JP2000197182A - ラウドネス制御方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 十分なラウドネス調整量を得ること。 【解決手段】 入力セレクタ部１１で選択された各チャ
ンネルの音声信号を帯域分割部１２で分割して、分割さ
れた各帯域の音量を、レベルコントロール部１３でメイ
ンボリューム１７による全体の音量変化に追従させて変
化させた後、ミックス回路１５で１チャンネルの音声信
号として合成する。さらに、全体の音量変化に音質、バ
ランスコントロール、フェーダーコントロールをも連動
させて、最適な音響システムを構築する。これにより、
ラウドネス調整量を十分に確保しながら音質、音像定位
の制御を行うことができ、車載用等の特殊な再生条件を
も加味した聴感感度補正を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車載用機器、家庭
用機器、ポータブル機器等の音響装置におけるラウドネ
ス制御方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の音響装置は、音量調整器の一部
に、簡易的にコンデンサおよび抵抗を接続して、このフ
ィルタ特性を用いて、低音、高音を音量に応じて変化さ
せている場合が多く、音量調整器が、ある音量以上の調
整位置ではほとんど効果がなく、また、ある音量以下の
調整位置では、同じパターンの周波数特性が音量に応じ
て平行移動するのが一般的であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方式では、＋６から１２ｄＢ程度の調整量しか得ら
れず、これ以上の調整量が必要な場合や、ラウドネス特
性としての音質を十分に得たい場合の要求には十分に答
えることができなかった。また、車載用装置の場合は、
従来の２チャンネルのみのラウドネス制御では、スピー
カの口径が取り付け位置の制約から制限される場合が多
く、また通常のリスニングポイントは、スピーカから等
距離にない場合がほとんどであり、リスニングポイント
での左右、前後のスピーカで同じラウドネス特性を持た
せても、各スピーカからの距離の相違でラウドネス特性
の効果が十分でなかった。また、再生帯域の異なる音源
が、ラジオ、テレビ、テープ、ＣＤ等のように４ヵ所以
上存在する場合があるため、音像定位、位相、音質に対
する配慮も含めた聴感感度補正が難しいという問題があ
った。特に、ラウドネス制御によって低音が強調される
場合には、スピーカが低い位置に設定される場合が多
く、音像が低くなってしまう。さらに、マルチスピーカ
システムやマルチアンプシステムを採用した場合のラウ
ンドネス効果も、２チャンネルシステムとあまり変わり
ないという問題があった。

【０００４】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、ラウドネス特性が十分効果的に得られる
ラウドネス制御方法およびその装置を提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、各チャンネルの音声信号を帯域分割し
て、分割された各帯域の音量を全体の音量変化に追従さ
せてラウドネス特性を実現するものであり、全体の音量
変化に音質、バランスコントロール、フェーダーコント
ロールをも連動させて、最適な音響システムを構築する
ようにしたものである。これにより、可変量を十分に確
保しながら音質、音像定位の制御を行うことができ、車
載用等の特殊な再生条件をも加味した聴感感度補正を行
うことができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、入力された音声信号の聴感感度を補正するために周
波数を帯域分割し、帯域分割された各周波数の音量を、
音声信号出力の全体の音量変化に追従して変化させるよ
うにしたラウドネス制御方法であり、従来はラウドネス
効果が制限されていたものを、各帯域毎に音量を調整す
るので、理論上はメインボリュームの調整範囲までラウ
ドネス効果を持たせることができるという作用を有す
る。

【０００７】本発明の請求項２に記載の発明は、帯域分
割時に各周波数のカットオフ周波数を全体の音量変化に
追従して変化させるようにした請求項１記載のラウドネ
ス制御方法であり、各帯域のレベルに応じてカットオフ
周波数を変化させることにより、分割した帯域間のつな
がりをよくすることができるという作用を有する。

【０００８】本発明の請求項３に記載の発明は、帯域分
割時に各周波数のカットオフ特性を複数段階に切り替え
るようにした請求項１記載のラウドネス制御方法であ
り、用途に応じて好みのラウドネス特性が選択できると
いう作用を有する。

