JP6015146B2 - Channel divider and audio playback system including the same - Google Patents
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Description
本発明は、マルチウェイスピーカーシステムによる音声信号再生で使用するチャンネルデバイダおよびこれを含む音声再生システムであって、特に、クロスオーバー周波数付近でのウーファー及びツィーターからの再生音の重なりあわせを適切に設定して、マルチウェイスピーカーシステムの再生音質を変更することが可能なチャンネルデバイダに関する。 The present invention relates to a channel divider used for audio signal reproduction by a multi-way speaker system and an audio reproduction system including the channel divider. In particular, the overlap of reproduced sounds from a woofer and a tweeter near the crossover frequency is appropriately set. The present invention relates to a channel divider that can change the playback sound quality of a multi-way speaker system.
低音域再生用のウーファー及び高音域再生用のツィーターを含むマルチウェイスピーカーシステムでは、各スピーカーユニットの再生周波数帯域に合わせてアンプで増幅された音声信号を帯域分割するネットワーク回路を含む場合が一般的である。近年では、ウーファーに対応するネットワーク回路とツィーターに対応するネットワーク回路をそれぞれに独立することができ、それぞれに接続する入力端子を備えるバイワイヤリング接続に対応するスピーカーシステムが普及している。バイワイヤリング接続では、ウーファーのネットワーク回路に接続するパワーアンプと、ツィーターのネットワーク回路に接続する他のパワーアンプと、を用いるバイアンプ駆動を採用することになる。 In a multi-way speaker system including a woofer for low-frequency range playback and a tweeter for high-frequency range playback, it is common to include a network circuit that divides the audio signal amplified by the amplifier in accordance with the playback frequency band of each speaker unit. It is. In recent years, a network system corresponding to a woofer and a network circuit corresponding to a tweeter can be independent of each other, and a speaker system corresponding to a bi-wiring connection provided with an input terminal connected to each of them has become widespread. In bi-wiring connection, bi-amp driving using a power amplifier connected to the network circuit of the woofer and another power amplifier connected to the network circuit of the tweeter is adopted.
一方で、スピーカーシステムのネットワーク回路を使用せずにマルチアンプ(バイアンプ)駆動を実現する方法として、パワーアンプの前段にチャンネルデバイダを設けて、このチャンネルデバイダによって音声信号を帯域分割する場合がある。チャンネルデバイダは、上記のようなマルチアンプ−マルチウェイスピーカーシステムの音声再生システムにおいて、入力される音声信号を少なくとも低音域側出力信号と高音域側出力信号とに帯域分割して、マルチアンプに出力する。チャンネルデバイダを用いることで、スピーカーシステムのネットワークよりも急峻な過渡帯域を持つLPF(低域通過フィルタ)あるいはHPF(高域通過フィルタ)を設定できる、クロスオーバー周波数を比較的自由に設定できる、等の利点がある(例えば、特許文献1)。また、チャンネルデバイダを採用する場合には、低音域用のアンプ回路と高音域用のアンプ回路が独立するので、低音成分と高音成分とが重畳して発生する混変調歪が低減し、再生音質に優れるという利点があると言われている。 On the other hand, as a method of realizing multi-amplifier (bi-amplifier) driving without using the network circuit of the speaker system, there is a case where a channel divider is provided in front of the power amplifier and the audio signal is divided into bands by this channel divider. In the audio playback system of the multi-amplifier-multi-way speaker system as described above, the channel divider divides the input audio signal into at least a low-frequency side output signal and a high-frequency side output signal and outputs it to the multi-amplifier. To do. By using a channel divider, LPF (low-pass filter) or HPF (high-pass filter) having a steeper transition band than the network of the speaker system can be set, the crossover frequency can be set relatively freely, etc. (For example, patent document 1). In addition, when a channel divider is used, the low-frequency amplifier circuit and the high-frequency amplifier circuit are independent, reducing the cross-modulation distortion that occurs when the low-frequency component and the high-frequency component are superimposed, reducing the playback sound quality. It is said that there is an advantage that it is excellent.
近年、DSPおよびマルチアンプを含むAVレシーバー等を利用してネットワーク回路を備えないスピーカーシステムを接続できるように、DSPにチャンネルデバイダの機能を持たせようとするものがある(特許文献2、特許文献3)。チャンネルデバイダをデジタルフィルタで実現する場合にはFIRフィルタまたはIIRフィルタによる場合がある。チャンネルデバイダを使用するには、マイクロホン等を用いてスピーカーシステムの各スピーカーユニットの再生帯域を測定して、クロスオーバー周波数を適切に設定する必要がある(特許文献4、特許文献5)。
In recent years, there has been an attempt to give a DSP a channel divider function so that a speaker system without a network circuit can be connected using an AV receiver including a DSP and a multi-amplifier (
従来のチャンネルデバイダでは、ウーファーおよびツィーター間にクロスオーバー周波数を設定すると、これが低音域側のLPFと高音域側のHPFとのカットオフ周波数に自動的に適用されるものがある。もちろん、低音域側のLPFのカットオフ周波数と高音域側のHPFのカットオフ周波数とを独立して設定できるチャンネルデバイダも存在する。ただし、ネットワーク回路を用いない使用条件では、ウーファーおよびツィーターが再生可能な帯域が重複していることが多いので、これらの隣接する周波数帯域を担当するフィルタのカットオフ周波数は、上記重複する帯域において同一の周波数の設定値に設定することが多い。 In some conventional channel dividers, when a crossover frequency is set between a woofer and a tweeter, this is automatically applied to the cut-off frequency between the low-frequency LPF and the high-frequency HPF. Of course, there is also a channel divider that can independently set the cutoff frequency of the LPF on the low sound side and the cutoff frequency of the HPF on the high sound side. However, since the bands that can be reproduced by the woofer and the tweeter are often duplicated under the use conditions without using the network circuit, the cutoff frequency of the filter that handles these adjacent frequency bands is the above-mentioned overlapping band. Often set to the same frequency setting.
また、従来のチャンネルデバイダでは、低音域側のLPFおよび高音域側のHPFは、幾つかの標準的なフィルタ特性の中から選択できるものが多く、低音域側のLPFと高音域側のHPFとの重畳帯域を柔軟に調整するのは困難な場合が多い。標準的なフィルタ特性の具体例としては、バターワースフィルタ、ベッセルフィルタ、Linkwitz−Rileyフィルタ、等の様々なフィルタが存在する。これらの場合には、フィルタの通過域と、阻止域と、これらの間の遷移域の設定において、低音域側のLPFの通過域と高音域側のHPFの通過域とを重複させずに、遷移域のみで重複させるフィルタ特性の設定が一般的である。また、一つのフィルタタイプを決めたとしても、±12、±24、・・・±96dB/Oct.(オクターブ)、といった遷移域での遮断特性を選択できる場合があり、フィルタ特性の設定条件は、設定すべきパラメータが数多く存在する。 Also, in the conventional channel divider, the LPF on the low frequency side and the HPF on the high frequency side can be selected from several standard filter characteristics, and the LPF on the low frequency range and the HPF on the high frequency range side can be selected. In many cases, it is difficult to flexibly adjust the superimposing band. Specific examples of standard filter characteristics include various filters such as a Butterworth filter, a Bessel filter, and a Linkwitz-Riley filter. In these cases, in setting the pass band of the filter, the stop band, and the transition band between them, the low pass LPF pass band and the high pass HPF pass band do not overlap. It is common to set filter characteristics that are duplicated only in the transition region. Even if one filter type is determined, ± 12, ± 24,... ± 96 dB / Oct. There are cases where the cutoff characteristic in the transition region such as (octave) can be selected, and there are many parameters to be set as the filter characteristic setting conditions.
