WO2013125348A1 - オーディオアンプ及び電源電圧切替え方法 - Google Patents

オーディオアンプ及び電源電圧切替え方法 Download PDF

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守人 山田
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Definitions

  • the present invention relates to an audio amplifier having an eco mode (power saving mode) for switching a power supply voltage of a power amplifier circuit according to a volume or the like, and a power supply voltage switching method.
  • Patent Document 1 Various techniques for switching the power supply voltage supplied to the amplifier circuit have been proposed (see, for example, Patent Document 1).
  • a low voltage is normally supplied as a power supply voltage, and when a large signal is input, the power supply voltage is switched to a high voltage, but hysteresis is provided for switching between the high voltage and the low voltage.
  • switching to a high voltage is performed only when the number of times that the signal input level exceeds the threshold exceeds a predetermined number, so that switching does not occur frequently.
  • An object of the present invention is to provide an audio amplifier and a power supply voltage switching method capable of switching the power supply voltage of an amplifier circuit according to the volume while suppressing the occurrence of pop noise.
  • the present invention provides an amplifier circuit that amplifies an input audio signal within a range of a power supply voltage, a power supply circuit that generates a plurality of power supply voltages, and supplies one of the plurality of power supply voltages to the amplifier circuit.
  • a power supply relay that is selected as a power supply voltage
  • a switching condition determination unit that determines whether a switching condition that is a condition for switching the selection of the power supply voltage by the power supply relay is satisfied, and the audio signal that is longer than the operating time of the power supply relay.
  • a silent section detecting unit for detecting a silent section, and a switching instruction for instructing the power relay to switch the power supply voltage during the silent section when the switching condition is established and the silent section is detected
  • an audio amplifier comprising the means.
  • the switching condition determination unit includes an average signal level of the audio signal, a volume value that is a setting value of a volume adjustment unit that adjusts the signal level of the audio signal, and the audio signal passes through a linear region of the amplifier circuit. It is determined whether or not the switching condition is satisfied based on at least one of the clip counts that are exceeded.
  • the audio amplifier includes a background noise measuring unit that measures a background noise level in a listening space when the signal level of the audio signal is equal to or lower than a predetermined level, and subtracts the background noise level from the signal level of the audio signal.
  • An average effective signal level calculating unit that calculates an average effective signal level that is a time-series average value of the effective signal level, and the switching condition determining unit is based on the average effective signal level and the background noise level
  • the signal level of the audio signal input to the amplifier circuit is estimated, and it is determined whether the switching condition is satisfied based on the estimated signal level.
  • the audio amplifier selects the power supply voltage by the power relay.
  • a low voltage fixed mode setting unit is further provided for switching to a power supply voltage suitable for a speaker smaller than the size and stopping the operation of the switching condition determination unit.
  • the silent section detector includes a buffer that delays the input audio signal, and detects the silent section of the audio signal by monitoring the audio signal stored in the buffer.
  • the present invention also provides a step of amplifying an input audio signal by an amplifier circuit within a range of power supply voltage, and a power supply voltage for supplying one of a plurality of power supply voltages generated by the power supply circuit to the amplifier circuit.
  • a step to select by the power relay Determining whether a switching condition, which is a condition for switching the selection of the power supply voltage, is established; detecting a silent section of the audio signal longer than an operating time of the power supply relay; and satisfying the switching condition. And a step of switching the power supply voltage during the silent section when the silent section is detected.
  • an average signal level of the audio signal a volume value that is a setting value of a volume adjustment unit that adjusts the signal level of the audio signal, and the number of times that the audio signal has exceeded the linear region of the amplifier circuit Based on at least one of the above, it is determined whether the switching condition is satisfied.
  • the power supply voltage switching method includes a step of measuring a background noise level in a listening space when the signal level of the audio signal is equal to or lower than a predetermined level, and an effective result of subtracting the background noise level from the signal level of the audio signal.
  • a step of calculating an average effective signal level that is a time-series average value of the signal level, and based on the average effective signal level and the background noise level, the signal level of the audio signal input to the amplifier circuit And determines whether the switching condition is satisfied based on the estimated signal level.
  • the selection of the power supply voltage by the power relay is a speaker smaller than the predetermined size. Is switched to a power supply voltage suitable for the above, and the switching condition determination operation is stopped.
  • the power supply voltage supplied to the amplifier circuit can be switched from a high voltage to a low voltage according to the level of the signal level (speaker volume), etc., which can contribute to power saving and When playing back audio, it is possible to avoid damaging the sound quality by increasing the power supply voltage. In this case, it is possible to prevent the generation of pop noise that is more unpleasant than the distortion of the audio waveform by switching the power supply after waiting for the silent period.
  • silent section detection is performed using a lip sync function (synchronization function between audio and video signals) that is generally provided for AV amplifiers, so that new hardware is added. This eliminates the need to increase costs.
  • FIG. 1 is a block diagram of an audio amplifier that is an embodiment of the present invention.
  • FIG. (A) is a flowchart which shows a speaker size detection process
  • (b) is a flowchart which shows the power supply voltage setting process at the time of power-on of an audio amplifier.
  • (A) is a flowchart which shows a signal level measurement process
  • (b) is a flowchart which shows a background noise measurement process.
  • A) is a flowchart which shows a switching condition determination process
  • (b) is a flowchart which shows a voltage switching process. It is a figure explaining the relationship between the decibel value of a digital audio signal, and the decibel value of an analog audio signal. It is a figure explaining the relationship between a signal level, a background noise level, and an effective signal level.
  • FIG. 1 is a block diagram of an audio amplifier according to an embodiment of the present invention.
  • This audio amplifier is a so-called AV amplifier, which extracts an audio signal from a digital audio / video signal input from the HDMI terminal 10, processes the audio signal with a DSP (digital sound processor) 12, and performs D / A.
  • the audio signal processed by the converter (DAC) 14 and the electronic volume 15 is amplified by the power amplification circuit 16 and output to the speaker 2.
  • the input audio / video signal is output to a television from an HDMI output terminal (not shown). In this figure, only one speaker 2 (and amplifier 16) is shown, but a plurality of channels such as 2 channels and 5.1 channels may be used.
  • the audio signal input terminal is not limited to the HDMI terminal 10. Other types of digital terminals or analog terminals may be used.
  • the audio signal input from the analog terminal is converted into a digital signal by the A / D converter (ADC) 11 and then input to the DSP 12.
  • ADC A / D converter
  • the audio signal input from the HDMI terminal 10 is input to the DSP 12.
  • the audio signal digitized by the A / D converter 11 is also input to the DSP 12.
  • the microphone 3 connected to the A / D converter 11 is a microphone for measuring the frequency characteristics and size of the listening space and the speaker 2.
  • a memory 13 is connected to the DSP 12.
  • the DSP 12 performs signal processing such as equalizing on the input audio signal, and outputs it after delaying it for a predetermined time by buffering it in the memory 13.
  • This delay processing is a function called lip sync that synchronizes an audio signal with a video signal that takes time for display processing, and is a function that AV amplifiers generally have.
  • the lip sync function can delay an audio signal of about 250 ms.
  • the DSP 12 is provided with a peak hold unit 12A.
  • the peak hold unit 12 ⁇ / b> A stores the peak value of the signal output to the D / A converter 14.
  • the peak hold value held in the peak hold unit 12A is read and reset by the CPU 20.
  • the CPU 20 uses this peak hold value for calculating the audio signal level input to the power amplifier circuit 16.
  • the digital audio signal signal-processed and delayed by the DSP 12 is input to the D / A converter (DAC) 14.
  • the D / A converter 14 converts a digital audio signal into an analog audio signal and inputs the analog audio signal to the electronic volume 15.
  • the electronic volume 15 adjusts the voltage level of the audio signal with the volume value ev instructed from the CPU 20.
  • the CPU 20 increases or decreases the volume value ev according to the operation of the operation unit 23 or background noise in the listening space.
