技術 信号処理装置、信号処理方法、及び、スピーカー装置

0001

本発明は、音声信号に信号処理を行う信号処理装置、信号処理方法、及び、信号処理装置を備えるスピーカー装置に関する。

0002

出願人は、特願２０１７−１０９６５２号（特許文献１）、及び、特願２０１７−２０８２１９号を特許出願している。これらの特許出願においては、第１ボリューム処理と、第２ボリューム処理と、を独立して制御し、第２ボリュームの減衰分を解放する形で、マスターボリュームにおける音量の増加を実現し、音質と最大音量との両立を試みている。

0003

特開２０１８−０２６９７６号公報

0004

しかしながら、一般的な音楽再生の場合、音楽信号のエネルギーバランスが周波数に反比例する傾向におり、第１ボリューム処理、及び、第２ボリューム処理における音量を最大まで上げたとしても、中高域再生時にスピーカーの許容入力に対してまだ余裕があり、スピーカーの実力を最大限有効活用できていなかった。また、音量を改善するために、超低域成分を再生することが求められるが、最大音量の観点では、ＤＲＣ（Dynamic Range Control）が早く働いてしまい、逆効果となっていた。また、スピーカーの破綻音が音質に悪影響がないように、ＤＲＣの設定値が決められているが、最大音量の観点では、スピーカーの許容入力に対して、まだ余裕があり、スピーカーの能力を最大限有効活用できていなかった。

0005

本発明の目的は、スピーカーの能力を最大限有効活用可能とすることである。

0006

第１の発明の信号処理装置は、音声信号の低域成分を抽出するローパスフィルター処理と、音声信号の高域成分を抽出するハイパスフィルター処理と、音声信号の低域成分と高域成分との間の所定周波数帯域成分を抽出するバンドパスフィルター処理と、受け付けられたボリューム値に基づいて、音声信号の高域成分を減衰する第３ボリューム処理と、を行い、受け付けられたボリューム値が、所定値よりも大きい場合に、前記第３ボリューム処理において、音量を増加させることを特徴とする。

0007

本発明では、受け付けられたボリューム値が、所定値よりも大きい場合に、第３ボリューム処理において、音量が増加される。これにより、一般的な音楽再生時に、各帯域に入力されるエネルギーバランスが均一となり、高域成分において、スピーカーの許容入力まで有効活用できるため、スピーカーの能力を最大限有効活用することができる。

0008

第２の発明の信号処理装置は、第１の発明の信号処理装置において、受け付けられたボリューム値に基づいて、音声信号の全帯域成分を減衰する第１ボリューム処理と、受け付けられたボリューム値に基づいて、音声信号の所定帯域成分を減衰する第２ボリューム処理と、をさらに行うことを特徴とする。

0009

第３の発明の信号処理装置は、第２の発明の信号処理装置において、受け付けられたボリューム値が所定値よりも大きい場合に、前記第１ボリューム処理において、音声信号の全帯域を減衰しないことを特徴とする。

0010

第４の発明の信号処理装置は、第２又は第３の発明の信号処理装置において、受け付けられたボリューム値が所定値以下である場合に、前記第１ボリューム処理において、受け付けられたボリューム値に基づいて、減衰量が変化することを特徴とする。

0011

第５の発明の信号処理装置は、第２又は第３の発明の信号処理装置において、受け付けられたボリューム値が所定値以下である場合に、前記第３ボリューム処理において、音声信号の高域成分を一定量減衰することを特徴とする。

0012

第６の発明の信号処理装置は、第１〜第５のいずれかの発明の信号処理装置において、受け付けられたボリューム値が所定値よりも大きい場合に、音圧を優先する音圧モードであり、受け付けられたボリューム値が所定値以下である場合に、音質を優先する音質モードであることを特徴とする。

0013

本発明では、受け付けられたボリューム値が所定値よりも大きい場合に、音圧を優先する音圧モードであり、受け付けられたボリューム値が所定値以下である場合に、音質を優先する音質モードである。これにより、所定値（閾値）以上のボリューム値に依存しながら、段階的に、音質モードから音圧モードに切り替わる。

0014

第７の発明の信号処理装置は、第６の発明の信号処理装置において、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号の低域成分が、所定の信号レベル以上である場合に、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号の低域成分を圧縮する第１圧縮処理と、前記バンドパスフィルター処理を行った音声信号の所定周波数帯域成分が、所定の信号レベル以上である場合に、前記バンドパスフィルター処理を行った音声信号の所定周波数帯域成分を圧縮する第２圧縮処理と、前記ハイパスフィルター処理を行った音声信号の高域成分が、所定の信号レベル以上である場合に、前記ハイパスフィルター処理を行った音声信号の高域成分を圧縮する第３圧縮処理と、を行い、前記音圧モードにおいて、前記第１圧縮処理、前記第２圧縮処理、及び、前記第３圧縮処理における圧縮量を、前記音質モードから変更することを特徴とする。

0015

第８の発明の信号処理装置は、第７の発明の信号処理装置において、前記音圧モードにおいて、前記第１圧縮処理、前記第２圧縮処理、及び、前記第３圧縮処理における、圧縮処理が働く所定の信号レベルを、前記音質モードから変更することを特徴とする。

0016

第９の発明の信号処理装置は、第１〜第８のいずれかの発明の信号処理装置において、低域成分よりも周波数が低い、音声信号の超低域成分をカットする低域カット処理をさらに行うことを特徴とする。

0017

本発明では、最大音量に対して逆効果である超低域成分がカットされる。

0018

第１０の発明の信号処理装置は、第９の発明の信号処理装置において、前記音圧モードにおいて、受け付けられたボリューム値が高いほど、前記低域カット処理における低域カットオフ周波数を、高くすることを特徴とする。

