(57)【要約】ラウドネス補償音量調節方法はオーディオ信号をデジタル及びアナログの両方の領域において所望のラウドネス尺度を受領し、広域帯利得成分及び前記所望のラウドネス尺度からの一以上の他の利得成分を導出し、部分的に修飾されたオーディオ信号を作り出すために、前記一以上の他の利得成分に基づき、デジタル領域において、オーディオ信号に修飾を適用し、及び前記広域帯利得成分に基づき、アナログ領域において、部分的に修飾されたオーディオ信号に修飾を適用することにより処理することによって、所望のラウドネス尺度をオーディオ信号に与える。また前記オーディオ信号に音量調節ラウドネス修飾以外の追加のラウドネス修飾を与えても良い。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーディオ信号をデジタル及びアナログの両領域において処理することにより、所望のラウドネス尺度をオーディオ信号に与えるためのラウドネス補償音量調節方法であり、ラウドネス尺度は広域帯利得成分及び一以上の他の利得成分を持ち、前記方法は、
部分的に修飾されたオーディオ信号を作り出すために、前記一以上の他の利得成分に基づき、デジタル領域において、オーディオ信号に修飾を適用し、及び
前記広域帯利得成分に基づき、アナログ領域において、前記部分的に修飾されたオーディオ信号に修飾を適用することを含む、前記方法。
【請求項２】
請求項１のラウドネス補償音量調節方法であり、前記方法はまた前記オーディオ信号に音量調節ラウドネス修飾以外の追加のラウドネス修飾を与えるためのものであり、音量調節ラウドネス修飾以外の前記ラウドネス修飾は一以上の広域帯利得成分及び一以上の追加の他の利得成分を持ち、前記デジタル領域において適用することによりまた、前記一以上の追加の他の利得成分に基づきオーディオ信号に修飾を適用し、前記アナログ領域において適用することにより、前記一以上の追加の広域帯利得成分に基づきオーディオ信号に修飾を適用する、前記方法。
【請求項３】
請求項２のラウドネス補償音量調節方法であり、前記追加のラウドネス修飾は、ダイナミック時間変化の修飾である、前記方法。
【請求項４】
オーディオ信号をデジタル及びアナログの両領域において処理することにより、所望のラウドネス尺度をオーディオ信号に与えるためのラウドネス補償音量調節方法であって、前記方法は、
所望のラウドネス尺度を受領し、
広域帯利得成分及び前記所望のラウドネス尺度から一以上の他の利得成分を導出し、
部分的に修飾されたオーディオ信号を作り出すために、前記一以上の他の利得成分に基づき、デジタル領域において、オーディオ信号に修飾を適用し、及び
前記広域帯利得成分に基づき、アナログ領域において、部分的に修飾されたオーディオ信号に修飾を適用することを含む、
前記方法。
【請求項５】
請求項４のラウドネス補償音量調節方法であり、前記方法はまた前記オーディオ信号に音量調節ラウドネス修飾以外の追加のラウドネス修飾を与えるためのものであり、前記方法はさらに、
一以上の追加のラウドネス尺度を受領し、
一以上の追加の広域帯利得成分及び前記一以上の追加のラウドネス尺度から一以上の追加の他の利得成分を導出し、
部分的に修飾されたオーディオ信号を作り出すために、前記一以上の他の利得成分に基づき、デジタル領域において、オーディオ信号に追加の修飾を適用し、及び
前記追加の一以上の広域帯利得成分に基づき、アナログ領域において、前記部分的に修飾されたオーディオ信号に修飾を適用することを含む、
前記方法。
【請求項６】
請求項５のラウドネス補償音量調節方法であって、前記前記追加のラウドネス修飾は、ダイナミック時間変化修飾である、前記方法。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれか1項のラウドネス補償音量調節方法であって、前記所望のラウドネス尺度を受領することには、音量選択を受領し及び前記音量選択を対応するラウドネス尺度にマッピングすることを含む、前記方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか1項のラウドネス補償音量調節方法であって、前記一以上の他の利得成分は周波数及び時間変化成分を含む、前記方法。
