專利名稱：音響裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如用于音頻設(shè)備的，具備能根據(jù)來自話筒等的音頻輸入信號的信號強度自動設(shè)定適當(dāng)?shù)姆糯舐实目勺冊鲆娣糯笃鞯囊繇懷b置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)已開發(fā)出所述音響裝置的自動可變增益放大器(例如，參照專利文獻1)。圖9是表示所述專利文獻1中所公開的現(xiàn)有技術(shù)的音響裝置的自動可變增益放大器結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖9所示的現(xiàn)有技術(shù)的自動可變增益放大器90包含信號放大部91、信號強度檢測部92、信號強度保持部93、以及信號增益設(shè)定部94。信號放大部91根據(jù)信號增益設(shè)定部94所設(shè)定的增益來放大輸入信號Si并作為輸出信號So輸出。信號強度檢測部92在規(guī)定時期內(nèi)檢測輸入信號Si的信號強度。信號強度保持部93保持由信號強度檢測部92檢測的最大信號強度檢測結(jié)果。信號增益設(shè)定部94將與由信號強度保持部93所保持的最大信號強度相對應(yīng)的一定的增益設(shè)定在信號放大部91中。
在這樣的結(jié)構(gòu)中，對于大的音頻輸入信號，以低增益對信號強度進行放大調(diào)節(jié)，對于小的音頻輸入信號，以高增益對信號強度進行放大調(diào)節(jié)。
專利文獻1日本專利特開平11-75286號公報但是，因為現(xiàn)有技術(shù)的音響裝置是根據(jù)檢測1個規(guī)定時期內(nèi)的輸入信號強度的結(jié)果來設(shè)定增益，所以存在由于無法設(shè)定適合于音頻輸入的平均信號強度與瞬時信號強度兩者的增益，而導(dǎo)致針對音頻輸入信號的增益調(diào)整的跟蹤性不自然的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述問題而完成，其目的在于提供可以自動設(shè)定適合于音頻輸入信號的平均信號強度與瞬時信號強度兩者的增益的音響裝置。
所述目的由下述結(jié)構(gòu)及方法而達成。
本發(fā)明的音響裝置根據(jù)音頻輸入信號的信號強度而自動設(shè)定適當(dāng)?shù)姆糯舐?，所述音響裝置包括第1增益設(shè)定單元，其根據(jù)音頻輸入信號的規(guī)定時期內(nèi)的平均信號強度來設(shè)定增益；第1信號放大單元，其基于由所述第1增益設(shè)定單元設(shè)定的增益來調(diào)節(jié)音頻輸入信號的信號強度；第2增益設(shè)定單元，其根據(jù)所述第1信號放大單元的音頻輸出聲音信號的瞬時信號強度來設(shè)定增益；增益計算單元，其將所述第1增益設(shè)定單元設(shè)定的增益與所述第2增益設(shè)定單元設(shè)定的增益進行合成；以及第2信號放大單元，其基于由所述增益計算單元算出的增益來調(diào)節(jié)音頻輸入信號的信號強度。
本發(fā)明的音響裝置包括開關(guān)單元，其設(shè)定自動可變增益操作的接通及斷開；以及控制單元，當(dāng)所述開關(guān)單元被設(shè)定為斷開時，所述控制單元對所述增益計算單元設(shè)定不會使所述第2信號放大單元的輸入輸出的信號強度發(fā)生變化的增益。
本發(fā)明的音響裝置包括顯示單元，其顯示由所述增益計算單元算出的增益。
本發(fā)明的自動增益放大方法是根據(jù)音頻輸入信號的信號強度自動設(shè)定適當(dāng)?shù)姆糯舐实淖詣涌勺冊鲆娣椒?，所述自動可變增益方法包括?增益設(shè)定步驟，其根據(jù)音頻輸入信號在規(guī)定時期內(nèi)的平均信號強度來設(shè)定增益；第1信號放大步驟，其使用在所述第1增益設(shè)定步驟中設(shè)定的增益來調(diào)節(jié)音頻輸入信號的信號強度；第2增益設(shè)定步驟，其根據(jù)在所述第1信號放大步驟中所獲得的音頻輸出信號的瞬時信號強度來設(shè)定增益；增益計算步驟，其將在所述第1增益設(shè)定步驟中設(shè)定的增益與在所述第2增益設(shè)定步驟中設(shè)定的增益進行合成；以及第2信號放大步驟，其使用在所述增益計算步驟中算出的增益來調(diào)節(jié)音頻輸入信號的信號強度。
