JP6439261B2 - オーディオ信号処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、オーディオ信号に種々の処理を行うオーディオ信号処理装置に関し、特に周波数特性を補正する技術に関する。

人の聴覚は、周波数によって感度が異なる。例えば、音量が小さい場合には低域成分および高域成分が聞こえにくくなる。このような特性は、ＩＳＯ２２６：２００３において等ラウドネス曲線として規定されている。

そこで、従来のオーディオ信号処理装置は、マスタボリュームの音量設定値が低下するほど低域成分および高域成分のレベルを高くする処理を行うことで、等ラウドネス曲線に合わせた周波数特性の補正を行っている（例えば特許文献１を参照）。

特開２０１３−１４３７６３号公報

しかし、従来のオーディオ信号処理装置は、実際の聴取位置における音量を考慮した補正を行うものではなかった。

例えば、聴取位置とスピーカとの距離が近い場合には聴取位置における音量が大きくなり、聴取位置とスピーカとの距離が遠い場合には聴取位置における音量が小さくなる。また、聴取位置における音量は、聴取環境によっても変化する。例えばスピーカの周囲にカーテン等の吸音率が高い物が設置されている場合には聴取位置における音量が小さくなる。また、スピーカは、入力レベルの変化に対して出力レベルが線形に変化しない場合がある。例えば、入力レベルが低い場合に想定以上に音量が低下する（能率が低下する）スピーカも存在する。

そこで、この発明は、実際の聴取位置における音量を考慮したラウドネス補正を行うことができるオーディオ信号処理装置を提供することを目的とする。

この発明のオーディオ信号処理装置は、オーディオ信号に信号処理を行うオーディオ信号処理部と、音量設定値を受け付ける音量設定受付部と、聴取位置における音量を測定する音量測定部と、を備え、前記オーディオ信号処理部は、前記音量設定値の低下にともなって所定周波数のレベルを増大させるラウドネス補正を行う。

そして、前記音量測定部は、複数の音量設定値に対応した、聴取位置における音量をそれぞれ測定し、前記オーディオ信号処理部は、前記音量設定受付部で受け付けた音量設定値と、前記音量測定部の測定結果と、に応じて前記ラウドネス補正時のレベル増大量を設定することを特徴とする。

このように、この発明のオーディオ信号処理装置は、音量設定受付部（マスタボリューム）の音量設定値に対応した、実際の聴取位置における音量を測定する。そして、オーディオ信号処理部は、マスタボリュームの音量設定値と、測定した聴取位置の音量と、に応じてラウドネス補正を行う。ラウドネス補正は、例えば、８０ｐｈｏｎを基準（マスタボリュームの音量設定値が０ｄＢ）として、マスタボリュームが−２０ｄＢ（６０ｐｈｏｎ）のときに１００Ｈｚのレベルを５ｄＢ増大させ、−４０ｄＢ（４０ｐｈｏｎ）のときに１００Ｈｚのレベルを１０ｄＢ増大させ、−６０ｄＢ（２０ｐｈｏｎ）のときに１００Ｈｚのレベルを２０ｄＢ増大させるものとする。ここで、本発明のオーディオ信号処理部は、マスタボリュームの音量設定値が−２０ｄＢのときに測定した実際の聴取位置の音量が４０ｐｈｏｎ（−４０ｄＢ）であれば、−４０ｄＢ時の補正を行う。すなわち、１００Ｈｚのレベルを１０ｄＢ増大させる。また、マスタボリュームの音量設定値が−４０ｄＢのときに測定した実際の聴取位置の音量が２０ｐｈｏｎ（−６０ｄＢ）であれば、−６０ｄＢ時の補正を行い、１００Ｈｚのレベルを２０ｄＢ増大させる。

このように、本発明のオーディオ信号処理装置は、実際の聴取位置における音量を測定してラウドネス補正を行う。したがって、聴取位置とスピーカとの距離や聴取環境に関わらず、適切なラウドネス補正を行うことができる。また、本発明のオーディオ信号処理装置は、入力レベルの変化に対して出力レベルが線形に変化しないスピーカであっても適切なラウドネス補正を行うことができる。例えばマスタボリュームの音量設定値が−２０ｄＢのときの実際の音量が−４０ｄＢに対して、マスタボリュームの音量設定値が−４０ｄＢのときの実際の音量が−８０ｄＢとなるようなスピーカの場合、マスタボリュームの音量設定値が−２０ｄＢのときには−４０ｄＢ時のラウドネス補正が行われ、マスタボリュームの音量設定値が−４０ｄＢのときには−８０ｄＢ時のラウドネス補正が行われるため、適切なラウドネス補正を行うことができる。

