実施の形態２においては、図７に示すように音量振幅制限装置１００ａは、音量調整部１０が出力する音声信号を２つの周波数帯に分離して、分離されたそれぞれの音声信号をそれぞれ第１の振幅制限部３４および第２の振幅制限部３５ａに入力する点が実施の形態１と異なる。また、制御部２０ａは、第１の振幅制限部３４に対して第１の出力制限値を設定し、第２の振幅制限部３５ａに対して第２の出力制限値を設定する制御を行う点も実施の形態１と異なる。

　図７は、本発明の実施の形態２にかかる音量振幅制限装置１００ａの構成を示すブロック図である。図７に示すように、音量振幅制限装置１００ａは、音量調整部１０と、振幅制限部３０ａと、制御部２０ａとを有する。振幅制限部３０ａは、第１の帯域フィルタとしてのローパスフィルタ（図７には、「ＬＰＦ」と略記）３２と、第２の帯域フィルタとしてのハイパスフィルタ（図７には、「ＨＰＦ」と略記）３３と、第１の振幅制限部３４と、第２の振幅制限部３５ａと、信号加算部３６とを有する。

　次に、以上のように構成された音量振幅制限装置１００ａの各部の動作について説明する。音量調整部１０は、制御部２０ａから入力された音量制御信号に含まれる調整値に応じて、入力された音声信号の振幅を調整する。そして、音量調整部１０は、振幅が調整された音声信号をローパスフィルタ３２及びハイパスフィルタ３３へそれぞれ出力する。ローパスフィルタ３２は、音量調整部１０から入力された音声信号の帯域を例えば１００Ｈｚ以下に制限して、音声信号の低音部のみを第１の振幅制限部３４へ出力する。ハイパスフィルタ３３は、音量調整部１０から入力された音声信号の帯域を例えば２００Ｈｚ以上に制限して、音声信号の中高音部のみを第２の振幅制限部３５ａへ出力する。なお、上記した帯域制限の具体的な周波数は、一例として示してものであって、適宜設定できるものである。したがって、音声信号の帯域を制限するこれらの数値は、上記の数値に限定するものではない。例えば、ローパスフィルタ３２は、帯域を例えば５００Ｈｚ以下に制限し、ハイパスフィルタ３３は、帯域を例えば７００Ｈｚ以上に制限するとしてもよい。

　第１の振幅制限部３４は、制御部２０ａからの振幅制御信号に含まれる第１の出力制限値に応じて、ローパスフィルタ３２から入力された音声信号の振幅が第１の出力制限値より高い場合、入力された音声信号の振幅を第１の出力制限値に制限し、信号加算部３６へ出力する。なお、第１の振幅制限部３４は、ローパスフィルタ３２から入力された音声信号の振幅が第１の出力制限値以下の場合、入力された信号を、そのまま信号加算部３６へ出力する。

　第２の振幅制限部３５ａは、制御部２０ａからの振幅制御信号に含まれる第２の出力制限値に応じて、ハイパスフィルタ３３から入力された音声信号の振幅が第２の出力制限値より高い場合、入力された音声信号の振幅を第２の出力制限値に制限し、信号加算部３６へ出力する。なお、第２の振幅制限部３５ａは、ハイパスフィルタ３３から入力された音声信号の振幅が第２の出力制限値以下の場合、入力された信号を、そのまま信号加算部３６へ出力する。

　信号加算部３６は、第１の振幅制限部３４から入力された音声信号と、第２の振幅制限部３５ａから入力された音声信号とを加算して、出力信号としてスピーカ（図示せず）へ出力する。

　制御部２０ａは、音量調整部１０の調整値を音量制御信号によって設定するとともに、設定した調整値に応じて第１の振幅制限部３４の第１の出力制限値及び第２の振幅制限部３５ａの第２の出力制限値を設定する制御を行う。具体的な制御については、図８から図１０を用いて詳述する。図８、図１０は、それぞれ本実施の形態２にかかる音量振幅制限装置１００ａの制御部２０ａが第１の振幅制限部３４を制御する概念の１例を示す図であり、図９は、本実施の形態２にかかる音量振幅制限装置１００ａの制御部２０ａが第２の振幅制限部３５ａを制御する概念の１例を示す図である。

