(57)【要約】【課題】簡易な処理により、信号のダイナミックレンジを安定的に調整することに寄与すること。【解決手段】信号処理装置は、１又は２以上の信号ブロックに、入力信号を分割する信号分割部と、信号ブロック毎に、信号ブロック変換係数を算出する係数算出部と、各信号ブロックのサンプル値に、信号ブロック変換係数を重み付けした信号を生成する信号変換部と、を備える。【選択図】図１
2015050476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１又は２以上の信号ブロックに、入力信号を分割する信号分割部と、
前記信号ブロック毎に、信号ブロック変換係数を算出する係数算出部と、
各前記信号ブロックのサンプル値に、前記信号ブロック変換係数を重み付けした信号を生成する信号変換部と、
を備える信号処理装置。
【請求項２】
前記係数算出部は、前記信号ブロック内のサンプル毎に、サンプル変換係数を算出し、前記信号ブロック毎に、前記サンプル変換係数の統計値を算出する、請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記係数算出部は、前記統計値に基づいて、前記信号ブロック毎に、前記信号ブロック変換係数を算出する、請求項２に記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記係数算出部は、前記サンプル変換係数の平均値、中央値、最頻値の少なくともいずれかを前記統計値として算出するとともに、当該統計値を前記信号ブロック変換係数として決定する、請求項２又は３に記載の信号処理装置。
【請求項５】
前記係数算出部は、変換対象の前記信号ブロックに対して、前記信号ブロック内の代表サンプルに近いほど大きな重みを、前記サンプル変換係数に重み付けする、請求項２乃至４のいずれか一に記載の信号処理装置。
【請求項６】
前記入力信号は、時間領域信号、周波数領域信号のいずれかである、請求項１乃至５のいずれか一に記載の信号処理装置。
【請求項７】
前記時間領域信号を周波数変換し、前記周波数領域信号を生成する周波数変換部と、
前記周波数領域信号を変換後時間領域信号に変換する時間領域変換部と、
をさらに備え、
前記信号分割部は、前記周波数変換部が生成した前記周波数領域信号を、１又は２以上の前記信号ブロックに分割し、
前記時間領域変換部は、前記信号変換部が変換した前記周波数領域信号を、前記変換後時間領域信号に変換する、請求項６に記載の信号処理装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一に記載の信号処理装置を備える、電子機器。
【請求項９】
１又は２以上の信号ブロックに、入力信号を分割する信号分割工程と、
前記信号ブロック毎に、信号ブロック変換係数を算出する係数算出工程と、
各前記信号ブロックのサンプル値に、前記信号ブロック変換係数を重み付けした信号を生成する信号変換工程と、
を含む信号処理方法。
【請求項１０】
信号処理装置を制御するコンピュータに実行させるプログラムであって、
１又は２以上の信号ブロックに、入力信号を分割する信号分割処理と、
前記信号ブロック毎に、信号ブロック変換係数を算出する係数算出処理と、
各前記信号ブロックのサンプル値に、前記信号ブロック変換係数を重み付けした信号を生成する信号変換処理と、
を実行するプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号処理装置、信号処理方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
信号のダイナミックレンジを調整するために、コンプレッサ、リミッタ、エクスパンダは、広く利用されている。なお、コンプレッサとは、信号のダイナミックレンジを圧縮する装置を意味する。また、リミッタとは、信号の振幅を所定の値に低減する装置を意味する。また、エクスパンダとは、信号のダイナミックレンジを拡大する装置を意味する。
【０００３】
特許文献１においては、２以上の異なるパラメータに関する、２以上の異なる条件分岐に基づいて、状態遷移を実行し、信号の振幅を調整する技術が開示されている。具体的には、特許文献１において開示された技術では、
・音声信号のエンベロープレベルと、所定の基準レベルとの比較結果、
・音声信号のエンベロープレベルと、所定の音声レベルとの比較結果、
・音声信号のエンベロープレベルと、ノイズレベルとの比較結果、
・利得値の低下度合いと、所定の基準の低下度合いとの比較結果、
・利得低下検出信号のレベルと、所定の利得低下レベルとの比較結果、
・ゼロクロス点の検出の有無等、多数の条件に基づいて、状態遷移を実行する。
【０００４】
また、特許文献２においては、信号から、連続する時間に対応する、２つのサンプルを抽出し、抽出されたサンプルに基づいて、信号の振幅を抑制する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１―０１５１８３号公報
【特許文献２】特開２０１２−１３４５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
なお、上記先行技術文献の開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。以下の分析は、本発明の観点からなされたものである。
【０００７】
