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JP4007151B2 - Volume control circuit - Google Patents
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JP4007151B2 JP2002304156A JP2002304156A JP4007151B2 JP 4007151 B2 JP4007151 B2 JP 4007151B2 JP 2002304156 A JP2002304156 A JP 2002304156A JP 2002304156 A JP2002304156 A JP 2002304156A JP 4007151 B2 JP4007151 B2 JP 4007151B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、デジタルサラウンド方式によるホームシアターシステム等の音響装置に用いて好適な音量調整回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
図8に従来の音量調整回路を用いたホームシアターシステムの概略構成を示す。DVDプレーヤ等からの5.1chデジタルサラウンド信号はドルビーデジタルやDTS等の方式で圧縮エンコードされており、デジタルのビットストリームとして、DSP−LSI(デジタルシグナルプロセッサ−大規模集積回路)によるサラウンドデコーダ1ヘ入力される。ビットストリームはサラウンドデコーダ1の内部で各方式に基づきデコードされ、図のように5.1chのデジタルマルチチャンネル信号へ復元される。5.1chデジタルマルチチャンネル信号は、音量調整のための第1の可変利得部2、2・・・を経て出力され、DAC(D/Aコンバータ)3でアナログ信号に変換され、マルチチャンネルのパワーアンプ4を経て、フロントL,C,Rと左右サラウンドのLS,RS信号、低音を受け持つサブウーファSWへと出力される。
【0003】
音量調整のために設けられる操作手段の一例としてボリュームつまみ7を図示する。一般的な設計例における内部の利得設定や振幅状態について記すと、ボリュームつまみ7の0dB位置では図8におけるデジタル信号に対する可変利得部2は利得0dBに設定され、サラウンドデコーダ1の出力はそのままDAC3ヘ入力される。DAC3でアナログ信号に変換された後、パワーアンプ4ヘ入力される。DAC3の最大出力振幅時にパワーアンプ4の出力の最大可能振幅が得られるように、パワーアンプ4の利得が決定される。つまりこの状態ではデコードされた最大出力時の波形が欠損することなくスピーカヘ出力される。
【0004】
ボリュームつまみ7を+側にまわすと、定格より小さなレベルにある信号をより大きく音量を上げて聞ける状態になる。逆に−側に回すとデコードされた信号を小さく減衰させるので、音量を小さく下げて聞ける状態になる。図9に可変利得部2の利得と、ボリュームつまみ7によって設定された利得との対応関係を示す。可変利得部2の利得は、つまみ7の位置で指定されるボリューム指定利得に応じて設定される。
【0005】
さて、この方式による音量調整は、音量調整のための専用部品を必要としないので、コスト上昇を招くことなく機能実現できる特長がある。しかし、小音量で聞く場合に、DAC3の残留ノイズが相対的に増大し、音質が損なわれる欠点がある。図10にDAC3に16bitDACを使用した場合の小音量聴取時のS/N(信号とノイズの比)劣化の様子を示す。DAC3本体は理想的な16bitDAC性能であるとし、16bitフルビット状態の信号を0dBとすると、残留ノイズは概略−96dBとなり、信号とノイズの比であるS/N値は96dBとなる。音量を下げた−30dB状態ではDAC3の出力は−30dB、一方残留ノイズは変わらず−96dBであるから、S/N値は66dBと悪化していた。同様に、歪みも16bit分解能から−30dB=5bit分劣化していた。
【0006】
図11は従来の他の音量調整回路を適用したホームシアターシステムの概略構成を示すブロック図である。このシステムにおいては、音量調整のため、DAC3の後段にアナログ信号に対する可変利得部5、5・・・を設けている。図12に、ボリュームつまみ7の指定利得と可変利得部5の利得との関係を示す。DAC3の入力信号は音量調整値に依存せず、そのままの分解能が保たれる。問題は0dB以上のボリューム位置にして聴取音量を大きく聞く状態においては、DAC3の残留ノイズを拡大して聞くので、図13に示すように、無信号入力時に大きくなった残留ノイズが耳につく欠点があった。聴取音量を小さくして聞く状態では、図の数値例で示すように例えば−50dBを指定した場合、ノイズ量は−146dBと実用上の必要範囲を超えて減衰しているといえる。また、この回路は、利得調整範囲をすべて可変利得部5で実現しているので、複数の抵抗体と電子スイッチで構成する電子ボリュームの場合、多数の電子スイッチ回路と抵抗体が必要となり、コストアップとなっていた。
【0007】
その他の従来回路例として、特許文献1〜4が知られている。これらについて以下に説明する。
(1)特許文献1
第1図のように、デジタル信号処理部にデジタルボリューム、D/A変換後にアナログボリュームを備え、利得1を超えるときアナログボリュームを利得1に固定し、デジタルボリュームで必要な利得設定を行い、利得1以下では、デジタルボリューム利得1に固定しアナログボリュームで必要な利得設定を行う。
【0008】
この従来技術では最小利得までアナログボリュームでゲイン設定を行うので、アナログボリュームに要求される性能に過酷なものがあった。例えば基板上に塗布した抵抗体を分割抵抗とし機械的に接点位置を変える事で所望の減衰量を得る機械式ボリュームの場合は、−60dB(1/1000)を超える絞込み領域で精度良い減衰量を得るのは困難であり、マルチチャンネルサラウンド再生で重要な、各チャンネルの良好な音量の揃い具合を小音量で得るのは困難であった。この従来技術に記載されているように、VCAと呼ばれる可変利得アンプを使用すると、−100dB程度のアンプ残留ノイズが一定量残る不都合があった。また多数の抵抗体を設け、電子スイッチで切り替えることで所望の分割比を得る回路で構成した場合は、絞り込み量に応じて多数の電子スイッチが必要となり、高いコストを生じていた。