發(fā)明的效果因為本發(fā)明的音響裝置是合成兩個增益來設(shè)定第2信號放大單元的增益，所述兩個增益是由第1增益設(shè)定單元根據(jù)平均信號強度而設(shè)定的增益與由第2增益設(shè)定單元根據(jù)瞬時信號強度而設(shè)定的增益，所以對于音頻輸入信號的增益調(diào)整的跟蹤性提高，且可以進行無不適感的可變增益控制。


圖1是表示裝入了本發(fā)明的一實施方式的自動可變增益器的數(shù)字音頻設(shè)備的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖2是表示實現(xiàn)本發(fā)明的一實施方式的自動可變增益器的DSP(digitalsignal processor，數(shù)字信號處理機)功能的方框圖。
圖3是表示裝入了圖1的自動可變增益器的數(shù)字音頻設(shè)備的開關(guān)部的圖。
圖4是表示裝入了圖1的自動可變增益器的數(shù)字音頻設(shè)備的顯示部的圖。
圖5是表示根據(jù)圖1的自動可變增益器的增益A的輸入輸出特性的圖。
圖6是表示根據(jù)圖1的自動可變增益器的增益B的輸入輸出特性的圖。
圖7是表示圖1的自動可變增益器的自動可變增益操作接通及斷開時的增益C的變化的圖。
圖8是表示裝入了圖1的自動可變增益器的數(shù)字音頻設(shè)備的顯示部的顯示例的圖。
圖9是表示現(xiàn)有技術(shù)的自動可變增益器的結(jié)構(gòu)的方框圖。
標(biāo)號的說明1 數(shù)字音頻設(shè)備2 話筒3 前置放大器4 AD轉(zhuǎn)換器5 DSP6 DA轉(zhuǎn)換器7 CPU8 操作部9 顯示部10 功率放大器11 揚聲器20，22 增益設(shè)定部21，24 信號放大部23 增益計算部25 CPU接口31 接通開關(guān)
32 斷開開關(guān)41 儀表具體實施方式
以下，參照附圖詳細說明用以實施本發(fā)明的優(yōu)選的實施形態(tài)。
圖1是表示裝配有本發(fā)明的一實施例的自動可變增益器的音響裝置的數(shù)字音頻設(shè)備的結(jié)構(gòu)方框圖。
圖1中，裝配有本實施例的自動可變增益器的數(shù)字音頻設(shè)備1包括前置放大器3，其將來自話筒2的音頻輸入微弱信號放大到AD轉(zhuǎn)換器4的輸入電平；AD轉(zhuǎn)換器4，其將來自前置放大器3的音頻輸入信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；DSP(數(shù)字信號處理器，digital signal processor)5，其執(zhí)行由AD轉(zhuǎn)換器4數(shù)字信號化的音頻輸入信號的處理；DA轉(zhuǎn)換器6，其將來自DSP5的音頻輸出信號轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號；CPU(central processing unit，中央處理器)7，其控制DSP5；操作部8，其經(jīng)由CPU7發(fā)出控制DSP5的指令；以及顯示部(與顯示單元相對應(yīng))9，其經(jīng)由CPU7將DSP5的狀況顯示給使用者。所述DSP5實現(xiàn)本實施例的自動可變增益器。
與輸入到話筒2的聲音相對應(yīng)的來自話筒2的音頻微弱信號被由數(shù)字音頻設(shè)備1所設(shè)定的增益來放大音頻，并進一步在功率放大器10被放大功率后作為聲音被從揚聲器11輸出。