ただし、これらの標準的なフィルタでは、低音域側のLPFと高音域側のHPFとの組み合わせで同一のフィルタ設定を選んでも、それらの加算特性はフラットな特性とならない場合も含まれる。これは、フィルタの通過域と、阻止域と、これらの間の遷移域とが設定される場合に、フィルタのゲイン特性および位相特性の関係から、LPFの遷移域とHPFの遷移域の特性を加算すると、LPFの通過域あるいはHPFの通過域のゲイン特性よりも大きくなったり小さくなったりする場合があるからである。例えば、加算特性がフラットになるフィルタでは、逆相で加算すると、カットオフ周波数でディップを生じる場合がある。また、Linkwitz−Rileyフィルタの場合には、LPFおよびHPFの加算特性が常にフラットになるものの、LPFの出力とHPFの出力とが同じレベルになるのは、フィルタのカットオフ周波数だけであって、低音域側のLPFと高音域側のHPFとの重畳帯域をより広く設定しようとしても、±24dB/Oct.の場合に最大になるにすぎない。 However, in these standard filters, even when the same filter setting is selected for the combination of the LPF on the low sound region side and the HPF on the high sound region side, the addition characteristic thereof does not include a flat characteristic. This is because when the filter pass band, the stop band, and the transition band between them are set, the characteristics of the LPF transition band and the HPF transition band are determined from the relationship between the gain characteristics and phase characteristics of the filter. This is because the sum may be larger or smaller than the gain characteristics of the LPF passband or HPF passband. For example, in a filter having a flat addition characteristic, if the addition is performed in reverse phase, a dip may occur at the cutoff frequency. In addition, in the case of the Linkwitz-Riley filter, the LPF and HPF addition characteristics are always flat, but the LPF output and the HPF output are the same level only in the cutoff frequency of the filter. Even if an attempt is made to set a wider overlap band between the LPF on the low sound side and the HPF on the high sound side, ± 24 dB / Oct. It is only the maximum in the case of.
一方で、マルチウェイスピーカーシステムとチャンネルデバイダとを用いてバイアンプ駆動を実現しようとすると、フィルタ特性の設定およびクロスオーバー周波数の設定により、再生音質が大きく変化する。これは、クロスオーバー周波数付近の周波数帯域において、フィルタ特性が変わってウーファーおよびツィーターそれぞれに供給される音声信号の相対関係が変化すると、ウーファーからの再生音波とツィーターからの再生音波が空間で位相干渉するのが変化するからである。高音域を再生するツィーターは、一般的にスピーカー振動板の口径が低音域を再生するウーファーよりも小さく、同一周波数を再生する場合でもその振動板面積の差から放射音圧の指向特性が異なる。すなわち、チャンネルデバイダのフィルタ特性の設定を変えると、マルチウェイスピーカーシステムのクロスオーバー周波数付近の合成特性である指向特性が変化するので、その結果として、試聴点での再生音質が変化する。チャンネルデバイダは、ユーザーの好む再生音質を設定可能なように、様々なフィルタ特性、条件を容易に設定できるようにするのが好ましい。 On the other hand, when the bi-amplifier drive is realized using the multi-way speaker system and the channel divider, the reproduction sound quality greatly changes depending on the setting of the filter characteristic and the setting of the crossover frequency. This is because when the filter characteristics change in the frequency band near the crossover frequency and the relative relationship between the audio signals supplied to the woofer and the tweeter changes, the reproduced sound wave from the woofer and the reproduced sound wave from the tweeter interfere in phase in space. Because it changes. A tweeter that reproduces a high sound range generally has a smaller speaker diaphragm diameter than a woofer that reproduces a low sound range, and even when reproducing the same frequency, the directional characteristics of the radiation sound pressure are different due to the difference in the area of the diaphragm. That is, if the setting of the filter characteristic of the channel divider is changed, the directional characteristic that is the combined characteristic near the crossover frequency of the multi-way speaker system changes, and as a result, the reproduced sound quality at the listening point changes. It is preferable that the channel divider can easily set various filter characteristics and conditions so that the reproduction sound quality preferred by the user can be set.
ただし、マイクロホンおよびレベルメータ、FFTアナライザ等の測定器が無ければ、未知のクロスオーバー周波数を一般のユーザーが知るのは困難であり、一般的なユーザーにとっては、チャンネルデバイダで適切なフィルタ設定を選択する、あるいは、クロスオーバー周波数を設定するのは、困難な場合があるという問題がある。そこで、チャンネルデバイダのフィルタ特性の設定では、マルチウェイスピーカーシステムのクロスオーバー周波数付近において、低音域側のLPFおよび高音域側のHPFの加算特性をフラットにするという最小限の条件を満たしながら、低音域側のLPFと高音域側のHPFとの重畳帯域を柔軟に調整することができるようにするのが好ましい。チャンネルデバイダの出力レベルで、クロスオーバー周波数付近のピーク・ディップが生じにくくなり、不適切な条件での音声再生を回避できるからである。 However, without a microphone, level meter, FFT analyzer, or other measuring device, it is difficult for the general user to know the unknown crossover frequency. For the general user, the appropriate filter setting is selected by the channel divider. Or, there is a problem that it may be difficult to set the crossover frequency. Therefore, in setting the filter characteristics of the channel divider, while satisfying the minimum condition of flattening the addition characteristics of the LPF on the low frequency side and the HPF on the high frequency side near the crossover frequency of the multiway speaker system, It is preferable that the overlapping band of the LPF on the sound range side and the HPF on the high sound range side can be adjusted flexibly. This is because peak dips near the crossover frequency are less likely to occur at the output level of the channel divider, and audio reproduction under inappropriate conditions can be avoided.
本発明は、上記の従来技術が有する問題を解決するためになされたものであり、その目的は、マルチウェイスピーカーシステムによる音声信号再生で使用するチャンネルデバイダであって、特に、クロスオーバー周波数付近でのウーファー及びツィーターからの再生音の重なりあわせを適切に設定して、マルチウェイスピーカーシステムの再生音質を変更することが可能なチャンネルデバイダを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is a channel divider used for reproducing an audio signal by a multi-way speaker system, particularly in the vicinity of a crossover frequency. It is an object of the present invention to provide a channel divider that can change the reproduction sound quality of a multi-way speaker system by appropriately setting the overlap of reproduction sounds from woofers and tweeters.
本発明のチャンネルデバイダは、入力音声信号を、少なくとも低音域側の第1出力信号と第1出力信号よりも高音域側の第2出力信号とに帯域分割して、それぞれ第1出力端子および第2出力端子に出力するチャンネルデバイダであって、入力音声信号をそれぞれ入力される低域通過フィルタおよび高域通過フィルタと、入力音声信号を入力されて低域通過フィルタのカットオフ周波数と等しい下限カットオフ周波数および高域通過フィルタのカットオフ周波数と等しい上限カットオフ周波数を設定する帯域通過フィルタと、帯域通過フィルタの出力のレベルを変更して出力する第1乗算器および第2乗算器と、低域通過フィルタの出力及び第1乗算器の出力を加算する第1加算器と、高域通過フィルタ出力及び第2乗算器の出力を加算する第2加算器と、を含み、第1加算器の出力を第1出力信号とし、第2加算器の出力を第2出力信号とする。 The channel divider according to the present invention divides an input audio signal into at least a first output signal on the low frequency range side and a second output signal on the high frequency range side than the first output signal, and the first output terminal and the first output signal respectively. A channel divider that outputs to two output terminals, a low-pass filter and a high-pass filter that each receive an input audio signal, and a lower limit cut that is equal to the cut-off frequency of the low-pass filter that receives the input audio signal A band-pass filter that sets an upper limit cutoff frequency equal to the cutoff frequency of the off-frequency and the high-pass filter, a first multiplier and a second multiplier that output by changing the output level of the band-pass filter, and a low A first adder for adding the output of the pass filter and the output of the first multiplier, and an output of the high pass filter and the output of the second multiplier are added. It includes a second adder, and the output of the first adder as a first output signal, the output of the second adder and the second output signal.
好ましくは、本発明のチャンネルデバイダは、帯域通過フィルタが、相互に隣接する複数の周波数帯域に帯域分割する複数nの帯域通過フィルタから構成され、第1乗算器および第2乗算器が、複数nの帯域通過フィルタの出力にそれぞれに設けられて、第1加算器が、低域通過フィルタの出力及び複数nの第1乗算器の出力を加算し、第2加算器が、高域通過フィルタの出力及び複数nの第2乗算器の出力を加算する。 Preferably, the channel divider of the present invention includes a plurality of n bandpass filters in which the bandpass filter is divided into a plurality of frequency bands adjacent to each other, and the first multiplier and the second multiplier are a plurality of n. The first adder adds the output of the low-pass filter and the outputs of the plurality of n first multipliers, and the second adder provides the output of the high-pass filter. The output and the output of the second multiplier of n are added.