  • An audio signal whose voltage value is adjusted by the electronic volume 15 is input to the power amplifier circuit (AMP) 16.
  • the power amplifier circuit 16 amplifies the input audio signal and outputs it to the speaker 2 connected to the outside.
  • Two power supply circuits that supply a power supply voltage to the power amplifier circuit 16 are provided: a high voltage power supply circuit 26 that supplies a high voltage (50 V) and a low voltage power supply circuit 27 that supplies a low voltage (20 V).
  • the high voltage power circuit 26 and the low voltage power circuit 27 are connected to the power relay 25.
  • the power relay 25 is switched by a switching signal output from the CPU 20.
  • a high voltage of 50V is supplied to the power amplifier circuit 16 (high voltage mode)
  • the power relay 25 is switched to the low voltage power circuit 27 side, power amplification is performed.
  • a low voltage of 20 V is supplied to the circuit 16 (low voltage mode or eco mode).
  • the power relay 25 is a mechanical relay that moves a movable contact by an electromagnetic coil.
  • the power amplifier circuit 16 can drive the speaker 2 at a maximum of about 100 W when a power supply voltage of 50 V is supplied, and can drive the speaker 2 at a maximum of about 30 W when a power supply voltage of 20 V is supplied. It is possible to drive.
  • the operation of the audio amplifier 1 is controlled by the CPU 20.
  • the CPU 20 is connected to the DSP 12, electronic volume 15, and power supply relay 25 described above, and is also connected to a memory 21, a display 22, and an operation unit 23.
  • a speaker size storage area 21A In the memory 21, a speaker size storage area 21A, a volume value storage area 21B, a low voltage fixed mode flag 21C, a voltage mode flag 21D, and a voltage switching flag 21E are set.
  • the size of the speaker 2 connected to the audio amplifier 1 is stored in the speaker size storage area 21A. In this embodiment, either a large or small parameter is stored.
  • the speaker size parameter may be input by the user by operating the operation unit 23. In this embodiment, a test sound is emitted from the speaker 2, and the sound is collected by the microphone 3 and analyzed. Therefore, the size of the speaker 2 is estimated.
  • the parameters When the speaker size is set by manual input, the parameters may be determined based on the aperture, the rated maximum input, the cutoff frequency, or the like.
  • volume value storage area 21B a volume value ev that is a set value of the electronic volume 15 is stored.
  • the volume value ev is set by the operation of the operation unit by the user, and the CPU 20 changes the setting based on the signal level of the audio signal and the background noise level.
  • the low voltage fixed mode flag 21C is a flag for storing the low voltage fixed mode.
  • the speaker size is small, driving the speaker 2 with a large amount of power not only produces a distorted sound, but also the speaker 2 may be damaged.
  • the speaker 2 is driven with the power supply voltage fixed at a low voltage.
  • the voltage mode flag 21D is a flag that stores the current voltage mode, that is, which of the high voltage and the low voltage is selected as the power supply voltage supplied to the power amplifier circuit 16.
  • the voltage switching flag 21E is a flag that is set when the CPU 20 determines to switch the power supply voltage according to the signal level of the audio signal during the normal operation of the audio amplifier 1.
  • This flag is a 3-status flag, and is set when a decision to switch from a low voltage to a high voltage is made, and is set when a decision to switch from a high voltage to a low voltage is made. 0 is set when the current power supply voltage operates satisfactorily and switching is not necessary.
  • the memory 21 is also set with a storage area for storing various variables described in the explanation of the flowchart described later.
  • the operation unit 23 has various operators such as a power switch, a volume dial, and a source selector switch.
  • the display unit 22 has a matrix display for displaying the volume value and the name of the source being reproduced.
  • an analog audio signal is a signal that is output when 0 dB, which is the upper end of a linear region that can be amplified without distortion, is associated with ⁇ 20 dBFS of the digital audio signal and an audio signal exceeding 0 dB is input to the power amplifier circuit 16.
  • the waveform is distorted (analog clip). This distortion increases as the dB value increases, resulting in a fully saturated waveform near +20 dB.
  • a signal exceeding 0 dB can be processed (amplified) even though the waveform is distorted.
  • the power amplifier circuit 16 can amplify audio signals up to 0 dB when a high voltage of 50 V is supplied, and can amplify audio signals up to ⁇ 6 dB without distortion when a low voltage of 20 V is supplied. is there.
  • the DSP 12 When the DSP 12 outputs a digital audio signal of ⁇ 20 dBFS, the D / A converter 14 converts this signal into an analog audio signal of 0 dB (about 1.23 V). When the set value ev of the electronic volume 15 is 0 dB, this signal is input as it is (approximately 1.23 V) to the power amplifier circuit 16.
  • the CPU 20 determines whether or not the power amplifier circuit 16 can operate at the stop voltage (20 V) by monitoring the signal level or background noise level of the audio signal input to the power amplifier circuit 16, and the determination result. Based on the above, switching of the power supply voltage (power supply relay 25) is determined. In order to switch the power supply voltage so as not to generate pop noise (buzzing sound), it waits until a silence period longer than the switching time (about 50 ms) of the power supply relay 25 which is a mechanical relay arrives, When the period comes, the power supply voltage is switched.
  • the power amplifying circuit 16 is not so uncomfortable in hearing because the waveform is slightly distorted even if the level of the input signal is too high, and pop noise when switching the power supply voltage is more unpleasant. For this reason, when the switching of the power supply voltage is decided, the switching is not made immediately, but the timing for switching the power supply voltage without pop noise is waited for.
  • FIG. 2A is a flowchart showing speaker size detection processing.
  • This speaker size detection process is an operation executed when a speaker is connected to the audio amplifier 1, that is, when the audio amplifier 1 is set.
  • the CPU 20 instructs the DSP 12 to generate a test sound (S1).
  • the test sound is, for example, white noise or sweep sound.
  • This test sound is supplied to the speaker 2 via the DAC 14, the electronic volume 15, and the power amplification circuit 16, and is emitted into the listening space.
  • the set value of the electronic volume 15 is set to 0 dB.
  • the sound emitted from the speaker 2 is picked up by the microphone 3, converted into a digital signal by the A / D converter 11, and taken into the DSP 12 (S2).
  • Generation of the test sound of S1 and sound collection by 3 to the microphone of S2 are executed simultaneously.
  • the sound taken into the DSP 12 is analyzed to determine the size of the speaker 2 (speaker size) (S3).
  • the speaker size can be determined based on the cut-off of sound to be emitted, waveform distortion, and the like. In this embodiment, the speaker size is determined as one of two types, large (L) and small (S).
  • the determined speaker size is stored in the speaker size storage area 21A of the memory 21.
  • FIG. 2B is a flowchart showing a power supply voltage setting process executed when the power switch of the audio amplifier 1 is turned on during normal operation.
  • the CPU 20 reads the speaker size detected in advance in the speaker size detection process of FIG. 2A from the speaker size storage area 21A and determines whether it is large or small. (S8).
  • a low voltage (20V) is selected as the power supply voltage, and a signal is sent to the power supply relay 25 to switch to the low voltage power supply 27 side (S16).
  • 0 is set to the voltage mode flag FV (S17), and the low voltage fixed mode flag 21C is set (S18).
  • the low voltage fixed mode flag 21C When the low voltage fixed mode flag 21C is set in S18 and the low voltage fixed mode is set, the power supply voltage control operation described in FIGS. 3 and 4 is not performed, and the power supply voltage is maintained at a low voltage. Further, when the low voltage fixed mode is set, the volume value ev may be limited so as not to increase above a certain value (for example, ⁇ 6 dB) even if there is a user operation.
  • the background noise level of the listening space is measured using the microphone 3 to determine the voltage of the power amplifier circuit 16, and the power source is determined based on this determination.
  • the voltage is set to a high voltage or a low voltage. This process will be described after the background noise measurement process in FIG. 3B is described.
