JP2008103877A - ボリューム制御装置、方法、それを用いたオーディオ信号増幅回路ならびに電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】ボリューム変更時のクリック音を低減する。
【解決手段】ゼロクロス検出部５０は、オーディオ信号Ｓ１の振幅をモニタしてゼロクロス点を検出し、検出したゼロクロス点ごとに所定レベルとなるゼロクロス検出信号Ｓｚｃを生成する。タイマ回路５２は、クロック信号ＣＫをカウントし、所定の単位遷移時間Ｔｕが経過するごとに所定レベルとなるタイミング信号Ｓｔｍを生成する。ボリューム設定部１６は、ゼロクロス検出信号Ｓｚｃと、タイミング信号Ｓｔｍとを受け、ボリュームを現在値から目標値に向かって段階的に遷移させる。ボリューム設定部１６は、タイミング信号Ｓｔｍが所定レベルとなるごとに、その直後にゼロクロス検出信号Ｓｚｃが所定レベルとなる遷移タイミングにて、ボリュームを所定幅だけ変化させ、これを繰り返すことにより、現在値から目標値へのボリューム遷移を実行する。
【選択図】図４

Description

本発明は、オーディオ信号処理技術に関し、特に電子ボリュームの制御技術に関する。

ＣＤプレイヤやＭＤプレイヤ、シリコンオーディオ機器に代表されるオーディオ機器は、オーディオ信号の音量すなわち振幅を調節するためのボリューム制御装置を備えている。ボリューム制御装置は、オーディオ機器内に搭載されるホストプロセッサからの指示にもとづいてボリューム値を設定・変更する。
特開平８−３１７４９２号公報 特開２００３−３１８６７４号公報

オーディオ信号に対するボリューム制御は、オーディオ信号の振幅をデジタル信号処理、あるいはアナログ信号処理により変化させることにより実行される。この場合に、電子ボリュームを利用する場合、振幅の変化は離散的なものとなるため、急激にボリューム値が変更されると、振幅が不連続となり、クリック音などと呼ばれるノイズが発生する。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的はクリック音を低減したボリューム制御装置の提供にある。

本発明のある態様によれば、オーディオ信号のボリュームを制御するボリューム制御装置が提供される。このボリューム制御装置は、オーディオ信号の振幅をモニタしてゼロクロス点を検出し、検出したゼロクロス点ごとに所定レベルとなるゼロクロス検出信号を生成するゼロクロス検出部と、クロック信号をカウントし、所定の時間が経過するごとに所定レベルとなるタイミング信号を出力するタイマ回路と、ゼロクロス検出信号と、タイミング信号と、変更後のボリュームの目標値を示すボリューム制御信号と、を受け、ボリュームを現在値から目標値に向かって段階的に遷移させるボリューム設定部と、を備える。ボリューム設定部は、タイミング信号が所定レベルとなるごとに、その直後にゼロクロス検出信号が所定レベルとなる遷移タイミングにて、ボリュームを所定幅だけ変化させ、これを繰り返すことにより、現在値から目標値へのボリューム遷移を実行する。

この態様によると、オーディオ信号の振幅が０となる時点で、ボリュームが切り替えられるため、ボリューム切り替えによる振幅の不連続を低減し、ノイズの発生を抑制することができる。さらに、ボリュームは、所定の時間が経過するごとに段階的に遷移していくため、ノイズの発生をさらに抑制することができる。

ボリューム設定部は、オーディオ信号がデジタル値で与えられるとき、ボリュームの値を示すボリュームデータと、オーディオ信号に乗ずべき係数との対応関係を保持するテーブルと、遷移タイミングごとに、テーブルから次のボリュームの値に対応する係数を読み出す係数設定部と、係数設定部により読み出された係数とオーディオ信号とを乗算する乗算器と、を含んでもよい。

ある態様において、タイマ回路は、ゼロクロス検出信号を受け、当該ゼロクロス検出信号が所定レベルとなるごとにリセットされてもよい。この場合、あるボリュームの遷移タイミングから次のボリュームの遷移タイミングまでの間隔が、所定の期間以上となることが保証されるため、より好適にノイズの発生を抑制することができる。

また、別の態様において、タイマ回路は、所定の時間が経過するごとにリセットされてもよい。この場合、あるボリュームの遷移タイミングから次のボリュームの遷移タイミングまでの間隔が、所定の期間以内になるため、ボリュームが目標値まで遷移するのに要する時間を好適に設定することができる。

