JP2006174082A - Audio signal processing method and apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、オーディオ信号をスピーカ装置から再生させる場合の特性補正を行うオーディオ信号処理方法及び装置に関し、特に高音質の再生が可能なハイファイ再生用のスピーカ装置を使用する場合に適用して好適な技術に関する。 The present invention relates to an audio signal processing method and apparatus for performing characteristic correction when an audio signal is reproduced from a speaker device, and is particularly suitable when applied to a speaker device for high-fidelity reproduction capable of high-quality reproduction. Regarding technology.
従来、高音質の再生が可能なハイファイ再生用のスピーカ装置として、各種構成のものが実用化されている。例えば、オーディオ信号の再生帯域を、低域と中域と高域の３つの帯域に分割し、それぞれの帯域ごとに個別のスピーカユニットを用意した３ウェイ構成のスピーカ装置がある。この３ウェイ構成のスピーカ装置は、各帯域用のスピーカユニットとして、それぞれの帯域での再生特性が良好なものを使用することで、低域から高域まで入力オーディオ信号に忠実な再生が可能となり、一般には１つのスピーカユニットで全ての帯域のオーディオを出力させる、いわゆるフルレンジ型のスピーカユニットに比べて、再生特性が良好になる。 Conventionally, speakers having various configurations have been put to practical use as speaker devices for high-fidelity reproduction capable of high-quality reproduction. For example, there is a three-way speaker device in which a reproduction band of an audio signal is divided into three bands, a low band, a middle band, and a high band, and an individual speaker unit is prepared for each band. This three-way speaker device uses a speaker unit with good reproduction characteristics in each band as a speaker unit for each band, and can faithfully reproduce the input audio signal from low to high frequencies. In general, the reproduction characteristics are improved as compared with a so-called full-range speaker unit that outputs audio in all bands with a single speaker unit.
また、このような３ウェイ構成や２ウェイ構成のようにして、スピーカ装置の再生音を高音質化する構成の他に、スピーカ装置に供給するオーディオ信号そのもの特性を、オーディオ信号処理装置であるアンプ装置側で補正して、結果的にスピーカ装置から出力されるオーディオの特性を改善することも行われている。例えば、スピーカ装置を駆動するオーディオ信号の増幅などの処理を行うオーディオアンプ装置で、ラウドネスコントロールと称される補正を行う場合がある。このラウドネスコントロールは、低音域部と高音域部を、中音域部に比べて出力レベルを増強させる補正処理を行って、主として小音量時に、低音域と高音域が不足して聞こえるのを補正するものである。 Further, in addition to the configuration for improving the sound quality of the reproduction sound of the speaker device as in the three-way configuration or the two-way configuration, the characteristics of the audio signal itself supplied to the speaker device are also an amplifier that is an audio signal processing device. Corrections are made on the device side, and as a result, the characteristics of audio output from the speaker device are improved. For example, an audio amplifier device that performs processing such as amplification of an audio signal that drives a speaker device may perform correction called loudness control. This loudness control corrects the low and high frequencies that are heard when the volume is low, mainly by performing a correction process that increases the output level of the low and high frequencies compared to the mid range. Is.
特許文献１には、ラウドネス補正を行う場合の再生構成の一例についての記載がある。
ところが、ラウドネスコントロールされた再生音は、単に特定の周波数帯域の信号をレベルに係わらずほぼ一律に増強させてしまうので、厳密な意味で入力オーディオ信号に忠実な再生とはいえず、より入力オーディオ信号に忠実な再生ができるスピーカ装置の開発が望まれていた。即ち、従来のラウドネスコントロールされた再生音は、小音量時に聞き取り難い音を増強して再生させるので、ラウドネスコントロールされていない再生音に比べて低音域部と高音域部が聞こえやすくなり、ある程度音質を改善する効果があるが、特定の周波数帯域の信号を小レベルであっても大レベルであっても一律に増強させてしまうので、増強させる必要のない信号成分についても増強させてしまうことがあり、結果として不自然な再生音になってしまう場合がある。 However, the loudness-controlled playback sound simply boosts the signal in a specific frequency band almost uniformly regardless of the level, so it cannot be said that the playback sound is faithful to the input audio signal in a strict sense. It has been desired to develop a speaker device that can reproduce signals faithfully. In other words, conventional loudness-controlled playback sounds are played back with an increase in sounds that are difficult to hear at low volumes, making it easier to hear low and high frequencies compared to playback sounds that are not loudness-controlled. However, it is possible to enhance signal components that do not need to be enhanced because signals in a specific frequency band are uniformly enhanced at both low and large levels. In some cases, this results in an unnatural playback sound.