【０００９】本発明の請求項４に記載の発明は、帯域分
割され、音量調整された各周波数毎の音声信号を取り出
して、独立したパワーアンプおよびスピーカから出力す
るようにした請求項１記載のラウドネス制御方法であ
り、リスニングポイントにおける最適なラウドネス特性
を得ることができるという作用を有する。

【００１０】本発明の請求項５に記載の発明は、帯域分
割された周波数のうち、特定の周波数領域を全体の音量
変化に追従して変化させることにより、音像の位置を変
化させるようにした請求項１記載のラウドネス制御方法
であり、特にスピーカ配置に制約のある車載音響システ
ムにおける音像の位置を改善できるという作用を有す
る。

【００１１】本発明の請求項６に記載の発明は、前後左
右に配置されたスピーカを有する音響システムにおい
て、全体の音量変化に追従してバランスコントロールお
よびフェーダーコントロールを連動させ、視聴者のリス
ニングポイントで最適化するようにした請求項１記載の
ラウドネス制御方法であり、特に視聴者の位置が左右前
後のスピーカの中央に位置しない車載用音響システムに
おけるステレオ感を改善できるという作用を有する。

【００１２】本発明の請求項７に記載の発明は、車載用
音響システムにおいて、音声信号出力中に他の装置の音
声案内信号が入力された場合に、周波数分割された中域
の音声信号のレベルを減衰させるとともに、音声案内信
号のレベルを上げるようにした請求項１記載のラウドネ
ス制御方法であり、音声案内信号入力時も最適なラウド
ネス特性を維持しながら、案内音声信号の明瞭度を向上
させることができるという作用を有する。

【００１３】本発明の請求項８に記載の発明は、聴感感
度を補正するための周波数を帯域分割する手段と、帯域
分割された各周波数の音量を、音声信号出力全体の音量
変化に追従して変化させる手段とを備えたラウドネス制
御装置であり、従来はラウドネス効果が制限されていた
ものを、各帯域毎に音量を調整するので、理論上はメイ
ンボリュームの調整範囲までラウドネス効果を持たせる
ことができるという作用を有する。

【００１４】本発明の請求項９に記載の発明は、帯域分
割時に各周波数のカットオフ周波数を全体の音量変化に
追従して変化させる手段を備えた請求項８記載のラウド
ネス制御装置であり、各帯域のレベルに応じてカットオ
フ周波数を変化させることにより、分割した帯域間のつ
ながりをよくすることができるという作用を有する。

【００１５】本発明の請求項１０に記載の発明は、帯域
分割時に各周波数のカットオフ特性を複数段階に切り替
える手段を備えた請求項８記載のラウドネス制御装置で
あり、用途に応じて好みのラウドネス特性が選択できる
という作用を有する。

【００１６】本発明の請求項１１に記載の発明は、帯域
分割された各周波数毎の音声信号を取り出して、独立し
たパワーアンプおよびスピーカから出力する手段を備え
た請求項８記載のラウドネス制御装置であり、リスニン
グポイントにおける最適なラウドネス特性を得ることが
できるという作用を有する。

【００１７】本発明の請求項１２に記載の発明は、帯域
分割された周波数のうち、特定周波数領域の音量を全体
の音量変化に追従して変化させる手段を備えた請求項８
記載のラウドネス制御装置であり、特にスピーカ配置に
制約のある車載音響システムにおける音像の位置を改善
できるという作用を有する。

【００１８】本発明の請求項１３に記載の発明は、前後
左右にスピーカを備えた音響システムにおいて、全体の
音量変化に追従して、バランスコントロールおよびフェ
ーダーコントロールを連動させ、視聴者のリスニングポ
イントで最適化する手段を備えた請求項８記載のラウド
ネス制御装置であり、特に視聴者の位置が左右前後のス
ピーカの中央に位置しない車載用音響システムにおける
ステレオ感を改善できるという作用を有する。