また、好ましくは、本発明のチャンネルデバイダは、第1乗算器が係数α(0≦α≦1)を乗算する場合に、第2乗算器が係数(1−α)を乗算する。 Preferably, in the channel divider of the present invention, when the first multiplier multiplies the coefficient α (0 ≦ α ≦ 1), the second multiplier multiplies the coefficient (1-α).
また、好ましくは、本発明のチャンネルデバイダは、係数α=0.5の場合に、低音域側の第1出力信号および高音域側の第2出力信号のそれぞれに、対応する帯域通過フィルタの所定の周波数帯域成分が等しく含まれる。 Preferably, the channel divider according to the present invention is configured such that when the coefficient α is 0.5, the predetermined bandpass filter corresponding to each of the first output signal on the low frequency side and the second output signal on the high frequency range is provided. Frequency band components are equally included.
また、好ましくは、本発明のチャンネルデバイダは、帯域通過フィルタが、2つの隣接する周波数帯域を通過域にする低域通過フィルタの出力を減算するようにして構成され、高域通過フィルタが、入力音声信号または入力音声信号を遅延させた信号と上限カットオフ周波数をカットオフ周波数とする低域通過フィルタの出力とを減算するようにして構成される。 Also preferably, the channel divider of the present invention is configured such that the band pass filter subtracts the output of the low pass filter that makes two adjacent frequency bands pass, and the high pass filter is the input The audio signal or the signal obtained by delaying the input audio signal is subtracted from the output of the low-pass filter having the upper limit cutoff frequency as the cutoff frequency.
また、好ましくは、本発明のチャンネルデバイダは、第1出力信号または第2出力信号のレベル調整を行なうレベル調整回路と、第1出力信号または第2出力信号の位相反転を行なう位相反転回路と、第1出力信号または第2出力信号の遅延時間を調整する遅延回路と、をさらに含む。 Preferably, the channel divider according to the present invention includes a level adjustment circuit for adjusting a level of the first output signal or the second output signal, a phase inversion circuit for performing phase inversion of the first output signal or the second output signal, A delay circuit for adjusting a delay time of the first output signal or the second output signal.
また、本発明の音響再生システムは、上記のチャンネルデバイダと、チャンネルデバイダのそれぞれの出力端子に対応する増幅回路を含む増幅器と、ウーファー及びツィーターとを少なくとも含み増幅器とバイワイヤリング接続が可能なスピーカーシステムと、を含む。 In addition, the sound reproduction system of the present invention includes a speaker system that includes at least the above-described channel divider, an amplifier including an amplifier circuit corresponding to each output terminal of the channel divider, and a woofer and a tweeter and is capable of bi-wiring connection with the amplifier. And including.
以下、本発明の作用について説明する。 The operation of the present invention will be described below.
本発明のチャンネルデバイダは、入力される音声信号を、少なくとも低音域側の第1出力信号と第1出力信号よりも高音域側の第2出力信号とに帯域分割して、それぞれ第1出力端子および第2出力端子に出力する。チャンネルデバイダは、チャンネルデバイダのそれぞれの出力端子に対応する増幅回路を含む増幅器と、少なくともウーファー及びツィーターとを少なくとも含み、増幅器とバイワイヤリング接続が可能なスピーカーシステムと、を含む音響再生システムを構成する。したがって、ユーザーは、チャンネルデバイダを調整して、ウーファーとツィーターとが重複して再生する周波数帯域とその再生レベルを変更できるので、再生音質の調整が容易になるという利点がある。なお、一般的なスピーカーシステムのネットワーク回路は、±6〜18dB/Oct.の遷移域特性が一般的であるのに対して、チャンネルデバイダのLPF、BPF、およびHPFは、±24〜96dB/Oct.以上の遷移域特性も可能であり、チャンネルデバイダを導入することで遷移域および阻止域の減衰率を大きくすることができる。 The channel divider according to the present invention divides the input audio signal into at least a first output signal on the low frequency range side and a second output signal on the high frequency range side than the first output signal, and each of the first output terminals. And output to the second output terminal. The channel divider constitutes an acoustic reproduction system including an amplifier including an amplifier circuit corresponding to each output terminal of the channel divider and at least a woofer and a tweeter, and a speaker system capable of bi-wiring connection with the amplifier. . Therefore, the user can adjust the channel divider to change the frequency band and the reproduction level in which the woofer and the tweeter are reproduced in an overlapping manner, so that there is an advantage that the reproduction sound quality can be easily adjusted. The network circuit of a general speaker system is ± 6 to 18 dB / Oct. The channel divider LPF, BPF, and HPF are ± 24 to 96 dB / Oct. The above transition region characteristics are also possible, and by introducing a channel divider, the attenuation rate of the transition region and the stop region can be increased.
本発明のチャンネルデバイダは、入力音声信号をそれぞれ入力される低域通過フィルタLPFおよび高域通過フィルタHPFと、入力音声信号を入力されて低域通過フィルタLPFのカットオフ周波数と等しい下限カットオフ周波数および高域通過フィルタHPFのカットオフ周波数と等しい上限カットオフ周波数を設定する帯域通過フィルタBPFと、帯域通過フィルタBPFの出力のレベルを変更して出力する第1乗算器および第2乗算器と、低域通過フィルタLPFの出力及び第1乗算器の出力を加算する第1加算器と、高域通過フィルタHPFの出力及び第2乗算器の出力を加算する第2加算器と、を含み、第1加算器の出力を第1出力信号とし、第2加算器の出力を第2出力信号とする。 The channel divider of the present invention includes a low-pass filter LPF and a high-pass filter HPF to which an input audio signal is respectively input, and a lower limit cutoff frequency equal to the cutoff frequency of the low-pass filter LPF to which an input audio signal is input. A band-pass filter BPF that sets an upper limit cutoff frequency equal to the cutoff frequency of the high-pass filter HPF, a first multiplier and a second multiplier that output by changing the output level of the band-pass filter BPF, A first adder that adds the output of the low-pass filter LPF and the output of the first multiplier, and a second adder that adds the output of the high-pass filter HPF and the output of the second multiplier, The output of one adder is a first output signal, and the output of the second adder is a second output signal.
つまり、本発明のチャンネルデバイダは、入力音声信号を、低域通過フィルタLPFと、帯域通過フィルタBPFと、高域通過フィルタHPFと、で3つの周波数帯域に帯域分割し、ウーファーとツィーターとの間のクロスオーバー周波数が、帯域通過フィルタBPFの通過帯域に含まれるようにフィルタのカットオフ周波数を設定する。そして、低域通過フィルタLPFの出力と帯域通過フィルタBPFの出力とを第1加算器で加算して第1出力信号とし、高域通過フィルタHPFと帯域通過フィルタBPFの出力とを第2加算器で加算して第2出力信号とする。したがって、本発明のチャンネルデバイダは、低音域側の第1出力信号および高音域側の第2出力信号のそれぞれに、第1乗算器および第2乗算器で乗算する係数を調整することで帯域通過フィルタBPFの出力成分を加えることができて、クロスオーバー周波数付近でのウーファー及びツィーターからの再生音の重なりあわせを比較的に自由に調整可能にして、マルチウェイスピーカーシステムの再生音質を変更することができる。 That is, the channel divider of the present invention divides the input audio signal into three frequency bands by the low-pass filter LPF, the band-pass filter BPF, and the high-pass filter HPF, and between the woofer and the tweeter. The cut-off frequency of the filter is set so that the crossover frequency is included in the passband of the bandpass filter BPF. Then, the output of the low pass filter LPF and the output of the band pass filter BPF are added by the first adder to form a first output signal, and the outputs of the high pass filter HPF and the band pass filter BPF are added to the second adder. To obtain the second output signal. Therefore, the channel divider according to the present invention adjusts the coefficients to be multiplied by the first multiplier and the second multiplier for the first output signal on the low frequency range side and the second output signal on the high frequency range side, respectively. The output component of the filter BPF can be added, and the reproduction sound from the woofer and tweeter near the crossover frequency can be adjusted relatively freely to change the reproduction sound quality of the multi-way speaker system. Can do.
