JP2007067868A

JP2007067868A - Low-pitched sound amplification digital signal processor

Info

Publication number: JP2007067868A
Application number: JP2005251731A
Authority: JP
Inventors: Haruyuki Mori; 晴之森
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2005-08-31
Filing date: 2005-08-31
Publication date: 2007-03-15

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a low-pitched sound amplification digital signal processor for outputting heavy low-pitched sound having almost no distortion. <P>SOLUTION: The low-pitched amplification digital signal processor 10 is provided with a power calculation means K1 which calculates each of mean-square power level values Pn(L), Pn(R) of sound signals Dn(L), Dn(R), in each section demarcated for each prescribed sampling number of digital sound signals L, R; and a low-pitched sound range variable amplification processing means K2 which amplifies a digital sound signal in a low-pitched sound range in the section with a fixed amplification amount Δc equivalent to a difference between a prescribed threshold LevelX and an allowable level maximum value LevelMax, when values are less than the prescribed threshold LevelX after comparing the mean-square power level values Pn(L), Pn(R) with the prescribed threshold LevelX respectively, and also, amplifies the digital sound signals in the low-pitched sound range of each channel Lch, Rch in the section with an amplification amount ΔPn(L), ΔPn(R) equivalent to a difference between the mean-square power level values Pn(L), Pn(R) and the allowable level maximum value LevelMax when the values exceed the prescribed threshold LevelX. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ポータブル・ヘッドフォン・ステレオ再生装置などのデジタルオーディオ再生装置におけるデジタル音声信号処理技術の分野に属する。 The present invention belongs to the field of digital audio signal processing technology in a digital audio playback device such as a portable headphone stereo playback device.

コンパクトディスク（ＣＤ）、ミニディスク（ＭＤ）、或いはハードディスク（ＨＤ）などに記録されたデジタル音源を再生し出力するポータブル・ヘッドフォン・ステレオ再生装置を典型とするデジタルオーディオ再生装置において、低音域強調のための増幅手段としては、イコライザで一様に低音域を増幅するのが一般的である。 In a digital audio playback device such as a portable headphone stereo playback device that plays and outputs a digital sound source recorded on a compact disc (CD), mini-disc (MD), hard disk (HD), etc. As an amplifying means for this purpose, it is common to amplify the bass range uniformly with an equalizer.

しかしながら、上記のような一様な低音域増幅処理では、デジタル音声信号の振幅レベルが或るレベルを超えて大きくなると、電力増幅器が過駆動されて最大値部分がクリッピングにより歪むという難点がある。 However, in the above-described uniform low-frequency range amplification processing, when the amplitude level of the digital audio signal exceeds a certain level, the power amplifier is overdriven and the maximum value portion is distorted by clipping.

上記のようなクリップ現象を回避すべく、例えば、下記［特許文献１］には、図６に示されるブロック構成の電圧制限装置の提案が開示されている。 In order to avoid the clipping phenomenon as described above, for example, the following [Patent Document 1] discloses a proposal of a voltage limiting device having a block configuration shown in FIG.

即ち、音量制御信号に応じて音響信号の広帯域周波数範囲に第１利得を適用すると共に、音色制御信号に応じて音響信号の限られた周波数範囲に第２利得を適用する電圧制御増幅器を有することにより、電力増幅器のクリッピングがなく、且つ、ブリージングもなく音響信号が増幅できるようにした音響信号の電圧制限装置であり、以下のように構成されている。 That is, it has a voltage control amplifier that applies the first gain to the wide frequency range of the acoustic signal according to the volume control signal and applies the second gain to the limited frequency range of the acoustic signal according to the timbre control signal. Thus, the acoustic signal voltage limiting device is configured to amplify the acoustic signal without clipping of the power amplifier and without breathing, and is configured as follows.

先ず、音源２０が広帯域音量電圧制御増幅器（ＶＣＡ）２１に音響信号を送る。信号はさらに低音周波数電圧制御増幅器（ＶＣＡ）２２と電力増幅器２３を経て、スピーカ２４に出力される。クリップ検出器２５が電力増幅器２３に接続されていて、クリッピング歪の始まりを検出する。クリップ検出器２５から出力されたクリップ信号は低音制限ループ２６と音量制限ループ２７に送られる。低音制限ループ２６は操作者に制御された低音レベル制御電圧を受ける。低音制限ループ２６の出力は低音周波数電圧制御増幅器２２の電圧制御入力に接続されている。同様に、音量制限ループ２７は音量レベル制御電圧を受けて、広帯域音量電圧制御増幅器２１の電圧制御入力に出力を提供する、というものである。 First, the sound source 20 sends an acoustic signal to the wide-band volume voltage control amplifier (VCA) 21. The signal is further output to a speaker 24 through a bass frequency voltage control amplifier (VCA) 22 and a power amplifier 23. A clip detector 25 is connected to the power amplifier 23 to detect the beginning of clipping distortion. The clip signal output from the clip detector 25 is sent to the bass limit loop 26 and the volume limit loop 27. The bass limit loop 26 receives a bass level control voltage controlled by the operator. The output of the bass limit loop 26 is connected to the voltage control input of the bass frequency voltage control amplifier 22. Similarly, the volume limit loop 27 receives the volume level control voltage and provides an output to the voltage control input of the broadband volume voltage control amplifier 21.