0019

第１１の発明の信号処理装置は、音声信号の低域成分を抽出するローパスフィルター処理と、音声信号の高域成分を抽出するハイパスフィルター処理と、音声信号の低域成分と高域成分との間の所定周波数帯域成分を抽出するバンドパスフィルター処理と、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号の低域成分が、所定の信号レベル以上である場合に、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号の低域成分を圧縮する第１圧縮処理と、前記バンドパスフィルター処理を行った音声信号の所定周波数帯域成分が、所定の信号レベル以上である場合に、前記バンドパスフィルター処理を行った音声信号の所定周波数帯域成分を圧縮する第２圧縮処理と、前記ハイパスフィルター処理を行った音声信号の高域成分が、所定の信号レベル以上である場合に、前記ハイパスフィルター処理を行った音声信号の高域成分を圧縮する第３圧縮処理と、を行うこと特徴とする。

0020

本発明では、音声信号の低域成分に対して、第１圧縮処理が行われ、音声信号の所定周波数帯域成分に対して、第２圧縮処理が行われ、音声信号の高域成分に対して、第３圧縮処理が行われる。これにより、各帯域において、圧縮処理を最適化できるため、スピーカーの能力を最大限に有効活用することができる。

0021

第１２の発明の信号処理装置は、第１１の発明の信号処理装置において、前記第１圧縮処理、前記第２圧縮処理、及び、前記第３圧縮処理における圧縮量が、互いに異なることを特徴とする。

0022

第１３の発明の信号処理装置は、第１１の発明の信号処理装置において、前記第１圧縮処理、前記第２圧縮処理、及び、前記第３圧縮処理における、圧縮処理が働く所定の信号レベルが、互いに異なることを特徴とする。

0023

第１４の発明の信号処理装置は、第１〜第１３のいずれかの発明の信号処理装置において、音声信号の低域成分と、音声信号の所定周波数帯域成分と、を合成する合成処理をさらに行うことを特徴とする。

0024

第１５の発明の信号処理装置は、第１４の発明の信号処理装置において、前記合成処理が行われた音声信号は、ウーファーに出力され、音声信号の高域成分は、ツイーターに出力されることを特徴とする。

0025

第１６の発明の信号処理装置は、音声信号の低域成分を抽出するローパスフィルター処理と、音声信号の高域成分を抽出するハイパスフィルター処理と、音声信号の低域成分と高域成分との間の第１所定周波数帯域成分を抽出する第１バンドパスフィルター処理と、音声信号の低域成分と高域成分との間の第２所定周波数帯域成分を抽出する第２バンドパスフィルター処理と、受け付けられたボリューム値に基づいて、音声信号の第２所定周波数帯域成分を減衰する第３ボリューム処理と、受け付けられたボリューム値に基づいて、音声信号の高域成分を減衰する第４ボリューム処理と、を行い、受け付けられたボリューム値が、所定値よりも大きい場合に、前記第３ボリューム処理、及び、前記第４ボリューム処理において、音量を増加させることを特徴とする。

0026

本発明では、受け付けられたボリューム値が、所定値よりも大きい場合に、第３ボリューム処理、及び、第４ボリューム処理において、音量が増加される。これにより、一般的な音楽再生時に、各帯域に入力されるエネルギーバランスが均一となり、中高域成分において、スピーカーの許容入力まで有効活用できるため、スピーカーの能力を最大限有効活用することができる。

0027

第１７の発明の信号処理装置は、第１６の発明の信号処理装置において、受け付けられたボリューム値に基づいて、音声信号の全帯域成分を減衰する第１ボリューム処理と、受け付けられたボリューム値に基づいて、音声信号の所定帯域成分を減衰する第２ボリューム処理と、をさらに行うことを特徴とする。

0028

第１８の発明の信号処理装置は、第１７の発明の信号処理装置において、受け付けられたボリューム値が所定値よりも大きい場合に、前記第１ボリューム処理において、音声信号の全帯域を減衰しないことを特徴とする。

0029

第１９の発明の信号処理装置は、第１７又は第１８の発明の信号処理装置において、受け付けられたボリューム値が所定値以下である場合に、前記第１ボリューム処理において、受け付けられたボリューム値に基づいて、減衰量が変化することを特徴とする。

0030

第２０の発明の信号処理装置は、第１７又は第１８の発明の信号処理装置において、受け付けられたボリューム値が所定値以下である場合に、前記第３ボリューム処理、及び、前記第４ボリューム処理において、音声信号の中高域成分を一定量減衰することを特徴とする。

0031

第２１の発明の信号処理装置は、第１５〜第２０のいずれかの発明の信号処理装置において、受け付けられたボリューム値が所定値よりも大きい場合に、音圧を優先する音圧モードであり、受け付けられたボリューム値が所定値以下である場合に、音質を優先する音質モードであることを特徴とする。

0032

本発明では、受け付けられたボリューム値が所定値よりも大きい場合に、音圧を優先する音圧モードであり、受け付けられたボリューム値が所定値以下である場合に、音質を優先する音質モードである。これにより、所定値（閾値）以上のボリューム値に依存しながら、段階的に、音質モードから音圧モードに切り替わる。