【請求項９】
請求項８のラウドネス補償音量調節方法であって、デジタル領域においての前記適用においては利得を計算し及びそれをオーディオ信号の臨界帯域に適用する、前記方法。
【請求項１０】
請求項８のラウドネス補償音量調節方法であって、デジタル領域においての前記適用においてはフィルター係数を計算し及びそれをオーディオ信号が適用される時間変化FIRフィルターに適用する、前記方法。
【請求項１１】
請求項1乃至１０のいずれか1項の方法を実行するために適した装置。
【請求項１２】
請求項1乃至１０のいずれか1項の方法を実行するためにコンピュータを作動させるコンピュータ読み取り可能な媒体に記憶されるコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はオーディオ信号処理に関する。特に、本発明はラウドネス補償音量調節がハイブリッドデジタル領域及びアナログ領域方法で行われるオーディオ信号処理に関する。本発明は方法、方法を実施する装置又は方法を実施するコンピュータプログラムで実施することができる。
【０００２】
引用文献及び引用文献の組み入れ
本発明の特徴をより良く理解する観点で有用な知覚される（心理音響的な）ラウドネスを測定し及び調整するある技術は、2004年12月23日に国際特許公報ＷＯ2004/11994 A2により公開された国際特許出願のAlan Jeffrey Seefeldt等による「オーディオ信号の知覚されるラウドネスを計算し且つ調整するための方法、装置及びコンピュータプログラム」（Method, Apparatus and Computer Program for Calculating and Adjusting the Perceived Loudness of an Audio Signal）及びAlan Seefeldt等のAudio Engineering Society Convention Paper 6236, San Francisco, October 28, 2004、の報告の「知覚されるラウドネスの新しい客観的測定法」（A New Objective Measure of Perceived Loudness）に記載がある。前記の国際特許公報ＷＯ2004/11994A2の出願及び前記報告はその全体が参照により本明細書に組み入れられる。
【０００３】
本発明の特徴をより良く理解する観点で有用な知覚される（心理音響的な）ラウドネスを測定し及び調整するある他の技術は、2006年5月4日に国際特許公報ＷＯ2006/047600 A1により公開された国際特許出願のAlan Jeffrey Seefeldtによる、発明の名称「知覚されるラウドネス及び/又はオーディオ信号の知覚されるスペクトル  バランスの計算及び調整」に記載されている。前記の国際特許公報ＷＯ2006/047600 A1により公開された出願はその全体が参照により本明細書に組み入れられる。
【０００４】
しかし、本発明の特徴をより良く理解する観点で、特に多重チャネル環境で有用な知覚される（心理音響的な）ラウドネスを測定し及び調整するある他の技術は、Alan Jeffrey Seefeldt等による2007年11月1日に国際出願公開公報WO 2007/123608 Alにより公開された国際特許出願の「多重チャネル  オーディオ信号のラウドネス修飾」（Loudness Modification of Multichannel Audio Signals）に記載されている。前記国際公開公報WO 2007/123608 Alにより公開された出願はその全体が参照により本明細書に組み入れられる。
【背景技術】
【０００５】