特開平０３−３０５０６号公報Japanese Patent Laid-Open No. 03-30506

上記［特許文献１］に記載された低音域増幅におけるクリッピングに起因する歪の対策は、ＤＡ変換後のアナログ音響信号を念頭に、クリップ検出器によるクリッピング発生時の事後的な処方（フィードバック処理）の技術であり、デジタル音声信号の入力データレベルが大きい場合の低音増幅時のクリッピング現象に対するデジタル処理段階における対策については有益な示唆を与えていない。 The countermeasures against distortion caused by clipping in low-frequency amplification described in the above [Patent Document 1] is based on an analog audio signal after DA conversion, and a subsequent prescription (feedback processing) at the time of occurrence of clipping by a clip detector. This technique does not provide any useful suggestion about the countermeasures in the digital processing stage for the clipping phenomenon at the time of low-frequency amplification when the input data level of the digital audio signal is large.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、デジタル音声信号のＤＳＰによるデジタル処理段階で低音域を増幅処理するようにしてクリップ現象を回避しつつ十分な低音域の増幅（ブースト）処理を行い、低音域を効果的に強調するように構成された低音増幅デジタル信号処理装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances. Amplification processing (boost) of a sufficient low sound range is performed while avoiding the clipping phenomenon by amplifying the low sound range in the digital processing stage of the digital audio signal by the DSP. An object of the present invention is to provide a bass amplified digital signal processing apparatus configured to effectively emphasize a bass range.

