JPH0334244B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、周囲雑音に応じて再生音量を自動的
に制御するものであつて、特に急激な音量変化に
伴う不快感を防止する自動音量補正装置に関する
ものである。

（従来の技術） 自動音量補正装置は、車内雑音のように、走行
条件によつて周囲雑音を検出し音量を増減させる
ものであり、ステレオ又はラジオからの再生音を
雑音量に関係なく、常に一定の条件下で聞き取れ
るようにするものである。

そして、従来より一般に用いられている自動音
量補正装置は、マイクロフオンを用いて車内雑音
を取り込んだ後、これを検出しその雑音量の平均
値に応じて音量制御を行つている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述した従来の自動音量補正装
置では、車内雑音の平均レベルに基づいて再生音
の音量制御が行われるため、車内雑音のレベルが
急変するとその平均レベルが急変してしまい、急
激な音量制御が行われれるので、不快感を覚えて
しまう。

つまり、たとえば第１図ａに示すように、雑音
信号が時点t₁においてＡ倍となり、これに伴つて
雑音電圧がＮ（Ｖ）からAN（Ｖ）となつたとす
る。そして、雑音信号の平均レベルを得るために
時定数がτの時定数回路により得られる音量制御
用の制御電圧VCは、 VC＝Ｎ＋（AN−Ｎ）（１−e^-t/〓） …… となり、同図ｂに示すように時点t₁において曲線
を描いて立ち上がるとなる。ここで、このように
して得られた制御電圧VCにより、音量制御を行
うための電圧制御増幅部が増幅係数Ｋを有するも
のとしたときの電圧制御増幅部の利得GVC′は、 GVC′＝KN＋Ｋ（AN−Ｎ）（１−e^-t/〓） ＝KN＋KN（Ａ−１）（１−e^-t/〓） ＝KN［１＋（Ａ−１）（１−e^-t/〓）］ となり、ここで、デシベルの換算のために対数を
とると、 GVC＝20log（GVC′）＝20logK＋20logN＋20log
［１＋（Ａ−１）・（１−e^-t/〓）］…… となる。

したがつて、この式から解る通り、対数項の中
に時間変数が含まれてしまうために、（１−e^-t/〓）
項の特性によつて、変化が聴覚的に一定とはなら
ず、不快感を覚えてしまう。

本発明は、このような事情に対処した成された
もので、周囲雑音の急激な変化に対して不快感を
覚えさせない音量制御を行うことのできる自動音
量補正装置を提供することを目的とする。

（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、周囲雑
音をマイクロフオンにより取り込んで検出し、こ
の検出された雑音信号のレベルに対応して再生音
量を制御する自動音量補正装置において、前記検
出された雑音信号に対し、この雑音信号の低域側
を聴覚特性に合わせてゆるやかな傾斜とするとと
もに、高域側を急峻な傾斜とする特性を有したフ
イルタ手段と、このフイルタ手段によつて聴覚特
性に合わせられた信号に対し対数増幅を施す対数
増幅手段と、この対数増幅手段の出力の急激な変
化を緩和する時定数回路部と、この時定数回路部
の出力に基づいて再生音量を増減させる再生音量
増減手段とを具備することを特徴とする。

（作用） 本発明の自動音量補正装置では、マイクロフオ
ンにより周囲雑音が取り込まれ、フイルタ手段が
雑音信号に対し聴覚特性に対応させた出力を行
い、対数増幅手段が聴覚特性に合わせられた信号
に対して対数増幅を施した後、時定数回路部がそ
の出力の急激な変化を緩和する。そして、再生音
量増減手段が時定数回路部の出力に基づいて再生
音量を増減させる。

したがつて、車内雑音のレベルが急変した場合
であつても、その制御すべき時定数回路部からの
出力がなだらかなものとされるため、緩やかな音
量制御が行われる。

（実施例） 以下、本発明の実施例の詳細を図面に基づいて
説明する。

第２図は、本発明の自動音量補正装置の一実施
例を示すもので、車内雑音を取り込んでこの雑音
を電気信号に変換するマイクロフオンＭ、その雑
音信号を増幅するマイク増幅部MA、このマイク
増幅部MAによつて増幅された雑音信号から低域
成分のみを抽出するローパスフイルタLPFが備
えられている。