ゼロクロス検出部は、オーディオ信号がデジタル値で与えられるとき、そのデジタル値のサインビットをモニタし、符号が切り替わるごとにゼロクロス検出信号を所定レベルとしてもよい。サインビットの切り替わりをモニタするごとにより、ゼロクロスを好適に検出することができる。
ゼロクロス検出部は、オーディオ信号がアナログ値で与えられるとき、そのアナログ値を、所定のしきい値電圧と比較することにより、ゼロクロス検出信号を所定レベルとしてもよい。

タイマ回路は、レジスタを利用して所定の時間が可変に構成されてもよい。この場合、ボリュームが目標値まで遷移するのに要する時間とのバランスを考慮しつつ、ノイズの発生量を調節することができる。

本発明の別の態様は、オーディオ信号増幅回路である。このオーディオ信号増幅回路は、オーディオ信号を受け、その振幅を制御する上述のボリューム制御装置と、ボリューム制御装置の出力信号をΔΣ変調する変調器と、変調器の出力信号を増幅するＤ級アンプと、を備える。
ある態様のオーディオ信号増幅回路は、ひとつの半導体基板上に一体集積化されてもよい。「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。１つのＬＳＩとして集積化することにより、回路面積を削減することができる。

本発明のさらに別の態様は、電子機器である。この電子機器は、オーディオ信号増幅回路と、オーディオ信号増幅回路の出力信号によって駆動される音声出力部と、オーディオ信号増幅回路によって増幅すべきオーディオ信号を生成する音源と、オーディオ信号増幅回路とバスを介して接続され、オーディオ信号増幅回路に対してボリュームの目標値を示すデータを送信するホストプロセッサと、を備える。

この態様によると、ボリュームの変更時に、音声出力部から出力されるノイズを好適に抑制することができる。

本発明のさらに別の態様は、ボリューム制御方法である。この方法は、オーディオ信号のボリューム制御方法であって、オーディオ信号の振幅をモニタしてゼロクロス点を検出し、検出したゼロクロス点ごとに所定レベルとなるゼロクロス検出信号を生成するステップと、クロック信号をカウントし、所定の時間が経過するごとに所定レベルとなるタイミング信号を生成するステップと、ゼロクロス検出信号と、タイミング信号と、変更後のボリュームの目標値を示すボリューム制御信号と、にもとづき、ボリュームを現在値から目標値に向かって段階的に遷移させるステップと、を備える。ボリュームを遷移させるステップは、タイミング信号が所定レベルとなるごとに、その直後にゼロクロス検出信号が所定レベルとなる遷移タイミングにて、ボリュームを所定幅だけ変化させるステップを繰り返すことにより、目標値へのボリューム遷移を実行する。

ある態様において、タイミング信号を生成するステップは、当該ゼロクロス検出信号が所定レベルとなるごとに次の所定の時間の測定を開始してもよい。また、別の態様において、タイミング信号を生成するステップは、所定の時間が経過するごとに、次の所定の時間の測定を開始してもよい。

本発明のさらに別の態様は、オーディオ信号のボリューム制御方法に関する。この制御方法は、オーディオ信号の振幅をモニタしてゼロクロス点を検出するステップと、所定の時間の経過を検出するステップと、所定の時間の経過後、ゼロクロス点が検出されると、ボリュームを所定幅だけ変化させるステップと、を繰り返すことにより、目標値へのボリューム遷移を実行する。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を、方法、装置などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明に係るボリューム制御装置によれば、クリック音を低減することができる。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１は、本発明の実施の形態に係るオーディオ信号増幅回路１００を搭載した電子機器２００の構成を示す回路図である。オーディオ信号増幅回路１００は、携帯型ＣＤプレイヤ、音楽再生機能付きの携帯電話端末など、スピーカやイヤホンが接続される電子機器に搭載され、そのスピーカやイヤホン（以下の説明ではスピーカとする）などの音声出力部を駆動し、音声信号を出力する。電子機器２００は、いわゆるステレオ再生を行うものであり、ＬチャンネルとＲチャンネルの２つの音声を出力する。

まず、電子機器２００全体の構成について説明する。電子機器２００は、オーディオ信号増幅回路１００、音源１１０、フィルタ１２０Ｌ、１２０Ｒ、スピーカ１３０Ｌ、１３０Ｒを備える。以下、添え字のＬは、Ｌチャンネルを、ＲはＲチャンネルを表すものとし、さらにＬチャンネルとＲチャンネルは同等の構成であるため、特に必要のない限り添え字を省略して説明するものとする。

音源１１０は、光ディスク、ハードディスク、フラッシュメモリなどの記憶媒体に所定のフォーマットで記録されたデジタルのオーディオ信号を読み出し、これをデコードして、デジタル値の信号として出力する。このデジタルのオーディオ信号Ｓ１は、オーディオ信号増幅回路１００の入力端子１０２に入力される。図示しないが、オーディオ信号Ｓ１は、ＬチャンネルとＲチャンネルの信号成分を含んでいる。