　まず、図８を用いて、制御部２０ａによる第１の振幅制限部３４の第１の出力制限値の制御を説明する。制御部２０ａは、使用者による音量調整器（図７には、図示せず）の操作によって、音量調整部１０の音声信号の振幅を可変させる。図８は、使用者が操作する音量調整器の設定値と、第１の振幅制限部３４の第１の出力制限値との関係を図示している。横軸は、使用者が操作する音量調整器の設定値を示している。図８では、例として最小音量時には音量調整器の設定値を「０」、最大音量時には設定値を「１００」として示している。縦軸は、第１の振幅制限部３４の出力値を示している。図８に示す出力値の範囲ｂは、スピーカ歪が生じない第１の振幅制限部３４の出力信号の出力範囲である。また、出力値の範囲ａは、スピーカ歪が生じる第１の振幅制限部３４の出力信号の出力範囲である。さらに、縦軸の上端部には、製品仕様の定格出力値を示している。ここで、スピーカ歪が生じない出力範囲では、スピーカから発生する音声に、一般の使用者がスピーカ歪みを検知できないとする。

　音量調整器の設定値が「０」以上であって、所定値としての「５０」以下の場合、第１の振幅制限部３４の第１の出力制限値は範囲ｂの上端（上限値）に設定される。これにより、音量調整器の設定値が「０」以上「５０」以下であれば、第１の振幅制限部３４に出力値の範囲ｂを超える大振幅の入力信号が入ってきた場合でも、第１の振幅制限部３４の音声信号の振幅は、第１の出力制限値の範囲ｂに出力制限される。したがって、制御部２０ａの制御により、第１の振幅制限部３４において出力制限しない場合にはスピーカ歪が生じる範囲ａの振幅になってしまう場合でも、出力制限によりスピーカ歪が発生することを抑えられる。

　また、音量調整器の設定値が「５０」を超える場合、第１の振幅制限部３４の第１の出力制限値は、音量調整器の設定値が「５０」を超えて徐々大きくなるにつれ、範囲ｂの上端より徐々に第１の出力制限値を大きくするように設定される。また、音量調整器の設定値の最大「１００」、あるいはそれ以上の設定値では、第１の出力制限値は製品仕様の出力（最大値）に達するように設定される。これにより、大振幅の入力信号が入ってきた場合、音量調整器の設定値が「５０」を超えた値から徐々に大きくすることで、スピーカ歪が徐々に増える状態に移行していくことになる。音量調整器の最大設定値では、製品仕様の定格出力値で音声信号が出力される。

　なお、上記の説明に用いた音量調整器の設定値や、第１の出力制限値の設定値およびそれらの相互関係の設定は一例であり、説明に用いた値や図で示した関係設定に限定されるものではない。例えば、図８に示したように、音量調整器の設定値が「５０」以上、「１００」以下では、音量調整器の設定値と第１の振幅制限部３４の第１の出力制限値の関係は、直線関係となるようにして示した。しかしながら、上に凸状の曲線や下に凸状の曲線で示されるような関係を、音量調整器の設定値と第１の振幅制限部３４の第１の出力制限値が有していてもよい。また、緩やかに変曲する曲線で示されるような関係を有していてもよい。

　さらにまた、実施の形態１で説明した図３から図６に示すような関係を有していてもよい。すなわち、本実施の形態における音量振幅制限装置１００ａの制御部２０ａは、設定した調整値が所定値以下の場合、第１の振幅制限部３４の第１の出力制限値をスピーカ歪が生じない範囲の上限値以下に設定し、設定した調整値が所定値より大きい場合、第１の振幅制限部３４の第１の出力制限値を上限値から所定の最大値までに設定する。このような設定によれば、図２を用いて説明したように、制御部２０の制御により、振幅制限部３０において出力制限しない場合にはスピーカ歪が生じる範囲ａになってしまう場合でも、出力制限によりスピーカ歪が発生することをさらに強く抑えられる。