ラウドネスに対する人の知覚については数十年の間研究されており、この知覚については多くの特徴が分かっており、その特徴はモデル化されている。1930年代にFletcher及びMunsonが低信号レベルで、中程度の周波数はより低い及びより高い周波数よりも大きく知覚されるが、この知覚上の変動は音が大きくなると低下することを発見した。1950年代にZwicker及びStevensがFletcher及びMunsonの業績の上により正確な及び現実的なモデルを発展させた。E. Zwickerの「心理音響学」（Psychoacoustics）で公開された本出願の図１(Zwickerの図8.4)は1 kHz トーン及び均一励起ノイズ（Uniform Excited Noise）("UEN"―全ての臨界帯域で同等の強さを持つノイズ)の両方のラウドネスの増大を示す。しばしば「聴力閾値」と呼ばれるレベルより低い信号レベルでは、ラウドネスは知覚されない。この閾値より高いと、知覚されるラウドネスは、ラウドネスが信号レベルと共に直線的に増大する漸近線まで急速に上昇する。図２では、ISO226のラウドネス等高曲線は同じ挙動を示すが、正弦曲線トーンの周波数の関数として表わされる。10ホーンの割合の増加で示す輪郭線は、人の耳が同等の大きさとして知覚する周波数に亙る音圧レベルを示す。最下部の線は「聴力閾値」（hearing threshold）を周波数の関数として示す。
【０００６】
非線形の及び周波数により変わる人の聴覚システムの挙動は、オーディオ信号の知覚される音質及びイメージングに直接のインパクトを与える。特定の音圧レベルで表される複雑な広域帯オーディオ信号、例えば、音楽は、特定のスペクトルバランス又は音質を持つとして知覚される。もし同じオーディオ信号が異なる音圧レベルで表される場合、オーディオ信号の知覚されるスペクトル  バランス又は音質は異なる。その理由は図２に示す様に、知覚されるラウドネスの増大は異なる周波数により異なるからである。複数の拡声器で表された複雑な、広域帯多重チャネルオーディオ信号は特定の空間的バランスを持つものとして知覚される。空間的バランスとは、2以上の拡声器の間のオーディオ信号の相対的レベルによる混合及び混合が全体的に拡散する中の音の要素の位置の印象を言う。もし同じ多重チャネルオーディオ信号が異なる全体的な音圧レベルで表される場合、知覚されるラウドネスの非線形的増大及び周波数全体に亙るラウドネスの差の増大は多重チャネルオーディオ信号の知覚される空間バランスの変化を引き起す。この効果は、チャネル間のレベルに極めて大きい差がある場合は特に顕著である。静かなチャネルは音の大きいチャネルとは異なる影響を受け、その結果、例えば、静かなチャネルは聴力閾値より低くなりそして全体のレベルが低減すると聴覚的に消滅する。
【０００７】
多くの状況で、オーディオ信号の知覚されるラウドネスを調整し又は縮小拡大することへの要望がある。最も明白な例は、消費者用音楽プレイヤー、ホームシアター受像機/増幅器及び専門家用のミキシングコンソールを含む多くの装置にある、伝統的な音量調節である。伝統的な、簡単な音量又はレベル調整は同じ広帯域利得を全てのチャネルに適用することでオーディオ信号を調整し、その場合人の聴覚システム及び知覚される音質及び空間バランスの変化を考慮しない。
【０００８】
最近Seefeldtは前記WO 2006/047600 Alで公開された出願で、及びSeefeldt 等は前記WO 2007/123608 Alで公開された出願で、ラウドネスが尺度づけされる中で知覚される音質及び空間バランスを維持するモノラル及び多重チャネルオーディオ信号の知覚されるラウドネスを正確に尺度づけすることができる方法を提案した。この方法では、所望のラウドネスの尺度づけ又は目標ラウドネスは、つまり、心理音響的ラウドネス測定モデルを逆転換し、そしてオーディオ信号に適用することのできる周波数及び時間変化利得を計算することにより実現される。音量調節の場合、特定の調節設定は、特定のラウドネスと呼ばれる知覚されるラウドネス  スペクトルの固定した尺度に対応し、その利得は目標の特異のラウドネスが、オーディオの元の特定のラウドネスを尺度分倍数化したものに等しくなる様に計算される。
【０００９】
特定のラウドネスの縮小拡大はデジタル領域で最も容易に実施され、その場合変換が、オーディオを利得が計算され及び適用される必須の臨界帯域に分割するために用いても良い。その後ラウドネスの尺度づけがされたオーディオは、デジタルからアナログへの変換機を用いてアナログ信号に変換されても良く、そして増幅器及び拡声器を通して再生される。図３は、その様なラウドネス補償プロセス又は装置のブロック略図を表す。デジタルオーディオは音量調節プロセス又は、例えば、使用者からの入力として、所望の音量設定（「音量選択」）を持つ音量調節器（「デジタル  ラウドネス補償音量調節器」）２に適用される。