オーディオ信号増幅回路１００は、入力端子１０２に入力されたオーディオ信号Ｓ１を受信し、ＬチャンネルとＲチャンネルで個別にΔΣ変調してビットストリームに変換し、さらに増幅した後に、出力端子１０４Ｌ、１０４Ｒからそれぞれ出力する。出力端子１０４から出力されたビットストリームのオーディオ信号Ｓ２は、インダクタおよびキャパシタ（図示せず）を含むフィルタ１２０に入力される。フィルタ１２０は、ビットストリームＳ１の高周波成分を除去する。さらにフィルタ１２０は、デカップリングキャパシタ（不図示）を含んでおり、ＬＣフィルタの出力信号のＤＣ成分を除去し、スピーカ１３０へと出力する。本実施の形態において、オーディオ信号増幅回路１００は、一つの半導体基板上に、ひとつの機能ＩＣとして一体集積化されることが望ましい。

本実施の形態に係るオーディオ信号増幅回路１００は、ホストプロセッサ１４０から出力されるボリューム制御データＤｃｎｔに応じて、ＬチャンネルおよびＲチャンネルのボリュームを独立して変更することができる。このために、オーディオ信号増幅回路１００は、電子ボリューム制御装置１０を備えている。以下、この電子ボリューム制御装置１０の構成について、オーディオ信号増幅回路１００内のその他のブロックとともに説明する。

オーディオ信号増幅回路１００は、電子ボリューム制御装置１０、ΔΣ変調器２０Ｌ、２０Ｒ、Ｄ級アンプ２２Ｌ、２２Ｒ、インタフェース部３０を備える。

オーディオ信号増幅回路１００と音源１１０とは、所定のバス１５２を介して接続されている。音源１１０は、このバス１５２を介してオーディオ信号増幅回路１００に対しオーディオ信号Ｓ１を送出する。インタフェース部３０は、音源１１０から所定のフォーマットにて送出されるオーディオ信号Ｓ１を受信するためのインタフェースである。インタフェース部３０は、受信したオーディオ信号Ｓ１を、ＬチャンネルとＲチャンネルに分離し、後段の電子ボリューム制御装置１０へと出力する。

電子ボリューム制御装置１０は、デジタル演算処理によってオーディオ信号Ｓ１Ｌ、Ｓ１Ｒの振幅に、ボリューム値に対応する係数を乗じる。ΔΣ変調器２０は、電子ボリューム制御装置１０から出力されるデジタルオーディオ信号に対して、補間処理およびΔΣ変調を実行する。Ｄ級アンプ２２は、ΔΣ変調器２０から出力されるビットストリームを増幅するレベルシフト回路であり、十分なトランジスタサイズを有するインバータで構成される。Ｄ級アンプ２２により増幅されたビットストリームのオーディオ信号Ｓ２は、上述のように、フィルタ１２０に入力され、スピーカ１３０から音声として出力される。

本実施の形態に係る電子ボリューム制御装置１０は、ホストプロセッサ１４０とシリアルバス１５０を介して接続されており、ホストプロセッサ１４０から出力されるシリアル形式のボリューム制御データＤｃｎｔに応じて、ＬチャンネルおよびＲチャンネルのボリュームを個別に制御する。

本実施の形態においてシリアルバスはＩ２Ｃバスである。電子ボリューム制御装置１０は、インタフェース部１２、ボリュームレジスタ１４Ｌ、１４Ｒ、ボリューム設定部１６を備える。
ボリュームレジスタ１４Ｌ、１４Ｒは、チャンネルごとのボリューム値を示すデータ（以下、ボリュームデータともいう）を保持するメモリである。インタフェース部１２は、外部のホストプロセッサ１４０からチャンネルごとのボリュームデータを含むボリューム制御データＤｃｎｔをシリアル形式にて受信し、そのチャンネルのボリュームデータを対応するボリュームレジスタ１４Ｌ、１４Ｒに書き込む。

インタフェース部１２は、切り替え可能な第１、第２モードで動作する。第１モードにおいて、インタフェース部１２は、ボリューム制御データＤｃｎｔによって指示されたチャンネルに対応するボリュームレジスタ１４Ｌ、１４Ｒのいずれかにボリュームデータを書き込む。一方、インタフェース部１２は、第２モードにおいて、すべてのボリュームレジスタ１４Ｌ、１４Ｒにボリュームデータを書き込む。