　上記したように、本実施の形態における音量振幅制限装置１００ａの制御部２０ａは、調整値が大きくなるにつれて、第１の振幅制限部３４の出力制限値を変更しないか、または大きくするように設定することが望ましい。このようにすれば、音量調整部１０に大振幅の入力信号が入ってきたために、第１の振幅制限部３４の出力制限機能が働いたとしても、音量調整器の設定値を大きくするように使用者が変更すると、信号加算部３６の音声信号の振幅が大きくなるように変化する。一方、音量調整器の設定値を小さくなるように使用者が変更すると、振幅制限部３０の音声信号の振幅が小さくなるように変化する。その結果、設定した調整値が所定値より大きい場合にも、使用者に違和感を与えることはない。

　次に、図９を用いて、制御部２０ａによる第２の振幅制限部３５ａの第２の出力制限値の制御を説明する。図９は、音量調整器の設定値と、第２の振幅制限部３５ａの第２の出力制限値との関係を図示している。制御部２０ａによる第２の振幅制限部３５ａの動作の基本は、図８を用いて第１の振幅制限部３４について説明したものと同一である。例えば、設定した調整値が所定値より大きい場合、第２の振幅制限部３５ａの第２の出力制限値を上限値から所定の最大値までに設定してもよい。図８との違いは、第２の出力制限値の設定値を図８で示した第１の出力制限値の設定値と異なる値に設定している点である。すなわち、本実施の形態にかかる音量振幅制限装置１００ａの制御部２０ａは、第２の振幅制限部３５ａの第２の出力制限値を第１の振幅制限部３４の第１の出力制限値よりも大きく設定する。

　このように制御することにより、本実施の形態によれば、スピーカ歪が目立ちやすい低音部では、調整値が「５０」以下では音声信号の振幅が比較的低い値で音声信号の出力制限を実施し、中高音部では低音部よりはスピーカ歪が目立ちにくいため、それより高い値で音声信号の出力制限を実施する。その結果、音量の調整値が「５０」付近の場合、音量感が制限されるのを改善することができる。

　なお、本実施の形態では、量調整器の設定値が「０」以上、「５０」以下では、第２の振幅制限部３５ａでの第２の出力制限値を第１の振幅制限部３４での第１の出力制限値より高い値に設定することで説明したが、これは一例であり、必ずしもこの設定に限定されない。

　また、図９に示したように、音量調整器の設定値が「５０」以上、「１００」以下では、音量調整器の設定値と第２の振幅制限部３５ａの第２の出力制限値の関係は、直線関係となるようにして示した。しかしながら、上に凸状の曲線や下に凸状の曲線で示されるような関係を、音量調整器の設定値と第２の振幅制限部３５ａの第２の出力制限値とが有していてもよい。また、緩やかに変曲する曲線で示されるような関係を有していてもよい。

　すなわち、本実施の形態における音量振幅制限装置１００ａの制御部２０ａは、調整値が大きくなるにつれて、第２の振幅制限部３５ａの出力制限値を変更しないか、または大きくするように設定することが望ましい。このようにすれば、音量調整部１０に大振幅の入力信号が入ってきたために、第２の振幅制限部３５ａの出力制限機能が働いたとしても、音量調整器の設定値を大きくするように使用者が変更すると、信号加算部３６の音声信号の振幅が大きくなるように変化する。一方、音量調整器の設定値を小さくなるように使用者が変更すると、振幅制限部３０の音声信号の振幅が小さくなるように変化する。その結果、設定した調整値が所定値より大きい場合にも、使用者に違和感を与えることはない。

　次に、図１０を用いて、本発明の実施の形態２にかかる音量振幅制限装置１００ａの制御部２０ａが第１の振幅制限部３４を制御する概念の１例を説明する。図１０に示すように制御部２０ａは、設定した調整値が所定値以下の場合、第１の振幅制限部３４の第１の出力制限値をスピーカ歪が生じない範囲の上限値に設定する。また設定した調整値が所定値より大きい場合、第１の振幅制限部３４の第１の出力制限値を上限値から所定の最大値までにおいて、調整値の所定の増加分ごとに、第１の振幅制限部３４の第１の出力制限値を所定の増加分ずつ増加し、第１の振幅制限部３４の第１の出力制限値を、設定した調整値が所定値以下の場合における上限値から、所定の最大値までに設定する。このような設定にしても、制御部２０ａの制御により、出力制限によりスピーカ歪が発生することを抑えられる。