なお、オーディオ信号処理部は、複数チャンネルのオーディオ信号のそれぞれについてラウドネス補正を行うことが好ましい。この場合、音量測定部は、基準となるチャンネル（例えばＬチャンネルおよびＲチャンネル）について聴取位置における音量を測定し、基準となるチャンネル以外のチャンネルについては、基準となるチャンネルに接続されるスピーカとの能率差に基づいてラウドネス補正を行う。例えば、マスタボリュームの音量設定値が−２０ｄＢのとき、ＬチャンネルおよびＲチャンネルの実際の音量が−４０ｄＢであった場合において、ＬチャンネルおよびＲチャンネルのスピーカとＳＬチャンネルおよびＳＲチャンネルのスピーカとの−４０ｄＢ時の能率差が２０ｄＢである場合、ＳＬチャンネルおよびＳＲチャンネルについては、さらに２０ｄＢ低い−６０ｄＢ時のラウドネス補正として、１００Ｈｚのレベルを１０ｄＢ増大させる。

なお、音量測定部は、複数チャンネルのそれぞれについて、聴取位置における音量を測定し、全チャンネルについて、実際の聴取位置における音量を測定してラウドネス補正を行う態様としてもよい。

また、ラウドネス補正は、入力信号のレベルを考慮してもよい。すなわち、音量測定は、基準となるオーディオ信号で行うため、当該基準となるオーディオ信号と入力信号のレベル差を考慮してラウドネス補正を行う。例えば基準となるオーディオ信号がフルスケール（振幅が最大）である場合において、マスタボリュームの音量設定値が−４０ｄＢであり、測定した聴取位置における音量が−５０ｄＢであっても、入力信号のレベルが−１０ｄＢであれば−６０ｄＢ時のラウドネス補正として、１００Ｈｚのレベルを２０ｄＢ増大させる。これにより、例えば、クラシック音楽のような同じ曲の中において信号のレベルが大きく上下する場合も、高域成分および低域成分が聞こえにくくなることを防止することができる。

また、入力信号のレベルは、ローパスフィルタ処理後の入力信号について検出することが好ましい。例えば高域成分のレベルが高く、低域成分のレベルが低い周波数特性を有する入力信号の場合、ローパスフィルタ処理を行わなければ、高域成分のレベルが高いために入力信号としては高いレベルが検出される。人の聴覚は、低音量時において特に低域成分が聞こえにくくなり、高域成分は低域成分に比べると音量による感度の変化が少ないため、高域成分のレベルが高いためにラウドネス補正が弱くなると、低域成分が聞こえにくくなる場合がある。そのため、ローパスフィルタ後の入力信号のレベルを検出することで、低域成分側のレベルを考慮してラウドネス補正を行うことが好ましい。

なお、オーディオ信号処理装置は、聴取位置の音量を継続的に測定し、現在の測定結果を用いてラウドネス補正を行うことが好ましい。これにより、入力信号のレベル変化により聴取位置における音量が変化する場合も考慮することができ、より適切なラウドネス補正を行うことができる。

また、聴取位置の音量を継続的に測定する場合、現在の測定結果を用いてダイナミックレンジ圧縮を行うとともに、ダイナミックレンジ圧縮を行った後の入力信号に対してラウドネス補正を行うことが好ましい。これにより、低音量時は、ダイナミックレンジ圧縮によって聞き取りやすくなるとともに、さらに入力信号のレベルに合わせたラウドネス補正を行うことができる。

この発明によれば、実際の聴取位置における音量を考慮したラウドネス補正を行うことができる。

オーディオシステムの構成を示すブロック図である。 信号処理装置の構成を示すブロック図である。 マスタボリュームの音量設定値とラウドネス補正の関係を示す図である。 制御部の動作を示すフローチャートである。 オフセット値のテーブルを示す図である。 ラウドネス補正を行う場合の制御部の動作を示すフローチャートである。 変形例１に係る信号処理部の構成を示すブロック図である。 変形例２に係る信号処理部の構成を示すブロック図である。 変形例３に係る信号処理部の構成を示すブロック図である。