ボリューム設定部１６は、ボリュームレジスタ１４Ｌ、１６Ｒのうち、少なくとも一方のデータが更新されると、そのボリュームレジスタ１４Ｌ、１４Ｒに対応するチャンネルのボリュームを変更する。本実施の形態において、ボリューム設定部１６は、乗算器１８Ｌ、１８Ｒを含む。乗算器１８Ｌ、１８Ｒはそれぞれ、チャンネルごとのデジタルオーディオ信号Ｓ１Ｌ、Ｓ１Ｒと、ボリュームレジスタ１４Ｌ、１４Ｒに格納されたボリュームデータが示すボリューム値とを乗算する。

図２は、シリアル形式のボリューム制御データＤｃｎｔの信号フォーマットを示す図である。ボリューム制御データＤｃｎｔは、対象となるレジスタのアドレスを示すアドレスデータ４０と、合計８ビットのモードデータ４２およびボリュームデータ４４を含む。８ビットのデータは、先頭の１ビットが、第１、第２モードを指示するモードデータ４２となっており、残りの７ビットが変更後のボリューム値を示すボリュームデータ４４となっている。本実施の形態において、レジスタのアドレスデータ４０は、ボリューム変更の対象となるチャンネルを示している。たとえば、アドレスデータ４０がｘｘｈのとき、Ｌチャンネルのボリュームが変更され、アドレスデータ４０がｙｙｈのとき、Ｒチャンネルのボリュームが変更される。

モードを指示するモードデータ４２は、第１モードのときＶｏｌｕｍｅＬＲ＝０、第２モードのときＶｏｌｕｍｅＬＲ＝１となる。ボリューム値を示す７ビットのボリュームデータ４４は、１２８階調でボリューム値を制御する。実際には、乗算器１８は、７ビットのボリュームデータＶｏｌｕｍｅＬｃｈ（またはＶｏｌｕｍｅＲｃｈ）をオーディオ信号Ｓ１Ｌ（またはＳ１Ｒ）と乗算するのではなく、テーブル（不図示）を参照し、ボリュームデータＶｏｌｕｍｅＬｃｈ（Ｒｃｈ）に対応する係数αを取得し、取得した係数αとオーディオ信号Ｓ１Ｌ（Ｒ）を乗算する。

以上のように構成された電子ボリューム制御装置１０の動作について、第１モードと第２モードを分けてそれぞれ説明する。図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、第１モード、第２モードにおけるボリューム変更のタイムチャートである。なお、図３（ａ）、（ｂ）に示されるタイムチャートは、説明を簡潔にするため、縦軸および横軸が適宜拡大、縮小されている。

（第１モード）
インタフェース部１２は、ボリューム制御データＤｃｎｔを受信し、モードデータのビットＶｏｌＬＲを参照する。その結果、ＶｏｌＬＲが０のとき、第１モードに設定される。第１モードの場合、インタフェース部１２は、アドレスデータ４０を参照し、指定されたボリュームレジスタ１４Ｌ、１４Ｒのいずれか一方に、ボリュームデータ４４を格納する。ボリュームレジスタ１４Ｌのデータが更新されると、ボリューム設定部１６は、Ｌチャンネルのボリューム値を変更する。

図３（ａ）に示すように時刻ｔ０にインタフェース部１２がＬチャンネルのボリュームを変更するボリューム制御データＤｃｎｔを受信すると、ボリュームレジスタ１４Ｌに、変更後のボリューム値を格納する。ボリューム設定部１６の乗算器１８Ｌは、それまでのボリューム値から、ボリュームレジスタ１４Ｌに格納されているデータに対応するボリューム値に向かって、段階的にボリュームを変更していく。時刻ｔ１にＬチャンネルのボリュームの遷移が完了する。

時刻ｔ１に、インタフェース部１２がＲチャンネルのボリュームを変更するボリューム制御データＤｃｎｔを受信すると、ボリュームレジスタ１４Ｒに、変更後のボリューム値を格納する。ボリューム設定部１６の乗算器１８Ｌは、それまでのボリューム値から、ボリュームレジスタ１４Ｌに格納されているデータに対応するボリューム値に向かって、段階的にボリュームを変更していく。時刻ｔ２に、Ｒチャンネルのボリュームの遷移が完了する。

このように、第１モードでは、ＬチャンネルとＲチャンネルのボリューム値を、ボリューム制御データＤｃｎｔにもとづいて独立に制御することができる。

（第２モード）
インタフェース部１２は、ボリューム制御データＤｃｎｔを受信し、モードデータのビットＶｏｌＬＲを参照する。その結果、ＶｏｌＬＲが１のとき、第２モードに設定される。第２モードの場合、インタフェース部１２は、ボリュームレジスタ１４Ｌ、１４Ｒの両方に、ボリュームデータ４４を格納する。ボリュームレジスタ１４Ｌ、１４Ｒのデータが更新されると、ボリューム設定部１６は、ＬチャンネルおよびＲチャンネルのボリューム値を変更する。

