JP3304611B2 - オーディオ信号処理装置 - Google Patents

オーディオ信号処理装置

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JP3304611B2
JP3304611B2 JP12685094A JP12685094A JP3304611B2 JP 3304611 B2 JP3304611 B2 JP 3304611B2 JP 12685094 A JP12685094 A JP 12685094A JP 12685094 A JP12685094 A JP 12685094A JP 3304611 B2 JP3304611 B2 JP 3304611B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、オーディオ信号の振
幅、周波数特性等の入出力特性を制御するオーディオ信
号処理装置に関し、特に入出力特性を決定する係数値を
変化させる際のノイズ低減に関するものである。
【0002】
【従来の技術】音楽ホールやスタジオ等では、ミキサや
アンプの利得並びにイコライザの特性等をリアルタイム
で変化させることが要求される。これは、具体的にはシ
ーン切換え時のフェードイン、フェードアウト、クロス
フェード、パニング等の手法として用いられる。図10
は、この種のシステムで用いられるディジタルオーディ
オ信号の音量調整回路の例を示す図である。オーディオ
入力信号DINは、乗算器100で利得係数Kと乗算され
て振幅を制御されたオーディオ出力信号DOUT となる。
いま、図11(a)に示すオーディオ入力信号の音量調
整のため、利得係数Kを同図(b)に示すように、K0
からK1 に急激に変化させると、同図(c)で示すよう
に、信号の不連続が生じ、クリック性の雑音が発生す
る。
【0003】これを改善するため、利得係数Kを瞬時に
切換えるのではなく、同図(d)に示すように、適当な
時間幅Tの中で係数K0 ,K1 の間を補間して、係数K
を一定の時間間隔で段階的に変化させることにより、同
図(e)に示すように、信号の連続性を改善することも
なされている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように
係数Kを一定の時間間隔で段階的に変化させると、各変
化点でのステップ変化は小さくなるものの、振幅変化の
周期性に起因したジッパーノイズと呼ばれる不快な雑音
が発生する。特に入力信号が正弦波に近いような波形の
場合、これが耳障りな雑音となる。
【0005】クリック性の雑音、ジッパーノイズを共に
低減するためには、補間を非常に細かく行うことが最も
有効な対策である。ディジタル信号の場合には、サンプ
リング間隔毎に補間、即ち係数の変更を行うことによ
り、雑音は最小になる。しかし、この方法は補間計算回
路の規模を著しく増大させる。特に、フィルタ特性のよ
うに補間計算を実時間で実行するのが困難な場合や、補
間時間を非常に長くとりたい場合等必要とするバッファ
メモリの容量等の負担が非常に大きくなる。
【0006】この発明は、このような問題点に鑑みてな
されたもので、回路規模をあまり大きくすることなし
に、オーディオ信号の入出力特性を決定する係数値を変
化させる際の耳障りなノイズを効果的に低減することが
できるオーディオ信号処理装置を提供することを目的と
する。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明に係るオーディ
オ信号処理装置は、与えられた係数値に基づいてオーデ
ィオ信号の入出力特性を制御するものであって、前記係
数値として新たな係数値が与えられた際、前記入出力特
性を決定する係数値を、もとの係数値から新たな係数値
へと不規則な時間間隔で段階的に変化させるようにした
ことを特徴とする。
【0008】また、この発明に係るオーディオ信号処理
装置は、与えられた係数値に基づいてオーディオ信号の
入出力特性を制御する特性制御手段と、不規則な時間間
隔でアクティブになるランダム信号を出力する乱数発生
手段と、新たな前記係数値が与えられると前記乱数発生
手段からのランダム信号に従って、もとの係数値から新
たな係数値へと徐々に変化する係数値を前記特性制御手
段に出力する補間手段とを備えたことを特徴とする。
【0009】
【作用】この発明によれば、入出力特性を決定する係数
値を変化させる際、前記係数値をもとの係数値から新た
な係数値へと不規則な時間間隔で段階的に変化させるよ
うにしているので、ステップ変化の周期性がなくなり、
クリックノイズの発生を防止できる程度の粗い補間間隔
であっても聴感上の不快なジッパーノイズの発生を防止
できる。このため、回路規模をあまり大きくすることな
く耳障りなノイズの発生を効果的に除去することができ
る。
【0010】なお、乱数発生手段により時間的にランダ
ムな信号を発生させ、この信号に従って補間手段から段
階的に変化する係数値を出力させるようにすると、不規
則な時間間隔で段階的に変化する係数値を得ることがで
きる。
【0011】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例を
説明する。図1は、この発明を振幅調整回路に応用した
実施例を示すブロック図である。乱数発生回路1は不規
則な時間間隔でアクティブになるランダムパルス信号を