本発明は、
（１）入力された各デジタル音声信号Ｌ，Ｒの低音域をそれぞれ増幅する低音増幅デジタル信号処理装置であって、入力された前記各デジタル音声信号Ｌ，Ｒの所定サンプリング数ｍ毎に区切られた各区間ｎ（ｎ＝１，２，・・）の音声信号Ｄｎ（Ｌ），Ｄｎ（Ｒ）に対して、二乗平均のパワーレベル値Ｐｎ（Ｌ），Ｐｎ（Ｒ）をそれぞれ求めるパワー演算手段Ｋ１と、前記パワー演算手段Ｋ１によって求められた前記パワーレベル値Ｐｎ（Ｌ），Ｐｎ（Ｒ）と所定の閾値ＬｅｖｅｌＸとをそれぞれ比較し、前記パワーレベル値Ｐｎ（Ｌ），Ｐｎ（Ｒ）が前記閾値ＬｅｖｅｌＸ未満または以下の場合（Ｐｎ（Ｌ），Ｐｎ（Ｒ）＜または≦ＬｅｖｅｌＸ）は、前記閾値ＬｅｖｅｌＸと許容されるデジタル信号レベル最大値ＬｅｖｅｌＭａｘとの差分に相当する一定の増幅量Δｃ（Δｃ≒ＬｅｖｅｌＭａｘ−ＬｅｖｅｌＸ）で当該区間の低音域のデジタル音声信号を増幅し、前記パワーレベル値Ｐｎ（Ｌ），Ｐｎ（Ｒ）が前記閾値ＬｅｖｅｌＸ以上または超える場合（Ｐｎ（Ｌ），Ｐｎ（Ｒ）≧または＞ＬｅｖｅｌＸ）は、当該区間ｎのパワーレベル値Ｐｎ（Ｌ），Ｐｎ（Ｒ）と前記デジタル信号レベル最大値ＬｅｖｅｌＭａｘとの差分に相当する増幅量ΔＰｎ（Ｌ），ΔＰｎ（Ｒ）（ΔＰｎ（Ｌ）≒ＬｅｖｅｌＭａｘ−Ｐｎ（Ｌ），ΔＰｎ（Ｒ）≒ＬｅｖｅｌＭａｘ−Ｐｎ（Ｒ））で当該区間の低音域のデジタル音声信号Ｌ，Ｒを増幅する低音域可変増幅処理手段Ｋ２と、を備えることを特徴とする低音増幅デジタル信号処理装置１０を提供することにより、上記課題を解決する。
（２）入力された左右チャンネルＬｃｈ，Ｒｃｈの各デジタル音声信号Ｌ，Ｒの低音域を増幅する低音増幅デジタル信号処理装置であって、入力された前記各デジタル音声信号Ｌ，Ｒの所定サンプリング数ｍ毎に区切られた各区間ｎ（ｎ＝１，２，・・）の音声信号Ｄｎ（Ｌ），Ｄｎ（Ｒ）に対して、二乗平均のパワーレベル値Ｐｎ（Ｌ），Ｐｎ（Ｒ）をそれぞれ求めるパワー演算手段Ｋ１と、前記左右チャンネルＬｃｈ，Ｒｃｈの各デジタル音声信号Ｌ，Ｒの同時区間における２つのパワーレベル値Ｐｎ（Ｌ），Ｐｎ（Ｒ）から値の大きい方のパワーレベル値Ｐｎを選択し、この選択したパワーレベル値Ｐｎと所定の閾値ＬｅｖｅｌＸとを比較し、前記選択したパワーレベル値Ｐｎが前記閾値ＬｅｖｅｌＸ未満または以下の場合（Ｐｎ＜または≦ＬｅｖｅｌＸ）は、前記閾値ＬｅｖｅｌＸと許容されるデジタル信号レベル最大値ＬｅｖｅｌＭａｘとの差分に相当する一定の増幅量Δｃ（Δｃ≒ＬｅｖｅｌＭａｘ−ＬｅｖｅｌＸ）で当該区間ｎの左右各チャンネルの低音域のデジタル音声信号Ｌ，Ｒを増幅し、前記選択したパワーレベル値Ｐｎが前記閾値ＬｅｖｅｌＸ以上または超える場合（Ｐｎ≧または＞ＬｅｖｅｌＸ）は、当該区間ｎの前記選択したパワーレベル値Ｐｎと前記デジタル信号レベル最大値ＬｅｖｅｌＭａｘとの差分に相当する増幅量ΔＰｎ（ΔＰｎ≒ＬｅｖｅｌＭａｘ−Ｐｎ）で当該区間の左右各チャンネルの低音域のデジタル音声信号Ｌ，Ｒを増幅する低音域可変増幅処理手段Ｋ３と、を備えることを特徴とする低音増幅デジタル信号処理装置１５を提供することにより、上記課題を解決する。 The present invention
(1) A low-frequency amplification digital signal processing device that amplifies the low-frequency range of each input digital audio signal L, R, and is divided every predetermined sampling number m of each input digital audio signal L, R. Further, power calculations for obtaining mean square power level values Pn (L) and Pn (R) for the audio signals Dn (L) and Dn (R) in each section n (n = 1, 2,...). The power level values Pn (L) and Pn (R) obtained by the means K1 and the power calculation means K1 are respectively compared with a predetermined threshold LevelX, and the power level values Pn (L) and Pn (R) are compared. Is less than or less than the threshold LevelX (Pn (L), Pn (R) <or ≦ LevelX), the threshold LevelX and the maximum allowable digital signal level LevelMax The digital audio signal in the low frequency range is amplified by a constant amplification amount Δc (Δc≈LevelMax−LevelX) corresponding to the minute, and the power level values Pn (L) and Pn (R) are equal to or higher than the threshold levelX. In the case (Pn (L), Pn (R) ≧ or> LevelX), the amplification amount corresponding to the difference between the power level values Pn (L) and Pn (R) in the section n and the digital signal level maximum value LevelMax. ΔPn (L), ΔPn (R) (ΔPn (L) ≈LevelMax−Pn (L), ΔPn (R) ≈LevelMax−Pn (R)) are used to amplify the low-frequency digital audio signals L and R in the corresponding section. The above-mentioned problem is solved by providing a low-frequency amplification digital signal processing apparatus 10 characterized by comprising low-frequency range variable amplification processing means K2.
(2) A low-frequency amplification digital signal processing apparatus that amplifies the low-frequency range of the input digital audio signals L and R of the left and right channels Lch and Rch, and a predetermined sampling number of the input digital audio signals L and R Root mean power level values Pn (L) and Pn (R) for the audio signals Dn (L) and Dn (R) in each section n (n = 1, 2,...) divided every m. And the power level value of the larger value from the two power level values Pn (L) and Pn (R) in the simultaneous section of the digital audio signals L and R of the left and right channels Lch and Rch. Pn is selected, and the selected power level value Pn is compared with a predetermined threshold LevelX. When the selected power level value Pn is less than or less than the threshold LevelX (Pn < Is ≦ LevelX) is a digital value in the low frequency range of each of the left and right channels of the section n with a constant amplification amount Δc (Δc≈LevelMax−LevelX) corresponding to the difference between the threshold LevelX and the maximum allowable digital signal level LevelMax. When the audio signals L and R are amplified and the selected power level value Pn is greater than or equal to the threshold LevelX (Pn ≧ or> LevelX), the selected power level value Pn and the digital signal level maximum in the interval n Low-frequency range variable amplification processing means K3 for amplifying the low-frequency digital audio signals L and R of the left and right channels of the section with an amplification amount ΔPn (ΔPn≈LevelMax−Pn) corresponding to the difference from the value LevelMax. A low-frequency amplification digital signal processing device 15 is provided. Thus, the above problem is solved.