図３（ｂ）に示すように、時刻ｔ０に第２モードを指示するボリューム制御データＤｃｎｔを受信すると、ボリュームレジスタ１４Ｌ、１４Ｒに、同一のボリューム値が格納される。ボリューム設定部１６の乗算器１８Ｌ、１８Ｒは、それまでのボリューム値から、ボリュームレジスタ１４Ｌ、１４Ｒに格納されているデータに対応するボリューム値に向かって、段階的にボリュームを変更していく。時刻ｔ１にＲチャンネルのボリュームの遷移が完了し、時刻ｔ２にＬチャンネルのボリュームの遷移が完了する。

このように、第２モードでは、ＬチャンネルとＲチャンネルのボリュームの遷移を同じタイミングで開始することにより、２つのチャンネルのボリュームの遷移のタイムラグを減少することができる。さらに、各チャンネルのボリュームの遷移が完了するまでの期間を、短縮することができる。
また、第１モードと第２モードを切り替えられるため、第１モードに設定することにより、従来のように、ボリューム制御データＤｃｎｔにもとづいてＬチャンネルあるいはＲチャンネルのボリューム値を独立に、異なるタイミングで変更させることも可能となる。

図３に示すように、本実施の形態に係る電子ボリューム制御装置１０は、ボリューム値を段階的に遷移させることにより、いわゆるクリック音と呼ばれるノイズの低減を図っている。以下、ボリュームの遷移させるための構成について説明する。

図４は、実施の形態に係る電子ボリューム制御装置１０の一部の詳細な構成を示す回路図である。電子ボリューム制御装置１０は、ボリュームレジスタ１４、ボリューム設定部１６に加えて、ゼロクロス検出部５０、タイマ回路５２、時間設定レジスタ５４を含む。なお、ＬチャンネルとＲチャンネルとで、電子ボリューム制御装置１０は同様に構成されるため、ＬおよびＲの添え字を省略し、一方のみを示している。

ゼロクロス検出部５０は、オーディオ信号Ｓ１の振幅をモニタしてゼロクロス点を検出する。ゼロクロス検出部５０は、検出したゼロクロス点のタイミングごとに所定レベル（ハイレベル）となるゼロクロス検出信号Ｓｚｃを生成する。本実施の形態において、オーディオ信号Ｓ１はデジタル値で与えられているため、ゼロクロス検出部５０は、オーディオ信号のＳ１サインビットをモニタし、その値、すなわち正負の符号が切り替わるごとにゼロクロス検出信号Ｓｚｃをハイレベルとする。

タイマ回路５２は、クロック信号ＣＫをカウントし、所定の時間（以下、単位遷移時間Ｔｕという）が経過するごとに所定レベル（ハイレベル）となるタイミング信号Ｓｔｍを生成する。単位遷移時間Ｔｕは、時間設定レジスタ５４に格納される時間設定データＤｔにもとづいて設定される。時間設定データＤｔは、クロック信号ＣＫのカウント数を決定するために利用される。すなわち、時間設定レジスタ５４に格納される時間設定データＤｔを書き換えることにより、単位遷移時間Ｔｕを変更することができる。タイマ回路５２は、ゼロクロス検出信号Ｓｚｃを受け、当該ゼロクロス検出信号Ｓｚｃがハイレベルとなるごとにリセットされ、新たにクロック信号ＣＫのカウントを開始する。

ボリューム設定部１６は、ゼロクロス検出信号Ｓｚｃと、タイミング信号Ｓｔｍと、を受け、ボリュームを現在値から目標値に向かって段階的に遷移させる。このボリューム設定部１６は、タイミング信号Ｓｔｍがハイレベルとなるごとに、その直後にゼロクロス検出信号Ｓｚｃがハイレベルとなるタイミングを遷移タイミングに設定し、この遷移タイミングごとに、ボリュームを所定幅だけ変化させる。ボリューム設定部１６は、遷移タイミングごとにこの処理を繰り返すことにより、現在値から目標値へのボリューム遷移を実行する。

具体的には、ボリューム設定部１６は、タイミング制御部５６、係数設定部５８、テーブル６０、乗算器１８、を含む。タイミング制御部５６には、タイミング信号Ｓｔｍとゼロクロス検出信号Ｓｚｃが入力されている。タイミング制御部５６は、タイミング信号Ｓｔｍがハイレベルとなるごとに、その直後にゼロクロス検出信号Ｓｚｃがハイレベルとなるタイミングを遷移タイミングに設定する。タイミング制御部５６は、遷移タイミングごとに所定レベル（ハイレベル）となる遷移指示信号Ｓｔｒｓを生成する。この遷移指示信号Ｓｔｒｓは、係数設定部５８に入力される。