【００１９】本発明の請求項１４に記載の発明は、車載
用音響システムにおいて、音声信号と他の装置の音声案
内信号とを混合する手段を有し、音声信号出力中に他の
装置の音声案内信号が入力された場合に、周波数分割さ
れた中域の音声信号のレベルを減衰させるとともに、音
声案内信号のレベルを上げるように制御する手段を備え
た請求項８記載のラウドネス制御装置であり、音声案内
信号入力時も最適なラウドネス特性を維持しながら、案
内音声信号の明瞭度を向上させることができるという作
用を有する。

【００２０】以下、本発明の実施の形態を図面を参照し
て説明する。 （実施の形態１）まず、図１を参照して本発明における
ラウドネス制御方法および装置の全体について説明す
る。図１において、１１は音声信号の入力ソースを切り
替える入力セレクタ部であり、入力ソースとしてＣＤ、
テープ、ラジオ、その他を想定し、左チャンネルのみを
入力する場合を示している。全体ではこの制御ブロック
を４チャンネルまたは６チャンネル分備えている。１２
は入力された音声周波数の帯域分割を行う帯域分割部で
あり、ここでは低域と中域と高域の３つに分割してい
る。１３は帯域分割された各周波数の音量をメインボリ
ューム１７の音量変化に追従して変化させるレベルコン
トロール部であり、図２に示すような減衰特性を有する
ＶＣＡ（Voltage Controlled Amplifier）で構成されて
いる。１４はレベル調整された各周波数のためのバッフ
ァ、１５は各バッファ１４の出力を混合して１チャンネ
ルの信号（ここでは左チャンネル）に合成するミックス
回路である。１６はナビゲーション用の音声案内信号を
入力して、メインボリューム１７の音量変化に追従して
最適なミキシングレベルを設定するためのレベルコント
ロール部であり、レベルコントロール部１３と同様なＶ
ＣＡにより構成されている。１７は入力された音声信号
全体の音量調整を行うメインボリュームであり、図２に
示すように、そのコントロール電圧Ｖにより各ＶＣＡの
減衰量を制御する。１８はコントロールレベル部１３の
出力を外部のマルチアンプにより独立して制御するため
のマルチアンプ用出力端子である。なお、帯域分割部１
２およびレベルコントロール部１３は、ＤＳＰ（Digita
l Signal Processor）１９として一体に作られている。

【００２１】次に、上記実施の形態における動作につい
て説明する。入力セレクタ部１１で音源が選択される
と、その音声信号の周波数が帯域分割部１２で低域と中
域と高域の３つに分割され、それぞれレベルコントロー
ル部１３で、メインボリューム１７の可変量に応じて可
変される。レベルコントロール部１３における各ＶＣＡ
の可変抵抗器は、図２に示すように、メインボリューム
１７のコントロール電圧Ｖが高くなると減衰量が大きく
なるが、その減衰量は帯域によって異なるようにラウド
ネス制御され、ミックス回路１５により合成することに
より、２０に示すような必要なラウドネス特性を得るこ
とができる。ここで、メインボリューム１７による調整
を、聴感感度が例えば±２ｄＢステップでリニアに可変
できるようにすることで、ラウドネス効果をより高める
ことができる。

【００２２】（実施の形態２）図３は本発明のラウンド
ネス制御装置における帯域分割部１２およびレベルコン
トロール部１３の別の構成を示している。帯域分割部１
２およびレベルコントロール部１３はＶＣＡを備えてお
り、各ＶＣＡにおける可変抵抗器ＶＲ１からＶＲ１１
は、メインボリューム１７からのコントロール電圧Ｖに
応じてその減衰量を変化させる。帯域分割部１２におけ
るフィルタの抵抗部分に可変抵抗器ＶＲを用いて、帯域
分割時に各周波数のカットオフ周波数をメインボリュー
ム１７による全体の音量変化に追従して変化させること
により、各帯域における音量制御だけでなく、帯域間の
クロスオーバー周波数を同時に制御して、滑らかなラウ
ドネス特性を作り出すことができる。図４（ａ）は各帯
域のレベル調整のみを行う場合を示し、図４（ｂ）は各
帯域のレベルに応じてカットオフ周波数を可変させる場
合の特性を示しており、クロスオーバー周波数を調整す
ることにより、ラウドネス特性を滑らかにできる様子を
示している。