図１は、本発明のオーディオ信号処理装置を備えたオーディオシステムの構成を示す概略図である。図２は、オーディオ信号処理装置１０の構成を示すブロック図である。

オーディオ信号処理装置１０は、部屋Ｒの所定位置（例えば聴取位置Ｓの前方）に設置されている。聴取位置Ｓの周囲には、複数のスピーカが設置されている。この例では、聴取位置Ｓの前方にＣチャンネルのスピーカ２１Ｃ、左前方にＬチャンネルのスピーカ２１Ｌ、右前方にＲチャンネルのスピーカ２１Ｒ、左後方にＳＬチャンネルのスピーカ２１ＳＬ、および右後方にＳＲチャンネルのスピーカ２１ＳＲが設置されている。これらスピーカは、オーディオ信号処理装置１０に接続されている。

聴取位置Ｓには、マイク１０１が設置されている。マイク１０１は、オーディオ信号処理装置１０に接続されている。

図２に示すように、オーディオ信号処理装置１０は、入力部１、信号処理部２、レベル調整部３、増幅部４、出力部５、マスタボリューム６、および制御部７を備えている。

入力部１は、ＨＤＭＩやＳ／ＰＤＩＦ等のデジタルオーディオ信号を入力するインタフェースを有し、外部からデジタルオーディオ信号を入力する。また、入力部１は、アナログオーディオ信号の入力インタフェースを有し、アナログオーディオ信号が入力された場合にデジタルオーディオ信号に変換するＡＤＣの機能を内蔵していてもよい。

なお、この例では、５チャンネルのデジタルオーディオ信号が入力されるが、図２においては、説明を簡略化するために代表して１チャンネルの信号処理系統だけを示す。ただし、入力部１に入力されるデジタルオーディオ信号のチャンネル数は、モノラルであってもよいし、ステレオであってもよいし、さらに多数のチャンネル（例えば７．１チャンネル）が入力される態様であってもよい。

入力部１に入力されたデジタルオーディオ信号は、信号処理部２に入力される。信号処理部２は、本発明のオーディオ信号処理部に相当する。信号処理部２は、ＤＳＰからなり、制御部７の指示に従って、入力部１から入力されたデジタルオーディオ信号に種々の信号処理を施す。なお、信号処理部２は、複数チャンネル（この例では５チャンネル）の信号がそれぞれ入力され、チャンネル毎に信号処理を行うが、図２においては、説明を簡略化するために代表して１チャンネルだけを示す。

信号処理部２で信号処理がなされた後のデジタルオーディオ信号は、不図示のＤＡコンバータでアナログオーディオ信号に変換され、レベル調整部３でレベル調整された後に増幅部４に入力される。レベル調整部３は、マスタボリューム６の音量設定値に応じてレベル調整を行う。増幅部４は、アナログオーディオ信号を増幅する。増幅部４で増幅されたアナログオーディオ信号は、出力部５を介して外部のスピーカ（スピーカ２１Ｃ、スピーカ２１Ｌ，スピーカ２１Ｒ，スピーカ２１ＳＬ，およびスピーカ２１ＳＲ）に出力される。

制御部７は、不図示のＲＯＭからファームウェアプログラムを読み出して、オーディオ信号処理装置１０を統括的に制御する。本実施形態では、制御部７は、信号処理部２に対し、マスタボリューム６の音量設定値に応じて、所定周波数（例えば１００Ｈｚおよび１０ｋＨｚ）のレベルを増大させるラウドネス補正処理を実行させる。これにより、信号処理部２は、マスタボリューム６の音量設定値が低下するほどレベル増大量が大きくなるような補正を行う。このような補正は、例えばＩＳＯ２２６：２００３において規定された等ラウドネス曲線に合わせた周波数特性を実現するために行う。

図３は、マスタボリューム６の音量設定値と信号処理部２のレベル増大量との関係を示す図である。図３では、マスタボリューム６の音量設定値が０ｄＢの場合に聴取位置における音量が８０ｐｈｏｎとなる例を示している。信号処理部２は、マスタボリューム６の音量設定値が０ｄＢ（８０ｐｈｏｎ）であるときを基準とし、このときの聴感上の周波数特性が維持されるように、マスタボリューム６の音量設定値が低下するほどレベル増大量が上がるようなラウドネス補正を行う。