圖2是表示執(zhí)行根據(jù)本實施例的數(shù)字音頻設(shè)備1的自動可變增益器中執(zhí)行信號處理的DSP5功能的方框圖。圖2中，DSP5包括增益設(shè)定部20，其根據(jù)音頻輸入信號Si在規(guī)定時期內(nèi)的平均信號強度來設(shè)定增益；信號放大部21，其基于由增益設(shè)定部20設(shè)定的增益A來調(diào)節(jié)音頻輸入信號Si的信號強度；增益設(shè)定部22，其根據(jù)信號放大部21的音頻輸出信號的瞬時信號強度來設(shè)定增益；增益計算部23，其將由增益設(shè)定部22設(shè)定的增益B乘以由增益設(shè)定部20設(shè)定的增益A；信號放大部24，其基于增益計算部23設(shè)定的增益C來調(diào)節(jié)音頻輸入信號Si的信號強度；以及CPU接口25，其用以將DSP5連接到CPU7。信號放大部24將調(diào)節(jié)了信號強度的音頻輸入信號Si作為音頻輸出信號So而輸出。
此外，所述增益設(shè)定部20對應(yīng)于第1增益設(shè)定單元，信號放大部21對應(yīng)于第1信號放大單元，增益設(shè)定部22對應(yīng)于第2增益設(shè)定單元，增益計算部23對應(yīng)于增益計算單元，信號放大部24對應(yīng)于第2信號放大單元。
返回到圖1，操作部8中，如圖3所示，設(shè)置了接通自動可變增益操作的接通開關(guān)(與開關(guān)單元相對應(yīng))31、以及斷開自動可變增益操作的斷開開關(guān)(與開關(guān)單元相對應(yīng))32。此外，也可以利用1個開關(guān)交替地接通及斷開自動可變增益操作。
顯示部9中，如圖4所示，設(shè)置了包含直線狀排列的復(fù)數(shù)個LED(發(fā)光二極管，Light Emitting Diode)的儀表41，利用所述儀表41，相對地顯示增益值。本實施例中，將未使輸入輸出的信號強度發(fā)生變化的增益“1”設(shè)定為0dB，以-2，-4，-6，-8，-10，-15，-20dB的8個分辨率來顯示。此外，所述分辨率只是一例，并非限定于此。
其次，說明由DSP5而實現(xiàn)的本實施例的自動可變增益器的動作。此外，假設(shè)本實施例的數(shù)字音頻設(shè)備1以48kHz的取樣頻率進行動作。
未進行自動可變增益操作時，信號放大部24的增益固定為不使輸入輸出的信號強度發(fā)生變化的增益“1”。將所述增益“1”表示為如上所述的0dB。而且，將功率放大器10的放大率設(shè)定為，即使音頻輸入信號Si小，從揚聲器11輸出的聲音也能達到所要求的足夠的強度。此時，音頻輸入信號Si大時，從揚聲器11輸出的聲音過強，從而給作為聽者的使用者帶來例如爆音等不適感。
進行自動可變增益操作時，增益設(shè)定部20在每1秒、即每48000取樣周期檢測音頻輸入信號Si的信號強度的平均值，所述平均值大于或等于-40dBFS(以dBFS表示相對于數(shù)字滿刻度值0dB的相對值)時，使增益以每-0.5dB變化來設(shè)定增益A，并在每1秒繼續(xù)使增益下降變化，以達到圖5所示的輸入輸出特性的增益值。而且，信號強度的平均值小于或等于-40dBFS時，使增益以每+1dB變化來設(shè)定增益A，并在每1秒繼續(xù)使增益上升變化，以達到圖5所示的輸入輸出特性的增益值。并且，在每個取樣周期，信號放大部21使用增益A調(diào)節(jié)音頻輸入信號Si的信號強度，并將其作為增益設(shè)定部22的輸入信號。
增益設(shè)定部22在每個取樣周期檢測信號強度的瞬時值，所述瞬時值大于或等于-20dBFS時，使增益變化來設(shè)定增益B，在每個取樣周期繼續(xù)增益下降變化直至達到圖6所示的輸入輸出特性的增益值。此外，圖6所示的輸入輸出特性在音頻設(shè)備中一般被稱為限制器特性，所述增益設(shè)定部22的增益變化方法已知有各種方法，且增益B以規(guī)定的時間常數(shù)變化。增益計算部23在每個取樣周期，將增益A乘以增益B從而算出增益C，將所述計算結(jié)果賦予信號放大部24。信號放大部24以增益C調(diào)節(jié)音頻輸入信號Si的信號強度，從而輸出輸出音頻信號So。