係数設定部５８は、ボリュームレジスタ１４とテーブル６０にアクセス可能に構成される。ボリュームレジスタ１４には、上述のように、インタフェース部１２によりボリュームの目標値を示すボリュームデータＤｖｏｌが書き込まれる。このボリュームデータＤｖｏｌは、図２に示すボリューム制御データＤｃｎｔの下位７ビットに対応するデータである。テーブル６０には、ボリュームデータＤｖｏｌと、オーディオ信号に乗算される係数αとの対応関係が格納される。たとえば、ボリュームデータＤｖｏｌが０〜９０までの値に対しては、０ｄＢ〜−９０ｄＢに対応するリニアの係数αが対応づけられる。ボリュームデータＤｖｏｌが９１〜１２７までの値はミュートに対応し、ボリュームは−∞ｄＢであり、リニアの係数αの値は０となる。

係数設定部５８は、図示しないレジスタなどの記憶手段に、現在のボリューム値に対応する変数ｖｏｌｘ（＝０〜１２７）を保持しておく。係数設定部５８は、ボリュームレジスタ１４の値が更新されたことを契機として、遷移指示信号Ｓｔｒｓがハイレベルとなるごとに、現在値に対応する変数ｖｏｌｘを目標値Ｄｖｏｌに向かって所定幅Δずつインクリメントあるいはデクリメントする。そして、現在値ｖｏｌｘに対応する係数αの値を、テーブル６０から読み出して乗算器１８に出力する。たとえば、所定幅Δは、１であってもよい。この場合、ボリューム値は、利得の最小幅である１ｄＢずつ遷移していくことになる。なお、所定幅Δは、レジスタを利用して可変に構成されてもよい。

乗算器１８は、遷移タイミングごとに更新される係数αと、オーディオ信号Ｓ１を乗算し、ボリューム値が調節されたオーディオ信号Ｓ１を生成し、後段のΔΣ変調器２０へと出力する。

以上のように構成された電子ボリューム制御装置１０の動作について説明する。図５は、図４の電子ボリューム制御装置１０の動作を示すタイムチャートである。図５は、上から順に、オーディオ信号Ｓ１（実線）およびオーディオ信号Ｓ１’（破線）と、タイミング信号Ｓｔｍと、ゼロクロス検出信号Ｓｚｃと、遷移指示信号Ｓｔｒｓと、を示す。このタイムチャートでは説明を簡単にするために、オーディオ信号を単一振幅、単一周波数の正弦波としているが、実際にはより複雑な波形となっている。また、横軸、縦軸についても、適宜拡大、縮小して示したものであり、発明を限定するものではない。

時刻ｔ０に、ボリュームレジスタ１４のボリュームデータＤｖｏｌが更新されると、ボリュームの遷移が開始される。時刻ｔ０に、タイマ回路５２は、クロック信号ＣＫのカウントを開始する。時刻ｔ１に単位遷移時間Ｔｕが経過すると、タイマ回路５２は、タイミング信号Ｓｔｍをハイレベルとする。ゼロクロス検出信号Ｓｚｃは、オーディオ信号Ｓ１がゼロを跨ぐたびに、ハイレベルとなる。タイミング制御部５６は、タイミング信号Ｓｔｍがハイレベルとなった直後に、ゼロクロス検出信号Ｓｚｃがハイレベルとなる時刻ｔ２を遷移タイミングとする。遷移タイミングの時刻ｔ２にボリューム値に対応する係数αが更新されて、オーディオ信号Ｓ１’の振幅が変化する。

時刻ｔ２にゼロクロス検出信号Ｓｚｃがハイレベルとなると、タイマ回路５２がリセットされてクロック信号ＣＫのカウントを開始する。時刻ｔ３に、単位遷移時間Ｔｕが経過すると、タイミング信号Ｓｔｍがハイレベルとなり、続く時刻ｔ４に、ゼロクロス検出信号Ｓｚｃがハイレベルとなると、遷移指示信号Ｓｔｒｓがハイレベルとなり、係数αが更新され、オーディオ信号Ｓ１’の振幅が変化する。

時刻ｔ４以降、電子ボリューム制御装置１０は、変数ｖｏｌｘが目標値Ｄｖｏｌに一致するまで、同様の処理を繰り返す。時刻ｔ５にボリューム値が目標値に達すると遷移が完了し、その後、係数αは固定される。

