音信号处理装置、音响系统及音信号处理方法与流程

1.本发明涉及一种音信号处理装置、音响系统及音信号处理方法。


背景技术：

2.专利文献1公开了将从1个放大装置输出的1个音信号供给至高频带用扬声器(高频扬声器)和低频带用扬声器(低频扬声器)这两者的音响系统。
3.专利文献1：日本特开2012－74780号公报
4.在专利文献1所记载的音响系统搭载于车辆等的情况下，有时无法提高放大装置的电源电压。因此，如果大振幅的音信号被供给至放大装置，则放大装置容易输出具有以电源电压(钳位电压)钳位后的波形的音信号。被钳位的波形包含因钳位引起的高频带的频率成分。
5.因钳位引起的高频带的频率成分如果从放大装置供给至高频带用扬声器，则高频带用扬声器会输出因高频带的频率成分引起的噪声。


技术实现要素：

6.本发明的一个方式的目的在于，提供一种在从放大装置输出的音信号被供给至高频带用扬声器和低频带用扬声器这两者的状况下，能够降低来自高频带用扬声器的输出音所包含的噪声成分的技术。
7.本发明的一个方式涉及的音信号处理装置针对向高频带用扬声器和低频带用扬声器供给第1音信号的放大装置，供给输出音信号，所述音信号处理装置包含：高通滤波器，其通过从输入音信号将低频带频率成分去除而生成高频带音信号；振幅限制部，其通过以不超过与从所述放大装置输出的所述第1音信号被钳位的钳位电压对应的基准值的方式对所述输入音信号进行振幅限制而生成第2音信号；低通滤波器，其通过从由所述振幅限制部生成的所述第2音信号将高频带频率成分去除而生成低频带音信号；以及合成部，其通过将由所述高通滤波器生成的所述高频带音信号和由所述低通滤波器生成的所述低频带音信号合成而生成所述输出音信号。
8.本发明的其他方式涉及的音信号处理装置针对向高频带用扬声器和低频带用扬声器供给第1音信号的放大装置，供给输出音信号，所述音信号处理装置包含：高通滤波器，其通过从输入音信号将低频带频率成分去除而生成高频带音信号；第1低通滤波器，其通过从所述输入音信号将高频带频率成分去除而生成滤波器输出信号；振幅限制部，其通过以不超过与从所述放大装置输出的所述第1音信号被钳位的钳位电压对应的基准值的方式对所述滤波器输出信号进行振幅限制而生成第2音信号；第2低通滤波器，其通过从由所述振幅限制部生成的所述第2音信号将高频带频率成分去除而生成低频带音信号；以及合成部，其通过将由所述高通滤波器生成的所述高频带音信号和由所述第2低通滤波器生成的所述低频带音信号合成而生成所述输出音信号。
9.本发明的另一其他方式涉及的音响系统包含上述的音信号处理装置、所述高频带
用扬声器、所述低频带用扬声器和所述放大装置。
10.本发明的另一其他方式涉及的音信号处理方法是由计算机实现的，针对向高频带用扬声器和低频带用扬声器供给第1音信号的放大装置供给输出音信号，在所述音信号处理方法中，通过从输入音信号将低频带频率成分去除而生成高频带音信号，通过以不超过与从所述放大装置输出的所述第1音信号被钳位的钳位电压对应的基准值的方式对所述输入音信号进行振幅限制而生成第2音信号，通过从所述生成的第2音信号将高频带频率成分去除而生成低频带音信号，通过将所述生成的高频带音信号和所述生成的低频带音信号合成而生成所述输出音信号。
11.本发明的另一其他方式涉及的音信号处理方法是由计算机实现的，针对向高频带用扬声器和低频带用扬声器供给第1音信号的放大装置供给输出音信号，在所述音信号处理方法，通过从输入音信号将低频带频率成分去除而生成高频带音信号，通过从所述输入音信号将高频带频率成分去除而生成滤波器输出信号，通过以不超过与从所述放大装置输出的所述第1音信号被钳位的钳位电压对应的基准值的方式对所述滤波器输出信号进行振幅限制而生成第2音信号、通过从所述生成的第2音信号将高频带频率成分去除而生成低频带音信号，通过将所述生成的高频带音信号和所述生成的低频带音信号合成而生成所述输出音信号。
附图说明
12.图1是表示第1实施方式涉及的音响系统1的一个例子的图。
13.图2是表示第1音信号c1的一个例子的图。
14.图3是表示音信号处理装置40的一个例子的图。
15.图4是表示振幅限制部103执行的振幅限制的一个例子的图。
16.图5是表示音响系统1的动作的一个例子的图。
17.图6是表示第1变形例的图。
18.图7是表示第1变形例的音响系统1的动作的一个例子的图。
具体实施方式
19.a：第1实施方式
20.a1：音响系统1
21.图1是表示第1实施方式涉及的音响系统1的一个例子的图。音响系统1是向高频扬声器10和低频扬声器20这两者供给第1音信号c1的系统。第1音信号c1是通过波形表示声音的信号。音响系统1搭载于汽车等车辆100。
22.车辆100由车辆100的搭乘者进行驾驶。车辆100可以不由车辆100的搭乘者进行驾驶而执行自动驾驶。车辆100包含音响系统1、车轮2a～2d、操作部3和音源4。
23.车轮2a及2b分别是车辆100的前轮。车轮2c及2d分别是车辆100的后轮。车辆100可以除了车轮2a～2d以外还具有追加的车轮。
24.操作部3是触摸面板。操作部3不限于触摸面板，可以是具有各种操作按钮的操作盘。操作部3接受由车辆100的搭乘者进行的操作。以下，将“车辆100的搭乘者”称为“用户”。
25.音源4生成音信号a1。音信号a1是表示声音的信号。音信号a1的振幅越大，音信号
a1表示的声音的音量越大。
