JP3206271B2 - ディジタルトーンコントロール装置 - Google Patents
ディジタルトーンコントロール装置Info
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- Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
- Tone Control, Compression And Expansion, Limiting Amplitude (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、各種オーディオ装置に
おいて、ディジタル信号処理においてトーンコントロー
ル処理を実現する場合の、トーンコントロール装置に関
する。
おいて、ディジタル信号処理においてトーンコントロー
ル処理を実現する場合の、トーンコントロール装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】図4は従来のディジタルトーンコントロ
ール装置の構成を示している。図4において、この例は
ディジタルシグナルプロセッサ(以下DSPと略す)に
おける機能処理で構成され、右(R)、左(L)チャン
ネルのディジタルオーディオ入力信号が供給されるアッ
テネータ40a、40bと、特定周波数帯のレベルを増
減させる再帰型フィルタであるIIRフィルタ(以下、
トーンフィルタと記す)41a、41bを備えている。
ール装置の構成を示している。図4において、この例は
ディジタルシグナルプロセッサ(以下DSPと略す)に
おける機能処理で構成され、右(R)、左(L)チャン
ネルのディジタルオーディオ入力信号が供給されるアッ
テネータ40a、40bと、特定周波数帯のレベルを増
減させる再帰型フィルタであるIIRフィルタ(以下、
トーンフィルタと記す)41a、41bを備えている。
【0003】この従来例の構成の動作について説明す
る。入力信号に対してトーンフィルタ41a、41bで
増強を行う前に、増強量の最大値に等しい量をクリップ
マージンとしてアッテネータ41a、41bで減衰させ
る。
る。入力信号に対してトーンフィルタ41a、41bで
増強を行う前に、増強量の最大値に等しい量をクリップ
マージンとしてアッテネータ41a、41bで減衰させ
る。
【0004】例えば、トーンフィルタ41a、41bで
最大+12dBの増強を行う場合、入力信号をアッテネ
ータ40a、40bにおいて12dB減衰させる。
最大+12dBの増強を行う場合、入力信号をアッテネ
ータ40a、40bにおいて12dB減衰させる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
のトーンコントロール装置においては、DSP内部でフ
ルビットとなる信号(以下、最大入力と記す)が入力さ
れた時、トーンフィルタにおいて増強処理を行うと、デ
ィジタルクリップ状態になり、ノイズや異音が出力され
る結果になる。これは、DSP内のディジタル信号にお
いて、オーバーフロー、または、アンダーフローが生
じ、折り返し波形が生じたり、オーバーフロー補正処理
により、演算値が最大値または最小値に固定されるため
である。したがって、DSPに最大入力を越えない、い
かなる入力信号が入力しても、トーンフィルタで増強し
た場合、このディジタルクリップを防止する方法が必要
となる。
のトーンコントロール装置においては、DSP内部でフ
ルビットとなる信号(以下、最大入力と記す)が入力さ
れた時、トーンフィルタにおいて増強処理を行うと、デ
ィジタルクリップ状態になり、ノイズや異音が出力され
る結果になる。これは、DSP内のディジタル信号にお
いて、オーバーフロー、または、アンダーフローが生
じ、折り返し波形が生じたり、オーバーフロー補正処理
により、演算値が最大値または最小値に固定されるため
である。したがって、DSPに最大入力を越えない、い
かなる入力信号が入力しても、トーンフィルタで増強し
た場合、このディジタルクリップを防止する方法が必要
となる。
【0006】また、ディジタルのダイナミックレンジは
信号のビット数で決定され、従来例において、トーンフ
ィルタの増強量の最大値に等しい量をアッテネータで減
衰させることにより有効ビットが減少し、減衰させた量
だけダイナミックレンジが縮小するという欠点があっ
た。