  • FIGS. 3B and 4 are flowcharts showing a power supply voltage control operation executed while the power is on. These operations are repeatedly executed at predetermined intervals (for example, 10 ms).
  • the background noise measurement process and the voltage switching process in FIGS. 3B and 4B may take a time of 10 ms or more, but the state is checked every 10 ms and left as it is during operation. When it is not operating, it may be activated.
  • FIG. 3A is a flowchart showing signal level measurement processing.
  • the CPU 20 reads the peak hold value pk from the peak hold unit 12A of the DSP 12 (S20), and then resets the peak hold unit 12A (S21) so as to hold the peak value until the next reading timing. It is determined whether or not the read peak hold value pk is equal to or lower than a predetermined level that can be considered as silence (S22). The predetermined level is set to, for example, about ⁇ 60 dB. If the peak hold value pk is equal to or lower than the predetermined level (YES in S22), the signal level is not calculated and the process proceeds to clip determination (S26).
  • the volume value ev is read from the volume value storage area 21B (S23), based on the peak hold value pk and the volume value ev, that is, By adding the peak hold value pk (dB value) and the volume value ev (dB value), the signal level si, which is the level of the audio signal input to the power amplifier circuit 16, is calculated (S24).
  • the average signal level sa is calculated by averaging (100) signal levels si calculated this time and the past one second (S25). This average signal level sa corresponds to the volume level (speaker volume) of the sound currently emitted from the speaker 2.
  • the current signal level si exceeds ⁇ 6 dB, which is a level (clip level) at which distortion (clip) occurs in the output signal when the power supply voltage is low (S26). . Then, the total of the clip count nc, which is the number of times the clip level has been exceeded in the immediately preceding predetermined time (for example, 5 seconds), is updated (S27). Based on the number of times of clipping, whether or not to switch the power supply voltage of the power amplifier circuit 16 from a low voltage to a high voltage is determined in the switching determination process of FIG.
  • FIG. 3B is a flowchart showing the background noise measurement process.
  • a silent section for about 100 ms where no sound is emitted from the speaker 2 occurs (S30).
  • the DSP 12 buffers the input audio signal to delay it by 250 ms. By observing the contents of this buffer, it is possible to know whether or not a silent section of about 100 ms will occur from now. Silence does not have to be completely zero in the digital audio output, and may be a sufficiently small sound (for example, about ⁇ 60 dB or less).
  • the sound (background noise) of the listening space picked up by the microphone 3 is taken in via the A / D converter 11 and the background noise level bn is measured ( S31). Then, the effective signal level se is calculated by subtracting the background noise level bn (dB value) from the latest average signal level sa (dB value) calculated in the signal level measurement process of FIG. 3A (s32). .
  • This effective signal level se corresponds to the volume level of the sound that is actually heard by the user without sinking into background noise.
  • the average signal level sa corresponding to the background noise level bn is masked by the background noise and cannot be heard by the user, and the average signal level sa exceeds the background noise level bn.
  • the signal level se is the volume level of the reproduced sound that is actually heard by the user.
  • the effective signal level se is further subjected to a moving weighted average to calculate an average effective signal level sb (S34).
  • This average effective signal level sb corresponds to a substantial volume level that the user normally listens to.
  • the effective signal level se that is the current value is larger than the average effective signal level sb that is a normal value by more than 6 dB, it is determined that the volume is too high, and the volume value ev is gradually decreased by 6 dB. (S36).
  • the value reduced by 6 dB is stored in the volume value storage area 21B (S37).
  • the background noise level bn is measured when a silent section of about 100 ms occurs as described above.
  • the moving average may be averaged by weighting a time function. You may average by weighting according to. In any case, the measurement result this time is the heaviest, and the older measurement value may be lighter.
  • the background noise level bn is measured (S9). Based on the measured background noise level bn and the normal average effective signal level sb accumulated in the operation so far, an average signal level sa which is a sound emission volume level set by the user is estimated (S10). That is, the user assumes that the sound output volume is such that the sound volume actually heard exceeding the background noise level bn becomes the average effective signal level sb, and bn + sb is set as the estimated value of sa.
  • the power supply voltage is set to a low voltage, that is, the power supply relay 25 is switched to the low voltage power supply 27 side (S14), and the voltage mode flag FV is set. It is set to 0 (low voltage) (S15).
  • the power supply voltage is set to a high voltage, that is, the power supply relay 25 is switched to the high voltage power supply 26 side (S12), and the voltage mode flag FV is set. 1 (high voltage) is set (S13).
  • FIG. 4A is a flowchart showing the switching condition determination process. This process is performed based on the power supply voltage (power supply) based on the clip count nc, the average signal level sa, and the volume value ev stored in the volume value storage area 21B obtained in the signal level measurement process of FIG. Circuit) to determine whether to perform switching.
  • the clip count nc exceeds the threshold count ns (50 times), or the average signal level sa exceeds ⁇ 10 dB, and the volume value ev also exceeds ⁇ 10 dB” (high voltage switching
  • the condition (condition) it is determined to switch to the high voltage.
  • the threshold frequency ns 50 means that the signal level si exceeds the clip level (the signal is distorted) at 1/10 out of 500 measurement opportunities for 5 seconds.
  • the condition “the number of times of clipping nc is equal to or less than the threshold number of times ns and the average signal level sa or volume value ev is equal to or less than ⁇ 10 dB” (low voltage switching condition) is satisfied, Decide to switch to low voltage.
  • the high voltage switching condition is not satisfied in S50, that is, if the low voltage switching condition is satisfied (NO in S50)
  • the switching condition between the high voltage and the low voltage is not limited to the above.
  • the determination may be made using a part of the clip count nc, the average signal level sa, and the volume value ev, or may be made using other parameters.
  • FIG. 4B is a flowchart showing the voltage switching process.
  • the power supply is switched so that a popping noise does not occur due to the switching of the power supply relay 25 which is a mechanical relay after the voltage switching flag FC is set to 1 or 2 in the switching condition determination processing of FIG. It is performed after a silent period of about 100 ms. For this reason, in this process, it is first determined whether 1 or 2 is set in the voltage switching flag FC (S60). If 1 or 2 is set in FC (YES in S60), from now on It is determined whether a silent section of about 100 ms continues (S61). The determination of the silent section is the same as in the background noise measurement process of FIG.
  • the power supply voltage (power supply relay 25) is switched according to the value set in the voltage switching set (S62).
  • the voltage mode flag FV is inverted from 0 to 1
  • the voltage mode flag FV is inverted from 1 to 0 (S63).
  • the voltage switching flag FC is reset (set to 0) (S64).
  • the DSP 12 may perform dynamic range compression (DRC) processing to make it difficult to clip the audio signal. Further, the DRC process may be performed only when the power supply switching flag 21E is set to 1, that is, when the switching from the low voltage to the high voltage is determined but the switching timing has not yet arrived. .
  • DRC dynamic range compression
  • the power amplifier circuit 16 is not limited to one.
  • a plurality of power amplifier circuits 16 such as 2 channels and 5.1 channels may be provided.
  • each power amplifier circuit 16 is provided with a power relay 25 separately, the speaker size in FIG. What is necessary is just to perform separately about the amplifier circuit 16 (the speaker 2 connected).
  • one power supply relay 25 is provided in common for the plurality of power amplifier circuits 16, it is adapted to the smallest speaker size detected by the speaker size detection processing of FIG. May be. That is, when even one small speaker is detected, the low voltage fixed mode may be set. Further, it may be adapted to the speaker size of the main speaker (for example, front channel).
  • the power amplifier circuit 16 may be a class A amplifier circuit, a class AB amplifier, or a class B amplifier circuit.
  • the power supply circuit may be a single pole power supply or a bipolar power supply.
  • the power supply voltage has two stages of a high voltage (50 V) and a low voltage (20 V), but the number of stages of the power supply voltage and the voltage are not limited thereto.
  • the number of stages is three or more, parameters such as the number of times of clipping nc, the average signal level sa, and the volume value ev may be determined based on the number of divisions according to the number of stages.