【００１０】
このプロセス又は装置２は周波数及び時間変化利得を計算しそして適用し、音量の選択設定に対応する特定のラウドネス尺度づけを実現する。その様なプロセス又は装置は上に引用したSeefeldt 及びSeefeldt 等の一以上の特許出願の教示に従い実施しても良い。修飾されたデジタルオーディオは、その後、デジタルからアナログへの変換プロセス又は変換機（D/A）4を用いて変換される。
【００１１】
ｐ４
何れの実際のデジタルでの実施でもオーディオ信号を表すために、限定されたビット深度を用いる（例えば、コンパクトディスク  オーディオでは１６ビット）。所望の音量又はラウドネス尺度が低減すると、信号に適用される利得も低減する。したがって、修飾されたデジタルオーディオの平均レベルはビット深度に対応するノイズ  フロアに接近する。もし修飾されたオーディオが、減衰後に単に再量子化される場合は、聞こえる音に歪みが生ずる。計算上の複雑さが僅かに増加すると、オーディオは歪みを除去するためにホワイト  ディザー（white dither）により再ディザーしても良い。聴取される範囲で、ディザーはデジタル表示の凡そ最も重要度の低いレベルで一定のホワイト  ノイズをもたらす。１６ビット  オーディオでは、このレベルは最大尺度より低い約９６ｄＢに対応する。しかし、人の聴覚の知覚上のダイナミック  レンジは本質的にこれより大きく、約120dBである。この様にさらに聴取可能な減衰されたオーディオは、量子化ノイズ  フロアに近くなり又は更にはそれを下回り、低い、信号対ノイズ（SNR）傾聴条件となる。ノイズ形成器は、ディザーノイズをスペクトルのより知覚されない領域に移動させるために用いても良く、これによりディザーノイズのレベルを効果的に聴力の閾値より低く低減させる。その様なノイズ形成プロセスは計算に多額の費用を要し、高度に正確な計算を必要とし、消費者用の装置での使用は現実的でない。
【００１２】
そこで、この様にその全てのデジタルでの実施に関連した問題を減少させつつ、デジタルに実施されるラウドネス補償の機能を提供するラウドネス補償音量調節に対する需要がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は１ｋＨｚトーン及び全ての帯域で同等の強さを持つノイズのラウドネス関数（ソーン表示のラウドネス対dB表示のレベル）を表す。
【図２】図２はISO226付属書類Ａに表す一組のラウドネス等高曲線（dB表示の音圧レベル対Ｈｚ表示の周波数）。
【図３】図３は先行技術のデジタルラウドネス補償音量調節器又は調節器プロセスを示す機能ブロック略図である。
【図４】図4a及び４ｂは、デジタル及びアナログ処理の両方が好都合に用いられる本発明のラウドネス補償音量調節器又は調節器プロセスの代替的な代表的実施の態様を示す機能ブロック略図である。
【図５】図５は一組の臨界帯域フィルター応答である。
【発明の詳細な説明】
【００１４】
本発明のある特徴によれば、オーディオ信号をデジタル及びアナログの両方の領域において処理することにより、所望のラウドネス尺度をオーディオ信号に与えるためのラウドネス補償音量調節方法であり、ラウドネス尺度は広域帯利得成分及び一以上の他の利得成分を持ち、前記方法は、部分的に修飾されたオーディオ信号を作り出すために、前記一以上の他の利得成分に基づき、デジタル領域において、オーディオ信号に修飾を適用し、及び前記広域帯利得成分に基づき、アナログ領域において、部分的に修飾されたオーディオ信号に修飾を適用することを含む。結果の修飾されたオーディオ信号は、デジタル及びアナログ領域において、修飾を適用する以前にオーディオ信号のラウドネス尺度よりも所望のラウドネス尺度により近いラウドネス尺度を持つこともある。
【００１５】