0033

第２２の発明の信号処理装置は、第２１の発明の信号処理装置において、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号の低域成分が、所定の信号レベル以上である場合に、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号の低域成分を圧縮する第１圧縮処理と、前記第１バンドパスフィルター処理を行った音声信号の第１所定周波数帯域成分が、所定の信号レベル以上である場合に、前記第１バンドパスフィルター処理を行った音声信号の第１所定周波数帯域成分を圧縮する第２圧縮処理と、前記第２バンドパスフィルター処理を行った音声信号の第２所定周波数帯域成分が、所定の信号レベル以上である場合に、前記第２バンドパスフィルター処理を行った音声信号の第２所定周波数帯域成分を圧縮する第３圧縮処理と、前記ハイパスフィルター処理を行った音声信号の高域成分が、所定の信号レベル以上である場合に、前記ハイパスフィルター処理を行った音声信号の高域成分を圧縮する第３圧縮処理と、を行い、前記音圧モードにおいて、前記第１圧縮処理、前記第２圧縮処理、前記第３圧縮処理、及び、前記第４圧縮処理における圧縮量を、前記音質モードから変更することを特徴とする。

0034

第２３の発明の信号処理装置は、第２１の発明の信号処理装置において、前記音圧モードにおいて、前記第１圧縮処理、前記第２圧縮処理、前記第３圧縮処理、及び、前記第４圧縮処理における、圧縮処理が働く所定の信号レベルを、前記音質モードから変更することを特徴とする。

0035

第２４の発明の信号処理装置は、第１６〜第２３のいずれかの発明の信号処理装置において、低域成分よりも周波数が低い、音声信号の超低域成分をカットする低域カット処理をさらに行うことを特徴とする。

0036

本発明では、最大音量に対して逆効果である超低域成分がカットされる。

0037

第２５の発明の信号処理装置は、第２４の発明の信号処理装置において、前記音圧モードにおいて、受け付けられたボリューム値が高いほど、前記低域カット処理における低域カットオフ周波数を、高くすることを特徴とする。

0038

第２６の発明の信号処理装置は、音声信号の低域成分を抽出するローパスフィルター処理と、音声信号の高域成分を抽出するハイパスフィルター処理と、音声信号の低域成分と高域成分との間の第１所定周波数帯域成分を抽出する第１バンドパスフィルター処理と、音声信号の低域成分と高域成分との間の第２所定周波数帯域成分を抽出する第２バンドパスフィルター処理と、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号の低域成分が、所定の信号レベル以上である場合に、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号の低域成分を圧縮する第１圧縮処理と、前記第１バンドパスフィルター処理を行った音声信号の第１所定周波数帯域成分が、所定の信号レベル以上である場合に、前記第１バンドパスフィルター処理を行った音声信号の第１所定周波数帯域成分を圧縮する第２圧縮処理と、前記第２バンドパスフィルター処理を行った音声信号の第２所定周波数帯域成分が、所定の信号レベル以上である場合に、前記第２バンドパスフィルター処理を行った音声信号の第２所定周波数帯域成分を圧縮する第３圧縮処理と、前記ハイパスフィルター処理を行った音声信号の高域成分が、所定の信号レベル以上である場合に、前記ハイパスフィルター処理を行った音声信号の高域成分を圧縮する第４圧縮処理と、を行うこと特徴とする。

0039

本発明では、音声信号の低域成分に対して、第１圧縮処理が行われ、音声信号の第１所定周波数帯域成分に対して、第２圧縮処理が行われ、音声信号の第２所定周波数帯域成分に対して、第３圧縮処理が行われ、音声信号の高域成分に対して、第４圧縮処理が行われる。これにより、各帯域において、圧縮処理を最適化できるため、スピーカーの能力を最大限に有効活用することができる。

0040

第２７の発明の信号処理装置は、第２６の発明の信号処理装置において、前記第１圧縮処理、前記第２圧縮処理、前記第３圧縮処理、及び、第４圧縮処理における圧縮量が、互いに異なることを特徴とする。

0041

第２８の発明の信号処理装置は、第２６の発明の信号処理装置において、前記第１圧縮処理、前記第２圧縮処理、前記第３圧縮処理、及び、前記第４圧縮処理における、圧縮処理が働く所定の信号レベルが、互いに異なることを特徴とする。

0042

第２９の発明の信号処理装置は、第１６〜第２８のいずれかの発明の信号処理装置において、音声信号の低域成分と、音声信号の第１所定周波数帯域成分と、を合成する合成処理をさらに行うことを特徴とする。

0043

第３０の発明の信号処理装置は、第２９の発明の信号処理装置において、前記合成処理が行われた音声信号は、ウーファーに出力され、音声信号の第２所定周波数帯域成分は、スコーカーに出力され、音声信号の高域成分は、ツイーターに出力されることを特徴とする。

0044

第３１の発明の信号処理装置は、第１６〜第２８のいずれかの発明の信号処理装置において、音声信号の低域成分と、音声信号の第１所定周波数帯域成分と、音声信号の第２所定周波数帯域成分と、音声信号の高域成分と、を合成する合成処理をさらに行うことを特徴とする。

0045

第３２の発明の信号処理装置は、第３１の発明の信号処理装置において、前記合成処理が行われた音声信号は、フルレンジのスピーカーユニットに出力されることを特徴とする。

0046

第３３の発明のスピーカー装置は、第１〜第３２のいずれかの発明の信号処理装置と、前記信号処理装置からの音声信号が入力されるスピーカーと、を備えることを特徴とする。

0047

第３４の発明の信号処理方法は、音声信号の低域成分を抽出するローパスフィルター処理と、音声信号の高域成分を抽出するハイパスフィルター処理と、音声信号の低域成分と高域成分との間の所定周波数帯域成分を抽出するバンドパスフィルター処理と、受け付けられたボリューム値に基づいて、音声信号の高域成分を減衰する第３ボリューム処理と、を行い、受け付けられたボリューム値が、所定値よりも大きい場合に、前記第３ボリューム処理において、音量を増加させることを特徴とする。