生成出力し、このランダムパルス信号をカウントアップ
イネーブル信号CEとして補間回路2に供給する。補間
回路2は、図示しないCPUなどから与えられる利得係
数Kを入力し、その係数に変化がないときにはその係数
Kを係数K′としてそのまま乗算器3に出力し、係数K
が変化してトリガ信号TRGが入力された直後の期間
は、係数Kの前回設定値と今回設定値との間を補間し
て、係数K′を前回設定値から今回設定値まで段階的に
変化させて乗算器3に供給する。その際の段階的変化の
タイミングは、乱数発生回路1からのカウントアップイ
ネーブル信号CEによって与えられるので、係数K′は
不規則な時間間隔で段階的に変化することになる。乗算
器3は、ディジタルオーディオ入力信号DINの振幅を係
数K′の値に応じて制御してディジタルオーディオ出力
信号DOUT を出力する。
【0012】図2は、この振幅調整回路における乱数発
生回路1の構成例を示すもので、周期15のm系列信号
発生回路である。この乱数発生回路1は、クロック信号
CKによってデータをシフトさせる4段の遅延回路11
1 ,112 ,113 ,114 と、遅延回路113 ,11
4 の出力の排他的論理和出力を初段の遅延回路111 に
帰還するEX−OR回路12とにより構成されている。
各遅延回路111 〜114 の出力Q1 〜Q4 が“000
1”であったとすると、出力Q4 には、周期15の疑似
ランダムパルス“100010011010111…
…”が出力される。更に長い周期の疑似ランダムパルス
を得る為には遅延回路の段数を増し、適当なタップから
帰還を行えば良い。
【0013】図3は、補間回路2の構成例を示すブロッ
ク図である。外部から新たに供給される係数Kは、トリ
ガ信号TRGに従って最終値レジスタ21に書き込まれ
る。最終値レジスタ21に格納されていた前回の係数K
は、カウンタ22から出力されるキャリー信号COに従
って初期値レジスタ23に書き込まれる。カウンタ22
は、トリガ信号TRGによってクリアされ、乱数発生回
路1から出力されるカウントアップイネーブル信号CE
によってクロックCKをカウントアップするNビットの
アップカウンタである。レジスタ21,23に格納され
た係数値K1,K0は、加算器24に与えられ、加算器
24からは両者の差分(K1−K0)が出力される。そ
の差分値は、乗算器25に供給される。乗算器25には
カウンタ22からのカウント出力nも与えられており、
乗算器25からは両者の乗算結果が出力される。この乗
算器25の出力はNビット右シフト回路26で2N を除
算されたのち、加算器27で初期値レジスタ23の格納
値K0と加算され、係数K′として出力される。
【0014】この回路によれば、下記数1で表される係
数K′が出力される。
【0015】
【数1】K′=K0+P(K1−K0) =K0+(K1−K0)×n/2N
【0016】この例では、カウンタ22が0〜2N −1
までのカウント値をとるので、P=n/2N に設定して
いる。
【0017】次に、図4を参照しながら、この振幅調整
回路の動作を説明する。動作の初期状態で最終値レジス
タ21及び初期値レジスタ23に同じ値K0が保持され
ているとすると、加算器24の出力は0であるため、カ
ウンタ22の値によらず、係数K′はK0になる。
【0018】振幅値を変化させるため、最終値レジスタ
21に新たな係数K1を供給し、トリガ信号TRGをO
Nにすると、最終値レジスタ21に係数K1がセットさ
れ、カウンタ22がクリアされる。最初の出力は、カウ
ンタ22の出力n=0であるから、数1より、K′=K
0である。トリガ信号TRGは動作開始後クリアされ
る。
【0019】カウンタ22は、カウントアップイネーブ
ル信号CEがONであれば、サンプリング周期に同期し
たクロック信号CKによって順次0,1,2,…,2N
−1までカウントアップする。カウントアップイネーブ
ル信号CEがOFFであれば、カウントアップはされ
ず、直前の値を保持する。図4に示すように、カウント
アップイネーブル信号CEは、不規則なタイミングでO
Nとなるので、カウンタ22のカウント値nも不規則な
タイミングでインクリメントされる。このカウント値n
に応じて、係数K′は不規則なタイミングで(K1−K
0)/2N の間隔で段階的にK0からK1に変化してい
く。即ち、2N 点の補間動作が行われることになる。
【0020】カウンタ22の出力nが2N −1となり、
キャリー信号COがONになると、初期値レジスタ23
の内容が、最終値レジスタ21に保持されている係数K
1に更新されるので、その後の係数K′はK1となる。
【0021】このように、この実施例の回路では、補間
による係数K′の更新間隔が時間的に不規則になってい
るので、聴感上不快なジッパーノイズを発生させずに音
量調整を行うことができる。
【0022】図5は、この発明をミキシングに応用した
もので、K″=1−K′を出力するように演算回路4を
構成することにより、乗算器31 ,32 の出力振幅が丁
度反比例の関係で増減することになるので、加算器5か
らはクロスフェードされた出力信号DOUT を得ることが
できる。
【0023】図6は、この発明をパニングに応用したも
ので、K″=√(1−K′2 )を出力するように演算回
路6を構成することにより、乗算器31 ,32 からはパ
ニングされた出力信号DOUT1,DOUT2を得ることができ
