音声信号処理回路
【課題】音声信号に高調波を重畳することによりスピーカの再生可能音域よりも低音域の音声を強調して再生する際に生じる音声信号の歪みを防止し、音質の低下を抑制する。
【解決手段】スピーカで再生するべく入力された音声信号のうち、前記スピーカの再生可能最低周波数よりも低い帯域の成分を通過させる低域通過フィルタと、前記スピーカで再生するべく入力された前記音声信号のうち、前記スピーカの前記再生可能最低周波数よりも高い帯域の成分を通過させ、前記低域通過フィルタと略同一の位相特性を有する高域通過フィルタと、前記低域通過フィルタを通過した音声信号から高調波を生成する高調波生成部と、前記高調波生成部の出力に応じた音声信号を、前記高域通過フィルタの出力に応じた音声信号に加算する加算部と、を備える音声信号処理回路。
【解決手段】スピーカで再生するべく入力された音声信号のうち、前記スピーカの再生可能最低周波数よりも低い帯域の成分を通過させる低域通過フィルタと、前記スピーカで再生するべく入力された前記音声信号のうち、前記スピーカの前記再生可能最低周波数よりも高い帯域の成分を通過させ、前記低域通過フィルタと略同一の位相特性を有する高域通過フィルタと、前記低域通過フィルタを通過した音声信号から高調波を生成する高調波生成部と、前記高調波生成部の出力に応じた音声信号を、前記高域通過フィルタの出力に応じた音声信号に加算する加算部と、を備える音声信号処理回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声信号処理回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、テレビの薄型化や音楽再生機器の小型化など、各種オーディオ機器の小型化、薄型化が進み、音声を出力するためのスピーカも小型化している。
これに伴い、このような小型のスピーカの低音の再生能力不足を補うために、スピーカの再生可能最低周波数よりも低い音域の音声信号を元の音声信号から抽出し、この低音域の音声信号から高調波を生成し、この高調波を元の音声信号に加えてスピーカから出力するようにする技術が開発されている（例えば特許文献１参照）。
このような技術を用いて音声を再生すると、スピーカからは実際には出力されていない低音域の音声が、あたかも出力されているかのように人間に聴こえるため、聴感を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２７８１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、低音域の音声信号を元の音声信号から抽出する際には、ローパスフィルタを用いることになるが、ローパスフィルタを通過した低音域の音声信号は、周波数に応じた位相遅れを生じたものとなる。
そして、周波数に応じて異なる位相遅れが生じているこの低音域の音声信号から高調波を生成すると、高調波生成時に位相変化が生じないとしても、生成された高調波の位相は、高調波生成前の音声信号と同様に、周波数に応じて異なるものとなっている。
このため、この高調波と元の音声信号との位相は、周波数によって異なるものとなるため、これらの信号を加え合わせて生成される音声信号の波形は歪み、スピーカから出力される音声の音質を悪化させる一つの要因となる。
つまり、スピーカの再生可能最低周波数よりも低い音域の音声信号から生成した高調波を元の音声信号に加え合わせて出力することにより、低音が強調された聴感の良い音声を再生できるものの、音声信号の波形の歪みにより音質の低下を招くことになる。
【０００５】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、音声信号に高調波を重畳することによりスピーカの再生可能音域よりも低音域の音声を強調して再生する際に生じる音声信号の歪みを防止し、音質の低下を抑制することを一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の一つの側面に係る音声信号処理回路は、スピーカで再生するべく入力された音声信号のうち、前記スピーカの再生可能最低周波数よりも低い帯域の成分を通過させる第１低域通過フィルタと、前記スピーカで再生するべく入力された前記音声信号のうち、前記スピーカの前記再生可能最低周波数よりも高い帯域の成分を通過させ、前記第１低域通過フィルタと略同一の位相特性を有する第１高域通過フィルタと、前記第１低域通過フィルタを通過した音声信号から高調波を生成する高調波生成部と、前記高調波生成部の出力に応じた音声信号を、前記第１高域通過フィルタの出力に応じた音声信号に加算する第１加算部と、を備える。
【０００７】
その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄の記載、及び図面の記載等により明らかにされる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、音声信号に高調波を重畳することによりスピーカの再生可能音域よりも低音域の音声を強調して再生する際に生じる音声信号の歪みを防止し、音質の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態を説明するための図である。
【図２】ローパスフィルタ及びハイパスフィルタの一例を示す図である。
【図３】バターワースフィルタの位相特性の一例を示す図である。
【図４】ローパスフィルタの位相特性の一例を示す図である。
【図５】バターワースフィルタの位相特性の一例を示す図である。
【図６】ハイパスフィルタの位相特性の一例を示す図である。
【図７】ローパスフィルタを通過する周波数ｆｃの音声信号の位相の遅れを説明するための図である。
【図８】ハイパスフィルタを通過する周波数ｆｃの音声信号の位相の進みを説明するための図である。
【図９】第２実施形態を説明するための図である。
【図１０】第３実施形態を説明するための図である。
【図１１】第４実施形態を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１１】
＝＝第１実施形態＝＝
図１は、本発明の一実施形態であるラジオ受信機１０の構成を示す図である。ラジオ受信機１０は、例えばカーステレオ（不図示）に設けられ、アンテナ２０、チューナ２１、システムＬＳＩ（Large Scale Integration）２２、スピーカ１２０を含んで構成されている。
【００１２】
チューナ２１は、例えば、アンテナ２０を介して受信されるＦＭ（Frequency Modulation）多重放送信号から、指定される受信局の放送信号を抽出し、ＩＦ信号に変換して出力する。
【００１３】
システムＬＳＩ２２は、ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）４０、デジタル信号処理回路（ＤＳＰ）４１、及びＤＡコンバータ（ＤＡＣ）４２を含んで構成される。
【００１４】
ＡＤコンバータ４０は、チューナ２１から出力されるＩＦ信号をデジタル信号に変換し、ＤＳＰ４１に出力する。
【００１５】
ＤＳＰ４１（音声信号処理回路）は、音声信号を生成するとともに、スピーカ１２０から出力される音声の音質を改善し、聴感を向上させるように音声信号を変換して出力する。
【００１６】
ＤＡコンバータ４２は、ＤＳＰ４１から出力された音声信号をアナログ信号に変換する。このアナログ信号は、スピーカ１２０から音声として出力される。
【００１７】
本実施形態に係るＤＳＰ４１は、スピーカ１２０の再生可能最低周波数（例えば１００ヘルツ）よりも低い音域の音声信号から高調波を生成し、この高調波を元の音声信号に加え合わせて出力する。これによって、スピーカ１２０からは実際には出力されていない低音域の音声が、あたかも出力されているかのように人間に聴こえるため、スピーカ１２０から聴こえる音声の低音が強調され、聴感を向上させることができる。さらに本実施形態に係るＤＳＰ４１は、以下に詳述するように、音声信号の波形の歪みを抑え、音質の低下を抑制することができる。
【００１８】
ＤＳＰ４１は、ＩＦ処理部５０、ローパスフィルタ（第１低域通過フィルタ）６０、ハイパスフィルタ（第１高域通過フィルタ）１１０、高調波生成部８０、アンプ９０、９１、加算部１００を含んで構成される。
【００１９】
このうち、ローパスフィルタ６０、高調波生成部８０、アンプ９０は、高調波付加部１３０を構成する。高調波付加部１３０は、スピーカ１２０で再生するべく入力された音声信号のうち、スピーカ１２０の再生可能最低周波数（例えば１００ヘルツ）よりも低い音域の音声信号から高調波を生成する。
【００２０】
なお、ＤＳＰ４１に含まれる各ブロックは、例えば、ＤＳＰ４１のコア（不図示）がメモリ（不図示）に格納されたプログラムを実行することにより実現される機能ブロックである。しかしながら例えば、ＤＳＰ４１の各ブロックは、ハードウエアで構成されていても良い。
【００２１】
ＩＦ処理部５０は、ＩＦ信号に対して復調処理を施して音声信号Ｓ０を生成する。
ローパスフィルタ６０は、音声信号Ｓ０のうち、スピーカ１２０の再生可能最低周波数ｆｃ（例えばｆｃ＝１００ヘルツ）より低い帯域の音声信号を通過させるフィルタである。ハイパスフィルタ１１０は、音声信号Ｓ０のうち、スピーカ１２０の再生可能最低周波数ｆｃより高い帯域の音声信号を通過させるフィルタである。
【００２２】
なお、本実施形態では、ローパスフィルタ６０から出力される音声信号を、音声信号Ｓ２とし、ハイパスフィルタ１１０から出力される音声信号を、音声信号Ｓ１とする。
【００２３】
ローパスフィルタ６０は、図２に示すように、スピーカ１２０の再生可能最低周波数ｆｃより低い帯域の音声信号を通過させる２次のバターワースフィルタ７０，７１を含んで構成される。バターワースフィルタ７０，７１は直列に接続されているため、バターワースフィルタ７０，７１は、いわゆるリンクウィッツ・ライリー（Linkwitz-Riley）フィルタを構成する。
【００２４】
図３は、バターワースフィルタ７０，７１のそれぞれにおける位相特性（位相応答）を示す図である。バターワースフィルタ７０，７１は２次のローパスフィルタであるため、バターワースフィルタ７０，７１に入力される信号の周波数が十分低い場合、出力される信号の位相の遅れはほぼ０度である。一方、バターワースフィルタ７０，７１に入力される信号の周波数が十分高い場合、出力される信号の位相の遅れはほぼ１８０度となる。また、バターワースフィルタ７０，７１に入力される信号の周波数がスピーカ１２０の再生可能最低周波数ｆｃである場合、出力される信号の位相の遅れは９０度となる。したがって、このようなバターワースフィルタ７０，７１が縦続接続されたローパスフィルタ６０の位相特性は図４の様になる。
【００２５】
ハイパスフィルタ１１０は、スピーカ１２０の再生可能最低周波数ｆｃより高い帯域の音声信号を通過させる２次のバターワース７５，７６を含んで構成される。このため、バターワースフィルタ７５，７６も、リンクウィッツ・ライリーフィルタを構成する。なお、ここでは、バターワースフィルタ７０，７１，７５，７６のＱ値は等しくなるよう各フィルタは設計されている。
【００２６】
図５は、バターワースフィルタ７５，７６のそれぞれにおける位相特性を示す図である。バターワースフィルタ７５，７６は２次のハイパスフィルタであるため、バターワースフィルタ７５，７６に入力される信号の周波数が十分低い場合、出力される信号の位相の進みはほぼ１８０度である。一方、バターワースフィルタ７５，７６に入力される信号の周波数が十分高い場合、出力される信号の位相の進みはほぼ０度となる。また、バターワースフィルタ７５，７６に入力される信号の周波数がスピーカ１２０の再生可能最低周波数ｆｃである場合、出力される信号の位相の進みは９０度となる。したがって、このようなバターワースフィルタ７５，７６が縦続接続されたハイパスフィルタ５２の位相特性は図６の様になる。
【００２７】
ところで、図６に示す位相特性と、図４に示す位相特性とでは、位相のずれが３６０度になっており、ローパスフィルタ６０と、ハイパスフィルタ１１０の位相特性が同一になっている。このため、ローパスフィルタ６０及びハイパスフィルタ１１０に入力される音声信号Ｓ０の全ての周波数成分に対して、ローパスフィルタ６０から出力される音声信号Ｓ２の位相と、ハイパスフィルタ１１０から出力される音声信号Ｓ１の位相と、は一致することになる。
【００２８】
具体的には、例えば図７に示すように、周波数ｆｃの音声信号Ｓ０がローパスフィルタ６０に入力されると、音声信号Ｓ２の位相は音声信号Ｓ０に位相に対して１８０度遅れる。一方、図８に示すように、周波数ｆｃの音声信号Ｓ０がハイパスフィルタ１１０に入力されると、音声信号Ｓ１の位相は音声信号Ｓ０に位相に対して１８０度進む。このように、ローパスフィルタ６０では位相が遅れ、ハイパスフィルタ１１０では位相が進むものの、音声信号Ｓ１，Ｓ２の位相はともに１８０度になり一致する。
【００２９】
次に、高調波生成部８０は、ローパスフィルタ６０を通過した音声信号Ｓ２から高調波を生成する。高調波生成部８０は、例えば全波整流回路によって構成することができる。
【００３０】
この場合、音声信号Ｓ２＝sin(wt)とすると、高調波生成部８０から出力される音声信号Ｓ３は、フーリエ展開するとＳ３＝(2/π)+(4/π)*((1/3)*sin(2wt)-(1/15)*sin(4wt)+(1/35)*sin(6wt)…)と示されるように、偶数次の高調波を含む信号となる。
【００３１】
なお高調波生成部８０は、高調波を生成するために、全波整流回路以外にも様々な回路により実現することができる。上記のように全波整流回路を用いた場合には偶数次数の高調波が生成できるが、奇数次数の高調波や、偶数次数と奇数次数とが混在した高調波など、高調波生成部８０を実現する回路に応じて、様々な高調波を生成することができる。
【００３２】
アンプ９０は、高調波生成部８０から出力される音声信号Ｓ３を増幅して出力する。アンプ９１は、ハイパスフィルタ１１０から出力される音声信号Ｓ１を増幅して出力する。
【００３３】
なお、アンプ９０の増幅率とアンプ９１の増幅率とは、いずれも等しい値（例えば１倍）にしておけばよいが、例えば一方の増幅率を他方の増幅率よりも大きくすることもできる。このようにすることによって、スピーカ１２０から出力される音声の音質や音色を制御することもできる。
【００３４】
また、アンプ９０、９１を用いない構成とすることもできる。この場合は、高調波生成部８０から出力される音声信号Ｓ３やハイパスフィルタ１１０から出力される音声信号Ｓ１は、それぞれ音声信号Ｓ５、Ｓ４として、直接、加算部１００に入力される。
【００３５】
なお、アンプ９０、９１での音声信号Ｓ３，Ｓ１の位相の変化は等しくなるようにアンプ９０、９１は設計されている。
【００３６】
加算部（第１加算部）１００は、音声信号Ｓ４と音声信号Ｓ５とを加算し、音声信号Ｓ６をＤＡコンバータ４２に出力する。ＤＡコンバータ４２は、加算部１００から出力された音声信号Ｓ６を、スピーカ１２０で再生すべく、アナログ信号に変換する。
【００３７】
このように、本実施形態に係るＤＳＰ４１は、スピーカ１２０で再生するべく入力された音声信号Ｓ０のうち、スピーカ１２０の再生可能最低周波数よりも低い音域の音声信号Ｓ２をローパスフィルタ６０で抽出する一方で、このローパスフィルタ６０と位相特性がほぼ等しいハイパスフィルタ１１０を用いて、音声信号Ｓ０から、スピーカ１２０の再生可能最低周波数よりも高い音域の音声信号Ｓ１を抽出するようにしている。このため、音声信号Ｓ２の位相と音声信号Ｓ１の位相とを、全ての周波数に亘って一致させることができる。
【００３８】
そして、アンプ９０、９１は音声信号の位相変化が等しくなるように設計されているため、加算器１００で加算される音声信号Ｓ５と、音声信号Ｓ４と、の位相のずれを抑制することができる。
【００３９】
このようにして、本実施形態に係るＤＳＰ４１は、加算器１００から出力される音声信号Ｓ６の波形の歪みを抑えることができるので、スピーカ１２０から出力される音声の音質の低下を抑制することができる。
【００４０】
なお本実施形態では、説明の簡単化のために、モノラル音声の音質低下を抑制する場合の例を示しているが、ステレオ音声の音質低下を抑制する場合も同様である。ステレオ音声の音質低下を抑制する場合には、例えば、Ｌチャンネルの音声信号とＲチャンネルの音声信号とに対して上述したように高調波をそれぞれ生成し、各高調波をそれぞれ元の音声信号に加え合わせるようにすれば良い。以下に述べるその他の実施形態においても同様である。
【００４１】
＝＝第２実施形態＝＝
図９は、ＤＳＰ４１の第２の実施形態について説明するための図である。図１に示した第１実施形態のＤＳＰ４１と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明する。
【００４２】
図９に示すように、第２実施形態のＤＳＰ４１は、第１実施形態のＤＳＰ４１に対して、ハイパスフィルタ（第２高域通過フィルタ）１１１と、ハイパスフィルタ（第３高域通過フィルタ）１１２とが追加されたものである。
【００４３】
ハイパスフィルタ１１１は、高調波生成部８０と、加算部１００と、の間に設けられ、高調波生成部８０が生成した高調波の音声信号Ｓ３のうち、スピーカ１２０の再生可能最低周波数ｆｃ（例えば１００ヘルツ）よりも高い帯域の音声信号Ｓ８を通過させる。
【００４４】
つまり、高調波生成部８０に入力される音声信号Ｓ２は、スピーカ１２０の再生可能最低周波数ｆｃよりも低い帯域の音声信号であるので、高調波生成部８０から出力される音声信号Ｓ３には、スピーカ１２０の再生可能最低周波数ｆｃよりも低い帯域の音声信号も含まれているが、ハイパスフィルタ１１１により、スピーカ１２０の再生可能最低周波数ｆｃよりも低い帯域の成分を遮断することができる。
【００４５】
また、ハイパスフィルタ１１２は、ハイパスフィルタ１１１と略同一の位相特性を持ち、ハイパスフィルタ１１０と、加算部１００と、の間に設けられ、ハイパスフィルタ１１０を通過した音声信号Ｓ１のうち、スピーカ１２０の再生可能最低周波数ｆｃよりも高い帯域の音声信号Ｓ７を通過させる。
【００４６】
このように、ハイパスフィルタ１１１の位相特性と、ハイパスフィルタ１１２の位相特性とを一致させることにより、音声信号Ｓ３と音声信号Ｓ１との位相変化を等しくできるので、第１実施形態と同様に、加算器１００で加算される音声信号Ｓ５と、音声信号Ｓ４と、の位相のずれを抑制することができる。このため、本実施形態に係るＤＳＰ４１は、加算器１００から出力される音声信号Ｓ６の波形の歪みを抑えることができ、スピーカ１２０から出力される音声の音質の低下を抑制することができる。
【００４７】
また、加算部１００に入力される音声信号Ｓ５は、ハイパスフィルタ１１１によって、スピーカ１２０の再生可能最低周波数ｆｃよりも低い帯域の成分が遮断された音声信号であり、加算部１００に入力される音声信号Ｓ４も、ハイパスフィルタ１１２によって、スピーカ１２０の再生可能最低周波数ｆｃよりも低い帯域の成分が遮断された音声信号であるので、加算器１００から出力される音声信号Ｓ６は、スピーカ１２０の再生可能最低周波数ｆｃよりも低い帯域の成分を含まない。
【００４８】
これにより、スピーカ１２０を規定値（再生可能最低周波数）以下の周波数で振動させずにすむので、スピーカ１２０の破損や故障を防止することも可能になる。
【００４９】
なお、音声信号Ｓ３がハイパスフィルタ１１１を通過する際にも、音声信号Ｓ１がハイパスフィルタ１１２を通過する際にも、いずれも信号の位相が進むので、これらのハイパスフィルタ１１１、１１２は、図２に例示したような２次のバターワース７５，７６を含む必要はなく、また、リンクウィッツ・ライリーフィルタを構成する必要もない。
【００５０】
もちろんこれらのハイパスフィルタ１１１、１１２は、２次のバターワース７５，７６を含み、リンクウィッツ・ライリーフィルタを構成するようにしてもよい。
【００５１】
＝＝第３実施形態＝＝
図１０は、ＤＳＰ４１の第３の実施形態について説明するための図である。図１に示した第１実施形態のＤＳＰ４１と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明する。
【００５２】
図１０に示すように、第３実施形態のＤＳＰ４１は、第１実施形態のＤＳＰ４１に対して、ローパスフィルタ（第２低域通過フィルタ）６１と、ローパスフィルタ（第３低域通過フィルタ）６２と、ハイパスフィルタ（第４高域通過フィルタ）１１３と、加算部（第２加算部）１０１とが追加されたものである。
【００５３】
ローパスフィルタ６１は、高調波生成部８０と、加算部１００と、の間に設けられ、高調波生成部８０が生成した高調波の音声信号Ｓ３のうち、所定周波数よりも低い帯域の成分を通過させる。
【００５４】
つまり、ローパスフィルタ６１によって、高調波生成部８０から出力される音声信号Ｓ３に含まれる高調波のうち、上記所定周波数よりも高い帯域の成分を遮断することができる。
【００５５】
ここで、この所定周波数は、スピーカ１２０の再生可能最低周波数ｆｃの値の３倍ないし５倍の範囲内の値とするのが良い。例えばスピーカ１２０の再生可能最低周波数ｆｃが１００ヘルツである場合には、３００ヘルツから５００ヘルツの範囲の値とするのがよい。このように、高調波生成部８０によって生成された音声信号Ｓ３のうち、スピーカ１２０の再生可能最低周波数ｆｃの値の３倍ないし５倍の範囲内の周波数よりも高い周波数の音声信号を遮断することによって、スピーカ１２０から出力される音声から耳障りに感じる音声を遮断できるので、聴感をより向上させることが可能となる。
【００５６】
次にローパスフィルタ６２及びハイパスフィルタ１１３は、ハイパスフィルタ１１０と、加算部１００と、の間に並列に設けられる。
【００５７】
ローパスフィルタ６２は、ハイパスフィルタ１１０を通過した音声信号Ｓ１のうち、上記所定周波数よりも低い帯域の音声信号Ｓ１０を通過させる。またハイパスフィルタ１１３は、ハイパスフィルタ１１０を通過した音声信号Ｓ１のうち、上記所定周波数よりも高い帯域の音声信号Ｓ９を通過させる。
【００５８】
そして、ローパスフィルタ６２は、バターワースフィルタ７０，７１を直列に接続したリンクウィッツ・ライリーフィルタにより構成される。またハイパスフィルタ１１３も、バターワースフィルタ７５，７６を直列に接続したリンクウィッツ・ライリーフィルタにより構成される。
【００５９】
従って、ローパスフィルタ６２の位相特性と、ハイパスフィルタ１１３の位相特性と、はいずれも略等しい。このため、音声信号Ｓ９と音声信号Ｓ１０の各周波数での位相は、一致している。
【００６０】
従って、加算部１０１で音声信号Ｓ９と音声信号Ｓ１０を加え合わせても、加算部１０１から出力される音声信号Ｓ１１の波形の歪みを抑制することができる。
【００６１】
なお、音声信号Ｓ１１は、音声信号Ｓ１を、上記所定周波数よりも高い成分と低い成分とで一旦分離して、再び加え合わせて生成したものであるので、音声信号Ｓ１と同じ波形の音声信号となる。つまり、ローパスフィルタ６２とハイパスフィルタ１１３と加算部１０１は、全体としてみれば、オールパスフィルタを構成する。
【００６２】
またローパスフィルタ６１も、ローパスフィルタ６２と同様に、バターワースフィルタ７０，７１を直列に接続したリンクウィッツ・ライリーフィルタにより構成される。
【００６３】
従って、ローパスフィルタ６１の位相特性と、ローパスフィルタ６２の位相特性と、ハイパスフィルタ１１３の位相特性は全て略等しい。このため、音声信号Ｓ３と音声信号Ｓ１との位相変化を等しくできるので、音声信号Ｓ１２と音声信号Ｓ１１の位相のずれを抑制することができる。
【００６４】
これにより、第３実施形態においても、加算器１００で加算される音声信号Ｓ５と、音声信号Ｓ４と、の位相のずれを抑制できるので、本実施形態に係るＤＳＰ４１は、加算器１００から出力される音声信号Ｓ６の波形の歪みを抑えることができ、スピーカ１２０から出力される音声の音質の低下を抑制することができる。
【００６５】
＝＝第４実施形態＝＝
図１１は、ＤＳＰ４１の第４の実施形態について説明するための図である。図１に示した第１実施形態のＤＳＰ４１と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明する。
【００６６】
図１１に示すように、第４実施形態のＤＳＰ４１は、第２実施形態で追加された構成要素（ハイパスフィルタ１１１及びハイパスフィルタ１１２）と、第３実施形態で追加された構成要素（ローパスフィルタ６１、ローパスフィルタ６２、ハイパスフィルタ１１３、及び加算部１０１）と、を追加するとともに、高調波付加部１３０を、ＬチャンネルとＲチャンネルとで共用するようにしたものである。
【００６７】
なおＬチャンネルとＲチャンネルとで高調波付加部１３０を共用するために、第４実施形態に係る高調波付加部１３０は、加算部１０２が追加されている。
【００６８】
加算部１０２は、Ｌチャンネルの音声信号Ｓ０とＲチャンネルの音声信号Ｓ０’とを加え合わせて、ローパスフィルタ６０に出力する。
【００６９】
第４実施形態のように、ＬチャンネルとＲチャンネルとで高調波付加部１３０を共用することによって、高調波付加部１３０によって低音感を増した聴感の高いステレオ音声の再生を可能にしつつ、装置構成を合理化することができ、ＤＳＰ４１の製造容易化やコスト低減を図ることも可能となる。
【００７０】
以上、各実施形態について詳細に説明した。いずれの態様によっても、音声信号に高調波を重畳することによりスピーカ１２０の再生可能音域よりも低音域の音声を強調して再生する際に生じる音声信号の歪みを防止し、音質の低下を抑制することが可能となる。
【００７１】
なお上記実施形態では、一例として、ローパスフィルタ６０、６１、６２は、２個のバターワースフィルタ７０、７１を直列接続してリンクウィッツ・ライリーフィルタとして構成される例を説明した。また、ハイパスフィルタ１１０、１１３は、２個のバターワースフィルタ７５、７６を直列接続してリンクウィッツ・ライリーフィルタとして構成される例を説明した。
【００７２】
しかしながら、例えば、１次のローパスフィルタを４つ縦続接続したフィルタをローパスフィルタ６０、６１、６２として用い、１次のハイパスフィルタを４つ縦続接続したフィルタをハイパスフィルタ１１０、１１３として用いても良い。
【００７３】
また、２次のローパス・チェビシェフフィルタを２つ縦続接続したフィルタをローパスフィルタ６０、６１、６２として用い、２次のハイパス・チェビシェフフィルタを２つ縦続接続したフィルタをハイパスフィルタ１１０、１１３として用いても良い。
【００７４】
ただし、例えばチェビシェフフィルタ等を用いた場合、チェビシェフフィルタから出力される信号にリップル等が発生することがある。このため、本実施形態のように、例えばバターワースフィルタ７０，７１で構成されるリンクウィッツ・ライリーフィルタを用いる方が、より効果的に音質の低下を防ぐことができる。
【００７５】
なお、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。
【符号の説明】
【００７６】
１０ ラジオ受信機
２０ アンテナ
２１ チューナ
２２ システムＬＳＩ
４０ ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）
４１ デジタル信号処理回路（ＤＳＰ）
４２ ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）
５０ ＩＦ処理部
６０、６１、６２ ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
７０、７１、７５、７６ バターワースフィルタ
８０ 高調波生成部
９０、９１ アンプ
１００、１０１、１０２ 加算部
１１０、１１１、１１２、１１３ ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）
１２０ スピーカ
１３０ 高調波付加部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声信号処理回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、テレビの薄型化や音楽再生機器の小型化など、各種オーディオ機器の小型化、薄型化が進み、音声を出力するためのスピーカも小型化している。
これに伴い、このような小型のスピーカの低音の再生能力不足を補うために、スピーカの再生可能最低周波数よりも低い音域の音声信号を元の音声信号から抽出し、この低音域の音声信号から高調波を生成し、この高調波を元の音声信号に加えてスピーカから出力するようにする技術が開発されている（例えば特許文献１参照）。
このような技術を用いて音声を再生すると、スピーカからは実際には出力されていない低音域の音声が、あたかも出力されているかのように人間に聴こえるため、聴感を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２７８１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、低音域の音声信号を元の音声信号から抽出する際には、ローパスフィルタを用いることになるが、ローパスフィルタを通過した低音域の音声信号は、周波数に応じた位相遅れを生じたものとなる。
そして、周波数に応じて異なる位相遅れが生じているこの低音域の音声信号から高調波を生成すると、高調波生成時に位相変化が生じないとしても、生成された高調波の位相は、高調波生成前の音声信号と同様に、周波数に応じて異なるものとなっている。
このため、この高調波と元の音声信号との位相は、周波数によって異なるものとなるため、これらの信号を加え合わせて生成される音声信号の波形は歪み、スピーカから出力される音声の音質を悪化させる一つの要因となる。
つまり、スピーカの再生可能最低周波数よりも低い音域の音声信号から生成した高調波を元の音声信号に加え合わせて出力することにより、低音が強調された聴感の良い音声を再生できるものの、音声信号の波形の歪みにより音質の低下を招くことになる。
【０００５】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、音声信号に高調波を重畳することによりスピーカの再生可能音域よりも低音域の音声を強調して再生する際に生じる音声信号の歪みを防止し、音質の低下を抑制することを一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の一つの側面に係る音声信号処理回路は、スピーカで再生するべく入力された音声信号のうち、前記スピーカの再生可能最低周波数よりも低い帯域の成分を通過させる第１低域通過フィルタと、前記スピーカで再生するべく入力された前記音声信号のうち、前記スピーカの前記再生可能最低周波数よりも高い帯域の成分を通過させ、前記第１低域通過フィルタと略同一の位相特性を有する第１高域通過フィルタと、前記第１低域通過フィルタを通過した音声信号から高調波を生成する高調波生成部と、前記高調波生成部の出力に応じた音声信号を、前記第１高域通過フィルタの出力に応じた音声信号に加算する第１加算部と、を備える。
【０００７】
その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄の記載、及び図面の記載等により明らかにされる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、音声信号に高調波を重畳することによりスピーカの再生可能音域よりも低音域の音声を強調して再生する際に生じる音声信号の歪みを防止し、音質の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態を説明するための図である。
【図２】ローパスフィルタ及びハイパスフィルタの一例を示す図である。
【図３】バターワースフィルタの位相特性の一例を示す図である。
【図４】ローパスフィルタの位相特性の一例を示す図である。
【図５】バターワースフィルタの位相特性の一例を示す図である。
【図６】ハイパスフィルタの位相特性の一例を示す図である。
【図７】ローパスフィルタを通過する周波数ｆｃの音声信号の位相の遅れを説明するための図である。
【図８】ハイパスフィルタを通過する周波数ｆｃの音声信号の位相の進みを説明するための図である。
【図９】第２実施形態を説明するための図である。
【図１０】第３実施形態を説明するための図である。
【図１１】第４実施形態を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１１】
＝＝第１実施形態＝＝
図１は、本発明の一実施形態であるラジオ受信機１０の構成を示す図である。ラジオ受信機１０は、例えばカーステレオ（不図示）に設けられ、アンテナ２０、チューナ２１、システムＬＳＩ（Large Scale Integration）２２、スピーカ１２０を含んで構成されている。
【００１２】
チューナ２１は、例えば、アンテナ２０を介して受信されるＦＭ（Frequency Modulation）多重放送信号から、指定される受信局の放送信号を抽出し、ＩＦ信号に変換して出力する。
【００１３】
システムＬＳＩ２２は、ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）４０、デジタル信号処理回路（ＤＳＰ）４１、及びＤＡコンバータ（ＤＡＣ）４２を含んで構成される。
【００１４】
ＡＤコンバータ４０は、チューナ２１から出力されるＩＦ信号をデジタル信号に変換し、ＤＳＰ４１に出力する。
【００１５】
ＤＳＰ４１（音声信号処理回路）は、音声信号を生成するとともに、スピーカ１２０から出力される音声の音質を改善し、聴感を向上させるように音声信号を変換して出力する。
【００１６】
ＤＡコンバータ４２は、ＤＳＰ４１から出力された音声信号をアナログ信号に変換する。このアナログ信号は、スピーカ１２０から音声として出力される。
【００１７】
本実施形態に係るＤＳＰ４１は、スピーカ１２０の再生可能最低周波数（例えば１００ヘルツ）よりも低い音域の音声信号から高調波を生成し、この高調波を元の音声信号に加え合わせて出力する。これによって、スピーカ１２０からは実際には出力されていない低音域の音声が、あたかも出力されているかのように人間に聴こえるため、スピーカ１２０から聴こえる音声の低音が強調され、聴感を向上させることができる。さらに本実施形態に係るＤＳＰ４１は、以下に詳述するように、音声信号の波形の歪みを抑え、音質の低下を抑制することができる。
【００１８】
ＤＳＰ４１は、ＩＦ処理部５０、ローパスフィルタ（第１低域通過フィルタ）６０、ハイパスフィルタ（第１高域通過フィルタ）１１０、高調波生成部８０、アンプ９０、９１、加算部１００を含んで構成される。
【００１９】
このうち、ローパスフィルタ６０、高調波生成部８０、アンプ９０は、高調波付加部１３０を構成する。高調波付加部１３０は、スピーカ１２０で再生するべく入力された音声信号のうち、スピーカ１２０の再生可能最低周波数（例えば１００ヘルツ）よりも低い音域の音声信号から高調波を生成する。
【００２０】
なお、ＤＳＰ４１に含まれる各ブロックは、例えば、ＤＳＰ４１のコア（不図示）がメモリ（不図示）に格納されたプログラムを実行することにより実現される機能ブロックである。しかしながら例えば、ＤＳＰ４１の各ブロックは、ハードウエアで構成されていても良い。
【００２１】
ＩＦ処理部５０は、ＩＦ信号に対して復調処理を施して音声信号Ｓ０を生成する。
ローパスフィルタ６０は、音声信号Ｓ０のうち、スピーカ１２０の再生可能最低周波数ｆｃ（例えばｆｃ＝１００ヘルツ）より低い帯域の音声信号を通過させるフィルタである。ハイパスフィルタ１１０は、音声信号Ｓ０のうち、スピーカ１２０の再生可能最低周波数ｆｃより高い帯域の音声信号を通過させるフィルタである。
【００２２】
なお、本実施形態では、ローパスフィルタ６０から出力される音声信号を、音声信号Ｓ２とし、ハイパスフィルタ１１０から出力される音声信号を、音声信号Ｓ１とする。
【００２３】
ローパスフィルタ６０は、図２に示すように、スピーカ１２０の再生可能最低周波数ｆｃより低い帯域の音声信号を通過させる２次のバターワースフィルタ７０，７１を含んで構成される。バターワースフィルタ７０，７１は直列に接続されているため、バターワースフィルタ７０，７１は、いわゆるリンクウィッツ・ライリー（Linkwitz-Riley）フィルタを構成する。
【００２４】
図３は、バターワースフィルタ７０，７１のそれぞれにおける位相特性（位相応答）を示す図である。バターワースフィルタ７０，７１は２次のローパスフィルタであるため、バターワースフィルタ７０，７１に入力される信号の周波数が十分低い場合、出力される信号の位相の遅れはほぼ０度である。一方、バターワースフィルタ７０，７１に入力される信号の周波数が十分高い場合、出力される信号の位相の遅れはほぼ１８０度となる。また、バターワースフィルタ７０，７１に入力される信号の周波数がスピーカ１２０の再生可能最低周波数ｆｃである場合、出力される信号の位相の遅れは９０度となる。したがって、このようなバターワースフィルタ７０，７１が縦続接続されたローパスフィルタ６０の位相特性は図４の様になる。
【００２５】
ハイパスフィルタ１１０は、スピーカ１２０の再生可能最低周波数ｆｃより高い帯域の音声信号を通過させる２次のバターワース７５，７６を含んで構成される。このため、バターワースフィルタ７５，７６も、リンクウィッツ・ライリーフィルタを構成する。なお、ここでは、バターワースフィルタ７０，７１，７５，７６のＱ値は等しくなるよう各フィルタは設計されている。
【００２６】
図５は、バターワースフィルタ７５，７６のそれぞれにおける位相特性を示す図である。バターワースフィルタ７５，７６は２次のハイパスフィルタであるため、バターワースフィルタ７５，７６に入力される信号の周波数が十分低い場合、出力される信号の位相の進みはほぼ１８０度である。一方、バターワースフィルタ７５，７６に入力される信号の周波数が十分高い場合、出力される信号の位相の進みはほぼ０度となる。また、バターワースフィルタ７５，７６に入力される信号の周波数がスピーカ１２０の再生可能最低周波数ｆｃである場合、出力される信号の位相の進みは９０度となる。したがって、このようなバターワースフィルタ７５，７６が縦続接続されたハイパスフィルタ５２の位相特性は図６の様になる。
【００２７】
ところで、図６に示す位相特性と、図４に示す位相特性とでは、位相のずれが３６０度になっており、ローパスフィルタ６０と、ハイパスフィルタ１１０の位相特性が同一になっている。このため、ローパスフィルタ６０及びハイパスフィルタ１１０に入力される音声信号Ｓ０の全ての周波数成分に対して、ローパスフィルタ６０から出力される音声信号Ｓ２の位相と、ハイパスフィルタ１１０から出力される音声信号Ｓ１の位相と、は一致することになる。
【００２８】
具体的には、例えば図７に示すように、周波数ｆｃの音声信号Ｓ０がローパスフィルタ６０に入力されると、音声信号Ｓ２の位相は音声信号Ｓ０に位相に対して１８０度遅れる。一方、図８に示すように、周波数ｆｃの音声信号Ｓ０がハイパスフィルタ１１０に入力されると、音声信号Ｓ１の位相は音声信号Ｓ０に位相に対して１８０度進む。このように、ローパスフィルタ６０では位相が遅れ、ハイパスフィルタ１１０では位相が進むものの、音声信号Ｓ１，Ｓ２の位相はともに１８０度になり一致する。
【００２９】
次に、高調波生成部８０は、ローパスフィルタ６０を通過した音声信号Ｓ２から高調波を生成する。高調波生成部８０は、例えば全波整流回路によって構成することができる。
【００３０】
この場合、音声信号Ｓ２＝sin(wt)とすると、高調波生成部８０から出力される音声信号Ｓ３は、フーリエ展開するとＳ３＝(2/π)+(4/π)*((1/3)*sin(2wt)-(1/15)*sin(4wt)+(1/35)*sin(6wt)…)と示されるように、偶数次の高調波を含む信号となる。
【００３１】
なお高調波生成部８０は、高調波を生成するために、全波整流回路以外にも様々な回路により実現することができる。上記のように全波整流回路を用いた場合には偶数次数の高調波が生成できるが、奇数次数の高調波や、偶数次数と奇数次数とが混在した高調波など、高調波生成部８０を実現する回路に応じて、様々な高調波を生成することができる。
【００３２】
アンプ９０は、高調波生成部８０から出力される音声信号Ｓ３を増幅して出力する。アンプ９１は、ハイパスフィルタ１１０から出力される音声信号Ｓ１を増幅して出力する。
【００３３】
なお、アンプ９０の増幅率とアンプ９１の増幅率とは、いずれも等しい値（例えば１倍）にしておけばよいが、例えば一方の増幅率を他方の増幅率よりも大きくすることもできる。このようにすることによって、スピーカ１２０から出力される音声の音質や音色を制御することもできる。
【００３４】
また、アンプ９０、９１を用いない構成とすることもできる。この場合は、高調波生成部８０から出力される音声信号Ｓ３やハイパスフィルタ１１０から出力される音声信号Ｓ１は、それぞれ音声信号Ｓ５、Ｓ４として、直接、加算部１００に入力される。
【００３５】
なお、アンプ９０、９１での音声信号Ｓ３，Ｓ１の位相の変化は等しくなるようにアンプ９０、９１は設計されている。
【００３６】
加算部（第１加算部）１００は、音声信号Ｓ４と音声信号Ｓ５とを加算し、音声信号Ｓ６をＤＡコンバータ４２に出力する。ＤＡコンバータ４２は、加算部１００から出力された音声信号Ｓ６を、スピーカ１２０で再生すべく、アナログ信号に変換する。
【００３７】
このように、本実施形態に係るＤＳＰ４１は、スピーカ１２０で再生するべく入力された音声信号Ｓ０のうち、スピーカ１２０の再生可能最低周波数よりも低い音域の音声信号Ｓ２をローパスフィルタ６０で抽出する一方で、このローパスフィルタ６０と位相特性がほぼ等しいハイパスフィルタ１１０を用いて、音声信号Ｓ０から、スピーカ１２０の再生可能最低周波数よりも高い音域の音声信号Ｓ１を抽出するようにしている。このため、音声信号Ｓ２の位相と音声信号Ｓ１の位相とを、全ての周波数に亘って一致させることができる。
【００３８】
そして、アンプ９０、９１は音声信号の位相変化が等しくなるように設計されているため、加算器１００で加算される音声信号Ｓ５と、音声信号Ｓ４と、の位相のずれを抑制することができる。
【００３９】
このようにして、本実施形態に係るＤＳＰ４１は、加算器１００から出力される音声信号Ｓ６の波形の歪みを抑えることができるので、スピーカ１２０から出力される音声の音質の低下を抑制することができる。
【００４０】
なお本実施形態では、説明の簡単化のために、モノラル音声の音質低下を抑制する場合の例を示しているが、ステレオ音声の音質低下を抑制する場合も同様である。ステレオ音声の音質低下を抑制する場合には、例えば、Ｌチャンネルの音声信号とＲチャンネルの音声信号とに対して上述したように高調波をそれぞれ生成し、各高調波をそれぞれ元の音声信号に加え合わせるようにすれば良い。以下に述べるその他の実施形態においても同様である。
【００４１】
＝＝第２実施形態＝＝
図９は、ＤＳＰ４１の第２の実施形態について説明するための図である。図１に示した第１実施形態のＤＳＰ４１と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明する。
【００４２】
図９に示すように、第２実施形態のＤＳＰ４１は、第１実施形態のＤＳＰ４１に対して、ハイパスフィルタ（第２高域通過フィルタ）１１１と、ハイパスフィルタ（第３高域通過フィルタ）１１２とが追加されたものである。
【００４３】
ハイパスフィルタ１１１は、高調波生成部８０と、加算部１００と、の間に設けられ、高調波生成部８０が生成した高調波の音声信号Ｓ３のうち、スピーカ１２０の再生可能最低周波数ｆｃ（例えば１００ヘルツ）よりも高い帯域の音声信号Ｓ８を通過させる。
【００４４】
つまり、高調波生成部８０に入力される音声信号Ｓ２は、スピーカ１２０の再生可能最低周波数ｆｃよりも低い帯域の音声信号であるので、高調波生成部８０から出力される音声信号Ｓ３には、スピーカ１２０の再生可能最低周波数ｆｃよりも低い帯域の音声信号も含まれているが、ハイパスフィルタ１１１により、スピーカ１２０の再生可能最低周波数ｆｃよりも低い帯域の成分を遮断することができる。
【００４５】
また、ハイパスフィルタ１１２は、ハイパスフィルタ１１１と略同一の位相特性を持ち、ハイパスフィルタ１１０と、加算部１００と、の間に設けられ、ハイパスフィルタ１１０を通過した音声信号Ｓ１のうち、スピーカ１２０の再生可能最低周波数ｆｃよりも高い帯域の音声信号Ｓ７を通過させる。
【００４６】
このように、ハイパスフィルタ１１１の位相特性と、ハイパスフィルタ１１２の位相特性とを一致させることにより、音声信号Ｓ３と音声信号Ｓ１との位相変化を等しくできるので、第１実施形態と同様に、加算器１００で加算される音声信号Ｓ５と、音声信号Ｓ４と、の位相のずれを抑制することができる。このため、本実施形態に係るＤＳＰ４１は、加算器１００から出力される音声信号Ｓ６の波形の歪みを抑えることができ、スピーカ１２０から出力される音声の音質の低下を抑制することができる。
【００４７】
また、加算部１００に入力される音声信号Ｓ５は、ハイパスフィルタ１１１によって、スピーカ１２０の再生可能最低周波数ｆｃよりも低い帯域の成分が遮断された音声信号であり、加算部１００に入力される音声信号Ｓ４も、ハイパスフィルタ１１２によって、スピーカ１２０の再生可能最低周波数ｆｃよりも低い帯域の成分が遮断された音声信号であるので、加算器１００から出力される音声信号Ｓ６は、スピーカ１２０の再生可能最低周波数ｆｃよりも低い帯域の成分を含まない。
【００４８】
これにより、スピーカ１２０を規定値（再生可能最低周波数）以下の周波数で振動させずにすむので、スピーカ１２０の破損や故障を防止することも可能になる。
【００４９】
なお、音声信号Ｓ３がハイパスフィルタ１１１を通過する際にも、音声信号Ｓ１がハイパスフィルタ１１２を通過する際にも、いずれも信号の位相が進むので、これらのハイパスフィルタ１１１、１１２は、図２に例示したような２次のバターワース７５，７６を含む必要はなく、また、リンクウィッツ・ライリーフィルタを構成する必要もない。
【００５０】
もちろんこれらのハイパスフィルタ１１１、１１２は、２次のバターワース７５，７６を含み、リンクウィッツ・ライリーフィルタを構成するようにしてもよい。
【００５１】
＝＝第３実施形態＝＝
図１０は、ＤＳＰ４１の第３の実施形態について説明するための図である。図１に示した第１実施形態のＤＳＰ４１と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明する。
【００５２】
図１０に示すように、第３実施形態のＤＳＰ４１は、第１実施形態のＤＳＰ４１に対して、ローパスフィルタ（第２低域通過フィルタ）６１と、ローパスフィルタ（第３低域通過フィルタ）６２と、ハイパスフィルタ（第４高域通過フィルタ）１１３と、加算部（第２加算部）１０１とが追加されたものである。
【００５３】
ローパスフィルタ６１は、高調波生成部８０と、加算部１００と、の間に設けられ、高調波生成部８０が生成した高調波の音声信号Ｓ３のうち、所定周波数よりも低い帯域の成分を通過させる。
【００５４】
つまり、ローパスフィルタ６１によって、高調波生成部８０から出力される音声信号Ｓ３に含まれる高調波のうち、上記所定周波数よりも高い帯域の成分を遮断することができる。
【００５５】
ここで、この所定周波数は、スピーカ１２０の再生可能最低周波数ｆｃの値の３倍ないし５倍の範囲内の値とするのが良い。例えばスピーカ１２０の再生可能最低周波数ｆｃが１００ヘルツである場合には、３００ヘルツから５００ヘルツの範囲の値とするのがよい。このように、高調波生成部８０によって生成された音声信号Ｓ３のうち、スピーカ１２０の再生可能最低周波数ｆｃの値の３倍ないし５倍の範囲内の周波数よりも高い周波数の音声信号を遮断することによって、スピーカ１２０から出力される音声から耳障りに感じる音声を遮断できるので、聴感をより向上させることが可能となる。
【００５６】
次にローパスフィルタ６２及びハイパスフィルタ１１３は、ハイパスフィルタ１１０と、加算部１００と、の間に並列に設けられる。
【００５７】
ローパスフィルタ６２は、ハイパスフィルタ１１０を通過した音声信号Ｓ１のうち、上記所定周波数よりも低い帯域の音声信号Ｓ１０を通過させる。またハイパスフィルタ１１３は、ハイパスフィルタ１１０を通過した音声信号Ｓ１のうち、上記所定周波数よりも高い帯域の音声信号Ｓ９を通過させる。
【００５８】
そして、ローパスフィルタ６２は、バターワースフィルタ７０，７１を直列に接続したリンクウィッツ・ライリーフィルタにより構成される。またハイパスフィルタ１１３も、バターワースフィルタ７５，７６を直列に接続したリンクウィッツ・ライリーフィルタにより構成される。
【００５９】
従って、ローパスフィルタ６２の位相特性と、ハイパスフィルタ１１３の位相特性と、はいずれも略等しい。このため、音声信号Ｓ９と音声信号Ｓ１０の各周波数での位相は、一致している。
【００６０】
従って、加算部１０１で音声信号Ｓ９と音声信号Ｓ１０を加え合わせても、加算部１０１から出力される音声信号Ｓ１１の波形の歪みを抑制することができる。
【００６１】
なお、音声信号Ｓ１１は、音声信号Ｓ１を、上記所定周波数よりも高い成分と低い成分とで一旦分離して、再び加え合わせて生成したものであるので、音声信号Ｓ１と同じ波形の音声信号となる。つまり、ローパスフィルタ６２とハイパスフィルタ１１３と加算部１０１は、全体としてみれば、オールパスフィルタを構成する。
【００６２】
またローパスフィルタ６１も、ローパスフィルタ６２と同様に、バターワースフィルタ７０，７１を直列に接続したリンクウィッツ・ライリーフィルタにより構成される。
【００６３】
従って、ローパスフィルタ６１の位相特性と、ローパスフィルタ６２の位相特性と、ハイパスフィルタ１１３の位相特性は全て略等しい。このため、音声信号Ｓ３と音声信号Ｓ１との位相変化を等しくできるので、音声信号Ｓ１２と音声信号Ｓ１１の位相のずれを抑制することができる。
【００６４】
これにより、第３実施形態においても、加算器１００で加算される音声信号Ｓ５と、音声信号Ｓ４と、の位相のずれを抑制できるので、本実施形態に係るＤＳＰ４１は、加算器１００から出力される音声信号Ｓ６の波形の歪みを抑えることができ、スピーカ１２０から出力される音声の音質の低下を抑制することができる。
【００６５】
＝＝第４実施形態＝＝
図１１は、ＤＳＰ４１の第４の実施形態について説明するための図である。図１に示した第１実施形態のＤＳＰ４１と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明する。
【００６６】
図１１に示すように、第４実施形態のＤＳＰ４１は、第２実施形態で追加された構成要素（ハイパスフィルタ１１１及びハイパスフィルタ１１２）と、第３実施形態で追加された構成要素（ローパスフィルタ６１、ローパスフィルタ６２、ハイパスフィルタ１１３、及び加算部１０１）と、を追加するとともに、高調波付加部１３０を、ＬチャンネルとＲチャンネルとで共用するようにしたものである。
【００６７】
なおＬチャンネルとＲチャンネルとで高調波付加部１３０を共用するために、第４実施形態に係る高調波付加部１３０は、加算部１０２が追加されている。
【００６８】
加算部１０２は、Ｌチャンネルの音声信号Ｓ０とＲチャンネルの音声信号Ｓ０’とを加え合わせて、ローパスフィルタ６０に出力する。
【００６９】
第４実施形態のように、ＬチャンネルとＲチャンネルとで高調波付加部１３０を共用することによって、高調波付加部１３０によって低音感を増した聴感の高いステレオ音声の再生を可能にしつつ、装置構成を合理化することができ、ＤＳＰ４１の製造容易化やコスト低減を図ることも可能となる。
【００７０】
以上、各実施形態について詳細に説明した。いずれの態様によっても、音声信号に高調波を重畳することによりスピーカ１２０の再生可能音域よりも低音域の音声を強調して再生する際に生じる音声信号の歪みを防止し、音質の低下を抑制することが可能となる。
【００７１】
なお上記実施形態では、一例として、ローパスフィルタ６０、６１、６２は、２個のバターワースフィルタ７０、７１を直列接続してリンクウィッツ・ライリーフィルタとして構成される例を説明した。また、ハイパスフィルタ１１０、１１３は、２個のバターワースフィルタ７５、７６を直列接続してリンクウィッツ・ライリーフィルタとして構成される例を説明した。
【００７２】
しかしながら、例えば、１次のローパスフィルタを４つ縦続接続したフィルタをローパスフィルタ６０、６１、６２として用い、１次のハイパスフィルタを４つ縦続接続したフィルタをハイパスフィルタ１１０、１１３として用いても良い。
【００７３】
また、２次のローパス・チェビシェフフィルタを２つ縦続接続したフィルタをローパスフィルタ６０、６１、６２として用い、２次のハイパス・チェビシェフフィルタを２つ縦続接続したフィルタをハイパスフィルタ１１０、１１３として用いても良い。
【００７４】
ただし、例えばチェビシェフフィルタ等を用いた場合、チェビシェフフィルタから出力される信号にリップル等が発生することがある。このため、本実施形態のように、例えばバターワースフィルタ７０，７１で構成されるリンクウィッツ・ライリーフィルタを用いる方が、より効果的に音質の低下を防ぐことができる。
【００７５】
なお、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。
【符号の説明】
【００７６】
１０ ラジオ受信機
２０ アンテナ
２１ チューナ
２２ システムＬＳＩ
４０ ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）
４１ デジタル信号処理回路（ＤＳＰ）
４２ ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）
５０ ＩＦ処理部
６０、６１、６２ ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
７０、７１、７５、７６ バターワースフィルタ
８０ 高調波生成部
９０、９１ アンプ
１００、１０１、１０２ 加算部
１１０、１１１、１１２、１１３ ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）
１２０ スピーカ
１３０ 高調波付加部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピーカで再生するべく入力された音声信号のうち、前記スピーカの再生可能最低周波数よりも低い帯域の成分を通過させる第１低域通過フィルタと、
前記スピーカで再生するべく入力された前記音声信号のうち、前記スピーカの前記再生可能最低周波数よりも高い帯域の成分を通過させ、前記第１低域通過フィルタと略同一の位相特性を有する第１高域通過フィルタと、
前記第１低域通過フィルタを通過した音声信号から高調波を生成する高調波生成部と、
前記高調波生成部の出力に応じた音声信号を、前記第１高域通過フィルタの出力に応じた音声信号に加算する第１加算部と、
を備えることを特徴とする音声信号処理回路。
【請求項２】
請求項１に記載の音声信号処理回路であって、
前記高調波生成部と、前記第１加算部と、の間に設けられ、前記高調波生成部が生成した前記高調波のうち、前記スピーカの前記再生可能最低周波数よりも高い帯域の成分を通過させる第２高域通過フィルタと、
前記第１高域通過フィルタと、前記第１加算部と、の間に設けられ、前記第１高域通過フィルタを通過した音声信号のうち、前記スピーカの前記再生可能最低周波数よりも高い帯域の成分を通過させ、前記第２高域通過フィルタと略同一の位相特性を有する第３高域通過フィルタと、
をさらに備えることを特徴とする音声信号処理回路。