特許文献１において開示された技術では、多数の条件に基づいて、状態遷移を定義し、信号の振幅を調整する。しかし、条件数が増加するほど、条件分岐が複雑となる。そのため、条件分岐が複雑となるほど、微小な誤差の影響で、誤った条件分岐が行われる恐れが増大する。その結果、装置は、誤った状態に遷移したと判断する恐れがある。
【０００８】
また、特許文献２に開示された技術では、連続する時間に対応する２つのサンプルを、信号から抽出する。そして、特許文献２に開示された技術では、所定の閾値を超えるサンプリングレートで、信号からサンプルを抽出する必要がある。そのため、特許文献２に開示された技術では、信号のサンプリングレートが所定の閾値以下である場合、信号のダイナミックレンジを適切に調整できない恐れがある。
【０００９】
そこで、本発明は、簡易な処理により、信号のダイナミックレンジを安定的に調整することに寄与する信号処理装置、信号処理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の視点によれば、１又は２以上の信号ブロックに、入力信号を分割する信号分割部と、前記信号ブロック毎に、信号ブロック変換係数を算出する係数算出部と、各前記信号ブロックのサンプル値に、前記信号ブロック変換係数を重み付けした信号を生成する信号変換部と、を備える信号処理装置が提供される。
【００１１】
本発明の第２の視点によれば、１又は２以上の信号ブロックに、入力信号を分割する信号分割工程と、前記信号ブロック毎に、信号ブロック変換係数を算出する係数算出工程と、各前記信号ブロックのサンプル値に、前記信号ブロック変換係数を重み付けした信号を生成する信号変換工程と、を含む信号処理方法が提供される。
なお、本方法は、信号を処理する信号処理装置という、特定の機械に結び付けられている。
【００１２】
本発明の第３の視点によれば、信号処理装置を制御するコンピュータに実行させるプログラムであって、１又は２以上の信号ブロックに、入力信号を分割する信号分割処理と、前記信号ブロック毎に、信号ブロック変換係数を算出する係数算出処理と、各前記信号ブロックのサンプル値に、前記信号ブロック変換係数を重み付けした信号を生成する信号変換処理と、を実行するプログラムが提供される。
なお、本プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記録することができる。記憶媒体は、半導体メモリ、ハードディスク、磁気記録媒体、光記録媒体等の非トランジェント（non-transient）なものとすることができる。本発明は、コンピュータプログラム製品として具現することも可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の各視点によれば、簡易な処理により、信号のダイナミックレンジを安定的に調整することに寄与する信号処理装置、信号処理方法及びプログラムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態を説明するための図である。
【図２】第１の実施形態に係る信号処理装置１の内部構成の一例を示すブロック図である。
【図３】信号処理装置１の動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】信号処理装置１の動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】信号処理装置１の処理の結果の一例を示す図である。
【図６】第３の実施形態に係る信号処理装置１ａの内部構成の一例を示すブロック図である。
【図７】第４の実施形態に係る信号処理装置１ｂの内部構成の一例を示すブロック図である。
【図８】第５の実施形態に係る信号処理装置１ｃの内部構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
初めに、図１を用いて一実施形態の概要について説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、この概要の記載はなんらの限定を意図するものではない。
【００１６】
上述の通り、簡易な処理により、信号のダイナミックレンジを安定的に調整することに寄与する信号処理装置が望まれる。
【００１７】
そこで、一例として、図１に示す信号処理装置１００を提供する。図１（ａ）は、信号処理装置１００の内部構成の一例を示すブロック図である。図（１）（ｂ）は、信号処理装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。信号処理装置１００は、信号分割部１０１と、係数算出部１０２と、信号変換部１０３と、を備える。
【００１８】
まず、信号分割部１０１は、入力信号を、１又は２以上の信号ブロックに分割する（ステップＳ１００１）。そして、係数算出部１０２は、信号ブロック毎に、信号ブロック変換係数を算出する（ステップＳ１００２）。ここで、信号ブロック変換係数とは、信号のサンプル値（振幅）を圧縮、又は拡大するための係数を意味する。そして、信号変換部１０３は、各信号ブロックのサンプル値に、信号ブロック変換係数を重み付けした信号を生成する（ステップＳ１００３）。ここで、信号変換部１０３の出力信号は、入力信号のサンプル値が圧縮、又は拡大された信号となる。つまり、信号変換部１０３は、信号のダイナミックレンジを変更する。
【００１９】
ここで、信号処理装置１００は、多数の条件に基づいて、状態遷移を定義する必要がない。従って、信号処理装置１００は、簡易な処理により、信号のダイナミックレンジを安定的に調整することに寄与する。
【００２０】
［第１の実施形態］
第１の実施形態について、図面を用いてより詳細に説明する。
【００２１】
図２は、本実施形態に係る信号処理装置１の内部構成の一例を示すブロック図である。信号処理装置１は、制御部１０と、記憶部２０と、Ｄ／Ａ（Digital to Analog）コンバータ３０と、アンプ４０と、アナログフィルタ５０と、を含んで構成される。制御部１０は、信号分割部６１と、係数算出部６２と、信号変換部６３と、を含んで構成される。図２は、簡単のため、本実施形態に係る信号処理装置１に関係するモジュールを主に記載する。
【００２２】
信号処理装置１は、音声を出力する機能を備える、電子機器に搭載されてもよい。例えば、信号処理装置１は、音声を出力する機能を備える、携帯電話、スマートフォン、ゲーム機、タブレットＰＣ（Personal Computer）、ノートＰＣ等の電子機器に搭載されても良い。つまり、信号処理装置１は、音声信号を入力し、信号処理する装置であるとしても良い。
【００２３】
以下、図２に示す各モジュールについて詳細に説明する。
【００２４】
まず、信号源７０の出力するデジタル信号が信号処理装置１に入力される。特に、信号源７０は、音声信号を、デジタル信号として出力することが好ましい。信号源７０の出力信号は、圧縮データから（不図示のデコーダで）デコードされたデジタル信号であっても良い。なお、圧縮データは、例えば、ＰＣＭ音源（Pulse Codec Modulation）音源、ＡＡＣ（Advanced Audio Coding）／ＭＰ３（MPEG（Moving Picture Expert Group） Audio Layer 3）等のデータであってもよい。
【００２５】
制御部１０は、信号源７０の出力信号が入力される。そして、制御部１０は、入力された信号に対して、信号処理を実行する。そして、制御部１０は、出力信号をＤ／Ａコンバータ３０に入力する。特に、制御部１０は、信号分割部６１、係数算出部６２、信号変換部６３の処理を実行し、入力された信号のダイナミックレンジを変換する。つまり、制御部１０は、コンプレッサ、リミッタ、エクスパンダの少なくともいずれかの動作を実現する。なお、以下の説明では、リミッタを含めて、コンプレッサと呼ぶ。
【００２６】
制御部１０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等に組み込まれたシステムにより実現しても良い。つまり、制御部１０は、信号処理装置１に搭載されたコンピュータに、そのハードウェアを用いて、信号処理装置１の処理を実行させるコンピュータプログラムにより実現しても良い。信号分割部６１、係数算出部６２、信号変換部６３の各モジュールの動作の詳細は、後述する。
【００２７】
記憶部２０は、信号処理装置１の動作に必要な情報を記憶する。記憶部２０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を含んで構成される。ＲＯＭは、フラッシュメモリ、ハードディスク等、不揮発性メモリであり、固定的なデータを格納する。制御部１０は、ＲＯＭから、処理に必要な各種パラメータを読み出し、信号処理を実行する。そして、制御部１０は、信号処理により算出された一時的なデータを、ＲＡＭに格納する。
【００２８】
Ｄ／Ａコンバータ３０は、制御部１０から出力されるデジタル信号を、アナログ信号に変換する。そして、Ｄ／Ａコンバータ３０は、出力アナログ信号をアンプ４０に入力する。
【００２９】
アンプ４０は、Ｄ／Ａコンバータ３０から出力される、アナログ信号の電圧、電流、又は電力を増幅する。そして、アンプ４０は、出力アナログ信号をアナログフィルタ５０に入力する。
【００３０】
アナログフィルタ５０は、アンプ４０から出力されるアナログ信号を、フィルタリングする。アナログフィルタ５０は、バンドパスフィルタ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ等として、動作しても良い。そして、アナログフィルタ５０は、出力アナログ信号を、スピーカ８０に入力する。
【００３１】
スピーカ８０は、アナログフィルタ５０から出力されるアナログ信号を、音声として出力する。
【００３２】
次に、制御部１０の動作の詳細について説明する。なお、以下の説明では、制御部１０に入力される入力信号は、時間領域信号であるとする。
【００３３】
信号分割部６１は、１又は２以上の信号ブロックに、信号源７０から出力される入力信号を分割する。各信号ブロックは、所定の閾値を超えるサンプル数を含むことが好ましい。なお、以下の説明では、Ｎ番目（Ｎ≧１）の信号ブロック内のサンプル数をｎＢとし、Ｎ番目の信号ブロック内のｎ番目のサンプル値をｓｎ（１≦ｎ≦ｎＢ）とする。
【００３４】
係数算出部６２は、信号分割部６１の生成する信号ブロック毎に、信号ブロック変換係数を算出する。具体的には、係数算出部６２は、信号ブロック内のサンプル毎に、サンプル変換係数を算出する。そして、係数算出部６２は、信号ブロック毎に、サンプル変換係数の統計値を算出する。そして、係数算出部６２は、算出した統計値に基づいて、信号ブロック毎に、信号ブロック変換係数を算出する。
【００３５】
信号変換部６３は、各信号ブロックのサンプル値に、信号ブロック変換係数を重み付けした信号を生成する。
【００３６】
次に、信号処理装置１の動作について、詳細に説明する。なお、以下では、説明のため、コンプレッサの動作を例示して説明する。
【００３７】
図３は、信号処理装置１の動作の一例を示すフローチャートである。