本発明に係る低音増幅デジタル信号処理装置は、上記のような構成のため、
（１）入力された左右チャンネルの各デジタル音声信号のそれぞれの刻々変わるパワーレベルに応じた可変的な低音域の増幅（ブースト）がＤＳＰにおけるデジタル信号処理で実現できるため、既存のＤＳＰのソフトウェアの設計変更のみでクリップ現象が生じ難く、歪みの少ない重低音を出力することができる。
（２）入力された左右チャンネルの各デジタル音声信号の何れか大きい方のパワーレベルに応じた可変的な左右チャンネルの低音域の増幅（ブースト）がＤＳＰにおける包括的なデジタル信号処理で実現できるため、より一層簡単なＤＳＰのソフトウェアの設計変更のみでクリップ現象が生じ難く、歪の少ない重低音を出力することができる。 The bass amplified digital signal processing apparatus according to the present invention is configured as described above.
(1) Since the variable low-frequency amplification (boost) according to the power level of each digital audio signal of the input left and right channels can be realized by digital signal processing in the DSP, the existing DSP software The clipping phenomenon hardly occurs only by design change, and it is possible to output a heavy bass with less distortion.
(2) Since the variable left and right channel low frequency range amplification (boost) according to the larger power level of the input digital audio signals of the left and right channels can be realized by comprehensive digital signal processing in the DSP. Therefore, the clipping phenomenon hardly occurs and the deep bass with less distortion can be output only by changing the design of the DSP software more simply.

本発明に係る低音増幅デジタル信号処理装置の実施の形態について図面に基づいて説明する。 An embodiment of a bass amplified digital signal processing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は本発明に係る第１の実施の形態の低音増幅デジタル信号処理装置のブロック図である。図２は第２の実施の形態の低音増幅デジタル信号処理装置のブロック図である。図３は第１、第２の実施の形態の低音増幅デジタル信号処理装置における低音域増幅（ブースト）処理を説明するための概念図である。図４はパワーレベルが閾値未満または以下の場合の増幅処理を説明するための図である。図５はパワーレベルが閾値以上または超える場合の増幅処理を説明するための図である。 FIG. 1 is a block diagram of a bass amplified digital signal processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram of a bass amplified digital signal processing apparatus according to the second embodiment. FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining low-frequency range amplification (boost) processing in the low-frequency amplification digital signal processing apparatus according to the first and second embodiments. FIG. 4 is a diagram for explaining the amplification processing when the power level is less than or equal to the threshold value. FIG. 5 is a diagram for explaining an amplification process when the power level is equal to or higher than a threshold value.