このように、本実施の形態に係る電子ボリューム制御装置１０によれば、オーディオ信号Ｓ１の振幅が０となる時点で、ボリュームが１段階切り替えられるため、ボリューム切り替えによる振幅の不連続を低減し、ノイズの発生を抑制することができる。さらに、ボリュームは、単位遷移時間Ｔｕが経過するごとに段階的に遷移していくため、ノイズの発生をさらに抑制することができる。

本実施の形態では、タイマ回路５２は、ゼロクロス検出信号Ｓｚｃを受け、当該ゼロクロス検出信号Ｓｚｃがハイレベルとなるごとにリセットされた。その結果、図５に示されるように、あるボリュームの遷移タイミングから次のボリュームの遷移タイミングまでの間隔が、単位遷移時間Ｔｕ以上となることが保証されるため、より好適にノイズの発生を抑制することができる。

この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

実施の形態では、タイマ回路５２がゼロクロス検出信号Ｓｚｃによりリセットされる場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。別の実施の形態において、タイマ回路５２は、単位遷移時間Ｔｕが経過するごとにリセットされてもよい。この場合、タイミング信号Ｓｔｍは、単位遷移時間Ｔｕごとにハイレベルとなる。その結果、あるボリュームの遷移タイミングから次のボリュームの遷移タイミングまでの間隔が、単位遷移時間Ｔｕ以内になるため、ボリュームが目標値まで遷移するのに要する時間を好適に設定することができる。

実施の形態では、第１モードと第２モードを切り替えるための信号が、ボリュームを制御するためのボリューム制御データＤｃｎｔに含まれる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
たとえば、現在のモードを保持するためのモード用のレジスタを別途設け、モードを指示する制御データを、ボリューム制御データＤｃｎｔとは別に生成し、モード用のレジスタに対して、モードを指示するデータを書き込んでもよい。この場合、ボリューム設定部１６は、ボリューム制御データＤｃｎｔが入力されると、モード用のレジスタを参照して現在のモードを判別し、そのモードに応じて、ボリュームレジスタ１４へのデータの書き込みを実行すればよい。この変形例においても、第１モード、第２モードを切り替えることができるため、実施の形態にかかる電子ボリューム制御装置１０と同様の効果を得ることができる。さらに、この場合、モードの切り替えるタイミングでモードを指示するデータを送受信すればよいため、ボリューム制御データＤｃｎｔのビット数を削減することができる。

実施の形態にかかる電子ボリューム制御装置１０では、２チャンネルのオーディオ信号のボリュームを制御する場合について説明したが、これをより多くのチャンネルのオーディオ信号に適用してもよい。この場合、チャンネルごとにボリュームレジスタ１４および乗算器１８を設ければよい。

また、実施の形態では、デジタル演算処理による乗算によってボリューム値を変更する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、アナログのオーディオ信号に変換した後に、可変利得増幅器あるいは可変アテネータを利用してボリュームを制御してもよい。この場合、乗算器１８に替えて、可変利得増幅器あるいは可変アテネータを設け、ボリュームレジスタ１４に格納されるボリューム値に対応したデータにもとづいて、増幅率、あるいは減衰率を変化させればよい。その他、ボリュームの変更については、さまざまな方式を利用することができる。

本発明の実施の形態に係るオーディオ信号増幅回路を搭載した電子機器の構成を示す回路図である。 シリアル形式のボリューム制御データの信号フォーマットを示す図である。 図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、第１モード、第２モードにおけるボリューム変更のタイムチャートである。 実施の形態に係る電子ボリューム制御装置の一部の詳細な構成を示す回路図である。 図４の電子ボリューム制御装置の動作を示すタイムチャートである。

符号の説明

１０ 電子ボリューム制御装置、 １２ インタフェース部、 １４ ボリュームレジスタ、 １６ ボリューム設定部、 １８ 乗算器、 ２０ ΔΣ変調器、 ２２ Ｄ級アンプ、 ３０ インタフェース部、 ５０ ゼロクロス検出部、 ５２ タイマ回路、 ５４ 時間設定レジスタ、 ５６ タイミング制御部、 ５８ 係数設定部、 ６０ テーブル、 １００ オーディオ信号増幅回路、 １０２ 入力端子、 １０４ 出力端子、 １１０ 音源、 １２０ フィルタ、 １３０ スピーカ、 １４０ ホストプロセッサ、 ２００ 電子機器。

Claims (13)

