JPH0722436B2 - 音響再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はカーステレオなどに用いられる音響再生装置に
関するものである。

従来の技術 一般に音響再生装置において、低音の再生能力を向上さ
せるためには音響的にコントロールする場合と電気的に
コントロールする場合との２つの方法がある。

音響系で見ると、大口径の低音再生用スピーカ（ウー
ハ）を大容量のボックスに取付けることにより重低音を
再生できるが、このような大形のボックスでは設置のた
めに大きなスペースが必要となるため、ホームオーディ
オ用としては問題が少ないがポータブルタイプのシステ
ムや車の中に設置するカーオーディオ用としては全く実
用的でない。即ち車の中に設置するスピーカボックスは
そのスペースが限られており、小型であることが条件と
なる。小型のスピーカシステムの低域再生能力は低く、
たとえば12cm口径のスピーカを1.5のボックスに入れ
た場合、ｏ（最低共振周波数）は第４図に示すように
150〜180Hz程度に上昇する。このため小型のシステムで
100Hz以下の音圧を上げることは困難であり、従って電
気的に補正することが必要となってくる。

電気的に補正する機能としては従来トーンコントロール
による低域ブーストやラウドネスコントロール等があ
る。人間の耳の特性（Fletcher−Munsonなどの等ラウド
ネス曲線）によって音量が低くなると低音域が聞こえに
くくなるため、この補正を目的としたものがラウドネス
コントロールである。このラウドネスコントロールは50
0Hz以下の帯域を盛り上げているものが多いが、500Hzま
でを盛り上げると音声（人の声）も音色が変化し、こも
った太い声になってしまうため使用されないことの方が
多い。

従来のトーンコントロールやラウドネスコントロールで
低域の補正はある程度可能であるが、それはアンプの出
力電力が大きい場合であり、ポータブルシステムやカー
オーディオの場合など、電源電圧が６〜12V程度と低い
場合は出力電力不足で補正することができない。たとえ
ばカーオーディオ用として用いられるパワーアンプの出
力は通常18〜20W程度が上限であるDC−DCコンバータを
使用して電源電圧を上げれば出力は大きいが、コスト面
及び取付スペースの問題が大きく、極く一部を除いては
用いられていない。アンプで低域の補正を行うために
は、たとえば第４図の例で70Hzの出力音圧レベルを150H
zの出力音圧レベルと同等にするためには70Hzで＋12dB
以上の増幅度が必要である。さらにラウドネス補正も付
加すると合計20dB以上の増幅度が必要となってくるが、
これだけ増幅することはアンプの出力が限られているた
め不可能である。つまり音楽ソースのピークレベルは平
均レベルに対し＋6dB以上も高いため、アンプで20dB以
上も増幅していると少しゲインを上げただけでパワーア
ンプの出力がクリップしてしまい、異常音を生じると共
にスピーカが破壊する場合もある。

発明が解決しようとする問題点 ポータブルシステムやカーオーディオのような小型のボ
ックスを用いたスピーカシステムで、さらにアンプの出
力が限られている条件下で大音量時にも又小音量時にも
十分な低音を再生し、さらに、大入力時にもアンプのク
リップがなく、即ち異常音のない音響再生装置は従来に
は前記のような問題点により実現できていなかった。

問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決し小型のスピーカシステムで
十分な低音を再生するため、スピーカボックスの中にア
ンプ回路を組込み、このアンプ回路にオートラウドネス
コントロール機能と、さらに大入力時の異常音を抑える
リミッタ機能を有するものである。

作用 このような構成でアンプ回路は、入力信号を低音域部と
中高音域部に分割し、低音域部に対数圧縮形の増幅回路
を挿入し、その後低音域部と中高音域部を混合して１つ
の信号として電力増幅を行っている。このため、低音域
部と中高音域部の増幅度を比較すると、低音域部のレベ
ルの変化は中高音域部の1/2となっておりこれによって
ラウドネス補正を行っている。又、大入力時に対しては
圧縮度が非常に大となっているためパワーアンプへの入
力が制限されアンプがクリップすることもないものとな
る。

