オーディオ信号処理回路およびそれを用いたオーディオシステム、電子機器
【課題】オーディオシステムあるいは機器から再生される音質の改善にある。
【解決手段】加算器１０は、メインオーディオ信号Ｓ１とサブオーディオ信号Ｓ２を加算する。セレクタ２０は、加算器１０から出力されるミックスドオーディオ信号Ｓ３とメインオーディオ信号Ｓ１を受け、一方を選択して出力する。制御部３０は、サブオーディオ信号Ｓ２のレベルが所定のしきい値より大きいときに、セレクタ２０に加算器１０の出力信号を選択させ、小さいときにセレクタ２０にメインオーディオ信号Ｓ１を選択させる。
【解決手段】加算器１０は、メインオーディオ信号Ｓ１とサブオーディオ信号Ｓ２を加算する。セレクタ２０は、加算器１０から出力されるミックスドオーディオ信号Ｓ３とメインオーディオ信号Ｓ１を受け、一方を選択して出力する。制御部３０は、サブオーディオ信号Ｓ２のレベルが所定のしきい値より大きいときに、セレクタ２０に加算器１０の出力信号を選択させ、小さいときにセレクタ２０にメインオーディオ信号Ｓ１を選択させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーディオ信号に対して信号処理を行う信号処理回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載オーディオ、ホームオーディオ、ＴＶ会議システム、ハンズフリーホンやテレビをはじめとするオーディオシステムやオーディオ再生機能を備える電子機器において、複数のオーディオ信号を混合するミキシング処理が行われる。たとえば車載オーディオシステムでは、ＣＤプレイヤやシリコンオーディオプレイヤ、ラジオからのメインオーディオ信号をスピーカから再生する。そしてカーナビゲーションシステムが音声案内用のサブオーディオ信号を発生すると、メインオーディオ信号にサブオーディオ信号をミキシングして、スピーカから出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１６９５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者は、かかるオーディオシステムにおいて検討した結果、以下の課題を認識するに至った。
オーディオシステムにおいて、サブオーディオ信号は常に発生するわけではなく、無音状態が存在する。サブオーディオ信号の無音状態においてもミキシング機能を動作させていると、サブオーディオ信号に混入するノイズがミキサーによって増幅され、あるいはミキサー自体が発生するノイズによって、スピーカやヘッドホンから出力される音質が劣化するという問題がある。
【０００５】
本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的は、オーディオシステムあるいは電子機器から再生される音質の改善にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様は、オーディオ信号処理回路に関する。オーディオ信号処理回路は、メインオーディオ信号が入力されるメイン入力端子と、メインオーディオ信号と混合すべきサブオーディオ信号が入力されるミックス入力端子と、メインオーディオ信号とサブオーディオ信号を加算する加算器と、加算器の出力信号とメインオーディオ信号を受け、一方を選択して出力するセレクタと、セレクタにより選択された信号を出力するための出力端子と、サブオーディオ信号のレベルを所定のしきい値と比較することにより、サブオーディオ信号の入力の有無を判定し、サブオーディオ信号の入力状態においてセレクタに加算器の出力信号を選択させ、サブオーディオ信号の非入力状態においてセレクタにメインオーディオ信号を選択させる制御部と、を備えて、ひとつの半導体基板上に一体集積化される。
【０００７】
この態様によると、オーディオ信号処理回路は、外部からの制御を受けることなく、自律的にサブオーディオ信号の入力の有無を判定し、サブオーディオ信号が入力されていないときには、セレクタによってメインオーディオ信号を選択させることにより、ミキシング機能を停止することができる。そして、ミキシング機能が停止するときに出力されるメインオーディオ信号は加算器を経由しないため、ノイズの影響が低減されており、音質を改善することができる。
なお、「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。
【０００８】
ある態様のオーディオ信号処理回路は、加算器の前段に設けられ、メインオーディオ信号を可変の利得で増幅する第１増幅器をさらに備えてもよい。制御部は、サブオーディオ信号の入力状態において、第１増幅器の利得を所定レベルに低下させてもよい。
この態様によると、外部からの制御を受けることなく、自律的に、ミキシング状態と非ミキシング状態における、メインオーディオ信号のレベルを変化させることができる。
【０００９】
制御部は、サブオーディオ信号が上側しきい値より高いときに所定レベルとなる第１比較信号を生成する上側コンパレータと、サブオーディオ信号が下側しきい値より低いときに所定レベルとなる第２比較信号を生成する下側コンパレータと、第１比較信号と第２比較信号の論理和に応じた検出信号を生成する論理ゲートと、検出信号が、所定の判定期間、連続して所定レベルと異なるレベルを持続するとき、サブオーディオ信号の非入力状態と判定する判定部と、を含んでもよい。
【００１０】
制御部は、検出信号が所定レベルとなる度にリセットされるとともに、検出信号が所定レベルと異なるレベルをとる間、カウント動作を行うカウンタを含んでもよい。判定部は、カウンタのカウント値が所定値に達すると、サブオーディオ信号の入力状態と判定してもよい。
【００１１】
本発明の別の態様は、オーディオシステムあるいは電子機器に関する。このオーディオシステムまたは電子機器は、メインオーディオ信号を生成する第１音源と、サブオーディオ信号を生成する第２音源と、メインオーディオ信号と、サブオーディオ信号を受けるオーディオ信号処理回路と、オーディオ信号処理回路から出力されるオーディオ信号によって駆動される電気音響変換素子と、を備えてもよい。
【００１２】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る信号増幅回路によれば、音質を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態に係る信号処理回路の構成を示すブロック図である。
【図２】制御部によるサブオーディオ信号の入力判定を示す波形図である。
【図３】図１の信号処理回路の動作を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００１６】
本明細書において、「部材Ａと部材Ｂが接続」された状態とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合や、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
【００１７】