26.音响系统1具有高频扬声器10、低频扬声器20、存储装置30、音信号处理装置40和放大装置50。存储装置30也可以是音响系统1的外部要素。
27.高频扬声器10是高频带用扬声器的一个例子。高频带是指高音域。低频扬声器20是低频带用扬声器的一个例子。低频带是指低音域。高频扬声器10和低频扬声器20位于车辆100的车室。高频扬声器10和低频扬声器20的交越频率(crossover frequency)为3khz。高频扬声器10和低频扬声器20的交越频率不限于3khz，例如可以高于3khz，也可以低于3khz。
28.存储装置30是能够由计算机读取的记录介质(例如，能够由计算机读取的非临时性(non transitory)的记录介质)。存储装置30包含非易失性存储器和易失性存储器。非易失性存储器例如是rom(read only memory)、eprom(erasable programmable read only memory)及eeprom(electrically erasable programmable read only memory)。易失性存储器例如是ram(random access memory)。
29.存储装置30对程序p1进行存储。程序p1规定音信号处理装置40的动作。存储装置30可以对从未图示的服务器的存储装置读取的程序p1进行存储。在该情况下，服务器的存储装置是能够由计算机读取的记录介质的一个例子。
30.音信号处理装置40包含1个或多个cpu(central processing unit)。1个或多个cpu是1个或多个处理器的一个例子。音信号处理装置、处理器及cpu分别是计算机的一个例子。
31.音信号处理装置40从存储装置30读取程序p1。音信号处理装置40通过执行程序p1而实现各种功能。
32.音信号处理装置40根据音信号a1而生成输出音信号b1。输出音信号b1是通过波形表示声音的信号。输出音信号b1是向放大装置50供给的信号。
33.放大装置50通过将输出音信号b1放大而生成第1音信号c1。放大装置50将第1音信号c1供给至高频扬声器10和低频扬声器20。
34.放大装置50具有被固定的增益(放大率)。在通过将输出音信号b1以放大装置50的增益进行放大而得到的放大信号h1超过放大装置50的钳位电压的情况下，放大装置50生成通过将放大信号h1以钳位电压进行钳位而得到的信号，作为第1音信号c1。
35.图2是表示被钳位后的第1音信号c1的一个例子的图。电压+vf和电压－vf分别是钳位电压。放大信号h1超过钳位电压的状况包含放大信号h1大于电压+vf的状况、放大信号h1小于电压－vf的状况。
36.被钳位后的第1音信号c1会包含第1音信号c1的高次谐波。第1音信号c1的高次谐波构成高频带频率成分。如果第1音信号c1的高次谐波被供给至高频扬声器10，则高频扬声器10会对因第1音信号c1的高次谐波引起的噪声进行放音。
37.影响噪声的发生的钳位电压依赖于放大装置50的电源电压。放大装置50的电源电压是从车辆100供给的。因此，在车辆100无法将高的电源电压供给至放大装置50的情况下，在放大装置50，容易发生作为噪声的原因的钳位。
38.音信号处理装置40生成在放大装置50没有发生钳位的音信号，作为输出音信号b1。
39.a2：音信号处理装置40
40.图3是表示音信号处理装置40的一个例子的图。音信号处理装置40通过执行程序p1而作为调整部101、hpf(high pass filter：高通滤波器)102、振幅限制部103、lpf(low pass filter：低通滤波器)104、及合成部105起作用。调整部101、hpf 102、振幅限制部103、lpf 104、及合成部105的至少1个可以由dsp(digital signal processor)及asic(application specific integrated circuit)等电路构成。调整部101可以是音信号处理装置40的外部要素。调整部101可以省略。
41.调整部101通过对音信号a1的振幅进行调整而生成输入音信号d1。例如，调整部101通过与用户的音量操作相对应地对音信号a1的振幅进行调整而生成输入音信号d1。
42.如果操作部3从用户接受到使音量增加的操作，则调整部101使音信号a1的振幅增大。例如，在使音量增加的操作是仅将音信号a1的低音成分放大的操作的情况下，调整部101通过使音信号a1的低音成分的振幅增大并且维持音信号a1的高音成分的振幅，从而生成输入音信号d1。
43.如果操作部3从用户接受到使音量减小的操作，则调整部101使音信号a1的振幅减小。例如，在使音量减小的操作是仅将音信号a1的低音成分减小的操作的情况下，调整部101通过使音信号a1的低音成分的振幅减小并且维持音信号a1的高音成分的振幅，从而生成输入音信号d1。
44.调整部101也可以通过与车辆100的状态相对应地对音信号a1的振幅进行调整，从而生成输入音信号d1。车辆100的状态例如是车辆100的速度的状态、或车辆100的加速度的状态。例如，车辆100的加速度越大，调整部101使音信号a1的振幅越大。车辆100的速度越大，调整部101可以使音信号a1的振幅越大。在不调整音信号a1的振幅的情况下，调整部101将音信号a1作为输入音信号d1而输出。
