JPH089990Y2

JPH089990Y2 - 音域拡大装置

Info

Publication number: JPH089990Y2
Application number: JP1985116355U
Authority: JP
Inventors: 俊光森
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1985-07-31
Filing date: 1985-07-31
Publication date: 1996-03-21
Anticipated expiration: 2000-07-31
Also published as: JPS6226996U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この考案は、オーディオ再生装置等における音声信号
の占有帯域を拡大する音域拡大装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

従来オーディオ再生装置等においては、入力信号を適
当に増幅した後に音声信号として出力するようにしてい
た。

〔考案が解決しようとする問題点〕

従来のオーディオ装置等は、入力信号に手を加えずに
再生を行っている為、その入力信号の種類によって高音
域又は重低音信号の不足が生じていた。

というのは、オーディオ信号等に変換される前の生の
音には、様々な周波数の音が含まれており、その中には
可聴領域又は非可聴領域に関わらず高音域の音も含まれ
ている。しかし、オーディオ信号には、生の音を入力す
るマイクや録音手段等の周波数特性により、生の音が持
つ周波数は含まれていない。そして、従来のオーディオ
装置等は、そのようなオーディオ信号を増幅して出力す
るだけであるため、高音域の音を補えない。このため、
生の音の高音域に対応する音を得ることができないとい
う問題点があった。

また、低音域に関しても同様に、オーディオ信号に
は、可聴領域又は非可聴領域に関わらず低音域の周波数
が補えない。このため、生の音の低音域に対応する音を
得ることができないという問題点があった。

そこで、本考案は上記のような問題点を解決するため
に、入力されたオーディオ信号から特定の周波数帯域を
抽出して、その２倍音又は1/2倍音の音を生成し、それ
を元のオーディオ信号に補充して再生し、オーディオ信
号変換前の生の音に近づける音域拡大装置を得ることを
目的とする。

［問題を解決するための手段］この考案に係る音域拡大装置は、入力されたオーディ
オ信号から第１の周波数f₁を含む複数の帯域信号を抽出
出力する第１のバンドパスフィルタと、第１のバンドパ
スフィルタの出力信号どうしを乗算することによって、
第１の周波数f₁の定数ｎ倍の第２の周波数nf₁を含む複
数の信号に周波数変換する周波数変換器と、周波数変換
器の乗算された出力信号から、第２の周波数nf₁を中心
とする帯域信号を抽出する第２のバンドパスフィルタ
と、第２のバンドパスフィルタの出力を入力されたオー
ディオ信号に加算する加算器とを備えている。

［作用］この考案においては、第１のバンドパスフィルタが入
力されたオーディオ信号から、第１の周波数f₁を含む複
数の帯域信号を抽出する。

次に、周波数変換器が、第１のバンドパスフィルタの
出力信号（複数の周波数信号からなる）どうしを乗算す
ることによって、例えば、ｎ＝２の時は、第１の周波数
f₁の２倍の周波数を中心とする帯域信号を含む信号に変
換する。

次に、第２のバンドパスフィルタは、周波数変換器の
出力信号から、第１の周波数f₁の２倍（ｎ＝２の時）の
周波数を中心とする帯域信号を抽出する。

そして、加算器は第２のバンドパスフィルタの出力
を、入力されたオーディオ信号に加算することにより、
入力されたオーディオ信号が再現できなかった高音域が
拡大される。

〔考案の実施例〕

以下、この考案の実施例を説明する。第１図は一実施
例に係る高音域拡大装置のブロック図である。図におい
て、（１）は緩衝増幅器、（２）は中高域信号のf₁を中
心周波数とした狭帯域のバンドパスフィルタである。
（３）は周波数変換器で、この実施例では４象限の乗算
器（31）が用いられている。（４）は2f₁を中心周波数
とした狭帯域のバンドパスフィルタ、そして（５）は加
算器を示す。