　なお、図７に示すように、本実施の形態における音量振幅制限装置１００ａは、フルレンジスピーカーを前提として、信号加算部３６を設けた。しかし、図７に示した信号加算部３６は、省略することも可能である。図１１は、本発明の実施の形態２にかかる他の例の音量振幅制限装置１００ｂの構成を示すブロック図である。図１１に示すように、振幅制限部３０ｂは、第１の帯域フィルタとしてのローパスフィルタ（図１２には、「ＬＰＦ」と略記）３２と、第２の帯域フィルタとしてのハイパスフィルタ（図１２には、「ＨＰＦ」と略記）３３と、第１の振幅制限部３４と、第２の振幅制限部３５ａとを有する。

　すなわち、複数の音域に対応するスピーカからなるスピーカシステムを有している場合、図７に示した信号加算部３６を設けず、第１の振幅制限部３４および第２の振幅制限部３５ａから出力される音声信号を、直接それぞれの音域に対応するスピーカに印加してもよい。このような構成の場合、信号加算部３６によってさらなる歪みが生じることを避けることができる。また、それぞれのスピーカの特性に合致した第１の出力制限値及び第２の出力制限値をそれぞれ設定できる。

　たとえば、第２の振幅制限部３５ａの出力信号２が接続される中高音部用のスピーカの歪み特性が良好である場合、第２の出力制限値を製品仕様の定格出力値に設定することも可能である。

　図１２は、本発明の実施の形態２にかかる他の例の音量振幅制限装置１００ｂの制御部２０ａが第２の振幅制限部３５ａを制御する概念の１例を示す図である。図１２に示すように制御部２０ａは、調整値の所定に係わらず、第２の振幅制限部３５ａの第２の出力制限値を製品仕様の定格出力値に設定している。このように、第１の出力制限値及び第２の出力制限値は、出力信号１、出力信号２に接続されるスピーカの特性に合わせて、それぞれ最適に設定できる。

　（実施の形態３）
　実施の形態２においては、図７に示すように音量振幅制限装置１００ａは、音量調整部１０が出力する音声信号を２つの周波数帯に分離して、分離されたそれぞれの音声信号をそれぞれ第１の振幅制限部３４および第２の振幅制限部３５ａに入力した。また、制御部２０ａは、第１の振幅制限部３４および第２の振幅制限部３５ａに対して、異なる出力制限値を設定する制御を行った。実施の形態３においては、図１３に示すように音量振幅制限装置１００ｃの制御部２０ｂは、第１の振幅制限部３４に対してのみ、異なる出力制限値を設定する制御を行う点が実施の形態２と異なる。本実施の形態においては、実施の形態２と異なる部分を中心に説明し、同等な部分については同等な符号をつけ、説明を省略する場合がある。

　図１３は、本発明の実施の形態３にかかる音量振幅制限装置１００ｃの構成を示すブロック図である。図１３に示すように、振幅制限部３０ｃは、音量調整部１０が出力した音声信号の低音部のみを出力する第１の帯域フィルタとしてのローパスフィルタ（図１３には、「ＬＰＦ」と略記）３２と、音量調整部１０が出力した音声信号の中高音部のみを出力する第２の帯域フィルタとしてのハイパスフィルタ（図１３には、「ＨＰＦ」と略記）３３と、第１の帯域フィルタ３２が出力した音声信号の振幅を制限して出力する第１の振幅制限部３４と、第２の帯域フィルタ３３が出力した音声信号の振幅を制限して出力する第２の振幅制限部３５ｂと、第１の振幅制限部３４が出力した音声信号及び第２の振幅制限部３５ｂが出力した音声信号を加算してスピーカへ出力する信号加算部３６と、を有する。制御部２０ｂは、設定した調整値に応じて第１の振幅制限部３４の第１の出力制限値を設定する。