45.输入音信号d1包含低频带频率成分和高频带频率成分。低频带频率成分是具有小于hpf 102的截止频率的频率的成分。高频带频率成分是具有lpf 104的截止频率以上的频率的成分。由低频带频率成分构成的信号的振幅大于由高频带频率成分构成的信号的振幅。
46.hpf 102是2阶的iir滤波器(infinite impulse response filter)。hpf 102不限于2阶的iir滤波器，例如可以是1阶的iir滤波器或3阶的iir滤波器。hpf 102也可以是fir滤波器(finite impulse response filter)这样的与iir滤波器不同的数字滤波器。
47.hpf 102的截止频率与高频扬声器10和低频扬声器20的交越频率相同。hpf 102的截止频率也可以与高频扬声器10和低频扬声器20的交越频率不同。例如，hpf 102的截止频率也可以是高频扬声器10和低频扬声器20的交越频率的正负e％的范围内的频率。e％例如为20％。e％不限于20％，例如可以是小于20％的值，也可以是大于20％的值。
48.hpf 102通过从输入音信号d1将低频带频率成分去除而生成高频带音信号d2。
49.振幅限制部103通过以不超过与从放大装置50输出的第1音信号c1被钳位的钳位电压对应的基准值的方式对输入音信号d1进行振幅限制，从而生成第2音信号d3。
50.图4是表示振幅限制部103执行的振幅限制的一个例子的图。信号振幅+r和信号振幅－r分别是基准值。
51.对于图3所示的振幅限制部103，如果改变观点，则振幅限制部103通过以不超过基
准值的方式对输入音信号d1进行振幅限制，从而阻止在放大装置50中第1音信号c1被钳位。即，振幅限制部103通过以不超过基准值的方式对输入音信号d1进行振幅限制，从而将输出音信号b1的电压电平限制为生成在放大装置50中不被钳位的第1音信号c1的电压电平。
52.在放大装置50中第1音信号c1不被钳位的电压电平是不超过放大装置50的钳位电压的电压电平。在放大装置50中不被钳位的电压电平还能表现为，与在放大装置50中第1音信号c1被钳位的电压电平不同的电压电平。
53.基准值以在放大装置50中第1音信号c1不被钳位的方式预先规定。此外，与基准值的增大相对应地，输出音信号b1的振幅增大。与基准值的减小相对应地，输出音信号b1的振幅减小。
54.基准值例如是基于放大装置50的钳位电压和放大装置50的增益而预先规定的值。基于放大装置50的钳位电压和放大装置50的增益，规定即使被输入至放大装置50在放大装置5中第1音信号c1也不会被钳位的信号的最大振幅。例如，通过将放大装置50的钳位电压除以放大装置50的增益，从而规定即使被输入至放大装置50在放大装置50中第1音信号c1也不会被钳位的信号的最大振幅。以下，将即使被输入至放大装置50在放大装置50中第1音信号c1也不会被钳位的信号的最大振幅称为“第1最大振幅”。
55.基准值例如是将输出音信号b1的最大振幅限制为小于“第1最大振幅”的值。举一个例子，基准值是将输出音信号b1的最大振幅限制为“第1最大振幅”的f％的振幅的值。f％例如为80％。f％不限于80％，可以是小于80％的值(例如70％)，也可以是大于80％的值(例如85％)。例如，通过将输入音信号d1的高频带频率成分的振幅的推定值除以输入音信号d1的低频带频率成分的振幅的推定值而得到的值越大，则f％可以越小。此外，输入音信号d1的高频带频率成分的振幅的推定值和输入音信号d1的低频带频率成分的振幅的推定值是基于输入音信号d1的样本而预先规定的。
56.另外，如后述那样，输出音信号b1是通过将由hpf 102生成的高频带音信号d2和由lpf 104生成的低频带音信号d4在合成部105中合成而生成的。低频带音信号d4是通过从由振幅限制部103生成的第2音信号d3将高频带频率成分去除而生成的。
57.因此，例如在lpf 104的增益和合成部105的增益分别是“1倍”的情况下，基准值可以是将输出音信号b1的最大振幅限制为通过从“第1最大振幅”减去高频带音信号d2的振幅的推定值而得到的振幅的值。高频带音信号d2的振幅的推定值是基于高频带音信号d2的样本而预先规定的。
58.基准值预先设定于程序p1。振幅限制部103通过以不超过预先设定的基准值的方式对输入音信号d1进行振幅限制而生成第2音信号d3。振幅限制部103如果对输入音信号d1进行振幅限制，则在放大装置50中，第1音信号c1不会被钳位电压钳位。
59.如果通过振幅限制部103对输入音信号d1进行振幅限制而生成第2音信号d3，则第2音信号d3会包含与振幅限制相伴的高次谐波。与振幅限制部103中的振幅限制相伴的高次谐波是第2音信号d3的高次谐波。如果与振幅限制部103中的振幅限制相伴的高次谐波经由放大装置50而供给至高频扬声器10，则高频扬声器10输出噪声。
60.lpf 104通过从由振幅限制部103生成的第2音信号d3将高频带频率成分去除而生成低频带音信号d4。即，lpf 104从第2音信号d3将与振幅限制部103中的振幅限制相伴的高次谐波去除。
61.lpf 104是2阶的iir滤波器。lpf 104不限于2阶的iir滤波器，例如可以是1阶的iir滤波器或3阶的iir滤波器。lpf 104也可以是fir滤波器这样的与iir滤波器不同的数字滤波器。