図３に示すように、信号処理部２は、マスタボリューム６の音量設定値が０ｄＢ以上の場合にレベル増大量を０とする。すなわち、ラウドネス補正は行わない。

一方、信号処理部２は、マスタボリューム６の音量設定値が０ｄＢから−１ｄＢ低下する毎に１００Ｈｚのレベルを０．２５ｄＢずつ増大させる。例えばマスタボリューム６の音量設定値が−１ｄＢの場合には、１００Ｈｚのレベルを０．２５ｄＢ増大させる。

また、信号処理部２は、マスタボリューム６の音量設定値が−４０ｄＢとなった場合に１００Ｈｚのレベルを１０ｄＢ増大させるとともに１０ｋＨｚのレベルを２ｄＢ増大させる。信号処理部２は、マスタボリューム６の音量設定値が−４０ｄＢ以下では、マスタボリューム６の音量設定値が−１ｄＢ低下する毎に１００Ｈｚのレベルを０．５ｄＢずつ増大させるとともに、１０ｋＨｚのレベルを０．１５ｄＢずつ増大させる。例えばマスタボリューム６の音量設定値が−４１ｄＢの場合には、１００Ｈｚのレベルを１０．５ｄＢ増大させるとともに、１０ｋＨｚのレベルを２．１５ｄＢ増大させる。

そして、信号処理部２は、マスタボリューム６の音量設定値が−６０ｄＢ以下では、レベル増大量は固定とする（１００Ｈｚのレベルを２０ｄＢ増大させるとともに、１０ｋＨｚのレベルを５ｄＢ増大させる）。

このように、信号処理部２は、等ラウドネス曲線に合わせて、マスタボリューム６の音量設定値が低下するほど低域成分および高域成分のレベルが大きくなるようなラウドネス補正を行い、マスタボリューム６の音量設定値が０ｄＢ（１００ｐｈｏｎ）であるときの聴感上の周波数特性が維持されるようにする。これにより、人の聴感に合わせた周波数特性が実現され、音量が小さい場合にも高域成分および低域成分が聞こえにくくなることを防止することができる。

図３に示したラウドネス補正は、理想的な環境（リファレンス環境）において、マスタボリューム６の音量設定値に対して聴取位置で適切な音量（０ｄＢで８０ｐｈｏｎ、−２０ｄＢで６０ｐｈｏｎ、−４０ｄＢで４０ｐｈｏｎ等）となっていることが前提である。しかし、実際の聴取環境では、マスタボリューム６の音量設定値が聴取位置において適切に反映されない場合がある。例えばマスタボリューム６の音量設定値が−４０ｄＢ（４０ｐｈｏｎ）であっても、実際の聴取位置における音量は、４０ｐｈｏｎになるとは限らず、例えば５０ｐｈｏｎとなったり、３０ｐｈｏｎとなったりする場合がある。

したがって、本実施形態のオーディオ信号処理装置１０は、聴取位置に設置したマイク１０１を用いて、実際の聴取位置における音量を測定してラウドネス補正を行う。

図４は、制御部７の動作を示すフローチャートである。制御部７は、まず聴取環境における音量測定を行う（この場合、制御部７が本発明の音量測定部として機能する）。ユーザ（聴取者）が聴取位置にマイク１０１を設置し、不図示のユーザＩ／Ｆ（例えばリモコン）を用いて測定開始を指示すると、制御部７は、図４に示す動作を行う。

制御部７は、測定用の基準信号を生成し、信号処理部２、レベル調整部３、増幅部４、および出力部５を介して所定のスピーカ（例えばスピーカ２１Ｃ）から当該基準信号に係る音を出力させる（ｓ１１）。基準信号は、例えば１ｋＨｚの正弦波を用い、基準信号のレベルは、例えばフルスケール（振幅が最大）とする。ただし、基準信号としては、正弦波に限らず、例えばホワイトノイズやピンクノイズ等を用いてもよい。

