WO2020003745A1 - オーディオ装置、オーディオ再生方法及びオーディオ再生プログラム - Google Patents

オーディオ装置、オーディオ再生方法及びオーディオ再生プログラム Download PDF

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宜紀 田森
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    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
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    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/04—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for correcting frequency response

Definitions

  • the present disclosure relates to an audio device, an audio reproduction method, and an audio reproduction program.
  • Patent Literature 1 discloses a digital signal reproducing device that performs high-quality audio reproduction by using a direct stream digital (DSD) signal.
  • DSD direct stream digital
  • One object of the present disclosure is to provide an audio device, an audio reproduction method, and an audio reproduction program that achieve improvement in audio characteristics.
  • the present disclosure for example, An arbitrary sound source signal, or a first path for performing delta-sigma modulation on a signal generated based on the arbitrary sound source signal; A second path not performing delta-sigma modulation on the DSD excitation signal or a signal generated based on the DSD excitation signal; A combining unit that combines the signal from the first path and the signal from the second path; And an output unit that outputs the signal synthesized by the synthesis unit.
  • the present disclosure for example, An arbitrary sound source signal, or a signal from a first path that performs delta-sigma modulation on a signal generated based on the arbitrary sound source signal; An audio reproduction method for synthesizing a DSD sound source signal or a signal generated based on the DSD sound source signal with a signal from a second path that does not perform delta-sigma modulation.
  • the present disclosure for example, An arbitrary sound source signal, or a signal from a first path that performs delta-sigma modulation on a signal generated based on the arbitrary sound source signal; An audio reproduction program for synthesizing a DSD sound source signal or a signal generated based on the DSD sound source signal with a signal from a second path that does not perform delta-sigma modulation.
  • the effects described here are not necessarily limited, and may be any of the effects described in the present disclosure.
  • the contents of the present disclosure are not to be construed as being limited by the illustrated effects.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of the audio device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a time chart (balance drive type) showing the PWM conversion method according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a time chart (single-end drive type) showing the PWM conversion method according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of an audio device according to a first comparative example.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of an audio device according to a second comparative example.
  • FIG. 6 is a time chart (balance drive type) showing the PWM conversion method for the second comparative example.
  • FIG. 7 is a time chart showing the PWM conversion method for the second comparative example (single-end drive type).
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of an audio device according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a time chart (balance drive type) showing a PWM conversion method according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a time chart (single-end drive type) showing a PWM conversion method according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of an audio device according to the third embodiment.
  • FIG. 12 is a block diagram illustrating various configurations of the output unit according to the embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of an audio device according to a modification.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an audio device 1 according to the first embodiment.
  • the audio device 1 according to the first embodiment uses a DSD (Direct Stream Digital) signal as a digital audio source 2.
  • DSD Direct Stream Digital
  • Fs 44.1 [kHz].
  • the frequency of the master clock of the system necessary for the reproduction of the DSD signal has some values adopted in a practical range, but is set to 1024 * Fs (45.1584 [MHz]) in the present embodiment. Since the DSD signal can secure a high dynamic range with a very high sampling frequency, it is used for various audio devices that enable high-quality sound reproduction, that is, so-called high-resolution sound reproduction.
  • a DSD signal is described as an example of a signal.
  • a signal serving as a sound source of the audio device 1 includes not only a DSD signal but also a PWM-converted signal. If so, various types of signals can be adopted.
  • the DSD signal output from the digital audio source 2 is branched into a DSP 11 and a first path provided with a delta-sigma modulator 12, and a second path provided with a delay unit 13.
  • the first path and the second path are combined (digitally added) by the combining unit 14 and input to the output unit 20.
  • a PWM (Pulse Width Modulation) converter 21 an analog LPF (Low-Pass Filter) 22, and a drive circuit 23 are connected in series in this order. That is adopted.
  • the output from the output unit 20 is emitted by the speaker 3.
  • the DSP (Digital Signal Processor) 11 can execute an equalizing process (hereinafter, referred to as an EQ process) and a volume control process. These processes can be set by the user using an input unit (not shown) provided in the audio device 1. First, the EQ processing will be described.
  • the transfer characteristic given by the EQ processing of the DSP 11 be EQ ( ⁇ ).
  • the transfer characteristics by the EQ processing are given by the DSP 11.
  • the DSP converts the DSD signal into a PCM (Pulse Code Modulation) signal to give a transfer characteristic EQ ( ⁇ ).
  • PCM Pulse Code Modulation
  • EQ ( ⁇ ) a transfer characteristic
  • the format of the signal output from the DSP 11 is [64 Fs, 16 bits].
  • the signal output from the DSP 11 is input to the delta-sigma modulator 12 and is quantized to [64 Fs, 1 bit].
  • the DSD signal output from the digital audio source 2 is delayed by the delay unit 13 by the delay amount of the DSP 11 and the digital sigma modulator 12, and Is output to As described above, the delay unit 13 compensates for the delay generated in the first path such as the DSP 11 and synchronizes the signal from the first path with the signal from the second path.
  • the synthesizing unit 14 the output of the first path, that is, the signal [64Fs, 1 bit] from the delta-sigma modulator 12, and the output of the second path, that is, the signal [64Fs, 1 bit] from the delay unit 13, are output. Synthesis (in this case, digital addition) is performed.
  • both signals are 1-bit signals that can take binary values of “0” and “1”
  • the signal output from the combining unit 14 is represented by ternary values of “0”, “1”, and “2”. 2 bit signal.
  • the transfer characteristic of the signal output from the combining unit 14 is “EQ ( ⁇ ) +1” obtained by combining “EQ ( ⁇ )” on the first path and “1” on the second path.
  • the signal [64Fs, 2 bits] output from the synthesizing unit 14 is input to the PWM converter 21 and subjected to PWM conversion. After that, the high frequency is cut by the analog LPF 22, driven by the drive circuit 23, and sound is output from the speaker 3. Is output as
  • FIG. 2 is a time chart (balance drive type) showing the PWM conversion method according to the first embodiment.