62.lpf 104的截止频率与hpf 102的截止频率相同。lpf 104的截止频率与高频扬声器10和低频扬声器20的交越频率相同。lpf 104的截止频率也可以与高频扬声器10和低频扬声器20的交越频率不同。例如，lpf 104的截止频率可以是高频扬声器10和低频扬声器20的交越频率的正负e％(例如、20％)的范围内的频率。
63.lpf 104从第2音信号d3去除与振幅限制部103中的振幅限制相伴的高次谐波，在此基础上还会去除输入音信号d1所包含的高频带音信号d2。因此，低频带音信号d4不具有与振幅限制部103中的振幅限制相伴的高次谐波和输入音信号d1所包含的高频带音信号d2这两者。
64.合成部105通过将由hpf 102生成的高频带音信号d2和由lpf104生成的低频带音信号d4合成而生成输出音信号b1。即，合成部105通过将低频带音信号d4不具有的高频带音信号d2与低频带音信号d4相加而生成输出音信号b1。因此，输出音信号b1包含由lpf 104去除的高频带音信号d2。进一步而言，输出音信号b1是具有生成在放大装置50中不被钳位的第1音信号c1的电压电平的信号。合成部105将输出音信号b1供给至放大装置50。
65.放大装置50通过将输出音信号b1放大而生成第1音信号c1。在放大装置50将输出音信号b1放大的状况下，在放大装置50中不发生钳位。因此，在放大装置50中不发生与钳位相伴的高次谐波。由此，第1音信号c1不包含与钳位相伴的高次谐波。放大装置50将第1音信号c1供给至高频扬声器10和低频扬声器20这两者。
66.高频扬声器10对与第1音信号c1中的高音域的成分相对应的声音进行放音。第1音信号c1不包含与钳位相伴的高次谐波，因此高频扬声器10不会对因与钳位相伴的高次谐波引起的噪声进行放音。因此，来自高频扬声器10的输出音所包含的噪声成分降低。低频扬声器20对与第1音信号c1中的低音域的成分相对应的声音进行放音。
67.a3：动作的说明
68.图5是表示音响系统1的动作的一个例子的图。
69.在步骤s101中，调整部101通过与用户的操作相对应地对音信号a1的振幅进行调整而生成输入音信号d1。
70.接着，在步骤s102中，hpf 102通过从输入音信号d1将低频带频率成分去除而生成高频带音信号d2。此外，步骤s102也可以在后述的步骤s103和后述的步骤s105之间执行。
71.接着，在步骤s103中，振幅限制部103通过以不超过基准值的方式对输入音信号d1进行振幅限制而生成第2音信号d3。在由振幅限制部103生成的第2音信号d3包含与振幅限制部103中的振幅限制相伴的高次谐波。
72.接着，在步骤s104中，lpf 104通过从第2音信号d3将高频带频率成分去除而生成低频带音信号d4。低频带音信号d4不包含与振幅限制部103中的振幅限制相伴的高次谐波和输入音信号d1所包含的高频带音信号d2这两者。
73.接着，在步骤s105中，合成部105通过将由hpf 102生成的高频带音信号d2和由lpf 104生成的低频带音信号d4合成而生成输出音信号b1。因此，输出音信号b1包含由lpf 104去除的高频带音信号d2。另外，输出音信号b1具有在放大装置50中不会产生钳位的电压电
平。
74.接着，在步骤s106中，合成部105将输出音信号b1供给至放大装置50。
75.接着，在步骤s107中，放大装置50通过将输出音信号b1放大而生成第1音信号c1。在放大装置50中第1音信号c1不被钳位。因此，第1音信号c1不包含与钳位相伴的高次谐波。
76.接着，在步骤s108中，放大装置50将第1音信号c1供给至高频扬声器10和低频扬声器20这两者。
77.接着，在步骤s109中，高频扬声器10和低频扬声器20对基于第1音信号c1的声音进行放音。第1音信号c1不包含与钳位相伴的高次谐波。因此，因与钳位相伴的高次谐波引起的噪声不会从高频扬声器10放音。由此，来自高频扬声器10的输出音所包含的噪声成分降低。
78.a4：第1实施方式的总结
79.振幅限制部103通过以不超过基准值的方式对输入音信号d1进行振幅限制而生成第2音信号d3。lpf 104从由振幅限制部103生成的第2音信号d3，将因振幅限制部103中的振幅限制引起的高次谐波和输入音信号d1所包含的高频带音信号d2去除。合成部105通过将由hpf 102生成的高频带音信号d2和由lpf 104生成的低频带音信号d4合成而生成输出音信号b1。放大装置50通过将输出音信号b1放大而生成第1音信号c1。放大装置50将第1音信号c1供给至高频扬声器10和低频扬声器20这两者。
80.因此，低频扬声器20能够输出有力量(powerful)的声音，并且降低来自高频扬声器10的输出音所包含的噪声。
81.振幅限制部103所使用的基准值是基于放大装置50的钳位电压和放大装置50的增益而预先规定的值。
82.因此，与放大装置50的钳位电压和放大装置50的增益之类的放大装置50的放大特性相对应地，低频扬声器20能够输出有力量的声音，并且限制来自高频扬声器10的输出音所包含的噪声(因钳位引起的噪声)的发生。
83.hpf 102的截止频率与lpf 104的截止频率相等。因此，与hpf102的截止频率与lpf 104的截止频率不同的结构相比，能够将输入音信号d1的频率成分反映至输出音信号b1的频率成分。
84.hpf 102的截止频率和lpf 104的截止频率不限于3khz，例如可以高于3khz，也可以低于3khz。
85.hpf 102的截止频率和lpf 104的截止频率可以彼此不同。在该情况下，也能够降低来自高频扬声器10的输出音所包含的噪声(因钳位引起的噪声)。
86.hpf 102的阶数与lpf 104的阶数相等。因此，被输入至合成部105的高频带音信号d2的相位特性与被输入至合成部105的低频带音信号d4的相位特性一致。由此，与hpf 102的阶数与lpf 104的阶数不一致的结构相比，输出音信号b1表示的声音的品质提高。
87.hpf 102的阶数和lpf 104的阶数不限于2阶，例如可以高于2阶，也可以低于2阶。
88.hpf 102的阶数和lpf 104的阶数可以彼此不同。在该情况下，能够降低来自高频扬声器10的输出音所包含的噪声(因钳位引起的噪声)。
89.调整部101通过与用户的音量操作相对应地对音信号a1的振幅进行调整而生成输入音信号d1。因此，用户的音量操作不会反映至放大装置50的增益，而反映至输入音信号d1
的振幅。由此，即使与用户的音量操作相对应地输入音信号d1的振幅增大，也能够抑制放大装置50中的钳位的发生。因此，能够降低来自高频扬声器10的输出音所包含的噪声(因钳位引起的噪声)。
90.b：变形例
91.以下，示出第1实施方式的变形的方式。从以下的方式任意地选择出的2个以上的方式可以在彼此不矛盾的范围适当合并。
92.b1：第1变形例
93.图6是表示第1变形例的图。以下，针对第1变形例，主要对与第1实施方式不同的点进行说明。第1变形例例如在具有lpf 106和hpf 107的点与第1实施方式不同。
94.在第1变形例中，存储装置30取代程序p1而对程序p2进行存储。音信号处理装置40从存储装置30读取程序p2。音信号处理装置40通过执行程序p2而作为调整部101、振幅限制部103、lpf 104、合成部105、lpf 106及hpf 108起作用。hpf 108包含hpf 102和hpf 107。调整部101、振幅限制部103、lpf 104、合成部105、lpf106及hpf 108的至少1个也可以由dsp及asic等电路构成。
95.lpf 106是第1低通滤波器的一个例子。lpf 106是2阶的iir滤波器。lpf 106不限于2阶的iir滤波器，例如也可以是1阶的iir滤波器或3阶的iir滤波器。lpf 106也可以是fir滤波器这样的与iir滤波器不同的数字滤波器。
96.lpf 106的截止频率与hpf 102的截止频率及lpf 104的截止频率相同。lpf 106的截止频率与高频扬声器10和低频扬声器20的交越频率相同。lpf 106的截止频率也可以与高频扬声器10和低频扬声器20的交越频率不同。例如，lpf 106的截止频率也可以是高频扬声器10和低频扬声器20的交越频率的正负e％(例如20％)的范围内的频率。
97.lpf 106通过从输入音信号d1将高频带频率成分去除而生成滤波器输出信号g1。
98.第1变形例的振幅限制部103通过以不超过与从放大装置50输出的第1音信号c1被钳位的钳位电压对应的基准值的方式对滤波器输出信号g1进行振幅限制而生成第2音信号g2。第2音信号g2包含因振幅限制部103中的振幅限制引起的高次谐波。该高次谐波是第2音信号g2的高次谐波。
99.第1变形例的lpf 104是第2低通滤波器的一个例子。第1变形例的lpf 104通过从第2音信号g2将高频带频率成分去除而生成低频带音信号g3。低频带音信号g3是从第2音信号g2将因振幅限制部103中的振幅限制引起的高次谐波去除后的信号。另外，lpf 106从输入音信号d1将高频带频率成分去除，因此低频带音信号g3不包含输入音信号d1所包含的高频带音信号d2。
100.hpf 107是2阶的iir滤波器。hpf 107不限于2阶的iir滤波器，例如可以是1阶的iir滤波器或3阶的iir滤波器。hpf 107也可以是fir滤波器这样的与iir滤波器不同的数字滤波器。
101.hpf 107的截止频率与hpf 102的截止频率、lpf 104的截止频率、及lpf 106的截止频率相同。hpf 107的截止频率与高频扬声器10和低频扬声器20的交越频率相同。hpf 107的截止频率可以与高频扬声器10和低频扬声器20的交越频率不同。例如，hpf 107的截止频率也可以是高频扬声器10和低频扬声器20的交越频率的正负e％(例如20％)的范围内的频率。
102.hpf 107通过从由hpf 102生成的高频带音信号d2将低频带频率成分去除而生成高频带音信号g4。
103.hpf 108包含hpf 102和hpf 107。因此，hpf 108的截止频率与lpf 104的截止频率及lpf 106的截止频率相同。hpf 102和hpf107分别是2阶的iir滤波器，因此与hpf 108的相位相关的阶数是4阶。hpf 108通过从输入音信号d1将低频带频率成分去除而生成高频带音信号g4。
104.第1变形例的合成部105通过将由hpf 108生成的高频带音信号g4和由lpf 104生成的低频带音信号g3合成而生成输出音信号b1。因此，输出音信号b1包含由lpf 106去除的高频带音信号g4。进一步而言，输出音信号b1是具有在放大装置50中不发生钳位的电压电平的信号。合成部105将输出音信号b1供给至放大装置50。
105.图7是表示第1变形例的动作的一个例子的图。在图7中，对与图5所示的处理相同的处理标注相同的标号。以下，主要对与图5所示的处理不同的处理进行说明。