図１は、実施の形態に係る信号処理回路１００の構成を示すブロック図である。信号処理回路１００は、オーディオ信号の音量を調節し、増幅し、帯域補正を行って、後段のスピーカやヘッドホンをはじめとする電気音響変換素子（以下、スピーカＳＰという）へと出力する。信号処理回路１００は、第１音源４ａ、第２音源４ｂ、アンプ６およびスピーカＳＰとともに、オーディオシステム２を構成する。
【００１８】
オーディオシステム２は、たとえば車載用オーディオシステムである。第１音源４ａは、車載ＣＤプレイヤや車載ＤＶＤプレイヤ、携帯電話や携帯オーディオプレイヤであり、メインオーディオ信号Ｓ１を生成する。本実施の形態では、理解の容易と説明の簡易化を目的として、オーディオ信号がモノラルであるものとするが、実際にはステレオオーディオ信号であってもよい。ステレオの場合、ＬチャンネルとＲチャンネルそれぞれについて、図１と同様の構成が設けられることは当業者に理解される。
【００１９】
第２音源４ｂは、カーナビゲーションシステムなどであり、サブオーディオ信号Ｓ２を生成する。たとえばサブオーディオ信号Ｓ２は、音声案内のための信号である。
【００２０】
信号処理回路１００は、メイン入力端子Ｐ１にメインオーディオ信号Ｓ１を受け、ミックス入力端子Ｐ２にサブオーディオ信号Ｓ２を受ける。信号処理回路１００は、メインオーディオ信号Ｓ１とサブオーディオ信号Ｓ２それぞれに対して、所定の信号処理を施し、それらをミキシングして出力端子Ｐ３から出力する。信号処理回路１００は、ひとつの半導体基板上に一体集積化された機能ＩＣ（Integrated Circuit）であり、ＡＳＰ（Audio Signal ProcessorあるいはAudio Sound Processor、Analog Sound Processor）とも称される。
【００２１】
アンプ６は、信号処理回路１００から出力されたオーディオ信号Ｓ４を増幅し、スピーカＳＰを駆動する。アンプ６は、信号処理回路１００の一部として構成されてもよい。
【００２２】
信号処理回路１００は、加算器１０、セレクタ２０、制御部３０、第１増幅器４０、第２増幅器４２を備える。
【００２３】
第１増幅器４０は、可変利得増幅器であり、メイン入力端子Ｐ１に入力されたメインオーディオ信号Ｓ１を、設定された利得ｇ１で増幅する。本明細書において、「増幅」とは利得が１より大きい場合の他、利得が１の場合、さらには１より小さい減衰も含む概念である。第２増幅器４２も、可変利得増幅器であり、ミックス入力端子Ｐ２に入力されたサブオーディオ信号Ｓ２を、設定された利得ｇ２で増幅する。メインオーディオ信号Ｓ１とサブオーディオ信号Ｓ２のミキシングの比率は、利得ｇ１および利得ｇ２に応じて定められる。
【００２４】
加算器１０は、第１増幅器４０により増幅されたメインオーディオ信号Ｓ１’と第２増幅器４２により増幅されたサブオーディオ信号Ｓ２’を加算する。加算器１０は、抵抗Ｒ１〜Ｒ４、演算増幅器１２を含むアナログ加算器で構成される。なお加算器１０の構成は特に限定されず、その他の形式の加算器を用いてもよい。
【００２５】
加算器１０から出力されるミックスドオーディオ信号Ｓ３は、メインオーディオ信号Ｓ１’とサブオーディオ信号Ｓ２’をミキシングした信号となる。セレクタ２０は、加算器１０の出力信号Ｓ３と、メインオーディオ信号Ｓ１’を受け、一方を選択して出力する。セレクタ２０により選択されたオーディオ信号Ｓ４は、出力端子Ｐ３から出力される。信号処理回路１００は、各オーディオ信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ１’、Ｓ２’、Ｓ３、Ｓ４の経路上に、フィルタやその他の回路を備えてもよいが、図１では省略されている。
【００２６】
制御部３０は、サブオーディオ信号Ｓ２のレベルが所定のしきい値より大きいときに、すなわちサブオーディオ信号Ｓ２が有意なレベルを有しているときに、セレクタ２０に加算器１０の出力信号Ｓ３を選択させる。反対にサブオーディオ信号Ｓ２のレベルが所定のしきい値より小さいときには、すなわちサブオーディオ信号Ｓ２が非有意なレベルを有する場合、言い換えれば無音状態である場合に、セレクタ２０にメインオーディオ信号Ｓ１’を選択させる。
【００２７】
制御部３０は、アナログ部３０ａとデジタル部３０ｂで構成される。アナログ部３０ａは、可変電圧源３２Ｕ、３２Ｌ、上側コンパレータＣＰ１、下側コンパレータＣＰ２、論理ゲートＯＲ１を備える。
【００２８】
可変電圧源３２Ｕ、３２Ｌはそれぞれ、上側しきい値電圧ＶＴＨ＿Ｕ、下側しきい値電圧ＶＴＨ＿Ｌを生成する。上側コンパレータＣＰ１は、サブオーディオ信号Ｓ２の電圧レベルＶＳ２を上側しきい値電圧ＶＴＨ＿Ｕと比較し、ＶＳ２＞ＶＴＨ＿Ｕのときに所定レベル（本実施の形態においてハイレベルとする）となる第１比較信号ＳＤ＿Ｕを生成する。
下側コンパレータＣＰ２は、サブオーディオ信号Ｓ２の電圧レベルを下側しきい値電圧ＶＴＨ＿Ｌと比較し、ＶＳ２＜ＶＴＨ＿Ｌのときに所定レベル（ハイレベル）となる第２比較信号ＳＤ＿Ｌを生成する。論理ゲートＯＲ１は、第１比較信号ＳＤ＿Ｈと第２比較信号ＳＤ＿Ｌを受け、それらの論理和に応じた検出信号ＳＤ＿ＯＲを生成する。検出信号ＳＤ＿ＯＲは、第１比較信号ＳＤ＿Ｈと第２比較信号ＳＤ＿Ｌの少なくとも一方がハイレベルのとき、すなわち、ＶＳ２＞ＶＴＨ＿ＵまたはＶＳ２＜ＶＴＨ＿Ｌのときに所定レベル（本実施の形態においてハイレベル）となる。
【００２９】
デジタル部３０ｂは、フリップフロップ３４、カウンタ３６、判定部３８、しきい値レジスタ３９を含む。ラッチ（フリップフロップ）３４は、検出信号ＳＤ＿ＯＲを、デジタル部３０ｂの内部のクロック信号と同期するために設けられる。
判定部３８は、検出信号ＳＤ＿ＯＲが、所定の判定期間、連続して所定レベル（ハイレベル）と異なるレベル、つまりローレベルを持続するとき、サブオーディオ信号Ｓ２が非入力状態（無音状態）と判定する。それ以外の場合、有意なサブオーディオ信号Ｓ２が入力されていると判定する。
【００３０】
カウンタ３６は、検出信号ＳＤ＿ＯＲが所定レベル（ハイレベル）となる度にリセットされるとともに、検出信号ＳＤ＿ＯＲが所定レベル（ハイレベル）と異なるレベル（ローレベル）をとる間、カウント動作を行う。検出信号ＳＤ＿ＯＲがローレベルを持続すると、カウンタ３６はリセットされることなくカウント値が変化する。判定部３８は、カウンタ３６のカウント値が所定値に達すると、サブオーディオ信号Ｓ２の非入力状態と判定する。この所定値は、判定期間τに応じて定められ、カウンタ３６はタイマーとして機能する。
【００３１】
判定部３８は、サブオーディオ信号Ｓ２の無音状態か否かを示す制御信号Ｓ５を生成する。たとえば制御信号Ｓ５は、サブオーディオ信号Ｓ２の非入力状態（無音状態）においてネゲートされ、サブオーディオ信号Ｓ２の入力状態においてアサートされる。以下、アサートはハイレベルであり、ネゲートはローレベルであるとする。制御信号Ｓ５がネゲート（ローレベル）されるとき、セレクタ２０は、第１増幅器４０からのメインオーディオ信号Ｓ１’を選択し、アサート（ハイレベル）のとき、加算器１０からのミックスドオーディオ信号Ｓ３を選択する。