図１に示される第１の実施形態の低音増幅デジタル信号処理装置１０は、ＣＤをデジタル音源とする（ＭＤなどの圧縮音声信号の場合は伸張された）入力された左右チャンネルＬｃｈ，Ｒｃｈの各デジタル音声信号Ｌ，Ｒの低音域をそれぞれ増幅するＤＳＰ内部の低音増幅デジタル信号処理装置であって、入力された前記各デジタル音声信号Ｌ，Ｒの所定サンプリング数ｍ（例えばｍ＝１１５２サンプル）毎に区切られた各区間ｎ（ｎ＝１，２，・・）の音声信号Ｄｎ（Ｌ），Ｄｎ（Ｒ）に対して、二乗平均のパワーレベル値Ｐｎ（Ｌ），Ｐｎ（Ｒ）をそれぞれ求めるパワー演算手段Ｋ１と、前記パワー演算手段Ｋ１によって求められた前記パワーレベル値Ｐｎ（Ｌ），Ｐｎ（Ｒ）と所定の閾値ＬｅｖｅｌＸとをそれぞれ比較し、図３に示されるように、太い水平線分で表された前記各区間のパワーレベル値Ｐｎ（Ｌ），Ｐｎ（Ｒ）が前記閾値ＬｅｖｅｌＸ未満の場合（Ｐｎ（Ｌ），Ｐｎ（Ｒ）＜ＬｅｖｅｌＸ）は、前記閾値ＬｅｖｅｌＸと許容されるデジタル信号レベル最大値ＬｅｖｅｌＭａｘとの差分に相当する一定の増幅量Δｃ（Δｃ≒ＬｅｖｅｌＭａｘ−ＬｅｖｅｌＸ）で当該区間ｎの低音域のデジタル音声信号を増幅し、前記パワーレベル値Ｐｎ（Ｌ），Ｐｎ（Ｒ）が前記閾値ＬｅｖｅｌＸ以上の場合（Ｐｎ（Ｌ），Ｐｎ（Ｒ）≧ＬｅｖｅｌＸ）は、当該区間ｎのパワーレベル値Ｐｎ（Ｌ），Ｐｎ（Ｒ）と前記デジタル信号レベル最大値ＬｅｖｅｌＭａｘとの差分に相当する増幅量ΔＰｎ（Ｌ），ΔＰｎ（Ｒ）（ΔＰｎ（Ｌ）≒ＬｅｖｅｌＭａｘ−Ｐｎ（Ｌ），ΔＰｎ（Ｒ）≒ＬｅｖｅｌＭａｘ−Ｐｎ（Ｒ））で当該区間ｎの低音域のデジタル音声信号Ｌ，Ｒを増幅する低音域可変増幅処理手段Ｋ２と、を備えることを特徴とする。 The bass amplification digital signal processing apparatus 10 of the first embodiment shown in FIG. 1 uses a CD as a digital sound source (expanded in the case of a compressed audio signal such as MD) and inputs each of left and right channels Lch and Rch. A low-frequency amplification digital signal processing apparatus inside a DSP that amplifies low-frequency ranges of digital audio signals L and R, respectively, for each predetermined sampling number m (for example, m = 1152 samples) of the input digital audio signals L and R. Root mean power level values Pn (L) and Pn (R) for the audio signals Dn (L) and Dn (R) in each section n (n = 1, 2,...) The calculated power calculation means K1, the power level values Pn (L), Pn (R) calculated by the power calculation means K1 and a predetermined threshold LevelX are respectively compared and shown in FIG. As described above, when the power level values Pn (L) and Pn (R) of the respective sections represented by the thick horizontal line segments are less than the threshold level X (Pn (L), Pn (R) <LevelX), The low-frequency digital audio signal in the section n is amplified by a constant amplification amount Δc (Δc≈LevelMax−LevelX) corresponding to the difference between the threshold LevelX and the maximum allowable digital signal level LevelMax, and the power level value Pn When (L) and Pn (R) are greater than or equal to the threshold level X (Pn (L), Pn (R) ≧ LevelX), the power level values Pn (L) and Pn (R) of the section n and the digital signal Amplification amounts ΔPn (L), ΔPn (R) (ΔPn (L) ≈LevelMax−Pn (L), ΔPn (R) corresponding to the difference from the level maximum value LevelMax LevelMax-Pn (R)) in the low frequency range of the digital audio signal L of the interval n, the bass variable amplifying processing unit K2 for amplifying the R, characterized in that it comprises a.

上記パワー演算手段Ｋ１は、図１におけるＰｏｗｅｒＯｐｅｒａｔｅブロックで、各デジタル音声信号Ｌ，Ｒの所定サンプリング数ｍ（例えばｍ＝１１５２サンプルの場合はサンプリング周波数４４．１ＫＨｚでは約２６ｍｓの期間）毎に区切られた各区間ｎにおける全音声信号Ｄｎ（Ｌ），Ｄｎ（Ｒ）のコーディング数（１６ビットの場合は０から±３２７６８）のデータに対して、二乗平均のパワーレベル値Ｐｎ（Ｌ），Ｐｎ（Ｒ）をそれぞれ求めるアルゴリズムでＤＳＰ内部の演算部をソフトウェアで機能させる。 The power calculation means K1 is a Power Operate block in FIG. 1 and is divided every predetermined number of samplings m of each of the digital audio signals L and R (for example, when m = 1152 samples, a period of about 26 ms at a sampling frequency of 44.1 KHz). The average power level values Pn (L), Pn of the mean square for the data of the coding number of all the audio signals Dn (L), Dn (R) in each section n (0 to ± 32768 in the case of 16 bits) The calculation unit in the DSP is caused to function by software using algorithms for obtaining (R).