  • the power supply voltage supplied to the amplifier circuit can be switched from a high voltage to a low voltage in accordance with the level of the signal level (speaker volume), which can contribute to power saving and a large volume.
  • the level of the signal level peaker volume

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Abstract

　オーディオアンプは、増幅回路と、複数の電源電圧を発生する電源回路と、前記複数の電源電圧のうちの１つを、前記増幅回路に供給する電源電圧として選択する電源リレーと、前記電源リレーの切換条件が成立しているかを判定する切換条件判定部と、前記電源リレーの動作時間以上の前記オーディオ信号の無音区間を検出する無音区間検出部と、前記切換条件が成立しており、且つ前記無音区間が検出されたとき、該無音区間中に前記電源電圧を切り換えるために前記電源リレーに指示する切換指示手段と、を備える。

Description

オーディオアンプ及び電源電圧切替え方法
　この発明は、電力増幅回路の電源電圧を音量等に応じて切り換えるエコモード（省電力モード）を備えたオーディオアンプ及び電源電圧切替え方法に関する。
　増幅回路へ供給する電源電圧を切り換える技術が、種々提案されている（たとえば特許文献１参照）。この特許文献１の電力増幅回路では、通常は電源電圧として低電圧を供給し、大きな信号が入力される場合には電源電圧を高電圧に切り換えるが、高電圧及び低電圧の切り換えにヒステリシスを設けたり、信号の入力レベルがしきい値を超えた回数が所定回数以上になった場合のみ高電圧に切り換えるようにすることで、切り換えが頻繁に発生しないようにしている。
日本国特開２０００－１６５１５２号公報
　特許文献１の技術では、電源電圧の切り換えが頻繁に発生しないようにすることで、切換時のポップノイズ（バチッという音）が頻繁に発生しないようにしている。しかしながら、電源電圧の切換条件が満たされたとき、そのときのオーディオ信号の状態を考慮せずに即座に電源電圧の切り換えが実行されるため、やはりポップノイズの発生を抑えることができなかった。
　この発明は、ポップノイズの発生を抑えつつ、音量などに応じて増幅回路の電源電圧の切り換えを行うことを可能にしたオーディオアンプ及び電源電圧切替え方法を提供することを目的とする。
　この発明は、入力されたオーディオ信号を電源電圧の範囲で増幅する増幅回路と、複数の電源電圧を発生する電源回路と、前記複数の電源電圧のうちの１つを、前記増幅回路に供給する電源電圧として選択する電源リレーと、前記電源リレーによる電源電圧の選択を切り換える条件である切換条件が成立しているかを判定する切換条件判定部と、前記電源リレーの動作時間以上の前記オーディオ信号の無音区間を検出する無音区間検出部と、前記切換条件が成立しており、且つ前記無音区間が検出されたとき、該無音区間中に前記電源電圧を切り換えるために前記電源リレーに指示する切換指示手段と、を備えたオーディオアンプを提供する。
　例えば、前記切換条件判定部は、前記オーディオ信号の平均信号レベル、前記オーディオ信号の信号レベルを調整するボリューム調整部の設定値であるボリューム値、および、前記オーディオ信号が前記増幅回路の線形領域を超えた回数であるクリップ回数の少なくとも１つに基づいて、前記切換条件が成立したかを判定する。
　例えば、前記オーディオアンプは、前記オーディオ信号の信号レベルが所定レベル以下のときに、リスニング空間の暗騒音レベルを測定する暗騒音測定部と、前記オーディオ信号の信号レベルから前記暗騒音レベルを減算した実効信号レベルの時系列の平均値である平均実効信号レベルを算出する平均実効信号レベル算出部と、をさらに備え、前記切換条件判定部は、前記平均実効信号レベルおよび前記暗騒音レベルに基づいて、前記増幅回路に入力されるオーディオ信号の信号レベルを推定し、該推定された信号レベルに基づいて前記切換条件が成立したかを判定する。
　例えば、前記オーディオアンプは、前記増幅回路に接続されるスピーカの大きさを示すパラメータが、所定の大きさよりも小さいスピーカを示す内容であった場合、前記電源リレーによる電源電圧の選択を該所定の大きさよりも小さいスピーカに適合した電源電圧に切り換え、前記切換条件判定部の動作を停止する低電圧固定モード設定部をさらに備える。
　例えば、前記無音区間検出部は、前記入力されたオーディオ信号を遅延させるバッファを有し、前記バッファに記憶されるオーディオ信号を監視することによって、前記オーディオ信号の無音区間を検出する。
　また、本発明は、入力されたオーディオ信号を電源電圧の範囲で増幅回路によって増幅する工程と、電源回路で発生された複数の電源電圧のうちの１つを、前記増幅回路に供給する電源電圧として電源リレーによって選択する工程と、
　前記電源電圧の選択を切り換える条件である切換条件が成立しているかを判定する工程と、前記電源リレーの動作時間以上の前記オーディオ信号の無音区間を検出する工程と、前記切換条件が成立しており、且つ前記無音区間が検出されたとき、該無音区間中に前記電源電圧を切り換える工程と、を備えた電源電圧切替え方法を提供する。
　例えば、前記オーディオ信号の平均信号レベル、前記オーディオ信号の信号レベルを調整するボリューム調整部の設定値であるボリューム値、および、前記オーディオ信号が前記増幅回路の線形領域を超えた回数であるクリップ回数の少なくとも１つに基づいて、前記切換条件が成立したかを判定する。
　例えば、前記電源電圧切替え方法は、前記オーディオ信号の信号レベルが所定レベル以下のときに、リスニング空間の暗騒音レベルを測定する工程と、前記オーディオ信号の信号レベルから前記暗騒音レベルを減算した実効信号レベルの時系列の平均値である平均実効信号レベルを算出する工程と、をさらに備え、前記平均実効信号レベルおよび前記暗騒音レベルに基づいて、前記増幅回路に入力されるオーディオ信号の信号レベルを推定し、該推定された信号レベルに基づいて前記切換条件が成立したかを判定する。
　例えば、前記増幅回路に接続されるスピーカの大きさを示すパラメータが、所定の大きさよりも小さいスピーカを示す内容であった場合、前記電源リレーによる電源電圧の選択を該所定の大きさよりも小さいスピーカに適合した電源電圧に切り換え、前記切換条件の判定動作を停止する。
　この発明によれば、信号レベル（スピーカ音量）の大小などに応じて、増幅回路に供給する電源電圧を高電圧から低電圧へ切り換えることができ、省電力に寄与することができるとともに、大音量でオーディオを再生する場合には電源電圧を高くして音質を損なうことを避けることができる。この場合において、電源の切り換えを無音区間を待って行うことにより、オーディオ波形の歪みよりも不快なポップノイズの発生を防止することができる。
　また、無音区間の検出を、ＡＶアンプであれば一般的に備えているリップシンク機能（オーディオ信号とビデオ信号との同期機能）を利用して行うようにしたことにより、新たなハードウェアの付加が不要になりコストアップを避けることができる。