【0009】
(2)特許文献2
この従来技術は、特許文献1に記載されるものに対して、切り替わり利得位置を任意にし、デジタル信号処理の様子に応じて自由度を高めたもので、ある利得値以下最大絞込み量までをD/A変換後のボリュームで行う点では特許文献1のものと同じであり、特許文献1のものが抱える問題点は同様に存在する。
【0010】
(3)特許文献3
この特許文献3の図1に示されているブロック図は、先願である特許文献1の図1に示されている発明の基本構成と構成要素を同じくする。この特許文献3の新規な点は、デジタル領域、アナログ領域の二点において一方を主調整、他方を微調整とし、複合して希望の調整ステップの細かさを経済的に実現できる点にあり、副次的にD/A変換後の減衰量に応じて残留ノイズの低減が得られる。このように、範囲は広いが粗いステップの調整と、範囲は少ないが細かなステップの調整を組み合わせた場合、それぞれの切り替わりの組み合わせで実現する減衰量の差を一様にすることが難しく、音量を連続して可変していく時の単調な増減持性を得ることが困難である。
【0011】
また、この特許文献3には、音量可変域の領域に応じて、デジタル減衰器とアナログ減衰器を使い分ける概念はない。また、この特許文献3においては、特性の良いアナログ電子ボリュームが高価なこと、製造上の困難さも論じられており、本願で解決を目的としている課題が触れられている。
【0012】
(4)特許文献4
この特許文献4は、デジタル信号処理部でのデジタルゲインコントロールと、D/Aコンバータ自体のD/A変換ゲインを連動制御して音量調節する発明であり、D/A変換ゲインを可変することに伴う特性劣化を低減するように、デジタル部のゲインコントロールを併用するものである。アナログ部のゲイン調整をD/Aコンバータの変換ゲインを用いる点で本願とは異なる。一般にD/Aコンバータの基準電圧等を可変して変換ゲインを変える方式は、歪やノイズの増加を伴い、特性的に劣化する欠点がある。
【0013】
【特許文献1】
特公平4-45004号公報
【特許文献2】
特開2000-174574号公報
【特許文献3】
特開平9-153748号公報
【特許文献4】
特開昭58-146114号公報
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、その目的は、DACの残留ノイズを最小限に押さえることができ、しかも、アナログ信号に対する多段ボリューム使用によるコストアップをも最小限とすることができる音量調整回路を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記の課題を解決するためになされたもので、請求項に記載の発明は、デジタル楽音データをデジタル/アナログ変換器によってアナログ信号に変換し、該アナログ信号を増幅して出力する音響装置における音量調整回路において、前記デジタル楽音データの音量を制御する第1の可変利得部と、前記デジタル/アナログ変換器の出力の音量を制御する第2の可変利得部と、音量設定操作子における設定値に基づいて前記第1の可変利得部および前記第2の可変利得部の各利得を制御する制御手段とを具備し、前記制御手段は、前記音量設定操作子が第1の値以上の音量を指定した場合は、前記第2の可変利得部の利得を一定値とする一方、前記第1の可変利得部の利得を前記音量設定操作子の設定値に対応する値とし、前記音量設定操作子が前記第1の値以下で第2の値より大きい音量を指定した場合は、前記第1の可変利得部の利得を一定値とする一方、前記第2の可変利得部の利得を前記音量設定操作子の設定値に対応する値とし、前記音量設定操作子が前記第2の値以下の音量を指定した場合は、前記第2の可変利得部の利得を一定値とする一方、前記第1の可変利得部の利得を前記音量設定操作子の設定値に対応する値とすることを特徴とする音量調整装置である。
【0018】
請求項に記載の発明は、請求項に記載の音量調整装置において、前記音量設定操作子の設定値と前記第1の可変利得部および前記第2の可変利得部の利得との対応関係を記憶させたメモリであって、前記音量設定操作子が第1の値以上の音量を指定した場合は、前記第2の可変利得部の利得を一定値とする一方、前記第1の可変利得部の利得を前記音量設定操作子の設定値に対応する値とし、前記音量設定操作子が前記第1の値以下で第2の値より大きい音量を指定した場合は、前記第1の可変利得部の利得を一定値とする一方、前記第2の可変利得部の利得を前記音量設定操作子の設定値に対応する値とし、前記音量設定操作子が前記第2の値以下の音量を指定した場合は、前記第2の可変利得部の利得を一定値とする一方、前記第1の可変利得部の利得を前記音量設定操作子の設定値に対応する値とする利得を記憶したメモリを具備し、前記制御手段は、前記音量設定操作子の操作に応じて該メモリ内のデータを読み出し、読み出したデータに基づいて前記第1の可変利得部および前記第2の可変利得部の利得を制御することを特徴とする。
【0019】
請求項に記載の発明は、請求項に記載の音量調整装置において、前記制御手段は、予め内部に記憶されている補正値によって前記音量設定操作子の設定値を補正し、この補正後の設定値に基づいて前記メモリからデータを読み出し、前記第1の可変利得部および前記第2の可変利得部の各利得を制御することを特徴とする。
請求項に記載の発明は、請求項〜請求項のいずれかの項に記載の音量調整装置において、前記第1の値は0dBであることを特徴とする。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の一実施の形態について説明する。図1は同実施の形態による音量調整回路を適用したホームシアターシステムの構成を示すブロック図であり、この図において、前述した図8および図11の各部に対応する部分には同一の符号が付してある。この図において、1はサラウンドデコーダ、2、2・・・はサラウンドデコーダ1から出力されるデジタルチャンネル信号の音量を調整する第1の可変利得部、3は第1の可変利得部2の出力をアナログ信号に変換するDAC、5,5・・・はDAC3から出力されるアナログチャンネル信号の音量を調整する第2の可変利得部、4はパワーアンプ、7はボリュームつまみである。このように、図1のシステムが図8のシステムと異なる点は、DAC3の後段に第2の可変利得部5が設けられている点である。