次に、制御部７は、マイク１０１で取得した音の信号レベルを測定し、聴取位置における音量を測定する（ｓ１２）。そして、制御部７は、測定した聴取位置における音量と、測定時のマスタボリューム６の音量設定値とを比較し、オフセット値を算出する（ｓ１３）。オフセット値は、マスタボリューム６の音量設定値に対してマイク１０１で測定された音量の差分であり、例えば現在のマスタボリューム６の音量設定値が０ｄＢ（８０ｐｈｏｎ）のときに測定された基準信号レベルが７５ｐｈｏｎであれば、オフセット値は−５ｄＢとなる。算出されたオフセット値は、メモリ（不図示）に記憶される。なお、オーディオ信号処理装置１０は、リファレンス環境において、マスタボリューム６の音量設定値と基準信号レベルの測定結果が同一となるように（例えばマスタボリューム６の音量設定値が０ｄＢのときに基準信号レベルで測定される音量が８０ｐｈｏｎとなるように）、マイク１０１の特性の影響はキャンセルするものとする。

その後、制御部７は、マスタボリューム６の全音量設定値に対応した聴取位置の音量測定が完了したか否かを判断する（ｓ１４）。すなわち、マスタボリューム６の音量設定値が最大（０ｄＢ）から最小（−６０ｄＢ）まで、各音量設定値について、基準信号による音量測定が行われたか否かを判断する。制御部７は、全音量についての測定が完了していなければ、マスタボリューム６の音量設定値を変更し（ｓ１５）、ｓ１１から処理を繰り返す。例えばマスタボリューム６の音量設定値を０ｄＢから−１ｄＢに変更して、基準信号による音量測定を行う。

制御部７は、全音量についての測定が完了していると判断した場合、メモリに記憶したオフセット値を用いてテーブルを作成する（ｓ１６）。図５は、オフセット値のテーブルを示す図である。図５に示すように、制御部７は、マスタボリューム６の音量設定値が最大（０ｄＢ）から順に最小（−６０ｄＢ）まで順に、各音量設定値に対応するオフセット値を求める。

例えば、図５のオフセット値のテーブルでは、マスタボリューム６の音量設定値が０ｄＢ〜−２０ｄＢであるときにオフセット値が−５ｄＢとなっている。これに対して、マスタボリューム６の音量設定値が−２１ｄＢ以下では、マスタボリューム６の音量設定値の低下よりも聴取位置における音量の低下量が大きくなっている。例えば、マスタボリューム６の音量設定値が−２１ｄＢではオフセット値は−５．１ｄＢとなり、マスタボリューム６の音量設定値が−２２ｄＢではオフセット値は−５．２ｄＢとなり、マスタボリューム６の音量設定値が−４０ｄＢではオフセット値は−１０ｄＢとなっている。マスタボリューム６の音量設定値が−４０ｄＢ以下では、マスタボリューム６の音量設定値の低下よりも聴取位置における音量の低下量がさらに大きくなっている。例えばマスタボリューム６の音量設定値が−４０ｄＢではオフセット値は−１０ｄＢであるのに対し、マスタボリューム６の音量設定値が−４１ｄＢではオフセット値は−１０．２ｄＢとなっている。

なお、図５に示したように１ｄＢ毎に音量測定を行ってオフセット値を算出する必要はなく、例えば１０ｄＢ毎に音量測定を行ってもよい。また、測定していない音量については、他の音量設定値に対応する測定結果から補間してもよい。例えばマスタボリューム６の音量設定値が−２０ｄＢおよび−４０ｄＢの場合に音量測定を行い、聴取位置の音量がそれぞれ５５ｐｈｏｎおよび３０ｐｈｏｎであれば、−３０ｄＢのときの音量は加算平均した４２．５ｐｈｏｎ（すなわち、オフセット値は−７．５ｄＢ）として補間する。

以上のようして作成されたオフセット値のテーブルは、ラウドネス補正を行うときに参照される。図６は、ラウドネス補正を行う場合の制御部７の動作を示すフローチャートである。制御部７は、入力部１からオーディオ信号が入力された場合に図６の動作を行う。

まず、制御部７は、マスタボリューム６の音量設定値を取得し（ｓ２１）、図５に示したオフセット値のテーブルを参照する（ｓ２２）。そして、制御部７は、取得したマスタボリューム６の音量設定値から、テーブルを参照して取得したオフセット値を加算し（ｓ２３）、オフセット後の音量設定値を用いてラウドネス補正のレベル増大量を決定する（ｓ２４）。