  • the balanced drive type is a method in which both terminals of the speaker 3 are driven by a signal
  • the single-end drive type is that one terminal of the speaker 3 is driven by a signal and the other terminal is used as a reference. This is a method of connecting (grounding) to ground.
  • the balanced drive type requires two PWMs (Positive / Negative), but the description will be made with one (Positive) for simplicity.
  • the signal [64 Fs, 2 bits] synthesized by the synthesis unit 14 is input to the PWM converter 21. Since the combined signal is 2 bits, it takes one of the values “0”, “1”, and “2”.
  • the PWM converter 21 converts the signal into a signal having a long pulse width in the order of “0”, “1”, and “2”.
  • FIG. 3 shows a time chart of the PWM conversion method according to the first embodiment for the single-end drive type.
  • the center of the pulse is located at the center in the cycle, and the signal is converted into a signal having a long pulse width in the order of “0”, “1”, and “2”.
  • the single-end drive type has fewer options for volume adjustment by PWM conversion than the balance drive type, and therefore, when the single-end drive type is adopted, it is advantageous in that the volume adjustment can be finely performed.
  • the volume control process executed by the DSP 11 in the first embodiment will be described.
  • the sound volume control process in the configuration of the above-described EQ process, by replacing EQ ( ⁇ ) with the sound volume control, it is possible to generate a PWM signal subjected to the sound volume control.
  • the volume control since the volume control is performed on a signal treated as a PCM signal, the volume control can be performed at a detailed stage.
  • the transmission characteristic of the signal output from the synthesizing unit 14 is “EQ ( ⁇ ) +1” obtained by synthesizing “EQ ( ⁇ )” of the first path and “1” of the second path. It becomes.
  • the volume control process may be performed by both the DSP 11 and the PWM converter 21. Assuming that the magnification in the volume control process in the PWM converter 21 is ⁇ , the signal transmission characteristic is “ ⁇ ⁇ [EQ ( ⁇ ) +1]”.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of the audio device 1 according to the first comparative example.
  • a digital audio source 2 a digital audio source 2
  • a DSP 41 a delta-sigma modulator 42
  • a PWM converter 43 a PWM converter 43
  • an analog LPF 44 a drive circuit 45
  • a speaker 3 a speaker 3
  • the DSD signal [64 Fs, 1 bit] output from the digital audio source 2 is converted into a PCM signal in the DSP 41 and subjected to EQ processing, volume control processing, and the like.
  • the signal [64 Fs, 16 bits] output from the DSP 41 is converted into a signal [64 Fs, 4 bits] quantized by the delta-sigma modulator 42 and subjected to PWM conversion by the PWM converter 43.
  • the output of the PWM converter 43 is cut in the high frequency range by the analog LPF 44, driven by the drive circuit 45, and output from the speaker 3 as sound.
  • the DSP 41 can perform the EQ processing and the volume control processing.
  • the delta-sigma modulator 42 is inserted into the signal path, data information (coarse and fine information) included in the DSD signal serving as a sound source is lost, and audio characteristics deteriorate due to the addition of quantization noise. Become.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of the audio device 1 according to the second comparative example.
  • a digital audio source 2 a PWM converter 43, an analog LPF 44, a drive circuit 45, and a speaker 3 are sequentially connected in series.
  • the DSD signal [64 Fs, 1 bit] output from the digital audio source 2 is subjected to PWM conversion by the PWM converter 43.
  • the output of the PWM converter 43 is cut in the high frequency range by the analog LPF 44, driven by the drive circuit 45, and output from the speaker 3 as sound.
  • the second comparative example does not use the delta-sigma modulator 42 unlike the first comparative example, it is advantageous in terms of loss of coarse / fine information and deterioration of audio characteristics such as addition of quantization noise. .
  • DSP 41 since there is no DSP 41, there are restrictions such as that EQ processing cannot be performed and volume control processing must be performed by the PWM converter 43. In particular, in the volume control process, it is difficult to control the volume at a detailed stage.
  • FIG. 6 is a time chart (balance drive type) for explaining volume control during PWM conversion for the second comparative example.
  • the DSD signal used in the second comparative example uses the format of [64 Fs, 1 bit] as in the first embodiment.
  • the master clock is set to 1024 * Fs (45.1584 M [Hz]). Therefore, as shown in FIG. 5, a master clock for 16 cycles is included in one sampling cycle.
  • FIG. 7 shows a time chart of volume control at the time of PWM conversion for the single-end drive type. As can be seen from FIG. 7, in the single-end drive type, the number (four) is reduced as compared with the number of volume settings (eight) in the balance drive type.
  • the DSD signal of such a format is subjected to volume control in the PWM converter 43.
  • the DSD signal only two patterns of “1” and “0” are output every 64 Fs which is the sampling frequency, and the audio waveform is determined by the pulse density.
  • FIG. 6 shows a case where “1” and “0” are output in two samples for ease of explanation.
  • the resolution at which the shape of the PWM signal is determined is determined by the relationship between the frequency of the master clock and the carrier frequency of the PWM signal.
  • the shapes of the eight patterns of PWM signals indicated by Volume0 to Volume7 are used. Can be taken. Therefore, in the PWM conversion, the volume control can be performed with only eight patterns.
  • the DSP 41 converts the signal into a multi-bit PCM signal for EQ processing and volume control processing. Is required. As a result, since the signal passes through the delta-sigma modulator 42, quantization noise is added and audio characteristics deteriorate.
  • the DSD signal output from the digital audio source 2 is driven by the PWM converter 21 and the analog LPF 22.
  • the signal is converted into an analog audio signal for driving the circuit 23. Therefore, quantization noise is not added to the DSD signal passing through the second path, and data information (density information of the PDM) included in the DSD signal itself can be held.
  • the DSP 11 is advantageous in that the volume control can be performed at a finer step than at the coarse level by the PWM converter 43 as described in the second comparative example.
  • the second comparative example (FIG. 5) will be compared with the first embodiment (FIG. 1).
  • the second comparative example (FIG. 4) it is necessary to control the volume using the PWM converter 43.