　上記したように、本実施の形態における音量振幅制限装置１００ｃの制御部２０ｂは、第１の振幅制限部３４に対してのみ、異なる出力制限値を設定する制御を行う。そして、制御部２０ｂは、調整値が大きくなるにつれて、第１の振幅制限部３４の第１の出力制限値を変更しないか、または大きくするように設定する。

　また、制御部２０ｂは、設定した調整値が所定値以下の場合、第１の振幅制限部３４の第１の出力制限値をスピーカ歪が生じない範囲の上限値以下に設定し、設定した調整値が所定値より大きい場合、第１の振幅制限部３４の第１の出力制限値を、設定した調整値が所定値以下の場合の上限値から所定の最大値までに設定する。

　図１４は、本発明の実施の形態３にかかる音量振幅制限装置１００ｂの制御部２０ｂが振幅制限部３０ｂを制御する概念の１例を示す図である。図１５は、本発明の実施の形態３にかかる第２の振幅制限部３５ｂの動作の概念の１例を示す図である。図１４に示すように、制御部２０ｂは、図８を用いて説明した制御部２０ａによる第１の振幅制限部３４の第１の出力制限値の制御と同様の動作を行う。また、図１５に示すように、第２の振幅制限部３５ｂの第２の力制限値は、例えば、図１４に示した第１の出力制限値以上に設定すればよい。さらに具体的には、製品仕様の定格出力値に設定してもよい。

　このような構成により、音量調整器の設定値が「０」以上「５０」以下であれば、制御部２０ｂの制御により、第１の振幅制限部３４において出力制限しない場合にはスピーカ歪が生じる範囲ａの振幅になってしまう場合でも、出力制限によりスピーカ歪が発生することを抑えられる。また、音量調整器の設定値が「５０」を超える場合、大振幅の入力信号が入ってきた場合、音量調整器の設定値が「５０」を超えた値から徐々に大きくすることで、スピーカ歪が徐々に増える状態に移行していくことになる。音量調整器の最大設定値では、製品仕様の定格出力値で音声信号が出力される。

　本発明は、製品筐体内にスピーカを収め、大きな音量が出せるオーディオ機器、テレビ、ラジオ等、音声を出す機器の性能改善に幅広く利用できる。

　１０　　音量調整部
　２０，２０ａ，２０ｂ　　制御部
　３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ　　振幅制限部
　３２　　ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
　３３　　ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）
　３４　　第１の振幅制限部
　３５ａ，３５ｂ　　第２の振幅制限部
　３６　　信号加算部
　１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ　　音量振幅制限装置