ここで、ローパスフイルタLPFは、再生音や
話声等がマイクロフオンＭを介して取り込まれる
ことによる正帰還現象を防止するためのものであ
る。つまり、車内雑音を分析すると、その殆どは
走行時に発生するものであり、その雑音は数十Hz
以下の低域周波数成分によつて占められている。
したがつて、これら低域周波数成分のみを抽出す
ることにより、上記の再生音や話声等の正帰還に
よる悪影響等が防止されるため、適切な音量補正
が可能となる。但し、単にこの低域周波数成分の
みを抽出した雑音信号を用いて音量制御を行つた
場合、補正された音量に不自然さを生じてしま
う。これは、人間の聴覚特性が超低域に移向する
にしたがつて感度が低下するためであり、聴覚的
な雑音レベルに対応した音量制御が不可能とな
る。

つまり、同じ大きさに感ずる音の強さを、ホン
で表すとともにパラメータとして測定したフレツ
チヤーマンソン曲線（図示省略）によると、２〜
300Hz以下であれば０〜120ホンの音圧範囲内での
耳の聴覚特性はたとえば０〜6dB／oct（オクター
ブ）の傾きにより、低域に向かつて上昇してい
る。

このため、一般に音の超低周波数領域にノイズ
が存在しても耳障りとはならず、この場合には再
生音量の補正の必要性は殆どない。但し、たとえ
ば50Hz程度の低域においてはノイズとして知覚さ
れ耳障りとなるため、その補正が必要となる。し
たがつて、聴感特性に応じて再生音量の補正を行
う必要がある。

したがつて、本実施例におけるローパスフイル
タLPFは、その低域側を人間の聴覚に合せてゆ
るやかな傾斜とし、高域側は急峻な傾斜を有する
特性とし、再生音や話声の悪影響を受けないよう
にするとともに、聴感補正を行う。

また、自動音量補正装置には、ローパスフイル
タLPFを経た雑音信号から雑音レベルを検出す
る雑音レベル検出部DET、検出されたレベルの
対数増幅を行う対数増幅部LA、この対数増幅部
LAの出力をゆるやかにする時定数回路部TC、こ
の時定数回路部TCからの出力信号VCに応じて再
生すべき音量の増幅度を変化させる電圧制御増幅
部VCAが備えられている。なお、この電圧制御
増幅部VCAには、再生すべき音声信号が入力さ
れる入力端INと、その音声信号を時定数回路部
TCからの出力信号VCの電圧値に応じ増幅して出
力する出力端OUTが設けられている。

このような構成の自動音量補正装置は、次のよ
うな動作を行う。

まず、車内雑音が増加すると、マイクロフオン
Ｍがその雑音を取り込むとともに、この取り込ん
だ音を雑音信号である電気信号に変換する。マイ
クロフオンＭからの出力は、マイク増幅部MAに
おいて所定レベルに増幅された後、ローパスフイ
ルタLPFに供給される。ローパスフイルタLPF
は、雑音信号の中高域成分をカツトし、数十Hzの
低周波及び超低周波成分のみを通過させる。ここ
で、ローパスフイルタLPFは、上述したように、
その低域側が人間の聴覚に合わせてゆるやかな傾
斜とされ、高域側が急峻な傾斜を有する特性とさ
れており、これにより信号音及び話声の悪影響を
受けないような特性とされている。

ここで、車体の共振等によつて低域周波数にピ
ークが生じると、そのピークの周波数が低くなる
にしたがつて、マイクロフオンＭによる検出電圧
と聴感音圧との間に誤差が生ずる。つまり、聴感
特性が劣るため、通常気にならない程度の低周波
におけるノイズが存在し、中周波以上の音域にお
いてはノイズの発生がない場合であつても、ノイ
ズ信号として検出され、不必要に音量補正がなさ
れる。このため、検出された雑音信号に対し、そ
の低域側を人間の聴覚に合わせてゆるやかな傾斜
とするとともに、高域側を急峻な傾斜とする必要
がある。

