特許 7247582 オーディオ信号制御回路、および、オーディオ信号制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-03-20

(45)【発行日】2023-03-29

(54)【発明の名称】オーディオ信号制御回路、および、オーディオ信号制御方法

(51)【国際特許分類】

   H04R 3/14 20060101AFI20230322BHJP

   H04R 3/00 20060101ALI20230322BHJP

【ＦＩ】

H04R3/14

H04R3/00 310

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018247250

(22)【出願日】2018-12-28

(65)【公開番号】P2020108072

(43)【公開日】2020-07-09

【審査請求日】2021-10-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000004075

【氏名又は名称】ヤマハ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000970

【氏名又は名称】弁理士法人 楓国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】五藤 三貴

(72)【発明者】

【氏名】岩山 健

(72)【発明者】

【氏名】デビッド ハットメーカー

【審査官】辻 勇貴

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－２５５０５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２５５０４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１３５２３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０８５３２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／１４１１１１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｒ ３／１４

Ｈ０４Ｒ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

低域用スピーカが分担する周波数帯域と高域用スピーカが分担する周波数帯域とが交差する周波数を含む周波数帯域を抽出して調整信号を生成する調整信号生成部と、
オーディオ信号から前記調整信号を減算することで、高域用オーディオ信号を生成し、ハイパスフィルタに出力する高域用出力部と、
前記オーディオ信号に前記調整信号を加算することで、低域用オーディオ信号を生成し、ローパスフィルタに出力する低域用出力部と、
前記調整信号生成部は、
前記オーディオ信号から前記調整信号を抽出する第１バンドパスフィルタと、
前記オーディオ信号のレベルを用いて、前記調整信号に対するゲインを設定するゲイン設定部と、
前記ゲインを用いて前記調整信号のレベルを調整するレベル調整部と、
を備える、オーディオ信号制御回路。

【請求項2】

前記ゲイン設定部は、
前記調整信号生成部で抽出する周波数帯域を通過帯域内に含む第２バンドパスフィルタと、
前記第２バンドパスフィルタの出力のレベルを検出するレベル検出部と、
前記レベル検出部の結果を用いて前記ゲインを設定するゲイン演算部と、
を備える、
請求項１に記載のオーディオ信号制御回路。

【請求項3】

前記第１バンドパスフィルタの通過帯域の幅は、前記調整信号生成部で抽出する周波数帯域が変化する場合に、その変化する周波数幅によって設定されている、
請求項１または請求項２に記載のオーディオ信号制御回路。

【請求項4】

低域用スピーカが分担する周波数帯域と高域用スピーカが分担する周波数帯域とが交差する周波数を含む周波数帯域を抽出して調整信号を生成し、
オーディオ信号から前記調整信号を抽出し、
前記オーディオ信号のレベルから、前記調整信号に対するゲインを設定し、
前記ゲインを用いて前記調整信号のレベルを調整し、
前記オーディオ信号から前記調整信号を減算することで、高域用オーディオ信号を生成して、ハイパスフィルタに出力し、
前記オーディオ信号に前記調整信号を加算することで、低域用オーディオ信号を生成して、ローパスフィルタに出力する、
オーディオ信号制御方法。

【請求項5】

前記調整信号を生成するために抽出する周波数帯域を通過帯域内に含むゲイン設定用のオーディオ信号を抽出し、
前記ゲイン設定用のオーディオ信号のレベルを検出し、
前記レベルから前記ゲインを設定する、
請求項４に記載のオーディオ信号制御方法。

【請求項6】

前記調整信号の通過帯域の幅は、前記調整信号を生成するために抽出する周波数帯域が変化する場合に、その変化する周波数幅によって設定する、
請求項４乃至請求項５のいずれかに記載のオーディオ信号制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明の一実施形態は、オーディオ信号から高域側オーディオ信号と低域側オーディオ信号を生成して出力するオーディオ信号制御回路、音響機器、音響システム、および、オーディオ信号制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載のアンプ装置は、ＨＰＦ、ＬＰＦ、ＢＰＦを備える。アンプ装置は、接続されるスピーカの仕様に応じて係数αを決定する。アンプ装置は、ＢＰＦの出力信号に係数αを乗算した信号を、ＬＰＦの出力信号に加算する。アンプ装置は、ＢＰＦの出力信号に係数（１－α）を乗算した信号を、ＨＰＦの出力信号に加算する。

【0003】

アンプ装置は、ＨＰＦの出力信号をツイーターに供給する。アンプ装置は、ＬＰＦの出力信号をウーファーに供給する。これにより、アンプ装置は、クロスオーバー周波数を静的に変化させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１３－２５５０４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載のアンプ装置は、スピーカの仕様に応じて係数を固定している。したがって、特許文献１に記載のアンプ装置は、ＨＰＦ（高域側フィルタ）のカットオフ周波数とＬＰＦ（低域側フィルタ）のカットオフ周波数を、オーディオ信号のレベルに応じて動的に変化させられない。