106.在步骤s101之后的步骤s201中，hpf 108通过从输入音信号d1将低频带频率成分去除而生成高频带音信号g4。此外，步骤s201可以在后述的步骤s202和后述的步骤s205之间执行。
107.接着，在步骤s202中，lpf 106通过从输入音信号d1将高频带频率成分去除而生成滤波器输出信号g1。
108.接着，在步骤s203中，振幅限制部103通过以不超过基准值的方式对滤波器输出信号g1进行振幅限制而生成第2音信号g2。在第2音信号g2包含与振幅限制部103中的振幅限制相伴的高次谐波。
109.接着，在步骤s204中，lpf 104通过从第2音信号g2将高频带频率成分去除而生成低频带音信号g3。低频带音信号g3不包含与振幅限制部103中的振幅限制相伴的高次谐波和输入音信号d1所包含的高频带音信号g4这两者。
110.接着，在步骤s205中，合成部105通过将由hpf 108生成的高频带音信号g4和由lpf 104生成的低频带音信号g3合成而生成输出音信号b1。以下，执行步骤s106至步骤s109。
111.根据第1变形例，与第1实施方式相同地，低频扬声器20能够输出有力量的声音，并且降低来自高频扬声器10的输出音所包含的噪声。并且，第1变形例包含lpf 106，因此与不包含lpf 106的结构相比，输出音信号b1的品质提高。
112.hpf 108的截止频率、lpf 104的截止频率和lpf 106的截止频率彼此相等。因此，与hpf 108的截止频率、lpf 104的截止频率和lpf 106的截止频率彼此不同的结构相比，能够将输入音信号d1的频率成分反映至输出音信号b1的频率成分。
113.hpf 108的截止频率、lpf 104的截止频率和lpf 106的截止频率不限于3khz，例如可以高于3khz，也可以低于3khz。
114.hpf 108的截止频率、lpf 104的截止频率和lpf 106的截止频率可以彼此不同。在该情况下，也能够降低来自高频扬声器10的输出音所包含的噪声(因钳位引起的噪声)。
115.hpf 108的阶数与lpf 104的阶数和lpf 106的阶数的合计相等。因此，被输入至合成部105的高频带音信号g4的相位特性与被输入至合成部105的低频带音信号g3的相位特性一致。由此，与hpf 108的阶数与lpf 104的阶数和lpf 106的阶数的合计不一致的结构相比，输出音信号b1表示的声音的品质提高。
116.hpf 108的阶数、lpf 104的阶数和lpf 106的阶数的合计不限于4阶，例如可以高于4阶，也可以低于4阶。
117.hpf 108的阶数、lpf 104的阶数和lpf 106的阶数的合计可以彼此不同。例如，可以省略hpf 102或hpf 107。在该情况下，也能够降低来自高频扬声器10的输出音所包含的噪声(因钳位引起的噪声)。另外，在省略hpf 102或hpf 107的情况下，能够简化结构。
118.b2：第2变形例
119.在第1实施方式及第1变形例中，放大装置50的增益可以是可变的。在该情况下，基准值例如可以与放大装置50的增益的变更相对应地变更。例如，也可以与放大装置50的增益的减小相对应地，提高图4所示的基准值+r，降低图4所示的基准值－r。
120.基准值可以基于放大装置50的钳位电压和放大装置50的最大增益而预先规定。例如，首先，通过将放大装置50的钳位电压除以放大装置50的最大增益，从而规定即使被输入至放大装置50在放大装置50中第1音信号c1也不会被钳位的信号的最大振幅。基准值是将输出音信号b1的最大振幅限制为即使被输入至放大装置50在放大装置50中第1音信号c1也不会被钳位的信号的最大振幅的f％的振幅的电压。
121.根据第2变形例，即使放大装置50的增益是可变的，低频扬声器20能够输出有力量的声音，并且降低来自高频扬声器10的输出音所包含的噪声。
122.b3：第3变形例
123.在第1实施方式及第1变形例至第2变形例中，音响系统1不限于向车辆100搭载，也可以搭载于如车辆100那样难以向放大装置50供给高的电源电压的交通工具。难以向放大装置50供给高的电源电压的交通工具例如是小型飞机或小型船舶。
124.根据第3变形例，例如在小型飞机或小型船舶中，低频扬声器20能够输出有力量的声音，并且降低来自高频扬声器10的输出音所包含的噪声。
125.c：根据上述的方式及变形例能掌握的方式
126.根据上述的方式及变形例的至少1个能掌握以下的方式。
127.c1：第1方式
128.本发明的方式(第1方式)涉及的音信号处理装置针对向高频带用扬声器和低频带用扬声器供给第1音信号的放大装置，供给输出音信号，所述音信号处理装置包含：高通滤波器，其通过从输入音信号将低频带频率成分去除而生成高频带音信号；振幅限制部，其通过以不超过与从所述放大装置输出的所述第1音信号被钳位的钳位电压对应的基准值的方式对所述输入音信号进行振幅限制而生成第2音信号；低通滤波器，其通过从由所述振幅限制部生成的所述第2音信号将高频带频率成分去除而生成低频带音信号；以及合成部，其通过将由所述高通滤波器生成的所述高频带音信号和由所述低通滤波器生成的所述低频带音信号合成而生成所述输出音信号。
129.根据该方式，在从放大装置输出的第1音信号被供给至高频带用扬声器和低频带用扬声器这两者的状况下，能够降低来自高频带用扬声器的输出音所包含的噪声成分。