実際に、車内雑音には低域における共振が多く
見られ、その共振周波数も複雑に変化している。
このため、再生音や話声の影響を受けない低域の
信号を取り出して車内雑音とした場合には、上記
のローパスフイルタLPFの低域側の部分に人間
の聴感特性に対応させることにより、検出電圧と
聴感音圧との誤差が少なくなり、適切な音量補正
が行われる。

このようにして補正されたローパスフイルタ
LPFの出力は、雑音レベル検出部DETにおいて
電圧に変換される。そして、この変換された電圧
は、対数増幅部LAにおいて対数圧縮された後、
時定数回路TCにより急激な変化が吸収され、制
御電圧VCとして電圧制御増幅部VCAに供給され
る。電圧制御増幅部VCAは、制御電圧VCに対応
してその利得を変化させることにより、入力端
INに供給される再生すべき音声信号のレベルを
変化させて出力端OUTから出力する。

ここで、音声信号は車内雑音レベルに対応した
制御電圧VCに応じて増減される。したがつて、
たとえば車内雑音が上昇した場合には、音声信号
のレベルを増加させることにより再生されるべき
音のレベルが適切に制御される。

またここで、電圧制御増幅部VCAに供給され
るべき制御信号VCは、時定数部が雑音電圧Ｎ
（Ｖ）の対数と、上昇した雑音電圧AN（Ｖ）の対
数の差分に作用するので、雑音電圧の対数と上記
の対数の差分に時定数項が積算されたものの和と
して表され、 VC＝20log Ｎ＋(20log AN-20log N)・（１−e^-t/〓）＝
20log Ｎ＋（１−e^-t/〓）・（20logA） となる。

そして、電圧制御増幅部VCAの制御係数をＫ
としたときの電圧制御増幅部VCAの利得GVC
は、 GVC＝K20log Ｎ＋Ｋ（１−e^-t/〓） ・20logA …… となる。

これにより、電圧制御増幅部VCAの利得GVC
を求める式には、その対数項に時間変数が含まれ
なくなるため、周囲雑音の倍率Ａの値にかかわら
ずその音量変化が聴覚的に一定となる。

つまり、たとえば第１図ａに示したように、周
囲雑音が時点t₁において急増しても、時定数回路
TCの動作により、制御信号VCの変化は第１図ｃ
に示すようにゆるやかな傾斜となるため、自然な
音量制御特性が得られる。

また、ここで、本実施例におけるゆるやかな傾
斜による自然な音量制御特性を、従来の音量制御
特性と対比させると、たとえば第３図に示すよう
になる。

同図から解る通り、本実施例における実線で表
した特性ａ，a′では、特性ａに対して特性a′が約
10dBアツプしても、それぞれの補正音量の増加
率を時定数で表すと、共にたとえば１秒とされ
る。これにより、周囲雑音の倍率Ａの値にかかわ
らずその音量変化が聴覚的に一定となることを意
味している。これに対し、鎖線で表される従来の
特性ｂ，b′では、特性ｂに対して特性b′約が10dB
アツプした場合、特性ｂにおける時定数は約0.8
秒であるのに対し、特性b′における時定数は約
0.4秒である。これは、上記で示したように、
その時定数は対数項の中に存在しているため、時
定数の対数変換が行われると、音量変化が聴覚的
に一定とはならず、不快感を覚えてしまうことに
なる。