また、上記低音域可変増幅処理手段Ｋ２は、ＤＳＰにおける図１のＬｅｖｅｌＣｏｎｔｒｏｌブロックにおいて先に算出し出力される増幅可能な値である増幅量ΔｃまたはΔＰｎ（Ｌ）、ΔＰｎ（Ｒ）（ｘｘｄＢブースト可能という情報）を元に、低域可変ＢｏｏｓｔブロックにおいてＦＩＲ（Finite Impulse Response）デジタルフィルタ、ＩＩＲ（Infinite Impulse Response）デジタルフィルタを介して、低音域増幅（所定の周波数帯域のｘｘｄＢブースト）の演算処理（フィードフォワード処理）を行う。 Further, the low-frequency range variable amplification processing means K2 is an amplification amount Δc or ΔPn (L), ΔPn (R) (xxdB boost), which is an amplifiable value that is calculated and output in the Level Control block of FIG. Based on the information, the low-frequency variable Boost block performs FIR (Finite Impulse Response) digital filter and IIR (Infinite Impulse Response) digital filter to perform low-frequency amplification (xxdB boost in a predetermined frequency band). (Feed forward processing) is performed.

なお、前記閾値ＬｅｖｅｌＸは当該区間のパワーレベル値が低い場合には、全体として音量が小さい状態でその低音域のみをデジタル信号レベル最大値ＬｅｖｅｌＭａｘまでブーストすることは過度の低音域強調となり、却って聞き苦しいことになるのを考慮して設けられている。而して、この閾値ＬｅｖｅｌＸは例えばＬｅｖｅｌＭａｘ−６ｄＢのレベル（半分のレベル）に設定するのが好適である。 In addition, when the threshold level X is low in the power level value of the section, boosting only the low frequency range to the maximum digital signal level LevelMax in a state where the volume is low as a whole results in excessive low frequency range emphasis and is hard to hear. It is provided in consideration of the situation. Thus, the threshold LevelX is preferably set to a level (half level) of, for example, LevelMax-6 dB.

上記低音域可変増幅処理手段Ｋ２による低音域増幅を模式的に描くと、図４、図５に示されるようになる。 The low-frequency range amplification by the low-frequency range variable amplification processing means K2 is schematically illustrated as shown in FIGS.

即ち、図４のように入力された或る区間の破線で示される元のデジタル音声信号（Original Signal）が小さい振幅の場合（＝パワーレベルが閾値ＬｅｖｅｌＸ未満）は、ブーストは一定の増幅量Δｃの一様な増幅処理であり、デジタル信号レベル最大値ＬｅｖｅｌＭａｘまでは未だ差分があって、制限的にブーストされている。これは全体の音量が小さい場合に、増幅変化量が大きすぎると、聴感上、音のふらつきが発生してしまい、篭った音となってしまうからである。 That is, as shown in FIG. 4, when the original digital audio signal (Original Signal) indicated by a broken line in a certain section has a small amplitude (= the power level is less than the threshold LevelX), the boost is a constant amplification amount Δc. There is still a difference up to the maximum digital signal level LevelMax, which is boosted in a limited manner. This is because, when the overall volume is low, if the amount of change in amplification is too large, the sound will fluctuate due to the sense of hearing, resulting in a roaring sound.

一方、図５のように入力された或る区間の破線で示される元のデジタル音声信号（Original Signal）が大きい振幅の場合（＝パワーレベルが閾値ＬｅｖｅｌＸ以上）は、当該区間におけるパワーレベルに応じて、そこからデジタル信号レベル最大値ＬｅｖｅｌＭａｘまでの差分分の増幅量ΔＰｎ（Ｌ），ΔＰｎ（Ｒ）がブーストされる。 On the other hand, when the original digital audio signal (Original Signal) indicated by a broken line in a certain section as shown in FIG. 5 has a large amplitude (= the power level is equal to or higher than the threshold LevelX), it corresponds to the power level in the section. Thus, the amplification amounts ΔPn (L) and ΔPn (R) corresponding to the difference from the digital signal level maximum value LevelMax are boosted.

以上の低音域増幅のデジタル音声信号処理によって、データがクリップし難く、低域成分のみを可変的に増幅することができ、歪が生じるほどの過度の増幅がなされることなく、且つ、十分効果的な重低音の強調が実現するのである。 With the above low-frequency amplification digital audio signal processing, it is difficult to clip data, only the low-frequency components can be variably amplified, and there is no excessive amplification that causes distortion, and it is sufficiently effective Realistic emphasis on deep bass is achieved.