  • the steps that can be taken by the volume control are coarse (in the example of FIG. 6, There are only eight patterns, and in the example of FIG. 7, there are only four patterns).
  • the EQ processing cannot be performed.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of the audio device 1 according to the second embodiment.
  • the bit extenders 15 and 16 are added to the first path and the second path in the first embodiment, respectively.
  • the format of the signal output from the bit extender 15 on the first path side is [64 Fs, 3 bits].
  • the process of the bit extender 15 converts binary values of “1” and “0” into 001 (0.25) and 111 ( ⁇ 0.25) in 3 bits.
  • the output of the bit extender 16 on the second path side is [64 Fs, 3 bits].
  • bit extension process a process of converting binary values of “1” and “0” into 010 (0.5) and 110 ( ⁇ 0.5) in 3 bits is performed.
  • the output range of the bit extender 15 on the first path side is set to take a value of ⁇ 0.25
  • the output range of the bit expander 16 on the second path side is The range is set to take a value of ⁇ 0.5, and the composition ratio (volume ratio) in the composition unit 14 is adjusted.
  • the signal after being combined (digitally added) by the combining unit 14 that combines the signal of the first path and the signal of the second path is [64 Fs, 3 bits], and the possible value is 3 bits of 011 ( 0.75), 001 (0.25), 111 ( ⁇ 0.25), and 101 ( ⁇ 0.75).
  • the PWM converter 21 performs PWM conversion of these four values.
  • FIG. 9 is a time chart (balance drive type) showing a PWM conversion method according to the second embodiment.
  • the smaller the value, the shorter the pulse width is set.
  • the output of the PWM converter 21 is cut in the high frequency range by the analog LPF 22, driven by the drive circuit 23, and output from the speaker 3 as sound.
  • FIG. 10 shows a time chart of the PWM conversion method according to the second embodiment for the single-end drive type. In each of the single-end drive types, the center of the pulse is located at the center in the cycle, and the smaller the value, the shorter the pulse width.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of the audio device 1 according to the third embodiment.
  • a point having a first path provided with the delta-sigma modulator 33 and a second path not provided with the delta-sigma modulator 33 is provided.
  • the configuration and function are different from those of the above-described embodiment.
  • a path for returning the output from the drive circuit 23 to the synthesizing unit 14 is defined as a first path, and forms a feedback system.
  • an analog LPF 31, a multiplier 32, and a delta-sigma modulator 33 are provided in series.
  • the signal output from the drive circuit 23 is supplied to the speaker 3 and is also input to the analog LPF 31 provided on the first path to cut the high frequency. Then, after being multiplied by a predetermined coefficient M (M ⁇ 1) in the multiplication unit 32, it is quantized by the delta-sigma modulator 33.
  • the combining unit 14 generates a signal to be input to the PWM converter 21 by subtracting (digital subtraction) the signal output from the delta-sigma modulator 33 from the DSD signal output from the digital audio source 2.
  • the output of the PWM converter 21 is cut in the high frequency range by the analog LPF 22, driven by the drive circuit 23, and output from the speaker 3 as sound.
  • the signal on the first path provided with the delta-sigma modulator 33 and the signal on the second path not provided with the delta-sigma modulator 33 are combined by the combining unit 14.
  • digitally synthesizing digital subtraction
  • a feedback system is configured, and noise and distortion of the audio signal output from the drive circuit 23 can be reduced.
  • the feedback system can be configured while maintaining the high sampling rate of the DSD signal, signal delay caused by lowering the sampling rate can be suppressed. Further, it is possible to extend the frequency band to be subjected to feedback control, and it is possible to increase the feedback effect.
  • FIG. 12 is a block diagram illustrating various configurations of the output unit 20 according to the modification.
  • the output unit 20 has a configuration in which the PWM converter 21, the analog LPF 22, and the drive circuit 23 are connected in series.
  • the output unit 20 may employ various types. Is possible.
  • FIG. 12A shows a form in which a PWM converter 21, a drive circuit 23, and an analog LPF 22 are connected in series as an output unit 20.
  • the drive circuit 23 of the first embodiment is an analog amplifier
  • the drive circuit 23 of FIG. 12A is different in that it is a digital amplifier.
  • FIG. 12B shows a form in which the LPF 24 and the drive circuit 23 are connected in series in this order as the output unit 20.
  • the signal input to the LPF 24 is a digital signal.
  • the signal output from the synthesizing unit 14 can be converted into an analog signal by the LPF 24.
  • the output unit 20 not only these two forms but also various forms can be adopted.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of an audio device 1 according to a modification.
  • a signal other than the digital audio source 2 is used for the audio device 1 described with reference to FIG. 1 while the signal passing through the delta-sigma modulator 12 is a signal based on the digital audio source 2.
  • the other sound source signals are input to the DSP 11, subjected to EQ processing, volume control processing, etc., converted to [64 Fs, 16 bits] by the oversampling filter 17, and then converted to the digital audio source 2 by the delta-sigma modulator 12. Is quantized to [64 Fs, 1 bit].
  • the other configuration is the same as the configuration of the audio device 1 in FIG.
  • any sound source signal including the digital audio source 2 may be used as the sound source signal to be delta-sigma-modulated in the delta-sigma modulator 12.
  • the present disclosure can be realized in various forms such as an apparatus, a method, and a program.
  • a program that performs the function described in the above-described embodiment can be downloaded, and a device that does not have the function described in the embodiment can download the program, thereby performing the control described in the embodiment in the device. It becomes possible.
  • the present disclosure can also be realized by a server that distributes such a program.
  • the items described in each of the embodiments and the modified examples can be appropriately combined.
  • the present disclosure may employ the following configurations.
  • the audio device includes a delay unit that compensates for a delay generated in the first path.
  • the second path includes a delay unit that compensates for a delay generated in the first path.
  • a bit extender is provided in each of the first path and the second path.
  • the synthesis unit digitally adds a signal from the first path and a signal from the second path.
  • the second path performs delta-sigma modulation on a signal output from the output unit,
  • the audio device according to any one of (1) to (7), wherein the synthesis unit digitally subtracts a signal from the second path from a signal from the first path.