【００２３】（実施の形態３）図５は本発明のラウンド
ネス制御装置における帯域分割部およびレベルコントロ
ール部のさらに別の構成を示している。図５は低域部分
のみを示しているが、中域および高域部分においても同
様な構成を備えている。帯域分割部３１は、固定抵抗器
とアンプからなり、レベルコントロール部３２は、図３
に示した構成と同じである。３３は可変抵抗器ＶＲ１２
およびコンデンサＣ９からなるフィルタ回路である。そ
して、帯域分割部３１とレベルコントロール部３２と
は、スイッチＳＷ１を介して接続され、帯域分割部３１
とフィルタ回路３３とは、スイッチＳＷ１とＳＷ２とを
介して接続され、レベルコントロール部３２とフィルタ
回路３３とは、スイッチＳＷ３とＳＷ２とを介して接続
され、レベルコントロール部３２とフィルタ回路３３の
出力は、スイッチＳＷ４によって選択される。

【００２４】いま、スイッチＳＷ１をａ側、スイッチＳ
Ｗ３をｂ側、スイッチＳＷ４をａ側に接続すると、３４
に示すように、１８ｄＢ／ｏｃｔのカットオフ特性が得
られる。次にスイッチＳＷ１をａ側、スイッチＳＷ３を
ａ側、スイッチＳＷ２をｂ側、スイッチＳＷ４をｂ側に
接続すると、１２ｄＢ／ｏｃｔのカットオフ特性が得ら
れる。そして、スイッチＳＷ１をｂ側、スイッチＳＷ２
をａ側、スイッチＳＷ４をｂ側に接続すると、６ｄＢ／
ｏｃｔのカットオフ特性が得られる。このように、帯域
分割した各周波数のカットオフ特性を複数段階に切り替
えることにより、用途に応じてユーザの好みに適したラ
ウドネス特性を得ることができる。

【００２５】（実施の形態４）図６は本発明の実施の形
態４におけるラウドネス制御装置の要部の構成を示して
おり、ラウドネス制御装置本体の構成は図１に示したも
のと同じである。本実施の形態は、図１のマルチアンプ
用出力端子１８を利用したものである。左チャンネル低
域用のマルチアンプ出力端子４１ａ、左チャンネル中域
用のマルチアンプ出力端子４１ｂ、左チャンネル高域用
のマルチアンプ出力端子４１ｃには、それぞれパワーア
ンプ４２ａ、４２ｂ、４２ｃを介して、スピーカ４３
ａ、４３ｂ、４３ｃが接続されている。同様に、右チャ
ンネル低域用のマルチアンプ出力端子４４ａ、右チャン
ネル中域用のマルチアンプ出力端子４４ｂ、右チャンネ
ル高域用のマルチアンプ出力端子４４ｃには、それぞれ
パワーアンプ４５ａ、４５ｂ、４５ｃを介して、スピー
カ４６ａ、４６ｂ、４６ｃが接続されている。各スピー
カによって囲まれた位置に視聴者のリスニングポイント
４７が位置している。

【００２６】帯域分割されてそれぞれ適正な音量レベル
に調整されたマルチアンプ用出力端子からの音声信号
を、それぞれパワーアンプで増幅した後、所定の位置に
配置された各帯域専用のスピーカから音響を出力させる
ことにより、マルチアンプシステムおよびマルチスピー
カシステムにおいて、視聴者は、そのリスニングポイン
ト４７における最適なラウドネス特性４８を得ることが
できる。