本発明の他の特徴によれば、オーディオ信号をデジタル及びアナログの両方の領域において処理することによって、所望のラウドネス尺度をオーディオ信号に与えるためのラウドネス補償音量調節方法は、所望のラウドネス尺度を受領し、広域帯利得成分及び前記所望のラウドネス尺度からの一以上の他の利得成分を導出することを含み、部分的に修飾されたオーディオ信号を作り出すために、前記一以上の他の利得成分に基づき、デジタル領域において、オーディオ信号に修飾を適用し、及び前記広域帯利得成分に基づき、アナログ領域において、部分的に修飾されたオーディオ信号に修飾を適用することを含む。結果の修飾されたオーディオ信号は、デジタル及びアナログ領域において、修飾を適用する以前に、オーディオ信号のラウドネス尺度よりも所望のラウドネス尺度により近いラウドネス尺度を持つこともある。
【００１６】
本発明の特徴によれば、ラウドネス補償音量調節プロセス又は調節器はアナログ領域においてある機能を持ち、及びデジタル領域において他の機能を持つ。例えば、周波数及び時間変化の等化はデジタル領域及び広域帯レベルで実施されても良く、又は利得調整はアナログ領域で実施されても良い。その様なハイブリッドデジタル/アナログアプローチの一つの利点は、元のデジタル信号の信号対ノイズ比は、複雑な知覚されるノイズ低減プロセスを経ることなく実質的に維持されることである。
【００１７】
本質的の特徴によれば、伝統的なアナログ広域帯音量調節プロセス又は調節器はデジタルラウドネス音量調節プロセス又は調節器と共に用いても良い。「広域帯」（wideband）の用語は実質的に同じ尺度が、音量調節プロセス又は調節器により処理されるオーディオ信号の全ての周波数に適用されることを言う。好適なデジタルプロセス及びプロセッサには、上に引用した特許出願に記載された方法及び装置を含む。アナログ音量調節プロセス又は調節器は所望のラウドネス尺度に関連する広域帯利得成分を適用し、一方デジタル音量調節プロセス又は調節器は、アナログプロセス又は装置、例えば、所望のラウドネス尺度の周波数及び時間変化部分（「等化」部分）により提供されない残りの利得成分を適用する様に用いても良い。
【００１８】
本発明の特徴によれば、広域帯利得以外のラウドネス修飾が、広域帯利得修飾がアナログ領域においてオーディオ信号に適用される前に、デジタル領域においてオーディオ信号に適用される。デジタル領域において広域帯利得修飾をアナログ信号に適用せず、またアナログ領域において広域帯利得修飾を適用する前に、デジタル領域において広域帯利得以外のラウドネス修飾のみを適用することにより、修飾されたデジタル信号の平均レベルは、音量調節の設定に関わらず比較的変化しない。ノイズ  フロアの問題は広域帯利得の変化がオーディオ信号に適用されるアナログ領域においては存在しない。したがって、元のデジタルオーディオ信号の信号対ノイズ比は、デジタル領域における修飾、その続いて起きるアナログ領域における変換及びアナログ領域におけるその広域帯利得修飾を通して実質的に維持されることもある。デジタル領域における修飾は、例えば、２４又は３２ビット精度を用いて実施しても良く、修飾されたデジタルオーディオはD/A 8に適用される前に１６ビットに再量子化されても良い。その様な再量子化はディザーを用いる必要はなく、又は単純な、形のない（non−shaped）ホワイト  ディザー（white dither）ノイズのみを必要とすることもある。デジタル領域におけるその様な修飾及びアナログ領域への変換の詳細は本発明においては必須のものではない。以下に検討する様に、アナログ広域帯利得は、デジタル領域において実施される等化がクリッピング（clipping）とならない様に修飾されても良い。
【００１９】
図4a及び4bは一般的に本発明の代替的な代表的実施の態様の2つを示す。図4aでは、使用者又はある他の選択される装置又はプロセスはデジタルラウドネス補償プロセス又は調節器（「デジタルラウドネス補償」）６への入力として働く所望の音量レベル（「音量選択」（Volume Selection））を選択することができる。特定の音量選択の設定は、特定のラウドネスと呼ばれる、知覚されるラウドネス  スペクトルの固定尺度に対応し又は、マッピング機能に従って、それをマップする。更なるマッピング機能はラウドネス尺度から、その広域帯利得成分、及び広域帯利得成分がラウドネス尺度から除去される場合に残る成分を抽出するために使用しても良い（その様な他の成分は「等化」成分として特徴付けしても良い）。