次に、図２に示される第２の実施形態の低音増幅デジタル信号処理装置１５は、前述の場合と同様に、入力された左右チャンネルＬｃｈ，Ｒｃｈの各デジタル音声信号Ｌ，Ｒの低音域を増幅する低音増幅デジタル信号処理装置であって、入力された各チャンネルの前記デジタル音声信号Ｌ，Ｒの所定サンプリング数ｍ毎に区切られた各区間ｎ（ｎ＝１，２，・・）の音声信号データＤｎ（Ｌ），Ｄｎ（Ｒ）に対して、二乗平均のパワーレベル値Ｐｎ（Ｌ），Ｐｎ（Ｒ）をそれぞれ求めるパワー演算手段Ｋ１と、前記左右各チャンネルＬｃｈ，Ｒｃｈのデジタル音声信号Ｌ，Ｒの同時区間における２つのパワーレベル値Ｐｎ（Ｌ），Ｐｎ（Ｒ）から値の大きい方のパワーレベル値Ｐｎを選択し、この選択したパワーレベル値Ｐｎと所定の閾値ＬｅｖｅｌＸとを比較し、前記選択したパワーレベル値Ｐｎが前記閾値ＬｅｖｅｌＸ未満の場合（Ｐｎ＜ＬｅｖｅｌＸ）は、前記閾値ＬｅｖｅｌＸと許容されるデジタル信号レベル最大値ＬｅｖｅｌＭａｘとの差分に相当する一定の増幅量Δｃ（Δｃ≒ＬｅｖｅｌＭａｘ−ＬｅｖｅｌＸ）で当該区間ｎの左右各チャンネルの低音域のデジタル音声信号データを増幅し、前記選択したパワーレベル値Ｐｎが前記閾値ＬｅｖｅｌＸ以上の場合（Ｐｎ≧ＬｅｖｅｌＸ）は、当該区間の前記選択したパワーレベル値Ｐｎと前記デジタル信号レベル最大値ＬｅｖｅｌＭａｘとの差分に相当する増幅量ΔＰｎ（ΔＰｎ≒ＬｅｖｅｌＭａｘ−Ｐｎ）で当該区間の左右各チャンネルの低音域のデジタル音声信号データを増幅する低音域可変増幅処理手段Ｋ３と、を備えることを特徴とする。 Next, the bass amplification digital signal processing device 15 of the second embodiment shown in FIG. 2 uses the bass range of the input digital audio signals L and R of the left and right channels Lch and Rch in the same manner as described above. A low-frequency amplification digital signal processing apparatus for amplifying, wherein the audio in each section n (n = 1, 2,...) Divided every predetermined sampling number m of the input digital audio signals L and R of each channel. Power calculation means K1 for obtaining root mean square power level values Pn (L) and Pn (R) for the signal data Dn (L) and Dn (R), and digital audio signals of the left and right channels Lch and Rch, respectively. A power level value Pn having a larger value is selected from two power level values Pn (L) and Pn (R) in the simultaneous section of L and R, and the selected power level value Pn and a predetermined threshold value L are selected. When the selected power level value Pn is less than the threshold level X (Pn <LevelX), a constant amplification amount corresponding to the difference between the threshold level X and the allowable digital signal level maximum value Max When the digital sound signal data in the low frequency range of the left and right channels in the section n is amplified by Δc (Δc≈LevelMax−LevelX), and the selected power level value Pn is equal to or greater than the threshold LevelX (Pn ≧ LevelX), The digital audio signal data in the low frequency range of the left and right channels of the section is amplified by an amplification amount ΔPn (ΔPn≈LevelMax−Pn) corresponding to the difference between the selected power level value Pn of the section and the maximum digital signal level LevelMax. And low range variable amplification processing means K3 It is characterized by.

第１の実施形態の低音増幅デジタル信号処理装置１０との違いは、ＬｃｈとＲｃｈの音声信号Ｌ，Ｒをそれぞれ別個にそのパワーレベルに応じて低音域増幅するのではなく、同時区間における算出された各パワーレベルの何れか大きい方のパワーレベルのみを対象にして閾値と比較し、低音域の増幅量を決定して、それを双方のチャンネルの元のデジタル音声信号にそれぞれ加えるという演算処理を行っている点である。この処理手段によれば、閾値との比較及び増幅量算出の演算処理が半減するのでソフトウェアが簡単になり、低コストが要請されるポータブル・ヘッドフォン・ステレオ再生装置にも適用が可能である。原理的には第１の実施形態の低音増幅デジタル信号処理装置１０が正当であるが、左右チャンネルのパワーレベルにさほどの差は生じないのが通常であり、第２の実施形態の低音増幅デジタル信号処理装置１５でも十分に実用レベルにあることが確認されている。 The difference from the bass amplified digital signal processing apparatus 10 of the first embodiment is that the Lch and Rch audio signals L and R are not separately amplified according to their power levels, but are calculated in the same interval. Compared with the threshold for only the higher power level of each power level, the amount of amplification in the low range is determined, and it is added to the original digital audio signal of both channels, respectively. It is a point to go. According to this processing means, the calculation processing for the comparison with the threshold value and the calculation of the amplification amount is halved, so that the software is simplified and the present invention can be applied to a portable headphone / stereo reproduction apparatus for which low cost is required. In principle, the bass amplified digital signal processing apparatus 10 of the first embodiment is valid, but it is normal that there is not much difference between the power levels of the left and right channels, and the bass amplified digital signal of the second embodiment is not. It has been confirmed that the signal processing device 15 is sufficiently at a practical level.