【００３８】
まず、ステップＳ１において、入力信号が入力されたか否かを、制御部１０は判断する。入力信号が入力された場合（ステップＳ１のＹｅｓ分岐）には、信号分割部６１は、Ｎ番目の信号ブロックを生成する（ステップＳ２、１≦Ｎ）。ここで、ステップＳ２の初回は、Ｎ＝１とする。そして、ステップＳ３に遷移する。一方、入力信号が入力されていない場合（ステップＳ１のＮｏ分岐）には、制御部１０は、入力信号が入力されたか否かの判断（ステップＳ１）を繰り返す。
【００３９】
ステップＳ３において、係数算出部６２は、サンプル変換係数を算出する。そして、係数算出部６２は、サンプル変換係数の統計値に基づいて、信号ブロック変換係数を算出する（ステップＳ４）。サンプル変換係数、及び信号ブロック変換係数の算出処理の詳細については、図４を用いて、後述する。
【００４０】
そして、信号変換部６３は、信号ブロック内のサンプル値と、信号ブロック変換係数とを重み付けし、信号ブロック内のサンプル値を圧縮、又は拡大する（ステップＳ５）。
【００４１】
そして、信号変換部６３は、サンプル値を変換した信号を出力する（ステップＳ６）。つまり、信号変換部６３は、ダイナミックレンジを変換した信号を出力する。そして、ステップＳ７に遷移する。
【００４２】
ここで、信号変換部６３は、Ｄ／Ａコンバータ３０に、変換した信号を入力しても良い。そして、信号処理装置１は、Ｄ／Ａコンバータ３０、アンプ４０、アナログフィルタ５０を介して、スピーカ８０から変換した信号を音声として出力しても良い。または、信号変換部６３は、変換した信号を、記憶部２０に記憶しても良い。そして、信号処理装置１は、所定の信号ブロックについて、ダイナミックレンジを変換後に、Ｄ／Ａコンバータ３０、アンプ４０、アナログフィルタ５０を介して、スピーカ８０から音声として出力しても良い。
【００４３】
ステップＳ７において、所定の信号ブロックについて、ダイナミックレンジを変換したか否かを、信号変換部６３は、判断する。所定の信号ブロックについて、ダイナミックレンジを変換した場合（ステップＳ７のＹｅｓ分岐）には、信号処理装置１は、処理を終了する。一方、ダイナミックレンジを変換していない場合（ステップＳ７のＮｏ分岐）には、Ｎ＝Ｎ＋１とし（ステップＳ８）、ステップＳ２に戻り、処理を継続する。
【００４４】
次に、信号ブロック変換係数を算出する動作について、より詳細に説明する。
【００４５】
図４は、信号ブロック変換係数を算出する動作の一例を示すフローチャートである。
【００４６】
ここで、信号分割部６１が、Ｎ番目の信号ブロックを算出したとする（図３に示すステップＳ２）。その場合、係数算出部６２は、サンプル変換係数の算出対象とするサンプルを、信号ブロックから選択する（ステップＳ１０１）。そして、サンプル値ｓｎが所定の条件を満たすか否かを、係数算出部６２は判断する（ステップＳ１０２）。
【００４７】
サンプル値ｓｎが所定の条件を満たす場合（ステップＳ１０２のＹｅｓ分岐）には、係数算出部６２は、サンプル値ｓｎと、所定の変換閾値との差分に基づいて、サンプル変換係数ｆｎを算出する（ステップＳ１０３）。そして、ステップＳ１０５に遷移する。
【００４８】
一方、サンプル値ｓｎが所定の条件を満たさない場合（ステップＳ１０２のＮｏ分岐）には、サンプル変換係数ｆｎ＝１とする（ステップＳ１０４）。そして、ステップＳ１０５に遷移する。
【００４９】
以下、サンプル変換係数の算出について、詳細に説明する。
【００５０】
係数算出部６２は、サンプル値ｓｎ（１≦ｎ≦ｎＢ）が所定の条件を満たす場合、サンプル変換係数ｆｎとして、１以外の値を算出する。一方、係数算出部６２は、サンプル値ｓｎ（１≦ｎ≦ｎＢ）が所定の条件を満たさない場合、サンプル変換係数ｆｎとして、ｆｎ＝１を算出する。つまり、サンプル変換係数ｆｎは、以下の（１）により、定義される。
2015050476.tif 000003
【００５１】
ここで、係数算出部６２は、サンプル値と、所定の変換閾値との差分値に基づいて、所定の条件を満たすか否かを判断しても良い。
【００５２】
より具体的には、係数算出部６２は、サンプル値が所定の変換閾値を超える場合、サンプル値と、変換閾値との差分値に基づいて、サンプル変換係数が１以下の値となるように、サンプル変換係数を算出する。一方、係数算出部６２は、サンプル値が所定の変換閾値以下の場合、サンプル変換係数が１となるように、サンプル変換係数を算出する。
【００５３】
ここで、例えば、上記の変換閾値をｓｃｔｈとし、変換分解能をｒｃとする場合、係数算出部６２は、以下の式（２）に基づいて、サンプル変換係数を算出しても良い。
2015050476.tif 000004
【００５４】
そして、ステップＳ１０５において、所定の数のサンプルについて、サンプル変換係数ｆｎを算出したか否かを、係数算出部６２は判断する。係数算出部６２は、所定の数のサンプルについて、サンプル変換係数ｆｎを算出した場合（ステップＳ１０５のＹｅｓ分岐）には、サンプル変換係数ｆｎの統計値を算出する（ステップＳ１０６）。そして、ステップＳ１０８に遷移する。
【００５５】
一方、係数算出部６２は、所定の数のサンプルについて、サンプル変換係数ｆｎを算出していない場合（ステップＳ１０５のＮｏ分岐）には、次のサンプルを信号ブロックから選択する（ステップＳ１０７）。そして、ステップＳ１０２に戻り、処理を継続する。
【００５６】
ステップＳ１０８において、係数算出部６２は、サンプル変換係数ｆｎの統計値に基づいて、信号ブロック変換係数を算出する。そして、図３に示すステップＳ５に遷移する。