  • An audio reproducing program for synthesizing a DSD sound source signal or a signal generated based on the DSD sound source signal with a signal from a second path that does not perform delta-sigma modulation.

Abstract

任意の音源信号、もしくは、任意の音源信号に基づき生成された信号にデルタシグマ変調を行う第１の経路と、ＤＳＤ音源信号、もしくは、ＤＳＤ音源信号に基づき生成された信号にデルタシグマ変調を行わない第２の経路と、第１の経路からの信号と、第２の経路からの信号を合成する合成部と、合成部で合成された信号を出力する出力部と、を備えたオーディオ装置である。

Description

オーディオ装置、オーディオ再生方法及びオーディオ再生プログラム
　本開示は、オーディオ装置、オーディオ再生方法及びオーディオ再生プログラムに関する。
　現在、音楽などを再生するオーディオ装置は、ＣＤ（コンパクトディスク）によるデジタル化の開始から更なる技術開発のもと、様々なフォーマットによって高音質化が図られている。特許文献１には、ダイレクトストリームディジタル（ＤＳＤ）信号を使用することで、高音質なオーディオ再生を行うデジタル信号再生装置が開示されている。
特開２０００－１８２３３１号公報
　このような分野では、オーディオ特性の向上を図ることが望まれている。
　本開示は、オーディオ特性の向上を実現するオーディオ装置、オーディオ再生方法及びオーディオ再生プログラムを提供することを目的の一つとする。
　本開示は、例えば、
　任意の音源信号、もしくは、前記任意の音源信号に基づき生成された信号にデルタシグマ変調を行う第１の経路と、
　ＤＳＤ音源信号、もしくは、前記ＤＳＤ音源信号に基づき生成された信号にデルタシグマ変調を行わない第２の経路と、
　前記第１の経路からの信号と、前記第２の経路からの信号を合成する合成部と、
　前記合成部で合成された信号を出力する出力部と、を備えた
　オーディオ装置である。
　本開示は、例えば、
　任意の音源信号、もしくは、前記任意の音源信号に基づき生成された信号にデルタシグマ変調を行う第１の経路からの信号と、
　ＤＳＤ音源信号、もしくは、前記ＤＳＤ音源信号に基づき生成された信号にデルタシグマ変調を行わない第２の経路からの信号と、を合成する
　オーディオ再生方法である。
　本開示は、例えば、
　任意の音源信号、もしくは、前記任意の音源信号に基づき生成された信号にデルタシグマ変調を行う第１の経路からの信号と、
　ＤＳＤ音源信号、もしくは、前記ＤＳＤ音源信号に基づき生成された信号にデルタシグマ変調を行わない第２の経路からの信号と、を合成する
　オーディオ再生プログラムである。
　本開示の少なくとも一つの実施形態によれば、オーディオ特性の向上を図ることが可能となる。ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれの効果であっても良い。また、例示された効果により本開示の内容が限定して解釈されるものではない。
図１は、第１の実施形態に係るオーディオ装置の構成を示す図である。 図２は、第１の実施形態に係るＰＷＭ変換方法を示すタイムチャート（バランス駆動型）である。 図３は、第１の実施形態に係るＰＷＭ変換方法を示すタイムチャート（シングルエンド駆動型）である。 図４は、第１の比較例についてオーディオ装置の構成を示すブロック図である。 図５は、第２の比較例についてオーディオ装置の構成を示すブロック図である。 図６は、第２の比較例についてＰＷＭ変換方法を示すタイムチャート（バランス駆動型）である。 図７は、第２の比較例についてＰＷＭ変換方法を示すタイムチャートである（シングルエンド駆動型）。 図８は、第２の実施形態に係るオーディオ装置の構成を示す図である。 図９は、第２の実施形態についてＰＷＭ変換方法を示すタイムチャート（バランス駆動型）である。 図１０は、第２の実施形態についてＰＷＭ変換方法を示すタイムチャート（シングルエンド駆動型）である。 図１１は、第３の実施形態に係るオーディオ装置の構成を示す図である。 図１２は、実施形態に係る出力部の各種構成を示すブロック図である。 図１３は、変形例に係るオーディオ装置の構成を示す図である。
　以下、本開示の実施形態等について図面を参照しながら説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
＜１．第１の実施形態＞
＜２．第２の実施形態＞
＜３．第３の実施形態＞
＜４．変形例＞
　以下に説明する実施形態等は本開示の好適な具体例であり、本開示の内容がこれらの実施形態に限定されるものではない。
＜１．第１の実施形態＞
（オーディオ装置の構成）
　図１は、第１の実施形態に係るオーディオ装置１の構成を示す図である。第１の実施形態のオーディオ装置１は、ＤＳＤ（Direct Stream Digital）信号をデジタルオーディオソース２として使用する。ＤＳＤ信号のフォーマットはサンプリング周波数の違いによりいくつか種類が存在するが、本説明では［６４Ｆｓ，１ｂｉｔ］のフォーマットを使用している。ここで、Ｆｓ＝４４．１［ｋＨｚ］としている。また、ＤＳＤ信号再生に必要なシステムのマスタークロックの周波数は、実用可能な範囲でいくつか採用されている値があるが、本実施形態では１０２４＊Ｆｓ（４５．１５８４［ＭＨｚ］）としている。このようにＤＳＤ信号は、非常に高いサンプリング周波数によって高いダイナミックレンジを確保できるため、高音質な音響再生、いわゆるハイレゾと呼ばれる音響再生を可能とする各種オーディオ装置に使用されている。