130.c2：第2方式
131.在第1方式的例子(第2方式)中，所述高通滤波器的截止频率与所述低通滤波器的截止频率相等。根据该方式，与高通滤波器的截止频率和低通滤波器的截止频率不同的结构相比，能够将输入音信号的频率成分反映至输出音信号的频率成分。
132.c3：第3方式
133.在第1方式或第2方式的例子(第3方式)中，所述高通滤波器的阶数与所述低通滤波器的阶数相等。根据该方式，被输入至合成部的高频带音信号的相位特性与被输入至合成部的低频带音信号的相位特性一致。由此，与高通滤波器的阶数和低通滤波器的阶数不一致的结构相比，输出音信号表示的声音的品质提高。
134.c4：第4方式
135.本发明的方式(第4方式)涉及的音信号处理装置针对向高频带用扬声器和低频带用扬声器供给第1音信号的放大装置，供给输出音信号，所述音信号处理装置包含：高通滤波器，其通过从输入音信号将低频带频率成分去除而生成高频带音信号；第1低通滤波器，其通过从所述输入音信号将高频带频率成分去除而生成滤波器输出信号；振幅限制部，其通过以不超过与从所述放大装置输出的所述第1音信号被钳位的钳位电压对应的基准值的方式对所述滤波器输出信号进行钳位而生成第2音信号；第2低通滤波器，其通过从由所述振幅限制部生成的所述第2音信号将高频带频率成分去除而生成低频带音信号；以及合成部，其通过将由所述高通滤波器生成的所述高频带音信号和由所述第2低通滤波器生成的所述低频带音信号合成而生成所述输出音信号。
136.根据该方式，在从放大装置输出的第1音信号被供给至高频带用扬声器和低频带用扬声器这两者的状况下，能够降低来自高频带用扬声器的输出音所包含的噪声成分。另外，该方式包含第1低通滤波器，因此与不包含第1低通滤波器的结构相比，输出音信号的品质提高。
137.c5：第5方式
138.在第4方式的例子(第5方式)中，所述高通滤波器的截止频率、所述第1低通滤波器的截止频率和所述第2低通滤波器的截止频率彼此相等。根据该方式，与高通滤波器的截止频率、第1低通滤波器的截止频率和第2低通滤波器的截止频率彼此不同的结构相比，能够将输入音信号的频率成分反映至输出音信号的频率成分。
139.c6：第6方式
140.在第4方式或第5方式的例子(第6方式)中，所述高通滤波器的阶数与所述第1低通滤波器的阶数和所述第2低通滤波器的阶数的合计相等。根据该方式，被输入至合成部的高频带音信号的相位特性与被输入至合成部的低频带音信号的相位特性一致。由此，相比于高通滤波器的阶数与第1低通滤波器的阶数和第2低通滤波器的阶数的合计不一致的结构，输出音信号表示的声音的品质提高。
141.c7：第7方式
142.在第1方式至第6方式的任一者的例子(第7方式)中，所述基准值是基于所述放大装置的钳位电压和所述放大装置的增益而预先规定的值。根据该方式，与放大装置的钳位电压和放大装置的增益之类的放大装置的放大特性相对应地，低频带用扬声器能够输出有力量的声音，并且限制来自高频带用扬声器的输出音所包含的噪声的发生。
143.c8：第8方式
144.在第1方式至第7方式的任一者的例子(第8方式)中，还包含调整部，该调整部通过与用户的音量操作相对应地对音信号的振幅进行调整而生成所述输入音信号，所述高频带用扬声器和所述低频带用扬声器位于车辆。根据该方式，用户的音量操作不会反映至放大
装置的增益，而反映至输入音信号的振幅。由此，即使与用户的音量操作相对应地输入音信号的振幅增大，也能够抑制放大装置中的钳位的发生。因此，在车辆中，能够降低来自高频带用扬声器的输出音所包含的噪声。
145.c9：第9方式
146.本发明的方式(第9方式)涉及的音响系统包含第1方式至第8方式的任一者的音信号处理装置、所述高频带用扬声器、所述低频带用扬声器和所述放大装置。根据该方式，在从放大装置输出的第1音信号被供给至高频带用扬声器和低频带用扬声器这两者的状况下，能够降低来自高频带用扬声器的输出音所包含的噪声成分。
147.c10：第10方式
148.本发明的方式(第10方式)涉及的音信号处理方法是由计算机实现的，针对向高频带用扬声器和低频带用扬声器供给第1音信号的放大装置供给输出音信号，在所述音信号处理方法中，通过从输入音信号将低频带频率成分去除而生成高频带音信号，通过以与从所述放大装置输出的所述第1音信号被钳位的钳位电压对应的基准值对所述输入音信号进行振幅限制而生成第2音信号，通过从所述生成的第2音信号将高频带频率成分去除而生成低频带音信号，通过将所述生成的高频带音信号和所述生成的低频带音信号合成而生成所述输出音信号。
149.根据该方式，在从放大装置输出的第1音信号被供给至高频带用扬声器和低频带用扬声器这两者的状况下，能够降低来自高频带用扬声器的输出音所包含的噪声成分。
150.c11：第11方式
151.本发明的方式(第11方式)涉及的音信号处理方法是由计算机实现的，针对向高频带用扬声器和低频带用扬声器供给第1音信号的放大装置供给输出音信号，在所述音信号处理方法中，通过从输入音信号将低频带频率成分去除而生成高频带音信号，通过从所述输入音信号将高频带频率成分去除而生成滤波器输出信号，通过以不超过与从所述放大装置输出的所述第1音信号被钳位的钳位电压对应的基准值的方式对所述滤波器输出信号进行振幅限制而生成第2音信号，通过从所述生成的第2音信号将高频带频率成分去除而生成低频带音信号，通过将所述生成的高频带音信号和所述生成的低频带音信号合成而生成所述输出音信号。