【請求項３】
請求項１に記載の音声信号処理回路であって、
前記高調波生成部と、前記第１加算部と、の間に設けられ、前記高調波生成部が生成した前記高調波のうち、所定周波数よりも低い帯域の成分を通過させる第２低域通過フィルタと、
前記第１高域通過フィルタと、前記第１加算部と、の間に設けられ、前記第１高域通過フィルタを通過した音声信号のうち、前記所定周波数よりも低い帯域の成分を通過させ、前記第２低域通過フィルタと略同一の位相特性を有する第３低域通過フィルタと、
前記第１高域通過フィルタと、前記第１加算部と、の間に、前記第３低域通過フィルタと並列に設けられ、前記第１高域通過フィルタを通過した音声信号のうち、前記所定周波数よりも高い帯域の成分を通過させ、前記第２低域通過フィルタと略同一の位相特性を有する第４高域通過フィルタと、
前記第３高域通過フィルタ及び前記第４高域通過フィルタと、前記第１加算部と、の間に設けられ、前記第３低域通過フィルタを通過した音声信号と、前記第４高域通過フィルタを通過した音声信号とを加算する第２加算部と、
をさらに備えることを特徴とする音声信号処理回路。
【請求項４】
請求項２に記載の音声信号処理回路であって、
前記第２高域通過フィルタと、前記第１加算部と、の間に設けられ、前記第２高域通過フィルタを通過した高調波のうち、所定周波数よりも低い帯域の成分を通過させる第２低域通過フィルタと、
前記第３高域通過フィルタと、前記第１加算部と、の間に設けられ、前記第３高域通過フィルタを通過した音声信号のうち、前記所定周波数よりも低い帯域の成分を通過させ、前記第２低域通過フィルタと略同一の位相特性を有する第３低域通過フィルタと、
前記第３高域通過フィルタと、前記第１加算部と、の間に、前記第３低域通過フィルタと並列に設けられ、前記第３高域通過フィルタを通過した音声信号のうち、前記所定周波数よりも高い帯域の成分を通過させ、前記第２低域通過フィルタと略同一の位相特性を有する第４高域通過フィルタと、
前記第３高域通過フィルタ及び前記第４高域通過フィルタと、前記第１加算部と、の間に設けられ、前記第３低域通過フィルタを通過した音声信号と、前記第４高域通過フィルタを通過した音声信号とを加算する第２加算部と、
をさらに備えることを特徴とする音声信号処理回路。
【請求項５】
請求項３または４に記載の音声信号処理回路であって、
前記所定周波数の値は、前記スピーカの前記再生可能最低周波数の値の３倍ないし５倍の範囲内の値である
ことを特徴とする音声信号処理回路。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の音声信号処理回路であって、
前記低域通過フィルタ及び前記高域通過フィルタは、いずれもリンクウィッツ・ライリーフィルタである
ことを特徴とする音声信号処理回路。
【請求項１】
スピーカで再生するべく入力された音声信号のうち、前記スピーカの再生可能最低周波数よりも低い帯域の成分を通過させる第１低域通過フィルタと、
前記スピーカで再生するべく入力された前記音声信号のうち、前記スピーカの前記再生可能最低周波数よりも高い帯域の成分を通過させ、前記第１低域通過フィルタと略同一の位相特性を有する第１高域通過フィルタと、
前記第１低域通過フィルタを通過した音声信号から高調波を生成する高調波生成部と、
前記高調波生成部の出力に応じた音声信号を、前記第１高域通過フィルタの出力に応じた音声信号に加算する第１加算部と、
を備えることを特徴とする音声信号処理回路。
【請求項２】
請求項１に記載の音声信号処理回路であって、
前記高調波生成部と、前記第１加算部と、の間に設けられ、前記高調波生成部が生成した前記高調波のうち、前記スピーカの前記再生可能最低周波数よりも高い帯域の成分を通過させる第２高域通過フィルタと、
前記第１高域通過フィルタと、前記第１加算部と、の間に設けられ、前記第１高域通過フィルタを通過した音声信号のうち、前記スピーカの前記再生可能最低周波数よりも高い帯域の成分を通過させ、前記第２高域通過フィルタと略同一の位相特性を有する第３高域通過フィルタと、
をさらに備えることを特徴とする音声信号処理回路。
【請求項３】
請求項１に記載の音声信号処理回路であって、
前記高調波生成部と、前記第１加算部と、の間に設けられ、前記高調波生成部が生成した前記高調波のうち、所定周波数よりも低い帯域の成分を通過させる第２低域通過フィルタと、
前記第１高域通過フィルタと、前記第１加算部と、の間に設けられ、前記第１高域通過フィルタを通過した音声信号のうち、前記所定周波数よりも低い帯域の成分を通過させ、前記第２低域通過フィルタと略同一の位相特性を有する第３低域通過フィルタと、
前記第１高域通過フィルタと、前記第１加算部と、の間に、前記第３低域通過フィルタと並列に設けられ、前記第１高域通過フィルタを通過した音声信号のうち、前記所定周波数よりも高い帯域の成分を通過させ、前記第２低域通過フィルタと略同一の位相特性を有する第４高域通過フィルタと、
前記第３高域通過フィルタ及び前記第４高域通過フィルタと、前記第１加算部と、の間に設けられ、前記第３低域通過フィルタを通過した音声信号と、前記第４高域通過フィルタを通過した音声信号とを加算する第２加算部と、
をさらに備えることを特徴とする音声信号処理回路。
【請求項４】
請求項２に記載の音声信号処理回路であって、
前記第２高域通過フィルタと、前記第１加算部と、の間に設けられ、前記第２高域通過フィルタを通過した高調波のうち、所定周波数よりも低い帯域の成分を通過させる第２低域通過フィルタと、
前記第３高域通過フィルタと、前記第１加算部と、の間に設けられ、前記第３高域通過フィルタを通過した音声信号のうち、前記所定周波数よりも低い帯域の成分を通過させ、前記第２低域通過フィルタと略同一の位相特性を有する第３低域通過フィルタと、
前記第３高域通過フィルタと、前記第１加算部と、の間に、前記第３低域通過フィルタと並列に設けられ、前記第３高域通過フィルタを通過した音声信号のうち、前記所定周波数よりも高い帯域の成分を通過させ、前記第２低域通過フィルタと略同一の位相特性を有する第４高域通過フィルタと、
前記第３高域通過フィルタ及び前記第４高域通過フィルタと、前記第１加算部と、の間に設けられ、前記第３低域通過フィルタを通過した音声信号と、前記第４高域通過フィルタを通過した音声信号とを加算する第２加算部と、
をさらに備えることを特徴とする音声信号処理回路。
【請求項５】
請求項３または４に記載の音声信号処理回路であって、
前記所定周波数の値は、前記スピーカの前記再生可能最低周波数の値の３倍ないし５倍の範囲内の値である
ことを特徴とする音声信号処理回路。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の音声信号処理回路であって、
前記低域通過フィルタ及び前記高域通過フィルタは、いずれもリンクウィッツ・ライリーフィルタである
ことを特徴とする音声信号処理回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−４６２４２（Ｐ２０１３−４６２４２Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８２８３５（Ｐ２０１１−１８２８３５）
【出願日】平成２３年８月２４日（２０１１．８．２４）
【出願人】（３０００５７２３０）セミコンダクター・コンポーネンツ・インダストリーズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー (119)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２４日（２０１１．８．２４）
【出願人】（３０００５７２３０）セミコンダクター・コンポーネンツ・インダストリーズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー (119)
【Ｆターム（参考）】
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