本発明のチャンネルデバイダは、好ましくは、第1乗算器が係数α(0≦α≦1)を乗算する場合に、第2乗算器が係数(1−α)を乗算するようにする。第1乗算器および第2乗算器において係数α(0≦α≦1)を変更するだけで、帯域通過フィルタBPFの通過帯域の帯域成分を、ウーファーから再生する(α=1)か、ツィーターから再生する(α=0)か、ウーファーおよびツィーターからそれぞれ同じ程度再生する(α=0.5)か、を実質的に無段階に切り替えて変更することが出来る。さらに、係数α=0.5の場合には、低音域側の第1出力信号および高音域側の第2出力信号のそれぞれに、対応する帯域通過フィルタBPFの所定の周波数帯域成分が等しく含まれることになる。したがって、低音域側のLPFおよび高音域側のHPFの加算特性をフラットにするという最小限の条件を満たすので、クロスオーバー周波数付近でのウーファー及びツィーターからの再生音の重なりあわせを適切に設定して、マルチウェイスピーカーシステムの再生音質を変更することができる。重畳する帯域は、帯域通過フィルタBPFの通過帯域幅(下限カットオフ周波数〜上限カットオフ周波数)を、低域通過フィルタLPFと高域通過フィルタHPFとを含めて設定することで変更すればよい。 The channel divider of the present invention preferably causes the second multiplier to multiply the coefficient (1-α) when the first multiplier multiplies the coefficient α (0 ≦ α ≦ 1). By simply changing the coefficient α (0 ≦ α ≦ 1) in the first multiplier and the second multiplier, the band component of the pass band of the band pass filter BPF is reproduced from the woofer (α = 1) or from the tweeter. Whether to reproduce (α = 0) or to reproduce from the woofer and the tweeter to the same extent (α = 0.5) can be changed by switching substantially steplessly. Further, when the coefficient α = 0.5, the predetermined frequency band component of the corresponding band pass filter BPF is equally included in each of the first output signal on the low sound range side and the second output signal on the high sound range side. It will be. Therefore, since the minimum condition of flattening the addition characteristics of the LPF on the low frequency range and the HPF on the high frequency range is satisfied, the overlap of the reproduced sound from the woofer and tweeter near the crossover frequency is set appropriately. Thus, the playback sound quality of the multi-way speaker system can be changed. The band to be superimposed may be changed by setting the pass band width (lower limit cutoff frequency to upper limit cutoff frequency) of the band pass filter BPF including the low pass filter LPF and the high pass filter HPF.
また、帯域通過フィルタBPFは、相互に隣接する複数の周波数帯域に帯域分割する複数nの帯域通過フィルタから構成されていてもよい。この場合には、第1乗算器および第2乗算器が、複数nの帯域通過フィルタの出力にそれぞれに設けられて、第1加算器が、低域通過フィルタの出力及び複数nの第1乗算器の出力を加算し、第2加算器が、高域通過フィルタの出力及び複数nの第2乗算器の出力を加算する。つまり、帯域通過フィルタBPFを複数nの帯域通過フィルタBPF1〜BPFnで構成すれば、それぞれ帯域分割した帯域毎にレベル調整して、ウーファーから再生する(α=1)か、ツィーターから再生する(α=0)か、ウーファーおよびツィーターからそれぞれ同じ程度再生する(α=0.5)か、を変更することが出来る。複数nの帯域通過フィルタBPF1〜BPFnを1/6〜1/3オクターブ間隔程度で用意する場合には、それぞれの乗算器での係数αを組み合わせて変更するようにすれば、重畳する帯域のレベルだけでなく重畳する帯域の帯域幅も実質的に係数αのみの変更で切り替えて設定することができる。ユーザーは容易にクロスオーバー周波数付近でのウーファー及びツィーターからの再生音の重なりあわせを変えて、マルチウェイスピーカーシステムの再生音質を変更することができる。 Further, the band pass filter BPF may be composed of a plurality of n band pass filters that divide the frequency band into a plurality of adjacent frequency bands. In this case, a first multiplier and a second multiplier are provided at each of the outputs of the plurality of n bandpass filters, and a first adder outputs the output of the lowpass filter and the plurality of n first multiplications. And the second adder adds the output of the high-pass filter and the outputs of the plurality of n second multipliers. That is, if the band-pass filter BPF is configured by a plurality of n band-pass filters BPF1 to BPFn, the level is adjusted for each band divided and reproduced from the woofer (α = 1) or reproduced from the tweeter (α = 0), or whether playback from the woofer and the tweeter to the same extent (α = 0.5) can be made. When a plurality of n band-pass filters BPF1 to BPFn are prepared at intervals of about 1/6 to 1/3 octave, the level of the band to be superimposed can be changed by combining and changing the coefficient α in each multiplier. In addition, the bandwidth of the overlapping band can be switched and set by changing only the coefficient α. The user can easily change the playback sound quality of the multi-way speaker system by changing the overlap of the playback sound from the woofer and tweeter near the crossover frequency.
なお、チャンネルデバイダは、帯域通過フィルタが、2つの隣接する周波数帯域を通過域にする低域通過フィルタの出力を減算するようにして構成され、高域通過フィルタが、入力音声信号または入力音声信号を遅延させた信号と上限カットオフ周波数をカットオフ周波数とする低域通過フィルタの出力とを減算するようにして構成されるようにしてもよい。また、チャンネルデバイダは、低域通過フィルタLPFおよび高域通過フィルタHPFが、第1出力信号または第2出力信号のレベル調整を行なうレベル調整回路と、第1出力信号または第2出力信号の位相反転を行なう位相反転回路と、第1出力信号または第2出力信号の遅延時間を調整する遅延回路と、をそれぞれ含むようにしてもよく、再生音質を調整する範囲が広がり、様々なマルチウェイスピーカーシステムにも対応できるようになる。 The channel divider is configured such that the band-pass filter subtracts the output of the low-pass filter that makes two adjacent frequency bands pass, and the high-pass filter is the input audio signal or the input audio signal. May be configured to subtract the signal delayed from the output of the low-pass filter having the upper limit cutoff frequency as the cutoff frequency. The channel divider includes a level adjustment circuit in which the low pass filter LPF and the high pass filter HPF adjust the level of the first output signal or the second output signal, and the phase inversion of the first output signal or the second output signal. And a delay circuit for adjusting the delay time of the first output signal or the second output signal, and the range for adjusting the reproduction sound quality is widened, and can be applied to various multi-way speaker systems. It becomes possible to respond.
本発明のチャンネルデバイダは、クロスオーバー周波数付近でのウーファー及びツィーターからの再生音の重なりあわせを適切に設定して、マルチウェイスピーカーシステムの再生音質を変更することができる。 The channel divider of the present invention can change the reproduction sound quality of the multi-way speaker system by appropriately setting the overlap of the reproduction sounds from the woofer and the tweeter near the crossover frequency.
以下、本発明の好ましい実施形態によるチャンネルデバイダおよびこれを含む音声再生システム、並びに、チャンネルデバイダのクロスオーバー周波数を設定する方法について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。 Hereinafter, a channel divider, a sound reproduction system including the same, and a method of setting a crossover frequency of the channel divider according to preferred embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited to these embodiments.