ここで、従来のスピーカ装置での再生音の問題について説明すると、再生音が入力オーディオ信号を忠実に再現していない場合の例として、小振幅の信号の問題がある。即ち、例えば図５（ａ）に示すように、比較的大きな振幅の波形と比較的小さな振幅の波形が連続した波形の入力オーディオ信号Ｓ１がスピーカに入力した場合を想定する。このとき、スピーカからの出力オーディオ信号Ｓ２の波形としては、比較的大きな振幅の波形については、入力信号Ｓ１とほぼ同等になるが、比較的小さな振幅の波形については、入力信号Ｓ１よりも振幅が小さくなる傾向にある。これは、比較的大きな音で出力が可能な一般的な振動板を備えた形状のスピーカユニットでは、振幅が小さい小音量の信号の再現特性が悪く、小音量の信号の入出力特性のリニアリティ（直線性）が確保されないためである。 Here, the problem of the reproduced sound in the conventional speaker device will be described. As an example when the reproduced sound does not faithfully reproduce the input audio signal, there is a problem of a small amplitude signal. That is, for example, as shown in FIG. 5A, it is assumed that an input audio signal S1 having a waveform in which a waveform having a relatively large amplitude and a waveform having a relatively small amplitude are continuous is input to the speaker. At this time, the waveform of the output audio signal S2 from the speaker is substantially the same as that of the input signal S1 for a waveform having a relatively large amplitude, but the amplitude of the waveform of a relatively small amplitude is larger than that of the input signal S1. It tends to be smaller. This is because a speaker unit having a general diaphragm that can output a relatively loud sound has poor reproduction characteristics of a small volume signal with small amplitude, and linearity of input / output characteristics of a small volume signal ( This is because linearity is not ensured.
同様に、例えば図５（ｂ）に示すように、比較的大きな振幅の波形の入力オーディオ信号Ｓ３と、比較的小さな振幅の波形の入力オーディオ信号Ｓ４とが、時間的に重なることで、本来は両信号Ｓ３，Ｓ４が合成されたオーディオ信号Ｓ５が出力されるものが、その合成信号Ｓ５の波形よりもレベルが低下した波形の出力オーディオ信号Ｓ６がスピーカから出力される状態となっている。例えば、スピーカから再生させるオーディオとして、シンフォニーのように様々の楽器の音が同時に再生されるような場合に、このような出力状態となることがある。 Similarly, for example, as shown in FIG. 5B, the input audio signal S3 having a relatively large amplitude waveform and the input audio signal S4 having a relatively small amplitude waveform overlap with each other in time. An audio signal S5 obtained by synthesizing both signals S3 and S4 is output, and an output audio signal S6 having a waveform whose level is lower than the waveform of the synthesized signal S5 is output from the speaker. For example, such an output state may occur when sounds of various musical instruments are reproduced simultaneously as audio to be reproduced from a speaker, such as symphony.
さらに、例えば図５（ｃ）に示すように、特定の単一周波数の信号の振幅が徐々に低下するインパルス信号が入力オーディオ信号Ｓ７としてあった場合に、スピーカからの出力オーディオ信号Ｓ８の波形についても、レベルが低くなるに従って追従性が悪くなってしまう。 Further, for example, as shown in FIG. 5C, when the input audio signal S7 is an impulse signal in which the amplitude of a specific single frequency signal gradually decreases, the waveform of the output audio signal S8 from the speaker. However, the follow-up property becomes worse as the level becomes lower.
図５のいずれの例でも、スピーカからの出力としては、振幅が小さい小音量の信号の出力レベルが、入力信号レベルよりも小さくなって、小信号のリニアリティが保たれない状態となってしまう。この図５に示す状態を周波数分析すると、例えば図６に示す状態となる。図６の例は、基本波ｆ１と、その基本波の高調波である倍音ｆ２，ｆ３の感度を解析した例である。レベルが高い基本波ｆ１については、そのままのレベルで出力されるが、基本波よりもレベルが小さい倍音ｆ２，ｆ３については、破線で示した本来のレベルから低下した実線で示した出力感度となっている。 In any of the examples in FIG. 5, as the output from the speaker, the output level of a small volume signal with a small amplitude becomes smaller than the input signal level, and the linearity of the small signal cannot be maintained. When the state shown in FIG. 5 is subjected to frequency analysis, for example, the state shown in FIG. 6 is obtained. The example of FIG. 6 is an example in which the sensitivity of the fundamental wave f1 and harmonics f2 and f3 that are harmonics of the fundamental wave is analyzed. The fundamental wave f1 having a high level is output as it is, but the harmonics f2 and f3 having a level lower than that of the fundamental wave have the output sensitivity indicated by the solid line that is lower than the original level indicated by the broken line. ing.
図７は、複数段階の信号レベルでの低域から高域までの出力特性を示した図で、図７（ａ）は理想的な特性であり、図７（ｂ）は実際のスピーカの出力特性を示した図である。図７（ａ）に示すように、理想的な状態では、４つのレベルＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４が、ほぼ等間隔で、低域から高域までフラットな特性となっているとする。このとき、図７（ｂ）に示す実際のスピーカの出力特性としては、出力レベルが高いレベルＬ１，Ｌ２，Ｌ３については、理想特性とほぼ同等の出力特性が確保できているが、最も低いレベルＬ４の特性については、本来必要なレベルから感度αだけ、どの周波数帯域でも低下したレベルとなっている。 FIG. 7 is a diagram showing output characteristics from a low range to a high range at a plurality of signal levels. FIG. 7 (a) is an ideal characteristic, and FIG. 7 (b) is an actual speaker output. It is the figure which showed the characteristic. As shown in FIG. 7A, in an ideal state, it is assumed that the four levels L1, L2, L3, and L4 have a flat characteristic from a low range to a high range at almost equal intervals. At this time, as the actual output characteristics of the speaker shown in FIG. 7B, the output characteristics having the high output levels L1, L2, and L3 have almost the same output characteristics as the ideal characteristics, but the lowest level. Regarding the characteristics of L4, the sensitivity α decreases from the originally required level by any sensitivity in the frequency band.
このような感度の低下を、特定の周波数の特性として見たのが、図８の入出力特性図である。図８に示すように、本来はスピーカへの入力信号レベルの増大に対して直線的に出力レベルが増大する破線の特性ｘとなる必要があるのに対して、実際には、ある程度のレベル以上ではほぼ直線的にレベルが変化しているが、特定のレベル以下では、入力に対する振動板の動きが悪く、入力に対する出力感度が非常に悪い曲線の特性ｙとなっている。 FIG. 8 is an input / output characteristic diagram showing such a decrease in sensitivity as a characteristic of a specific frequency. As shown in FIG. 8, it is necessary that the characteristic x should be a broken line in which the output level increases linearly with an increase in the input signal level to the speaker. The level changes almost linearly, but below a specific level, the vibration of the diaphragm with respect to the input is poor and the output sensitivity to the input is a curve characteristic y.
具体的には、例えば一般的なスピーカによるリスニングの最大レベルを７０〜１００ｓｐｌ（音圧レベル）と想定した場合、その最大レベルより−３０ｄＢから−６０ｄＢ下がった信号は、最大レベルに対して正しく−３０ｄＢから−６０ｄＢ下がった音量が出ていない（比例していない）ということになる。仮に、１００ｓｐｌよりアンプ装置の出力を５０ｓｐｌ分下げた音量としての再生を想定すると、本来ならば５０ｓｐｌ前後での音量が得られるはずであるが、実際には例えばそれより１０ｓｐｌ低い４０ｓｐｌの出力しか得られないことになる。つまり、正確にリニアリティが取れていないということになり、満足する音質が得られない一つの大きな原因となっていることが、本発明者の解析で判った。 Specifically, for example, assuming that the maximum level of listening by a general speaker is 70 to 100 spl (sound pressure level), a signal that is −30 dB to −60 dB lower than the maximum level is correct with respect to the maximum level − This means that the sound volume is not reduced (not proportional) from 30 dB to -60 dB. If it is assumed that the output of the amplifier device is reduced by 50 spl from 100 spl, the sound volume should be around 50 spl, but in reality, for example, only 40 spl lower than 10 spl can be obtained. It will not be possible. In other words, the inventor's analysis revealed that the linearity was not accurately obtained, which was one of the major causes that a satisfactory sound quality could not be obtained.
ところで、スピーカ装置からのオーディオ信号の再生特性としては、上述した図８に示した特性ｙの入出力レベルの違いを補正することが出来れば、特性上は入出力特性のリニアリティを改善することができるが、再生条件によっては、そのような補正だけで十分であるとは言えない場合もあった。即ち、単純に入出力レベルの違いを補正しただけでは、例えば再生させるオーディオの音源によっては、入出力レベルの補正によって、ノイズが目立ったオーディオが再生されて、再生音質が悪くなってしまう場合がある。 By the way, as a reproduction characteristic of the audio signal from the speaker device, if the difference in the input / output level of the characteristic y shown in FIG. 8 can be corrected, the linearity of the input / output characteristic can be improved. However, depending on the reproduction conditions, such correction alone may not be sufficient. In other words, if the input / output level difference is simply corrected, for example, depending on the audio source to be played back, the audio with noticeable noise may be played back due to the input / output level correction, resulting in poor playback sound quality. is there.
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、小音量の信号のスピーカからの再生特性を改善することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to improve the reproduction characteristics of a low-volume signal from a speaker.
本発明は、入力したオーディオ信号を、所定の入出力特性のスピーカ装置から出力させるための補正処理を行う場合であって、スピーカ装置の所定の入出力特性として、所定レベル以上で入力信号に対する出力レベルの直線性がほぼ確保され、所定レベル以下で入力信号に対する出力レベルが低下する特性である場合において、スピーカ装置が再生可能な周波数帯域内の制限された特定の周波数帯域だけで、入力したオーディオ信号の、ほぼ所定レベル以下の信号成分に対して、出力レベルの低下分を補う補正処理を行うようにしたものである。 The present invention is a case where correction processing for outputting an input audio signal from a speaker device having a predetermined input / output characteristic is performed, and the predetermined input / output characteristic of the speaker device is output to an input signal at a predetermined level or more. When the linearity of the level is almost secured and the output level with respect to the input signal drops below a predetermined level, the input audio is limited to a specific frequency band within the frequency band that can be reproduced by the speaker device. Correction processing that compensates for a decrease in output level is performed on signal components of a signal that are substantially below a predetermined level.
このようにしたことで、所定レベル以上の比較的振幅の大きな信号については増強されることがなく、スピーカ装置の特性から生じる所定レベル以下の比較的小レベルの信号の入出力レベルの違いを、帯域を制限した上で補正することができる。 By doing so, it is not enhanced for a signal having a relatively large amplitude above a predetermined level, and the difference in input / output level of a signal at a relatively small level below a predetermined level resulting from the characteristics of the speaker device is Correction can be made after limiting the bandwidth.
本発明によると、所定レベル以上の比較的振幅の大きな信号については増強されることがなく、スピーカ装置の特性から生じる所定レベル以下の比較的小レベルの信号の入出力レベルの違いを、帯域を制限して補正することができ、例えばノイズが目立ちやすい帯域を除いて処理することで、再生音質の改善が良好に行える。 According to the present invention, a signal having a relatively large amplitude above a predetermined level is not enhanced, and the difference in input / output levels of a signal at a relatively small level below the predetermined level resulting from the characteristics of the speaker device is reduced. For example, the processing can be performed by removing a band in which noise is conspicuous, so that the reproduction sound quality can be improved satisfactorily.
この場合、補正処理を行う特定の周波数帯域の範囲は、スピーカ装置が再生可能な周波数帯域から低域と高域を制限した周波数範囲であることで、例えば高域と低域とがレベル増強によりノイズが目立つような場合に、ノイズの目立たない良好な再生音が得られる。 In this case, the range of the specific frequency band for performing the correction process is a frequency range in which the low frequency range and the high frequency range are limited from the frequency band that can be reproduced by the speaker device. When noise is conspicuous, it is possible to obtain a good reproduction sound in which noise is not conspicuous.
以下、本発明の一実施の形態を、図１〜図４を参照して説明する。図１は、本実施の形態によるシステム構成例を示した図である。本例においては、スピーカ装置が接続されたオーディオ再生システムとしてあり、図１はその全体のシステム構成例を示した図である。本例では、オーディオ信号源１０がアンプ装置２０に接続してあり、オーディオ信号源１０でＣＤ（ディスク），メモリなどの媒体に記録（記憶）されたオーディオ信号を再生して、その再生して出力されるオーディオ信号を、アンプ装置２０に供給し、アンプ装置２０でスピーカ装置を駆動するオーディオ信号とする処理を行う。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing a system configuration example according to the present embodiment. In this example, an audio playback system is connected to a speaker device, and FIG. 1 is a diagram showing an example of the overall system configuration. In this example, the
本例の場合には、アンプ装置２０でのオーディオ信号処理として、接続されたスピーカ装置の入出力特性に基づいた補正処理を行うようにしてある。アンプ装置２０での具体的な補正処理の詳細については後述する。
In the case of this example, as the audio signal processing in the
ここでは、オーディオ信号源１０から出力されるオーディオ信号は、左チャンネル用オーディオ信号と右チャンネル用オーディオ信号の２チャンネルの信号としてある。アンプ装置２０から出力される左チャンネル用オーディオ信号は、左チャンネル用スピーカ装置３０Ｌに供給して出力させ、右チャンネル用オーディオ信号は、右チャンネル用スピーカ装置３０Ｒに供給して出力させる。
Here, the audio signal output from the
各スピーカ装置３０Ｌ，３０Ｒの構成について説明すると、各スピーカ装置３０Ｌ，３０Ｒは、それぞれオーディオを出力させる音響出力手段としてのスピーカユニットとして、１個のスピーカユニット３１（図２）を備える。それぞれのスピーカユニット３１は、出力される周波数帯域から見た特性としては、可聴帯域内でほぼフラットな周波数特性で、低域から高域まで出力される特性をもつ、いわゆるフルフレンジ型のスピーカユニットであり、比較的大きな振動板を備えて、大音量の信号の出力が可能な比較的大型のスピーカユニットとしてある。スピーカユニット３１については、振動板が比較的大きいために、所定レベル以上の大信号の入出力特性のリニアリティ（直線性）がほぼ保たれ、所定レベル以下では入出力特性のリニアリティが確保されず、入力信号レベルに対して出力信号レベルが劣るものを使用してある。即ち、背景技術の欄で、図８を参照して説明した特性ｙとなるスピーカユニットを使用してある。このような特性を持つスピーカユニットは、スピーカとして一般的なものである。
The configuration of each of the
本例においては、このような特性を持つスピーカユニット３１を使用したスピーカ装置３０Ｌ，３０Ｒが接続されたオーディオ再生システムにおいて、スピーカ装置３０Ｌ，３０Ｒに供給するオーディオ信号を処理するアンプ装置２０側で、信号の特性補正を行うようにしたものである。
In this example, in the audio reproduction system to which the
図２は、本例のアンプ装置２０内での特性補正のための構成を示した図で、スピーカ装置３０Ｌ，３０Ｒを構成するスピーカユニット３１までの接続構成を示してある。図２に示すように、アンプ装置のオーディオ信号入力端子２１に得られるオーディオ信号を、アナログ／デジタル変換器４１に供給してデジタルオーディオ信号に変換し、変換されたデジタルオーディオ信号を、ＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）４２に供給する。本例においては、このＤＳＰ４２をオーディオ信号特性の補正手段として使用する。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration for correcting characteristics in the
ＤＳＰ４２での補正処理としては、例えばデジタル演算処理で全ての周波数帯域の信号成分について、所定レベル以上の信号成分と所定レベル未満の信号成分とに分け、所定レベル以上の信号成分については、何も補正処理を行わない。そして、所定レベル未満の信号成分については、入力レベルに対して出力レベルが、レベルが低い程、増加率が高くなるような補正処理を行う。この補正処理の詳細については後述する。
As the correction processing in the
そして、補正処理をしていない所定レベル以上の信号成分と、補正処理を行った所定レベル未満の信号成分とを合成し、その合成信号をデジタル／アナログ変換器４３に供給し、アナログオーディオ信号に変換する。
Then, a signal component of a predetermined level or higher that has not been subjected to correction processing and a signal component that is lower than the predetermined level that has been subjected to correction processing are combined, and the combined signal is supplied to the digital /
変換されたアナログオーディオ信号は、アンプ２４に供給して、スピーカ駆動用に増幅し、増幅されたオーディオ信号を、スピーカ装置３０Ｌ，３０Ｒ内のスピーカユニット３１に供給して、オーディオ信号を出力（放音）させる。
The converted analog audio signal is supplied to the amplifier 24 and amplified for driving the speaker, and the amplified audio signal is supplied to the speaker unit 31 in the
ここで、本例のアンプ装置２０でのオーディオ信号補正処理について説明すると、本例においては、スピーカユニット３１が持つ入出力特性の悪さを補正する、いわゆるダイナミックレンジコントロール処理を行うことができる。
Here, the audio signal correction processing in the
図３は、ＤＳＰ４２でのダイナミックレンジコントロール処理で補正される特性例を示した図である。図３において、破線で示した特性ａは、入力レベルの増減と出力レベルの増減とが直線的に比例するリニアリティがとれた特性であり、参考までに示してある。実線で示した特性ｂは、本例のＤＳＰ４２で補正される特性の一例である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of characteristics corrected by the dynamic range control process in the
この特性ｂとして示すように、本例のＤＳＰ４２での補正特性は、所定レベル以上の範囲では、入力レベルの増減と出力レベルの増減とが直線的に比例するリニアリティがとれた特性（即ち特性ａとほぼ一致する特性）としてある（即ち入力レベルと出力レベルとを等しくしてある）。そして、所定レベル以下の範囲では、入力レベルに対して出力レベルが、レベルが低い程、直線的な入出力特性ａに比べて増加率が高くなるようなリニアリティがとれていない曲線で示される特性となるようにしてある。
As shown as this characteristic b, the correction characteristic in the
ここで、特性ｂの曲線と直線が変化するレベル位置については、接続されたスピーカユニット３１の特性としての、入出力特性のリニアリティ（直線性）がほぼ保たれるレベルの範囲と、入出力特性のリニアリティが確保されないレベルの範囲との変化点（即ち上述した所定レベル）のレベルとほぼ一致させるようにしてある。具体的には、オーディオ信号のピークレベルを０ｄＢとした場合に、例えばスピーカユニット３１の入出力特性のリニアリティが確保される範囲が、０ｄＢから−２５ｄＢまである場合に、−２５ｄＢを所定レベルに設定して、その０ｄＢからほぼ−２５ｄＢまでについては信号特性を変化させず、ほぼ−２５ｄＢ以下で特性ｂの曲線となるように設定する。また、特性ｂの曲線のカーブの形状を決める特性についても、図８に示したようなスピーカユニットの入出力特性の入力と出力をほぼ逆にした特性に設定してある。 Here, with respect to the level position where the curve and straight line of the characteristic b change, the range of the level in which the linearity (linearity) of the input / output characteristic is almost maintained as the characteristic of the connected speaker unit 31, and the input / output characteristic. The level of the change point (that is, the predetermined level described above) with the level range in which the linearity is not ensured is substantially matched. Specifically, when the peak level of the audio signal is 0 dB, for example, when the range in which the linearity of the input / output characteristics of the speaker unit 31 is ensured is 0 dB to −25 dB, −25 dB is set to a predetermined level. Then, from 0 dB to approximately −25 dB, the signal characteristics are not changed, and the curve is set so that the curve of the characteristics b is approximately −25 dB or less. Further, the characteristic that determines the shape of the curve of the characteristic b is also set to a characteristic in which the input and output of the input / output characteristics of the speaker unit are substantially reversed as shown in FIG.
なお、図３に示した特性ｂは、特定の周波数での特性を示したものであるが、本例の場合には、スピーカユニット３１が再生可能な可聴帯域内の、設定された（制限された）周波数帯域の全てで、ほぼ同様な均一の特性を持つようにしてある。即ち、スピーカユニット３１が再生可能な可聴帯域内の、低域と高域を除いた特定の周波数範囲で、ほぼ均一な補正特性を持つようにしてある。その低域と高域を除いた特定の周波数範囲としては、例えば、２００Ｈｚ未満の低域と８ｋＨｚを越える高域を除いた周波数範囲とする。なお、図３の入出力特性の出力の低レベル部分に示すように、このような補正を行う場合には、通常、補正で生じるノイズフロアが、比較的低いレベルで存在する。 The characteristic b shown in FIG. 3 shows a characteristic at a specific frequency. In this example, the characteristic b is set (limited) within an audible band that can be reproduced by the speaker unit 31. (B) All the frequency bands have almost the same uniform characteristics. In other words, the speaker unit 31 has a substantially uniform correction characteristic in a specific frequency range excluding low and high frequencies within an audible band that can be reproduced. The specific frequency range excluding the low frequency and high frequency is, for example, a frequency range excluding a low frequency less than 200 Hz and a high frequency exceeding 8 kHz. Note that, as shown in the low level portion of the output of the input / output characteristics in FIG. 3, when such correction is performed, the noise floor generated by the correction usually exists at a relatively low level.
従って、図１に示した本例のオーディオ再生システムを設置した場合には、そのシステムに接続されたスピーカ装置３１Ｌ，３１Ｒの入出力特性の悪さを、ほぼ直線的に補正することができる入出力特性（特性ｂ）を設定して、設定された周波数範囲内（例えば２００Ｈｚ〜８ｋＨｚの範囲内）でその補正を行う。 Therefore, when the audio reproduction system of this example shown in FIG. 1 is installed, the input / output that can substantially linearly correct the poor input / output characteristics of the speaker devices 31L and 31R connected to the system. A characteristic (characteristic b) is set, and the correction is performed within a set frequency range (for example, within a range of 200 Hz to 8 kHz).
図４は、このような特性での補正によりオーディオ信号がスピーカ装置３０Ｌ，３０Ｒから出力される状態を、複数段階の信号レベルでの低域から高域までの出力特性として示した図である。図４（ａ）は本例のスピーカ装置３０Ｌ，３０Ｒそのものが持つ出力特性（即ち補正していない出力特性）を示した図である。この図４（ａ）は、背景技術として図７（ｂ）に示したスピーカ特性と同じである。即ち、図４（ａ）に示すように、出力レベルが高いレベルＬ１，Ｌ２，Ｌ３については、理想特性とほぼ同等の出力特性が確保できているが、最も低いレベルＬ４の出力特性については、本来必要なレベルから感度αだけ、どの周波数帯域でも低下したレベルとなっている。
FIG. 4 is a diagram showing a state in which audio signals are output from the
ここで、アンプ装置２０内での補正処理として、例えば図３に示した特性ｂとなる補正を、例えば２００Ｈｚ〜８ｋＨｚの範囲内で均一に行うことで、アンプ装置２０に入力した信号の出力特性としては、図４（ｂ）に示すように、出力レベルが高いレベルＬ１，Ｌ２，Ｌ３については、入力レベルと変化がないが、最も低いレベルＬ４の出力特性については、本来のレベルから感度βだけ、２００Ｈｚ〜８ｋＨｚの範囲内で上昇したレベルとなっている。ここで、この高くなった感度βは、スピーカ装置３０Ｌ，３０Ｒで低下する感度αをほぼ補うレベルとなるように設定しておく。
Here, as the correction process in the
このような特性とした上で、アンプ装置２０で処理したオーディオ信号をスピーカ装置３０Ｌ，３０Ｒから出力させることで、スピーカ装置３０Ｌ，３０Ｒから出力されるオーディオの特性としては、図４（ｃ）に示したように、２００Ｈｚ〜８ｋＨｚの範囲内では、４つのレベルＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４がほぼ等間隔で、低域から高域までフラットな特性となり、図７（ａ）に示した理想特性とほぼ等しい、入力と出力が全ての周波数帯域でレベルの大小に関係なく一致する良好な特性となる。
FIG. 4C shows the characteristics of the audio output from the
このようなダイナミックレンジの補正処理が行われることで、その補正が行われた周波数帯域内では、入出力のリニアリティの悪さが補正されることになり、理想的な特性ａに近い特性となる。ここで本例の場合には、補正を行う帯域をある程度制限して、設定された周波数未満の低域と設定された周波数を越える高域とで、ダイナミックレンジの補正をしないようにしたことで、比較的中域の信号処理が安定して行える信号成分に対してだけ補正されて、高域や低域のノイズや歪みが補正処理の実行で強調されるようなことがなく、また音質を変えるような誤った補正が行われる可能性も低く、接続されたスピーカ装置３０からの出力特性や音質が良好なものになる。この場合、大レベルの信号の再生レベルについては、どの周波数帯域でも全く補正（増強）されないので、全体的な再生バランスを乱すことなく、高域や低域を除いた特定の周波数帯域についてだけダイナミックレンジ補正が行え、良好な再生音が得られる。 