この発明の実施形態であるオーディオアンプのブロック図である。 （ａ）は、スピーカサイズ検出処理を示すフローチャートであり、（ｂ）は、オーディオアンプの電源オン時の電源電圧設定処理を示すフローチャートである。 （ａ）は、信号レベル測定処理を示すフローチャートであり、（ｂ）は暗騒音測定処理を示すフローチャートである。 （ａ）は切換条件判定処理を示すフローチャートであり、（ｂ）は電圧切換処理を示すフローチャートである。 デジタルオーディオ信号のデシベル値とアナログのオーディオ信号のデシベル値との関係を説明する図である。 信号レベル、暗騒音レベルおよび実効信号レベルの関係を説明する図である。
　図１は、この発明の実施形態であるオーディオアンプのブロック図である。このオーディオアンプは、いわゆるＡＶアンプであり、ＨＤＭＩ端子１０から入力されたデジタルのオーディオ・ビデオ信号からオーディオ信号を取り出し、このオーディオ信号をＤＳＰ（デジタル・サウンド・プロセッサ）１２で処理し、Ｄ／Ａコンバータ（ＤＡＣ）１４及び電子ボリューム１５で処理したオーディオ信号を電力増幅回路１６で増幅してスピーカ２に出力する。なお、入力されたオーディオ・ビデオ信号は、図示しないＨＤＭＩ出力端子からテレビに出力される。この図ではスピーカ２（およびアンプ１６）をそれぞれ１つのみ示しているが、２チャンネル、５．１チャンネル等複数チャンネルであってもよい。なお、オーディオ信号の入力端子は、ＨＤＭＩ端子１０に限定されない。他の形式のデジタル端子であってもよく、アナログ端子であってもよい。アナログ端子から入力されたオーディオ信号はＡ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）１１でデジタル信号に変換されたのちＤＳＰ１２入力される。
　上述のように、ＨＤＭＩ端子１０から入力されたオーディオ信号はＤＳＰ１２に入力される。また、Ａ／Ｄコンバータ１１でデジタル化されたオーディオ信号もＤＳＰ１２に入力される。Ａ／Ｄコンバータ１１に接続されているマイク３は、リスニング空間およびスピーカ２の周波数特性、サイズを測定するためのマイクである。
　ＤＳＰ１２にはメモリ１３が接続されている。ＤＳＰ１２は入力されたオーディオ信号に対してイコランジング等の信号処理を施すとともに、メモリ１３にバッファすることによって所定時間遅延させて出力する。この遅延処理は、表示処理に時間の掛かるビデオ信号にオーディオ信号を同期させるリップシンクと呼ばれる機能であり、ＡＶアンプが一般的に備えている機能である。リップシンク機能では約２５０ｍｓのオーディオ信号の遅延が可能である。メモリ１３にバッファされているオーディオ信号を観察することにより、その時点から２５０ｍｓ後までの間にＤＳＰ１２からどのような波形が出力されるかを知ることができる。
　また、ＤＳＰ１２には、ピークホールド部１２Ａが設けられている。ピークホールド部１２Ａは、Ｄ／Ａコンバータ１４に出力する信号のピーク値を記憶する。ピークホールド部１２Ａに保持されたピークホールド値は、ＣＰＵ２０によって読み出しおよびリセットされる。ＣＰＵ２０は、このピークホールド値を電力増幅回路１６に入力されるオーディオ信号レベルの算出に用いる。
　ＤＳＰ１２によって信号処理および遅延されたデジタルのオーディオ信号はＤ／Ａコンバータ（ＤＡＣ）１４に入力される。Ｄ／Ａコンバータ１４は、デジタルのオーディオ信号をアナログのオーディオ信号に変換し、このアナログ化されたオーディオ信号を電子ボリューム１５に入力する。電子ボリューム１５は、ＣＰＵ２０から指示されたボリューム値ｅｖでオーディオ信号の電圧レベルを調整する。ＣＰＵ２０は、操作部２３の操作またはリスニング空間の暗騒音(background noise)に応じてボリューム値ｅｖを増減させる。電子ボリューム１５で電圧値を調整されたオーディオ信号が電力増幅回路（ＡＭＰ）１６に入力される。電力増幅回路１６は、入力されたオーディオ信号を増幅し、外部に接続されているスピーカ２に出力する。
　電力増幅回路１６に電源電圧を供給する電源回路は、高電圧（５０Ｖ）を供給する高電圧電源回路２６、低電圧（２０Ｖ）を供給する低電圧電源回路２７の２つが設けられている。高電圧電源回路２６、低電圧電源回路２７は、電源リレー２５に接続されている。電源リレー２５は、ＣＰＵ２０から出力される切換信号によって切り換えられる。電源リレー２５が高電圧電源回路２６側に切り換えられると、電力増幅回路１６に５０Ｖの高電圧が供給され（高電圧モード）、電源リレー２５が低電圧電源回路２７側に切り換えられると、電力増幅回路１６に２０Ｖの低電圧が供給される（低電圧モードまたはエコモード）。電源リレー２５は電磁コイルによって可動接点を移動させる機械リレーである。
　電力増幅回路１６は、５０Ｖの電源電圧が供給されているときは最大約１００Ｗでスピーカ２を駆動することが可能であり、２０Ｖの電源電圧が供給されているときは最大約３０Ｗでスピーカ２を駆動することが可能である。
　このオーディオアンプ１の動作はＣＰＵ２０によって制御される。ＣＰＵ２０には、上述したＤＳＰ１２、電子ボリューム１５、電源リレー２５が接続されているほか、メモリ２１、表示器２２、操作部２３が接続されている。
　メモリ２１には、スピーカサイズ記憶エリア２１Ａ、ボリューム値記憶エリア２１Ｂ、低電圧固定モードフラグ２１Ｃ、電圧モードフラグ２１Ｄおよび電圧切換フラグ２１Ｅが設定されている。スピーカサイズ記憶エリア２１Ａには、このオーディオアンプ１に接続されているスピーカ２の大きさが記憶される。この実施形態では、大型（Ｌａｒｇｅ）または小型（Ｓｍａｌｌ）のいずれかのパラメータが記憶される。このスピーカサイズのパラメータはユーザが操作部２３を操作して入力してもよいが、この実施形態では、スピーカ２からテスト音声を放音し、この音声をマイク３で収音して分析することよってスピーカ２の大きさを推定している。なお、スピーカサイズを手動入力で設定する場合、口径、定格最大入力またはカットオフ周波数などに基づいてパラメータを決定すればよい。
　ボリューム値記憶エリア２１Ｂには、電子ボリューム１５の設定値であるボリューム値ｅｖが記憶される。ボリューム値ｅｖは、ユーザによる操作部の操作によって設定されるとともに、ＣＰＵ２０がオーディオ信号の信号レベルや暗騒音レベルに基づいて設定変更する。
　低電圧固定モードフラグ２１Ｃは、低電圧固定モードを記憶するフラグである。低電圧固定モードとは、スピーカサイズが小型であった場合、大きな電力でスピーカ２をドライブしても歪んだ音が出るだけであるうえスピーカ２が損傷するおそれがあるため、電力増幅回路１６の電源電圧を低電圧に固定してスピーカ２を駆動するモードである。
　電圧モードフラグ２１Ｄは、現在の電圧モード、すなわち、電力増幅回路１６に供給される電源電圧として高電圧／低電圧のどちらが選択されているかを記憶するフラグである。フラグのステータスはＨｉ（＝１）又はＬｏ（＝０）である。
　電圧切換フラグ２１Ｅは、オーディオアンプ１の通常動作中に、ＣＰＵ２０が、オーディオ信号の信号レベルなどに応じて電源電圧の切り換えを決定したときにセットされるフラグである。このフラグは３ステータスフラグであり、低電圧から高電圧に切り換える決定がされたとき１がセットされ、高電圧から低電圧に切り換える決定がされたとき２がセットされる。現在の電源電圧で良好に動作しており切り換える必要がないときには０がセットされる。
　メモリ２１には、このほか、後述のフローチャートの説明に記載する各種の変数を記憶する記憶エリアも設定される。