【0006】

そこで、この発明の一実施形態は、オーディオ信号のレベルに応じて、ＨＰＦのカットオフ周波数とＬＰＦのカットオフ周波数を、動的に変化させられるオーディオ信号制御回路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】

【0007】

オーディオ信号制御回路は、低域用スピーカが分担する周波数帯域と高域用スピーカが分担する周波数帯域とが交差する周波数を含む周波数帯域を抽出して調整信号を生成する調整信号生成部と、オーディオ信号から調整信号を減算することで、高域用オーディオ信号を生成し、ハイパスフィルタに出力する高域用出力部と、オーディオ信号に調整信号を加算することで、低域用オーディオ信号を生成し、ローパスフィルタに出力する低域用出力部と、を備える。

【発明の効果】

【0008】

この発明の一実施形態は、オーディオ信号のレベルに応じて、ＨＰＦのカットオフ周波数とＬＰＦのカットオフ周波数を動的に変化させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】音響システム１のハードウェア構成を示す図である。

【図2】音響システム１の構成を示すブロック図である。

【図3】ゲイン設定部２２の構成を示すブロック図である。

【図4】オーディオ信号Ｓａのレベルが低い場合の音響機器２内の各信号の信号レベルの周波数特性を示す図である。

【図5】オーディオ信号Ｓａのレベルが高い場合の音響機器２内の各信号の信号レベルの周波数特性を示す図である。

【図6】オーディオ信号制御方法の主処理を示すフローチャートである。

【図7】調整信号の生成処理を示すフローチャートである。

【図8】調整信号生成部２０Ａの構成を示すブロック図である。

【図9】音響システム１Ａの構成を示すブロック図である。

【図10】音響システム１Ｂの構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

（音響システム１のハードウェア構成）
図１は、音響システム１のハードウェア構成を示す図である。図１に示すように、音響システム１は、プロセッサ９０、高域用アンプ４１０、および、低域用アンプ４２０、高域用スピーカ５０１、および、低域用スピーカ５０２を備える。プロセッサ９０は、バス９００、ＣＰＵ９１、ＤＳＰ９２、メモリ９３、および、Ｉ／Ｏ９４を備える。バス９００は、ＣＰＵ９１、ＤＳＰ９２、メモリ９３、および、Ｉ／Ｏ９４を相互に接続する。

【0011】

メモリ９３は、オーディオ信号制御回路１０の各部の動作を行うためのプログラムを含む各種プログラムやデータ等を記憶する。ＣＰＵ９１は、メモリ９３に記憶された各種プログラムを実行することで、オーディオ信号制御回路１０を実現する。メモリ９３が、各種のプログラムやデータを記憶することに限らず、外部記憶装置やネットワークにつながれているサーバ等が、各種のプログラムやデータを記憶してもよい。この場合、ＣＰＵ９１は、サーバ等から各種のプログラムやデータを読み出す。

【0012】

高域用アンプ４１０および低域用アンプ４２０の入力端は、プロセッサ９０に接続する。高域用アンプ４１０は、高域用オーディオ信号を増幅して、高域用スピーカ５０１に出力する。低域用アンプ４２０は、低域用オーディオ信号を増幅して、低域用スピーカ５０２に出力する。

【0013】

（音響システム１の構成）
図２は、音響システム１の構成を示すブロック図である。図２に示すように、音響システム１は、音響機器２、および、スピーカ装置５０を備える。音響機器２は、スピーカ装置５０に接続する。

【0014】

スピーカ装置５０は、高域用スピーカ（高域再生スピーカ）５０１と、低域用スピーカ（低域再生スピーカ）５０２を備える。スピーカ装置５０の筐体は、高域用スピーカ５０１と低域用スピーカ５０２とを収容する。高域用スピーカ５０１で再生される周波数は、例えば、２００Ｈｚから２０ｋＨｚであり、低域用スピーカ５０２で再生される中心周波数は、２０Ｈｚから４００Ｈｚである。高域用スピーカ５０１と低域用スピーカ５０２とのクロスオーバー周波数は、例えば、２５０Ｈｚから３５０Ｈｚ程度に設定されている。クロスオーバー周波数は、低域用スピーカ５０２が分担する周波数帯域と高域用スピーカ５０１が分担する周波数帯域とが交差する周波数である。言い換えれば、クロスオーバー周波数は、低域用スピーカ５０２の周波数特性と高域用スピーカ５０１の周波数特性とが交差する周波数である。

【0015】

（音響機器２の構成）
音響機器２は、フィルタ処理後の高域用オーディオ信号ＳａＨＦを、高域用アンプ４１０で増幅して、高域用スピーカ５０１に出力する。高域用スピーカ５０１は、高域用オーディオ信号ＳａＨＦを音に変換して放音する。音響機器２は、フィルタ処理後の低域用オーディオ信号ＳａＬＦを、低域用アンプ４２０で増幅して、低域用スピーカ５０２に出力する。低域用スピーカ５０２は、低域用オーディオ信号ＳａＬＦを音に変換して放音する。

【0016】

音響機器２は、オーディオ信号制御回路１０、高域側フィルタ４１、低域側フィルタ４２、高域用アンプ４１０、および、低域用アンプ４２０を備える。音響機器２の各部は、例えば、上述のプロセッサ９０によって実現する。

【0017】

オーディオ信号制御回路１０の具体的な構成および処理は、後述する。概略的には、オーディオ信号制御回路１０は、入力されたオーディオ信号Ｓａから、調整信号Ｓｃを生成する。オーディオ信号制御回路１０は、オーディオ信号Ｓａのレベルから調整信号Ｓｃのレベルを設定する。オーディオ信号制御回路１０は、レベルが設定された調整信号Ｓｃｋを生成する。

【0018】

オーディオ信号制御回路１０は、オーディオ信号Ｓａから調整信号Ｓｃｋを減算する。この処理によって、オーディオ信号制御回路１０は、高域用オーディオ信号ＳａＨを生成し、高域側フィルタ４１に出力する。

【0019】

オーディオ信号制御回路１０は、調整信号Ｓｃｋをオーディオ信号Ｓａに加算する。この処理によって、オーディオ信号制御回路１０は、低域用オーディオ信号ＳａＬを生成し、低域側フィルタ４２に出力する。

【0020】

高域側フィルタ４１は、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）である。高域側フィルタ４１のカットオフ周波数ｆｃＨ０は、例えば、約３００Ｈｚである。高域側フィルタ４１は、高域用オーディオ信号ＳａＨをフィルタ処理する。高域側フィルタ４１は、フィルタ処理後の高域用オーディオ信号ＳａＨＦを高域用アンプ４１０に出力する。高域用アンプ４１０は、高域用オーディオ信号ＳａＨＦを増幅して、高域用スピーカ５０１に出力する。

【0021】

低域側フィルタ４２は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）である。低域側フィルタ４２のカットオフ周波数ｆｃＬ０は、例えば、約４００Ｈｚである。低域側フィルタ４２は、低域用オーディオ信号ＳａＬをフィルタ処理する。低域側フィルタ４２は、フィルタ処理後の低域用オーディオ信号ＳａＬＦを低域用アンプ４２０に出力する。低域用アンプ４２０は、低域用オーディオ信号ＳａＬＦを増幅して、低域用スピーカ５０２に出力する。

【0022】

（オーディオ信号制御回路１０の構成）
オーディオ信号制御回路１０は、調整信号生成部２０、高域用出力部３１、および、低域用出力部３２を備える。調整信号生成部２０は、調整信号抽出用ＢＰＦ２１、ゲイン設定部２２、および、レベル調整部２３を備える。調整信号抽出用ＢＰＦ２１は、本発明の「第１バンドパスフィルタ」に対応する。

【0023】

調整信号抽出用ＢＰＦ２１は、オーディオ信号Ｓａをバンドパスフィルタ処理することで、調整信号Ｓｃを生成する。調整信号抽出用ＢＰＦ２１の通過帯域は、クロスオーバー周波数を含む。調整信号抽出用ＢＰＦ２１の通過帯域の低域側カットオフ周波数は、低域側フィルタ４２のカットオフ周波数ｆｃＬ０よりも低い。さらに、調整信号抽出用ＢＰＦ２１の通過帯域の高域側カットオフ周波数は、高域側フィルタ４１のカットオフ周波数ｆｃＨ０よりも高い。

【0024】

これにより、調整信号Ｓｃの帯域は、クロスオーバー周波数を含む。調整信号Ｓｃの帯域の上限周波数は、カットオフ周波数ｆｃＨ０程度であり、且つカットオフ周波数ｆｃＨ０よりも高周波数である。調整信号Ｓｃの帯域の下限周波数は、カットオフ周波数ｆｃＬ０程度であり、カットオフ周波数ｆｃＬ０よりも低周波数である。なお、高域側フィルタ４１のカットオフ周波数ｆｃＨ０と調整信号Ｓｃの帯域の上限周波数との差は、所望とする高域用スピーカ５０１の出力特性等に応じて、適宜調整が可能である。また、低域側フィルタ４２のカットオフ周波数ｆｃＬ０と調整信号Ｓｃの帯域の下限周波数との差は、所望とする低域用スピーカ５０２の出力特性等に応じて、適宜調整が可能である。

【0025】

図３は、ゲイン設定部２２の構成を示すブロック図である。図３に示すように、ゲイン設定部２２は、ゲイン設定用のＢＰＦ２２１、レベル検出部２２２、および、ゲイン演算部２２３を備える。

【0026】

ゲイン設定用のＢＰＦ２２１は、オーディオ信号Ｓａをバンドパスフィルタ処理する。ゲイン設定用のＢＰＦ２２１のＱは、調整信号抽出用ＢＰＦ２１のＱと異なる。ゲイン設定用のＢＰＦ２２１は、フィルタ処理後のゲイン設定用のオーディオ信号Ｓｃｇを出力する。ゲイン設定用のＢＰＦ２２１は、本発明の「第２バンドパスフィルタ」に対応する。ゲイン設定用のＢＰＦ２２１の通過帯域は、調整信号抽出用ＢＰＦ２１と同じであってもよく、異なっていてもよい。ゲイン設定用のＢＰＦ２２１の通過帯域は、オーディオ信号Ｓａにおけるクロスオーバー周波数付近のレベルが検出できる周波数帯域であればよい。さらに、ゲイン設定用のＢＰＦ２２１の通過帯域は、オーディオ信号Ｓａにおけるクロスオーバー周波数よりも高域側であればよい。すなわち、ゲイン設定用のＢＰＦ２２１の通過帯域は、高域用スピーカ５０１で再生する周波数帯域のレベルが検出できる周波数帯域であればよい。

【0027】

レベル検出部２２２は、例えば、ゲイン設定用のオーディオ信号Ｓｃｇのエンベロープを検出する。レベル検出部２２２は、エンベロープから、ゲイン設定用のオーディオ信号ＳｃｇのレベルＬｓｃｇを検出する。

【0028】

ゲイン演算部２２３は、レベルＬｓｃｇを用いて、調整信号Ｓｃに対するゲインＫを決定する。より具体的には、ゲイン演算部２２３は、ゲイン設定用閾値ＴＨを予め記憶している。ゲイン演算部２２３は、レベルＬｓｃｇとゲイン設定用閾値ＴＨとを比較する。ゲイン演算部２２３は、レベルＬｓｃｇがゲイン設定用閾値ＴＨ以上であれば、所定値からなるゲインＫを設定する。ゲイン演算部２２３は、レベルＬｓｃｇがゲイン設定用閾値ＴＨ未満であれば、調整信号Ｓｃのレベルを０に抑圧するようにゲインＫを設定する。

【0029】

レベル調整部２３は、例えば、可変増幅器である。レベル調整部２３は、調整信号Ｓｃに対してゲインＫを乗算することで、レベル調整後の調整信号Ｓｃｋを生成する。

【0030】

このように、調整信号生成部２０は、オーディオ信号Ｓｃｇのレベルがゲイン設定用閾値ＴＨ以上であれば、０でない所定レベルの調整信号Ｓｃｋを出力する。一方、調整信号生成部２０は、オーディオ信号Ｓｃｇのレベルがゲイン設定用閾値ＴＨ未満であれば、０レベルの調整信号Ｓｃｋを出力する。

【0031】

高域用出力部３１は、オーディオ信号Ｓａから、レベル調整後の調整信号Ｓｃｋを減算することで、高域用オーディオ信号ＳａＨを生成する。高域用出力部３１は、高域用オーディオ信号ＳａＨを、高域側フィルタ４１に出力する。

【0032】

低域用出力部３２は、オーディオ信号Ｓａに、レベル調整後の調整信号Ｓｃｋを加算することで、低域用オーディオ信号ＳａＬを生成する。低域用出力部３２は、低域用オーディオ信号ＳａＬを、低域側フィルタ４２に出力する。

【0033】

（オーディオ信号制御回路１０を備える音響機器２の作用効果の説明）
このような構成を用いることで、オーディオ信号制御回路１０を備える音響機器２は、次に示すような作用効果を得られる。

【0034】

（オーディオ信号Ｓａが低レベルの場合）
図４は、オーディオ信号Ｓａのレベルが低い場合の音響機器２内の各信号の信号レベルの周波数特性を示す図である。

【0035】

調整信号Ｓｃは、オーディオ信号Ｓａを、調整信号抽出用ＢＰＦ２１でバンドパスフィルタ処理した信号である。したがって、調整信号Ｓｃのレベルは、オーディオ信号Ｓａのレベルと略同じである。

【0036】

ゲイン設定用のオーディオ信号Ｓｃｇは、オーディオ信号Ｓａをゲイン設定部２２のＢＰＦ２２１でバンドパスフィルタ処理した信号である。したがって、ゲイン設定用のオーディオ信号Ｓｃｇのレベルは、オーディオ信号Ｓａのレベルと略同じである。この際、上述のように、ゲイン設定部２２のＢＰＦ２２１のＱと調整信号抽出用ＢＰＦ２１のＱとは異なるので、図３に示すように、調整信号Ｓｃの周波数特性とゲイン設定用のオーディオ信号Ｓｃｇの周波数特性とは、異なる。この結果、ゲイン設定用のオーディオ信号Ｓｃｇと調整信号Ｓｃとは、それぞれに最適な周波数特性となる。

【0037】

図４に示すように、ゲイン設定用のオーディオ信号Ｓｃｇのレベルは、ゲイン設定用閾値ＴＨ未満で場合、ゲインＫは、調整信号Ｓｃのレベルが０になるような値である。したがって、図４に示すように、レベル調整後の調整信号Ｓｃｋは、全周波数帯域にて０レベルの信号である。

【0038】

（低域側の処理）
低域用オーディオ信号ＳａＬは、レベル調整後の調整信号Ｓｃｋをオーディオ信号Ｓａに加算した信号である。レベル調整後の調整信号Ｓｃｋは０レベルの信号であるので、低域用オーディオ信号ＳａＬは、オーディオ信号Ｓａと同じである。

【0039】

図４の周波数特性Ｆ４２に示すようなカットオフ周波数ｆｃＬ０の低域側フィルタ４２は、低域用オーディオ信号ＳａＬをフィルタ処理する。フィルタ処理後の低域用オーディオ信号ＳａＬＦは、図４（最下段の左側のグラフ）に示す周波数特性を有する。フィルタ処理後の低域用オーディオ信号ＳａＬＦは、低域用オーディオ信号ＳａＬにおけるカットオフ周波数ｆｃＬ０よりも低域側の成分から構成される信号である。

【0040】

低域用オーディオ信号ＳａＬは、オーディオ信号Ｓａと同じである。したがって、フィルタ処理後の低域用オーディオ信号ＳａＬＦは、オーディオ信号Ｓａにおけるカットオフ周波数ｆｃＬ０よりも低域側の成分の信号である。これにより、低域側のカットオフ周波数ｆｃＬ０は変化しない。

【0041】

（高域側の処理）
高域用オーディオ信号ＳａＨは、レベル調整後の調整信号Ｓｃｋをオーディオ信号Ｓａから減算した信号である。レベル調整後の調整信号Ｓｃｋは０レベルの信号であるので、高域用オーディオ信号ＳａＨは、オーディオ信号Ｓａと同じである。

【0042】

図４の周波数特性Ｆ４１に示すようなカットオフ周波数ｆｃＨ０の高域側フィルタ４１は、高域用オーディオ信号ＳａＨをフィルタ処理する。フィルタ処理後の高域用オーディオ信号ＳａＨＦは、図４（最下段の右側のグラフ）に示す周波数特性を有する。フィルタ処理後の高域用オーディオ信号ＳａＨＦは、高域用オーディオ信号ＳａＨにおけるカットオフ周波数ｆｃＨ０よりも高域側の成分から構成される信号である。

【0043】

高域用オーディオ信号ＳａＨは、オーディオ信号Ｓａと同じである。したがって、フィルタ処理後の高域用オーディオ信号ＳａＨＦは、オーディオ信号Ｓａにおけるカットオフ周波数ｆｃＨ０よりも高域側の成分の信号である。これにより、高域側のカットオフ周波数ｆｃＨ０は変化しない。

【0044】

（オーディオ信号Ｓａが高レベルの場合）
図５は、オーディオ信号Ｓａのレベルが高い場合の音響機器２内の各信号の信号レベルの周波数特性を示す図である。

【0045】

調整信号Ｓｃは、オーディオ信号Ｓａをバンドパスフィルタ処理した信号である。したがって、調整信号Ｓｃのレベルは、オーディオ信号Ｓａのレベルと略同じである。

【0046】

同様に、ゲイン設定用のオーディオ信号Ｓｃｇは、オーディオ信号Ｓａをバンドパスフィルタ処理した信号である。したがって、ゲイン設定用のオーディオ信号Ｓｃｇのレベルは、オーディオ信号Ｓａのレベルと略同じである。この際、ゲイン設定部２２のＢＰＦ２２１のＱと調整信号抽出用ＢＰＦ２１のＱとは、異なる。これにより、図４に示すように、調整信号Ｓｃの周波数特性とゲイン設定用のオーディオ信号Ｓｃｇの周波数特性とは、異なる。この結果、ゲイン設定用のオーディオ信号Ｓｃｇと調整信号Ｓｃとは、それぞれに最適な周波数特性を有する。

【0047】

図５に示すように、ゲイン設定用のオーディオ信号Ｓｃｇのレベルは、ゲイン設定用閾値ＴＨ以上である。この場合、ゲインＫは、調整信号Ｓｃのレベルが０にならない所定値である。したがって、図５に示すように、レベル調整後の調整信号Ｓｃｋは、上述のクロスオーバー周波数を含む所定の周波数帯域のみで所定レベルの信号である。言い換えれば、レベル調整後の調整信号Ｓｃｋは、クロスオーバー周波数付近においてレベルが部分的に高くなる信号である。

【0048】

（低域側の処理）
低域用オーディオ信号ＳａＬは、レベル調整後の調整信号Ｓｃｋをオーディオ信号Ｓａに加算した信号である。レベル調整後の調整信号Ｓｃｋは、クロスオーバー周波数付近においてレベルが部分的に高くなる信号である。したがって、図５に示すように、低域用オーディオ信号ＳａＬは、オーディオ信号Ｓａに対して、クロスオーバー周波数付近においてレベルが部分的に高くなる信号である。

【0049】

図５の周波数特性Ｆ４２に示すようなカットオフ周波数ｆｃＬ０を有する低域側フィルタ４２は、低域用オーディオ信号ＳａＬをフィルタ処理する。これにより、フィルタ処理後の低域用オーディオ信号ＳａＬＦは、図５（最下段の左側のグラフ）に示す周波数特性を有する。

【0050】

図５に示すように、低域用オーディオ信号ＳａＬＦは、主として、低域用オーディオ信号ＳａＬにおけるカットオフ周波数ｆｃＬ０よりも低域側の成分の信号である。さらに、低域用オーディオ信号ＳａＬにおけるレベルが部分的に高い周波数帯域は、低域側フィルタ４２のカットオフ周波数ｆｃＬ０を跨いでいる。これにより、フィルタ処理後の低域用オーディオ信号ＳａＬＦにおけるカットオフ周波数ｆｃＬ０よりも高域側は、カットオフ周波数ｆｃＬ０よりも低域側と同程度の信号レベルの部分を有する。

【0051】

このため、フィルタ処理後の低域用オーディオ信号ＳａＬＦは、カットオフ周波数ｆｃＬ０が高域側にシフトしてカットオフ周波数ｆｃＬｃとなった場合と同等の周波数特性を有する。

【0052】

したがって、オーディオ信号Ｓａのレベルが高い場合、音響機器２は、フィルタ処理後の低域用オーディオ信号ＳａＬＦとして、低域側フィルタ４２のカットオフ周波数を高域側にシフトしたものと同等のものを出力できる。

【0053】

（高域側の処理）
高域用オーディオ信号ＳａＨは、レベル調整後の調整信号Ｓｃｋをオーディオ信号Ｓａから減算した信号である。レベル調整後の調整信号Ｓｃｋは、クロスオーバー周波数付近においてレベルが部分的に高くなる信号である。したがって、図５に示すように、高域用オーディオ信号ＳａＨは、オーディオ信号Ｓａに対して、クロスオーバー周波数付近においてレベルが部分的に低くなる信号である。

【0054】

図５の周波数特性Ｆ４１に示すようなカットオフ周波数ｆｃＨ０の高域側フィルタ４１は、高域用オーディオ信号ＳａＨをフィルタ処理する。図５に示すフィルタ処理後の高域用オーディオ信号ＳａＨＦは、図５（最下段の右側のグラフ）に示す周波数特性を有する。

【0055】

図５に示すように、高域用オーディオ信号ＳａＨＦは、主として、高域用オーディオ信号ＳａＨにおけるカットオフ周波数ｆｃＨ０よりも高域側の成分の信号である。さらに、高域用オーディオ信号ＳａＨにおけるレベルが部分的に低い周波数帯域は、高域側フィルタ４１のカットオフ周波数ｆｃＨ０を跨いでいる。これにより、フィルタ処理後の高域用オーディオ信号ＳａＨＦにおけるカットオフ周波数ｆｃＨ０よりも高域側は、信号レベルが低い部分を有する。

【0056】

このため、フィルタ処理後の高域用オーディオ信号ＳａＨＦは、カットオフ周波数ｆｃＨ０が高域側にシフトしてカットオフ周波数ｆｃＨｃとなった周波数特性を有する。

【0057】

したがって、オーディオ信号Ｓａのレベルが高い場合、音響機器２は、フィルタ処理後の高域用オーディオ信号ＳａＨＦとして、高域側フィルタ４１のカットオフ周波数を高域側にシフトしたものと同等のものを出力できる。

【0058】

このように、オーディオ信号Ｓａのレベルが高い場合に、音響機器２は、高域側フィルタ４１のカットオフ周波数および低域側フィルタ４２のカットオフ周波数、すなわち、クロスオーバー周波数を高域側にシフトできる。

【0059】

通常、高域用スピーカ５０１の出力の許容範囲は、低域用スピーカ５０２の出力の許容範囲よりも低い。このため、オーディオ信号Ｓａのレベルが高くなり、高域用スピーカ５０１への入力が大きくなると、音質が低下し、音のバランスも崩れてしまう。しかしながら、オーディオ信号制御回路１０および音響機器２の構成を用いることによって、オーディオ信号Ｓａのレベルが高い場合にカットオフ周波数が実質的に高くなる。したがって、高域用スピーカ５０１の負荷は、軽減する。これにより、音質の低下は抑制され、音のバランスは安定する。

【0060】

なお、上述の説明では、オーディオ信号Ｓａのレベルが高い場合を一例だけ示した。しかしながら、上述の構成を備えることによって、オーディオ信号Ｓａのレベルがゲイン設定用閾値ＴＨ以上の場合に、オーディオ信号Ｓａのレベルに応じて、カットオフ周波数のシフト量は変化する。これにより、音量に影響されることなく、音質の低下は抑制され、音のバランスは安定する。

【0061】

また、上述の構成を用いることによって、オーディオ信号制御回路１０は、調整信号Ｓｃの波形と、ゲイン設定用のオーディオ信号Ｓｃｇの波形とを異ならせることができる。これにより、オーディオ信号制御回路１０は、調整信号Ｓｃを、カットオフ周波数の調整に適する波形にすることができる。すなわち、オーディオ信号制御回路１０は、調整信号Ｓｃの帯域幅を、クロスオーバー周波数のシフトする周波数幅に合わせる。これにより、音響機器２は、クロスオーバー周波数付近（カットオフ周波数付近）でのレベル特性を最適化できる。また、オーディオ信号制御回路１０は、ゲイン設定用のオーディオ信号Ｓｃｇを、オーディオ信号Ｓａのレベルの検出に適する波形にすることができる。これにより、オーディオ信号制御回路１０は、オーディオ信号Ｓａのレベルを、高精度に検出できる。

【0062】

また、上述の構成を用いることによって、音響機器２は、高域側フィルタ４１および低域側フィルタ４２を可変フィルタで構成しなくてもよい。さらに、オーディオ信号制御回路１０は、カットオフ周波数をシフトさせるための回路構成を簡素化できる。これにより、オーディオ信号制御回路１０および音響機器２のリソースは、少なく抑えることができる。

【0063】

また、上述のように、調整信号Ｓｃのレベルを調整することによって、音響機器２は、カットオフ周波数のシフト量を最適化できる。

【0064】

（オーディオ信号制御方法の説明）
図６は、オーディオ信号制御方法の主処理を示すフローチャートである。図７は、調整信号の生成処理を示すフローチャートである。なお、以下では、各処理の具体的な内容は、上述しており、説明を省略する。

【0065】

演算装置は、オーディオ信号Ｓａから調整信号Ｓｃを生成する（図６：Ｓ１１）。より具体的には、演算装置は、オーディオ信号Ｓａをバンドパスフィルタ処理することで、調整信号Ｓｃを抽出して生成する（図７：Ｓ１１１）。演算装置は、バンドパスフィルタ処理したオーディオ信号Ｓａのレベルを検出する（図７：Ｓ１１２）。

【0066】

演算装置は、オーディオ信号Ｓａのレベルがゲイン設定用閾値ＴＨ以上であれば（図７：Ｓ１１３：ＹＥＳ）、調整信号ＳｃのゲインＫを所定値に設定する（図７：Ｓ１１４）。演算装置は、ゲインＫを調整信号Ｓｃに乗算して、調整信号Ｓｃのレベルを調整する（図７：Ｓ１１５）。演算装置は、オーディオ信号Ｓａのレベルがゲイン設定用閾値ＴＨ未満であれば（図７：Ｓ１１３：ＮＯ）、調整信号Ｓｃのレベルが”０”になるようにゲインＫを設定する（図７：Ｓ１１６）。

【0067】

演算装置は、オーディオ信号Ｓａから、レベル調整後の調整信号Ｓｃｋを減算し（Ｓ１２１）、高域側フィルタ４１へ出力する（Ｓ１３１）。演算装置は、オーディオ信号Ｓａに、レベル調整後の調整信号Ｓｃｋを加算し（Ｓ１２２）、低域側フィルタ４２へ出力する（Ｓ１３２）。

【0068】

（調整信号生成部２０Ａの構成）
調整信号生成部は、図８に示す構成であってもよい。図８は、調整信号生成部２０Ａの構成を示すブロック図である。以下では、調整信号生成部２０Ａにおける調整信号生成部２０と同じ箇所の説明は省略する。

【0069】

調整信号生成部２０Ａは、調整信号抽出用ＢＰＦ２１、ゲイン設定部２２Ａ、および、レベル調整部２３を備える。ゲイン設定部２２Ａは、レベル検出部２２２、および、ゲイン演算部２２３を備える。調整信号抽出用ＢＰＦ２１は、レベル検出部２２２とレベル調整部２３とに、調整信号Ｓｃを出力する。