次に第１図の実施例の動作を説明する。第１図におい
て、入力信号が緩衝増幅器（１）で増幅器された後f₁→
θ₁を中心周波数とするバンドパスフィルタ（２）によ
り、ｆ（θ）＝Acosθ₁＋Bcosθ₂で表される出力を得
る。但し、Acosθ₁は、高音域に位置する希望信号（後
述の２θ₁成分の信号）の生成の基になる任意の中高音
域の周波数信号であり、Bcosθ₂は、θ₁成分を抽出する
狭帯域のバンドパスフィルタ（２）を用いても取り除く
ことのできない成分、つまりバンドパスフィルタ（２）
の有限の所定帯域幅の帯域内の不要周波数f₂（f₂≠f₁）
の信号である。また振幅レベルについてはＡ＞＞Ｂであ
る。バンドパスフィルタ（２）の出力は乗算器（31）に
より f²（θ）＝A²cos²θ₁＋2ABcosθ₁cosθ₂＋B²cosθ₂ ＝A²/2・（cos2θ₁＋１）＋2AB｛cos（θ₁＋θ
₂）＋cos（θ₁−θ₂）｝＋B²/2・（cos2θ₂＋１）となる。このままだと、希望信号２θ₁の他に、２θ₂、
θ₁＋θ₂及びθ₁−θ₂の成分が含まれることになり、結
果として希望信号２θ₁に対応する2f₁の他に不要信号と
みなされるもの、つまり２倍波２θ₂に対応する2f₂、中
高音域信号θ₁と不要信号θ₂とのビート成分θ₁＋θ₂若
しくはθ₁−θ₂にそれぞれ対応するf₁＋f₂、f₁−f₂の周
波数を有する信号、及び直流成分A²/2＋B²/2が派生す
る。したがって、２f₁→２θ₁を中心とするバンドパス
フィルタ（４）により、これらの不要信号を除去し、結
果としてＦ（θ）＝（A²/2）・cos2θ₁という希望信号
を得る。この技術思想を用いれば、例えば、バンドパス
フィルタ（２）に、中心周波数θ₁がそれぞれ違った複
数の値を持たせ、それぞれの違った値の中心周波数の２
倍の周波数に共々バンドパス特性を持たせたバンドパス
フィルタ（４）の出力信号と、入力信号を加算器（５）
で加算するような構成にする。加算器（５）の出力は、
それぞれの２θ₁に対応する２倍のf₁に相当するそれぞ
れの希望信号2f₁が加算され、結果として入力信号のう
ちの任意の複数の中高音域に対する高音域信号が含まれ
たものとなることは明らかである。

第２図はこの考案の他の実施例に係る高音域拡大装置
のブロック図で、第３図はその動作波形図である。第１
図ど同一符号のものは同一のものを示すものとする。
（3A）は周波数変換器で、正相増幅器（32）、反転増幅
器（33）、及びダイオード（D1），（D2）から構成され
ている。

次に第２図の実施例の動作を説明する。入力信号は緩
衝増幅器（１）で増幅された後、f₁を中心周波数とする
バンドパスフィルタ（２）によって第３図（Ａ）の波形
となる。増幅器（32），（33）の出力はお互いに逆位相
であり、検波ダイオード（D1），（D2）によって第３図
（Ｂ）の波形を得る。加算器（５）の出力の波形は、2f
₁を中心周波数とするバンドパスフィルタ（４）によっ
て不要信号成分が除去され、第３図（Ｃ）のような、バ
ンドパスフィルタ（２）の出力信号である第３図（Ａ）
の周波数の２倍の周波数の信号波形となる。次に、その
信号と入力信号とを加算器（５）に加えて合成する。加
算器（５）の出力は、上記のような合成により高音域信
号が含まれたものとなる。

第４図はこの考案の他の実施例に係る低温域拡大装置
のブロック図で、第５図はその動作波形図である。第１
図と同一符号のものは同一のものを示すものとする。
（2A）は低温域信号のf₁を中心周波数としたバンドパス
フィルタである。（3B）は周波数変換器で、正相増幅器
（34）、反転増幅器（35）、1/n分周器（36）、スイッ
チング素子（37），（38）、加算器（39）、及びダイオ
ード（D3）〜（D6）から構成されている。そして、（4
A）はf₁/2を中心周波数としたバンドパスフィルタを示
す。