信号のビット数で決定され、従来例において、トーンフ
ィルタの増強量の最大値に等しい量をアッテネータで減
衰させることにより有効ビットが減少し、減衰させた量
だけダイナミックレンジが縮小するという欠点があっ
た。
【0007】本発明は、このような従来の課題を解決す
るものであり、ダイナミックレンジの縮小を最小限に抑
え、ディジタルクリップを伴わずに適正な増強が行える
優れたディジタルトーンコントロール装置の提供を目的
とする。
るものであり、ダイナミックレンジの縮小を最小限に抑
え、ディジタルクリップを伴わずに適正な増強が行える
優れたディジタルトーンコントロール装置の提供を目的
とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のディジタルトーンコントロール装置は、デ
ィジタルオーディオ入力信号の特定周波数帯のレベルを
増減する再帰型フィルタと、上記再帰型フィルタからの
信号のレベルがしきい値以上か否かを判断するレベル判
定手段と、上記レベル判定手段の判定結果により上記再
帰型フィルタの信号増強量を設定する変数を上記再帰型
フィルタに出力する、第1の定数乗算手段と第2の定数
乗算手段と上記変数の値を制限する制限手段とを有した
増強量算出部とを備え、上記レベル判定手段が、上記再
帰型フィルタからの信号のレベルがしきい値以上である
ことを検出した場合には、上記第1の定数乗算手段が上
記変数に1未満の定数を乗算し、上記レベル判定手段
が、上記再帰型フィルタからの信号のレベルがしきい値
未満であることを検出した場合には、上記第2の定数乗
算手段が上記変数に1以上の定数を乗算し、上記制限手
段が、上記変数の値を最小値以上かつ最大値以下に制限
することにより、上記定数が乗算された変数の値を用い
て上記再帰型フィルタの係数を変化させて上記増強量を
調整する構成とした。
に、本発明のディジタルトーンコントロール装置は、デ
ィジタルオーディオ入力信号の特定周波数帯のレベルを
増減する再帰型フィルタと、上記再帰型フィルタからの
信号のレベルがしきい値以上か否かを判断するレベル判
定手段と、上記レベル判定手段の判定結果により上記再
帰型フィルタの信号増強量を設定する変数を上記再帰型
フィルタに出力する、第1の定数乗算手段と第2の定数
乗算手段と上記変数の値を制限する制限手段とを有した
増強量算出部とを備え、上記レベル判定手段が、上記再
帰型フィルタからの信号のレベルがしきい値以上である
ことを検出した場合には、上記第1の定数乗算手段が上
記変数に1未満の定数を乗算し、上記レベル判定手段
が、上記再帰型フィルタからの信号のレベルがしきい値
未満であることを検出した場合には、上記第2の定数乗
算手段が上記変数に1以上の定数を乗算し、上記制限手
段が、上記変数の値を最小値以上かつ最大値以下に制限
することにより、上記定数が乗算された変数の値を用い
て上記再帰型フィルタの係数を変化させて上記増強量を
調整する構成とした。
【0009】上記目的を達成するために、本発明のディ
ジタルトーンコントロール装置は、上記1未満の定数を
Bとし、上記1以上の定数をAとし、上記定数の関係が
B<1/Aである構成とした。
ジタルトーンコントロール装置は、上記1未満の定数を
Bとし、上記1以上の定数をAとし、上記定数の関係が
B<1/Aである構成とした。
【0010】上記目的を達成するために、本発明のディ
ジタルトーンコントロール装置は、上記ディジタルオー
ディオ入力信号を一定量減衰させるアッテネータを上記
再帰型フィルタの入力側に設けた構成とした。
ジタルトーンコントロール装置は、上記ディジタルオー
ディオ入力信号を一定量減衰させるアッテネータを上記
再帰型フィルタの入力側に設けた構成とした。
【0011】
【作用】請求項1に係る発明では、トーンフィルタにお
いて入力信号の特定周波数帯のレベルを増減し、その出
力信号のレベルを検出してフィードバック制御でトーン
フィルタの係数の一部を変化させるため、ディジタルク
リップを生じない範囲で増強量を調整することができ
る。これにより、入力信号が増強を行ってもディジタル
クリップを生じない低レベルの場合、入力信号を減衰さ
せなくとも増強を行うことができる。また入力信号が、
増強を行うとディジタルクリップを生じる大レベルの場
合は、増強量を制限し、ディジタルクリップを生じない
範囲で増強を行うことができる。
いて入力信号の特定周波数帯のレベルを増減し、その出