By performing such dynamic range correction processing, the badness of input / output linearity is corrected within the frequency band in which the correction is performed, and the characteristic is close to the ideal characteristic a. In this example, the correction range is limited to some extent so that the dynamic range is not corrected between the low range below the set frequency and the high range above the set frequency. It is corrected only for signal components that can be processed in a relatively stable mid-range, so that high-frequency and low-frequency noise and distortion are not emphasized by the execution of correction processing, and sound quality is improved. The possibility of erroneous correction such as changing is low, and the output characteristics and sound quality from the connected speaker device 30 are good. In this case, the playback level of the high level signal is not corrected (enhanced) at all in any frequency band, so it is dynamic only for a specific frequency band excluding high and low frequencies without disturbing the overall playback balance. Range correction can be performed and good reproduction sound can be obtained.
なお、上述した実施の形態で示した低域の処理を制限する２００Ｈｚや高域の処理を制限する８ｋＨｚの周波数の値については一例を示したものであり、その他の周波数で制限するようにしてもよい。また、低域と高域の双方で制限するようにしたが、例えばスピーカ装置が再生可能な周波数帯域の低域だけを制限させたり、或いは高域だけを制限させるようにしてもよい。また、低域と高域で制限する周波数を、補正手段であるアンプ装置に設けられた操作手段の操作などで、可変設定できるようにしてもよい。 It should be noted that the values of the frequency of 200 Hz for limiting low-frequency processing and the frequency of 8 kHz for limiting high-frequency processing shown in the above-described embodiment are shown as examples, and are limited by other frequencies. Also good. In addition, although the restriction is made in both the low range and the high range, for example, only the low range of the frequency band that can be reproduced by the speaker device may be restricted, or only the high range may be restricted. Further, the frequency limited in the low frequency range and the high frequency range may be variably set by operating the operating means provided in the amplifier device that is the correcting means.
また、本例の再生システムは、種々のオーディオ再生システムに適用可能であり、例えば図１に示した例では、オーディオ信号源１０とアンプ装置２０とスピーカ装置３０Ｌ，３０Ｒとを別体で構成したが、一体化されたシステム（装置）でもよい。或いは、単体のスピーカ装置の内部に、そのスピーカ装置の特性を補正する補正手段を組み込むようにして、補正処理機能のないアンプ装置に接続できる構成としてもよい。或いはまた、オーディオ信号源１０から出力されるオーディオ信号そのものに、同様の補正を施すようにしてもよい。
The reproduction system of this example can be applied to various audio reproduction systems. For example, in the example shown in FIG. 1, the
また、例えば、本例のオーディオ再生システムを、自動車などの車両に搭載した、いわゆるカーステレオ用の再生システムに適用してもよい。このようなカーステレオ用の再生システムに適用することで、例えば車外ノイズの影響が大きい再生環境において、一般にノイズにかき消されやすい小レベルの音が聞き取り易くなり、音質が向上する。特に、上述したように低域と高域を制限させることで、本例の補正処理によってノイズが増える可能性がある帯域での補正が効果的に制限されることになり、結果的に再生音の明瞭度を効果的に向上させることができる効果がある。 Further, for example, the audio reproduction system of this example may be applied to a so-called car stereo reproduction system mounted on a vehicle such as an automobile. By applying to such a car stereo playback system, for example, in a playback environment where the influence of noise outside the vehicle is large, it is easy to hear a low-level sound that is generally easily extinguished by noise, and the sound quality is improved. In particular, by limiting the low and high frequencies as described above, correction in a band where noise may increase is effectively limited by the correction processing of this example. It is possible to effectively improve the intelligibility.