例えば、図５に示したように、マスタボリューム６の音量設定値が−４０ｄＢの場合には、オフセット値は−１０ｄＢである。したがって、制御部７は、マスタボリューム６の音量設定値が−４０ｄＢの場合には、−５０ｄＢの場合のラウドネス補正を行う。すなわち、図３に示したように、制御部７は、レベル増大量として、１００Ｈｚのレベルを＋１５ｄＢとし、１０ｋＨｚのレベルを＋３．５ｄＢとする。

なお、マスタボリューム６の音量設定値と同じ値がテーブルに記載されていない場合、最も近い値の音量設定値に対応するオフセット値を読み出してもよいし、近い値の音量設定値に対応する複数のオフセット値を加算平均で補間してもよい。

制御部７は、以上の様にして決定したレベル増大量を信号処理部２に設定し（ｓ２５）、ラウドネス補正を実行させる。これにより、オーディオ信号処理装置１０は、実際の聴取位置における音量を考慮したラウドネス補正を行うことができる。したがって、オーディオ信号処理装置１０は、聴取位置と各スピーカとの距離や聴取環境に関わらず、適切なラウドネス補正を行うことができる。また、スピーカによっては、ユニットの物理的な特性や剛性等の構造の影響により、図５に示したように、入力レベルの変化に対して出力レベルが線形に変化せず、音量によって能率が変化する場合がある。しかし、オーディオ信号処理装置１０は、マスタボリューム６の各音量設定値における聴取位置の音量を測定してオフセットを行うため、適切なラウドネス補正を行うことができる。

なお、上述においては、１つのチャンネルについての信号処理を説明したが、制御部７は、全てのチャンネル、すなわち全てのスピーカについて基準信号を用いて音量測定を行い、チャンネル毎にラウドネス補正のレベル増大量を決定することが好ましい。ただし、制御部７は、基準となるチャンネル（例えばＬチャンネルおよびＲチャンネル）についてのみ音量を測定し、基準となるチャンネル以外のチャンネル（例えばＣチャンネル、ＳＬチャンネルおよびＳＲチャンネル）については、基準となるスピーカ２１Ｌおよびスピーカ２１Ｒと、スピーカ２１Ｃ、スピーカ２１ＳＬおよびスピーカＳＲと、のそれぞれの能率差に基づいてラウドネス補正を行う態様としてもよい。例えば、マスタボリュームの音量設定値が−２０ｄＢのとき、ＬチャンネルおよびＲチャンネルの実際の音量が−４０ｄＢであった場合において、ＬチャンネルおよびＲチャンネルのスピーカとＳＬチャンネルおよびＳＲチャンネルのスピーカとの−４０ｄＢ時の能率差が２０ｄＢである場合、ＳＬチャンネルおよびＳＲチャンネルについては、さらに２０ｄＢ低い−６０ｄＢ時のラウドネス補正を行う。

なお、上述においては、制御部７は、事前に音量測定を行い、コンテンツの聴取時（入力部１にオーディオ信号が入力された場合）には、マスタボリューム６に応じてオフセット値のテーブルを参照し、ラウドネス補正のレベル増大量を決定する例を示したが、コンテンツの聴取時にもマイク１０１を用いて継続的に音量を測定し、現在の音量測定結果を用いてラウドネス補正のレベル増大量を決定するようにしてもよい。

上述の例では、基準信号がフルスケール（振幅が最大）である場合に音量測定を行ってオフセット値を算出したが、実際に入力されるオーディオ信号は、振幅が０〜最大まで変化する。したがって、聴取位置における音量は、入力信号のレベルにも依存する。例えば、マスタボリュームの音量設定値が−２０ｄＢである場合、オフセット値が−５ｄＢであるため、−２５ｄＢ時のラウドネス補正を行うが、マイク１０１で現在測定された音量が４０ｐｈｏｎ（−４０ｄＢ）である場合には、−４０ｄＢ時のラウドネス補正を行うようにしてもよい。ただし、マイク１０１で検出されたオーディオ信号には、ローパスフィルタ処理を行ってある程度の時変動を吸収して、急激にレベル増大量が変化することを防止することが望ましい。

次に、図７は、変形例１に係る信号処理部２Ａの構成を示すブロック図である。変形例１に係る信号処理部２Ａは、ＡＢＳ２１、ＬＰＦ２２、およびラウドネス補正部２３を備えている。ラウドネス補正部２３は、図２に示した信号処理部２と同じ機能を有し、制御部７の設定に従ってラウドネス補正を行う。