実施例 以下、本発明の音響再生装置について実施例を用いて説
明する。

本発明の一実施例を第１図に示す。

まず、ハイパスフィルタ（H.P.F）１、バンドパスフィ
ルタ（B.P.F）２によって入力信号を低音域部と中高音
域部に分割する。対数圧縮アンプ３は入力信号を対数的
に圧縮するアンプで最大入力時よりやや低い入力の時の
入出力ゲインを１としてある。ローパスフィルタ（L.P.
F）４はfc（カットオフ周波数）を150Hzとしてある。混
合回路６は低音域部と中高音域部をミックスする回路で
ある。まず入力信号はバンドパスフィルタ２で6dB増幅
される。このバンドパスフィルタ２の帯域及び増幅度は
使用するスピーカやボックスの容量、取付位置等によっ
て決定される。次に信号は対数圧縮アンプ３によってダ
イナミックレンジが圧縮される。即ち、基準レベル（入
出力のゲインが１となるレベル）以下の信号はそのレベ
ルが低くなる程相対的に増幅度が高くなるように動作
し、又、逆に基準レベル以上の信号はそのレベルが高く
なる程増幅度が低くなるように動作する。この対数圧縮
アンプ３により入力のダイナミックレンジに対し出力の
ダイナミックレンジは対数的に1/2となる。この対数圧
縮アンプ３の入出力特性を第２図に示す。最大入力より
低いレベルを基準レベルに設定すると、それ以上の入力
に対してはリミッタとして動作することになる。

この低音域部の入出力特性の非直線性により、信号レベ
ルが低い時は相対的に低音の音量が大きくなり、また入
力信号が大きくなってフルパワー近くになると低音の音
量と中高音の音量は同じレベルとなる。即ち聴感補正を
行うことができるものである。この回路のfcは150Hzで
あり、従来のラウドネスコントロールによって生じる声
音の不自然さ等の問題は生じない。ステレオ再生におい
て、音の方向感は150Hz以下の低い周波数ではほとんど
なくなるという点から、150Hz以下をブーストして左右
の低音のレベルが接近してもステレオ感は失なわないも
のである。さらに、バンドパスフィルタ２のブースト周
波数及びブースト量により、中心周波数が早くリミッタ
が働くため、低レベルの出力時は、その音圧周波数特性
は三角形の形をしているが、出力レベルが高くなるにつ
れて、山が圧縮され、次第に台形の形となってくる。こ
れは限られた出力のパワーアンプで低出力時にブースト
量が大のために低音のダイナミックレンジが狭いと感じ
る問題を解決するため、大出力時にブーストする帯域を
広げることによって聴感上低音が増加したと感じるよう
にコントロールを行うためである。

本発明の回路を用い12cm口径のスピーカユニットを1.5
のボックスに取付け自動車内に配置した音響再生装置
の音響特性を第３図に示す。この図でわかるように小音
量時は低音が20dB近くも盛り上っており、又、フルパワ
ー時は全帯域でフラットな特性となっている。

発明の効果 以上述べてきたように、本発明はポータブルシステムや
車載用システム等限られた出力のパワーアンプを使用す
る小形のスピーカシステムの場合に問題となる重低音の
不足を解決すると共に人間の耳の聴感補正を極めて自然
に行うオートラウドネスコントロール機能と、異常音の
発生を制御するリミッタ機能を同時に得ることができる
小形で高性能の音響再生装置を低コストで実現できるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の音響再生装置の一実施例によるアンプ
回路のブロック図、第２図は本発明に用いる対数圧縮回
路の入出力特性図、第３図は本発明の音響再生装置の出
力音圧周波数特性図、第４図は従来例として小型のスピ
ーカシステムの出力音圧周波数特性図である。 １……ハイパスフィルタ（H.P.F）、２……バンドパス
フィルタ（B.P.F）、３……対数圧縮アンプ、４……ロ
ーパスフィルタ（L.P.F）、５……リニアアンプ、６…
…混合回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スピーカと音声帯域増幅器を内蔵し、上記
   音声帯域増幅器が、入力信号を低音域部と中高音域部に
   分割する回路と、上記低音域部の出力に接続された非線
   系の対数圧縮アンプと、この対数圧縮アンプの出力に接
   続されたローパスフィルタと、このローパスフィルタの
   出力と上記中高音域部の出力を合成する混合回路を有し
   ていることを特徴とする音響再生装置。