　なお、第１の実施形態を含む本明細書の開示では、ＤＳＤ信号を信号の一例として説明するが、オーディオ装置１の音源となる信号には、ＤＳＤ信号のみならず、ＰＷＭ変換された信号であれば各種形態の信号を採用することが可能である。
　デジタルオーディオソース２から出力されるＤＳＤ信号は、ＤＳＰ１１と、デルタシグマ変調器１２が設けられた第１の経路、遅延器１３が設けられた第２の経路に分岐している。第１の経路、第２の経路は合成部１４で合成（デジタル加算）され、出力部２０に入力される。出力部２０には、各種形態を採用することが考えられるが、本実施形態では、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）変換器２１、アナログＬＰＦ（Low-Pass Filter）２２、ドライブ回路２３を順に直列に接続した形態が採用されている。出力部２０からの出力はスピーカ３にて放音されることになる。
　第１の実施形態中、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）１１は、イコライジング処理（以下、ＥＱ処理という。）、及び、音量制御処理を実行可能としている。これら処理は、オーディオ装置１に設けられた入力部（図示せず）を使用して、ユーザが設定することが可能である。まず、ＥＱ処理について説明する。
　説明容易化のために、ＤＳＰ１１のＥＱ処理で与える伝達特性をＥＱ（β）とする。第１の経路では、ＤＳＰ１１でＥＱ処理による伝達特性が付与される。その際、ＤＳＰでは、ＤＳＤ信号をＰＣＭ（Pulse Code Modulation）信号に変換して、伝達特性ＥＱ（β）を与えることとしている。ＰＣＭ信号として扱うことで、微細なＥＱ処理、及び、細かい段階で音量調整を行うことが可能となる。ＤＳＰ１１から出力される信号のフォーマットは、［６４Ｆｓ，１６ｂｉｔ］となる。ＤＳＰ１１から出力された信号は、デルタシグマ変調器１２に入力されて［６４Ｆｓ，１ｂｉｔ］に量子化される。
　一方、遅延器１３が設けられた第２の経路では、デジタルオーディオソース２から出力されたＤＳＤ信号は、遅延器１３にてＤＳＰ１１とデジタルシグマ変調器１２の遅れ量分だけ遅延され、合成部１４に出力される。このように遅延器１３は、ＤＳＰ１１等、第１の経路で生じる遅延を補償し、第１の経路からの信号と第２の経路からの信号を同期させている。合成部１４では、第１の経路の出力、すなわち、デルタシグマ変調器１２からの信号［６４Ｆｓ，１ｂｉｔ］と、第２の経路の出力、すなわち、遅延器１３からの信号［６４Ｆｓ，１ｂｉｔ］が合成（この場合、デジタル加算）される。両信号共に"０"と"１"の２値を取り得る１ｂｉｔ同士の合成であるため、合成部１４から出力される信号は、"０"と"１"と"２"の３値で表現される２ｂｉｔ信号となる。合成部１４から出力される信号の伝達特性は、第１の経路の「ＥＱ（β）」と、第２の経路の「１」を合成した「ＥＱ（β）＋１」となる。
　合成部１４から出力される信号［６４Ｆｓ，２ｂｉｔ］は、ＰＷＭ変換器２１に入力されＰＷＭ変換が行われた後、アナログＬＰＦ２２で高域がカットされ、ドライブ回路２３で駆動され、スピーカ３から音として出力される。
　図２は、第１の実施形態に係るＰＷＭ変換方法を示すタイムチャート（バランス駆動型）である。一般的にドライバ駆動方式としてはバランス駆動型とシングルエンド駆動型がある。ここで、バランス駆動型とは、スピーカ３の両端子を信号で駆動する方式であり、シングルエンド駆動型とは、スピーカ３の片側の端子を信号で駆動し、もう一方の端子を基準となるグラウンドに接続（接地）する方式である。なお、バランス駆動型ではＰＷＭが２本（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ／Ｎｅｇａｔｉｖｅ）必要であるが、省略のため１本（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ）で説明する。ＰＷＭ変換器２１には、合成部１４で合成された信号［６４Ｆｓ，２ｂｉｔ］が入力される。合成された信号は２ｂｉｔであるため、「０」、「１」、「２」の何れかの値を取ることになる。ＰＷＭ変換器２１では、「０」、「１」、「２」の順で、長いパルス幅の信号に変換することとしている。
　図３に、シングルエンド駆動型について、第１の実施形態に係るＰＷＭ変換方法のタイムチャートを示しておく。シングルエンド駆動型では、何れも、周期内の中心にパルスの中央を位置させており、「０」、「１」、「２」の順で、長いパルス幅の信号に変換することとしている。シングルエンド駆動型は、バランス駆動型と比較して、ＰＷＭ変換による音量調整の選択肢が少ないため、シングルエンド駆動型を採用した場合には、音量調整を細かくできる点において有利である。
　次に、第１の実施形態において、ＤＳＰ１１で実行される音量制御処理について説明する。音量制御処理は、前述したＥＱ処理の構成において、ＥＱ（β）を音量制御に置き換えることで、音量制御が施されたＰＷＭ信号を生成することが可能である。なお、ＤＳＰ１１では、ＰＣＭ信号として扱われる信号に対して音量制御が行われるため、細かい段階で音量制御を行うことが可能である。音量制御処理についても、合成部１４から出力される信号の伝達特性は、第１の経路の「ＥＱ（β）」と、第２の経路の「１」を合成した「ＥＱ（β）＋１」となる。
　なお、後で説明するように、ＰＷＭ変換器２１においても音量制御処理を行うことが可能であるが、ＰＷＭ変換器２１では、細かい段階で音量制御を行うことが困難である。音量制御処理は、ＤＳＰ１１と、ＰＷＭ変換器２１の両方で行うこととしてもよい。ＰＷＭ変換器２１での音量制御処理における倍率をγとした場合、信号の伝達特性は、「γ×［ＥＱ（β）＋１］」となる。