図1は、本発明の好ましい実施形態による音響再生システムについて説明する図である。具体的には、音響再生システムは、チャンネルデバイダを含むアンプ装置1と、アンプ装置1に接続するスピーカーシステム7Lおよび7Rと、を含み、図1は、それぞれの内部構成を示すブロック図である。また、図2は、スピーカーシステム7の音圧周波数特性、および、低域通過フィルタLPF、高域通過フィルタHPF、帯域通過フィルタBPFの周波数特性について説明するグラフであり、図3〜図5は、アンプ装置1のチャンネルデバイダの出力特性(第1出力信号D1と第2出力信号D2)について説明するグラフである。なお、説明に不要な一部の構成や、内部構造等は、図示ならびに説明を省略する。
FIG. 1 is a diagram illustrating a sound reproduction system according to a preferred embodiment of the present invention. Specifically, the sound reproduction system includes an
音響再生システムは、アンプ装置1と、アンプ装置1に接続するスピーカーシステム7Lおよび7Rと、を含み、アンプ装置1に入力されるデジタル信号データadataをステレオ音声信号LおよびRに変換し、アンプ装置1で増幅した後に2本のスピーカー7Lおよび7Rからなるスピーカーシステム7によってステレオ音声を再生する音声再生システムである。アンプ装置1は、DSPおよびマルチアンプを含み、チャンネルデバイダを動作させたマルチアンプ接続が可能である。また、スピーカーシステム7は、それぞれウーファーWOおよびツィーターTWを含む2wayのバイワイヤリングSSであり、アンプ装置1とは、スピーカーコードによってバイワイヤリング接続される。したがって、アンプ装置1を使用するユーザーは、チャンネルデバイダを調整して、ウーファーとツィーターとが重複して再生する周波数帯域とその再生レベルを変更して、スピーカーシステム7の再生音質の調整が可能になる。
The sound reproduction system includes an
アンプ装置1は、デジタル信号データadataを信号処理するDSP(デジタルシグナルプロセッサ)10と、DSP10の4チャンネル分の出力を受けてアナログ信号に変換するD/A変換器2、および、これらのアナログ信号をそれぞれ増幅してスピーカーシステム7へ出力するアンプ回路3と、を少なくとも含む。ステレオ音声信号LおよびRは、アナログで供給されるステレオ信号(左信号Lおよび右信号R)として(図示しない)A/D変換器を介してDSP10に供給されてもよい。アンプ装置1は、全体を制御する制御回路であるCPU4と、CPU4に接続してユーザーからの指示入力を受ける操作部5と、ディスプレイを含む表示回路6と、を含む。具体的には、アンプ装置1は、マルチチャンネル音声に対応したDSPおよびマルチチャンネルアンプ回路を内蔵するAVレシーバー等により構成し得る。操作部5は、スイッチ、ジョグダイヤル、あるいは、リモコン装置、等の入力デバイスを含む。表示回路6は、内蔵するFLディスプレイ、液晶ディスプレイ等でもよく、又は他に接続するディスプレイ装置であってもよい。もちろん、アンプ装置1は、DSP10と、D/A変換器2と、マルチチャンネルアンプ回路3と、マイコン等のCPU4と、を含む他の音響再生装置により構成してもよい。また、アンプ装置1が含むDSP10は、単独のチャンネルデバイダ装置として独立していても良い。
The
スピーカーシステム7は、ウーファーWOおよびツィーターTWを含む2wayのバイワイヤリングSSであり、それぞれのスピーカーユニットに対応する入力端子を含む。左スピーカー7Lおよび右スピーカー7Rの低音域再生用のウーファーWOは、入力端子tLに接続し、高音域再生用のツィーターTWは、入力端子tHに接続する。スピーカーシステム7は、内部にネットワーク回路を有しないスピーカーシステムであるので、アンプ装置1が含むDSP10が、チャンネルデバイダを構成して音声信号を帯域分割して、入力端子tLおよびtHに出力する。
The
図2(a)は、スピーカーシステム7の音圧周波数特性について説明するグラフである。本実施例のスピーカーシステム7のウーファーWOおよびツィーターTWは、振動板面積等の諸条件から再生周波数帯域がそれぞれ定まる。スピーカーシステム7の場合には、主に音声再生する周波数帯域をネットワーク回路により分割されていないので、図示する周波数fcの付近でのスピーカーシステム7の再生音は、図2(a)に図示するように、ウーファーWOからの再生音とツィーターTWからの再生音とが、幅広く重複することになる。したがって、ウーファーWOおよびツィーターTWが同程度の音圧レベルで再生可能な帯域が重畳する周波数fc付近が、チャンネルデバイダで設定するクロスオーバー周波数として適している。この音響再生システムでは、低音域再生用のウーファーWOは、チャンネルデバイダが設定するクロスオーバー周波数fc以下の周波数帯域を主に再生し、ツィーターTWは、クロスオーバー周波数fc以上の周波数帯域を主に再生する。なお、2wayのスピーカーシステムの場合には、クロスオーバー周波数fcは約1〜8kHzの間に設定されるのが一般的である。
FIG. 2A is a graph for explaining the sound pressure frequency characteristics of the
DSP10は、入力データadataをステレオ信号LおよびRに変換するデコーダ11と、デジタルフィルタを含むチャンネルデバイダ12と、を内部に含む。DSP10は、チャンネルデバイダ12の4チャンネル分の出力端子(DL1、DL2、DR1、DR2)をD/A変換器2へ出力する。チャンネルデバイダ12は、左信号Lおよび右信号Rにそれぞれ対応する低域通過フィルタLPFと、帯域通過フィルタBPFと、高域通過フィルタHPFと、第1乗算器13と、第2乗算器14と、第1加算器15と、第2加算器16と、第1出力調整回路17と、第2出力調整回路18と、を含む。DSP10のチャンネルデバイダ12の低域通過フィルタLPFと、帯域通過フィルタBPFと、高域通過フィルタHPFと、のフィルタ設定等は、CPU4により制御される。
The
チャンネルデバイダ12の低域通過フィルタLPF、帯域通過フィルタBPF、高域通過フィルタHPFは、FIRフィルタまたはIIRフィルタにより構成されるデジタルフィルタである。低域通過フィルタLPF、帯域通過フィルタBPFおよび高域通過フィルタHPFは、バターワースフィルタ、Linkwitz−Rileyフィルタ、等が好ましく、FIRフィルタによる直線位相特性を含むものであってもよい。チャンネルデバイダ12は、図2(b)に示すように、入力音声信号を、低域通過フィルタLPFと、帯域通過フィルタBPFと、高域通過フィルタHPFと、で3つの周波数帯域に帯域分割する。チャンネルデバイダ12では、図2に示すように、にウーファーWOとツィーターTWとの間のクロスオーバー周波数fcが、帯域通過フィルタBPFの通過帯域に含まれるように3つのフィルタのカットオフ周波数を設定する。具体的には、帯域通過フィルタBPFの下限カットオフ周波数を、低域通過フィルタLPFのカットオフ周波数flと等しく設定し、帯域通過フィルタBPFの上限カットオフ周波数を、高域通過フィルタHPFのカットオフ周波数fhと等しく設定する。
The low pass filter LPF, the band pass filter BPF, and the high pass filter HPF of the
第1乗算器13および第2乗算器14は、帯域通過フィルタBPFの出力のレベルを変更して出力する。第1乗算器13は、帯域通過フィルタBPFの出力に係数α(0≦α≦1)を乗算して第1加算器15へ出力する。第2乗算器14は、帯域通過フィルタBPFの出力に係数(1−α)を乗算して第2加算器16へ出力する。第1加算器15は、低域通過フィルタLPFの出力と係数αを乗算された帯域通過フィルタBPFの出力とを加算して第1出力調整回路17に入力し、第1音声出力信号D1として、DSP10の出力端子(DL1、DR1)に出力する。また、第2加算器16は、低域通過フィルタLPFの出力と係数(1−α)を乗算された帯域通過フィルタBPFの出力とを加算して第2出力調整回路18に入力し、第2音声出力信号D2として、DSP10の出力端子(DL2、DR2)に出力する。なお、第1出力調整回路17および第2出力調整回路18は、再生音質を調整する範囲を広げて幅広いスピーカーシステム7にも対応できるように、第1音声出力信号D1と第2音声出力信号D2それぞれに、レベル調整を行なうレベル調整回路と、位相反転を行なう位相反転回路と、遅延時間を調整する遅延回路と、をそれぞれ含む。
The
チャンネルデバイダ12は、通常の音声再生時には、図1のように、低域通過フィルタLPFと高域通過フィルタHPFの間に、スピーカーシステム7のクロスオーバー周波数帯域に対応する帯域通過フィルタBPFを設けて、この帯域通過フィルタBPFの出力をどの程度、低域通過フィルタLPFまたは高域通過フィルタHPFの出力に加算するかを調整する。つまり、低音域側の第1音声出力信号D1および高音域側の第2音声出力信号D2のそれぞれに、帯域通過フィルタBPFの出力成分をただ一つの係数αを調整して加算することで、クロスオーバー周波数付近でのウーファー及びツィーターからの再生音の重なりあわせを比較的に自由に調整可能にして、マルチウェイスピーカーシステムの再生音質を変更することができる。
For normal audio reproduction, the