Claims

調整値が大きくなるほど、入力された音声信号の振幅を大きく調整して、音声信号を出力する音量調整部と、
前記音量調整部が出力した前記音声信号の振幅を、出力制限値に制限してスピーカへ出力する振幅制限部と、
前記音量調整部の前記調整値を設定するとともに、前記調整値に応じて前記振幅制限部の前記出力制限値を設定する制御部と、
を具備する音量振幅制限装置。
前記制御部は、前記調整値が大きくなるにつれて、前記振幅制限部の前記出力制限値を変更しないか、または大きくするように設定する
請求項１に記載の音量振幅制限装置。
前記制御部は、
　　設定した前記調整値が所定値以下の場合、前記振幅制限部の前記出力制限値をスピーカ歪が生じない範囲の上限値に設定し、
　　設定した前記調整値が前記所定値より大きい場合は、前記振幅制限部の前記出力制限値を前記上限値から所定の最大値までに設定する
請求項１に記載の音量振幅制限装置。
前記制御部は、
　　設定した前記調整値が所定値以下の場合、前記振幅制限部の前記出力制限値をスピーカ歪が生じない範囲の上限値以下に設定し、
　　設定した前記調整値が所定値より大きい場合、前記振幅制限部の前記出力制限値を前記上限値から所定の最大値までに設定する
請求項１に記載の音量振幅制限装置。
前記振幅制限部は、
前記音量調整部が出力した前記音声信号の低音部のみを出力する第１の帯域フィルタと、
前記音量調整部が出力した前記音声信号の中高音部のみを出力する第２の帯域フィルタと、
前記第１の帯域フィルタが出力した音声信号の振幅を制限して出力する第１の振幅制限部と、
前記第２の帯域フィルタが出力した音声信号の振幅を制限して出力する第２の振幅制限部と、
前記第１の振幅制限部が出力した前記音声信号及び前記第２の振幅制限部が出力した前記音声信号を加算して前記スピーカへ出力する信号加算部と、
を有し、
前記制御部は、設定した前記調整値に応じて前記第１の振幅制限部の第１の出力制限値及び前記第２の振幅制限部の第２の出力制限値を設定する
請求項１に記載の音量振幅制限装置。
前記制御部は、前記調整値が大きくなるにつれて、前記第１の振幅制限部の前記第１の出力制限値及び前記第２の振幅制限部の前記第２の出力制限値を変更しないか、または大きくするように設定する
請求項５に記載の音量振幅制限装置。
前記制御部は、
　　設定した前記調整値が所定値以下の場合、前記第１の振幅制限部の前記第１の出力制限値をスピーカ歪が生じない範囲の上限値に設定し、
　　設定した前記調整値が前記所定値より大きい場合、前記第１の振幅制限部の前記第１の出力制限値を前記上限値から所定の最大値までに設定し、
　　前記第２の振幅制限部の前記第２の出力制限値を前記第１の振幅制限部の前記第１の出力制限値よりも大きく設定する
請求項５に記載の音量振幅制限装置。
前記制御部は、
　　設定した前記調整値が所定値以下の場合、前記第１の振幅制限部の前記第１の出力制限値をスピーカ歪が生じない範囲の上限値以下に設定し、
　　設定した前記調整値が所定値より大きい場合、前記第１の振幅制限部の前記第１の出力制限値を前記上限値から所定の最大値までに設定し、
　　前記第２の振幅制限部の前記第２の出力制限値を前記上限値から所定の最大値までに設定する
請求項５に記載の音量振幅制限装置。
前記制御部は、
　　設定した前記調整値が所定値以下の場合、前記第１の振幅制限部の前記第１の出力制限値をスピーカ歪が生じない範囲の上限値に設定し、
　　設定した前記調整値が前記所定値より大きい場合、前記第１の振幅制限部の前記第１の出力制限値を前記上限値から所定の最大値までにおいて、前記調整値の所定の増加分ごとに、前記第１の振幅制限部の前記第１の出力制限値を所定の増加分ずつ増加し、
　　前記第２の振幅制限部の前記第２の出力制限値を前記上限値から所定の最大値までに設定する
請求項５に記載の音量振幅制限装置。
前記振幅制限部は、
前記音量調整部が出力した前記音声信号の低音部のみを出力する第１の帯域フィルタと、
前記音量調整部が出力した前記音声信号の中高音部のみを出力する第２の帯域フィルタと、
前記第１の帯域フィルタが出力した音声信号の振幅を制限して出力する第１の振幅制限部と、
前記第２の帯域フィルタが出力した音声信号の振幅を制限して出力する第２の振幅制限部と、
前記第１の振幅制限部が出力した前記音声信号及び前記第２の振幅制限部が出力した前記音声信号を加算して前記スピーカへ出力する信号加算部と、
を有し、
前記制御部は、設定した前記調整値に応じて前記第１の振幅制限部の第１の出力制限値を設定する
請求項１に記載の音量振幅制限装置。
前記制御部は、前記調整値が大きくなるにつれて、前記第１の振幅制限部の前記第１の出力制限値を変更しないか、または大きくするように設定する
請求項１０に記載の音量振幅制限装置。
前記制御部は、
　　設定した前記調整値が所定値以下の場合、前記第１の振幅制限部の前記第１の出力制限値をスピーカ歪が生じない範囲の上限値以下に設定し、
　　設定した前記調整値が所定値より大きい場合、前記第１の振幅制限部の前記第１の出力制限値を前記上限値から所定の最大値までに設定する
請求項１０に記載の音量振幅制限装置。