ＡＢＳ２１は、レベル検出部に相当し、入力部１から入力されたデジタルオーディオ信号のレベル（振幅の絶対値）を検出する。検出された振幅絶対値は、ＬＰＦ２２を介して制御部７に入力される。ＬＰＦ２１は、ローパスフィルタであり、急激な値の変化を吸収する。

この場合、制御部７は、ＬＰＦ２１から入力された振幅の絶対値に応じて、マスタボリューム６の音量設定値のオフセットを行う。上述したように、聴取位置の音量測定は、フルスケールの基準信号を用いていたが、実際に入力されるオーディオ信号の振幅の絶対値は、０〜１まで刻々と変化する。したがって、制御部７は、基準信号と入力信号のレベル差を考慮してラウドネス補正のレベル増大量を決定する。例えばマスタボリューム６の音量設定値が−２０ｄＢである場合、図５に示したオフセット値は−５ｄＢであるが、さらに入力信号の振幅値が、フルスケール（０ｄＢ）に対して−１５ｄＢであれば、−４０ｄＢにおけるラウドネス補正を行う。すなわち、１００Ｈｚのレベルを１０ｄＢ増大させる。これにより、例えば、クラシック音楽のような同じ曲の中において信号のレベルが大きく上下する場合も、低音量時に高域成分および低域成分が聞こえにくくなることを防止することができる。

次に、図８は、変形例２に係る信号処理部２Ｂの構成を示すブロック図である。図７と共通する構成については同一の符号を付し、説明を省略する。

変形例２に係る信号処理部２Ｂは、ＡＢＳ２１の前段にＬＰＦ２７を備えている。ＬＰＦ２７は、入力信号の高域成分を低減する。ＡＢＳ２１は、高域成分が低減された入力信号の振幅値を検出する。

図７に示した信号処理部２Ａでは、例えば、高域成分のレベルが高く、低域成分のレベルが低い周波数特性を有する入力信号の場合、高域成分のレベルが高いためにＡＢＳ２１で検出される振幅絶対値が高くなり、ラウドネス補正におけるレベル増大量が小さくなる場合がある。しかし、人の聴覚は、低音量時において特に低域成分が聞こえにくくなり、高域成分は低域成分に比べると音量による感度の変化が少ない。したがって、高域成分のレベルが高く、低域成分のレベルが低い周波数特性を有する入力信号の場合、ラウドネス補正のレベル増大量が不足する場合がある。そのため、変形例２に係る信号処理部２Ｂでは、ＬＰＦ２７でローパスフィルタ処理を行い、ＡＢＳ２１でローパスフィルタ処理後の入力信号のレベルを検出することで、低域成分側のレベルを考慮してラウドネス補正を行う。

次に、図９（Ａ）は、変形例３に係る信号処理部２Ｃの構成を示すブロック図である。図７と共通する構成については同一の符号を付し、説明を省略する。

変形例３に係る信号処理部２Ｃは、ラウドネス補正部２３とＤＲＣ２５とを備えている。

ＤＲＣ２５は、入力信号のダイナミックレンジ圧縮を行う。図９（Ｂ）は、ダイナミックレンジ圧縮の一例を示す図である。図９（Ｂ）のグラフの横軸は入力信号のレベルであり、縦軸は出力信号のレベルである。破線は、ダイナミックレンジ圧縮なし（リニア出力）の場合の入出力関係を示す。実線は、ダイナミックレンジ圧縮を行う場合の入出力関係を示している。

ＤＲＣ２５は、図９（Ｂ）に示すように、入力信号のレベルが−３０ｄＢ以下の場合には、入力信号のレベル変化に対する出力信号のレベル変化を小さく（０．５倍）とし、出力信号のレベルを増大させる。例えば、入力信号のレベルが−５０ｄＢの場合に、出力信号のレベルを−４０ｄＢに増大させる。

ＤＲＣ２５は、制御部７の指示に応じて、ダイナミックレンジ圧縮のオン、オフを行う。制御部７は、マイク１０１で測定した音量が大きい場合（例えば−３０ｄＢより大きい場合）、ＤＲＣ２５のダイナミックレンジ圧縮をオフする。すなわち、ＤＲＣ２５は、マイク１０１で測定した音量が大きい場合は、ダイナミックレンジ圧縮を行わず、図９（Ｂ）の破線に示すようにリニア出力を行う。