【００３２】
なお、セレクタ２０による切りかえ動作が急峻であると、ノイズが発生する。そこでセレクタ２０は、２つの入力間をシームレスに緩やかに切りかえ可能なソフト切りかえ機能付きのスイッチを用いることが望ましい。こうしたスイッチ（セレクタ）としては、たとえば特開２００７−３２５０５７号公報に記載の回路を用いることができる。なおセレクタ２０の構成は特に限定されず、その他の回路を用いてもよい。セレクタ２０の、入力切りかえの遷移時間は、レジスタ（不図示）の設定値により切りかえ可能に構成される。信号処理回路１００のユーザ、すなわちオーディオシステム２の設計者は、レジスタの設定値を書き換えることで、メインオーディオ信号Ｓ１’とミックスドオーディオ信号Ｓ３の間の遷移時間を、オーディオシステム２の用途に最適な値に設定できる。
【００３３】
また、判定部３８におけるサブオーディオ信号Ｓ２の検出結果に応じて、制御部３０は、第１増幅器４０の利得ｇ１を指示する制御信号Ｓ６を発生する。具体的には制御部３０は、サブオーディオ信号Ｓ２のレベルが所定のしきい値より大きいとき、つまり有意なレベルのサブオーディオ信号Ｓ２が入力される際には、第１増幅器４０の利得ｇ１を、所定レベルに低下させる。これにより、ミキシングの比率が変化し、メインオーディオ信号Ｓ１の再生中であっても、サブオーディオ信号Ｓ２が相対的に強調され、オーディオシステム２のユーザは、サブオーディオ信号Ｓ２を聞き取り易くなる。
【００３４】
制御部３０は、サブオーディオ信号Ｓ２の非入力状態において、第２増幅器４２の利得ｇ２をゼロとし、加算器１０をシャットダウンしてもよい。これにより、サブオーディオ信号Ｓ２由来、あるいは加算器１０由来のノイズを、セレクタ２０よりもさらにノイズ源に近い箇所で遮断でき、ノイズが意図せぬ経路を伝搬してメインオーディオ信号Ｓ１’やオーディオ信号Ｓ４に混入するのを防止できる。
【００３５】
しきい値レジスタ３９は、可変電圧源３２Ｕ、３２Ｌが生成すべきしきい値電圧ＶＴＨ＿Ｕ、ＶＴＨ＿Ｌの設定値を格納する。可変電圧源３２Ｕ、３２Ｌそれぞれのしきい値電圧ＶＴＨ＿Ｕ、ＶＴＨ＿Ｌは、ユーザがしきい値レジスタ３９の値を書き換えることにより変更可能となっている。
【００３６】
以上が信号処理回路１００の構成である。続いてその動作を説明する。図２は、制御部３０によるサブオーディオ信号Ｓ２の入力判定を示す波形図である。本明細書における波形図やタイムチャートの縦軸および横軸は、理解を容易とするために適宜拡大、縮小したものであり、また示される各波形も、理解の容易のために簡略化されている。
【００３７】
時刻ｔ０以前、有意なレベルのサブオーディオ信号Ｓ２が入力される。サブオーディオ信号Ｓ２の電圧レベルＶＳ２は、ある基準レベルＶＲＥＦを中心としてスイングする。上側しきい値電圧ＶＴＨ＿Ｕは、基準レベルＶＲＥＦよりも電圧幅ΔＶだけ高く設定され、下側しきい値電圧ＶＴＨ＿Ｌは、基準レベルＶＲＥＦよりも電圧幅ΔＶだけ低く設定される。上述のように、しきい値レジスタ３９の設定値に応じて、電圧幅ΔＶは変更可能であり、電圧幅ΔＶを小さくすれば、サブオーディオ信号Ｓ２の検出感度は高くなるが、ノイズ等による誤検出の確率も高くなり、ΔＶを大きくすれば、サブオーディオ信号Ｓ２の検出感度は低下するが、ノイズの影響を低減できる。ユーザは、信号処理回路１００が利用されるシステムに最適な電圧幅ΔＶを選択できる。
【００３８】
時刻ｔ０以前、サブオーディオ信号Ｓ２が入力される期間は、検出信号ＳＤ＿ＯＲが頻繁にハイレベルとなり、検出信号ＳＤ＿ＯＲのローレベルの時間は短いため、判定期間τを超えない。したがって、サブオーディオ信号Ｓ２の入力状態と判定され、制御信号Ｓ５はアサート（ハイレベル）されている。
【００３９】
時刻ｔ０にサブオーディオ信号Ｓ２の入力がなくなると、検出信号ＳＤ＿ＯＲがローレベルに遷移し、その後ローレベルを持続し、時刻ｔ１に判定期間τに達すると制御信号Ｓ５がネゲートされる。このようにして、制御部３０は、サブオーディオ信号Ｓ２の非入力状態を検出する。
【００４０】
制御信号Ｓ５がネゲートされた状態で、サブオーディオ信号Ｓ２が入力されると、検出信号ＳＤ＿ＯＲがアサートされる。判定部３８は、検出信号ＳＤ＿ＯＲがアサートされると判定期間τを待たずに直ちに制御信号Ｓ５をアサートする。このようにして制御部３０は、サブオーディオ信号Ｓ２の入力状態を検出する。判定期間を待たないことにより、サブオーディオ信号Ｓ２の先頭部分をスピーカＳＰから出力することができる。
【００４１】
以上が制御部３０によるサブオーディオ信号Ｓ２の入力の有無の判定動作である。続いて、信号処理回路１００全体の動作を説明する。図３は、図１の信号処理回路１００の動作を示す波形図である。理解の容易のため、メインオーディオ信号Ｓ１とサブオーディオ信号Ｓ２の周波数の異なる正弦波として示す。
【００４２】
時刻ｔ０〜ｔ１の間、サブオーディオ信号Ｓ２は非入力状態であり、制御信号Ｓ５はネゲートされており、セレクタ２０はメインオーディオ信号Ｓ１’を選択している。したがって、メインオーディオ信号Ｓ１’と同じ波形を有するオーディオ信号Ｓ４が、スピーカＳＰから再生される。
【００４３】
時刻ｔ１に、第２音源４ｂがサブオーディオ信号Ｓ２を発生する。ミックスドオーディオ信号Ｓ３は、メインオーディオ信号Ｓ１とメインオーディオ信号Ｓ１’を重畳した信号となる。制御信号Ｓ５がアサートされると、第１増幅器４０の利得ｇ１が低下し、メインオーディオ信号Ｓ１’のレベルが低下する。そしてセレクタ２０は、その出力信号Ｓ４を、メインオーディオ信号Ｓ１’からミックスドオーディオ信号Ｓ３に徐々に切りかえる。
【００４４】
時刻ｔ２にサブオーディオ信号Ｓ２が無音状態となると、制御信号Ｓ５が再びネゲートされる。そして、第１増幅器４０の利得ｇ１がもとのレベルに戻され、メインオーディオ信号Ｓ１’の振幅が大きくなる。セレクタ２０は、その出力信号Ｓ４を、ミックスドオーディオ信号Ｓ３からメインオーディオ信号Ｓ１’に切りかえる。その結果、再びメインオーディオ信号Ｓ１のみが、スピーカＳＰから出力される。なお、図３においてソフト切りかえの動作および判定期間τは省略される。
以上が信号処理回路１００の動作である。
【００４５】
続いて、信号処理回路１００の利点を説明する。信号処理回路１００の利点は、比較技術との対比によって明確となる。
比較技術では、セレクタ２０が設けられず、サブオーディオ信号Ｓ２の有無にかかわらずに、ミックスドオーディオ信号Ｓ３がスピーカＳＰへと出力される。
【００４６】
いま、サブオーディオ信号Ｓ２にノイズＮ１が混入している状況を考える。ノイズＮ１は図３に示すように、サブオーディオ信号Ｓ２の無音状態においてもミックス入力端子Ｐ２に混入する。
【００４７】
このノイズは、加算器１０から出力されるミックスドオーディオ信号Ｓ３にもそのまま重畳される。したがって、サブオーディオ信号Ｓ２の非入力状態において、ミックスドオーディオ信号Ｓ３にはノイズが重畳される。したがって比較技術では、サブオーディオ信号Ｓ２の無音状態において、ミックス入力端子Ｐ２に入力されるノイズがスピーカＳＰから再生され、音質が劣化する。