る。
【0024】図7〜図9は、この発明を電子楽器等で用
いられるフィルタ、即ちパラメータを時間的に変化させ
る必要があるフィルタに適用した実施例を説明するため
の図である。図7に示すような、6dB/オクターブの
傾きを持つ低域通過フィルタ(LPF)は、例えば図8
に示すような遅延回路31,32、乗算器33,34,
35及び加算器36からなる巡回形フィルタで構成する
ことができる。ディジタル処理の場合、乗算器33,3
4,35の係数として3つのパラメータA0,A1,B
1を必要とする。
【0025】いま、フィルタのカットオフ周波数fcを
f1からf2に連続的に変化させようとする場合、補間
点を細かくとるためには、中間的なカットオフ周波数に
対応するパラメータを多数用意しておく必要があり、そ
のための演算量及びパラメータを蓄積するバッファの容
量が増大し、経済的でない。特に、時間的にゆっくりと
した変化が必要となる場合の負担は極めて大きい。一
方、補間点を粗くとり、且つ時間的に規則的な更新を行
うと、その周期性に起因する不快な雑音が感知される。
【0026】そこで、図9に示すように、カットオフ周
波数fcがf1である場合、f2である場合及びf1か
らf2の間を補間したいくつかの周波数である場合のそ
れぞれを実現するパラメータA0,A1,B1の組を、
予めCPUからバッファメモリ41に書き込んでおく。
そして、これをカウンタ42から出力されるアドレスで
逐次読みだしてディジタルフィルタの係数として与え
る。カウンタ42は、乱数発生回路1から不規則な時間
間隔で出力されるカウントアップイネーブル信号CEが
ONのときにカウントアップするので、パラメータA
0,A1,B1の変更も不規則な時間間隔で行われる。
このため、バッファメモリの容量が少なく補間点が粗い
場合でも、不快な雑音が感知されることはない。
【0027】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
入出力特性を決定する係数値を変化させる際、前記係数
値をもとの係数値から新たな係数値へと不規則な時間間
隔で段階的に変化させるようにしているので、ステップ
変化の周期性がなくなり、クリックノイズの発生を防止
できる程度の粗い補間間隔であっても聴感上の不快なジ
ッパーノイズの発生を防止することができる。このた
め、回路規模をあまり大きくすることなく耳障りなノイ
ズの発生を効果的に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明を振幅調整回路に応用した実施例を
示すブロック図である。
【図2】 同振幅調整回路の乱数発生回路の構成例を示
すブロック図である。
【図3】 同振幅調整回路の補間回路の構成例を示すブ
ロック図である。
【図4】 同振幅調整回路の動作を示す波形図である。
【図5】 この発明をクロスフェードに応用した実施例
を示すブロック図である。
【図6】 この発明をパニングに応用した実施例を示す
ブロック図である。
【図7】 低域通過フィルタの周波数−利得特性を示す
図である。
【図8】 低域通過フィルタの構成例を示すブロック図
である。
【図9】 この発明を低域通過フィルタに適用した例を
示すブロック図である。
【図10】 従来の振幅調整回路を示すブロック図であ
る。
【図11】 従来の振幅調整回路の問題点を説明するた
めの図である。
【符号の説明】
1…乱数発生回路、2…補間回路、3,31 ,32 ,3
3,34,35,100…乗算器、4,6…演算回路、
5,24,27,36…加算器、111 〜114 ,3
1,32…遅延回路、12…EX−OR回路、21…最
終値レジスタ、22,42…カウンタ、23…初期値レ
ジスタ、26…Nビット右シフト回路、41…バッファ
メモリ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−79107(JP,A) 特開 平3−1198(JP,A) 特開 平5−95550(JP,A) 特開 平3−126090(JP,A) 実開 平3−65395(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04R 3/04

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 与えられた係数値に基づいてオーディオ
    信号の入出力特性を制御するオーディオ信号処理装置に
    おいて、 前記係数値として新たな係数値が与えられた際、前記入
    出力特性を決定する係数値を、もとの係数値から新たな
    係数値へと不規則な時間間隔で段階的に変化させるよう
    にしたことを特徴とするオーディオ信号処理装置。
  2. 【請求項2】 与えられた係数値に基づいてオーディオ
    信号の入出力特性を制御する特性制御手段と、 不規則な時間間隔でアクティブになるランダム信号を出
    力する乱数発生手段と、 新たな前記係数値が与えられると前記乱数発生手段から
    のランダム信号に従って、もとの係数値から新たな係数
    値へと徐々に変化する係数値を前記特性制御手段に出力
    する補間手段とを備えたことを特徴とするオーディオ信
    号処理装置。
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