152.根据该方式，在从放大装置输出的第1音信号被供给至高频带用扬声器和低频带用扬声器这两者的状况下，能够降低来自高频带用扬声器的输出音所包含的噪声成分。
153.标号的说明
[0154]1…
音响系统，3
…
操作部，4
…
音源，10
…
高频扬声器，20
…
低频扬声器，30
…
存储装置，40
…
音信号处理装置，50
…
放大装置，100
…
车辆，101
…
调整部，102
…
hpf，103
…
振幅限制部，104
…
lpf，105
…
合成部，106
…
lpf，107
…
hpf，108
…
hpf。

技术特征：
1.一种音信号处理装置，其针对向高频带用扬声器和低频带用扬声器供给第1音信号的放大装置，供给输出音信号，所述音信号处理装置包含：高通滤波器，其通过从输入音信号将低频带频率成分去除而生成高频带音信号；振幅限制部，其通过以不超过与从所述放大装置输出的所述第1音信号被钳位的钳位电压对应的基准值的方式对所述输入音信号进行振幅限制而生成第2音信号；低通滤波器，其通过从由所述振幅限制部生成的所述第2音信号将高频带频率成分去除而生成低频带音信号；以及合成部，其通过将由所述高通滤波器生成的所述高频带音信号和由所述低通滤波器生成的所述低频带音信号合成而生成所述输出音信号。2.根据权利要求1所述的音信号处理装置，其中，所述高通滤波器的截止频率与所述低通滤波器的截止频率相等。3.根据权利要求1或2所述的音信号处理装置，其中，所述高通滤波器的阶数与所述低通滤波器的阶数相等。4.一种音信号处理装置，其针对向高频带用扬声器和低频带用扬声器供给第1音信号的放大装置，供给输出音信号，所述音信号处理装置包含：高通滤波器，其通过从输入音信号将低频带频率成分去除而生成高频带音信号；第1低通滤波器，其通过从所述输入音信号将高频带频率成分去除而生成滤波器输出信号；振幅限制部，其通过以不超过与从所述放大装置输出的所述第1音信号被钳位的钳位电压对应的基准值的方式对所述滤波器输出信号进行振幅限制而生成第2音信号；第2低通滤波器，其通过从由所述振幅限制部生成的所述第2音信号将高频带频率成分去除而生成低频带音信号；以及合成部，其通过将由所述高通滤波器生成的所述高频带音信号和由所述第2低通滤波器生成的所述低频带音信号合成而生成所述输出音信号。5.根据权利要求4所述的音信号处理装置，其中，所述高通滤波器的截止频率、所述第1低通滤波器的截止频率和所述第2低通滤波器的截止频率彼此相等。6.根据权利要求4或5所述的音信号处理装置，其中，所述高通滤波器的阶数与所述第1低通滤波器的阶数和所述第2低通滤波器的阶数的合计相等。7.根据权利要求1至6中任一项所述的音信号处理装置，其中，所述基准值是基于所述放大装置的钳位电压和所述放大装置的增益而预先规定的值。8.根据权利要求1至7中任一项所述的音信号处理装置，其中，还包含调整部，该调整部通过与用户的音量操作相对应地对音信号的振幅进行调整而生成所述输入音信号，所述高频带用扬声器和所述低频带用扬声器位于车辆。9.一种音响系统，其包含：
权利要求1至8中任一项所述的音信号处理装置；所述高频带用扬声器；所述低频带用扬声器；以及所述放大装置。10.一种音信号处理方法，其是由计算机实现的，针对向高频带用扬声器和低频带用扬声器供给第1音信号的放大装置供给输出音信号，在所述音信号处理方法中，通过从输入音信号将低频带频率成分去除而生成高频带音信号，通过以不超过与从所述放大装置输出的所述第1音信号被钳位的钳位电压对应的基准值的方式对所述输入音信号进行振幅限制而生成第2音信号，通过从生成的所述第2音信号将高频带频率成分去除而生成低频带音信号，通过将生成的所述高频带音信号和生成的所述低频带音信号合成而生成所述输出音信号。11.一种音信号处理方法，其是由计算机实现的，针对向高频带用扬声器和低频带用扬声器供给第1音信号的放大装置供给输出音信号，在所述音信号处理方法中，通过从输入音信号将低频带频率成分去除而生成高频带音信号，通过从所述输入音信号将高频带频率成分去除而生成滤波器输出信号，通过以不超过与从所述放大装置输出的所述第1音信号被钳位的钳位电压对应的基准值的方式对所述滤波器输出信号进行振幅限制而生成第2音信号，通过从生成的所述第2音信号将高频带频率成分去除而生成低频带音信号，通过将生成的所述高频带音信号和生成的所述低频带音信号合成而生成所述输出音信号。

技术总结
提供在从放大装置输出的音信号被供给至高频带用扬声器和低频带用扬声器的状况下能降低高频带用扬声器的输出音所包含的噪声成分的技术。向高频带用扬声器、低频带用扬声器和供给第1音信号的放大装置供给输出音信号的音信号处理装置包含：高通滤波器，其通过从输入音信号去除低频带频率成分而生成高频带音信号；振幅限制部，其通过以不超过与从放大装置输出的第1音信号被钳位的钳位电压对应的基准值的方式对输入音信号进行振幅限制而生成第2音信号；低通滤波器通过从由振幅限制部生成的第2音信号去除高频带频率成分而生成低频带音信号；合成部，其通过将由高通滤波器生成的高频带音信号、由低通滤波器生成的低频带音信号合成而生成输出音信号。信号合成而生成输出音信号。信号合成而生成输出音信号。


技术研发人员：菅野才文 辻信昭
受保护的技术使用者：雅马哈株式会社
技术研发日：2023.01.16
技术公布日：2023/7/31