　操作部２３には、電源スイッチ、ボリュームダイヤル、ソース切換スイッチなど各種の操作子を有している。また、表示部２２は、ボリューム値や再生しているソース名を表示するマトリクスディスプレイを有している。
　ここで、図５を参照して、ＤＳＰ１２が処理するデジタルオーディオ信号と電力増幅回路１６が増幅するアナログオーディオ信号のデシベル値の関係について説明する。デジタルオーディオ信号の場合、最大値は０ｄＢ（０ｄＢＦＳ）であり、この０ｄＢＦＳで完全にハードクリップする。一方、アナログオーディ信号は、歪みなく増幅できる線形領域の上端である０ｄＢがデジタルオーディオ信号の－２０ｄＢＦＳに対応づけられ、電力増幅回路１６に０ｄＢを超えるオーディオ信号が入力された場合、出力される信号波形は歪む（アナログ的なクリップ）。この歪みはｄＢ値が大きいほど大きくなり、＋２０ｄＢ付近で完全に飽和した波形になる。このように、アナログオーディオ回路では、０ｄＢを超える信号も波形は歪むものの処理（増幅）可能である。
　なお、５０Ｖの高電圧が供給されているとき電力増幅回路１６は０ｄＢのオーディオ信号まで増幅可能であり、２０Ｖの低電圧が供給されているときは－６ｄＢまでのオーディオ信号を歪みなく増幅可能である。
　なお、ＤＳＰ１２が－２０ｄＢＦＳのデジタルオーディオ信号が出力したとき、Ｄ／Ａコンバータ１４は、この信号を０ｄＢ（約１．２３Ｖ）のアナログオーディオ信号に変換する。電子ボリューム１５の設定値ｅｖが０ｄＢのとき、この信号はそのまま（約１．２３Ｖのまま）電力増幅回路１６に入力される。
　ＣＰＵ２０は、電力増幅回路１６に入力されるオーディオ信号の信号レベルや暗騒音レベルなどを監視することによって、電力増幅回路１６が停電圧（２０Ｖ）で動作可能か否かを判定し、その判定結果に基づいて電源電圧（電源リレー２５）の切り換えを決定する。この電源電圧の切り換えをポップノイズ（バチッという音）が生じないように行うために、機械リレーである電源リレー２５の切換時間（約５０ｍｓ程度）よりも長い無音期間が到来するまで待機し、無音期間が到来したときに電源電圧の切り換えを行う。
　上述したように、電力増幅回路１６は、たとえ入力信号のレベルが大きすぎても若干波形が歪むだけで聴感上それほど不快ではなく、それよりも電源電圧の切換時のポップノイズのほうが不快であるため、電源電圧の切り換えを決定したとき即座に切り換えずに、ポップノイズ無く電源電圧を切り換えられるタイミングを待つようにしている。
　図２～図４のフローチャートを参照して、上述の記電源電圧の切換動作について説明する。
　図２（ａ）は、スピーカサイズ検出処理を示すフローチャートである。このスピーカサイズ検出処理は、オーディオアンプ１にスピーカが接続されたとき、すなわち、オーディオアンプ１のセッティング時に実行される動作である。ＣＰＵ２０は、ＤＳＰ１２に指示してテスト音声を発生させる（Ｓ１）。テスト音声はたとえば、ホワイトノイズやスイープ音などである。このテスト音声はＤＡＣ１４、電子ボリューム１５、電力増幅回路１６を介してスピーカ２に供給され、リスニング空間に放音される。電子ボリューム１５の設定値は０ｄＢに設定しておく。同時に、スピーカ２から放音された音声をマイク３で収音し、Ａ／Ｄコンバータ１１でデジタル信号に変換してＤＳＰ１２に取り込む（Ｓ２）。Ｓ１のテスト音声の発生と、Ｓ２のマイクに３による収音は同時に実行される。このスピーカ２によるテスト音声の放音及びマイク３による収音ののち、ＤＳＰ１２に取り込まれた音声を解析し、スピーカ２のサイズ（スピーカサイズ）を判定する（Ｓ３）。スピーカサイズは放音される音声のカットオフや波形の歪みなどに基づいて判定することができる。この実施形態において、スピーカサイズは大型（Ｌ）または小型（Ｓ）の２種類のいずれかに判定される。判定されたスピーカサイズは、メモリ２１のスピーカサイズ記憶エリア２１Ａに記憶される。
　図２（ｂ）は、通常動作時にオーディオアンプ１の電源スイッチがオンされたときに実行される電源電圧設定処理を示すフローチャートである。電源スイッチがオンされると、ＣＰＵ２０は、事前に図２（ａ）のスピーカサイズ検出処理で検出されているスピーカサイズをスピーカサイズ記憶エリア２１Ａから読み出し、大型であるか小型であるかを判定する（Ｓ８）。スピーカサイズが小型の場合には（Ｓ８でＳｍａｌｌ）、電源電圧として低電圧（２０Ｖ）を選択し、電源リレー２５に低電圧電源２７側に切り換えるよう信号を送る（Ｓ１６）。そして、電圧モードフラグＦＶに０をセットするとともに（Ｓ１７）、低電圧固定モードフラグ２１Ｃをセットする（Ｓ１８）。
　Ｓ１８で低電圧固定モードフラグ２１Ｃがセットされ低電圧固定モードが設定された場合、図３、図４で説明する電源電圧制御動作は行わず、電源電圧は低電圧が維持される。また、低電圧固定モードが設定された場合、ボリューム値ｅｖを、ユーザの操作があっても一定値（たとえば－６ｄＢ）より上にあげないように制限しても良い。
　Ｓ８でスピーカサイズが大型と判定された場合には（Ｓ１０でＬａｒｇｅ）、マイク３を用いてリスニング空間の暗騒音レベルを測定して電力増幅回路１６の電圧を決定し、この決定に基づいて電源電圧を高電圧または低電圧に設定するが、この処理の説明は、図３（ｂ）の暗騒音測定処理を説明したのちに行う。
　図３、図４のフローチャートは、電源オン中に実行される電源電圧制御動作を示すフローチャートである。これらの動作は、所定間隔（たとえば１０ｍｓ）ごとに繰り返し実行される。なお、図３（ｂ）、図４（ｂ）の暗騒音測定処理及び電圧切換処理は１０ｍｓ以上の時間を要する場合があるが、１０ｍｓ毎に状態を確認し、動作中の場合にはそのままにし、動作していないときには起動するようにすればよい。
　図３（ａ）は、信号レベル測定処理を示すフローチャートである。ＣＰＵ２０は、ＤＳＰ１２のピークホールド部１２Ａからピークホールド値ｐｋを読み取り（Ｓ２０）、こののちピークホールド部１２Ａをリセットして（Ｓ２１）、次の読み取りタイミングまでのピーク値を保持させるようにする。読み出したピークホールド値ｐｋが、無音と考えてよい所定レベル以下であるかを判定する（Ｓ２２）。所定レベルは、たとえば－６０ｄＢ程度に設定される。ピークホールド値ｐｋが所定レベル以下の場合には（Ｓ２２でＹＥＳ）、信号レベルの算出は行わずクリップの判定（Ｓ２６）に進む。
　ピークホールド値ｐｋが所定レベルを超えると判断された場合には（Ｓ２２でＮＯ）、ボリューム値記憶エリア２１Ｂからボリューム値ｅｖを読み出し（Ｓ２３）、ピークホールド値ｐｋおよびボリューム値ｅｖに基づいて、すなわちピークホールド値ｐｋ（ｄＢ値）とボリューム値ｅｖ（ｄＢ値）とを加算することによって、電力増幅回路１６に入力される音声信号のレベルである信号レベルｓｉを算出する（Ｓ２４）。次に、今回および過去１秒間に算出された（１００個の）信号レベルｓｉを平均して平均信号レベルｓａを算出する（Ｓ２５）。この平均信号レベルｓａが、現在スピーカ２から放音されている音声の音量レベル（スピーカ音量）に相当する。さらに、現在の信号レベルｓｉがもし電源電圧が低電圧であった場合に、出力信号に歪み（クリップ）が発生するレベル（クリップレベル）である－６ｄＢを超えたか否かを判定する（Ｓ２６）。そして、直前の所定時間（たとえば５秒間）に何度クリップレベルを超えたかの回数であるクリップ回数ｎｃの集計を更新する（Ｓ２７）。このクリップ回数に基づき、図４（ａ）の切換判定処理において、電力増幅回路１６の電源電圧を低電圧から高電圧に切り換えるか否かが判定される。