【００２０】
マッピング機能又は調節器６では、例えば、参照表を用いても良い。広域帯利得マッピングに対するラウドネス尺度は、例えば、以下に説明し記載する式５a又は5bに基づくものであっても良い。広域帯利得成分以外の成分の決定は、例えば、以下に説明し記載する式6に基づいても良い。
【００２１】
デジタルプロセス又は調節器６は、所望のラウドネス尺度又は計算された広域帯利得の適用以外の、標的に特異のラウドネス尺度を実現するために必要な任意の修飾を、デジタル領域でオーディオ信号に適用する。これは、例えば、WO 2006/047600 Al で公開された出願及び/又はWO 2007/123608 Alで公開された出願に記載の方法により変換を用いて、例えば、利得を計算し、そしてそれらを臨界帯域に適用することで実行しても良い。代替的にフィルター係数が計算され、そしてオーディオ信号が適用されるFIRフィルターに適用しても良い。結果の部分的に修飾されたデジタルオーディオは続いて、デジタルからアナログへの変換機又は変換プロセス（「D/A」）8によりアナログ信号に変換され、上部オーディオパス、単一パスに沿ってアナログ広域帯音量調節プロセス又は調節器（「アナログ広域帯音量調節器」）に送られる。アナログ広域帯音量調節器10は電圧制御増幅器（ＶＣＡ）を用いても良く、その利得はアナログ制御信号により決めても良い。
【００２２】
計算された広域帯利得は、デジタルからアナログへの変換機又は変換プロセス（「D/A」）12によりアナログ信号に変換され、そして所望の値に利得を設定するために、低位パス、制御パスを経て調節プロセス又は調節器１０に送られる。アナログ音量調節器はその後入力オーディオを広域帯利得により修飾し、修飾されたアナログオーディオを生成する。結果の修飾されたアナログ信号は実質的に元のデジタルオーディオ信号の信号対ノイズ比を保持する。図４ｂは、音量が、例えば、使用者又はある他の選択装置又はプロセスにより、アナログ広域帯音量調節器10’の音量選択入力において、設定される代替的な、実質的に同等な例を示す。プロセス又は装置10’は図４aのプロセス又は装置10とは以下の点で異なることもある；すなわち、それは音量選択入力を持ち、そしてこの実施例では、音量選択入力の設定は、装置又はプロセス10’が、それが「D/A」8から受取る入力オーディオ信号に適用する広域帯利得に対応し、又は広域帯利得をマッピングすることである。広域帯利得値はアナログからデジタルへの変換プロセス又は変換機14においてアナログからデジタルに変換され、そして低位制御パスを経てデジタルラウドネス補償プロセス又は装置6’に供給される。プロセス又は装置6’はプロセス又は装置6と類似するが、広域帯利得を対応するラウドネス尺度に変換し、広域帯利得以外の尺度成分を得るために上に記載のマッピングプロセスの逆手順を用いる点で異なる。
【００２３】
更に以下に議論する様に、図4a又は図4bの音量選択に応答するオーディオ信号に適用されるラウドネス修飾に加えて、WO 2006/047600 Alで公開された出願に記載の様に他のラウドネス修飾、例えば、ダイナミック  レンジ制御及びダイナミック等化が、同時に適用されても良い。その様な追加のラウドネス修飾は、また広域帯ラウドネス成分及び広域帯ラウドネス以外の成分、又はその複数成分にそれぞれ分離されてもよく、そしてデジタル及びアナログ信号修飾を制御するため音量選択入力から得られる制御信号と共に用いても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
より詳細な代表的な実施の態様を、WO 2006/047600 Al に公開された出願及びWO 2007/123608 Al に公開された出願に開示されたデジタルラウドネス修飾システムの文脈において説明する。前記出願では、目標特異のラウドネスが計算され、対応する利得が変換を用いて各臨界帯域に適用される。しかし、本願発明では、アナログ広域帯音量調節器と連携してラウドネス補償音量調節器を他のデジタル実施に用いても良い。例えば、代替的なデジタルの実施の態様では、広域帯利得の修飾以外の他の信号修飾を得るために時間変化FIRフィルターを用いても良い。