力信号のレベルを検出してフィードバック制御でトーン
フィルタの係数の一部を変化させるため、ディジタルク
リップを生じない範囲で増強量を調整することができ
る。これにより、入力信号が増強を行ってもディジタル
クリップを生じない低レベルの場合、入力信号を減衰さ
せなくとも増強を行うことができる。また入力信号が、
増強を行うとディジタルクリップを生じる大レベルの場
合は、増強量を制限し、ディジタルクリップを生じない
範囲で増強を行うことができる。
【0012】このように、入力信号を減衰させることな
く増強処理を行うため、ダイナミックレンジの縮小がな
く、しかもディジタルクリップを伴わない適正な増強が
可能となる。
く増強処理を行うため、ダイナミックレンジの縮小がな
く、しかもディジタルクリップを伴わない適正な増強が
可能となる。
【0013】また請求項2に係る発明は、第1の発明の
構成において定数A、BにB<1/Aの関係をもたせ、
聴感上違和感のない増強量調整を可能としている。
構成において定数A、BにB<1/Aの関係をもたせ、
聴感上違和感のない増強量調整を可能としている。
【0014】請求項3に係る発明は、上記構成に加え、
入力信号を一定量減衰させるアッテネータで減衰させた
量に等しい増強量を最低限保証できるようにしている。
入力信号を一定量減衰させるアッテネータで減衰させた
量に等しい増強量を最低限保証できるようにしている。
【0015】
【実施例】以下、本発明のディジタルトーンコントロー
ル装置の実施例を図面を参照して詳細に説明する。
ル装置の実施例を図面を参照して詳細に説明する。
【0016】図1は実施例の構成を示している。図1に
おいて、この例はDSPにおける機能処理で構成され、
右(R)、左(L)の2チャンネルのディジタルオーデ
ィオ入力信号を減衰させるアッテネータ10a、10b
と、特定周波数帯成分のレベルを増減するトーンフィル
タ11a、11bと、レベル判定部12と、増強量算出
部13とを有している。
おいて、この例はDSPにおける機能処理で構成され、
右(R)、左(L)の2チャンネルのディジタルオーデ
ィオ入力信号を減衰させるアッテネータ10a、10b
と、特定周波数帯成分のレベルを増減するトーンフィル
タ11a、11bと、レベル判定部12と、増強量算出
部13とを有している。
【0017】図2はトーンフィルタの構成を示してい
る。1サンプルの遅延素子D1からD4と係数A0、A
1、A2、B1、B2から構成される2次のIIR型フ
ィルタである。
る。1サンプルの遅延素子D1からD4と係数A0、A
1、A2、B1、B2から構成される2次のIIR型フ
ィルタである。
【0018】フィルタの特性を決定するパラメータは中
心周波数Fc[Hz]、Q、増強量G[dB]、サンプ
リング周波数Fs[Hz]であり、フィルタの係数A
0、A1、A2、B1、B2はこのパラメータにより決
定される。増強量GがG>0の時の係数算出方式を以下
に示す。
心周波数Fc[Hz]、Q、増強量G[dB]、サンプ
リング周波数Fs[Hz]であり、フィルタの係数A
0、A1、A2、B1、B2はこのパラメータにより決
定される。増強量GがG>0の時の係数算出方式を以下
に示す。
【0019】
【数1】
【0020】
【数2】
【0021】
【数3】
【0022】
【数4】
【0023】
【数5】
【0024】
【数6】
【0025】
【数7】
【0026】ここで、増強量Gの値に依存している係数
はA0とA2のみである。すなわちサンプリング周波数
Fs、中心周波数Fc、Qが一定であれば、増強量を変
化させる場合、変化させる係数はA0、A2のみであ
る。
はA0とA2のみである。すなわちサンプリング周波数
Fs、中心周波数Fc、Qが一定であれば、増強量を変
化させる場合、変化させる係数はA0、A2のみであ
る。
【0027】(数3)、(数5)において増強量Gを含
む項を、
む項を、
【0028】
【数8】
【0029】(数3)、(数5)において増強量Gを含
まない項を、
まない項を、
【0030】
【数9】
【0031】とおくと、
【0032】
【数10】
【0033】
【数11】
【0034】となり、サンプリング周波数Fs、中心周
波数Fc、Qが一定であればCは一定であり、Kの値を
変化させることにより、増強量を変化させることができ
る。
波数Fc、Qが一定であればCは一定であり、Kの値を