　以上、第１の実施形態に係るオーディオ装置１の構成について説明したが、第１の実施形態に係るオーディオ装置１の利点について説明するため、２つの比較例（第１の比較例、第２の比較例）を説明する。
（第１の比較例）
　図４は、第１の比較例についてオーディオ装置１の構成を示すブロック図である。第１の比較例では、デジタルオーディオソース２、ＤＳＰ４１、デルタシグマ変調器４２、ＰＷＭ変換器４３、アナログＬＰＦ４４、ドライブ回路４５、スピーカ３が順に直列接続されている。
　デジタルオーディオソース２から出力されるＤＳＤ信号［６４Ｆｓ，１ｂｉｔ］は、ＤＳＰ４１において、ＰＣＭ信号に変換され、ＥＱ処理、音量制御処理等が施される。ＤＳＰ４１から出力された信号［６４Ｆｓ，１６ｂｉｔ］は、デルタシグマ変調器４２で量子化された信号［６４Ｆｓ，４ｂｉｔ］に変換され、ＰＷＭ変換器４３でＰＷＭ変換が施される。ＰＷＭ変換器４３の出力は、アナログＬＰＦ４４で高域がカットされ、ドライブ回路４５で駆動され、スピーカ３から音として出力される。
　第１の比較例では、ＤＳＰ４１においてＥＱ処理、音量制御処理を行うことが可能である。一方、信号パスにデルタシグマ変調器４２が挿入されることで、音源となるＤＳＤ信号に含まれるデータ情報（粗密情報）が失われるとともに、量子化ノイズの付加によるオーディオ特性の劣化が生じることになる。
（第２の比較例）
　図５は、第２の比較例についてオーディオ装置１の構成を示すブロック図である。第２の比較例では、デジタルオーディオソース２、ＰＷＭ変換器４３、アナログＬＰＦ４４、ドライブ回路４５、スピーカ３が順に直列接続されている。
　デジタルオーディオソース２から出力されるＤＳＤ信号［６４Ｆｓ，１ｂｉｔ］は、ＰＷＭ変換器４３でＰＷＭ変換が施される。ＰＷＭ変換器４３の出力は、アナログＬＰＦ４４で高域がカットされ、ドライブ回路４５で駆動され、スピーカ３から音として出力される。
　第２の比較例では、第１の比較例のようにデルタシグマ変調器４２を使用していないため、粗密情報の損失、並びに、量子化ノイズの付加というオーディオ特性の劣化の点において有利である。しかしながら、ＤＳＰ４１を有していないため、ＥＱ処理を行うことができない、音量制御処理はＰＷＭ変換器４３で行うしかない等の制約が生じる。特に、音量制御処理については、細かい段階での音量が困難となる。
　図６は、第２の比較例についてＰＷＭ変換時における音量制御を説明するためのタイムチャート（バランス駆動型）である。第２の比較例で使用するＤＳＤ信号には、第１の実施形態と同様、［６４Ｆｓ，１ｂｉｔ］のフォーマットを使用している。また、マスタークロックには、１０２４＊Ｆｓ（４５．１５８４Ｍ［Ｈｚ］）としている。したがって、図５に示されるように、１サンプリング周期内には、１６周期分のマスタークロックが入ることになる。図７に、シングルエンド駆動型について、ＰＷＭ変換時における音量制御のタイムチャートを示しておく。図７から分かるように、シングルエンド駆動型では、バランス駆動型の音量設定数（８個）と比較して、その数（４個）が削減されたものとなっている。
　このようなフォーマットのＤＳＤ信号をＰＷＭ変換器４３において音量制御を行うことを考えてみる。ＤＳＤ信号はサンプリング周波数である６４Ｆｓ毎に"１"と"０"のどちらか２パターンのみが出力され、オーディオ波形はこのパルスの密度で決まっている。図６では、説明容易化のために、"１"と"０"が２サンプル内に出力された場合を記載している。ＰＷＭ信号の形状が決定される分解能は、マスタークロックの周波数とＰＷＭ信号のキャリア周波数の関係で決まることとなり、ＰＷＭ変換では、図６の場合ではVolume０～Volume７で示される８パターンのＰＷＭ信号の形状を取り得ることになる。したがって、ＰＷＭ変換では、わずか８パターンでしか音量制御を行うことができない。
（第１の実施形態の利点）
　第１の比較例（図４）のオーディオ装置１では、ＤＳＰ４１において、ＥＱ処理や音量制御処理のためマルチビット化されたＰＣＭ信号に変換されるため、ＰＷＭ変換に最適なビット数への量子化が必要となる。結果として、デルタシグマ変調器４２を介することになるため、量子化ノイズが付加されオーディオ特性の劣化が生じる。
　一方、第１の実施形態（図１）では、遅延器１３が設けられている第２の経路に着目すると、デジタルオーディオソース２から出力されるＤＳＤ信号は、ＰＷＭ変換器２１とアナログＬＰＦ２２によってドライブ回路２３を駆動するアナログのオーディオ信号に変換されている。したがって、第２の経路を通過するＤＳＤ信号には、量子化ノイズが付加されず、ＤＳＤ信号自体に含まれるデータ情報（ＰＤＭの粗密情報）も保持可能となる。一方、第１の経路では、ＤＳＰ１１によるＥＱ処理、並びに、音量制御処理を行うことが可能である。特に、ＤＳＰ１１では、第２の比較例で説明したようなＰＷＭ変換器４３による粗い段階での音量制御ではなく、細かい段階での音量制御を行うことが可能となる点において有利である。
　次に、第２の比較例（図５）と第１の実施形態（図１）を対比してみる。第２の比較例（図４）は、ＰＷＭ変換器４３を使用して音量制御を行う必要がある。ＰＷＭ変換器４３を使用した音量制御では、図６で説明したように、マスタークロックの周波数とＰＷＭ信号のキャリア周波数の関係で決まるため、音量制御で取り得る段階は粗くなる（図６の例では８パターンのみであり、図７の例では４パターンのみとなる）。また第２の比較例では、ＥＱ処理を行うことはできない。
　一方、第１の実施形態（図１）では、ＤＳＰ１１を使用して音量制御処理を実行するため、細かい段階で音量設定を選定することが可能となる。また、ＤＳＰ１１を使用してＥＱ処理を行うことも可能である。
＜２．第２の実施形態＞
　図８は、第２の実施形態に係るオーディオ装置１の構成を示す図である。この第２の実施形態では、第１の実施形態における第１の経路、及び、第２の経路、それぞれにビット拡張器１５、１６を追加した形態となっている。