【0070】

このような構成によって、調整信号生成部２０Ａは、ゲイン設定用のオーディオ信号を抽出するＢＰＦを省略できる。これにより、調整信号生成部２０Ａの構成は、さらに簡素になる。

【0071】

（音響システム１Ａおよび音響機器２Ａの構成）
音響システムおよび音響機器は、図９に示す構成であってもよい。図９は、音響システム１Ａの構成を示すブロック図である。以下では、音響システム１Ａにおける音響システム１と同じ箇所の説明は省略する。

【0072】

音響システム１Ａは、音響機器２Ａとスピーカ装置５０とを備える。音響機器２Ａは、オーディオ信号制御回路１０、高域側フィルタ４１、低域側フィルタ４２、高域用アンプ４１０、低域用アンプ４２０、高域側レベル制御部４３、低域側レベル制御部４４を備える。

【0073】

高域側レベル制御部４３は、所謂リミッタ回路またはコンプレッサ回路である。高域側レベル制御部４３は、高域用アンプ４１０の出力側に接続し、高域用スピーカ５０１に接続する。なお、高域側レベル制御部４３は、高域用アンプ４１０の入力側に接続していてもよい。

【0074】

低域側レベル制御部４４は、所謂リミッタ回路またはコンプレッサ回路である。低域側レベル制御部４４は、低域用アンプ４２０の出力側に接続し、低域用スピーカ５０２に接続する。なお、低域側レベル制御部４４は、低域用アンプ４２０の入力側に接続していてもよい。

【0075】

上述のように、高域用スピーカ５０１の出力の許容範囲が、低域用スピーカ５０２の出力の許容範囲よりも低い場合、高域側レベル制御部４３に設定される抑圧用のスレッショルドは、低域側レベル制御部４４に設定される抑圧用のスレッショルドよりも低い。この場合、オーディオ信号Ｓａのレベルが高くなると、高域側レベル制御部４３は、低域側レベル制御部４４よりも先に、レベル制御を行ってしまう。この場合にも、上述のような音質の低下が生じてしまう。しかしながら、オーディオ信号制御回路１０および音響機器２Ａの構成を備えることによって、高域側レベル制御部４３は、レベル制御を抑制する。これにより、音質の低下は生じ難い。

【0076】

（音響システム１Ｂの構成）
音響システムは、図１０に示す構成であってもよい。図１０は、音響システム１Ｂの構成を示すブロック図である。以下では、音響システム１Ｂにおける音響システム１と同じ箇所の説明は省略する。

【0077】

音響システム１Ｂは、音響機器２、スピーカ装置５１、および、スピーカ装置５２を備える。スピーカ装置５１は、高域用スピーカ５０１を備える。スピーカ装置５２は、低域用スピーカ５０２を備える。このように、音響システム１Ｂでは、高域用スピーカ５０１と低域用スピーカ５０２とは別体である。このような構成であっても、音響システム１Ｂは、上述の音響システム１と同様の作用効果を得る。

【0078】

なお、放音の態様は、上述に限るものではない。具体的には、音響システムは、高域用スピーカ５０１と低域用スピーカ５０２とを備えていればよい。例えば、音響システムは、高域用スピーカ５０１と低域用スピーカ５０２とを装備するイヤホンやヘッドホンを用いる。また、音響システムは、フィルタ処理後の高域用オーディオ信号ＳａＨＦおよびフィルタ処理後の低域用オーディオ信号ＳａＬＦをネットワーク等を介して送信する。音響システムは、送信されたフィルタ処理後の高域用オーディオ信号ＳａＨＦおよびフィルタ処理後の低域用オーディオ信号ＳａＬＦを高域用スピーカ５０１と低域用スピーカ５０２で放音する。

【0079】

本実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0080】

１、１Ａ、１Ｂ：音響システム
２、２Ａ：音響機器
１０：オーディオ信号制御回路
２０、２０Ａ：調整信号生成部
２１：調整信号抽出用ＢＰＦ
２２、２２Ａ：ゲイン設定部
２３：レベル調整部
３１：高域用出力部
３２：低域用出力部
４１：高域側フィルタ
４２：低域側フィルタ
４３：高域側レベル制御部
４４：低域側レベル制御部
５０、５１、５２：スピーカ装置
９０：プロセッサ
９１：ＣＰＵ
９２：ＤＳＰ
９３：メモリ
９４：ＲＡＭ
９５：Ｉ／Ｏ
９００：バスライン
２２１：ＢＰＦ
２２２：レベル検出部
２２３：ゲイン演算部
４１０：高域用アンプ
４２０：低域用アンプ
５０１：高域用スピーカ
５０２：低域用スピーカ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】