【００４８】
また、サブオーディオ信号Ｓ２にノイズが重畳されない場合であっても、加算器１０自体が発生するノイズ（不図示）が、ミックスドオーディオ信号Ｓ３に混入する。したがって比較技術では、サブオーディオ信号Ｓ２の無音状態において加算器１０が発生するノイズもスピーカＳＰから再生されることになり、音質が劣化する。
【００４９】
セレクタ２０を有さない比較技術においても、第２増幅器４２の利得ｇ２をゼロとすることでミキシング機能をオフすることは可能である。この場合、ミックス入力端子Ｐ２に混入するノイズは低減できるが、加算器１０が発生するノイズは、スピーカＳＰから出力されてしまうため、やはり音質は劣化する。
【００５０】
これに対して、図１の信号処理回路１００によれば、サブオーディオ信号Ｓ２の非入力状態において、加算器１０がバイパスされ、メインオーディオ信号Ｓ１がストレートに出力される。したがって、オーディオ信号Ｓ４には、ミックス入力端子Ｐ２に混入するノイズや、加算器１０が発生するノイズが重畳されず、音質を改善することができる。
【００５１】
さらに、信号処理回路１００は以下の利点を有する。
信号処理回路１００は、外部のマイコンからの制御信号に頼らずに、自律的にサブオーディオ信号Ｓ２を検出し、セレクタ２０を切りかえるため、音切れを防止することができる。また、外部のマイコン等の負荷を低減し、制御信号の通信にともなう消費電力を低減できる。この利点は以下の比較技術との対比により明確となる。
【００５２】
比較技術において、第２音源４ｂは、サブオーディオ信号Ｓ２が無音状態か否かを示す信号を、マイコンに出力する。マイコンは、サブオーディオ信号Ｓ２の無音状態を検出すると、ミキシング機能をオフする信号を信号処理回路に出力する。この場合、マイコンを介在するため、大きな制御遅延が発生し、音切れが発生してしまう。これに対して、図１の信号処理回路１００は、音切れの問題を解決することができる。また、マイコンの負荷は低減され、消費電力も低減できる。
【００５３】
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。
【００５４】
実施の形態では、信号処理回路１００のアプリケーションとして車載オーディオシステムに利用する場合を説明したが、信号処理回路１００の用途はそれに限定されず、さまざまなオーディオシステムに利用できる。
また、信号処理回路１００は、スピーカやヘッドホンをはじめとする電気音響変換素子を有するさまざまな電子機器に搭載することもできる。たとえば、携帯電話端末では、音楽データの再生と、通話音声のミキシングなどに適用できる。
【００５５】
実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。
【符号の説明】
【００５６】
２…オーディオシステム、４ａ…第１音源、４ｂ…第２音源、６…アンプ、１００…信号処理回路、ＳＰ…スピーカ、１０…加算器、２０…セレクタ、３０…制御部、３０ａ…アナログ部、３０ｂ…デジタル部、３２…可変電圧源、ＣＰ１…上側コンパレータ、ＣＰ２…下側コンパレータ、ＯＲ１…論理ゲート、３４…フリップフロップ、３６…カウンタ、３８…判定部、３９…しきい値レジスタ、４０…第１増幅器、４２…第２増幅器、ＳＤ＿Ｕ…第１比較信号、ＳＤ＿Ｌ…第２比較信号、ＳＤ＿ＯＲ…検出信号、Ｐ１…メイン入力端子、Ｐ２…ミックス入力端子、Ｐ３…出力端子、Ｓ１…メインオーディオ信号、Ｓ２…サブオーディオ信号、Ｓ３…ミックスドオーディオ信号、Ｓ４…オーディオ信号、Ｓ５…制御信号。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーディオ信号に対して信号処理を行う信号処理回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載オーディオ、ホームオーディオ、ＴＶ会議システム、ハンズフリーホンやテレビをはじめとするオーディオシステムやオーディオ再生機能を備える電子機器において、複数のオーディオ信号を混合するミキシング処理が行われる。たとえば車載オーディオシステムでは、ＣＤプレイヤやシリコンオーディオプレイヤ、ラジオからのメインオーディオ信号をスピーカから再生する。そしてカーナビゲーションシステムが音声案内用のサブオーディオ信号を発生すると、メインオーディオ信号にサブオーディオ信号をミキシングして、スピーカから出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１６９５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者は、かかるオーディオシステムにおいて検討した結果、以下の課題を認識するに至った。
オーディオシステムにおいて、サブオーディオ信号は常に発生するわけではなく、無音状態が存在する。サブオーディオ信号の無音状態においてもミキシング機能を動作させていると、サブオーディオ信号に混入するノイズがミキサーによって増幅され、あるいはミキサー自体が発生するノイズによって、スピーカやヘッドホンから出力される音質が劣化するという問題がある。
【０００５】
本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的は、オーディオシステムあるいは電子機器から再生される音質の改善にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様は、オーディオ信号処理回路に関する。オーディオ信号処理回路は、メインオーディオ信号が入力されるメイン入力端子と、メインオーディオ信号と混合すべきサブオーディオ信号が入力されるミックス入力端子と、メインオーディオ信号とサブオーディオ信号を加算する加算器と、加算器の出力信号とメインオーディオ信号を受け、一方を選択して出力するセレクタと、セレクタにより選択された信号を出力するための出力端子と、サブオーディオ信号のレベルを所定のしきい値と比較することにより、サブオーディオ信号の入力の有無を判定し、サブオーディオ信号の入力状態においてセレクタに加算器の出力信号を選択させ、サブオーディオ信号の非入力状態においてセレクタにメインオーディオ信号を選択させる制御部と、を備えて、ひとつの半導体基板上に一体集積化される。
【０００７】
この態様によると、オーディオ信号処理回路は、外部からの制御を受けることなく、自律的にサブオーディオ信号の入力の有無を判定し、サブオーディオ信号が入力されていないときには、セレクタによってメインオーディオ信号を選択させることにより、ミキシング機能を停止することができる。そして、ミキシング機能が停止するときに出力されるメインオーディオ信号は加算器を経由しないため、ノイズの影響が低減されており、音質を改善することができる。
なお、「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。
【０００８】
ある態様のオーディオ信号処理回路は、加算器の前段に設けられ、メインオーディオ信号を可変の利得で増幅する第１増幅器をさらに備えてもよい。制御部は、サブオーディオ信号の入力状態において、第１増幅器の利得を所定レベルに低下させてもよい。
この態様によると、外部からの制御を受けることなく、自律的に、ミキシング状態と非ミキシング状態における、メインオーディオ信号のレベルを変化させることができる。
【０００９】
制御部は、サブオーディオ信号が上側しきい値より高いときに所定レベルとなる第１比較信号を生成する上側コンパレータと、サブオーディオ信号が下側しきい値より低いときに所定レベルとなる第２比較信号を生成する下側コンパレータと、第１比較信号と第２比較信号の論理和に応じた検出信号を生成する論理ゲートと、検出信号が、所定の判定期間、連続して所定レベルと異なるレベルを持続するとき、サブオーディオ信号の非入力状態と判定する判定部と、を含んでもよい。
【００１０】
制御部は、検出信号が所定レベルとなる度にリセットされるとともに、検出信号が所定レベルと異なるレベルをとる間、カウント動作を行うカウンタを含んでもよい。判定部は、カウンタのカウント値が所定値に達すると、サブオーディオ信号の入力状態と判定してもよい。
【００１１】
本発明の別の態様は、オーディオシステムあるいは電子機器に関する。このオーディオシステムまたは電子機器は、メインオーディオ信号を生成する第１音源と、サブオーディオ信号を生成する第２音源と、メインオーディオ信号と、サブオーディオ信号を受けるオーディオ信号処理回路と、オーディオ信号処理回路から出力されるオーディオ信号によって駆動される電気音響変換素子と、を備えてもよい。
【００１２】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る信号増幅回路によれば、音質を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態に係る信号処理回路の構成を示すブロック図である。
【図２】制御部によるサブオーディオ信号の入力判定を示す波形図である。
【図３】図１の信号処理回路の動作を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００１６】
本明細書において、「部材Ａと部材Ｂが接続」された状態とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合や、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
【００１７】
図１は、実施の形態に係る信号処理回路１００の構成を示すブロック図である。信号処理回路１００は、オーディオ信号の音量を調節し、増幅し、帯域補正を行って、後段のスピーカやヘッドホンをはじめとする電気音響変換素子（以下、スピーカＳＰという）へと出力する。信号処理回路１００は、第１音源４ａ、第２音源４ｂ、アンプ６およびスピーカＳＰとともに、オーディオシステム２を構成する。
【００１８】
オーディオシステム２は、たとえば車載用オーディオシステムである。第１音源４ａは、車載ＣＤプレイヤや車載ＤＶＤプレイヤ、携帯電話や携帯オーディオプレイヤであり、メインオーディオ信号Ｓ１を生成する。本実施の形態では、理解の容易と説明の簡易化を目的として、オーディオ信号がモノラルであるものとするが、実際にはステレオオーディオ信号であってもよい。ステレオの場合、ＬチャンネルとＲチャンネルそれぞれについて、図１と同様の構成が設けられることは当業者に理解される。
【００１９】
第２音源４ｂは、カーナビゲーションシステムなどであり、サブオーディオ信号Ｓ２を生成する。たとえばサブオーディオ信号Ｓ２は、音声案内のための信号である。
【００２０】
信号処理回路１００は、メイン入力端子Ｐ１にメインオーディオ信号Ｓ１を受け、ミックス入力端子Ｐ２にサブオーディオ信号Ｓ２を受ける。信号処理回路１００は、メインオーディオ信号Ｓ１とサブオーディオ信号Ｓ２それぞれに対して、所定の信号処理を施し、それらをミキシングして出力端子Ｐ３から出力する。信号処理回路１００は、ひとつの半導体基板上に一体集積化された機能ＩＣ（Integrated Circuit）であり、ＡＳＰ（Audio Signal ProcessorあるいはAudio Sound Processor、Analog Sound Processor）とも称される。
【００２１】
アンプ６は、信号処理回路１００から出力されたオーディオ信号Ｓ４を増幅し、スピーカＳＰを駆動する。アンプ６は、信号処理回路１００の一部として構成されてもよい。
【００２２】
信号処理回路１００は、加算器１０、セレクタ２０、制御部３０、第１増幅器４０、第２増幅器４２を備える。
【００２３】
第１増幅器４０は、可変利得増幅器であり、メイン入力端子Ｐ１に入力されたメインオーディオ信号Ｓ１を、設定された利得ｇ１で増幅する。本明細書において、「増幅」とは利得が１より大きい場合の他、利得が１の場合、さらには１より小さい減衰も含む概念である。第２増幅器４２も、可変利得増幅器であり、ミックス入力端子Ｐ２に入力されたサブオーディオ信号Ｓ２を、設定された利得ｇ２で増幅する。メインオーディオ信号Ｓ１とサブオーディオ信号Ｓ２のミキシングの比率は、利得ｇ１および利得ｇ２に応じて定められる。
【００２４】
加算器１０は、第１増幅器４０により増幅されたメインオーディオ信号Ｓ１’と第２増幅器４２により増幅されたサブオーディオ信号Ｓ２’を加算する。加算器１０は、抵抗Ｒ１〜Ｒ４、演算増幅器１２を含むアナログ加算器で構成される。なお加算器１０の構成は特に限定されず、その他の形式の加算器を用いてもよい。
【００２５】
加算器１０から出力されるミックスドオーディオ信号Ｓ３は、メインオーディオ信号Ｓ１’とサブオーディオ信号Ｓ２’をミキシングした信号となる。セレクタ２０は、加算器１０の出力信号Ｓ３と、メインオーディオ信号Ｓ１’を受け、一方を選択して出力する。セレクタ２０により選択されたオーディオ信号Ｓ４は、出力端子Ｐ３から出力される。信号処理回路１００は、各オーディオ信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ１’、Ｓ２’、Ｓ３、Ｓ４の経路上に、フィルタやその他の回路を備えてもよいが、図１では省略されている。
【００２６】
制御部３０は、サブオーディオ信号Ｓ２のレベルが所定のしきい値より大きいときに、すなわちサブオーディオ信号Ｓ２が有意なレベルを有しているときに、セレクタ２０に加算器１０の出力信号Ｓ３を選択させる。反対にサブオーディオ信号Ｓ２のレベルが所定のしきい値より小さいときには、すなわちサブオーディオ信号Ｓ２が非有意なレベルを有する場合、言い換えれば無音状態である場合に、セレクタ２０にメインオーディオ信号Ｓ１’を選択させる。
【００２７】
制御部３０は、アナログ部３０ａとデジタル部３０ｂで構成される。アナログ部３０ａは、可変電圧源３２Ｕ、３２Ｌ、上側コンパレータＣＰ１、下側コンパレータＣＰ２、論理ゲートＯＲ１を備える。
【００２８】
可変電圧源３２Ｕ、３２Ｌはそれぞれ、上側しきい値電圧ＶＴＨ＿Ｕ、下側しきい値電圧ＶＴＨ＿Ｌを生成する。上側コンパレータＣＰ１は、サブオーディオ信号Ｓ２の電圧レベルＶＳ２を上側しきい値電圧ＶＴＨ＿Ｕと比較し、ＶＳ２＞ＶＴＨ＿Ｕのときに所定レベル（本実施の形態においてハイレベルとする）となる第１比較信号ＳＤ＿Ｕを生成する。
下側コンパレータＣＰ２は、サブオーディオ信号Ｓ２の電圧レベルを下側しきい値電圧ＶＴＨ＿Ｌと比較し、ＶＳ２＜ＶＴＨ＿Ｌのときに所定レベル（ハイレベル）となる第２比較信号ＳＤ＿Ｌを生成する。論理ゲートＯＲ１は、第１比較信号ＳＤ＿Ｈと第２比較信号ＳＤ＿Ｌを受け、それらの論理和に応じた検出信号ＳＤ＿ＯＲを生成する。検出信号ＳＤ＿ＯＲは、第１比較信号ＳＤ＿Ｈと第２比較信号ＳＤ＿Ｌの少なくとも一方がハイレベルのとき、すなわち、ＶＳ２＞ＶＴＨ＿ＵまたはＶＳ２＜ＶＴＨ＿Ｌのときに所定レベル（本実施の形態においてハイレベル）となる。
【００２９】
デジタル部３０ｂは、フリップフロップ３４、カウンタ３６、判定部３８、しきい値レジスタ３９を含む。ラッチ（フリップフロップ）３４は、検出信号ＳＤ＿ＯＲを、デジタル部３０ｂの内部のクロック信号と同期するために設けられる。
判定部３８は、検出信号ＳＤ＿ＯＲが、所定の判定期間、連続して所定レベル（ハイレベル）と異なるレベル、つまりローレベルを持続するとき、サブオーディオ信号Ｓ２が非入力状態（無音状態）と判定する。それ以外の場合、有意なサブオーディオ信号Ｓ２が入力されていると判定する。
【００３０】
カウンタ３６は、検出信号ＳＤ＿ＯＲが所定レベル（ハイレベル）となる度にリセットされるとともに、検出信号ＳＤ＿ＯＲが所定レベル（ハイレベル）と異なるレベル（ローレベル）をとる間、カウント動作を行う。検出信号ＳＤ＿ＯＲがローレベルを持続すると、カウンタ３６はリセットされることなくカウント値が変化する。判定部３８は、カウンタ３６のカウント値が所定値に達すると、サブオーディオ信号Ｓ２の非入力状態と判定する。この所定値は、判定期間τに応じて定められ、カウンタ３６はタイマーとして機能する。
【００３１】
判定部３８は、サブオーディオ信号Ｓ２の無音状態か否かを示す制御信号Ｓ５を生成する。たとえば制御信号Ｓ５は、サブオーディオ信号Ｓ２の非入力状態（無音状態）においてネゲートされ、サブオーディオ信号Ｓ２の入力状態においてアサートされる。以下、アサートはハイレベルであり、ネゲートはローレベルであるとする。制御信号Ｓ５がネゲート（ローレベル）されるとき、セレクタ２０は、第１増幅器４０からのメインオーディオ信号Ｓ１’を選択し、アサート（ハイレベル）のとき、加算器１０からのミックスドオーディオ信号Ｓ３を選択する。
【００３２】
なお、セレクタ２０による切りかえ動作が急峻であると、ノイズが発生する。そこでセレクタ２０は、２つの入力間をシームレスに緩やかに切りかえ可能なソフト切りかえ機能付きのスイッチを用いることが望ましい。こうしたスイッチ（セレクタ）としては、たとえば特開２００７−３２５０５７号公報に記載の回路を用いることができる。なおセレクタ２０の構成は特に限定されず、その他の回路を用いてもよい。セレクタ２０の、入力切りかえの遷移時間は、レジスタ（不図示）の設定値により切りかえ可能に構成される。信号処理回路１００のユーザ、すなわちオーディオシステム２の設計者は、レジスタの設定値を書き換えることで、メインオーディオ信号Ｓ１’とミックスドオーディオ信号Ｓ３の間の遷移時間を、オーディオシステム２の用途に最適な値に設定できる。
【００３３】
また、判定部３８におけるサブオーディオ信号Ｓ２の検出結果に応じて、制御部３０は、第１増幅器４０の利得ｇ１を指示する制御信号Ｓ６を発生する。具体的には制御部３０は、サブオーディオ信号Ｓ２のレベルが所定のしきい値より大きいとき、つまり有意なレベルのサブオーディオ信号Ｓ２が入力される際には、第１増幅器４０の利得ｇ１を、所定レベルに低下させる。これにより、ミキシングの比率が変化し、メインオーディオ信号Ｓ１の再生中であっても、サブオーディオ信号Ｓ２が相対的に強調され、オーディオシステム２のユーザは、サブオーディオ信号Ｓ２を聞き取り易くなる。
【００３４】
制御部３０は、サブオーディオ信号Ｓ２の非入力状態において、第２増幅器４２の利得ｇ２をゼロとし、加算器１０をシャットダウンしてもよい。これにより、サブオーディオ信号Ｓ２由来、あるいは加算器１０由来のノイズを、セレクタ２０よりもさらにノイズ源に近い箇所で遮断でき、ノイズが意図せぬ経路を伝搬してメインオーディオ信号Ｓ１’やオーディオ信号Ｓ４に混入するのを防止できる。
【００３５】
しきい値レジスタ３９は、可変電圧源３２Ｕ、３２Ｌが生成すべきしきい値電圧ＶＴＨ＿Ｕ、ＶＴＨ＿Ｌの設定値を格納する。可変電圧源３２Ｕ、３２Ｌそれぞれのしきい値電圧ＶＴＨ＿Ｕ、ＶＴＨ＿Ｌは、ユーザがしきい値レジスタ３９の値を書き換えることにより変更可能となっている。
【００３６】
以上が信号処理回路１００の構成である。続いてその動作を説明する。図２は、制御部３０によるサブオーディオ信号Ｓ２の入力判定を示す波形図である。本明細書における波形図やタイムチャートの縦軸および横軸は、理解を容易とするために適宜拡大、縮小したものであり、また示される各波形も、理解の容易のために簡略化されている。
【００３７】
時刻ｔ０以前、有意なレベルのサブオーディオ信号Ｓ２が入力される。サブオーディオ信号Ｓ２の電圧レベルＶＳ２は、ある基準レベルＶＲＥＦを中心としてスイングする。上側しきい値電圧ＶＴＨ＿Ｕは、基準レベルＶＲＥＦよりも電圧幅ΔＶだけ高く設定され、下側しきい値電圧ＶＴＨ＿Ｌは、基準レベルＶＲＥＦよりも電圧幅ΔＶだけ低く設定される。上述のように、しきい値レジスタ３９の設定値に応じて、電圧幅ΔＶは変更可能であり、電圧幅ΔＶを小さくすれば、サブオーディオ信号Ｓ２の検出感度は高くなるが、ノイズ等による誤検出の確率も高くなり、ΔＶを大きくすれば、サブオーディオ信号Ｓ２の検出感度は低下するが、ノイズの影響を低減できる。ユーザは、信号処理回路１００が利用されるシステムに最適な電圧幅ΔＶを選択できる。
【００３８】
時刻ｔ０以前、サブオーディオ信号Ｓ２が入力される期間は、検出信号ＳＤ＿ＯＲが頻繁にハイレベルとなり、検出信号ＳＤ＿ＯＲのローレベルの時間は短いため、判定期間τを超えない。したがって、サブオーディオ信号Ｓ２の入力状態と判定され、制御信号Ｓ５はアサート（ハイレベル）されている。
【００３９】
時刻ｔ０にサブオーディオ信号Ｓ２の入力がなくなると、検出信号ＳＤ＿ＯＲがローレベルに遷移し、その後ローレベルを持続し、時刻ｔ１に判定期間τに達すると制御信号Ｓ５がネゲートされる。このようにして、制御部３０は、サブオーディオ信号Ｓ２の非入力状態を検出する。
【００４０】
制御信号Ｓ５がネゲートされた状態で、サブオーディオ信号Ｓ２が入力されると、検出信号ＳＤ＿ＯＲがアサートされる。判定部３８は、検出信号ＳＤ＿ＯＲがアサートされると判定期間τを待たずに直ちに制御信号Ｓ５をアサートする。このようにして制御部３０は、サブオーディオ信号Ｓ２の入力状態を検出する。判定期間を待たないことにより、サブオーディオ信号Ｓ２の先頭部分をスピーカＳＰから出力することができる。
【００４１】
以上が制御部３０によるサブオーディオ信号Ｓ２の入力の有無の判定動作である。続いて、信号処理回路１００全体の動作を説明する。図３は、図１の信号処理回路１００の動作を示す波形図である。理解の容易のため、メインオーディオ信号Ｓ１とサブオーディオ信号Ｓ２の周波数の異なる正弦波として示す。
【００４２】
時刻ｔ０〜ｔ１の間、サブオーディオ信号Ｓ２は非入力状態であり、制御信号Ｓ５はネゲートされており、セレクタ２０はメインオーディオ信号Ｓ１’を選択している。したがって、メインオーディオ信号Ｓ１’と同じ波形を有するオーディオ信号Ｓ４が、スピーカＳＰから再生される。
【００４３】
時刻ｔ１に、第２音源４ｂがサブオーディオ信号Ｓ２を発生する。ミックスドオーディオ信号Ｓ３は、メインオーディオ信号Ｓ１とメインオーディオ信号Ｓ１’を重畳した信号となる。制御信号Ｓ５がアサートされると、第１増幅器４０の利得ｇ１が低下し、メインオーディオ信号Ｓ１’のレベルが低下する。そしてセレクタ２０は、その出力信号Ｓ４を、メインオーディオ信号Ｓ１’からミックスドオーディオ信号Ｓ３に徐々に切りかえる。
【００４４】
時刻ｔ２にサブオーディオ信号Ｓ２が無音状態となると、制御信号Ｓ５が再びネゲートされる。そして、第１増幅器４０の利得ｇ１がもとのレベルに戻され、メインオーディオ信号Ｓ１’の振幅が大きくなる。セレクタ２０は、その出力信号Ｓ４を、ミックスドオーディオ信号Ｓ３からメインオーディオ信号Ｓ１’に切りかえる。その結果、再びメインオーディオ信号Ｓ１のみが、スピーカＳＰから出力される。なお、図３においてソフト切りかえの動作および判定期間τは省略される。
以上が信号処理回路１００の動作である。
【００４５】
続いて、信号処理回路１００の利点を説明する。信号処理回路１００の利点は、比較技術との対比によって明確となる。
比較技術では、セレクタ２０が設けられず、サブオーディオ信号Ｓ２の有無にかかわらずに、ミックスドオーディオ信号Ｓ３がスピーカＳＰへと出力される。
【００４６】
いま、サブオーディオ信号Ｓ２にノイズＮ１が混入している状況を考える。ノイズＮ１は図３に示すように、サブオーディオ信号Ｓ２の無音状態においてもミックス入力端子Ｐ２に混入する。
【００４７】
このノイズは、加算器１０から出力されるミックスドオーディオ信号Ｓ３にもそのまま重畳される。したがって、サブオーディオ信号Ｓ２の非入力状態において、ミックスドオーディオ信号Ｓ３にはノイズが重畳される。したがって比較技術では、サブオーディオ信号Ｓ２の無音状態において、ミックス入力端子Ｐ２に入力されるノイズがスピーカＳＰから再生され、音質が劣化する。
【００４８】
また、サブオーディオ信号Ｓ２にノイズが重畳されない場合であっても、加算器１０自体が発生するノイズ（不図示）が、ミックスドオーディオ信号Ｓ３に混入する。したがって比較技術では、サブオーディオ信号Ｓ２の無音状態において加算器１０が発生するノイズもスピーカＳＰから再生されることになり、音質が劣化する。
【００４９】
セレクタ２０を有さない比較技術においても、第２増幅器４２の利得ｇ２をゼロとすることでミキシング機能をオフすることは可能である。この場合、ミックス入力端子Ｐ２に混入するノイズは低減できるが、加算器１０が発生するノイズは、スピーカＳＰから出力されてしまうため、やはり音質は劣化する。
【００５０】
これに対して、図１の信号処理回路１００によれば、サブオーディオ信号Ｓ２の非入力状態において、加算器１０がバイパスされ、メインオーディオ信号Ｓ１がストレートに出力される。したがって、オーディオ信号Ｓ４には、ミックス入力端子Ｐ２に混入するノイズや、加算器１０が発生するノイズが重畳されず、音質を改善することができる。
【００５１】
さらに、信号処理回路１００は以下の利点を有する。
信号処理回路１００は、外部のマイコンからの制御信号に頼らずに、自律的にサブオーディオ信号Ｓ２を検出し、セレクタ２０を切りかえるため、音切れを防止することができる。また、外部のマイコン等の負荷を低減し、制御信号の通信にともなう消費電力を低減できる。この利点は以下の比較技術との対比により明確となる。
【００５２】
比較技術において、第２音源４ｂは、サブオーディオ信号Ｓ２が無音状態か否かを示す信号を、マイコンに出力する。マイコンは、サブオーディオ信号Ｓ２の無音状態を検出すると、ミキシング機能をオフする信号を信号処理回路に出力する。この場合、マイコンを介在するため、大きな制御遅延が発生し、音切れが発生してしまう。これに対して、図１の信号処理回路１００は、音切れの問題を解決することができる。また、マイコンの負荷は低減され、消費電力も低減できる。
【００５３】
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。
【００５４】
実施の形態では、信号処理回路１００のアプリケーションとして車載オーディオシステムに利用する場合を説明したが、信号処理回路１００の用途はそれに限定されず、さまざまなオーディオシステムに利用できる。
また、信号処理回路１００は、スピーカやヘッドホンをはじめとする電気音響変換素子を有するさまざまな電子機器に搭載することもできる。たとえば、携帯電話端末では、音楽データの再生と、通話音声のミキシングなどに適用できる。
【００５５】
実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。
【符号の説明】
【００５６】
２…オーディオシステム、４ａ…第１音源、４ｂ…第２音源、６…アンプ、１００…信号処理回路、ＳＰ…スピーカ、１０…加算器、２０…セレクタ、３０…制御部、３０ａ…アナログ部、３０ｂ…デジタル部、３２…可変電圧源、ＣＰ１…上側コンパレータ、ＣＰ２…下側コンパレータ、ＯＲ１…論理ゲート、３４…フリップフロップ、３６…カウンタ、３８…判定部、３９…しきい値レジスタ、４０…第１増幅器、４２…第２増幅器、ＳＤ＿Ｕ…第１比較信号、ＳＤ＿Ｌ…第２比較信号、ＳＤ＿ＯＲ…検出信号、Ｐ１…メイン入力端子、Ｐ２…ミックス入力端子、Ｐ３…出力端子、Ｓ１…メインオーディオ信号、Ｓ２…サブオーディオ信号、Ｓ３…ミックスドオーディオ信号、Ｓ４…オーディオ信号、Ｓ５…制御信号。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メインオーディオ信号が入力されるメイン入力端子と、
前記メインオーディオ信号と混合すべきサブオーディオ信号が入力されるミックス入力端子と、
前記メインオーディオ信号と前記サブオーディオ信号を加算する加算器と、
前記加算器の出力信号と前記メインオーディオ信号を受け、一方を選択して出力するセレクタと、
前記セレクタにより選択された信号を出力するための出力端子と、
前記サブオーディオ信号のレベルを所定のしきい値と比較することにより、前記サブオーディオ信号の入力の有無を判定し、前記サブオーディオ信号の入力状態において前記セレクタに前記加算器の出力信号を選択させ、前記サブオーディオ信号の非入力状態において前記セレクタに前記メインオーディオ信号を選択させる制御部と、