　第１の経路側のビット拡張器１５から出力される信号のフォーマットは、［６４Ｆｓ，３ｂｉｔ］としている。このビット拡張器１５の処理は、"１"と"０"の２値を３ｂｉｔにおける００１（０．２５）と１１１（－０．２５）に変換する処理を行う。
　次に、第２の経路側のビット拡張器１６の出力は［６４Ｆｓ，３ｂｉｔ］としている。このビット拡張の処理は、"１"と"０"の２値を、３ｂｉｔにおける０１０（０．５）と１１０（－０．５）に変換する処理を行う。このように、第１の経路の側のビット拡張器１５の出力範囲は±０．２５の値をとるように設定されているのに対し、第２の経路の側のビット拡張器１６の出力範囲は±０．５の値をとるように設定されており、合成部１４における合成比（音量比）が調整されたものとなっている。
　したがって、第１の経路の信号と第２の経路の信号を合成する合成部１４で合成（デジタル加算）された後の信号は［６４Ｆｓ，３ｂｉｔ］となり、取り得る値としては、３ｂｉｔの０１１（０．７５）、００１（０．２５）、１１１（－０．２５）、１０１（－０．７５）の４値となる。ＰＷＭ変換器２１では、これら４値をＰＷＭ変換する。
　図９は、第２の実施形態についてＰＷＭ変換方法を示すタイムチャート（バランス駆動型）である。第２の実施形態では、値が小さいほどパルス幅を短く設定している。ＰＷＭ変換器２１の出力は、アナログＬＰＦ２２で高域がカットされ、ドライブ回路２３で駆動され、スピーカ３から音として出力される。図１０に、シングルエンド駆動型について、第２の実施形態に係るＰＷＭ変換方法のタイムチャートを示しておく。シングルエンド駆動型では、何れも、周期内の中心にパルスの中央を位置させており、値が小さいほどパルス幅を短く設定している。
＜３．第３の実施形態＞
　図１１は、第３の実施形態に係るオーディオ装置１の構成を示す図である。第３の実施形態では、第１、第２の実施形態と同様、デルタシグマ変調器３３が設けられた第１の経路と、デルタシグマ変調器３３が設けられていない第２の経路を有する点において共通するものの、その構成及び機能において前述の実施形態と異なったものとなっている。
　具体的には、ドライブ回路２３からの出力を合成部１４に戻す経路を第１の経路とし、フィードバック系を構成している。この第１の経路には、アナログＬＰＦ３１、乗算部３２、デルタシグマ変調器３３が直列に設けられている。ドライブ回路２３から出力される信号は、スピーカ３に供給されるとともに、第１の経路に設けられているアナログＬＰＦ３１に入力され高域がカットされる。そして、乗算部３２で所定係数Ｍ（Ｍ＜１）が乗算された後、デルタシグマ変調器３３で量子化される。
　合成部１４では、デジタルオーディオソース２から出力されるＤＳＤ信号から、デルタシグマ変調器３３から出力される信号を差し引く（デジタル減算）ことで、ＰＷＭ変換器２１に入力させる信号を生成している。ＰＷＭ変換器２１の出力は、アナログＬＰＦ２２で高域がカットされ、ドライブ回路２３で駆動され、スピーカ３から音として出力される。
　第３の実施形態に係る構成によれば、デルタシグマ変調器３３が設けられた第１の経路の信号と、デルタシグマ変調器３３が設けられていない第２の経路の信号を、合成部１４でデジタル的に合成（デジタル減算）することで、フィードバック系が構成され、ドライブ回路２３から出力されるオーディオ信号について、ノイズ、歪みを低減することが可能となっている。特に、ＤＳＤ信号の高サンプリングレートを維持したままフィードバック系を構成できているため、サンプリングレートを落とすことで生じる信号遅延を抑制することができる。また、フィードバック制御対象の周波数帯域を拡張することが可能であり、フィードバック効果を増加させることが可能となる。
＜４．変形例＞
　図１２は、変形例に係る出力部２０の各種構成を示すブロック図である。図１で説明した第１の実施形態では、出力部２０として、ＰＷＭ変換器２１、アナログＬＰＦ２２、ドライブ回路２３を直列に接続した形態を説明したが、出力部２０には各種形態を採用することが可能である。
　図１２（Ａ）は、出力部２０として、ＰＷＭ変換器２１、ドライブ回路２３、アナログＬＰＦ２２の順に直列接続した形態である。第１の実施形態のドライブ回路２３は、アナログアンプであるのに対し、図１２（Ａ）のドライブ回路２３はデジタルアンプである点において異なっている。その結果、第１の実施形態とは、ドライブ回路２３とアナログＬＰＦの順が入れ替わっている。図１２（Ｂ）は、出力部２０として、ＬＰＦ２４、ドライブ回路２３の順に直列接続した形態である。ここで、ＬＰＦ２４に入力される信号はデジタル信号である。このようにＰＷＭ変換器２１に代え、ＬＰＦ２４によって、合成部１４から出力される信号をアナログ化することも可能である。出力部２０としては、この２形態のみならず、各種形態を採用することが可能である。
　図１３は、変形例に係るオーディオ装置１の構成を示す図である。この変形例は、図１で説明したオーディオ装置１について、デルタシグマ変調器１２を通過する信号が、デジタルオーディオソース２に基づく信号であったのに対し、デジタルオーディオソース２以外の信号を使用する点において異なっている。例えば、デジタルオーディオソース２に対し、それと異なる音源信号をミキシングする場合に使用することができる。他の音源信号は、ＤＳＰ１１に入力され、ＥＱ処理、音量制御処理等が施され、オーバーサンプリングフィルタ１７で［６４Ｆｓ，１６ｂｉｔ］に変換された後、デルタシグマ変調器１２でデジタルオーディオソース２と同様の［６４Ｆｓ，１ｂｉｔ］に量子化される。その他の構成は、図１のオーディオ装置１における構成と同様である。この変形例のように、デルタシグマ変調器１２においてデルタシグマ変調される音源信号は、デジタルオーディオソース２を含む任意の音源信号を使用することとしてもよい。