0048

第３５の発明の信号処理方法は、音声信号の低域成分を抽出するローパスフィルター処理と、音声信号の高域成分を抽出するハイパスフィルター処理と、音声信号の低域成分と高域成分との間の所定周波数帯域成分を抽出するバンドパスフィルター処理と、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号の低域成分が、所定の信号レベル以上である場合に、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号の低域成分を圧縮する第１圧縮処理と、前記バンドパスフィルター処理を行った音声信号の所定周波数帯域成分が、所定の信号レベル以上である場合に、前記バンドパスフィルター処理を行った音声信号の所定周波数帯域成分を圧縮する第２圧縮処理と、前記ハイパスフィルター処理を行った音声信号の高域成分が、所定の信号レベル以上である場合に、前記ハイパスフィルター処理を行った音声信号の高域成分を圧縮する第３圧縮処理と、を行うこと特徴とする。

0049

第３６の発明の信号処理方法は、音声信号の低域成分を抽出するローパスフィルター処理と、音声信号の高域成分を抽出するハイパスフィルター処理と、音声信号の低域成分と高域成分との間の第１所定周波数帯域成分を抽出する第１バンドパスフィルター処理と、音声信号の低域成分と高域成分との間の第２所定周波数帯域成分を抽出する第２バンドパスフィルター処理と、受け付けられたボリューム値に基づいて、音声信号の第２所定周波数帯域成分を減衰する第３ボリューム処理と、受け付けられたボリューム値に基づいて、音声信号の高域成分を減衰する第４ボリューム処理と、を行い、受け付けられたボリューム値が、所定値よりも大きい場合に、前記第３ボリューム処理、及び、前記第４ボリューム処理において、音量を増加させることを特徴とする。

0050

第３７の発明の信号処理方法は、音声信号の低域成分を抽出するローパスフィルター処理と、音声信号の高域成分を抽出するハイパスフィルター処理と、音声信号の低域成分と高域成分との間の第１所定周波数帯域成分を抽出する第１バンドパスフィルター処理と、音声信号の低域成分と高域成分との間の第２所定周波数帯域成分を抽出する第２バンドパスフィルター処理と、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号の低域成分が、所定の信号レベル以上である場合に、前記ローパスフィルター処理を行った音声信号の低域成分を圧縮する第１圧縮処理と、前記第１バンドパスフィルター処理を行った音声信号の第１所定周波数帯域成分が、所定の信号レベル以上である場合に、前記第１バンドパスフィルター処理を行った音声信号の第１所定周波数帯域成分を圧縮する第２圧縮処理と、前記第２バンドパスフィルター処理を行った音声信号の第２所定周波数帯域成分が、所定の信号レベル以上である場合に、前記第２バンドパスフィルター処理を行った音声信号の第２所定周波数帯域成分を圧縮する第３圧縮処理と、前記ハイパスフィルター処理を行った音声信号の高域成分が、所定の信号レベル以上である場合に、前記ハイパスフィルター処理を行った音声信号の高域成分を圧縮する第４圧縮処理と、を行うこと特徴とする。

0051

本発明によれば、スピーカーの能力を最大限有効活用することができる。

0052

本発明の実施形態に係るスピーカー装置の構成を示すブロック図である。
第１実施形態におけるＤＳＰによる信号処理を示す図である。
マスターボリュームと第１〜第４ボリューム処理との関係を示す図である。
第２実施形態におけるＤＳＰによる信号処理を示す図である。
各帯域におけるＤＲＣ処理を示す図である。
第２実施形態におけるＤＳＰによる信号処理を示す図である。

0053

以下、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るスピーカー装置を示す図である。スピーカー装置１は、マイクロコンピューター２と、操作部３と、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）４と、Ｄ／Ａコンバーター（以下、「ＤＡＣ」という。）５と、増幅器６と、スピーカー７と、無線モジュール８と、を備える。

0054

マイクロコンピューター２は、スピーカー装置１を構成する各部を制御する。操作部３は、各種設定を受け付けるための操作キー等を有している。操作部３は、例えば、ユーザーによるボリューム調整を受け付けるためのボリュームノブを有している。ＤＳＰ４（信号処理装置）は、デジタル音声信号に信号処理を行う。ＤＳＰ４が行う信号処理については、後述する。ＤＡＣ５は、ＤＳＰ４が信号処理を行ったデジタル音声信号を、アナログ音声信号にＤ／Ａ変換する。増幅器６は、ＤＡＣ５がＤ／Ａ変換したアナログ音声信号を増幅する。増幅器６が増幅したアナログ音声信号は、スピーカー７に出力される。スピーカー７は、入力されるアナログ音声信号に基づいて、音声を出力する。無線モジュール８は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格、Ｗｉ−Ｆｉ規格に従った無線通信を行うためのものである。

0055

マイクロコンピューター２は、例えば、無線モジュール１０を介して、スマートフォン、デジタルオーディオプレーヤー等から送信されるデジタル音声信号を受信する。そして、マイクロコンピューター２は、受信したデジタル音声信号に、ＤＳＰ４により信号処理を行わせる。