因此，音頻輸入信號Si較小時，以需要充分的強度從揚聲器11輸出聲音，而音頻輸入信號Si較大時，自動降低放大增益，所以可以從揚聲器11以適度的強度輸出聲音。
而且，因為根據(jù)平均信號強度使增益變化，所以可以避免因高靈敏度地跟蹤信號強度的增益變化而引起的聲音波動。而且，雖然瞬時的大輸入信號未對平均信號強度產(chǎn)生很大的影響，但是對瞬時信號強度產(chǎn)生很大的影響，所以可以高靈敏度地跟蹤過大的信號強度，從而防止從揚聲器11輸出過大的聲音，從而不會給作為聽者的使用者帶來例如爆音等不適感。此外，圖5及圖6所示的增益變化量及輸入輸出特性是一例，并非限定于此。
其次，說明通過使用者的操作而接通及斷開自動可變增益操作時的可變增益的操作。
在自動可變增益操處為接通的狀態(tài)下，使用者按下操作部8的斷開開關(guān)32時，CPU7經(jīng)由DSP5內(nèi)的CPU接口25，設(shè)定“1(＝0dB)”到增益計算部23的增益A與增益B，所述“1(＝0dB)”是沒有使輸入輸出的信號強度發(fā)生變化的增益。并且，在每個取樣周期，根據(jù)式(1)算出增益C。Cn-1的初始值是接通期間最后時刻的增益Cx，以下Cn-1定義為1取樣周期前的算出值Cn。
Cn＝{A+α(Cn-1-A)}×B 式(1)即，利用將α設(shè)為小于或等于1的時間常數(shù)，增益C從接通期間最后時刻的增益Cx平穩(wěn)地變化到“1”并收斂于“1”。圖7以示意性表示增益C的變化的一例。Cx在0～-30dB的范圍內(nèi)變化。
另一方面，在自動可變增益操作斷開的狀態(tài)下，使用者按下操作部8的接通開關(guān)31時，CPU7經(jīng)由DSP5內(nèi)的CPU接口25，將來自增益設(shè)定部20的增益A與來自增益設(shè)定部22的增益B設(shè)定給增益計算部23。并且，在每個取樣周期，根據(jù)式(1)算出增益C。Cn-1的初始值是斷開期間的增益C＝1(＝0dB)，增益C從“1”(＝0dB)平穩(wěn)地變化為增益A乘以增益B的結(jié)果。圖7示意性表示增益C的變化的一例。
即，利用操作部8的斷開開關(guān)32與接通開關(guān)31的操作，使用者可以明確了解接通時的自動可變增益效果。而且，因為接通時與斷開時的增益平穩(wěn)地變化，所以可以抑制切換時的噪音產(chǎn)生。
其次，對使用者說明使自動可變增益操作可視化并顯示的操作。
由增益計算部23算出的增益C經(jīng)由DSP5內(nèi)的CPU接口25發(fā)送到CPU7。CPU7根據(jù)所述增益C的值使顯示部9的儀表41逐步點亮。例如，包括斷開時的增益為0dB時如圖8(a)所示，使0dB部分點亮。增益為-10dB時，如圖8(b)所示，使0、-2、-4、-6、-8、-10dB部分點亮。
即，也包括接通及斷開操作，使用者可以利用儀表41的顯示來識別由自動可變增益操作而引起的增益變化，并且可以明確了解由自動可變增益操作而獲得的效果。
如此，根據(jù)本實施例的自動可變增益器，因為對音頻輸入信號Si設(shè)定增益，其中所述增益是將相對音頻輸入信號Si的平均信號強度的增益乘以相應(yīng)于瞬時信號強度而得來的增益，所以可以提高對音頻輸入信號Si的增益調(diào)整的跟蹤性且可以進行無不適感的可變增益控制。
而且，本發(fā)明具備可以設(shè)定自動可變增益操作的接通及斷開的斷開開關(guān)32與接通開關(guān)31，因為在斷開時對增益計算部23設(shè)定增益“1”，所述“1”是沒有使信號放大部24的輸入輸出的信號強度發(fā)生變化的增益，所以使用者可以明確地識別接通時的自動可變增益效果。而且，因為在增益計算部23中使接通時與斷開時的增益平穩(wěn)地變化，所以可以抑制切換時的噪音產(chǎn)生。
而且，因為具備使增益計算部23算出的增益可視化的儀表41，所以使用者可以明確了解由自動可變增益操作而達到的效果。
此外，本實施例中，增益設(shè)定部20是檢測音頻輸入信號Si在規(guī)定時期內(nèi)的平均音頻信號強度，但是也可檢測規(guī)定時期內(nèi)的最大值。另外，也可使用最大值與平均值的關(guān)系式來算出。而且，也可在不同規(guī)定時期檢測最大值與平均值。