【００５７】
具体的には、係数算出部６２は、サンプル変換係数の平均値、中央値、最頻値の少なくともいずれかを、上述のサンプル変換係数の統計値として算出するとともに、当該統計値を、信号ブロック変換係数として決定する。つまり、係数算出部６２は、サンプル変換係数に基づいて、スカラー値を信号ブロック変換係数として算出する。
【００５８】
例えば、係数算出部６２が、サンプル変換係数の平均値を、Ｎ番目の信号ブロックの信号ブロック変換係数ＦＮとして算出する場合、Ｎ番目の信号ブロックの信号ブロック変換係数ＦＮは、以下の式（３）の通りである。
2015050476.tif 000005
【００５９】
そして、信号変換部６３は、以下の式（４）に基づいて、各サンプルのサンプル値ｓｎをｓ１ｎに変換する。そして、信号変換部６３は、サンプル数ｎＢであり、サンプル値ｓ１ｎ（１≦ｎ≦ｎＢ）であるサンプル列を、Ｎ番目の信号ブロックとして出力する。
2015050476.tif 000006
【００６０】
図５は、信号処理装置１の処理の結果の一例を示す図である。図５（ａ）は、変換処理前の入力信号の一例を示す図である。図５（ｂ）は、変換処理後の信号の一例を示す図である。図５（ａ）、（ｂ）の縦軸はサンプル値を表し、横軸は時間を表す。そして、図５（ａ）、（ｂ）に示す破線Ｌ１、Ｌ２は、変換閾値を示す。
【００６１】
具体的には、サンプル値が、変換閾値Ｌ１を超える場合、サンプル変換係数が１以下の値となるように、係数算出部６２は、サンプル変換係数を算出する。さらに、サンプル値が変換閾値Ｌ２以下である場合、サンプル変換係数が１以下の値となるように、係数算出部６２は、サンプル変換係数を算出する。
【００６２】
一方、サンプル値が変換閾値Ｌ２を超えるとともに、サンプル値が変換閾値Ｌ１以下である場合、サンプル変換係数が１となるように、係数算出部６２は、サンプル変換係数を算出する。
【００６３】
その結果、図５（ｂ）に示す通り、信号変換部６３は信号のサンプル値を変換する。つまり、図５（ｂ）に示す通り、サンプル値が変換閾値Ｌ１を超える場合、信号変換部６３は、サンプル値と、変換閾値Ｌ１との差分を圧縮する。さらに、サンプル値が変換閾値Ｌ２以下である場合、信号変換部６３は、サンプル値と、変換閾値Ｌ２との差分を圧縮する。
【００６４】
以上のように、本実施形態に係る信号処理装置１は、簡易な条件に基づいて、信号のダイナミックレンジを変換する。そのため、本実施形態に係る信号処理装置１は、２以上の条件を判断する場合に比べ、誤った条件分岐が行われる可能性が低減する。また、本実施形態に係る信号処理装置１は、簡易な数値計算を実行し、信号のサンプル値を適切に変換できる。従って、本実施形態に係る信号処理装置１は、簡易な処理により、信号のダイナミックレンジを安定的に調整することに寄与する。
【００６５】
［第２の実施形態］
続いて、第２の実施形態について、詳細に説明する。
【００６６】
本実施形態は、信号ブロック内のサンプル毎に、サンプル変換係数に対して重みをかける形態である。なお、本実施形態における説明では、第１の実施形態と重複する部分の説明は省略する。さらに、本実施形態における説明では、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付し、その説明を省略する。また、本実施形態における説明では、第１の実施形態と同一の作用効果についても、その説明を省略する。
【００６７】
本実施形態に係る信号処理装置１の内部構成は、図２に示す通りであるため、詳細な説明は省略する。
【００６８】
本実施形態に係る係数算出部６２は、信号ブロック内のサンプル毎に、サンプル変換係数に対して重みをかける。具体的には、係数算出部６２は、変換対象の信号ブロックに対して、信号ブロック内の代表サンプルに近いほど大きな重みを、サンプル変換係数に重み付けする。例えば、代表サンプルは、変換対象の信号ブロックの中央のサンプルであっても良い。
【００６９】
ここで、係数算出部６２は、ガウス窓（Gauss Window）に基づいて、サンプル変換係数に対する重みを定義しても良い。その場合、各信号ブロックの中央のサンプルに近いサンプルであるほど、当該サンプルに対する重みが大きくなる。例えば、係数算出部６２は、サンプル変換係数に対する重みを、正規分布に基づいて、定義しても良い。また、係数算出部６２は、ハミング窓（Hamming Window）、ハン窓（Hann Window）等の窓関数に基づいて、サンプル変換係数に対する重みを定義しても良い。なお、窓関数は多数提案されているが、その詳細は問わない。
【００７０】
ここで、サンプルｎに対する重みをｃｎとする。その場合、係数算出部６２は、以下の式（５）に基づいて、Ｎ番目（Ｎ≧１）の信号ブロックに関する、信号ブロック変換係数ＦＮを算出する。
2015050476.tif 000007
【００７１】
以上のように、本実施形態に係る信号処理装置１は、信号ブロック内において、重要なサンプルを重視して、信号のダイナミックレンジを変換する。従って、本実施形態に係る信号処理装置１は、簡易な処理により、信号のダイナミックレンジを安定的に調整することに寄与するとともに、より一層、適切に信号のダイナミックレンジを調整することに寄与する。
【００７２】
［第３の実施形態］
続いて、第３の実施形態について、詳細に説明する。
【００７３】
本実施形態は、制御部から独立したモジュールにおいて、信号のダイナミックレンジを変換する形態である。なお、本実施形態における説明では、上述の実施形態と重複する部分の説明は省略する。さらに、本実施形態における説明では、上述の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付し、その説明を省略する。また、本実施形態における説明では、上述の実施形態と同一の作用効果についても、その説明を省略する。
【００７４】
図６は、本実施形態に係る信号処理装置１ａの内部構成の一例を示すブロック図である。図２に示す信号処理装置１と、図６に示す信号処理装置１ａとの相違点は、図６に示す信号処理装置１ａは、ダイナミックレンジ制御部６０を含むとともに、制御部１０に信号分割部６１、係数算出部６２、信号変換部６３が含まれない点である。
【００７５】
ダイナミックレンジ制御部６０は、制御部１０から入力信号が入力される。そして、ダイナミックレンジ制御部６０は、入力信号のダイナミックレンジを変換する処理を実行し、出力信号をＤ／Ａコンバータ３０に入力する。具体的には、ダイナミックレンジ制御部６０は、信号分割部６１と、係数算出部６２と、信号変換部６３と、を含んで構成される。そして、ダイナミックレンジ制御部６０は、信号分割部６１と、係数算出部６２と、信号変換部６３との処理を実行する。なお、信号分割部６１、係数算出部６２、信号変換部６３は、上述の実施形態の通りであるため、更なる説明は省略する。
【００７６】
以上のように、本実施形態に係る信号処理装置１ａは、制御部１０から独立したモジュールにおいて、信号のダイナミックレンジを変換する。そして、本実施形態に係る信号処理装置１ａにおいては、上述の実施形態と同様の効果を奏することができるとともに、ダイナミックレンジ制御部６０の動作を実行する回路を独立して、販売、流通等させることができる。
【００７７】
さらに、処理を実行する際、条件数が増加するほど、回路構成が複雑なり、回路規模が拡大する恐れがある。そのため、条件数が増加するほど、小型の装置に搭載することが困難となる恐れがある。しかし、本実施形態に係る信号処理装置１ａにおいては、条件分岐は、式（１）に示す１つである。さらに、本実施形態に係る信号処理装置１ａは、式（２）〜（５）に示す通り、簡易な演算を実行する。そのため、本実施形態に係る信号処理装置１ａは、簡易な回路構成により、信号のダイナミックレンジを安定的に調整することに寄与する。
【００７８】
［第４の実施形態］
続いて、第４の実施形態について、詳細に説明する。
【００７９】
本実施形態は、周波数領域信号のパワースペクトルの大きさを変換する形態である。なお、本実施形態における説明では、上述の実施形態と重複する部分の説明は省略する。さらに、本実施形態における説明では、上述の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付し、その説明を省略する。また、本実施形態における説明では、上述の実施形態と同一の作用効果についても、その説明を省略する。
【００８０】
図７は、本実施形態に係る信号処理装置１ｂの内部構成の一例を示すブロック図である。図２に示す信号処理装置１と、図７に示す信号処理装置１ｂとの違いは、図７に示す信号処理装置１ｂは、周波数領域変換部６４と、時間領域変換部６５と、を含む点である。
【００８１】
信号源７０から出力される入力信号が、周波数領域変換部６４に入力される。ここで、信号源７０から出力される入力信号は、時間領域信号である。そして、周波数領域変換部６４は、時間領域信号を周波数変換し、周波数領域信号を生成する。具体的には、周波数領域変換部６４は、信号源７０から出力される入力信号を、周波数領域信号に変換する。例えば、周波数領域変換部６４は、信号源７０から出力される入力信号を、高速フーリエ（ＦＦＴ（Fast Fourier Transform））変換し、入力パワースペクトルを周波数領域信号として生成しても良い。そして、周波数領域変換部６４は、生成した周波数領域信号を信号分割部６１ｂに入力する。
【００８２】
本実施形態に係る信号分割部６１ｂは、周波数領域信号を、１又は２以上の信号ブロックに分割する。具体的には、周波数領域変換部６４から出力される周波数領域信号を、所定の周波数範囲毎の、１又は２以上の信号ブロックに分割する。そして、信号分割部６１ｂは、生成した信号ブロックを係数算出部６２ｂに入力する。なお、信号分割部６１ｂの処理の詳細は、上述の実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００８３】
本実施形態に係る係数算出部６２ｂは、信号分割部６１ｂから出力される信号ブロック毎に、信号ブロック変換係数を算出する。そして、係数算出部６２ｂは、算出した信号ブロック変換係数、及び信号ブロックを信号変換部６３ｂに入力する。なお、係数算出部６２ｂの処理の詳細は、上述の実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。なお、係数算出部６２ｂは、周波数範囲毎に、変換閾値、変換分解能を変更しても良い。
【００８４】
本実施形態に係る信号変換部６３ｂは、信号分割部６１ｂから出力される信号ブロック変換係数、及び信号ブロックに基づいて、信号ブロック変換係数を、対応する信号ブロック内のサンプル値に重み付けした信号を生成する。そして、信号変換部６３ｂは、生成した信号を時間領域変換部６５に入力する。なお、信号変換部６３ｂの処理の詳細は、上述の実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００８５】
時間領域変換部６５は、周波数領域信号を時間領域信号（以下、変換後時間領域信号と呼ぶ）に変換する。つまり、時間領域変換部６５は、信号変換部６３ｂが変換した周波数領域信号を、変換後時間領域信号に変換する。例えば、時間領域変換部６５は、逆高速フーリエ（ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform））変換し、変換後時間領域信号を生成することが好ましい。そして、時間領域変換部６５は、変換後時間領域信号を、Ｄ／Ａコンバータ３０に入力する。
【００８６】
なお、係数算出部６２ｂは、予め決定された、所定の周波数の信号ブロックである場合、信号ブロック変換係数を算出しても良い。そして、係数算出部６２ｂは、予め決定された、所定の周波数の信号ブロックでない場合、信号ブロック変換係数を算出しなくても良い。そして、その場合、信号変換部６３ｂは、信号ブロック変換係数が算出された信号ブロックを、パワースペクトルの大きさの変換対象としても良い。つまり、信号処理装置１ｂは、所定の範囲の周波数領域の信号のコンプレッサ、エクスパンダ等として動作しても良い。
【００８７】
以上のように、本実施形態に係る信号処理装置１ｂは、簡易な処理を用いて、周波数領域信号のパワースペクトルの大きさを変換する。本実施形態に係る信号処理装置１ｂは、変換対象の信号が周波数領域信号である点を除いて、上述の実施形態と同様の処理を実行する。従って、本実施形態に係る信号処理装置１ｂは、周波数領域信号に対しても、簡易な処理により、信号のダイナミックレンジを安定的に調整することに寄与する。
【００８８】
また、本実施形態に係る信号処理装置１ｂは、周波数範囲毎に、パワースペクトルの大きさを変換する。そのため、本実施形態に係る信号処理装置１ｂは、より一層、目的に応じて、適切に信号を処理することに寄与する。
【００８９】
［第５の実施形態］
続いて、第５の実施形態について、詳細に説明する。
【００９０】
本実施形態は、周波数領域信号に対して、パワースペクトルの大きさを変換する処理を、制御部から独立したモジュールにおいて実行する形態である。なお、本実施形態における説明では、上述の実施形態と重複する部分の説明は省略する。さらに、本実施形態における説明では、上述の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付し、その説明を省略する。また、本実施形態における説明では、上述の実施形態と同一の作用効果についても、その説明を省略する。
【００９１】
図８は、本実施形態に係る信号処理装置１ｃの内部構成の一例を示すブロック図である。図７に示す信号処理装置１ｂと、図８に示す信号処理装置１ｃとの相違点は、図８に示す信号処理装置１ｃは、ダイナミックレンジ制御部６０ｃを含むとともに、制御部１０に周波数領域変換部６４、信号分割部６１ｂ、係数算出部６２ｂ、信号変換部６３ｂ、時間領域変換部６５が含まれない点である。
【００９２】
ダイナミックレンジ制御部６０ｃは、制御部１０から入力信号が入力される。そして、ダイナミックレンジ制御部６０ｃは、パワースペクトルの大きさを変換し、出力信号をＤ／Ａコンバータ３０に入力する。具体的には、ダイナミックレンジ制御部６０ｃは、周波数領域変換部６４と、信号分割部６１ｂと、係数算出部６２ｂと、信号変換部６３ｂと、時間領域変換部６５と、を含んで構成される。そして、ダイナミックレンジ制御部６０ｃは、周波数領域変換部６４と、信号分割部６１ｂと、係数算出部６２ｂと、信号変換部６３ｂと、時間領域変換部６５との処理を実行する。なお、周波数領域変換部６４、信号分割部６１ｂ、係数算出部６２ｂ、信号変換部６３ｂ、時間領域変換部６５の詳細は、上述の実施形態の通りであるため、更なる説明は省略する。
【００９３】
以上のように、本実施形態に係る信号処理装置１ｃは、制御部１０から独立したモジュールにおいて、パワースペクトルの大きさを変換する。そして、本実施形態に係る信号処理装置１ｃにおいては、第４の実施形態と同様の効果を奏することができるとともに、ダイナミックレンジ制御部６０ｃの動作を実行する回路を独立して、販売、流通等させることができる。
【００９４】
なお、上記した実施形態においては、信号源がデジタル信号を出力する場合を例示して説明した。しかし、信号源がアナログ信号を出力しても良い。その場合、信号源の出力するアナログ信号を、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）コンバータでデジタル信号に変換し、そのデジタル信号が信号処理装置に入力される構成であっても良い。
【００９５】
なお、上記した実施形態においては、コンプレッサを例示して説明した。しかし、本発明をエクスパンダに適用可能であることは勿論である。その場合、信号処理装置がエクスパンダとして動作するように、サンプル変換係数の算出式を変更すれば良い。
【００９６】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
【００９７】
（付記１）上記第１の視点に係る信号処理装置の通りである。
【００９８】
（付記２）前記係数算出部は、前記信号ブロック内のサンプル毎に、サンプル変換係数を算出し、前記信号ブロック毎に、前記サンプル変換係数の統計値を算出する、付記１に記載の信号処理装置。
【００９９】
（付記３）前記係数算出部は、前記統計値に基づいて、前記信号ブロック毎に、前記信号ブロック変換係数を算出する、付記２に記載の信号処理装置。
【０１００】
（付記４）前記係数算出部は、前記サンプル変換係数の平均値、中央値、最頻値の少なくともいずれかを前記統計値として算出するとともに、当該統計値を前記信号ブロック変換係数として決定する、付記２又は３に記載の信号処理装置。
【０１０１】
（付記５）前記係数算出部は、変換対象の前記信号ブロックに対して、前記信号ブロック内の代表サンプルに近いほど大きな重みを、前記サンプル変換係数に重み付けする、付記２乃至４のいずれか一に記載の信号処理装置。
【０１０２】
（付記６）前記入力信号は、時間領域信号、周波数領域信号のいずれかである、付記１乃至５のいずれか一に記載の信号処理装置。
【０１０３】
（付記７）前記時間領域信号を周波数変換し、前記周波数領域信号を生成する周波数変換部と、前記周波数領域信号を変換後時間領域信号に変換する時間領域変換部と、をさらに備え、前記信号分割部は、前記周波数変換部が生成した前記周波数領域信号を、１又は２以上の前記信号ブロックに分割し、前記時間領域変換部は、前記信号変換部が変換した前記周波数領域信号を、前記変換後時間領域信号に変換する、付記６に記載の信号処理装置。
【０１０４】
（付記８）付記１乃至７のいずれか一に記載の信号処理装置を備える、電子機器。
【０１０５】
（付記９）上記第２の視点に係る信号処理方法の通りである。
【０１０６】
（付記１０）前記係数算出工程において、前記信号ブロック内のサンプル毎に、サンプル変換係数を算出し、前記信号ブロック毎に、前記サンプル変換係数の統計値を算出する、付記９に記載の信号処理方法。
【０１０７】
（付記１１）前記係数算出工程において、前記統計値に基づいて、前記信号ブロック毎に、前記信号ブロック変換係数を算出する、付記１０に記載の信号処理方法。
【０１０８】
（付記１２）前記係数算出工程において、前記サンプル変換係数の平均値、中央値、最頻値の少なくともいずれかを前記統計値として算出するとともに、当該統計値を前記信号ブロック変換係数として決定する、付記１０又は１１に記載の信号処理方法。
【０１０９】
（付記１３）前記係数算出工程において、変換対象の前記信号ブロックに対して、前記信号ブロック内の代表サンプルに近いほど大きな重みを、前記サンプル変換係数に重み付けする、付記１０乃至１２のいずれか一に記載の信号処理方法。
【０１１０】
（付記１４）時間領域信号を周波数変換し、周波数領域信号を生成する工程と、前記周波数領域信号を変換後時間領域信号に変換する時間領域変換工程と、をさらに含み、前記信号分割工程において、前記周波数領域信号を、１又は２以上の前記信号ブロックに分割し、前記時間領域変換工程において、前記周波数領域信号を、前記変換後時間領域信号に変換する、付記９乃至１２のいずれか一に記載の信号処理方法。
【０１１１】
（付記１５）上記第３の視点に係るプログラムの通りである。
【０１１２】
（付記１６）前記係数算出処理において、前記信号ブロック内のサンプル毎に、サンプル変換係数を算出し、前記信号ブロック毎に、前記サンプル変換係数の統計値を算出する、付記１５に記載のプログラム。
【０１１３】
（付記１７）前記係数算出処理において、前記統計値に基づいて、前記信号ブロック毎に、前記信号ブロック変換係数を算出する、付記１６に記載のプログラム。
【０１１４】
（付記１８）前記係数算出処理において、前記サンプル変換係数の平均値、中央値、最頻値の少なくともいずれかを前記統計値として算出するとともに、当該統計値を前記信号ブロック変換係数として決定する、付記１６又は１７に記載のプログラム。
【０１１５】
（付記１９）前記係数算出処理において、変換対象の前記信号ブロックに対して、前記信号ブロック内の代表サンプルに近いほど大きな重みを、前記サンプル変換係数に重み付けする、付記１６乃至１８のいずれか一に記載のプログラム。
【０１１６】
（付記２０）時間領域信号を周波数変換し、周波数領域信号を生成する処理と、前記周波数領域信号を変換後時間領域信号に変換する時間領域変換処理と、をさらに実行し、前記信号分割処理において、前記周波数領域信号を、１又は２以上の前記信号ブロックに分割し、前記時間領域変換処理において、前記周波数領域信号を、前記変換後時間領域信号に変換する、付記１５乃至１９のいずれか一に記載のプログラム。
【０１１７】
なお、引用した上記の特許文献の開示は、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし、選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。
【符号の説明】
【０１１８】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１００  信号処理装置
１０  制御部
２０  記憶部
３０  Ｄ／Ａコンバータ
４０  アンプ
５０  アナログフィルタ
６０、６０ｃ  ダイナミックレンジ制御部
６１、６１ｂ、１０１  信号分割部
６２、６２ｂ、１０２  係数算出部
６３、６３ｂ、１０３  信号変換部
６４  周波数領域変換部
６５  時間領域変換部
７０  信号源
８０  スピーカ
Ｌ１、Ｌ２  変換閾値
【図１】
2015050476.tif 000008
【図２】
2015050476.tif 000009
【図３】
2015050476.tif 000010
【図４】
2015050476.tif 000011
【図５】
2015050476.tif 000012
【図６】
2015050476.tif 000013
【図７】
2015050476.tif 000014
【図８】
2015050476.tif 000015