【００２７】（実施の形態５）図７は本発明の実施の形
態５における車載用音響システムにおけるラウドネス制
御を模式的に示したものである。図７（ａ）に示すよう
に、車両内における音響システムでは、フロントシート
５１の前方のインストルメントパネルの上部に高中域用
スピーカユニット５２が配置され、ドアパネル下部に低
域用スピーカユニット５３が配置されることが多く、運
転者のリスニングポイント５４から見ると、スピーカユ
ニット５２、５３からの音の音像位置５５は比較的低い
位置にあり、下から音が聞こえる感じになる。このた
め、図７（ｂ）に示すように、音量調整用ボリュームつ
まみ５６を調整してラウドネス効果を働かせると、中域
が低くなるので音像位置５５がさらに低くなってしま
う。そこで、図７（ｃ）に示すように、ラウドネス制御
において、中域の１ｋＨｚから８ｋＨｚ程度までを図１
のメインボリューム１７の音量変化に追従して変化させ
ることにより、音像位置５５の低下を防止することがで
きる。

【００２８】（実施の形態６）図８は本発明の実施の形
態６における車載用音響システムにおけるラウドネス制
御の別の例を示したものである。通常の運転者のリスニ
ングポイントは、スピーカから等距離にない場合がほと
んどであり、従来の２チャンネル制御のラウドネス制御
では、リスニングポイントでの左右、前後のスピーカで
同じラウドネス特性を持たせても、各スピーカからの距
離の相違により、ラウドネス特性の効果が十分に得られ
なかった。そこで、図８に示すように、前後左右の４チ
ャンネルの音声信号を、それぞれ可変抵抗器ＶＲ１３、
１４、１５、１６を通してパワーアンプ６１、６２、６
３、６４で増幅し、それぞれスピーカ６５、６６、６
７、６８から出力する構成において、各可変抵抗器ＶＲ
１３、１４、１５、１６の抵抗値を個別に設定し、図１
のメインボリューム１７からのレベル調整用のコントロ
ール電圧Ｖにより個別に制御することにより、左右の音
量であるバランスコントロールと前後の音量であるフェ
ーダコントロールとを制御して、運転者の実際のリスニ
ングポイント６９を、各スピーカ６５、６６、６７、６
８の中央に位置する仮想のリスニングポイント７０に設
定することができ、ステレオ感を向上させながら、現実
のリスニングポイント６９でも最適なラウドネス効果を
得ることができる。

【００２９】（実施の形態７）図９は本発明の実施の形
態７におけるラウドネス制御装置の動作を説明するもの
であり、装置自体の構成は図１に示したものと同じであ
る。車載用システムにおいて、ナビゲーション用の音声
案内を車載用音響システムを利用して行う場合、音響シ
ステムが動作中で音楽を聞いている間にナビゲーション
用の音声案内が飛び込んでくる場合、従来のシステムで
は、フロントチャンネルの音をミューティングしてそこ
に音声案内を挿入していたが、この方法では音の定位が
不安定になることやミューティング時の違和感が大きか
った。そこで、本実施の形態７では、フロントの左右の
２チャンネルに対して、メインボリューム１７からのレ
ベル制御用のコントロール電圧Ｖにより、７１のように
ＶＣＡ１からＶＣＡ３の出力レベルを下げるとともに、
ナビゲーションからの音声案内信号を、７２のようにＶ
ＣＡ４により出力レベルを上げるように制御することに
より、ミックス回路１５により混合した出力は、７３の
ように音声案内信号入力時に、音声信号と音声案内信号
との合成信号の音量を変化させずに、音声案内信号の明
瞭度を確保することができ、違和感のない聞き取りやす
い音声案内を聞くことができる。

【００３０】

【発明の効果】本発明は、上記実施の形態から明らかな
ように、各チャンネルの音声信号を帯域分割して、全体
の音量に対する各帯域の音量の変化を帯域毎に制御して
ラウドネス特性を実現するものであり、音質、バラン
ス、フェーダーコントロールをも連動させて、最適な音
響システムを構築することができる。これにより、可変
量を十分に確保しながら音質、音像定位の制御を行うこ
とができ、車載用等の特殊な再生条件をも加味した聴感
感度補正を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１におけるラウドネス制御
装置の概略ブロック図