另外，本實施例中，描述了設(shè)置在數(shù)字音頻設(shè)備內(nèi)的自動可變增益器，在模擬音頻設(shè)備中當(dāng)然也是可以實施的。
而且，參照特定的實施例詳細地說明了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員明白在不脫離本發(fā)明的精神與范圍的情況下可變更或修正本發(fā)明。
本申請案以2004年5月31日申請的日本專利申請案(日本專利特愿2004-160829)為基礎(chǔ)，其內(nèi)容在此作為參照而被引用。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明可以適用于能根據(jù)來自話筒等的音頻輸入信號的信號強度自動設(shè)定適當(dāng)?shù)姆糯舐实囊纛l設(shè)備。
權(quán)利要求
1.音響裝置，包括第1增益設(shè)定單元，其根據(jù)音頻輸入信號在規(guī)定期間內(nèi)的平均信號強度來設(shè)定增益；第1信號放大單元，其基于由所述第1增益設(shè)定單元設(shè)定的增益來調(diào)節(jié)音頻輸入信號的信號強度；第2增益設(shè)定單元，其根據(jù)所述第1信號放大單元的音頻輸出信號的瞬時信號強度來設(shè)定增益；增益計算單元，其將所述第1增益設(shè)定單元設(shè)定的增益與所述第2增益設(shè)定單元設(shè)定的增益進行合成；以及第2信號放大單元，其基于由所述增益計算單元算出的增益來調(diào)節(jié)音頻輸入信號的信號強度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的音響裝置，包括開關(guān)單元，其設(shè)定自動可變增益操作的接通及斷開；以及控制單元，當(dāng)所述開關(guān)單元被設(shè)定為斷開時，所述控制單元對所述增益計算單元設(shè)定不會使所述第2信號放大單元的輸入輸出的信號強度發(fā)生變化的增益。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的音響裝置，包括顯示單元，其顯示由所述增益計算單元算出的增益。
4.自動可變增益方法，包括第1增益設(shè)定步驟，其根據(jù)音頻輸入信號在規(guī)定期間內(nèi)的平均信號強度來設(shè)定增益；第1信號放大步驟，其使用在所述第1增益設(shè)定步驟中設(shè)定的增益來調(diào)節(jié)音頻輸入信號的信號強度；第2增益設(shè)定步驟，其根據(jù)在所述第1信號放大步驟中獲得的音頻輸出信號的瞬時信號強度來設(shè)定增益；增益計算步驟，其將在所述第1增益設(shè)定步驟中設(shè)定的增益與在所述第2增益設(shè)定步驟中設(shè)定的增益進行合成；以及第2信號放大步驟，其使用在所述增益計算步驟中算出的增益來調(diào)節(jié)音頻輸入信號的信號強度。
全文摘要
本發(fā)明的課題是提供一種音響裝置，其可以自動設(shè)定適合于音頻輸入的平均信號強度與瞬時信號強度兩者的增益，而且，使用者可以容易地識別通過切換自動可變增益操作的接通及斷開而達到的效果，進而，使用者可以容易地識別增益值的變化。所述音響裝置包括增益設(shè)定部(20)，其根據(jù)規(guī)定時期內(nèi)平均的聲音強度來設(shè)定增益；及增益設(shè)定部(22)，其根據(jù)瞬時信號強度來設(shè)定增益，所述音響裝置利用增益A乘以增益B而得到的增益C來調(diào)節(jié)音頻輸入信號(Si)的信號強度。
文檔編號H03G3/00GK1961479SQ20058001730
公開日2007年5月9日 申請日期2005年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月31日
發(fā)明者山田勝志 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社