図3は、第1乗算器13の係数αが0.5の場合に、アンプ装置1のチャンネルデバイダ12の出力特性(図3(a):第2音声出力信号D2、図3(b):第1音声出力信号D1)について説明するグラフである。第1音声出力信号D1の出力特性は、カットオフ周波数fl以下の通過域の出力レベルが0dBの低域通過フィルタLPFの出力と、周波数fl〜fhに帯域制限されて通過域の出力レベルが−6dBの帯域通過フィルタBPFの出力と、が加算された図示するような階段特性を有し、カットオフ周波数fh以上が阻止域である。一方で、第2音声出力信号D2の出力特性は、カットオフ周波数fh以上の通過域の出力レベルが0dBの高域通過フィルタHPFの出力と、周波数fl〜fhに帯域制限されて通過域の出力レベルが−6dBの帯域通過フィルタBPFの出力と、が加算された図示するような階段特性を有し、カットオフ周波数fl以下が阻止域である。
FIG. 3 shows output characteristics of the
このように、係数αが0.5の場合には、低音域側の第1音声出力信号D1および高音域側の第2音声出力信号D2のそれぞれに、対応する帯域通過フィルタBPFの所定の周波数帯域成分が等しく含まれることになり、低音域側の第1音声出力信号D1と高音域側の第2音声出力信号D2との重畳帯域を、従来の他のフィルタよりも意図して広く設定することができる。ウーファーWOからの再生音波とツィーターTWからの再生音波の音圧レベルがほぼ等しい帯域が広くなると、音波が空間で位相干渉する帯域が広くなるので、スピーカーシステムの指向特性が変化して再生音質が変化する。また、このチャンネルデバイダ12では、低音域側の第1音声出力信号D1と高音域側の第2音声出力信号D2とを加算すると、フラットな0dBのゲイン特性が得られる。したがって、スピーカーシステム7のクロスオーバー周波数fc付近において、ゲイン特性が大きくなったり小さくなったりすることがなく、低音域側のLPFと高音域側のHPFとの重畳帯域を柔軟に調整することができる。
As described above, when the coefficient α is 0.5, the predetermined frequency of the band pass filter BPF corresponding to each of the first sound output signal D1 on the low sound side and the second sound output signal D2 on the high sound side is obtained. The band components are included equally, and the superimposition band of the first audio output signal D1 on the low frequency side and the second audio output signal D2 on the high frequency side is set wider than intended by other conventional filters. be able to. When the sound pressure level of the reproduced sound wave from the woofer WO and the reproduced sound wave from the tweeter TW becomes wider, the band in which the sound waves interfere in phase becomes wider, so the directional characteristics of the speaker system change and the reproduced sound quality is improved. Change. Further, in this
図4は、第1乗算器13の係数αが1.0の場合に、アンプ装置1のチャンネルデバイダ12の出力特性(図4(a):第2音声出力信号D2、図4(b):第1音声出力信号D1)について説明するグラフである。第1音声出力信号D1の出力特性は、カットオフ周波数fl以下の通過域の出力レベルが0dBの低域通過フィルタLPFの出力と、周波数fl〜fhに帯域制限されて通過域の出力レベルが0dBの帯域通過フィルタBPFの出力と、が加算された図示するような特性を有し、カットオフ周波数fh以上が阻止域である。一方で、第2音声出力信号D2の出力特性は、カットオフ周波数fh以上の通過域の出力レベルが0dBの高域通過フィルタHPFの出力のみの図示するような特性を有し、カットオフ周波数fh以下が阻止域である。
FIG. 4 shows the output characteristics of the
また、図5は、第1乗算器13の係数αが0の場合に、アンプ装置1のチャンネルデバイダ12の出力特性(図5(a):第2音声出力信号D2、図5(b):第1音声出力信号D1)について説明するグラフである。第1音声出力信号D1の出力特性は、カットオフ周波数fl以下の通過域の出力レベルが0dBの低域通過フィルタLPFの出力のみの図示するような特性を有し、カットオフ周波数fl以上が阻止域である。一方で、第2音声出力信号D2の出力特性は、カットオフ周波数fh以上の通過域の出力レベルが0dBの高域通過フィルタHPFの出力と、周波数fl〜fhに帯域制限されて通過域の出力レベルが0dBの帯域通過フィルタBPFの出力と、が加算された図示するような特性を有し、カットオフ周波数fl以下が阻止域である。
5 shows the output characteristics of the
このように、係数αが1.0または0の場合には、帯域通過フィルタBPFの所定の周波数帯域成分が、低音域側の第1音声出力信号D1のみ、または、高音域側の第2音声出力信号D2のみ、に含まれることになる。係数αは、CPU4がDSP10を制御して設定し、0以上1以下の範囲で変更すると、低音域側の第1音声出力信号D1と高音域側の第2音声出力信号D2との間で、スピーカーシステム7のクロスオーバー周波数帯域に対応する重畳帯域を、ウーファーWOまたはツィーターTWのいずれかに多く、あるいは、等しく、または、少なく配分するか、意図して調整して設定することができる。このチャンネルデバイダ12では、低音域側の第1音声出力信号D1と高音域側の第2音声出力信号D2とを加算すると、フラットな0dBのゲイン特性が得られる。したがって、ディスプレイを含む表示回路6を見て、ユーザーが操作部5を操作すると、CPU4がDSP10を制御して係数αを0以上1以下の範囲で変更すると、スピーカーシステム7の実質的なクロスオーバー周波数fcを、周波数fl〜fhの間で変更することができる。
As described above, when the coefficient α is 1.0 or 0, the predetermined frequency band component of the band pass filter BPF includes only the first sound output signal D1 on the low sound side or the second sound on the high sound side. Only the output signal D2 is included. The coefficient α is set by the CPU 4 by controlling the
本実施例のようにチャンネルデバイダ12において、スピーカーシステム7で設定可能なクロスオーバー周波数fcを、帯域通過フィルタBPFの通過域に含まれるようにカットオフ周波数flおよびfhを設定すると、基本的なスピーカーシステム7の音圧周波数特性は変更することなく、かつ、音響再生システムの重畳帯域の再生音質を変化するように調整することができる。例えば、2wayのスピーカーシステム7においてステレオ音声を再生すると、そのクロスオーバー周波数fcを跨ぐように歌手のボーカル音声の再生帯域が存在するので、チャンネルデバイダ12により急峻な遷移域特性を設定すると、ウーファーWOの再生音波とツィーターTWの再生音波との間での干渉が実質的に減少し、ユーザーは、チャンネルデバイダ12を機能させない場合に比較して、歌手のボーカルの大きさがより小さくなるような音像感を得ることができる。一方で、本実施例のように、ウーファーWOの再生音波とツィーターTWの再生音波との間での干渉を意図的に調整できれば、ユーザーは、係数αを変更するだけで、スピーカーシステム7の指向特性を調整して好みの音像感を得ることができる。もちろん、チャンネルデバイダ12の低域通過フィルタLPF、帯域通過フィルタBPF、および、高域通過フィルタHPFのカットオフ周波数は、細かく設定できるのが好ましいが、例えば、JIS規格(又はISO/IEC規格)に倣って1/3オクターブ程度、または、1/6オクターブ程度のステップで設定できるものであってもよい。また、帯域通過フィルタBPFの帯域は、約1/6〜4オクターブ程度の範囲で自由に設定できるのが好ましい。
In the
ただし、チャンネルデバイダ12は、上記実施例のようなウーファーWOおよびツィーターTWを含む2wayのバイワイヤリングSSに適用するものに限られない。チャンネルデバイダ12は、サブウーファーおよび/またはミッドレンジおよび/またはスーパーツィーターを含む3〜5wayのマルチウェイスピーカーである(図示しない)バイワイヤリングSSに対応するように、3〜5way用の3〜5に帯域分割した出力を含む構成にしてもよい。また、帯域通過フィルタBPFは、低域通過フィルタLPFおよび高域通過フィルタHPFに、それぞれ他の高域通過フィルタHPFまたは他の低域通過フィルタLPFを直列接続して構成してもよい。
However, the
もちろん、ネットワーク回路を含むウーファーおよびツィーターを含むマルチウェイスピーカーの場合にも、本実施例のチャンネルデバイダ12は有効である。また、スピーカーシステム7がフルレンジスピーカーを含む場合にも、同様にチャンネルデバイダ12は有効である。フルレンジスピーカー、あるいは、ウーファー、ツィーター等のスピーカーの再生音圧周波数特性の限界に起因するレベル低下に対応して、他のスピーカーとの実質的なクロスオーバー周波数fcが設定されている場合にも、これに合わせたチャンネルデバイダ12の帯域通過フィルタBPFを設定することができる。
