(57)【要約】【課題】リミッタを用いて音響信号を大きく圧縮すると出力音響信号のエンベロープは平らなものとなる。このため、しばしば音量感の変化が大きく損なわれ、入力音響信号の持つ迫力感が失われることがある。【解決手段】入力音響信号をリミッタ１に通すことにより損なわれる音響信号レベルの変化のうち、音量感に寄与する部分をリミッタ１に後続配置した利得調整回路１０によって補償して入力音響信号から得られる迫力を維持したままダイナミックレンジを圧縮するようにした。【選択図】        図１
2004260590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響信号のダイナミックレンジを圧縮する方法において、入力音響信号をリミッタに通すことにより損なわれる音響信号レベルの変化のうち、音量感に寄与する部分を前記リミッタに後続配置した利得調整回路によって補償して入力音響信号から得られる迫力を維持したままダイナミックレンジを圧縮するようにしたことを特徴とする音響信号のダイナミックレンジを圧縮する方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記リミッタの入力音響信号から生成した包絡線信号のピーク値Ａｉと同時点における前記リミッタの出力信号から生成した包絡線信号のピーク値Ａｃｉとの比Ａｉ／Ａｃｉがあらかじめ定めた値より大きく、かつ前記リミッタの入力音響信号から算出した包絡線信号の半値幅ｈｉがあらかじめ定めた時間範囲内にあるとき、入力音響信号を前記リミッタに通したことによって音量感の変化が損なわれたと判定し、前記リミッタの出力信号を、入力音響信号の包絡線信号がピーク値Ａｉになる時点より少なくともｈｉ／２以上前の時点からピーク値Ａｉになる時点まで増加させ、入力音響信号の包絡線信号がピーク値Ａｉになった時点から少なくともｈｉ／２以上後の時点まで減少させる利得制御を行うようにしたことを特徴とする音響信号のダイナミックレンジを圧縮する方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の方法において、前記利得制御は、入力音響信号の包絡線信号がピーク値Ａｉになる時点以前は単純増加で、該時点以後は前記単純増加とは対称的な単純減少の特性で、前記ピーク値Ａｉになった時点で、前記利得制御を行わないときに比較して２乃至３ｄＢの利得が得られるようにしたことを特徴とする音響信号のダイナミックレンジを圧縮する方法。
【請求項４】
音響信号のダイナミックレンジを圧縮する装置において、
入力音響信号が供給されるリミッタ、
入力音響信号を前記リミッタにおける信号処理時間だけ遅延させる第１の遅延手段、
該第１の遅延手段の出力信号から第１の包絡線信号を生成する第１の包絡線信号生成手段、
該第１の包絡線信号生成手段により生成された第１の包絡線信号のピーク値Ａｉを検出する第１のピーク値検出手段、
前記第１の包絡線信号生成手段により生成された第１の包絡線信号の半値幅ｈｉを算出し、該算出した半値幅ｈｉをもとに利得制御を行う期間Δｔを示す信号を生成して出力するとともに、前記半値幅ｈｉがあらかじめ定めた時間範囲内にあるとき第１の制御出力信号を出力する半値幅算出手段、
前記リミッタの出力信号から第２の包絡線信号を生成する第２の包絡線信号生成手段、
該第２の包絡線信号生成手段により生成された第２の包絡線信号のピーク値Ａｃｉを検出する第２のピーク値検出手段、
前記第１のピーク値検出手段によって検出された第１のピーク値Ａｃと前記第２のピーク値検出手段によって検出された第２のピーク値Ａｃｉとの比Ａｉ／Ａｃｉを求め、該求めた比とあらかじめ定めた値とを比較して前記求めた比が前記あらかじめ定めた値より大きいとき第２の制御出力信号を出力する比較器、
前記リミッタの出力信号を、少なくともΔｔ／２以上遅延させる第２の遅延手段、
該第２の遅延手段の出力信号が供給され、前記半値幅算出手段からの前記第１の制御出力信号と前記比較器からの前記第２の制御出力信号の両信号を受信したときのみ、前記半値幅算出手段から供給される前記利得制御を行う期間Δｔを示す信号に基づいて、前記第２の遅延手段の出力信号を、入力音響信号がピーク値Ａｉになる時点より少なくともｈｉ／２以上前の時点からピーク値Ａｉになる時点まで増加させ、入力音響信号がピーク値Ａｉになった時点から少なくともｈｉ／２以上後の時点まで減少させる利得調整回路
を具えて構成したことを特徴とする音響信号のダイナミックレンジを圧縮する装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、広いダイナミックレンジを有する音響信号について、音量感の変化を損うことなく音響信号のダイナミックレンジを圧縮する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、広いダイナミックレンジを有する音響信号を、テレビやラジオ番組等のダイナミックレンジが制限されたメディアに利用する際に使用されるレベル圧縮技術としてリミッタ等がある。
【０００３】
図３は、リミッタの動作特性（入、出力音響信号の関係）を示している。
図３から分かるように、リミッタは、入力音響信号がある閾値以上に達した場合、出力音響信号のレベルを抑えることでレベル圧縮を実現している。従来、リミッタを使用し、閾値を低く抑えすぎると音量感が急激に変化する「しやっくり現象」等の問題が生じていた。しかし、最近では周波数帯域ごとに閾値を変化させるなどしてこれらの問題はかなり改善され、大部分の音源で１０ｄＢ程度圧縮してもこれらの問題は起こらなくなった。
【０００４】
一方、補聴器等に使用する目的で、周波数帯域ごとの音量を一様にして出力するようにした技術（特許文献１参照）は開示されているが、これは、本発明のように音響信号のダイナミックレンジを圧縮するものではない。
【０００５】
【特許文献１】
特表平８−５０８６２６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図４（ａ），（ｂ）は、入力音響信号の振幅が閾値を越えた場合のリミッタの入力音響信号と出力音響信号をそれぞれ示している。
このように、リミッタを用いて入力音響信号を大きく圧縮すると出力音響信号のエンベロープは平らなものとなる。このため、しばしば音量感の変化が大きく損なわれ、入力音響信号の持つ迫力感が失われることがあった。これは、テレビやラジオでオーケストラの番組を放送しようとするとき特に問題になる。
【０００７】
本発明の目的は、広いダイナミックレンジを有する音響信号の迫力感を維持したまま、ダイナミックレンジを圧縮することのできる音響信号のダイナミックレンジを圧縮する方法および装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明による音響信号のダイナミックレンジを圧縮する方法は、入力音響信号をリミッタに通すことにより損なわれる音響信号レベルの変化のうち、音量感に寄与する部分を前記リミッタに後続配置した利得調整回路によって補償して入力音響信号から得られる迫力を維持したままダイナミックレンジを圧縮するようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明による音響信号のダイナミックレンジを圧縮する方法は、前記リミッタの入力音響信号から生成した包絡線信号のピーク値Ａｉと同時点における前記リミッタの出力信号から生成した包絡線信号のピーク値Ａｃｉとの比Ａｉ／Ａｃｉがあらかじめ定めた値より大きく、かつ前記リミッタの入力音響信号から算出した包絡線信号の半値幅ｈｉがあらかじめ定めた時間範囲内にあるとき、入力音響信号を前記リミッタに通したことによって音量感の変化が損なわれたと判定し、前記リミッタの出力信号を、入力音響信号の包絡線信号がピーク値Ａｉになる時点より少なくともｈｉ／２以上前の時点からピーク値Ａｉになる時点まで増加させ、入力音響信号の包絡線信号がピーク値Ａｉになった時点から少なくともｈｉ／２以上後の時点まで減少させる利得制御を行うようにしたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明による音響信号のダイナミックレンジを圧縮する方法は、前記利得制御が、入力音響信号の包絡線信号がピーク値Ａｉになる時点以前は単純増加で、該時点以後は前記単純増加とは対称的な単純減少の特性で、前記ピーク値Ａｉになった時点で、前記利得制御を行わないときに比較して２乃至３ｄＢの利得が得られるようにしたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明による音響信号のダイナミックレンジを圧縮する装置は、音響信号のダイナミックレンジを圧縮する装置において、入力音響信号が供給されるリミッタ、入力音響信号を前記リミッタにおける信号処理時間だけ遅延させる第１の遅延手段、該第１の遅延手段の出力信号から第１の包絡線信号を生成する第１の包絡線信号生成手段、該第１の包絡線信号生成手段により生成された第１の包絡線信号のピーク値Ａｉを検出する第１のピーク値検出手段、前記第１の包絡線信号生成手段により生成された第１の包絡線信号の半値幅ｈｉを算出し、該算出した半値幅ｈｉをもとに利得制御を行う期間Δｔを示す信号を生成して出力するとともに、前記半値幅ｈｉがあらかじめ定めた時間範囲内にあるとき第１の制御出力信号を出力する半値幅算出手段、前記リミッタの出力信号から第２の包絡線信号を生成する第２の包絡線信号生成手段、該第２の包絡線信号生成手段により生成された第２の包絡線信号のピーク値Ａｃｉを検出する第２のピーク値検出手段、前記第１のピーク値検出手段によって検出された第１のピーク値Ａｃと前記第２のピーク値検出手段によって検出された第２のピーク値Ａｃｉとの比Ａｉ／Ａｃｉを求め、該求めた比とあらかじめ定めた値とを比較して前記求めた比が前記あらかじめ定めた値より大きいとき第２の制御出力信号を出力する比較器、前記リミッタの出力信号を、少なくともΔｔ／２以上遅延させる第２の遅延手段、該第２の遅延手段の出力信号が供給され、前記半値幅算出手段からの前記第１の制御出力信号と前記比較器からの前記第２の制御出力信号の両信号を受信したときのみ、前記半値幅算出手段から供給される前記利得制御を行う期間Δｔを示す信号に基づいて、前記第２の遅延手段の出力信号を、入力音響信号がピーク値Ａｉになる時点より少なくともｈｉ／２以上前の時点からピーク値Ａｉになる時点まで増加させ、入力音響信号がピーク値Ａｉになった時点から少なくともｈｉ／２以上後の時点まで減少させる利得調整回路を具えて構成したことを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照し、本発明を発明の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
本発明は、原理的には、リミツタにより損なわれる入力音響信号のレベルのうち音量感に寄与する部分をリミッタに後続配置した利得調整回路によって補償し、広いダイナミックレンジを有する音響信号の迫力感を維持したまま、ダイナミックレンジを圧縮し得るようにしたものである。
【００１３】
図１は、本発明による音響信号のダイナミックレンジを圧縮する装置の一実施形態をブロック図にて示している。
図１において、１はリミッタ、２，９は遅延回路、３，６は包絡線信号生成回路、４，７はピーク値検出器、５は半値幅算出回路、８は比較器、および１０は利得調整回路である。
また、図２（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、図１に示す装置の入力音響信号、リミッタ１の出力音響信号、および利得調整回路１０によるレベル増減量を示している。
【００１４】
動作につき説明する。
入力音響信号は２分岐され、それぞれリミッタ１と遅延回路２に供給される。遅延回路２は、その遅延時間がリミッタ１のそれに等しく、信号の時間合わせのために必要である。遅延回路２で所定時間遅延された音響信号は包絡線信号生成回路３に供給され、包絡線信号が生成される。そして、生成された包絡線信号はピーク値検出器４に送られ、図２（ａ）に示す入力音響信号のピーク値Ａｉが検出される。
これとともに、包絡線信号生成回路３で生成された包絡線信号は半値幅算出回路５も送られ、同じく図２（ａ）に示す入力音響信号の半値幅ｈｉが算出される。
【００１５】
一方、リミッタ１の出力音響信号も包絡線信号生成回路６に供給され、包絡線信号が生成されてピーク値検出器７に送られる。ピーク値検出器７においてリミッタ出力信号のピーク値Ａｃｉが検出される。検出されたピーク値Ａｃｉは、図２（ｂ）に示される。
【００１６】
ピーク値検出器４で検出されたピーク値Ａｉとピーク値検出器７で検出されたピーク値Ａｃｉと比較器８に送られ、ピーク値Ａｃｉとピーク値Ａｉの比、すなわちＡｉ／Ａｃｉが算出される。比較器８には、さらにあらかじめ定めた閾値が設定され、これと大小関係の比較が行われる。そして、比較の結果、Ａｉ／Ａｃｉの方があらかじめ定めた閾値より大であるとき第１の制御信号を出力する。
【００１７】
また、上述した半値幅算出回路５にも閾値となる時間幅が設定され、この設定時間幅と上記算出された入力音響信号の半値幅ｈｉとの比較が行われる。そして、比較の結果、入力音響信号の半値幅ｈｉが設定した時間幅内にあるとき第２の制御信号を出力する。また、閾値となる時間幅としては、１２０ｍｓ乃至１８０ｍｓとするのが好ましい。
【００１８】
半値幅算出回路５は、また、次に説明する利得調整回路１０が利得制御を行う期間Δｔを示す信号も出力する。この信号は、図２（ｃ）に、Δｔ＝Ｂ＊ ｈｉ（ここに、Ｂ＊ は１より大きい任意の実数）として示されている。
【００１９】
これら出力された第１、第２の制御信号および利得制御を行う期間Δｔを示す信号はいずれも利得調整回路１０に供給され、特に、第１、第２の制御信号が同時に供給されているときには、前記入力音響信号を前記リミッタに通したことによって音量感の変化が損なわれたと判定し、利得調整が行われる。
利得調整は、半値幅算出回路５から利得制御を行う期間Δｔを示す信号が供給されている間、図２（ｃ）に示すような利得の増減が行われる。図２（ｃ）に示す例では、期間Δｔの前半で利得が単調増加してΔＬに達し、期間Δｔの後半で利得が単調減少して利得ゼロに戻る。
利得調整回路１０の最大利得ΔＬは、実験の結果、２乃至３ｄＢで十分な効果（迫力感の向上）が得られた。
【００２０】
なお、リミッタ１と利得調整回路１０の間に配置された遅延回路９は、上述の第１、第２の制御信号や利得制御を行う期間Δｔを示す信号が利得調整回路１０に供給されたとき、リミッタがかかった利得調整されるべき音響信号がすでに利得調整回路１０を通過した後となることのないようタイミングをとるためのもので、少なくともΔｔ／２以上遅延させる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、リミッタにより失われる音響信号の変化の中で、音量感や明瞭度に関連の大きい情報を復元することができ、従来失われていた迫力感を向上させることができる。
【００２２】
また、現在のリミッタでは大多数の音源で１０ｄＢ程度の圧縮をかけても明瞭度や音量感以外の音質はそれ程損なわれないため、リミッタの使用形態を本発明の構成とすることによって入力音響信号のもつ迫力感を維持して、しかも８ｄＢ程度の大幅かつ高品位なダイナミックレンジの圧縮を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による音響信号のダイナミックレンジを圧縮する装置の一実施形態をブロック図にて示している。
【図２】入力音響信号、リミッタの出力音響信号、および利得調整回路によるレベル増減量を示している。
【図３】リミッタの動作特性（入、出力音響信号の関係）を示している。
【図４】入力音響信号の振幅が閾値を越えた場合のリミッタの入力音響信号と出力音響信号を示している。
【符号の説明】
１  リミッタ
２，９  遅延回路
３，６  包絡線信号生成回路
４，７  ピーク値検出器
５  半値幅算出回路
８  比較器
１０  利得調整回路
【図１】
2004260590.tif 000003
【図２】
2004260590.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004260590.tif 000006