変化させることにより、増強量を変化させることができ
る。
【0035】今、Fc=100[Hz]、Q=0.7、
Fs=44100[Hz]として増強を行う場合、A
1、B1、B2、及び定数Cは決定され、Kは増強量G
によって決定される。なお、増強量Gと変数Kの関係を
以下に示す。
Fs=44100[Hz]として増強を行う場合、A
1、B1、B2、及び定数Cは決定され、Kは増強量G
によって決定される。なお、増強量Gと変数Kの関係を
以下に示す。
【0036】+2dB 0.01268210 +4dB 0.01596582 +6dB 0.02009978 +8dB 0.02530412 +10dB 0.03185600 +12dB 0.04010433 このように変数Kによりトーンフィルタの係数A0、A
2を変化させて増強量を変化させることができる。
2を変化させて増強量を変化させることができる。
【0037】次に、この実施例の構成における増強の動
作について説明する。図1において、アッテネータ10
a、10bで入力信号の振幅を6dB減衰させ、最大1
2dBの増強を行うことができるトーンフィルタ11
a、11bで特定周波数帯のレベルを増強する。この増
強処理終了後のディジタルオーディオ信号をレベル判定
部12へ供給し、レベル判定の結果により、増強量算出
部13を制御する。
作について説明する。図1において、アッテネータ10
a、10bで入力信号の振幅を6dB減衰させ、最大1
2dBの増強を行うことができるトーンフィルタ11
a、11bで特定周波数帯のレベルを増強する。この増
強処理終了後のディジタルオーディオ信号をレベル判定
部12へ供給し、レベル判定の結果により、増強量算出
部13を制御する。
【0038】図3はレベル判定から増強量算出部の処理
手順に係わるフロー図を示している。ここで設定するパ
ラメータは最大増強量を決定するKmaxのみである。
手順に係わるフロー図を示している。ここで設定するパ
ラメータは最大増強量を決定するKmaxのみである。
【0039】レベル判定部ステップ(図中ではSと記載
する)1では右(R)左(L)チャンネルの信号のレベ
ルがしきい値以上であるか否かを判定する。この実施例
では右(R)、左(L)信号の絶対値をとり、どちらか
の符号ビットを除く最大ビットが1か否かを判定してい
る。すなわちディジタル信号の最大値を0dBとすると
−6dB以上か否かを判定する。このステップ1で最大
ビット数=1を検出しなければステップ2に進み、変数
KがKmaxより小さい場合のみステップ3で係数Kに1
以上の定数Bを乗ずる。またステップ1で最大ビット=
1を検出した場合は、ステップ4でKmaxが0.020
09978より大きいか判断する。すなわち+6dBを
越える増強を行うかの判断をする。このステップ4でN
oの場合はステップ5でKminにKmaxを代入し、Yes
の場合はステップ6でKminに0.02009978を
代入する。ステップ4でNoの場合、Kmin=Kmaxとす
ることにより、変数KをKmaxに収束させる。ステップ
4でYesの場合、Kmin=0.02009978とす
ることにより、変数Kは0.02009978以上に保
持され+6dBの増強は保証されることになる。ステッ
プ7では変数KがKmi nより大きい場合のみステップ8
で変数Kに1未満の定数Aを乗ずる。
する)1では右(R)左(L)チャンネルの信号のレベ
ルがしきい値以上であるか否かを判定する。この実施例
では右(R)、左(L)信号の絶対値をとり、どちらか
の符号ビットを除く最大ビットが1か否かを判定してい
る。すなわちディジタル信号の最大値を0dBとすると
−6dB以上か否かを判定する。このステップ1で最大
ビット数=1を検出しなければステップ2に進み、変数
KがKmaxより小さい場合のみステップ3で係数Kに1
以上の定数Bを乗ずる。またステップ1で最大ビット=
1を検出した場合は、ステップ4でKmaxが0.020
09978より大きいか判断する。すなわち+6dBを
越える増強を行うかの判断をする。このステップ4でN
oの場合はステップ5でKminにKmaxを代入し、Yes
の場合はステップ6でKminに0.02009978を
代入する。ステップ4でNoの場合、Kmin=Kmaxとす
ることにより、変数KをKmaxに収束させる。ステップ
4でYesの場合、Kmin=0.02009978とす
ることにより、変数Kは0.02009978以上に保
持され+6dBの増強は保証されることになる。ステッ
プ7では変数KがKmi nより大きい場合のみステップ8
で変数Kに1未満の定数Aを乗ずる。
【0040】以上のように、ステップ2、7の変数制限
により、変数Kの値は、最大値Kma xと最小値Kminの間
で変動し、増強量は変数Kの変動する範囲でフィードバ
ック的に自動調整される。
により、変数Kの値は、最大値Kma xと最小値Kminの間
で変動し、増強量は変数Kの変動する範囲でフィードバ
ック的に自動調整される。
【0041】この場合の定数Aの値は、変数Kが最大値
Kmaxから最小値Kminになるまでの最短時間Atを決定
する。また、定数Bの値は変数Kが最小値Kminから最
大値Kmaxになるまでの最短時間Ltを決定する。この
最短時間At、Ltは次式で表せる。ただし、fsはサ
ンプリング周波数である。
Kmaxから最小値Kminになるまでの最短時間Atを決定
する。また、定数Bの値は変数Kが最小値Kminから最
大値Kmaxになるまでの最短時間Ltを決定する。この
最短時間At、Ltは次式で表せる。ただし、fsはサ
ンプリング周波数である。
【0042】
【数12】
【0043】
【数13】
【0044】この時、B<1/Aの関係をもたせること
により、違和感のない増強量調整を行うことができる。
により、違和感のない増強量調整を行うことができる。
【0045】また入力信号を一定量減衰させるアッテネ
ータを設けることにより、減衰させた分だけ増強量を保
証することができる。
ータを設けることにより、減衰させた分だけ増強量を保
証することができる。
【0046】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のディジタルトーンコントロール装置の請求項1では、
入力信号の特定周波数帯のレベルの増減を行い、その出
力信号のレベルを検出してフィードバック制御で適正に
増強量を調整するため、入力信号が、増強を行ってもデ
ィジタルクリップを生じない低レベルの場合、入力信号
を減衰させなくとも増強を行うことができる。また入力
信号が、増強を行うとディジタルクリップを生じる大レ
ベルの場合は、増強量を制御し、ディジタルクリップを
生じない範囲で増強を行うことができる。
のディジタルトーンコントロール装置の請求項1では、
入力信号の特定周波数帯のレベルの増減を行い、その出
力信号のレベルを検出してフィードバック制御で適正に
増強量を調整するため、入力信号が、増強を行ってもデ
ィジタルクリップを生じない低レベルの場合、入力信号
を減衰させなくとも増強を行うことができる。また入力
信号が、増強を行うとディジタルクリップを生じる大レ
ベルの場合は、増強量を制御し、ディジタルクリップを
生じない範囲で増強を行うことができる。
【0047】このように、入力信号を減衰させることな
く増強処理を行うため、ダイナミックレンジの縮小がな
く、しかもディジタルクリップを伴わない適正な増強が
可能となる。
く増強処理を行うため、ダイナミックレンジの縮小がな
く、しかもディジタルクリップを伴わない適正な増強が
可能となる。
【0048】請求項2の発明では、上記構成において、
B<1/Aの関係をもたせることにより、聴感上違和感
のない増強量調整を行うことができる。
B<1/Aの関係をもたせることにより、聴感上違和感
のない増強量調整を行うことができる。
【0049】また請求項3の発明で、上記構成に加え、
入力信号を一定量減衰させるアッテネータを設けること
により、ここで減衰させた量に等しい増強量を最低限保
証できるようになる。
入力信号を一定量減衰させるアッテネータを設けること
により、ここで減衰させた量に等しい増強量を最低限保
証できるようになる。
【図1】本発明の一実施例におけるディジタルトーンコ
ントロール装置の構成を示すブロック図
ントロール装置の構成を示すブロック図
【図2】同実施例における動作処理手順を示すフロー図
【図3】同実施例におけるトーンフィルタの構成図
【図4】従来のディジタルトーンコントロール装置の構
成を示すブロック図
成を示すブロック図
10a、10b アッテネータ 11a、11b トーンフィルタ 12 レベル判定部 13 増強量算出部 40a、40b アッテネータ 41a、41b トーンフィルタ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−95009(JP,A) 特開 平7−221575(JP,A) 特開 昭62−91011(JP,A) 特開 昭62−95008(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03G 3/20 - 3/34 H03G 5/00 - 5/18
Claims (3)
- 【請求項1】 ディジタルオーディオ入力信号の特定周
波数帯のレベルを増減する再帰型フィルタと、上記再帰
型フィルタからの信号のレベルがしきい値以上か否かを
判断するレベル判定手段と、上記レベル判定手段の判定
結果により上記再帰型フィルタの信号増強量を設定する
変数を上記再帰型フィルタに出力する、第1の定数乗算
手段と第2の定数乗算手段と上記変数の値を制限する制
限手段とを有した増強量算出部とを備え、上記レベル判
定手段が、上記再帰型フィルタからの信号のレベルがし
きい値以上であることを検出した場合には、上記第1の
定数乗算手段が上記変数に1未満の定数を乗算し、上記
レベル判定手段が、上記再帰型フィルタからの信号のレ
ベルがしきい値未満であることを検出した場合には、上
記第2の定数乗算手段が上記変数に1以上の定数を乗算
し、上記制限手段が、上記変数の値を最小値以上かつ最
大値以下に制限することにより、上記定数が乗算された
変数の値を用いて上記再帰型フィルタの係数を変化させ
て上記増強量を調整することを特徴とするディジタルト
ーンコントロール装置。 - 【請求項2】 上記1未満の定数をBとし、上記1以上
の定数をAとし、上記定数の関係がB<1/Aであるこ
とを特徴とする請求項1記載のディジタルトーンコント
ロール装置。 - 【請求項3】 上記ディジタルオーディオ入力信号を一
定量減衰させるアッテネータを上記再帰型フィルタの入
力側に設けたことを特徴とする請求項1記載のディジタ
ルトーンコントロール装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP921494A JP3206271B2 (ja) | 1994-01-31 | 1994-01-31 | ディジタルトーンコントロール装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP921494A JP3206271B2 (ja) | 1994-01-31 | 1994-01-31 | ディジタルトーンコントロール装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07221573A JPH07221573A (ja) | 1995-08-18 |
| JP3206271B2 true JP3206271B2 (ja) | 2001-09-10 |
Family
ID=11714213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP921494A Expired - Fee Related JP3206271B2 (ja) | 1994-01-31 | 1994-01-31 | ディジタルトーンコントロール装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3206271B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8045731B2 (en) | 2005-06-06 | 2011-10-25 | Yamaha Corporation | Sound quality adjustment device |
-
1994
- 1994-01-31 JP JP921494A patent/JP3206271B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8045731B2 (en) | 2005-06-06 | 2011-10-25 | Yamaha Corporation | Sound quality adjustment device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07221573A (ja) | 1995-08-18 |
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