Of course, the
図6は、上記実施例のアンプ装置1のチャンネルデバイダ12の他のフィルタ構成について説明する図である。また、図7は、このチャンネルデバイダ12において、ゲイン係数a1〜a4の組み合わせ例を説明する表である。さらに、図8は、アンプ装置1のチャンネルデバイダ12の出力特性(第1出力信号D1と第2出力信号D2(重畳帯域2k〜4kHzの場合))の一例について説明するグラフである。なお、左信号L側および右信号R側のフィルタ構成については、同様であるので一方側のみを図示し、他方側の図示並びに説明を省略する。
FIG. 6 is a diagram illustrating another filter configuration of the
本実施例のアンプ装置1のチャンネルデバイダ12では、低域通過フィルタLPFのカットオフ周波数flが1.6kHzに設定され、高域通過フィルタHPFのカットオフ周波数fhが4kHzに設定され、帯域通過フィルタBPFの通過域が1.6kHz〜4kHzに設定される。したがって、ユーザーは、バイワイヤリングSSであるスピーカーシステム7のクロスオーバー周波数fcを、1.6kHz〜4kHzの範囲で設定可能である。さらに、帯域通過フィルタBPFは、1/3Oct.(オクターブ)間隔で相互に隣接する4つの周波数帯域に帯域分割する4つの帯域通過フィルタBPF1〜BPF4から構成されている。BPF1は1.6k〜2kHzを、BPF2は2k〜2.5kHzを、BPF3は2.5k〜3.2kHzを、BPF4は3.2k〜4kHzを、通過域とする。
In the
帯域通過フィルタBPF1〜BPF4の出力には、それぞれ第1乗算器13および第2乗算器14が設けられている。これらの第1乗算器13での係数a1〜a4は、それぞれ0以上1以下の数値であり、相互に独立して変更可能である。また、第2乗算器14は、1から対応する第1乗算器13での係数a1〜a4を減じた数値である。さらに、第1加算器15は、低域通過フィルタLPFの出力及び4つの第1乗算器13の出力を加算する。また、第2加算器16は、高域通過フィルタHPFの出力及び4つの第2乗算器14の出力を加算する。なお、第1出力調整回路17および第2出力調整回路18は、レベル調整を行なうレベル調整回路と、位相反転を行なう位相反転回路と、遅延時間を調整する遅延回路と、をそれぞれ含む。
A
図7および図8に示すように、本実施例のチャンネルデバイダ12では、帯域通過フィルタBPFを4つの帯域通過フィルタBPF1〜BPF4で構成して、それぞれ帯域分割した帯域毎にレベル調整して、ウーファーWOから再生する(係数a1〜a4=1)か、ツィーターTWから再生する(係数a1〜a4=0)か、ウーファーWOおよびツィーターTWからそれぞれ同じ程度再生する(係数a1〜a4=0.5)か、あるいは、バランスを変えて両方から再生するか、を変更することが出来る。例えば、図7(a)の表のような第1乗算器13の係数a1〜a4の組み合わせにすると、ウーファーWOおよびツィーターTWの両方から再生される重畳帯域を設けることなくカットオフ周波数を設定できて、これを1/3オクターブ間隔で切り替えることが出来る。例えば、係数a1=1、a2=a3=a4=0とすると、スピーカーシステム7の実質的なクロスオーバー周波数fcを、重畳帯域を設けることなく2kHzに設定することができる。また、係数a1=a2=1、a3=a4=0とすると、スピーカーシステム7の実質的なクロスオーバー周波数fcを、重畳帯域を設けることなく2.5kHzに設定することができる。
As shown in FIG. 7 and FIG. 8, in the
次に、図7(b)の表のような第1乗算器13の係数a1〜a4の組み合わせにすると、ウーファーWOおよびツィーターTWの両方から再生される重畳帯域を1/3オクターブ設けることができる。つまり、図7(b)の表では、それぞれの帯域通過フィルタBPF1〜BPF4のいずれかを重畳帯域に設定するときには、対応する第1乗算器13の係数a1〜a4を0.5に設定し、他の第1乗算器13の係数を1または0に設定すればよい。また、図7(c)の表のような第1乗算器13の係数a1〜a4の組み合わせにすると、ウーファーWOおよびツィーターTWの両方から再生される重畳帯域を1オクターブ(=1/3Oct.×3バンド)に広げて設けることができる。例えば、図7(c)の表の左側の列に記載するように、帯域通過フィルタBPF4の第1乗算器13の係数a4を0とし、他の第1乗算器13の係数a1〜a3を0.5に設定すると、第1出力信号D1と第2出力信号D2とに、重畳帯域1.6k〜3.2kHzの帯域成分が等しく含まれるようにできる。
Next, when a combination of the coefficients a1 to a4 of the
一方、図7(c)の表の右側の列に記載するように、帯域通過フィルタBPF1の第1乗算器13の係数a1を1に設定し、他の第1乗算器13の係数a2およびa4を約0.3に設定し、残りの第1乗算器13の係数a3を0.5に設定すると、図8に示すように、第1出力信号D1と第2出力信号D2とに、重畳帯域1.6k〜3.2kHzのバランスを意図的に変えて、しかも、加算特性をフラットにするという条件を満たすことが出来る。図7および図8の係数切り替えの場合は、一例にすぎず、チャンネルデバイダ12を使用するユーザーは容易にクロスオーバー周波数fc付近でのウーファWO及びツィーターTWからの再生音の重なりあわせを、第1乗算器13の係数の組み合わせを変えて、スピーカーシステム7の再生音質を変更することができる。上記実施例では、帯域通過フィルタBPFを4つの帯域に分割しているが、周波数帯域を広げる、あるいは、分割する帯域の幅を狭くする場合には、3〜12バンドに分割しても良い。
On the other hand, as described in the right column of the table of FIG. 7C, the coefficient a1 of the
本実施例では、チャンネルデバイダ12の重畳する帯域のレベルだけでなく重畳する帯域の帯域幅も実質的に係数αのみの変更で切り替えて設定することができる。すなわち、帯域分割する特性を、それぞれの第1乗算器13での係数a1〜a4を組み合わせて変更するようにすれば、低域通過フィルタLPF、帯域通過フィルタBPF、高域通過フィルタHPFのフィルタ特性を変更しなくて済み、フィルタ特性を変更する度に出力音声をミュートする必要がほぼ無くなり、リアルタイムに試聴確認できる利点がある。したがって、ユーザーは、チャンネルデバイダ12を動作させて、スピーカーシステム7のウーファーWOから再生する音声とツィーターTWから再生する音声との合成音を確認しながら、実質的なクロスオーバー周波数fcを変えて再生音質を細かく調整することができる。
In this embodiment, not only the level of the band to be superimposed by the
図9は、上記実施例のアンプ装置1のチャンネルデバイダ12の他のフィルタ構成について説明する図である。本実施例のチャンネルデバイダ12は、帯域通過フィルタBPFと高域通過フィルタHPFの具体的構成が、先の実施例と異なっている他は、共通する。したがって、共通する部分の説明は省略する。
FIG. 9 is a diagram illustrating another filter configuration of the
本実施例のチャンネルデバイダ12では、帯域通過フィルタBPFが、4つの帯域通過フィルタBPF1〜BPF4で構成してされている点で先の実施例と共通する。ただし、通過域を1.6kHz〜2kHzとする帯域通過フィルタBPF1は、カットオフ周波数flが2kHzに設定された低域通過フィルタLPF1の出力から、カットオフ周波数flが1.6kHzに設定された低域通過フィルタLPFの出力を減算するようにして構成されている。同様に、通過域を2kHz〜2.5kHzとする帯域通過フィルタBPF2は、カットオフ周波数flが2.5kHzに設定された低域通過フィルタLPF2の出力から、カットオフ周波数flが2kHzに設定された低域通過フィルタLPF1の出力を減算するようにして構成されている。
In the
同様に、通過域を2.5kHz〜3.2kHzとする帯域通過フィルタBPF3は、カットオフ周波数flが3.2kHzに設定された低域通過フィルタLPF3の出力から、カットオフ周波数flが2.5kHzに設定された低域通過フィルタLPF2の出力を減算するようにして構成されている。同様に、通過域を3.2kHz〜4kHzとする帯域通過フィルタBPF4は、カットオフ周波数flが4kHzに設定された低域通過フィルタLPF4の出力から、カットオフ周波数flが3.2kHzに設定された低域通過フィルタLPF3の出力を減算するようにして構成されている。 Similarly, the bandpass filter BPF3 having a passband of 2.5 kHz to 3.2 kHz has a cutoff frequency fl of 2.5 kHz from the output of the lowpass filter LPF3 in which the cutoff frequency fl is set to 3.2 kHz. The output of the low-pass filter LPF2 set to is subtracted. Similarly, in the band pass filter BPF4 having a pass band of 3.2 kHz to 4 kHz, the cutoff frequency fl is set to 3.2 kHz from the output of the low pass filter LPF4 in which the cutoff frequency fl is set to 4 kHz. The output of the low-pass filter LPF3 is subtracted.