1. オーディオ信号のボリュームを制御するボリューム制御装置であって、
   前記オーディオ信号の振幅をモニタしてゼロクロス点を検出し、検出したゼロクロス点ごとに所定レベルとなるゼロクロス検出信号を生成するゼロクロス検出部と、
   クロック信号をカウントし、所定の時間が経過するごとに所定レベルとなるタイミング信号を生成するタイマ回路と、
   前記ゼロクロス検出信号と、前記タイミング信号と、を受け、ボリュームを現在値から目標値に向かって段階的に遷移させるボリューム設定部と、
   を備え、
   前記ボリューム設定部は、前記タイミング信号が前記所定レベルとなるごとに、その直後に前記ゼロクロス検出信号が前記所定レベルとなる遷移タイミングにて、前記ボリュームを所定幅だけ変化させ、これを繰り返すことにより、現在値から目標値へのボリューム遷移を実行することを特徴とするボリューム制御装置。
2. 前記ボリューム設定部は、前記オーディオ信号がデジタル値で与えられるとき、
   前記ボリュームの値を示すボリュームデータと前記オーディオ信号に乗ずべき係数との対応関係を保持するテーブルと、
   前記遷移タイミングごとに、前記テーブルから次のボリュームの値に対応する係数を読み出す係数設定部と、
   前記係数設定部により読み出された前記係数と前記オーディオ信号とを乗算する乗算器と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載のボリューム制御装置。
3. 前記ゼロクロス検出部は、
   前記オーディオ信号がデジタル値で与えられるとき、そのデジタル値のサインビットをモニタし、符号が切り替わるごとに前記ゼロクロス検出信号を前記所定レベルとすることを特徴とする請求項１または２に記載のボリューム制御装置。
4. 前記タイマ回路は、前記ゼロクロス検出信号を受け、当該ゼロクロス検出信号が前記所定レベルとなるごとにリセットされることを特徴とする請求項１または２に記載のボリューム制御装置。
5. 前記タイマ回路は、前記所定の時間が経過するごとにリセットされることを特徴とする請求項１または２に記載のボリューム制御装置。
6. 前記タイマ回路は、レジスタを利用して前記所定の時間が可変に構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のボリューム制御装置。
7. オーディオ信号を受け、その振幅を制御する請求項１または２に記載のボリューム制御装置と、
   前記ボリューム制御装置の出力信号をΔΣ変調する変調器と、
   前記変調器の出力信号を増幅するＤ級アンプと、
   を備えることを特徴とするオーディオ信号増幅回路。
8. ひとつの半導体基板上に一体集積化されたことを特徴とする請求項７に記載のオーディオ信号増幅回路。
9. 請求項７に記載のオーディオ信号増幅回路と、
   前記オーディオ信号増幅回路の出力信号によって駆動される音声出力部と、
   前記オーディオ信号増幅回路によって増幅すべきオーディオ信号を生成する音源と、
   前記オーディオ信号増幅回路とバスを介して接続され、前記オーディオ信号増幅回路に対してボリュームの目標値を示すデータを送信するホストプロセッサと、
   を備えることを特徴とする電子機器。
10. オーディオ信号のボリューム制御方法であって、
    前記オーディオ信号の振幅をモニタしてゼロクロス点を検出し、検出したゼロクロス点ごとに所定レベルとなるゼロクロス検出信号を生成するステップと、
    クロック信号をカウントし、所定の時間が経過するごとに所定レベルとなるタイミング信号を生成するステップと、
    前記ゼロクロス検出信号と、前記タイミング信号と、変更後のボリュームの目標値を示すボリューム制御信号と、にもとづき、ボリュームを現在値から目標値に向かって段階的に遷移させるステップと、
    を備え、
    前記ボリュームを遷移させるステップは、
    前記タイミング信号が前記所定レベルとなるごとに、その直後に前記ゼロクロス検出信号が前記所定レベルとなる遷移タイミングにて、前記ボリュームを所定幅だけ変化させるステップを繰り返すことにより、目標値へのボリューム遷移を実行することを特徴とするボリューム制御方法。
11. 前記タイミング信号を生成するステップは、当該ゼロクロス検出信号が前記所定レベルとなるごとに次の所定の時間の測定を開始することを特徴とする請求項１０に記載のボリューム制御方法。
12. 前記タイミング信号を生成するステップは、前記所定の時間が経過するごとに、次の所定の時間の測定を開始することを特徴とする請求項１０に記載のボリューム制御方法。
13. オーディオ信号のボリューム制御方法であって、
    前記オーディオ信号の振幅をモニタしてゼロクロス点を検出するステップと、
    所定の時間の経過を検出するステップと、
    所定の時間の経過後、ゼロクロス点が検出されると、ボリュームを所定幅だけ変化させるステップと、
    を繰り返すことにより、目標値へのボリューム遷移を実行することを特徴とするボリューム制御方法。

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