【0021】
次に、上述したシステムにおける音量制御について、すなわち、第1の可変利得部2および第2の可変利得部5の利得制御について説明する。
図において、11は第1の可変利得部2および第2の可変利得部5の利得を制御するマイクロコンピュータ、12〜15は各々、Cチャンネル、LSチャンネル、RSチャンネル、SWチャンネルの各音量を補正するための補正値βが記憶されたメモリである。また、16はマイクロコンピュータ11から出力される指定利得と第1の可変利得部2および第2の可変利得部5に設定すべき利得との対応関係が記憶されたメモリである。図2はメモリ16内に設定されたデータを示す図であり、この図においてA利得は第1の可変利得部2に設定すべき利得を示し、B利得は第2の可変利得部5に設定すべき利得を示す。
【0022】
このような構成において、ユーザがボリュームつまみ7を操作すると、操作後のボリュームつまみ7によって指定される利得αがマイクロコンピュータ11へ入力される。マイクロコンピュータ11はその利得αを受け、まず、その利得αを指定利得としてメモリ16へアクセスし、その指定利得αに対応するA利得およびB利得を読み出す。例えば、指定利得が+5dBであった場合は、図2に示すように、
A利得=+5db B利得=+0dB
がマイクロコンピュータ11により読み出される。マイクロコンピュータ11はメモリ16から読み出されたA利得およびB利得を各々のチャンネルに対応する第1の可変利得部2および第2の可変利得部5に設定する。
【0023】
次に、マイクロコンピュータ11は、必要に応じてC、LS、RS、SWチャンネルに対して音量を補正する。この補正は、スピーカの大きさ、能率等が異なることにより、L、R、C、LS、RS、SWチャンネルの各スピーカから出力される音量が異なることを補う為のものである。まず、Cチャンネルに対しては、メモリ12から補正値βを読み出し、読み出した値に利得αを加算する。そして、その加算結果を指定利得としてメモリ16へ出力する。図3に補正値βが「+5dB」であった場合の、利得αに対応する指定利得を示す。上述した指定利得がメモリ16へ出力されると、その指定利得に対応するA利得およびB利得がメモリ16から読み出され、マイクロコンピュータ11へ出力される。マイクロコンピュータ11はメモリ16から読み出されたA利得およびB利得を各々Cチャンネルに対応する第1の可変利得部2および第2の可変利得部5に設定する。
以下、同様にして、LS、RS、SWチャンネルの各第1の可変利得部2および第2の可変利得部5の利得が設定される。
【0024】
ここで、メモリ16内のA利得およびB利得は各々次のように設定されている(図2参照)。
(1)指定利得が0dB以上の場合
A利得=指定利得
B利得=0dB
(2)指定利得が−36dB〜0dBの場合
A利得=0dB
B利得=指定利得
(3)指定利得が−36dB以下の場合
A利得=指定利得+36dB
B利得=−36dB
すなわち、A利得の設定値は指定利得に対し図4のように変化し、B利得の設定値は指定利得に対し図5のように変化する。そして、A利得およびB利得のトータルの利得A×Bは図6に示すように傾きが一定の直線となる。
【0025】
図7は音量調整回路における残留ノイズの大きさを、信号増幅利得との対応の上で示した図である。この図に示すように、指定利得が0dB以上の場合は、第2の可変利得部5の利得が一定であるので、残留ノイズも−96dB一定となる。また、指定利得が0dB〜−36dBの場合は、第2の可変利得部5の利得が逐次減少するの、それに伴い、残留ノイズも減少する。また、指定利得が−36dB以下の場合は、第2の可変利得部5の利得が一定であるので、残留ノイズも−132dB一定となる。
【0026】
ここで、利得モード切替点である−36dBの値は、残留ノイズ低減効果期待値によって決められている。すなわち、−36dBの場合は、上述したように低音量域において残留ノイズが−132dBとなるが、−36dBより高い値に設定すると、残留ノイズもそれに応じて大きくなり、S/Nも劣化する。したがって、この切替点は残留ノイズの値およびS/Nの値から決められる。
【0027】
上述したように、上記実施形態においては、指定利得が0dB以上の範囲では、残留ノイズは変化することなく−96dBで一定であり、従来の図13のように−76dBまで悪化するようなノイズの増大は無い。また、指定利得が0dB〜−36dBの範囲では、残留ノイズも信号に比例して減衰していき、従来の図10のようなS/Nの悪化を伴うノイズの増大は生じない。また、指定利得が−36dB以下の範囲においては、残留ノイズは−132dBで一定になるが、充分に低い値である。
【0028】
このように、上記実施形態においては、36dB分の第2の可変利得部5を設けて特別な制御を行うことで良好な総合特性が得られる。この場合、第2の可変利得部5を1dBステップとすれば、制御スイッチは36段階で済む。従来の図11に示すものでは、100段階の制御スイッチを要したのに比較してコスト的には約1/3で済む。また、各スピーカの音量差を補正するための補正値βの与え方も、ボリュームつまみ7の設定値である利得αに対して補正を行うことで、このシステムの改善効果を同様に保ちながら必要とする補正効果が得られる。
【0029】
また、上述した利得モードの切替点−36dBは、使用するDAC3の実際の残留ノイズ性能に応じて、最小残留ノイズを概略可聴限界値あたりまで改善することを狙って決められている。すなわち、使用するDACの残留ノイズ実力値が16bit相等となる−96dBの場合−36dBを選択し、小音量聴取時の最小残留ノイズを−132dBを得、一般に−120〜−130dBといわれる最小可聴レベル以下にまで低減している。同様に、例えば、使用DACの残留ノイズ実力値が18bit相等の−108dBの場合は、切替点として−24dBを選択すれば、小音量聴取時の最小残留ノイズを同じく−132dBとすることができる。
【0030】
また、従来技術で説明したような、DACの基準電圧等を可変して変換ゲインを変える方式では、歪やノイズの増加を伴い、特性的に劣化する。本実施形態では、D/A変換ゲインは固定であり、最も有利な条件でD/A変換を行い、しかるのちに経済的で特性に優れた音量調節機能を提供するものである。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、DACの残留ノイズを最小限に押さえることができ、したがって、良好なS/Nを得ることができ、しかも、アナログ信号に対する多段ボリューム使用によるコストアップをも最小限とすることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施形態による音量調整回路を適用したホームシアターシステムの構成を示すブロック図である。
【図2】 同実施形態におけるメモリ16内のデータを示す図である。
【図3】 同実施形態におけるボリュームつまみ7の設定値α、補正値βと指定利得との関係例を示す図である。
【図4】 同実施形態における第1の可変利得部2の利得変化を示す図である。
【図5】 同実施形態における第2の可変利得部5の利得変化を示す図である。
【図6】 同実施形態における第1の可変利得部2および第2の可変利得部5の総合利得の変化を示す図である。
【図7】 同実施形態における残留ノイズのレベルを信号レベルとの対応の上で示す図である。
【図8】 従来の音量調整回路を適用したホームシアターシステムの構成を示すブロック図である。
【図9】 図8におけるボリュームつまみ7の設定利得と第1の可変利得部2の利得との関係を示す図である。
【図10】 図8の回路における残留ノイズのレベルを信号レベルとの対応の上で示す図である。
【図11】 従来の他の音量調整回路を適用したホームシアターシステムの構成を示すブロック図である。
【図12】 図11におけるボリュームつまみ7の設定利得と第2の可変利得部2の利得との関係を示す図である。
【図13】 図11の回路における残留ノイズのレベルを信号レベルとの対応の上で示す図である。
【符号の説明】
1…サラウンドデコーダ、2…第1の可変利得部、3…DAC、4…パワーアンプ、5…第2の可変利得部、7…ボリュームつまみ、11…マイクロコンピュータ、12〜16…メモリ。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a volume control circuit suitable for use in an audio apparatus such as a home theater system using a digital surround system.
[0002]
[Prior art]
FIG. 8 shows a schematic configuration of a home theater system using a conventional volume control circuit. A 5.1ch digital surround signal from a DVD player or the like is compressed and encoded by a method such as Dolby Digital or DTS, and the digital bit stream is sent to a surround decoder 1 by a DSP-LSI (digital signal processor-large scale integrated circuit). Entered. The bit stream is decoded in the surround decoder 1 based on each method and restored to a 5.1ch digital multi-channel signal as shown in the figure. The 5.1ch digital multi-channel signal is output through the first variable gain units 2, 2... For volume adjustment, converted to an analog signal by the DAC (D / A converter) 3, and the multi-channel power. Through the amplifier 4, the signals are output to the front woofers L, C, R, left and right surround LS, RS signals, and the subwoofer SW responsible for bass.
[0003]
A volume knob 7 is shown as an example of operation means provided for volume adjustment. The internal gain setting and amplitude state in a general design example will be described. At the 0 dB position of the volume knob 7, the variable gain section 2 for the digital signal in FIG. 8 is set to 0 dB, and the output of the surround decoder 1 is directly sent to the DAC 3. Entered. After being converted to an analog signal by the DAC 3, it is input to the power amplifier 4. The gain of the power amplifier 4 is determined so that the maximum possible amplitude of the output of the power amplifier 4 can be obtained at the maximum output amplitude of the DAC 3. That is, in this state, the decoded waveform at the maximum output is output to the speaker without loss.
[0004]
When the volume knob 7 is turned to the + side, a signal at a level lower than the rated level can be heard at a higher volume. On the other hand, when the dial is turned to the-side, the decoded signal is attenuated to a small extent, so that the volume can be lowered and heard. FIG. 9 shows a correspondence relationship between the gain of the variable gain unit 2 and the gain set by the volume knob 7. The gain of the variable gain unit 2 is set according to the volume designation gain designated at the position of the knob 7.
[0005]
Now, the volume adjustment by this method does not require a dedicated part for volume adjustment, and thus has a feature that the function can be realized without increasing the cost. However, when listening at a low volume, there is a disadvantage that the residual noise of the DAC 3 is relatively increased and the sound quality is impaired. FIG. 10 shows the state of S / N (signal to noise ratio) degradation during listening to a small volume when a 16-bit DAC is used for DAC3. If the DAC 3 main body has an ideal 16-bit DAC performance, and a 16-bit full-bit signal is 0 dB, the residual noise is approximately −96 dB, and the S / N value, which is the ratio of the signal and noise, is 96 dB. In the -30 dB state where the volume is lowered, the output of the DAC 3 is -30 dB, while the residual noise remains unchanged -96 dB, so the S / N value has deteriorated to 66 dB. Similarly, the distortion was also degraded by −30 dB = 5 bits from the 16-bit resolution.
[0006]
FIG. 11 is a block diagram showing a schematic configuration of a home theater system to which another conventional volume adjustment circuit is applied. In this system, variable gain sections 5, 5,... For analog signals are provided after the DAC 3 for volume adjustment. FIG. 12 shows the relationship between the designated gain of the volume knob 7 and the gain of the variable gain unit 5. The input signal of the DAC 3 does not depend on the volume adjustment value, and the resolution is maintained as it is. The problem is that in the state where the listening volume is greatly increased with the volume position of 0 dB or more, the residual noise of the DAC 3 is enlarged and heard, so that the residual noise increased when no signal is input is heard as shown in FIG. was there. In the state of listening at a reduced listening volume, it can be said that, for example, when −50 dB is designated as shown in the numerical example of the figure, the noise amount is attenuated beyond the practically required range of −146 dB. In addition, since the entire gain adjustment range is realized by the variable gain unit 5 in this circuit, in the case of an electronic volume composed of a plurality of resistors and electronic switches, a large number of electronic switch circuits and resistors are required, and the cost is reduced. It was up.
[0007]
Patent Documents 1 to 4 are known as other conventional circuit examples. These will be described below.
(1) Patent Document 1
As shown in Fig. 1, the digital signal processing unit is equipped with a digital volume and an analog volume after D / A conversion. When the gain exceeds 1, the analog volume is fixed at gain 1, and the digital volume is set to the required gain. Below 1, the digital volume gain is fixed to 1 and the necessary gain setting is performed with the analog volume.
[0008]
In this prior art, the gain is set with the analog volume up to the minimum gain, so that the performance required for the analog volume is severe. For example, in the case of a mechanical volume that obtains the desired attenuation by mechanically changing the contact position using a resistor applied on the substrate as a dividing resistor, the attenuation is accurate in a narrowing area exceeding -60 dB (1/1000). Therefore, it is difficult to obtain a good volume level of each channel, which is important in multi-channel surround playback, at a low volume. As described in this prior art, when a variable gain amplifier called VCA is used, there is a disadvantage that a certain amount of amplifier residual noise of about −100 dB remains. Further, when the circuit is configured with a circuit that obtains a desired division ratio by providing a large number of resistors and switching with an electronic switch, a large number of electronic switches are required according to the amount of narrowing down, resulting in high costs.
[0009]
(2) Patent Document 2
This prior art is a technique in which the switching gain position is made arbitrary and the degree of freedom is increased in accordance with the state of digital signal processing with respect to that described in Patent Document 1, and the maximum narrowing amount below a certain gain value is reduced to D. This is the same as that of Patent Document 1 in that it is performed with the volume after the / A conversion, and the problem that Patent Document 1 has similarly exists.
[0010]
(3) Patent Document 3
The block diagram shown in FIG. 1 of Patent Document 3 is the same as the basic configuration of the invention shown in FIG. The novel point of this Patent Document 3 is that one of the two points of the digital domain and the analog domain is the main adjustment, the other is the fine adjustment, and the fineness of the desired adjustment step can be realized economically in combination. Secondary, reduction of residual noise is obtained according to the attenuation after D / A conversion. In this way, when the adjustment of a wide step but a coarse step is combined with the adjustment of a small step but a fine step, it is difficult to make the difference in attenuation realized by each switching combination uniform. It is difficult to obtain a monotonous increase / decrease property when continuously changing.
[0011]
Further, this Patent Document 3 does not have a concept of using a digital attenuator and an analog attenuator separately according to the volume variable region. In addition, this Patent Document 3 discusses that an analog electronic volume having good characteristics is expensive and that it is difficult to manufacture, and mentions a problem that is aimed to be solved in the present application.
[0012]
(4) Patent Document 4
This patent document 4 is an invention for adjusting the volume by interlockingly controlling the digital gain control in the digital signal processing unit and the D / A conversion gain of the D / A converter itself, and varying the D / A conversion gain. In order to reduce the accompanying characteristic deterioration, the gain control of the digital part is also used. It differs from the present application in that the gain adjustment of the analog unit uses the conversion gain of the D / A converter. In general, the method of changing the conversion gain by changing the reference voltage of the D / A converter has a drawback that it is characteristically deteriorated with an increase in distortion and noise.
[0013]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 4-45004 [Patent Document 2]
JP 2000-174574 A [Patent Document 3]
JP-A-9-153748 [Patent Document 4]
JP 58-146114 A [0014]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to minimize the residual noise of the DAC and to minimize the cost increase due to the use of multistage volumes for analog signals. An object of the present invention is to provide a sound volume adjustment circuit that can perform the above-described operation.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and the invention according to claim 1 converts digital musical tone data into an analog signal by a digital / analog converter, and amplifies and outputs the analog signal. In a volume control circuit in an audio device, a first variable gain unit that controls the volume of the digital musical sound data, a second variable gain unit that controls the volume of the output of the digital / analog converter, and a volume setting operator Control means for controlling each gain of the first variable gain section and the second variable gain section based on a set value in the control section, wherein the control means is configured such that the volume setting operator is equal to or greater than a first value. Is specified, the gain of the second variable gain unit is set to a constant value, while the gain of the first variable gain unit is set to a value corresponding to the set value of the volume setting operator. When the setting operator specifies a volume that is less than or equal to the first value and greater than the second value, the gain of the first variable gain unit is set to a constant value while the gain of the second variable gain unit is set to a constant value. When the volume setting operator designates a volume equal to or lower than the second value, the gain of the second variable gain unit is set to a constant value. The volume control device is characterized in that the gain of the first variable gain section is set to a value corresponding to a set value of the volume setting operator.
[0018]
The invention according to claim 2, wherein the volume control device according to claim 1, relationship between the gain setting value and the first variable gain unit and the second variable gain portion of the volume setting operator When the volume setting operator designates a volume greater than or equal to a first value, the gain of the second variable gain section is set to a constant value while the first variable gain is set. When the volume setting operator specifies a volume that is equal to or less than the first value and greater than the second value, the first variable gain is set to a value corresponding to a setting value of the volume setting operator. The gain of the second variable gain unit is set to a value corresponding to the setting value of the volume setting operation element, and the volume setting operation element specifies a volume less than or equal to the second value. In this case, the gain of the second variable gain section is set to a constant value, while the first variable gain section A memory storing a gain for setting the gain of the variable gain unit to a value corresponding to a set value of the volume setting operator; and the control means stores data in the memory in accordance with an operation of the volume setting operator. The gain of the first variable gain unit and the second variable gain unit is controlled based on the read and read data.
[0019]
The invention according to claim 3, in volume control apparatus according to claim 2, wherein the control unit, the set value of the volume setting operator is corrected by the correction value previously internally stored the corrected Based on the set value, data is read from the memory, and each gain of the first variable gain unit and the second variable gain unit is controlled.
According to a fourth aspect of the present invention, in the volume control device according to any one of the first to third aspects, the first value is 0 dB.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a home theater system to which a volume control circuit according to the embodiment is applied. In this figure, portions corresponding to the respective portions in FIG. 8 and FIG. It is. In this figure, 1 is a surround decoder, 2, 2... Are a first variable gain unit for adjusting the volume of a digital channel signal output from the surround decoder 1, and 3 is an output of the first variable gain unit 2. DACs to be converted into analog signals, 5, 5,... Are second variable gain units for adjusting the volume of the analog channel signal output from the DAC 3, 4 is a power amplifier, and 7 is a volume knob. As described above, the system of FIG. 1 is different from the system of FIG. 8 in that the second variable gain unit 5 is provided in the subsequent stage of the DAC 3.
[0021]
Next, volume control in the above-described system, that is, gain control of the first variable gain unit 2 and the second variable gain unit 5 will be described.
In the figure, 11 is a microcomputer for controlling the gains of the first variable gain unit 2 and the second variable gain unit 5, and 12 to 15 are each for correcting the volume of the C channel, LS channel, RS channel, and SW channel. This is a memory in which a correction value β is stored. Reference numeral 16 denotes a memory in which a correspondence relationship between a designated gain output from the microcomputer 11 and gains to be set in the first variable gain unit 2 and the second variable gain unit 5 is stored. FIG. 2 is a diagram showing data set in the memory 16, in which A gain indicates the gain to be set in the first variable gain section 2, and B gain is set in the second variable gain section 5. Indicates the gain to be done.
[0022]
In such a configuration, when the user operates the volume knob 7, the gain α specified by the volume knob 7 after the operation is input to the microcomputer 11. The microcomputer 11 receives the gain α, and first accesses the memory 16 using the gain α as a designated gain, and reads out the A gain and the B gain corresponding to the designated gain α. For example, if the specified gain is +5 dB, as shown in FIG.
A gain = + 5db B gain = + 0dB
Is read by the microcomputer 11. The microcomputer 11 sets the A gain and B gain read from the memory 16 in the first variable gain unit 2 and the second variable gain unit 5 corresponding to each channel.
[0023]
Next, the microcomputer 11 corrects the volume of the C, LS, RS, and SW channels as necessary. This correction is intended to compensate for the difference in volume output from each speaker of the L, R, C, LS, RS, and SW channels due to the difference in speaker size, efficiency, and the like. First, for the C channel, the correction value β is read from the memory 12, and the gain α is added to the read value. The addition result is output to the memory 16 as a designated gain. FIG. 3 shows the designated gain corresponding to the gain α when the correction value β is “+5 dB”. When the specified gain described above is output to the memory 16, the A gain and the B gain corresponding to the specified gain are read from the memory 16 and output to the microcomputer 11. The microcomputer 11 sets the A gain and B gain read from the memory 16 in the first variable gain unit 2 and the second variable gain unit 5 corresponding to the C channel, respectively.
Hereinafter, similarly, the gains of the first variable gain unit 2 and the second variable gain unit 5 of the LS, RS, and SW channels are set.
[0024]
Here, the A gain and the B gain in the memory 16 are set as follows (see FIG. 2).
(1) When designated gain is 0 dB or more A gain = designated gain B gain = 0 dB
(2) When the specified gain is -36 dB to 0 dB, A gain = 0 dB
B gain = specified gain
(3) When designated gain is -36 dB or less A gain = designated gain + 36 dB
B gain = -36 dB
That is, the set value of A gain changes as shown in FIG. 4 with respect to the designated gain, and the set value of B gain changes as shown in FIG. 5 with respect to the designated gain. The total gain A × B of the A gain and the B gain is a straight line having a constant slope as shown in FIG.
[0025]
FIG. 7 is a diagram showing the magnitude of residual noise in the volume adjustment circuit in correspondence with the signal amplification gain. As shown in this figure, when the designated gain is 0 dB or more, the gain of the second variable gain unit 5 is constant, so that the residual noise is also −96 dB constant. Further, when the designated gain is 0 dB to -36 dB, the gain of the second variable gain unit 5 is sequentially reduced, and accordingly, the residual noise is also reduced. Further, when the designated gain is −36 dB or less, the gain of the second variable gain unit 5 is constant, so that the residual noise is also −132 dB constant.
[0026]
Here, the value of −36 dB which is the gain mode switching point is determined by the expected residual noise reduction effect. That is, in the case of -36 dB, the residual noise is -132 dB in the low sound volume region as described above. However, if the value is set higher than -36 dB, the residual noise also increases correspondingly, and the S / N deteriorates. Therefore, this switching point is determined from the residual noise value and the S / N value.
[0027]
As described above, in the above embodiment, in the range where the specified gain is 0 dB or more, the residual noise does not change and is constant at −96 dB, and noise that deteriorates to −76 dB as shown in FIG. There is no increase. Further, when the designated gain is in the range of 0 dB to -36 dB, the residual noise also attenuates in proportion to the signal, and no increase in noise accompanied by S / N deterioration as shown in FIG. In addition, in the range where the specified gain is −36 dB or less, the residual noise is constant at −132 dB, but is a sufficiently low value.
[0028]
As described above, in the above-described embodiment, good overall characteristics can be obtained by providing the second variable gain section 5 for 36 dB and performing special control. In this case, if the second variable gain section 5 is set to 1 dB step, the control switch may be 36 steps. In the conventional one shown in FIG. 11, the cost is about 1/3 compared with the case where a control switch of 100 steps is required. In addition, a method of providing a correction value β for correcting the volume difference between the speakers is also necessary while maintaining the improvement effect of this system in the same manner by correcting the gain α which is the setting value of the volume knob 7. The correction effect is obtained.
[0029]
The gain mode switching point −36 dB described above is determined with the aim of improving the minimum residual noise to approximately the audible limit value in accordance with the actual residual noise performance of the DAC 3 to be used. That is, when the residual noise capability value of the DAC to be used is -96 dB when the 16-bit phase or the like is selected, -36 dB is selected, and -132 dB is obtained as the minimum residual noise when listening to a small volume, and the minimum audible level generally called -120 to -130 dB It has been reduced to the following. Similarly, for example, when the residual noise capability value of the used DAC is −108 dB such as an 18-bit phase, if −24 dB is selected as the switching point, the minimum residual noise at the time of listening to a small volume can be set to −132 dB.
[0030]
Further, in the method of changing the conversion gain by changing the DAC reference voltage or the like as described in the prior art, characteristics are deteriorated with an increase in distortion and noise. In the present embodiment, the D / A conversion gain is fixed, D / A conversion is performed under the most advantageous conditions, and then an economical and excellent volume control function is provided.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to minimize the residual noise of the DAC, and therefore, it is possible to obtain a good S / N, and to increase the cost by using a multistage volume for an analog signal. There is also an effect that can be minimized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a home theater system to which a volume adjustment circuit according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a diagram showing data in a memory 16 in the same embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a relationship example between a set value α, a correction value β and a designated gain of the volume knob 7 in the same embodiment;
FIG. 4 is a diagram showing a gain change of the first variable gain section 2 in the same embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a gain change of a second variable gain section 5 in the same embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing a change in total gain of the first variable gain unit 2 and the second variable gain unit 5 in the same embodiment;
FIG. 7 is a diagram showing a residual noise level in correspondence with a signal level in the embodiment.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a home theater system to which a conventional volume adjustment circuit is applied.
9 is a diagram showing the relationship between the set gain of the volume knob 7 and the gain of the first variable gain section 2 in FIG. 8;
FIG. 10 is a diagram showing the residual noise level in the circuit of FIG. 8 in correspondence with the signal level.
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a home theater system to which another conventional volume adjustment circuit is applied.
12 is a diagram showing the relationship between the set gain of the volume knob 7 and the gain of the second variable gain section 2 in FIG.