【図２】本発明の実施の形態１におけるＶＣＡの制御電
圧に対する減衰量を示す特性図

【図３】本発明の実施の形態２における主要部の回路図

【図４】本発明の実施の形態２における動作を示す特性
図

【図５】本発明の実施の形態３における主要部の回路図

【図６】本発明の実施の形態４における主要部の模式図

【図７】本発明の実施の形態５における動作を示す模式
図

【図８】本発明の実施の形態６における主要部の模式図

【図９】本発明の実施の形態７における主要部の模式図

【符号の説明】

１１ 入力セレクタ部 １２ 帯域分割部 １３ レベルコントロール部 １４ バッファ １５ ミックス回路 １６ レベルコントロール部 １７ メインボリューム １８ マルチアンプ用出力端子 １９ ＤＳＰ ２０ 必要なラウドネス特性

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力された音声信号の聴感感度を補正す
   るために周波数を帯域分割し、帯域分割された各周波数
   の音量を、音声信号出力の全体の音量変化に追従して変
   化させるようにしたラウドネス制御方法。
2. 【請求項２】 帯域分割時に各周波数のカットオフ周波
   数を全体の音量変化に追従して変化させるようにした請
   求項１記載のラウドネス制御方法。
3. 【請求項３】 帯域分割時に各周波数のカットオフ特性
   を複数段階に切り替えるようにした請求項１記載のラウ
   ドネス制御方法。
4. 【請求項４】 帯域分割され、音量調整された各周波数
   毎の音声信号を取り出して、独立したパワーアンプおよ
   びスピーカから出力するようにした請求項１記載のラウ
   ドネス制御方法。
5. 【請求項５】 帯域分割された周波数のうち、特定の周
   波数領域を全体の音量変化に追従して変化させることに
   より、音像の位置を変化させるようにした請求項１記載
   のラウドネス制御方法。
6. 【請求項６】 前後左右に配置されたスピーカを有する
   音響システムにおいて、全体の音量変化に追従してバラ
   ンスコントロールおよびフェーダーコントロールを連動
   させ、視聴者のリスニングポイントで最適化するように
   した請求項１記載のラウドネス制御方法。
7. 【請求項７】 車載用音響システムにおいて、音声信号
   出力中に他の装置の音声案内信号が入力された場合に、
   周波数分割された中域の音声信号のレベルを減衰させる
   とともに、音声案内信号のレベルを上げるようにした請
   求項１記載のラウドネス制御方法。
8. 【請求項８】 聴感感度を補正するための周波数を帯域
   分割する手段と、帯域分割された各周波数の音量を、音
   声信号出力全体の音量変化に追従して変化させる手段と
   を備えたラウドネス制御装置。
9. 【請求項９】 帯域分割時に各周波数のカットオフ周波
   数を全体の音量変化に追従して変化させる手段を備えた
   請求項８記載のラウドネス制御装置。
10. 【請求項１０】 帯域分割時に各周波数のカットオフ特
    性を複数段階に切り替える手段を備えた請求項８記載の
    ラウドネス制御装置。
11. 【請求項１１】 帯域分割された各周波数毎の音声信号
    を取り出して、独立したパワーアンプおよびスピーカか
    ら出力する手段を備えた請求項８記載のラウドネス制御
    装置。
12. 【請求項１２】 帯域分割された周波数のうち、特定周
    波数領域の音量を全体の音量変化に追従して変化させる
    手段を備えた請求項８記載のラウドネス制御装置。
13. 【請求項１３】 前後左右にスピーカを備えた音響シス
    テムにおいて、全体の音量変化に追従して、バランスコ
    ントロールおよびフェーダーコントロールを連動させ、
    視聴者のリスニングポイントで最適化する手段を備えた
    請求項８記載のラウドネス制御装置。
14. 【請求項１４】 車載用音響システムにおいて、音声信
    号と他の装置の音声案内信号とを混合する手段を有し、
    音声信号出力中に他の装置の音声案内信号が入力された
    場合に、周波数分割された中域の音声信号のレベルを減
    衰させるとともに、音声案内信号のレベルを上げるよう
    に制御する手段を備えた請求項８記載のラウドネス制御
    装置。