0056

（第１実施形態）
第１実施形態において、スピーカー７は、ツイーターとウーファーとを含む２ｗａｙスピーカーである。図２は、第１実施形態におけるＤＳＰによる信号処理を示す図である。ＤＳＰ４は、スピーカー調整イコライジング処理（以下、「スピーカー調整ＥＱ処理」という。）、ローパスフィルター処理（以下、「ＬＰＦ処理」という。）、低域イコライジング処理（以下、低域ＥＱ処理という。）、減衰処理、ダイナミックレンジコントロール処理（以下、「ＤＲＣ処理」という。）、バンドパスフィルター処理（以下、「ＢＰＦ処理」という。）、ハイパスフィルター処理（以下、「ＨＰＦ処理」という。）、第１ボリューム処理、第２ボリューム処理、第３ボリューム処理、合成処理を行う。

0057

スピーカー調整ＥＱ処理は、スピーカーの特性に合わせて音声信号の周波数特性を調整する処理である。ＤＳＰ４は、入力される音声信号にスピーカー調整ＥＱ処理を行う。ＬＰＦ処理は、音声信号の低域成分（例えば、１５０Ｈｚ以下）を抽出する処理である。ＤＳＰ４は、スピーカー調整ＥＱ処理を行った音声信号にＬＰＦ処理を行う。ＢＰＦ処理は、音声信号の低域成分と音声信号の高域成分との間の所定周波数帯域成分（例えば、１５０Ｈｚ以上３ｋＨｚ以下）を抽出する処理である。ＤＳＰ４は、スピーカー調整ＥＱ処理を行った音声信号にＢＰＦ処理を行う。ＨＰＦ処理は、音声信号の高域成分（例えば、３ｋＨｚ以上）を抽出する処理である。ＤＳＰ４は、スピーカー調整ＥＱ処理を行った音声信号にＨＰＦ処理を行う。低域ＥＱ処理は、音声信号の低域成分をブーストする処理である。ＤＳＰ４は、ＬＰＦ処理を行った音声信号の低域成分に低域ＥＱ処理を行う。

0058

第１ボリューム処理は、マイクロコンピューター２によって受け付けられたボリューム値に基づいて、音声信号を減衰する処理である。ＤＳＰ４は、低域ＥＱ処理を行った音声信号の低域成分、ＢＰＦ処理を行った音声信号の所定周波数帯域成分、ＨＰＦ処理を行った音声信号の高域成分に、第１ボリューム処理を行う。従って、第１ボリューム処理は、スピーカー７に出力される音声信号の全帯域成分に行われる。マイクロコンピューター２は、操作部３を介して、ユーザーによるボリューム値（マスターボリューム）の指示を受け付ける。なお、ＬＰＦ処理で抽出する周波数は、スピーカーの最低共振周波数ｆ０以下を含むように設定することが好ましい。

0059

減衰処理は、音声信号を減衰する処理である。ＤＳＰ４は、第１ボリューム処理を行った音声信号の低域成分に減衰処理を行う。なお、減衰処理は、必須の処理ではない。第１ＤＲＣ処理（第１圧縮処理）は、音声信号が所定の信号レベル以上である場合に、音声信号を圧縮する処理である。ＤＳＰ４は、減衰処理を行った音声信号の低域成分に第１ＤＲＣ処理を行う。

0060

第２ボリューム処理は、マイクロコンピューター２によって受け付けられたボリューム値に基づいて、音声信号を減衰する処理である。ＤＳＰ４は、第１ボリューム処理を行った音声信号の所定周波数帯域成分に第２ボリューム処理を行う。第２ＤＲＣ処理（第２圧縮処理）は、音声信号が所定の信号レベル以上である場合に、音声信号を圧縮する処理である。ＤＳＰ４は、第２ボリューム処理を行った音声信号の所定周波数帯域成分に、第２ＤＲＣ処理を行う。合成処理は、第１ＤＲＣ処理を行った音声信号の低域成分と、第２ＤＲＣ処理を行った音声信号の所定周波数帯域成分と、を合成する処理である。ＤＳＰ４は、第１ＤＲＣ処理を行った音声信号の低域成分と、第２ＤＲＣ処理を行った音声信号の所定周波数帯域成分と、に合成処理を行う。

0061

第３ボリューム処理は、マイクロコンピューター２によって受け付けられたボリューム値に基づいて、音声信号を減衰する処理である。ＤＳＰ４は、第１ボリューム処理を行った音声信号の高域成分に第３ボリューム処理を行う。第３ＤＲＣ処理（第３圧縮処理）は、音声信号が所定の信号レベル以上である場合に、音声信号を圧縮する処理である。ＤＳＰ４は、第３ボリューム処理を行った音声信号の高域成分に、第３ＤＲＣ処理を行う。

0062

合成処理が行われた音声信号は、ウーファーに出力される。第３ＤＲＣ処理が行われた音声信号の高域成分は、ツイーターに出力される。

0063

図３は、マスターボリュームと第１〜第４ボリューム処理との関係を示す図である。なお、第１実施形態においては、第４ボリューム処理は行われないため、説明を省略する。「マスターボリューム」は、マイクロコンピューター２が受け付けるボリューム値である。「第１ボリューム」は、第１ボリューム処理による減衰量である。「第２ボリューム」は、第２ボリューム処理による減衰量である。「第３ボリューム」は、第３ボリューム処理による減衰量である。

0064

スピーカー装置１は、音圧を優先する音圧モードと、音質を優先する音質モードと、を有し、これらのモードは、マスターボリュームの値によって、変更される。「マスターボリューム」が「０ｄＢ」（所定値）以下の場合、スピーカー装置１は、音質モードである。「マスターボリューム」が「０ｄＢ」（所定値）よりも大きい場合、スピーカー装置１は、音圧モードである。