本発明に係る第１の実施の形態の低音増幅デジタル信号処理装置のブロック図である。1 is a block diagram of a bass amplified digital signal processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. 第２の実施の形態の低音増幅デジタル信号処理装置のブロック図である。It is a block diagram of the bass amplification digital signal processing device of the second embodiment. 第１、第２の実施の形態の低音増幅デジタル信号処理装置における低音域増幅（ブースト）処理を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the low frequency range amplification (boost) process in the low frequency amplification digital signal processing apparatus of 1st, 2nd embodiment. パワーレベルが閾値未満または以下の場合の増幅処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the amplification process in case a power level is less than a threshold value or below. パワーレベルが閾値以上または超える場合の増幅処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the amplification process when a power level is more than a threshold value or exceeds. 公知技術の［特許文献１］に記載された電圧制限装置のブロック構成図である。It is a block block diagram of the voltage limiting device described in [patent document 1] of publicly known technology.

Explanation of symbols

１０、１５低音増幅デジタル信号処理装置
Ｌ入力された左チャンネルデジタル音声信号
Ｒ入力された右チャンネルデジタル音声信号
ｍ各区間の一定のサンプリング数
ｎ区間
Ｄｎ（Ｌ），Ｄｎ（Ｒ）区間のデジタル音声信号
Ｐｎ（Ｌ），Ｐｎ（Ｒ）区間のパワーレベル値
ＰｎＰｎ（Ｌ），Ｐｎ（Ｒ）の大きい方のパワーレベル値
ＬｅｖｅｌＸ閾値
ＬｅｖｅｌＭａｘ許容されるデジタル信号レベル最大値
Δｃ，ΔＰｎ（Ｌ），ΔＰｎ（Ｒ）増幅量

10, 15 Low-amplification digital signal processing device
L Input left channel digital audio signal
R Input right channel digital audio signal
m Constant sampling number for each section
n Digital audio signals Pn (L) and Pn (R) power level values in the sections Dn (L) and Dn (R)
Pn Pn (L), Pn (R) larger power level value LevelX Threshold LevelMax Maximum allowable digital signal level Δc, ΔPn (L), ΔPn (R) Amplification amount

Claims

A low-frequency amplification digital signal processing apparatus that amplifies a low-frequency range of each input digital audio signal,
Power calculation means for respectively obtaining a mean square power level value for each of the audio signals in each section divided for each predetermined sampling number of each of the input digital audio signals;
The power level value obtained by the power calculation means is compared with a predetermined threshold value, and if the power level value is less than or less than the threshold value, the difference between the threshold value and the allowable maximum digital signal level value When the digital audio signal in the low frequency range of the section is amplified by a constant amplification amount corresponding to, and the power level value is greater than or equal to the threshold value, the difference between the power level value of the section and the maximum digital signal level value Low-frequency range variable amplification processing means for amplifying a low-frequency digital audio signal in the section with an amplification amount equivalent to
A low-frequency amplification digital signal processing apparatus comprising:

A low-frequency amplification digital signal processing device that amplifies the low frequency range of each input digital audio signal of the left and right channels,
Power calculation means for respectively obtaining a mean square power level value for each of the audio signals in each section divided for each predetermined sampling number of each of the input digital audio signals;
A power level value having a larger value is selected from two power level values in the simultaneous section of the digital audio signals of the left and right channels, the selected power level value is compared with a predetermined threshold value, and the selected power level is selected. When the value is less than or less than the threshold value, the digital audio signal in the low frequency range of the left and right channels of the section is amplified by a constant amplification amount corresponding to the difference between the threshold value and the maximum allowable digital signal level, When the selected power level value is greater than or equal to the threshold value, the bass level of each of the left and right channels of the section is an amplification amount corresponding to the difference between the selected power level value of the section and the digital signal level maximum value. Low frequency range variable amplification processing means for amplifying a digital audio signal;
A low-frequency amplification digital signal processing apparatus comprising: