(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の時間区間における入力信号の大きさを表す値のうちの最大値を特定する信号強度解析部と、
前記最大値と所定の閾値率とに基づいて、閾値を設定する閾値設定部と、
入力信号のうち、前記閾値以上の絶対値を持つ信号を予め設定された圧縮率で圧縮した出力信号とする加工部と、
を備えることを特徴とする音響信号加工装置。
【請求項２】
前記時間区間は、前記出力信号が出力される時点と当該時点から予め設定された期間をさかのぼった時点との間の時間区間である、
ことを特徴とする請求項１に記載の音響信号加工装置。
【請求項３】
前記信号強度解析部は、前記入力信号の周期に基づいて前記所定期間を設定する手段、
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の音響信号加工装置。
【請求項４】
前記所定の時間区間における入力信号の大きさを表す値は、前記入力信号の値から導出されたスカラー値である、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の音響信号加工装置。
【請求項５】
前記閾値設定部は、前記閾値率と前記スカラー値との積に基づいて、前記閾値を設定する、
ことを特徴とする請求項４に記載の音響信号加工装置。
【請求項６】
前記閾値率と前記圧縮率との少なくとも一方を設定する設定手段、
をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の音響信号加工装置。
【請求項７】
所定の時間区間における入力信号の大きさを表す値のうちの最大値を特定する信号強度解析ステップと、
前記最大値と所定の閾値率とに基づいて、閾値を設定する閾値設定ステップと、
入力信号のうち、前記閾値以上の絶対値を持つ信号を予め設定された圧縮率で圧縮した出力信号とする加工ステップと、
を備えることを特徴とする音響信号加工方法。
【請求項８】
コンピュータに、
所定の時間区間における入力信号の大きさを表す値のうちの最大値を特定する信号強度解析ステップと、
前記最大値と所定の閾値率とに基づいて、閾値を設定する閾値設定ステップと、
入力信号のうち、前記閾値以上の絶対値を持つ信号を予め設定された圧縮率で圧縮した出力信号とする加工ステップと、
を実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響信号加工装置、音響信号加工方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
音響信号を扱う技術分野では、コンプレッサ、リミッタ、エキスパンダなどを用いて、音響信号のダイナミックレンジの加工が行われてきた。
【０００３】
例えば、特許文献１及び２には、音響信号のうち、閾値以上の大きさをもつ信号を圧縮する音響信号加工装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、入力信号のレベルを検知するレベル感知器が、閾値以上の信号を感知すると、閾値を超える部分を所定の圧縮率で圧縮する音響信号加工装置（圧縮装置）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８９８９７１号公報
【特許文献２】特開平１１−６８４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
音源によっては、出力信号のレベルが大きくなったり、小さくなったりするものがある。また、音源を切り替えて使用する場合に、音源に応じて入力信号のレベル（レンジ）が変化することがある。
【０００７】
常に小さいレベルの入力しかない場合（レンジが小さい場合）、信号のレベルが閾値以上となることがない。この場合、特許文献１，２に記載された音響信号加工装置では、一切加工を行わないため、加工の効果が現れなくなってしまう。
【０００８】
閾値を切り替えることも可能ではあるが、繁雑であると共に入力レベルに適切に応じた閾値を設定することは困難である。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、入力信号のレベルに応じた閾値を自動設定可能な音響信号加工装置と音響信号加工方法及びプログラムを提供することを目的とする。
また、入力信号のレベルにかかわらず、ダイナミックレンジを加工できる音響信号加工装置と音響信号加工方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の観点にかかる音響信号加工装置は、
所定の時間区間における入力信号の大きさを表す値のうちの最大値を特定する信号強度解析部と、
前記最大値と所定の閾値率とに基づいて、閾値を設定する閾値設定部と、
入力信号のうち、前記閾値以上の絶対値を持つ信号を予め設定された圧縮率で圧縮した出力信号とする加工部と、
を備えることを特徴とする。
【００１１】
例えば、前記時間区間は、前記出力信号が出力される時点と当該時点から予め設定された期間をさかのぼった時点との間の時間区間であるとしてもよい。
【００１２】
例えば、前記信号強度解析部は、前記入力信号の周期に基づいて前記所定期間を設定する手段を備えるとしてもよい。
【００１３】
例えば、前記所定の時間区間における入力信号の大きさを表す値は、前記入力信号の値から導出されたスカラー値であるとしてもよい。
【００１４】
例えば、前記閾値設定部は、前記閾値率と前記スカラー値との積に基づいて、前記閾値を設定するとしてもよい。
【００１５】
例えば、前記音響信号加工装置は、前記閾値率と前記圧縮率との少なくとも一方を設定する設定手段をさらに備えることを特徴としてもよい。
【００１６】
本発明の第２の観点にかかる音響信号加工方法は、
所定の時間区間における入力信号の大きさを表す値のうちの最大値を特定する信号強度解析ステップと、
前記最大値と所定の閾値率とに基づいて、閾値を設定する閾値設定ステップと、
入力信号のうち、前記閾値以上の絶対値を持つ信号を予め設定された圧縮率で圧縮した出力信号とする加工ステップと、
を備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明の第３の観点にかかるプログラムは、
コンピュータに、
所定の時間区間における入力信号の大きさを表す値のうちの最大値を特定する信号強度解析ステップと、
前記最大値と所定の閾値率とに基づいて、閾値を設定する閾値設定ステップと、
入力信号のうち、前記閾値以上の絶対値を持つ信号を予め設定された圧縮率で圧縮した出力信号とする加工ステップと、
を実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、入力信号の絶対的な大きさにかかわらず、ダイナミックレンジの加工を行うことができる。また、入力信号の大きさが変化した場合でも、自動的に閾値を変化させ、入力信号の大きさに合わせてダイナミックレンジの加工を行える。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態１に係る音響信号加工装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】実施形態１における入力信号と出力信号の例を示すグラフである。
【図３】図２の入力信号が小さい期間の一部を拡大したグラフである。
【図４】図２の入力信号が大きい期間の一部を拡大したグラフである。
【図５】本発明の実施形態２に係る音響信号加工装置の構成例を示すブロック図である。
【図６】実施形態２における入力信号と出力信号の例を示すグラフである。
【図７】図６の入力信号が小さい期間の一部を拡大したグラフである。
【図８】図６の入力信号が大きい期間の一部を拡大したグラフである。
【図９】本発明の実施形態３に係る音響信号加工装置の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態にかかる音響信号加工装置又は音響信号加工方法又はプログラムを備える音響システムについて、図面を参照して説明する。
【００２１】
（実施形態１）
実施形態１に係る音響システム１００は、複数の音源２０（２０１〜２０ｎ）と、音源セレクタ２１と、音響信号加工装置１０と、Ｄ／Ａ変換器２２と、増幅器２３と、スピーカ２４と、から構成される。
【００２２】
音源２０１〜２０ｎは、ＣＤ(Compact Desk)再生装置、放送受信装置等から構成され、それぞれ、所定のサンプリングレートのデジタル音響信号を出力する。各音源２０１〜２０ｎの出力する音響信号のレベルレンジは互いに異なる。
【００２３】
音源セレクタ２１は、音源２０１〜２０ｎのいずれかを選択し、選択した音源２０１〜２０ｎからの音響信号を選択して音響信号加工装置１０に供給する。
【００２４】
音響信号加工装置１０は、供給された音響信号に、ダイナミックレンジの拡大等の加工を施して出力する。音響信号加工装置１０の構成及び動作の詳細については後述する。
【００２５】
Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換器２２は、音響信号加工装置１０から出力されたデジタルの音響信号をアナログ音響信号に変換する。
【００２６】
増幅器２３は、Ｄ／Ａ変換器２２から出力された音響信号を増幅して出力する。
スピーカ２４は、増幅器２３からの音響信号により駆動され、放音する。
【００２７】
音響信号加工装置１０は、物理的には、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）などから構成され、機能的には、入力端子１１と、遅延回路１２と、信号解析器１３と、設定器１４と、演算器１５と、出力端子１６とを備える。
【００２８】
入力端子１１は、音源セレクタ２１からデジタル音響信号を入力する端子である。
【００２９】
信号解析器（信号強度解析部）１３は、所定時間区間における、入力音響信号の絶対値のうちの最大値を特定するものであり、直列に接続された４つの遅延器１７１〜１７４と、最大値選定器１８と、から構成される。
遅延器１７１〜１７４は、それぞれ、入力された音響信号を１サンプリング期間遅延して出力する。
最大値選定器１８は、入力された音響信号と、遅延器１７１〜１７４の出力音響信号のうち、絶対値が最大のものを選定し、選定した最大絶対値を設定器１４に伝達する。
【００３０】
設定器（閾値設定部）１４は、演算器１５が、音響信号を圧縮するか否かを判定するための閾値Ｔ及び圧縮率ＣＲを設定するためのものである。設定器１４は、閾値率ＴＲと圧縮率ＣＲとを内部メモリに記憶している。閾値率ＴＲは、所定時間区分における音響信号の絶対値の最大値と比して、注目している音響信号の絶対値がどの程度大きければ、ダイナミックレンジの加工を行うかを表す値である。圧縮率ＣＲは、入力音響信号の閾値Ｔを超える部分を圧縮する比率を示す値である。
設定器１４は、信号解析器１３から伝達された最大絶対値と閾値率ＴＲとを乗算し、積を閾値Ｔに設定する。閾値Ｔは正の実数である。また、設定器１４は、求めた閾値Ｔと予め記憶している圧縮率ＣＲとを、演算器１５に伝達する。
【００３１】
遅延回路１２は、処理タイミング調整用の遅延回路であり、音響信号を１サンプリング期間遅延する遅延器１２１と遅延器１２２とから構成され、入力された音響信号を２サンプリング期間遅延して演算器１５に伝達する。
【００３２】
演算器（加工部）１５は、設定器１４より伝達された閾値Ｔ及び圧縮率ＣＲに基づき、遅延回路１２より伝達された音響信号を処理する。演算器１５は、処理した音響信号を、出力端子１６を介して出力する。
【００３３】
出力端子１６は、演算器１５より伝達された音響信号を出力する。
【００３４】
次に、音響信号加工装置１０が、音源セレクタ２１を介して音源２０１〜２０ｎのいずれかから供給された音響信号をどのように加工するかについて説明する。
【００３５】
なお、以下の説明において、時刻ｔにおける入力信号をｘ（ｔ）、出力信号をｙ（ｔ）と表す。例えば、ｘ（ｔ＋１）は、ｔよりも１サンプリング期間後の入力信号を表す。
【００３６】
入力端１１より入力された音響信号ｘ（ｔ）は、遅延回路１２と信号解析器１３とに伝達される。
【００３７】
この段階では、遅延器１７１の入力信号がｘ（ｔ）で、遅延器１７１の出力信号と遅延器１７２の入力信号とがｘ（ｔ−１）となり、遅延器１７２の出力信号と遅延器１７３の入力信号とがｘ（ｔ−２）となり、遅延器１７３の出力信号と遅延器１７４の入力信号とがｘ（ｔ−３）となり、遅延器１７４の出力信号がｘ（ｔ−４）となる。
その結果、時刻ｔにおいて、入力信号ｘ（ｔ）、ｘ（ｔ−１）、ｘ（ｔ−２）、ｘ（ｔ−３）、ｘ（ｔ−４）が最大値選定器１８に伝えられる。
【００３８】
最大値選定器１８は、時刻ｔにおいて、入力信号ｘ（ｔ）と遅延器１７１〜１７４から伝達された遅延信号ｘ（ｔ−１）、ｘ（ｔ−２）、ｘ（ｔ−３）、ｘ（ｔ−４）の絶対値を求め、求めた絶対値のうち最大のものを選定し、選定した絶対値を設定器１４に伝達する。
【００３９】
設定器１４は、内部メモリに記憶している閾値率ＴＲと最大値選定器１８から伝達された最大値とを乗算し、積を閾値Ｔとし、圧縮率ＣＲと共に演算器１５に伝達する。
【００４０】
例えば、時刻ｔにおいて、ｘ（ｔ）＝１、ｘ（ｔ−１）＝−３、ｘ（ｔ−２）＝２、ｘ（ｔ−３）＝０、ｘ（ｔ−４）＝１．５であって、閾値率ＴＲが０．６、圧縮率ＣＲを０．８とする。ｘ（ｔ）〜ｘ（ｔ−４）において、絶対値の最大値は、｜ｘ（ｔ−１）｜の３であるので、３×０．６＝１．８が閾値Ｔとなる。設定器１４は、求めた閾値Ｔ＝１．８と、予め記憶している圧縮率ＣＲ＝０．７とを演算器１５に伝達する。
【００４１】
遅延回路１２は、入力信号を２サンプリングクロック期間遅延して出力しており、時刻ｔにおいては、入力信号ｘ（ｔ−２）を出力している。
【００４２】
演算器１５は、入力信号の値と設定器１４により設定された閾値Ｔとを比較し、入力信号Ｘ（ｘ（ｔ−２））の絶対値が閾値Ｔより小さい場合には、入力信号Ｘをそのまま出力信号Ｙとして出力し、入力信号Ｘの値の絶対値が閾値Ｔ以上の場合、入力信号Ｘを予め設定された圧縮率で圧縮する。具体的には、入力信号Ｘの値の絶対値が閾値Ｔ以上の場合、演算器１５は、絶対値が閾値以上の部分を圧縮率ＣＲで圧縮して出力信号Ｙとして出力する。
【００４３】
これを式にまとめると、（１）に示すようになる。
Ｙ＝Ｘ ｜Ｘ｜＜Ｔ
Ｙ＝（Ｘ−Ｔ）・ＣＲ＋Ｔ Ｘ＞０かつＸ≧Ｔ
Ｙ＝（Ｘ＋Ｔ）・ＣＲ−Ｔ Ｘ＜０かつＸ≦−Ｔ
・・・（１）
【００４４】
上記具体例を式（１）にあてはめると、時刻ｔでは、遅延回路１２は、信号ｘ（ｔ−２）＝２を出力している。演算器１５は、この信号ｘ（ｔ−２）の値の絶対値｜ｘ（ｔ−２）｜＝２を求め、求めた絶対値２と閾値Ｔ＝１．８とを比較し、求めた絶対値２が閾値１．８以上であるので、指定された圧縮率ＣＲ＝０．７で、信号ｘ（ｔ−２）＝２のうち、絶対値が閾値１．８を超える０．２の部分を圧縮して０．２・０．７＋１．８＝１．９４を出力信号ｙ（ｔ）として出力する。
【００４５】
即ち、演算器１５は、信号ｘ（ｔ−２）を中心として、所定の４サンプリング期間の入力信号、即ち、信号ｘ（ｔ−２）自身及び前後２ステップの信号（ｘ（ｔ），ｘ（ｔ−１），ｘ（ｔ−３），ｘ（ｔ−４））の音響信号の値の絶対値に基づいて、閾値Ｔを設定して、この閾値Ｔに基づいて、信号ｘ（ｔ−２）を圧縮するか否かを判定し、判定結果に基づいて、信号ｘ（ｔ−２）を圧縮し或いは圧縮を行わずに、出力信号ｙ（ｔ）として出力端子１６を介して出力する。
【００４６】
Ｄ／Ａ変換器２２は、ｙ（ｔ）をアナログに変換し、これを増幅器２３が増幅し、スピーカ２４がこれを放音する。
【００４７】
続いて、次の入力信号ｔ（ｔ＋１）が音源セレクタ２１を介して入力されると、最大値選定器１８の入力信号は、ｘ（ｔ＋１）〜ｘ（ｔ−３）となり、最大値選定器１８は、これらの信号の絶対値のうち、最大のものを選定する。
【００４８】
設定器１４は、選択された最大値と閾値率ＴＲとから閾値Ｔを設定する。
演算器１５には、入力信号ｘ（ｔ−１）が供給され、演算器１５は、信号ｘ（ｔ−１）自身を中心として、所定の４サンプリング期間の入力信号、即ち、信号ｘ（ｔ−１）及び前後２ステップの信号（ｘ（ｔ＋１），ｘ（ｔ），ｘ（ｔ−２），ｘ（ｔ−３））に基づいて設定された閾値Ｔに基づいて、ｘ（ｔ−１）を圧縮するか否かを判定し、判定結果に基づいて、圧縮し或いは圧縮を行わずに、出力信号ｙ（ｔ＋１）として出力する。
【００４９】
以後、音響信号加工装置１０は、同様の動作を繰り返し、音響信号加工装置１０は、入力信号ｘ（ｔ＋２）、ｘ（ｔ＋３）．．．に対し、信号加工処理を行って出力信号をｙ（ｔ＋２）、ｙ（ｔ＋３）を出力する。
【００５０】
ここで、音源セレクタ２１により選択されている音源２０の出力する音響信号の出力レンジが小さくなった場合、或いは、音源セレクタ２１が音源２０切り替えたために音響信号のレンジが小さくなった場合を想定する。この場合、レンジが変化した後、５クロック経過した後は、その信号の強度自体により定まる閾値との比較により圧縮処理が行われる。
【００５１】
即ち、入力信号のレベル（レンジ）に応じた閾値Ｔが自動的に設定され、信号の加工が行われる。つまり、音響信号加工装置１０は、入力信号のレベルが大きければ大きいなりに、小さければ小さいなりに、閾値Ｔを設定し、入力信号のレベル（レンジ）の大小に関わらず、同様の態様で、入力信号のダイナミックレンジを加工できる。
【００５２】
ここで、音響信号加工装置１０が、入力信号のレベルに関わらず、音響信号を加工する点を、具体例を参照して説明する。
【００５３】
音響信号加工装置１０の入力端子１１に図２の太線で示す入力信号ｘ（ｔ）が入力されると、出力端１６から、図２の細線で示す出力信号ｙ（ｔ）が出力される。
【００５４】
なお、図２〜図４の横軸は、時間軸であり、単位はｍｓｅｃ、縦軸は、音響信号の値を表し、無単位である。入力信号ｘ（ｔ）は周期５ｍｓｅｃの正弦波であり、入力信号ｘ（ｔ）のレンジ（振幅）は、０〜２０ｍｓｅｃの期間においては０．５、２０〜５０ｍｓｅｃの期間においては１である。サンプリング周期は０．２ｍｓｅｃとする。閾値率ＴＲは０．６，圧縮率ＣＲは０．７である。出力前０．８ｍｓｅｃの期間中の入力信号における絶対値の最大値の０．６倍を閾値Ｔとしている。出力信号ｙ（ｔ）は、遅延回路１２によって、入力信号から２サンプリング周期（０．４ｍｓｅｃ）だけ遅れている。
【００５５】
図３は、図２の１０〜２０ｍｓｅｃの期間を拡大した図である。図４は、図２の３０〜４０ｍｓｅｃの期間を拡大した図である。図３及び図４では、比較が容易となるように、入力信号と出力信号の位相差を０に補正してある。図３と図４に示すように、入力信号の変位の絶対値が小さい０〜２０ｍｓｅｃの期間においても、変位の絶対値が大きい２０〜５０ｍｓｅｃの期間と同様にダイナミックレンジの圧縮が行われている。
【００５６】
以上説明したように、実施形態１にかかる音響信号加工装置１０は、入力信号のレベル（レンジ）に応じた閾値Ｔを自動的に設定することにより、入力信号のレベルが大きければ大きいなりに加工を行い、入力信号のレベルが小さければ小さいなりに加工を行う。即ち、入力信号のレベル（レンジ）の大小に関わらず、同様の態様で、入力信号のダイナミックレンジを加工できる。
【００５７】
なお、この発明は上記実施形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。
【００５８】
例えば、上記実施形態１においては、４クロック期間分の５つの入力信号を最大値選定器１８に供給したが、最大値選定器１８に供給される信号は、上記の例より長くても良いし、短くても良い。例えば、２サンプリング期間分の３つの信号でも良く、６サンプリング期間分の７つの信号でもよい。また、当該期間をユーザが任意に設定できるように構成しても良い。また、最大値選定器１８に入力される音響信号は、１サンプリング周期ごとであっても良いが、より長い期間ごとであっても良い。
【００５９】
また、演算器１５に入力される信号は、最大値選定器１８に入力される信号のうち、中心の信号であることが望ましいが、これに限られない。例えば、図１において、遅延回路１２を除去して、入力信号ｘ（ｔ）の閾値Ｔを、直前４サンプリング期間の入力信号に基づいて設定したり、遅延回路１２を構成する遅延器の数と信号解析器１３を構成する遅延器の数とを同一の４つとして、入力信号ｘ（ｔ）の閾値Ｔを、直後４サンプリング期間の入力信号に基づいて設定したりしてもよい。
【００６０】
（実施形態２）
実施形態１においては、出力タイミング直前４サンプリング期間内の信号の絶対値の最大値に基づいて、閾値Ｔを求めた。
所定期間の設定手法はこれに限定されず、任意である。例えば、入力信号の周波数を考慮し、所定周期内の信号の絶対値の最大値を選択するようなことも可能である。一例として、入力信号の符号が反転し次にまた反転するまでの半周期期間の、入力信号の絶対値の最大値によって閾値Ｔを設定する実施形態２を、図５を参照して以下に説明する。
【００６１】
実施形態２における音響信号加工装置５０の構成は、実施形態１の音響信号加工装置１０の構成と基本的に同一である。ただし、信号解析器１３の構成が音響信号加工装置１０とは異なる。遅延回路１２の遅延時間は、想定される入力信号の半周期の最大値に予め設定されている。
【００６２】
実施形態２の信号解析器１３は、図５に示すように、符号検出器５１と最大値選定器５２とから構成されている。
【００６３】
符号検出器５１は、入力信号の符号が反転する時（ゼロクロス点）を検出し、最大値選定器５２に符号反転信号を出力する。
【００６４】
最大値選定器５２は、符号反転信号が供給されてから次に符号反転信号が供給されるまでの半周期の期間、入力信号の値の絶対値を観測し、その絶対値のうち最大値を内部メモリに記録する。最大値選定器５２は、符号検出器５１から、符号反転信号を受信すると、内部メモリに記憶している絶対最大値を設定器１４に伝達し、続いて、内部メモリをクリアし、新たな最大絶対値の選定を開始する。
【００６５】
遅延回路１２は、予め設定された、想定される入力信号の半周期の最大値ｓに対応するサンプリング期間ｎだけ、入力信号を遅延して、演算器１５に伝達する。
【００６６】
次に、音響信号加工装置５０の動作を説明する。
【００６７】
入力端１１から入力された音響信号ｘ（ｔ）は、遅延回路１２と信号解析器１３とに伝達される。
【００６８】
信号解析器１３に伝達された音響信号は、符号検出器５１と最大値選定器５２に供給される。
【００６９】
符号検出器５１は、入力信号ｘ（ｔ）の符号を検出し、符号の反転を検出すると符号反転信号を出力する。
【００７０】
最大値選定器５２は、符号反転信号が供給されてから次に符号反転信号が供給されるまでの半周期の期間ＣＴと供給される入力信号の絶対値とを求め、その絶対値のうちの最大値を選定する。最大値選定器５２は、符号反転信号が供給されると、それまでに選定した最大絶対値を設定器１４に通知し、続いて、最大絶対値をクリアし、新たな最大絶対値の選定を開始する。
【００７１】
設定器１４は通知された最大絶対値と閾値率ＴＲとの積を求め、求めた積を閾値Ｔとし、内部メモリに記憶した圧縮率ＣＲと共に演算器１５に通知する。
【００７２】
遅延回路１２は、予め設定された期間ｓだけ入力信号を遅延して、演算器１５に伝達する。
【００７３】
演算器１５は、前記（１）式に従って、設定器１４から供給された閾値Ｔと圧縮率ＣＲとに基づいて、供給された音響信号をそのレベルに応じて加工し（即ち、予め設定された圧縮率で圧縮し）、出力端子１６を介して出力する。
【００７４】
ここで、実施形態２の音響信号加工装置５０が、入力信号のレベルに関わらず、音響信号を加工する点を図６〜８を参照して説明する。
【００７５】
入力端１１に図６の太線で示す入力信号ｘ（ｔ）が入力されると、出力端１６から、細線で示す出力信号ｙ（ｔ）が出力される。
【００７６】
なお、図６〜図８の横軸は、時間軸であり、単位はｍｓｅｃ、縦軸は、音響信号の値を表し、無単位である。入力信号ｘ（ｔ）は周期５ｍｓｅｃの正弦波であり、最大値の絶対値（振幅）は、０〜２０ｍｓｅｃの期間においては０．５，２０〜５０ｍｓｅｃの期間においては１である。サンプリング周期は０．２ｍｓｅｃとする。閾値率は０．６，圧縮率は０．７である。遅延器１２に設定された遅延時間は２．５ｍｓｅｃである。
【００７７】
出力信号ｙ（ｔ）は、出力直前に完了した正極性又は負極性の２．５ｍｓｅｃの半周期の期間中の入力信号の絶対値の最大値の０．６倍を閾値Ｔとしている。出力信号ｙ（ｔ）は、遅延回路１２によって、入力信号から半周期（２．５ｍｓｅｃ）だけ遅れる。
【００７８】
図７は、図６の１０〜２０ｍｓｅｃの期間を拡大した図である。図８は、図６の３０〜４０ｍｓｅｃの期間を拡大した図である。図７及び図８では、比較が容易となるように、入力信号と出力信号の位相差を０に補正してある。図７と図８に示すように、入力信号の変位の絶対値が小さい０〜２０ｍｓｅｃの期間においても、変位の絶対値が大きい２０〜５０ｍｓｅｃの期間と同様にダイナミックレンジの圧縮が行われている。
【００７９】
以上説明したように、実施形態２の音響信号加工装置５０によっても、音響信号の絶対的な大きさにかかわらず、信号レベルに応じて柔軟に閾値Ｔを制御して、信号レンジの大小にかかわらずダイナミックレンジの加工することができる。
【００８０】
（実施形態３）
実施形態２においては、演算器１５に入力される信号ｘ（ｔ−ｓ）は、時刻ｔ−ＣＴから時刻ｔの期間の入力信号のレベルに基づいて定められた閾値Ｔによって演算される。このため、閾値Ｔが、演算を行う時刻（ｔ−ｓ）における信号レベルを反映していない、という問題が生じる。
【００８１】
この問題を解決するために、閾値Ｔを遅延して演算器１５に伝達する実施形態３を、図９を参照して説明する。
【００８２】
実施形態３における音響信号加工装置９０の構成は、実施形態２の音響信号加工装置５０の構成と基本的に同一である。ただし、符号検出器９１の機能が符号検出器５１とは異なる。また、設定器１４から出力される閾値Ｔ及び圧縮率ＣＲを遅延して演算器１５に伝達する遅延器９２を備える点でも異なる。
【００８３】
実施形態３の信号解析器１３は、図９に示すように、符号検出器９１と最大値選定器５２とから構成されている。
【００８４】
符号検出器９１は、入力信号の符号が反転する時（ゼロクロス点）を検出する。符号検出器９１は、内部タイマを備え、前回のゼロクロス点と今回のゼロクロス点との期間（半周期ＣＴ）をカウントとする。符号検出器９１は、上記ゼロクロス点を検出すると、符号反転信号を最大値選定器５２に出力すると共に、以下の演算により数値ｍを求め、遅延器９２に伝達する。
【００８５】
数値ｍは、遅延回路１２の遅延時間ｓから、上記カウントした半周期ＣＴと設定器１４における処理時間ａを減算して得られた時間を、サンプリング周期ＳＴで除算して得られる。
【００８６】
なお、ａは、設定器１４が最大値選定器５２から最大値を伝達され、閾値Ｔ及び圧縮率ＣＲを出力するまでにかかる期間であり、符号検出器９１の内部メモリに記憶されている。
【００８７】
これを式にまとめると、（２）に示すようになる。
ｍ＝（ｓ−ＣＴ−ａ）／ＳＴ
・・・（２）
【００８８】
なお、符号検出器９１は、入力信号の符号反転が一定期間以上発生しない場合には、カウントを打ち切り、符号が反転したものとして処理を行う。入力信号が直流成分のみから構成される等、入力信号の符号が反転しない場合に符号検出器９１がカウントし続ける事を防ぐためである。カウントは、符号検出器の内部メモリに予め記憶されている最大時間を超えると打ち切られる。当該最大時間は、遅延回路１２における遅延時間ｓと同じである。
【００８９】
最大値選定器５２は、実施形態２と同じである。
【００９０】
遅延回路１２は、実施形態２と同じである。
【００９１】
設定器１４は、実施形態２と同様の機能を持つ。設定器１４は、閾値Ｔ及び圧縮率ＣＲを、遅延器９２に伝達する。
【００９２】
遅延器９２は、符号検出器９１から伝達されたｍサンプリング周期だけ遅延して、設定器１４から伝達された閾値Ｔ及び圧縮率ＣＲを、演算器１５に伝達する。
【００９３】
演算器１５は、実施形態２と同じである。
【００９４】
次に、音響信号加工装置９０の動作を説明する。
【００９５】
入力端１１から入力された音響信号ｘ（ｔ）は、遅延回路１２と信号解析器１３とに伝達される。
【００９６】
信号解析器１３に伝達された音響信号は、符号検出器９１と最大値選定器５２に供給される。
【００９７】
符号検出器９１は、入力信号ｘ（ｔ）の符号を検出し、符号の反転を検出すると符号反転信号を出力し、前記（２）式に基づいてｍを算出し、遅延器９２に伝達する。
【００９８】
最大値選定器５２は、符号反転信号が供給されてから次に符号反転信号が供給されるまでの半周期の期間、入力信号の値の絶対値を観測し、その絶対値のうち最大値を内部メモリに記録する。最大値選定器５２は、符号検出器５１から、符号反転信号を受信すると、内部メモリに記憶している絶対最大値を設定器１４に伝達し、続いて、内部メモリをクリアし、新たな最大絶対値の選定を開始する。
【００９９】
設定器１４は通知された最大絶対値と閾値率ＴＲとの積を求め、求めた積を閾値Ｔとし、内部メモリに記憶した圧縮率ＣＲと共に遅延器９２に伝達する。
【０１００】
遅延器９２は、符号検出器９１から伝達された数値ｍにサンプリング周期を乗算した時間だけ遅延して、設定器１４から伝達された閾値Ｔと圧縮率ＣＲとを演算器１５に伝達する。
【０１０１】
遅延回路１２は、予め設定された期間ｓだけ入力信号を遅延して、演算器１５に伝達する。
【０１０２】
演算器１５は、前記（１）式に従って、設定器１４から供給された閾値Ｔと圧縮率ＣＲとに基づいて、供給された音響信号を圧縮し、出力端子１６を介して出力する。
【０１０３】
なお、閾値Ｔを演算を行う時刻における入力信号レベルを反映したものとするための方法は、本実施形態３に記載した方法に限らない。例えば、遅延回路１２を、符号検出器９１がカウントした半周期ＣＴだけ入力信号を遅延する遅延回路に置き換えても良い。この場合、演算器１５に入力される信号はｘ（ｔ−ＣＴ）であるので、遅延器９２が無くとも、閾値Ｔは演算器１５に入力される信号レベルを反映する。
【０１０４】
以上説明したように、実施形態３の音響信号加工装置９０によれば、加工を行う時刻における信号レベルを反映した閾値Ｔに基づいて、ダイナミックレンジの加工をすることができる。
【０１０５】
以上説明した実施形態１乃至３は、本願発明の一例であって、本発明に係る音響信号加工装置１０、５０、９０は、これに限定されない。
【０１０６】
まず、上記実施形態においては、入力信号を加工する例として、入力信号を圧縮する例を示したが、入力信号にリミッタをかける、入力信号をエキスパンドする等、他の加工手法にも適用可能である。ただし、前述のように、（１）式に従って、入力信号を予め設定された圧縮率で圧縮する場合に、特に有効である。
【０１０７】
また、例えば、上記実施形態においては、閾値率ＴＲを、設定器１４に記憶された所定の値としたが、閾値率ＴＲをユーザによって設定可能としても良い。このとき、音響信号加工装置は、ユーザの操作に応答して、閾値率ＴＲを登録する操作部を備える。
【０１０８】
また、以上の説明では、閾値率ＴＲを、音響信号の性質によって変化しない定数としたが、動的に変化する値でもよい。例えば、閾値率ＴＲは音響信号の強さ、周波数（周期）その他の数値を変数とする関数によって決定される動的な値であっても良い。
【０１０９】
また、圧縮率ＣＲも、固定値に限定されず、ユーザによって指定された値でも良く、関数で動的に定まる値としてもよい。
【０１１０】
また、信号解析器１３において最大値判定の対象となる値は、入力信号の絶対値に限定されず、信号のレベルを表すスカラー値であればよい。たとえば、入力信号の二乗値、入力信号の絶対値の平方根、であってもよい。
【０１１１】
また、信号解析器１３は、所定期間中における、入力信号の絶対値又はその二乗の値の最大値を選定して設定器１４に伝達する代わりに、その期間中の絶対値の平均値若しくは絶対値の中間値等を検出して、設定器１４に伝達しても良い。
【０１１２】
上記実施形態においては、音源２０から供給される音響信号がデジタル信号の例を示したが、アナログ信号でもよい。この場合、音響信号加工装置をアナログ回路から構成してもよく、或いは、入力信号をＡ／Ｄ変換して処理するようにしてもよい。
【０１１３】
音響信号加工装置を構成するＤＳＰ，ＣＰＵ等のコンピュータに、上記加工動作を実行させるプログラムを配布、インストール、送信、受信等してもよい。
【符号の説明】
【０１１４】
１０  音響信号加工装置
１１  入力端子
１２  遅延回路
１３  信号解析器（信号強度解析部）
１４  設定器（閾値設定部）
１５  演算器（加工部）
１６  出力端子
１７  遅延器
１８  最大値選定器
２０  音源
２１  音源セレクタ
２２  Ｄ／Ａ変換器
２３  増幅器
２４  スピーカ
５０  音響信号加工装置
５１  符号検出器
５２  最大値選定器
９０  音響信号加工装置
９１  符号検出器
９２  遅延器
１００  音響システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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