0065

「マスターボリューム」の値に関わらず、第２ボリューム処理による減衰量は、「０ｄＢ」一定である。「マスターボリューム」が「０ｄＢ」（所定値）以下の場合、すなわち、音質モードの場合、第３ボリューム処理による減衰量は、「−２ｄＢ」一定である。従って、ＤＳＰ４は、第３ボリューム処理において、音声信号の低域成分を一定量である「−２ｄＢ」減衰する。

0066

「マスターボリューム」が「０ｄＢ」以下の場合、すなわち、音質モードの場合、第１ボリューム処理による減衰量が変化する。「マスターボリューム」が「０ｄＢ」の場合、第１ボリューム処理による減衰量は、「０ｄＢ」であり、「マスターボリューム」の値が、「−１ｄＢ」となる毎に、第１ボリューム処理よる減衰量が、「−１ｄＢ」毎に変化する。ＤＳＰ４は、図３に示す値に従って、第１ボリューム処理において、音声信号の全帯域を減衰する。

0067

「マスターボリューム」が「０ｄＢ」よりも大きい場合、すなわち、音圧モードの場合、第１ボリューム処理による減衰量は、「０ｄＢ」一定である。従って、ＤＳＰ４は、第１ボリューム処理において、音声信号の全帯域を減衰しない。「マスターボリューム」が「０ｄＢ」よりも大きい場合、すなわち、音圧モードの場合、第３ボリューム処理による減衰量が変化する。「マスターボリューム」が「０ｄＢ」の場合、第３ボリューム処理による減衰量は、「−２ｄＢ」であり、「マスターボリューム」の値が、「＋１ｄＢ」となる毎に、第３ボリューム処理よる減衰量が、プラスに変化する。すなわち、ＤＳＰ４は、第３ボリューム処理において、音量を増加させる。

0068

ＤＳＰ４は、マスターボリュームが「０ｄＢ」以下であるか否かに基づいて、音圧モードと音質モードとを切り替える。ＤＳＰ４は、音圧モードにおいて、第１ＤＲＣ処理、第２ＤＲＣ処理、及び、第３ＤＲＣ処理における圧縮量を、音質モードから変更する。また、ＤＳＰ４は、音圧モードにおいて、第１ＤＲＣ処理、第２ＤＲＣ処理、及び、第３ＤＲＣ処理における、ＤＲＣ処理が働く所定の信号レベル、すなわち、ＤＲＣ処理を行う設定値を、音質モードから変更する。このとき、ＤＳＰ４は、制限電圧、及び、アタックタイムを最適な値に設定する。

0069

ここで、低域ＥＱ処理には、低域成分よりも周波数が低い、音声信号の超低域成分をカットする低域カット処理が含まれる。ＤＳＰ４は、音圧モードにおいて、マスターボリュームが高いほど、低域カット処理における低域カットオフ周波数を、高くする。

0070

ＤＳＰ４は、第１ＤＲＣ処理、第２ＤＲＣ処理、及び、第３ＤＲＣ処理における、ＤＲＣ処理が働く圧縮量を、各帯域において最適な値となるように、変更する。これにより、各帯域における圧縮量が、互いに異なる場合がある。

0071

ＤＳＰ４は、第１ＤＲＣ処理、第２ＤＲＣ処理、及び、第３ＤＲＣ処理における、ＤＲＣ処理が働く所定の信号レベル、すなわち、ＤＲＣ処理を行う設定値を、各帯域において最適な値となるように、変更する。これにより、各帯域におけるＤＲＣ処理を行う設定値が、互いに異なる場合がある。

0072

以上説明したように、本実施形態では、受け付けられたボリューム値が、所定値よりも大きい場合に、第３ボリューム処理において、音量が増加される。これにより、一般的な音楽再生時に、各帯域に入力されるエネルギーバランスが均一となり、高域成分において、スピーカーの許容入力まで有効活用できるため、スピーカーの能力を最大限有効活用することができる。

0073

また、本実施形態では、受け付けられたボリューム値が所定値よりも大きい場合に、音圧を優先する音圧モードであり、受け付けられたボリューム値が所定値以下である場合に、音質を優先する音質モードである。これにより、所定値（閾値）以上のボリューム値に依存しながら、段階的に、音質モードから音圧モードに切り替わる。

0074

また、本実施形態では、最大音量に対して逆効果である超低域成分がカットされる。

0075

また、本実施形態では、音声信号の低域成分に対して、第１ＤＲＣ処理が行われ、音声信号の所定周波数帯域成分に対して、第２ＤＲＣ処理が行われ、音声信号の高域成分に対して、第３ＤＲＣ処理が行われる。これにより、各帯域において、ＤＲＣ処理を最適化できるため、スピーカーの能力を最大限に有効活用することができる。

0076

（第２実施形態）
第２実施形態において、スピーカー７は、ツイーターとスコーカーとウーファーとを含む３ｗａｙスピーカーである。以下、第１実施形態と同様の処理については、適宜説明を省略する。図４は、第２実施形態におけるＤＳＰによる信号処理を示す図である。図４に示すように、ＤＳＰ４は、スピーカー調整ＥＱ処理、ＬＰＦ処理、第１ＢＰＦ処理、第２ＢＰＦ処理、ＨＰＦ処理、第１ボリューム処理、減衰処理、第１ＤＲＣ処理、第２ボリューム処理、第２ＤＲＣ処理、第３ボリューム処理、第４ボリューム処理、第４ＤＲＣ処理、合成処理を行う。