次に第４図の実施例の動作を説明する。入力信号は緩
衝増幅器（１）で増幅された後バンドパスフィルタ（2
A）によって第５図（Ａ）の波形となる。増幅器（3
4），（35）は互いに逆相である為、それらの後続する
ダイオード（D3）〜（D6）によって検波された信号は各
々第５図（Ｂ），（Ｃ）の信号波形となる。又バンドパ
スフィルタ（2A）に後続している1/2分周器（36）の出
力は、第５図（Ｄ），（Ｅ）の波形となる。この信号に
よってスイッチング素子（37），（38）を交互に制御
し、前述の第５図（Ｂ），（Ｃ）に示された信号から
（Ｆ），（Ｇ）の信号を得る。そしてそれらを加算器
（39）によって加算して第５図（Ｈ）の信号を得る。こ
の信号は中心周波数f₀/2とするバンドパスフィルタ（4
A）によって不要信号成分が除去され第５図（Ｉ）の信
号となる。このバンドパスフィルタ（4A）の出力は、任
意の低音域信号の周波数f₁が1/2分周された信号に変換
された信号となる。又、バンドパスフィルタ（2A）に中
心周波数f₁の値がそれぞれ違った複数の値のf₁₁、f₁₂、
f₁₃…を持たせ、それぞれのf₁₁、f₁₂、f₁₃…の1/2の周
波数にバンドパス特性を持たせたバンドパスフィルタ
（4A）の出力信号と、入力信号とを加算器（５）に加算
するような構成にすれば、これらのf₁₁、f₁₂、f₁₃…と
いう低音域信号の周波数の1/2の周波数である重低音域
信号の再生が可能となる。なお、この考案において周波
数変換器は上述の実施例に示されたものに限定されるも
のではなく、適宜変形し得るものであることはいうまで
もない。また、1/2分周器（36）は、1/2分周の場合の例
であるが、希望分周に対応した分周器に置き換えられ
る。

〔考案の効果〕

以上のようにこの考案によれば、入力される音信号か
ら所定の周波数帯域の信号を抽出し、その出力信号どう
しを乗算することによって、出力信号の定数倍の周波数
帯域の信号に周波数変換し、周波数変換した出力信号か
ら不要な信号成分を除去して入力される音信号に加算す
る加算するようにしたことにより、高音域が広がるとい
う効果が得られている。

また、第１のバンドパスフィルタからの出力信号を全
波整流した脈動信号を得て、第２のバンドパスフィルタ
がこの周波数変換器の出力信号である脈動信号から不要
な信号成分を除去した後に、入力される音信号とこの不
要成分が除去された出力信号とを合成するようにしたの
で、簡単な構成でもって、高音域が広がる効果が得られ
る。

さらに、第１のバンドパスフィルタからの出力信号の
正及び負成分をそれぞれ全波整流し、全波整流した両方
の脈動信号を、第１のバンドパスフィルタからの出力信
号の周波数を1/n（ｎは２以上の整数）で交互に分割
し、分割した両方の信号を合成した出力信号を第２のバ
ンドパスフィルタに出力し、不要な信号成分を除去した
後に、不要な信号成分が除去された周波数変換器の出力
信号と入力される音信号とを合成するようにしたことに
より、低域が拡大されるため、重低音が得ることができ
るという効果が得られている。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例に係る高音域拡大装置のブ
ロック図、第２図及び第３図はこの考案の他の実施例に
係る高音域拡大装置のブロック図及びその動作波形図、
第４図及び第５図はこの考案の他の実施例に係る低音域
拡大装置のブロック図及びその動作波形図である。（２）：第１のバンドパスフィルタ（３）：周波数変換器（４）：第２のバンドパスフィルタ（５）：加算器なお、図中同一符号は同一又は相当部を示す。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】入力されたオーディオ信号から第１の周波
数f₁を含む複数の帯域信号を抽出し、出力する第１のバ
ンドパスフィルタと、該第１のバンドパスフィルタの出力信号どうしを乗算す
ることによって、前記第１の周波数f₁の定数ｎ倍（ｎは
２以上の整数）の第２の周波数nf₁を含む複数の信号に
周波数変換する周波数変換器と、該周波数変換器の乗算された出力信号から、前記第２の
周波数nf₁を中心とする帯域信号を抽出する第２のバン
ドパスフィルタと、該第２のバンドパスフィルタの出力を前記入力されたオ
ーディオ信号に加算する加算器とを備えたことを特徴とする音域拡大装置。
【請求項２】前記周波数変換器は、前記第１のバンドパ
スフィルタからの出力信号を、並列に入力し、且つ全波
整流し、前記第２の周波数nf₁を中心とする帯域信号を
抽出する第２のバンドパスフィルタに出力する実用新案
登録請求の範囲第１項記載の音域拡大装置。
【請求項３】前記周波数変換器は、前記第１のバンドパ
スフィルタからの出力信号の正及び負成分をそれぞれ全
波整流し、該全波整流した正及び負成分の両方の脈動信
号を、前記第１のバンドパスフィルタの出力信号の周波
数を1/nに分周する分周器の出力で定まる正及び負のタ
イミングに分割し、該分割した正及び負の両方の信号を
合成した出力信号を前記第２のバンドパスフィルタに出
力する実用新案登録請求の範囲第１項記載の音域拡大装
置。
【請求項４】前記定数ｎがｎ＝２であることを特徴とす
る実用新案登録請求の範囲第１項、第２項又は第３項記
載の音域拡大装置。