これに対し、制御部７は、マイク１０１で測定した音量が小さい場合（例えば−３０ｄＢ以下である場合）、ＤＲＣ２５のダイナミックレンジ圧縮をオンする。すなわち、ＤＲＣ２５は、マイク１０１で測定した音量が小さい場合、図９（Ｂ）の実線に示すように−３０ｄＢ以下の入力信号に対してダイナミックレンジ圧縮を行う。

これにより、低音量時は、ダイナミックレンジ圧縮によって全帯域のレベルが増大し、聴取者に聞き取りやすくさせるとともに、さらに入力信号のレベルに合わせたラウドネス補正を行うことができる。

１…入力部
２…信号処理部
３…増幅部
４…出力部
５…マスタボリューム
６…制御部
１０…オーディオ信号処理装置
２１Ｃ，２１Ｌ，２１Ｒ，２１ＳＬ，２１ＳＲ…スピーカ
１０１…マイク

Claims (6)

1. オーディオ信号を入力する入力部と、
   前記入力部から出力されるオーディオ信号に信号処理を行うオーディオ信号処理部と、
   音量設定値を受け付ける音量設定受付部と、
   聴取位置における音量を測定する音量測定部と、
   前記入力部から出力されるオーディオ信号のレベルを検出するレベル検出部と、を備え、
   前記オーディオ信号処理部は、前記音量設定値の低下にともなって所定周波数のレベルを増大させるラウドネス補正を行うオーディオ信号処理装置であって、
   前記音量測定部は、複数の音量設定値に対応した、聴取位置における音量をそれぞれ測定し、
   前記オーディオ信号処理部は、前記レベル検出部が検出したレベルと、前記音量設定受付部で受け付けた音量設定値と、前記音量測定部の測定結果と、に応じて前記ラウドネス補正時のレベル増大量を設定するオーディオ信号処理装置。
2. 前記オーディオ信号処理部は、複数チャンネルのオーディオ信号のそれぞれについて前記ラウドネス補正を行い、
   前記音量測定部は、基準となるチャンネルについて、聴取位置における音量を測定し、
   前記オーディオ信号処理部は、前記基準となるチャンネルについては、前記音量設定受付部で受け付けた音量設定値と、前記音量測定部の測定結果と、に応じて前記ラウドネス補正時のレベル増大量を設定し、
   前記基準となるチャンネル以外のチャンネルについては、前記音量設定受付部で受け付けた音量設定値、および当該基準となるチャンネル以外のチャンネルに接続されるスピーカと前記基準となるチャンネルに接続されるスピーカとの能率差に基づいて、前記ラウドネス補正におけるレベル増大量を設定することを特徴とする請求項１に記載のオーディオ信号処理装置。
3. 前記オーディオ信号処理部は、複数チャンネルのオーディオ信号のそれぞれについて前記ラウドネス補正を行い、
   前記音量測定部は、前記複数チャンネルのそれぞれについて、聴取位置における音量を測定し、
   前記音量測定部は、前記音量設定受付部で受け付けた音量設定値と、前記音量測定部の各チャンネルの測定結果と、に応じて前記ラウドネス補正時のレベル増大量を設定することを特徴とする請求項１に記載のオーディオ信号処理装置。
4. 前記入力部から出力されるオーディオ信号の高域成分を低減させるローパスフィルタを備え、
   前記レベル検出部は、前記ローパスフィルタで高域成分が低減されたオーディオ信号のレベルを検出する請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のオーディオ信号処理装置。
5. 前記音量測定部は、継続的に音量を測定し、
   前記オーディオ信号処理部は、現在の測定結果を用いて前記ラウドネス補正におけるレベル増大量を設定することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のオーディオ信号処理装置。
6. 入力信号のダイナミックレンジ圧縮を行うダイナミックレンジ圧縮処理部を備え、
   当該ダイナミックレンジ圧縮処理部は、前記音量測定部の現在の測定結果を用いて前記ダイナミックレンジ圧縮を行い、
   前記オーディオ信号処理部は、前記ダイナミックレンジ圧縮を行った後の入力信号に対して前記ラウドネス補正を行うことを特徴とする請求項５に記載のオーディオ信号処理装置。

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