0077

ＤＳＰ４は、入力される音声信号にスピーカー調整ＥＱ処理を行う。ＬＰＦ処理は、音声信号の低域成分（例えば、１００Ｈｚ以下）を抽出する処理である。ＤＳＰ４は、スピーカー調整ＥＱ処理を行った音声信号にＬＰＦ処理を行う。第１ＢＰＦ処理は、音声信号の低域成分と音声信号の高域成分との間の第１所定周波数帯域成分（例えば、１００Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下）を抽出する処理である。ＤＳＰ４は、スピーカー調整ＥＱ処理を行った音声信号に第１ＢＰＦ処理を行う。第２ＢＰＦ処理は、音声信号の低域成分と音声信号の高域成分との間の第２所定周波数帯域成分（例えば、３００Ｈｚ以上４ｋＨｚ以下）を抽出する処理である。ＤＳＰ４は、スピーカー調整ＥＱ処理を行った音声信号に第２ＢＰＦ処理を行う。ＨＰＦ処理は、音声信号の高域成分（例えば、４ｋＨｚ以上）を抽出する処理である。ＤＳＰ４は、スピーカー調整ＥＱ処理を行った音声信号にＨＰＦ処理を行う。ＤＳＰ４は、ＬＰＦ処理を行った音声信号の低域成分に低域ＥＱ処理を行う。

0078

第１ボリューム処理は、マイクロコンピューター２によって受け付けられたボリューム値に基づいて、音声信号を減衰する処理である。ＤＳＰ４は、低域ＥＱ処理を行った音声信号の低域成分、第１ＢＰＦ処理を行った音声信号の第１所定周波数帯域成分、第２ＢＰＦ処理を行った音声信号の第２所定周波数帯域成分、ＨＰＦ処理を行った音声信号の高域成分に、第１ボリューム処理を行う。従って、第１ボリューム処理は、スピーカー７に出力される音声信号の全帯域成分に行われる。マイクロコンピューター２は、操作部３を介して、ユーザーによるボリューム値（マスターボリューム）の指示を受け付ける。なお、ＬＰＦ処理で抽出する周波数は、スピーカーの最低共振周波数ｆ０以下を含むように設定することが好ましい。

0079

ＤＳＰ４は、第１ボリューム処理を行った音声信号の低域成分に減衰処理を行う。なお、減衰処理は、必須の処理ではない。第１ＤＲＣ処理（第１圧縮処理）は、音声信号が所定の信号レベル以上である場合に、音声信号を圧縮する処理である。ＤＳＰ４は、減衰処理を行った音声信号の低域成分に第１ＤＲＣ処理を行う。

0080

第２ボリューム処理は、マイクロコンピューター２によって受け付けられたボリューム値に基づいて、音声信号を減衰する処理である。ＤＳＰ４は、第１ボリューム処理を行った音声信号の第１所定周波数帯域成分に第２ボリューム処理を行う。第２ＤＲＣ処理（第２圧縮処理）は、音声信号が所定の信号レベル以上である場合に、音声信号を圧縮する処理である。ＤＳＰ４は、第２ボリューム処理を行った音声信号の第１所定周波数帯域成分に、第２ＤＲＣ処理を行う。合成処理は、第１ＤＲＣ処理を行った音声信号の低域成分と、第２ＤＲＣ処理を行った音声信号の第１所定周波数帯域成分と、を合成する処理である。ＤＳＰ４は、第１ＤＲＣ処理を行った音声信号の低域成分と、第２ＤＲＣ処理を行った音声信号の第１所定周波数帯域成分と、に合成処理を行う。

0081

第３ボリューム処理は、マイクロコンピューター２によって受け付けられたボリューム値に基づいて、音声信号を減衰する処理である。ＤＳＰ４は、第１ボリューム処理を行った音声信号の第２所定周波数帯域成分に第３ボリューム処理を行う。第３ＤＲＣ処理（第３圧縮処理）は、音声信号が所定のレベル以上である場合に、音声信号を圧縮する処理である。ＤＳＰ４は、第３ボリューム処理を行った音声信号の第２所定周波数帯域成分に、第３ＤＲＣ処理を行う。第４ボリューム処理は、マイクロコンピューター２によって受け付けられたボリューム値に基づいて、音声信号を減衰する処理である。ＤＳＰ４は、第１ボリューム処理を行った音声信号の高域成分に第４ボリューム処理を行う。第４ＤＲＣ処理（第４圧縮処理）は、音声信号が所定の信号レベル以上である場合に、音声信号を圧縮する処理である。ＤＳＰ４は、第４ボリューム処理を行った音声信号の高域成分に、第４ＤＲＣ処理を行う。

0082

合成処理が行われた音声信号は、ウーファーに出力される。第３ＤＲＣ処理が行われた音声信号の第２所定周波数帯域成分は、スコーカーに出力される。第４ＤＲＣ処理が行われた音声信号の高域成分は、ツイーターに出力される。

0083

図３は、マスターボリュームと第１〜第４ボリューム処理との関係を示す図である。第１〜第３ボリューム処理における減衰量は、第１実施形態と同様である。「第４ボリューム」は、第４ボリューム処理による減衰量である。

0084

マスターボリューム」が「０ｄＢ」（所定値）以下の場合、すなわち、音質モードの場合、第４ボリューム処理による減衰量は、「−７ｄＢ」一定である。従って、ＤＳＰ４は、第４ボリューム処理において、音声信号の低域成分を一定量である「−７ｄＢ」減衰する。「マスターボリューム」が「０ｄＢ」よりも大きい場合、すなわち、音圧モードの場合、第４ボリューム処理による減衰量が変化する。「マスターボリューム」が「０ｄＢ」の場合、第３ボリューム処理による減衰量は、「−７ｄＢ」であり、「マスターボリューム」の値が、「＋１ｄＢ」となる毎に、第４ボリューム処理よる減衰量が、プラスに変化する。すなわち、ＤＳＰ４は、第４ボリューム処理において、音量を増加させる。