　本開示は、装置、方法、プログラム等、各種形態で実現することが可能である。例えば、上述した実施形態で説明した機能を行うプログラムをダウンロード可能とし、実施形態で説明した機能を有しない装置が当該プログラムをダウンロードすることにより、当該装置において実施形態で説明した制御を行うことが可能となる。本開示は、このようなプログラムを配布するサーバにより実現することも可能である。また、各実施形態、変形例で説明した事項は、適宜組み合わせることが可能である。
　本開示は、以下の構成を採用することができる。
（１）
　任意の音源信号、もしくは、前記任意の音源信号に基づき生成された信号にデルタシグマ変調を行う第１の経路と、
　ＤＳＤ音源信号、もしくは、前記ＤＳＤ音源信号に基づき生成された信号にデルタシグマ変調を行わない第２の経路と、
　前記第１の経路からの信号と、前記第２の経路からの信号を合成する合成部と、
　前記合成部で合成された信号を出力する出力部と、を備えた
　オーディオ装置。
（２）
　前記第１の経路には、ＤＳＰが設けられている
　（１）に記載のオーディオ装置。
（３）
　前記ＤＳＰは、イコライジング処理を実行する
　（２）に記載のオーディオ装置。
（４）
　前記ＤＳＰは、音量制御処理を実行する
　（２）または（３）に記載のオーディオ装置。
（５）
　前記第２の経路には、前記第１の経路で生じる遅延を補償する遅延器が設けられている
　（１）から（４）の何れか１つに記載のオーディオ装置。
（６）
　前記第１の経路と、前記第２の経路には、それぞれ、ビット拡張器が設けられている
　（１）から（５）の何れか１つに記載のオーディオ装置。
（７）
　前記合成部は、前記第１の経路からの信号と、前記第２の経路からの信号をデジタル加算する
　（１）から（６）の何れか１つに記載のオーディオ装置。
（８）
　前記第２の経路は、前記出力部から出力される信号をデルタシグマ変調し、
　前記合成部は、前記第１の経路からの信号から、前記第２の経路からの信号をデジタル減算する
　（１）から（７）の何れか１つに記載のオーディオ装置。
（９）
　任意の音源信号、もしくは、前記任意の音源信号に基づき生成された信号にデルタシグマ変調を行う第１の経路からの信号と、
　ＤＳＤ音源信号、もしくは、前記ＤＳＤ音源信号に基づき生成された信号にデルタシグマ変調を行わない第２の経路からの信号と、を合成する
　オーディオ再生方法。
（１０）
　任意の音源信号、もしくは、前記任意の音源信号に基づき生成された信号にデルタシグマ変調を行う第１の経路からの信号と、
　ＤＳＤ音源信号、もしくは、前記ＤＳＤ音源信号に基づき生成された信号にデルタシグマ変調を行わない第２の経路からの信号と、を合成する
　オーディオ再生プログラム。
１：オーディオ装置　　　　　　　　 ２２：アナログＬＰＦ
２：デジタルオーディオソース　　　 ２３：ドライブ回路
３：スピーカ　　　　　　　　　　　 ２４：ＬＰＦ
１２：デルタシグマ変調器　　　　　 ３１：アナログＬＰＦ
１３：遅延器　　　　　　　　　　　 ３２：乗算部
１４：合成部　　　　　　　　　　　 ３３：デルタシグマ変調器
１５：ビット拡張器　　　　　　　　 ４２：デルタシグマ変調器
１７：オーバーサンプリングフィルタ ４３：ＰＷＭ変換器
１６：ビット拡張器　　　　　　　　 ４４：アナログＬＰＦ
２０：出力部　　　　　　　　　　　 ４５：ドライブ回路
２１：ＰＷＭ変換器

Claims (10)

  1. 　任意の音源信号、もしくは、前記任意の音源信号に基づき生成された信号にデルタシグマ変調を行う第１の経路と、
    　ＤＳＤ音源信号、もしくは、前記ＤＳＤ音源信号に基づき生成された信号にデルタシグマ変調を行わない第２の経路と、
    　前記第１の経路からの信号と、前記第２の経路からの信号を合成する合成部と、
    　前記合成部で合成された信号を出力する出力部と、を備えた
    　オーディオ装置。
  2. 　前記第１の経路には、ＤＳＰが設けられている
    　請求項１に記載のオーディオ装置。
  3. 　前記ＤＳＰは、イコライジング処理を実行する
    　請求項２に記載のオーディオ装置。
  4. 　前記ＤＳＰは、音量制御処理を実行する
    　請求項２に記載のオーディオ装置。
  5. 　前記第２の経路には、前記第１の経路で生じる遅延を補償する遅延器が設けられている
    　請求項１に記載のオーディオ装置。
  6. 　前記第１の経路と、前記第２の経路には、それぞれ、ビット拡張器が設けられている
    　請求項１に記載のオーディオ装置。
  7. 　前記合成部は、前記第１の経路からの信号と、前記第２の経路からの信号をデジタル加算する
    　請求項１に記載のオーディオ装置。
  8. 　前記第２の経路は、前記出力部から出力される信号をデルタシグマ変調し、
    　前記合成部は、前記第１の経路からの信号から、前記第２の経路からの信号をデジタル減算する
    　請求項１に記載のオーディオ装置。
  9. 　任意の音源信号、もしくは、前記任意の音源信号に基づき生成された信号にデルタシグマ変調を行う第１の経路からの信号と、
    　ＤＳＤ音源信号、もしくは、前記ＤＳＤ音源信号に基づき生成された信号にデルタシグマ変調を行わない第２の経路からの信号と、を合成する
    　オーディオ再生方法。
  10. 　任意の音源信号、もしくは、前記任意の音源信号に基づき生成された信号にデルタシグマ変調を行う第１の経路からの信号と、
    　ＤＳＤ音源信号、もしくは、前記ＤＳＤ音源信号に基づき生成された信号にデルタシグマ変調を行わない第２の経路からの信号と、を合成する
    　オーディオ再生プログラム。
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