さらに、高域通過フィルタHPFは、入力音声信号を遅延回路Delayで遅延させた信号と、カットオフ周波数flを4kHzとする低域通過フィルタLPF4の出力とを減算するようにして構成される。遅延回路Delayでの遅延時間は、低域通過フィルタLPF4を構成するFIR直線位相フィルタの遅延時間に等しく設定する。このようにすることで、チャンネルデバイダ12のフィルタ構成の簡略化ができる。低域通過フィルタLPF4が、非直線位相のIIRフィルタで構成されている場合は、遅延回路を設けることなく、入力音声信号と低域通過フィルタLPF4の出力とを減算するようにして構成してもよい。なお、低域通過フィルタLPFを、入力音声信号を遅延回路Delayで遅延させた信号と、他の高域通過フィルタHPFの出力とを減算するようにして構成してもよい。
Further, the high-pass filter HPF is configured to subtract the signal obtained by delaying the input audio signal by the delay circuit Delay and the output of the low-pass filter LPF 4 having a cutoff frequency fl of 4 kHz. The delay time in the delay circuit Delay is set equal to the delay time of the FIR linear phase filter constituting the low-pass filter LPF4. By doing so, the filter configuration of the
また、チャンネルデバイダ12の第1乗算器13および第2乗算器14を含む構成は、上記実施例で説明および図示する構成に限られない。つまり、第1乗算器13で乗算する係数αに対して、第2乗算器14で乗算する係数は、(1−α)である場合に限らなくてもよい。つまり、低域通過フィルタLPFの出力と帯域通過フィルタBPFの出力とを第1加算器15で加算して第1出力信号とし、高域通過フィルタHPFと帯域通過フィルタBPFの出力とを第2加算器16で加算して第2出力信号とし、所定の重畳する帯域をともに設けるものであればよい。ユーザーは容易にクロスオーバー周波数付近でのウーファー及びツィーターからの再生音の重なりあわせを変えて、マルチウェイスピーカーシステムの再生音質を変更することができる。
Further, the configuration including the
本発明のチャンネルデバイダは、ステレオ音声信号を再生するステレオ装置のみならず、マルチチャンネルサラウンド音声再生装置を含む音響再生システムにも適用が可能である。 The channel divider of the present invention can be applied not only to a stereo apparatus that reproduces a stereo audio signal, but also to an audio reproduction system including a multi-channel surround sound reproduction apparatus.
1 アンプ装置
2 D/A変換器
3 アンプ回路
4 CPU
5 操作部
6 表示回路
7 スピーカーシステム
10 DSP
11 デコーダ
12 チャンネルデバイダ
DESCRIPTION OF
5 Operation unit 6
11
Claims (6)
該入力音声信号をそれぞれ入力される低域通過フィルタおよび高域通過フィルタと、該入力音声信号を入力されて該低域通過フィルタのカットオフ周波数と等しい下限カットオフ周波数および該高域通過フィルタのカットオフ周波数と等しい上限カットオフ周波数を設定する帯域通過フィルタと、該帯域通過フィルタの出力に係数α(0≦α≦1)を乗算して出力する第1乗算器および該帯域通過フィルタの出力に係数(1−α)を乗算して出力する第2乗算器と、該低域通過フィルタの出力及び該第1乗算器の出力を加算する第1加算器と、該高域通過フィルタ出力及び該第2乗算器の出力を加算する第2加算器と、を含み、
該第1加算器の出力を該第1出力信号とし、該第2加算器の出力を該第2出力信号とする、
チャンネルデバイダ。 The input audio signal is band-divided into at least a first output signal on the low sound region side and a second output signal on the high sound region side of the first output signal, and output to the first output terminal and the second output terminal, respectively. A channel divider,
A low-pass filter and a high-pass filter to which the input speech signal is input, respectively, a lower-limit cutoff frequency equal to a cutoff frequency of the low-pass filter that is input to the input speech signal, and the high-pass filter A bandpass filter that sets an upper limit cutoff frequency equal to the cutoff frequency, a first multiplier that multiplies the output of the bandpass filter by a coefficient α (0 ≦ α ≦ 1), and an output of the bandpass filter A second multiplier that multiplies the output by a coefficient (1-α), a first adder that adds the output of the low-pass filter and the output of the first multiplier, the output of the high-pass filter, and A second adder for adding the outputs of the second multiplier,
The output of the first adder is the first output signal, and the output of the second adder is the second output signal.
Channel divider.
前記第1乗算器および前記第2乗算器が、複数nの該帯域通過フィルタの出力にそれぞれに設けられて、前記第1加算器が、前記低域通過フィルタの出力及び複数nの該第1乗算器の出力を加算し、前記第2加算器が、該高域通過フィルタの出力及び複数nの該第2乗算器の出力を加算する、
請求項1に記載のチャンネルデバイダ。 The bandpass filter is composed of a plurality of n bandpass filters that divide a band into a plurality of adjacent frequency bands;
The first multiplier and the second multiplier are provided at the outputs of the plurality of n band-pass filters, respectively, and the first adder outputs the output of the low-pass filter and the plurality of n first filters. Adding the outputs of the multipliers, and the second adder adds the outputs of the high-pass filter and the outputs of the plurality n of the second multipliers,
The channel divider according to claim 1.
請求項1または2に記載のチャンネルデバイダ。 When the coefficient α is 0.5, the first output signal on the low frequency side and the second output signal on the high frequency side equally include the predetermined frequency band component of the corresponding bandpass filter. ,
The channel divider according to claim 1 or 2 .
前記高域通過フィルタが、前記入力音声信号または前記入力音声信号を遅延させた信号と前記上限カットオフ周波数をカットオフ周波数とする低域通過フィルタの出力とを減算するようにして構成される、
請求項1から3のいずれかに記載のチャンネルデバイダ。 The band pass filter is configured to subtract the output of a low pass filter that passes two adjacent frequency bands in the pass band;
The high-pass filter is configured to subtract the input audio signal or a signal obtained by delaying the input audio signal and an output of a low-pass filter having the upper limit cutoff frequency as a cutoff frequency.
The channel divider according to any one of claims 1 to 3 .
請求項1から4のいずれかに記載のチャンネルデバイダ。 A level adjustment circuit for adjusting a level of the first output signal or the second output signal; a phase inversion circuit for performing phase inversion of the first output signal or the second output signal; and the first output signal or the second output signal. A delay circuit for adjusting a delay time of the two output signals;
The channel divider according to any one of claims 1 to 4 .
A channel divider according to any one of claims 1 to 5, each of the amplifier including an amplifier circuit corresponding to the output terminal, woofer and at least includes the amplifier and the bi-wiring connection can speaker and tweeter of the channel divider And a sound reproduction system including the system.
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