第４図は、第３図の自動音量補正装置の具体例
を示すものであり、マイクロフオンＭの出力は、
コンデンサＣ１及び抵抗Ｒ１を介してマイク増幅
部MAを構成する演算増幅器OPA１の反転入力
端に供給された後に増幅される。ここで、マイク
増幅部MAの利得Ａ（Ｒ２／Ｒ１）は、帰還抵抗
Ｒ２の値を変えることにより変化する。この演算
増幅器OPA１の出力が抵抗Ｒ３〜Ｒ５を介して
演算増幅器OPA２に供給されると、この演算増
幅器OPA２によつてラジオ等からの再生音や話
声等の音域がカツトされるとともに、聴感補正が
行われる。また、バンドパスフイルタBPFの演
算増幅器OPA３においては、ローパスフイルタ
LPFの出力がコンデンサＣ２，Ｃ３及び抵抗Ｒ
６を介して非反転入力とされる。このとき、コン
デンサＣ４によつて演算増幅器OPA３の出力は
帰還されている。雑音レベル検出部DETには、
バンドパスフイルタBPFの出力をコンデンサＣ
５及び抵抗Ｒ７を介して反転入力とし、更に抵抗
Ｒ８，Ｒ９によつて分圧された基準電圧を非反転
入力とする演算増幅器OPA４が備えられており、
バンドパスフイルタBPFからの出力はDC電圧の
大小に変換された後、広いダイナミツクレンジで
の検波が行われる。そして、雑音レベル検出部
DETは、基準値以上の電圧信号の入力時に対応
する値の雑音レベル検出信号を出力する。演算増
幅器OPA５によつて構成される対数増幅部LAに
おいては、演算増幅器OPA５の帰還路にトラン
ジスタＱ１を挿入することによつて入力信号の対
数化がなされ、対数圧縮された後に時定数回路
TCに供給される。ここで、演算増幅器OPA５の
みでは出力信号の振幅が小さいために基準入力レ
ベルも低くなつてしまう。このため、演算増幅器
OPA６を挿入してレベルを上昇させている。時
定数回路TCには、対数増幅部LAの出力（雑音増
幅によつて小さくなる）を抵抗Ｒ１０を介してベ
ース入力とする利得１の反転用トランジスタＱ３
と、トランジスタＱ３のコレクタとベース入力端
との間に接続されたコンデンサＣ６及びコレクタ
抵抗Ｒ１１とが備えられており、これらの素子に
よりミラー積分回路が構成されている。電圧制御
増幅部VCAは集積化された回路ブロツクICによ
つて構成されており、時定数回路TCからの出力
である制御信号VCに対応してその利得Ｇが変化
する。これにより、入力端IN１、IN２に供給さ
れる音声信号のレベルが雑音レベルに対応して変
化され、出力端OUT１，OUT２から出力され
る。なお、スイツチＳ１、Ｓ２は、自動音量補正
を要しないときに、入力端IN１，IN２に供給さ
れる音声信号をダイレクトに取り出すためのマニ
ユアルスイツチである。また、図中符号PSは電
源部を示している。

このように、本実施例では、周囲雑音を検出し
た雑音レベル検出信号を対数圧縮するとともに時
定数回路を介して制御信号を発生させ、この制御
信号を用いて音量制御用の電圧制御増幅部を制御
するものであるために、雑音レベルの急変に伴う
音量の急激な変化が緩和されるため、自然な音量
補正が行われるため、不快感を覚えることもな
い。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の自動音量補正装
置によれば、車内雑音のレベルが急変した場合で
あつても、その制御すべき時定数回路部からの出
力をなだらかなものとし、緩やかな音量制御を行
わせるようにしたので、周囲雑音の急激な変化に
対して不快感を覚えさせない音量制御を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは従来の周囲雑音の変化と制御信
号の関係を示す波形図、第１図ｃは本実施例によ
る周囲雑音の変化と制御信号の関係を示す波形
図、第２図は本発明の自動音量補正装置の一実施
例を示すブロツク図、第３図は第２図の自動音量
補正装置における音量制御特性を従来の音量制御
特性と対比させて示す特性図、第４図はその具体
的な回路構成を示す回路図である。 Ｍ……マイクロフオン、MA……マイク増幅
部、LPF……ローパスフイルタ、DET……雑音
レベル検出部、LA……対数増幅部、TC……時定
数回路、VCA……電圧制御増幅部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 周囲雑音をマイクロフオンにより取り込んで
   検出し、この検出された雑音信号のレベルに対応
   して再生音量を制御する自動音量補正装置におい
   て、 前記検出された雑音信号に対し、この雑音信号
   の低域側を聴覚特性に合わせてゆるやかな傾斜と
   するとともに、高域側を急峻な傾斜とする特性を
   有したフイルタ手段と、このフイルタ手段によつ
   て聴覚特性に合わせられた信号に対し対数増幅を
   施す対数増幅手段と、この対数増幅手段の出力の
   急激な変化を緩和する時定数回路部と、この時定
   数回路部の出力に基づいて再生音量を増減させる
   再生音量増減手段とを具備することを特徴とする
   自動音量補正装置。