13 is a diagram showing the residual noise level in the circuit of FIG. 11 in correspondence with the signal level.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Surround decoder, 2 ... 1st variable gain part, 3 ... DAC, 4 ... Power amplifier, 5 ... 2nd variable gain part, 7 ... Volume knob, 11 ... Microcomputer, 12-16 ... Memory.

Claims (4)

デジタル楽音データをデジタル/アナログ変換器によってアナログ信号に変換し、該アナログ信号を増幅して出力する音響装置における音量調整回路において、
前記デジタル楽音データの音量を制御する第1の可変利得部と、
前記デジタル/アナログ変換器の出力の音量を制御する第2の可変利得部と、
音量設定操作子における設定値に基づいて前記第1の可変利得部および前記第2の可変利得部の各利得を制御する制御手段と、
を具備し、
前記制御手段は、前記音量設定操作子が第1の値以上の音量を指定した場合は、前記第2の可変利得部の利得を一定値とする一方、前記第1の可変利得部の利得を前記音量設定操作子の設定値に対応する値とし、
前記音量設定操作子が前記第1の値以下で第2の値より大きい音量を指定した場合は、前記第1の可変利得部の利得を一定値とする一方、前記第2の可変利得部の利得を前記音量設定操作子の設定値に対応する値とし、
前記音量設定操作子が前記第2の値以下の音量を指定した場合は、前記第2の可変利得部の利得を一定値とする一方、前記第1の可変利得部の利得を前記音量設定操作子の設定値に対応する値とすることを特徴とする音量調整装置。
In a volume control circuit in an acoustic device that converts digital musical sound data into an analog signal by a digital / analog converter, and amplifies and outputs the analog signal.
A first variable gain unit for controlling the volume of the digital musical sound data;
A second variable gain unit for controlling the volume of the output of the digital / analog converter;
Control means for controlling each gain of the first variable gain section and the second variable gain section based on a set value in a volume setting operator;
Comprising
The control means sets the gain of the second variable gain unit to a constant value while the gain of the first variable gain unit is set to a constant value when the volume setting operator designates a volume equal to or higher than the first value. A value corresponding to the setting value of the volume setting operator,
When the volume setting operator designates a volume that is less than or equal to the first value and greater than the second value, the gain of the first variable gain section is set to a constant value, while the second variable gain section The gain is set to a value corresponding to the set value of the volume setting operator,
When the volume setting operator designates a volume less than or equal to the second value, the gain of the second variable gain section is set to a constant value, while the gain of the first variable gain section is set to the volume setting operation. A volume control device characterized by having a value corresponding to a set value of a child.
前記音量設定操作子の設定値と前記第1の可変利得部および前記第2の可変利得部の利得との対応関係を記憶させたメモリであって、前記音量設定操作子が第1の値以上の音量を指定した場合は、前記第2の可変利得部の利得を一定値とする一方、前記第1の可変利得部の利得を前記音量設定操作子の設定値に対応する値とし、前記音量設定操作子が前記第1の値以下で第2の値より大きい音量を指定した場合は、前記第1の可変利得部の利得を一定値とする一方、前記第2の可変利得部の利得を前記音量設定操作子の設定値に対応する値とし、前記音量設定操作子が前記第2の値以下の音量を指定した場合は、前記第2の可変利得部の利得を一定値とする一方、前記第1の可変利得部の利得を前記音量設定操作子の設定値に対応する値とする利得を記憶したメモリを具備し、
前記制御手段は、前記音量設定操作子の操作に応じて該メモリ内のデータを読み出し、読み出したデータに基づいて前記第1の可変利得部および前記第2の可変利得部の利得を制御することを特徴とする請求項に記載の音量調整装置。
A memory that stores a correspondence relationship between a set value of the volume setting operator and the gains of the first variable gain unit and the second variable gain unit, wherein the volume setting operator is equal to or greater than a first value. Is specified, the gain of the second variable gain unit is set to a constant value, while the gain of the first variable gain unit is set to a value corresponding to the set value of the volume setting operator. When the setting operator specifies a volume that is less than or equal to the first value and greater than the second value, the gain of the first variable gain unit is set to a constant value while the gain of the second variable gain unit is set to a constant value. When the volume setting operator designates a volume equal to or lower than the second value, the gain of the second variable gain unit is set to a constant value. The gain of the first variable gain section is set to a value corresponding to the set value of the volume setting operator. Comprising a memory storing the gain,
The control means reads data in the memory in response to an operation of the volume setting operator, and controls gains of the first variable gain unit and the second variable gain unit based on the read data. The volume control device according to claim 1 .
前記制御手段は、予め内部に記憶されている補正値によって前記音量設定操作子の設定値を補正し、この補正後の設定値に基づいて前記メモリからデータを読み出し、前記第1の可変利得部および前記第2の可変利得部の各利得を制御することを特徴とする請求項に記載の音量調整装置。The control means corrects a setting value of the volume setting operator using a correction value stored in advance, reads data from the memory based on the corrected setting value, and the first variable gain unit The volume control device according to claim 2 , wherein each gain of the second variable gain unit is controlled. 前記第1の値は0dBであることを特徴とする請求項〜請求項のいずれかの項に記載の音量調整装置。Volume control apparatus according to any one of claims 1 to claim 3, wherein the first value is 0 dB.
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