0085

ＤＳＰ４は、マスターボリュームが「０ｄＢ」以下であるか否かに基づいて、音圧モードと音質モードとを切り替える。ＤＳＰ４は、音圧モードにおいて、第１ＤＲＣ処理、第２ＤＲＣ処理、及び、第３ＤＲＣ処理における圧縮量を、音質モードから変更する。また、ＤＳＰ４は、音圧モードにおいて、第１ＤＲＣ処理、第２ＤＲＣ処理、第３ＤＲＣ処理、及び、第４ＤＲＣ処理における、ＤＲＣ処理が働く所定の信号レベル、すなわち、ＤＲＣ処理を行う設定値を、音質モードから変更する。このとき、ＤＳＰ４は、制限電圧、及び、アタックタイムを最適な値に設定する。

0086

ここで、低域ＥＱ処理には、低域成分よりも周波数が低い、音声信号の超低域成分をカットする低域カット処理が含まれる。ＤＳＰ４は、音圧モードにおいて、マスターボリュームが高いほど、低域カット処理における低域カットオフ周波数を、高くする。

0087

ＤＳＰ４は、第１ＤＲＣ処理、第２ＤＲＣ処理、第３ＤＲＣ処理、及び、第４ＤＲＣ処理における、ＤＲＣ処理が働く圧縮量を、各帯域において最適な値となるように、変更する。これにより、図５に示すように、各帯域における圧縮量が、互いに異なる場合がある。

0088

ＤＳＰ４は、第１ＤＲＣ処理、第２ＤＲＣ処理、第３ＤＲＣ処理、及び、第４ＤＲＣ処理における、ＤＲＣ処理が働く所定の信号レベル、すなわち、ＤＲＣ処理を行う設定値を、各帯域において最適な値となるように、変更する。これにより、各帯域におけるＤＲＣ処理を行う設定値が、互いに異なる場合がある。

0089

以上説明したように、本実施形態では、受け付けられたボリューム値が、所定値よりも大きい場合に、第３ボリューム処理、及び、第４ボリューム処理において、音量が増加される。これにより、一般的な音楽再生時に、各帯域に入力されるエネルギーバランスが均一となり、中高域成分において、スピーカーの許容入力まで有効活用できるため、スピーカーの能力を最大限有効活用することができる。

0090

また、本実施形態では、受け付けられたボリューム値が所定値よりも大きい場合に、音圧を優先する音圧モードであり、受け付けられたボリューム値が所定値以下である場合に、音質を優先する音質モードである。これにより、所定値（閾値）以上のボリューム値に依存しながら、段階的に、音質モードから音圧モードに切り替わる。

0091

また、本実施形態では、最大音量に対して逆効果である超低域成分がカットされる。

0092

また、本実施形態では、音声信号の低域成分に対して、第１ＤＲＣ処理が行われ、音声信号の第１所定周波数帯域成分に対して、第２ＤＲＣ処理が行われ、音声信号の第２所定周波数帯域成分に対して、第３ＤＲＣ処理が行われ、音声信号の高域成分に対して、第４ＤＲＣ処理が行われる。これにより、各帯域において、ＤＲＣ処理を最適化できるため、スピーカーの能力を最大限に有効活用することができる。

0093

（第３実施形態）
第３実施形態において、スピーカー７は、フルレンジのスピーカーである。以下、第２実施形態と同様の処理については、適宜説明を省略する。図４は、第２実施形態におけるＤＳＰによる信号処理を示す図である。図６に示すように、ＤＳＰ４は、スピーカー調整ＥＱ処理、ＬＰＦ処理、第１ＢＰＦ処理、第２ＢＰＦ処理、ＨＰＦ処理、第１ボリューム処理、減衰処理、第１ＤＲＣ処理、第２ボリューム処理、第２ＤＲＣ処理、第３ボリューム処理、第４ボリューム処理、第４ＤＲＣ処理、合成処理を行う。

0094

合成処理は、第１ＤＲＣ処理を行った音声信号の低域成分と、第２ＤＲＣ処理を行った音声信号の第１所定周波数帯域成分と、第３ＤＲＣ処理を行った音声信号の第２所定周波数帯域成分と、第４ＤＲＣ処理を行った音声信号の高域成分と、を合成する処理である。ＤＳＰ４は、第１ＤＲＣ処理を行った音声信号の低域成分と、第２ＤＲＣ処理を行った音声信号の第１所定周波数帯域成分と、第３ＤＲＣ処理を行った音声信号の第２所定周波数帯域成分と、第４ＤＲＣ処理を行った音声信号の高域成分と、に合成処理を行う。合成処理が行われた音声信号は、フルレンジのスピーカーに出力される。

0095

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明を適用可能な形態は、上述の実施形態には限られるものではなく、以下に例示するように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることが可能である。

0096

上述の実施形態においては、ＤＳＰ４により、第１ボリューム処理等の各処理が行われている。これに限らず、各処理が専用の回路等により行われるようになっていてもよい。例えば、第１ボリューム処理は、ＳｏＣ（System On Chip）（制御部）により行われてもよい。

0097

本発明は、音声信号に信号処理を行う信号処理装置、信号処理方法、及び、信号処理装置を備えるスピーカー装置に好適に採用され得る。

0098

１スピーカー装置
２マイクロコンピューター
３ 操作部
４ ＤＳＰ（信号処理装置）
５ ＤＡＣ
６増幅器
７スピーカー
８ 無線モジュール