　図３（ｂ）は、暗騒音測定処理を示すフローチャートである。この処理では、まず、スピーカ２から音声が放音されない（１００ｍｓ程度の）無音区間が発生するかを判定する（Ｓ３０）。上述したように、ＤＳＰ１２は、入力されたオーディオ信号を２５０ｍｓ遅延させるためにバッファしている。このバッファ内容を観察することによって、今から１００ｍｓ程度の無音区間が生じるか否かを知ることができる。無音はデジタルオーディオ出力が完全に０である必要はなく十分に小さい音（たとえば－６０ｄＢ程度以下）であればよい。
　無音区間であると判定された場合には（Ｓ３０でＹＥＳ）、マイク３が収音したリスニング空間の音声（暗騒音）をＡ／Ｄコンバータ１１を介して取り込み、暗騒音レベルｂｎを測定する（Ｓ３１）。そして、図３（ａ）の信号レベル測定処理で算出された最新の平均信号レベルｓａ（ｄＢ値）からこの暗騒音レベルｂｎ（ｄＢ値）を減算して実効信号レベルｓｅを算出する（ｓ３２）。この実効信号レベルｓｅが、暗騒音に沈まずにユーザに実際に聴こえている音声の音量レベルに相当する。
　すなわち、図６に示すように、平均信号レベルｓａのうち、暗騒音レベルｂｎに相当するレベルは暗騒音によってマスクされてユーザに聴こえず、平均信号レベルｓａのうち、暗騒音レベルｂｎを超える実効信号レベルｓｅが、ユーザに実際に聴こえている再生音の音量レベルとなる。
　そして、この実効信号レベルｓｅをさらに移動加重平均して平均実効信号レベルｓｂを算出する（Ｓ３４）。この平均実効信号レベルｓｂが、ユーザが通常聴いている実質的な音量レベルに相当する。そして、現在値である実効信号レベルｓｅが通常の値である平均実効信号レベルｓｂよりも６ｄＢを超えて大きい場合には、音量が大きすぎると判断して、ボリューム値ｅｖを徐々に６ｄＢ低下させる（Ｓ３６）。６ｄＢ低下させた値がボリューム値記憶エリア２１Ｂに保存される（Ｓ３７）。Ｓ３５～Ｓ３７の処理により、周りが静かになったときに無用に大きな音量で音声を再生することがなくなる。
　なお、Ｓ３５～Ｓ３７の処理はユーザの設定で禁止できるようにしてもよい。また、実効信号レベルｓｅが平均実効信号レベルｓｂよりも６ｄＢを超えて小さい場合には、ボリューム値ｅｖを上昇させてもよい。
　なお、暗騒音レベルｂｎの測定は、上述したように１００ｍｓ程度の無音区間が生じたときに行われるものであるが、上記の移動平均は時間関数の重みづけで平均してもよく、測定機会に応じた重みづけで平均してもよい。いずれにしても、今回の測定結果が最も重く、古い測定値ほど重みが軽くなるようにすればよい。
　ここで、図２（ｂ）の電源オン時の処理において、スピーカサイズが大型であった場合（Ｓ８でＬａｒｇｅ）の処理について説明する。まず、暗騒音レベルｂｎを測定する（Ｓ９）。測定された暗騒音レベルｂｎと、今までの動作で蓄積された通常の平均実効信号レベルｓｂとに基づいて、ユーザが設定する放音音量レベルである平均信号レベルｓａを推定する（Ｓ１０）。すなわち、ユーザは、暗騒音レベルｂｎを超えて実際に聴こえる音量が平均実効信号レベルｓｂになるような放音音量に設定すると見なして、ｂｎ＋ｓｂをｓａの推定値とする。この推定値ｓａが－１０ｄＢ以下だった場合（Ｓ１１でＹＥＳ）には、電源電圧を低電圧に設定し、すなわち、電源リレー２５を低電圧電源２７側に切り換え（Ｓ１４）、電圧モードフラグＦＶを０（低電圧）に設定する（Ｓ１５）。一方、推定値ｓａが－１０ｄＢを超える場合（Ｓ１１でＮＯ）には、電源電圧を高電圧に設定し、すなわち、電源リレー２５を高電圧電源２６側に切り換え（Ｓ１２）、電圧モードフラグＦＶを１（高電圧）に設定する（Ｓ１３）。
　電源オン中の動作の説明に戻って、図４（ａ）は切換条件判定処理を示すフローチャートである。この処理は、図３（ａ）の信号レベル測定処理で求められたクリップ回数ｎｃ、平均信号レベルｓａ、および、ボリューム値記憶エリア２１Ｂに記憶されているボリューム値ｅｖに基づいて、電源電圧（電源回路）の切り換えを行うか否かを判定する処理である。この処理では、「クリップ回数ｎｃがしきい値回数ｎｓ（５０回）を超えた、または、平均信号レベルｓａが－１０ｄＢを超え、且つ、ボリューム値ｅｖも－１０ｄＢを超えた」（高電圧切換条件）の条件を満たした場合に、高電圧に切り換えると決定する。なお、信号レベルｓｉがクリップレベルを超えたか否かは図３（ａ）の信号レベル測定処理で１０ｍｓ毎に判定され、クリップ回数ｎｃは直近の５秒間に信号レベルｓｉがクリップレベルを超えた回数である。したがって、しきい値回数ｎｓ＝５０というのは、５秒間の測定機会５００回のうち１／１０で信号レベルｓｉがクリップレベルを超えている（信号が歪んでいる）ことを意味している。また、逆に、「クリップ回数ｎｃがしきい値回数ｎｓ以下であり、且つ、平均信号レベルｓａまたはボリューム値ｅｖが－１０ｄＢ以下である」（低電圧切換条件）の条件を満たした場合に、低電圧に切り換えると決定する。
　図４（ａ）のフローチャートにおいて、Ｓ５０で、クリップ回数ｎｃ、平均信号レベルｓａおよびボリューム値ｅｖが高電圧切換条件、低電圧切換条件のどちらの条件を満たしているかを判定する。高電圧切換条件を満たした場合には（Ｓ５０でＹＥＳ）、現在の電圧が低電圧であるか否かを判断する（Ｓ５１）。低電圧（ＦＶ＝０）である場合には（Ｓ５１でＹＥＳ）、電圧切換フラグＦＣに１をセットする（Ｓ５２）。低電圧でない場合（高電圧（ＦＶ＝１）の場合）には（Ｓ５１でＮＯ）、電圧切換フラグＦＣに０をセットする（Ｓ５３）。
　また、Ｓ５０で高電圧切換条件を満たしていない場合、すなわち、低電圧切換条件を満たした場合には（Ｓ５０でＮＯ）、現在の電圧が高電圧であるか否かを判断する（Ｓ５４）。高電圧（ＦＶ＝１）である場合には（Ｓ５４でＹＥＳ）、電圧切換フラグＦＣに２をセットする（Ｓ５５）。高電圧でない場合（低電圧（ＦＶ＝０）の場合）には（Ｓ５４でＮＯ）、電圧切換フラグＦＣに０をセットする（Ｓ５６）。
　なお、高電圧及び低電圧の切換条件は、上記に限定されない。クリップ回数ｎｃ、平均信号レベルｓａ、ボリューム値ｅｖの一部を用いて判定してもよく、これ以外のパラメータを用いて判定してもよい。
　図４（ｂ）は電圧切換処理を示すフローチャートである。電源の切り換えは、図４（ａ）の切換条件判定処理で電圧切換フラグＦＣに１または２がセットされたのち、メカニカルリレーである電源リレー２５の切り換えによってパチッというポップノイズが発生しないように、１００ｍｓ程度の無音区間を待って行われる。このため、この処理では、まず、電圧切換フラグＦＣに１または２がセットされているかを判断し（Ｓ６０）、ＦＣに１または２がセットされている場合には（Ｓ６０でＹＥＳ）、今から１００ｍｓ程度の無音区間が継続するかを判定する（Ｓ６１）。この無音区間の判定は、図３（ｂ）の暗騒音測定処理の場合と同様である。
　今の時点から１００ｍｓの無音区間が継続すると判定された場合には（Ｓ６１でＹＥＳ）、電圧切換セットにセットされている値に従って電源電圧（電源リレー２５）を切り換える（Ｓ６２）。低電圧から高電圧に切り換えた場合には電圧モードフラグＦＶを０から１に反転し、高電圧から低電圧に切り換えた場合には電圧モードフラグＦＶを１から０に反転する（Ｓ６３）。そして、電圧切換フラグＦＣをリセット（０をセット）する（Ｓ６４）。
　なお、図４（ｂ）の動作において、電源電圧の切換タイミングである無音区間が検出されるまでに電圧切換フラグがリセット（＝０）されてしまった場合には、切り換えは行われない。
　なお、低電圧モードのとき、ＤＳＰ１２にダイナミックレンジ圧縮（ＤＲＣ）処理を行わせて、オーディオ信号がクリップしにくくなるようにしてもよい。また、ＤＲＣ処理を電源切換フラグ２１Ｅに１が設定されているとき、すなわち、低電圧から高電圧への切り換えが決定されているが、まだ切換タイミングが到来していないときのみに行ってもよい。
　以上の実施形態では、１つの電力増幅回路１６に１つのスピーカ２が接続されている形態について説明したが、電力増幅回路１６は１つに限定されない。２チャンネル、５．１チャンネルなど複数の電力増幅回路１６を備えていてもよい。複数の電力増幅回路１６を備える場合において、各電力増幅回路１６に別々に電源リレー２５が設けられている場合には、図２（ｂ）のスピーカサイズ、すなわち低電圧固定モードの判断を各電力増幅回路１６（接続されているスピーカ２）について別々に実行すればよい。
　また、複数の電力増幅回路１６に共通に１つの電源リレー２５が設けられている場合には、図２（ａ）のスピーカサイズ検出処理で検出されたスピーカサイズのうち最小のものに合わせるようにしてもよい。すなわち、１台でも小型スピーカが検出された場合には、低電圧固定モードとしてもよい。また、主要なスピーカ（たとえばフロントチャンネル）のスピーカサイズに合わせるようにしてもよい。
　また、電力増幅回路１６は、Ａ級増幅回路であっても、ＡＢ級、Ｂ級増幅回路であってもよい。電源回路は、単極電源であっても両極電源であってもよい。
　また、この実施形態では、電源電圧は高電圧（５０Ｖ）、低電圧（２０Ｖ）の２段階であったが、電源電圧の段階数、電圧はこれに限定されない。段階数が３段階以上の場合には、その段階数に合わせた区切り数で、クリップ回数ｎｃ、平均信号レベルｓａ、ボリューム値ｅｖなどのパラメータを判定すればよい。
　本出願は、２０１２年　２月２３日出願の日本特許出願（特願２０１２－０３７７３２）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　本発明によれば、信号レベル（スピーカ音量）の大きさに応じて、増幅回路に供給する電源電圧を高電圧から低電圧へ切り換えることができ、省電力に寄与することができるとともに、大音量でオーディオを再生する場合には電源電圧を高くして音質を損なうことを避けることができるオーディオアンプを提供することができる。
１　オーディオアンプ
２　スピーカ
３　マイク
１２　ＤＳＰ
１２Ａ　ピークホールド部
２１　メモリ
２１Ａ　スピーカサイズ記憶エリア
２１Ｂ　ボリューム値記憶エリア
２１Ｃ　低電圧固定モードフラグ
２１Ｄ　電圧モードフラグ
２１Ｅ　電圧切換フラグ

Claims (9)

  1. 　入力されたオーディオ信号を電源電圧の範囲で増幅する増幅回路と、
    　複数の電源電圧を発生する電源回路と、
    　前記複数の電源電圧のうちの１つを、前記増幅回路に供給する電源電圧として選択する電源リレーと、
    　前記電源リレーによる電源電圧の選択を切り換える条件である切換条件が成立しているかを判定する切換条件判定部と、
    　前記電源リレーの動作時間以上の前記オーディオ信号の無音区間を検出する無音区間検出部と、
    　前記切換条件が成立しており、且つ前記無音区間が検出されたとき、該無音区間中に前記電源電圧を切り換えるために前記電源リレーに指示する切換指示手段と、
    　を備えたオーディオアンプ。
  2. 　前記切換条件判定部は、前記オーディオ信号の平均信号レベル、前記オーディオ信号の信号レベルを調整するボリューム調整部の設定値であるボリューム値、および、前記オーディオ信号が前記増幅回路の線形領域を超えた回数であるクリップ回数の少なくとも１つに基づいて、前記切換条件が成立したかを判定する請求項１に記載のオーディオアンプ。
  3. 　前記オーディオ信号の信号レベルが所定レベル以下のときに、リスニング空間の暗騒音レベルを測定する暗騒音測定部と、
    　前記オーディオ信号の信号レベルから前記暗騒音レベルを減算した実効信号レベルの時系列の平均値である平均実効信号レベルを算出する平均実効信号レベル算出部と、
    　をさらに備え、
    　前記切換条件判定部は、前記平均実効信号レベルおよび前記暗騒音レベルに基づいて、前記増幅回路に入力されるオーディオ信号の信号レベルを推定し、該推定された信号レベルに基づいて前記切換条件が成立したかを判定する請求項１に記載のオーディオアンプ。
  4. 　前記増幅回路に接続されるスピーカの大きさを示すパラメータが、所定の大きさよりも小さいスピーカを示す内容であった場合、前記電源リレーによる電源電圧の選択を該所定の大きさよりも小さいスピーカに適合した電源電圧に切り換え、前記切換条件判定部の動作を停止する低電圧固定モード設定部をさらに備えた請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のオーディオアンプ。
  5. 　前記無音区間検出部は、前記入力されたオーディオ信号を遅延させるバッファを有し、前記バッファに記憶されるオーディオ信号を監視することによって、前記オーディオ信号の無音区間を検出する請求項１に記載のオーディオアンプ。
  6. 　入力されたオーディオ信号を電源電圧の範囲で増幅回路によって増幅する工程と、
    　電源回路で発生された複数の電源電圧のうちの１つを、前記増幅回路に供給する電源電圧として電源リレーによって選択する工程と、
    　前記電源電圧の選択を切り換える条件である切換条件が成立しているかを判定する工程と、
    　前記電源リレーの動作時間以上の前記オーディオ信号の無音区間を検出する工程と、
    　前記切換条件が成立しており、且つ前記無音区間が検出されたとき、該無音区間中に前記電源電圧を切り換える工程と、
    　を備えた電源電圧切替え方法。
  7. 　前記オーディオ信号の平均信号レベル、前記オーディオ信号の信号レベルを調整するボリューム調整部の設定値であるボリューム値、および、前記オーディオ信号が前記増幅回路の線形領域を超えた回数であるクリップ回数の少なくとも１つに基づいて、前記切換条件が成立したかを判定する請求項６に記載の電源電圧切替え方法。
  8. 　前記オーディオ信号の信号レベルが所定レベル以下のときに、リスニング空間の暗騒音レベルを測定する工程と、
    　前記オーディオ信号の信号レベルから前記暗騒音レベルを減算した実効信号レベルの時系列の平均値である平均実効信号レベルを算出する工程と、
    　をさらに備え、
    　前記平均実効信号レベルおよび前記暗騒音レベルに基づいて、前記増幅回路に入力されるオーディオ信号の信号レベルを推定し、該推定された信号レベルに基づいて前記切換条件が成立したかを判定する請求項６に記載の電源電圧切替え方法。
  9. 　前記増幅回路に接続されるスピーカの大きさを示すパラメータが、所定の大きさよりも小さいスピーカを示す内容であった場合、前記電源リレーによる電源電圧の選択を該所定の大きさよりも小さいスピーカに適合した電源電圧に切り換え、前記切換条件の判定動作を停止する請求項６乃至請求項８のいずれかに記載の電源電圧切替え方法。
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