また、上述した実施の形態では、図１に示した２チャンネルオーディオ再生用のシステムへの適用を想定したが、５．１チャンネルなどのマルチチャンネルオーディオ再生用のシステムとして構成してもよい。この場合、全てのチャンネルのオーディオ信号に対して上述した補正処理を行うようにしてもよいが、例えばフロントチャンネルやセンターチャンネルなどの主要なチャンネルでだけ補正処理を行って、リアーチャンネルなどの主要でないチャンネルについては補正しないようにしてもよい。 In the above-described embodiment, it is assumed that the present invention is applied to the two-channel audio reproduction system shown in FIG. 1, but it may be configured as a multi-channel audio reproduction system such as 5.1 channel. In this case, the above-described correction processing may be performed on the audio signals of all channels, but the correction processing is performed only on main channels such as the front channel and the center channel, and the main channels such as the rear channel are not used. The channel may not be corrected.
１０…オーディオ信号源、２０…アンプ装置、２１…オーディオ信号入力端子、２４…アンプ、３０Ｌ，３０Ｒ…スピーカ装置、３１…スピーカユニット、４１…アナログ／デジタル変換器、４２…ＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）、４３…デジタル／アナログ変換器
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記スピーカ装置の所定の入出力特性として、所定レベル以上で入力信号に対する出力レベルの直線性がほぼ確保され、前記所定レベル以下で入力信号に対する出力レベルが低下する特性である場合のオーディオ信号処理方法において、
前記スピーカ装置が再生可能な周波数帯域内の制限された特定の周波数帯域だけで、入力したオーディオ信号の、ほぼ前記所定レベル以下の信号成分に対して、前記出力レベルの低下分を補う補正処理を行うようにしたことを特徴とする
オーディオ信号処理方法。 An audio signal processing method for performing correction processing for outputting an input audio signal from a speaker device having predetermined input / output characteristics,
Audio signal processing method in the case where the predetermined input / output characteristics of the speaker device are characteristics in which linearity of an output level with respect to an input signal is substantially secured above a predetermined level and the output level with respect to the input signal is reduced below the predetermined level. In
Correction processing that compensates for a decrease in the output level of a signal component of the input audio signal that is substantially equal to or lower than the predetermined level only in a limited specific frequency band within a frequency band that can be reproduced by the speaker device. An audio signal processing method characterized by being performed.
前記特定の周波数帯域の範囲は、前記スピーカ装置が再生可能な周波数帯域から低域と高域を制限した周波数範囲であることを特徴とする
オーディオ信号処理方法。 The audio signal processing method according to claim 1, wherein
The audio signal processing method according to claim 1, wherein the range of the specific frequency band is a frequency range in which a low band and a high band are limited from a frequency band that can be reproduced by the speaker device.
前記スピーカ装置の所定の入出力特性として、所定レベル以上で入力信号に対する出力レベルの直線性がほぼ確保され、前記所定レベル以下で入力信号に対する出力レベルが低下する特性である場合のオーディオ信号処理装置において、
前記スピーカ装置が再生可能な周波数帯域内の制限された特定の周波数帯域だけで、入力したオーディオ信号の、ほぼ前記所定レベル以下の信号成分に対して、前記出力レベルの低下分を補う補正処理を行う補正手段を備えたことを特徴とする
オーディオ信号処理装置。 An audio signal processing device that performs correction processing for outputting an input audio signal from a speaker device having predetermined input / output characteristics,
Audio signal processing apparatus in which linearity of output level with respect to input signal is almost ensured as predetermined input / output characteristics of said speaker device, and output level with respect to input signal decreases below said predetermined level In
Correction processing that compensates for a decrease in the output level of a signal component of the input audio signal that is substantially equal to or lower than the predetermined level only in a limited specific frequency band within a frequency band that can be reproduced by the speaker device. An audio signal processing apparatus comprising correction means for performing the correction.
前記補正手段が処理する特定の周波数帯域の範囲は、前記スピーカ装置が再生可能な周波数帯域から低域と高域を制限した周波数範囲であることを特徴とする
オーディオ信号処理装置。 The audio signal processing apparatus according to claim 3, wherein
The specific frequency band range processed by the correction means is a frequency range in which a low band and a high band are limited from a frequency band that can be reproduced by the speaker device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2004363577A JP2006174082A (en) | 2004-12-15 | 2004-12-15 | Audio signal processing method and apparatus |
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| JP (1) | JP2006174082A (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009021843A (en) * | 2007-07-12 | 2009-01-29 | Oki Electric Ind Co Ltd | Audio signal processing apparatus and audio signal processing method |
Citations (2)
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| JPS61107298U (en) * | 1984-12-17 | 1986-07-08 | ||
| JPH1084595A (en) * | 1996-09-06 | 1998-03-31 | Sony Corp | Method for recovering isdn d channel without losing signaling or packet data and its device |
-
2004
- 2004-12-15 JP JP2004363577A patent/JP2006174082A/en active Pending
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