を備えて、ひとつの半導体基板上に一体集積化されることを特徴とするオーディオ信号処理回路。
【請求項２】
前記加算器の前段に設けられ、前記メインオーディオ信号を可変の利得で増幅する第１増幅器をさらに備え、
前記制御部は、前記サブオーディオ信号の入力状態において、前記第１増幅器の利得を所定レベルに低下させ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回路。
【請求項３】
前記制御部は、
前記サブオーディオ信号が上側しきい値より高いときに所定レベルとなる第１比較信号を生成する上側コンパレータと、
前記サブオーディオ信号が下側しきい値より低いときに所定レベルとなる第２比較信号を生成する下側コンパレータと、
前記第１比較信号と前記第２比較信号の論理和に応じた検出信号を生成する論理ゲートと、
前記検出信号が、所定の判定期間、連続して前記所定レベルと異なるレベルを持続するとき、前記サブオーディオ信号の非入力状態と判定する判定部と、
を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のオーディオ信号処理回路。
【請求項４】
前記制御部は、
前記検出信号が前記所定レベルとなる度にリセットされるとともに、前記検出信号が前記所定レベルと異なるレベルをとる間カウント動作を行うカウンタを含み、
前記判定部は、前記カウンタのカウント値が所定値に達すると、前記サブオーディオ信号の入力状態と判定することを特徴とする請求項３に記載のオーディオ信号処理回路。
【請求項５】
前記加算器の前段に設けられ、前記サブオーディオ信号を増幅する第２増幅器をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のオーディオ信号処理回路。
【請求項６】
前記制御部は、前記サブオーディオ信号の非入力状態において、前記第２増幅器の利得をゼロに低下させる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回路。
【請求項７】
メインオーディオ信号を生成する第１音源と、
サブオーディオ信号を生成する第２音源と、
前記メインオーディオ信号と、前記サブオーディオ信号を受ける請求項１から６のいずれかに記載のオーディオ信号処理回路と、
前記オーディオ信号処理回路から出力されるオーディオ信号によって駆動される電気音響変換素子と、
を備えることを特徴とするオーディオシステム。
【請求項８】
メインオーディオ信号を生成する第１音源と、
サブオーディオ信号を生成する第２音源と、
前記メインオーディオ信号と、前記サブオーディオ信号を受ける請求項１から６のいずれかに記載のオーディオ信号処理回路と、
前記オーディオ信号処理回路から出力されるオーディオ信号によって駆動される電気音響変換素子と、
を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１】
メインオーディオ信号が入力されるメイン入力端子と、
前記メインオーディオ信号と混合すべきサブオーディオ信号が入力されるミックス入力端子と、
前記メインオーディオ信号と前記サブオーディオ信号を加算する加算器と、
前記加算器の出力信号と前記メインオーディオ信号を受け、一方を選択して出力するセレクタと、
前記セレクタにより選択された信号を出力するための出力端子と、
前記サブオーディオ信号のレベルを所定のしきい値と比較することにより、前記サブオーディオ信号の入力の有無を判定し、前記サブオーディオ信号の入力状態において前記セレクタに前記加算器の出力信号を選択させ、前記サブオーディオ信号の非入力状態において前記セレクタに前記メインオーディオ信号を選択させる制御部と、
を備えて、ひとつの半導体基板上に一体集積化されることを特徴とするオーディオ信号処理回路。
【請求項２】
前記加算器の前段に設けられ、前記メインオーディオ信号を可変の利得で増幅する第１増幅器をさらに備え、
前記制御部は、前記サブオーディオ信号の入力状態において、前記第１増幅器の利得を所定レベルに低下させ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回路。
【請求項３】
前記制御部は、
前記サブオーディオ信号が上側しきい値より高いときに所定レベルとなる第１比較信号を生成する上側コンパレータと、
前記サブオーディオ信号が下側しきい値より低いときに所定レベルとなる第２比較信号を生成する下側コンパレータと、
前記第１比較信号と前記第２比較信号の論理和に応じた検出信号を生成する論理ゲートと、
前記検出信号が、所定の判定期間、連続して前記所定レベルと異なるレベルを持続するとき、前記サブオーディオ信号の非入力状態と判定する判定部と、
を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のオーディオ信号処理回路。
【請求項４】
前記制御部は、
前記検出信号が前記所定レベルとなる度にリセットされるとともに、前記検出信号が前記所定レベルと異なるレベルをとる間カウント動作を行うカウンタを含み、
前記判定部は、前記カウンタのカウント値が所定値に達すると、前記サブオーディオ信号の入力状態と判定することを特徴とする請求項３に記載のオーディオ信号処理回路。
【請求項５】
前記加算器の前段に設けられ、前記サブオーディオ信号を増幅する第２増幅器をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のオーディオ信号処理回路。
【請求項６】
前記制御部は、前記サブオーディオ信号の非入力状態において、前記第２増幅器の利得をゼロに低下させる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回路。
【請求項７】
メインオーディオ信号を生成する第１音源と、
サブオーディオ信号を生成する第２音源と、
前記メインオーディオ信号と、前記サブオーディオ信号を受ける請求項１から６のいずれかに記載のオーディオ信号処理回路と、
前記オーディオ信号処理回路から出力されるオーディオ信号によって駆動される電気音響変換素子と、
を備えることを特徴とするオーディオシステム。
【請求項８】
メインオーディオ信号を生成する第１音源と、
サブオーディオ信号を生成する第２音源と、
前記メインオーディオ信号と、前記サブオーディオ信号を受ける請求項１から６のいずれかに記載のオーディオ信号処理回路と、
前記オーディオ信号処理回路から出力されるオーディオ信号によって駆動される電気音響変換素子と、
を備えることを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−５１６００（Ｐ２０１３−５１６００Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８９３３２（Ｐ２０１１−１８９３３２）
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
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