【００２５】
モノラルオーディオ信号に関する好ましい実施の態様について述べるが、この発明は、WO 2007/123608 Alに開示された出願の教示を用いて多重チャネルオーディオを処理することに拡張しても良い。デジタルラウドネス補償６及び６’においては、モノラルデジタルオーディオ信号x[n]の、特異なラウドネス、周波数及び時間に亘り分配された知覚されるある量のラウドネスは、以下のステップを通して計算しても良い。最初に、励起信号E[ｂ、ｍ]が計算され、それが臨界帯ｂで、時間ブロックｍの間に、内耳の基底膜に沿ったエネルギーの近似分布を出す。この励起信号はオーディオ信号の短時間離散フーリエ変換（ＳＴＤＦＴ）から次の通りに計算することができる：  
【数１】
2010515402.tif 000003
【００２６】
式中X[k, m]は時間ブロックm及び帯域（bin）ｋにおけるx[n]のＳＴＤＦＴを表す。T[k]は外耳及び内耳を通したオーディオの伝達を模擬実験するフィルターの周波数反応を表し、及びCb[k]は臨界域bに対応する位置での基底膜の周波数応答を示す。図５はMoore及びGlasberg(B. C. J. Moore, B. Glasberg, T. Baer  （「閾値、ラウドネス及び部分的ラウドネスの予測モデル」（A Model for the Prediction of Thresholds, Loudness, and Partial Loudness）、「オーディオ  エンジニアリング協会ジャーナル」（Journal of the Audio Engineering Society）, 45巻, No. 4, April 1997, 224-240ページ)に定義される様に均等矩形帯域幅（Equivalent Rectangular Bandwidth (ERB)）尺度に沿い均等間隔に置かれる40帯域の一組の好適な臨界帯域を表す。各フィルターの形は端数を丸めた指数関数により示され、帯域は1 ERBの間隔で分布する。最後に、前記WO2004/1 1 1994 A2 に公開された出願及び前記「オーディオ  エンジニアリング協会文書6236」（Audio Engineering Society Convention Paper 6236）の平滑化時間定数λbは帯域b内の人のラウドネス知覚の積分時間に比例して選択するのが有利なこともある。
【００２７】
例えば、図２に示すラウドネス等高曲線を用いて、各帯域での励起は次に１ｋＨｚで同じラウドネスを生成する励起レベルに変換される。特異なラウドネスは圧縮非線形を通して、最終的に変換された励起E1kHz[b, m]から計算される。特異なラウドネスN[b, m]を計算する一つのその様な好適な関数は次の式により表わされる。
【数２】
2010515402.tif 000004
【数３】
2010515402.tif 000005
【数４】
2010515402.tif 000006
【００２８】
次に、マッピング関数FGを用いて所望のラウドネス尺度SVが、対応する広域帯利得Ｇに変換される：
G = FG{Sv}          (5a)
等式5aは生成された参照表を用いて、例えば、図１に見られるUENのラウドネス曲線の増大から計算しても良い。代替的に信号のレベルが各１０dB増す毎にラウドネスの倍化が起きるという近似を用いて計算しても良い。この場合関数は以下により表される：
G=100.5log2(Sv)              (5b)
【数５】
2010515402.tif 000007
【００２９】
その結果、デジタル領域の修正された利得を、フルスケールに近い信号に適用することによりクリップする修飾されたデジタルオーディオ信号となることもある。
【００３０】
その様な過負荷を防ぐための一つの方法は、その代りに広域帯利得Ｇを利得g[b, m]の直接関数とすることである。例えば、全ての帯域にわたりg[b, m]の最大値に等しく設定しても良い：
【数６】
2010515402.tif 000008
【数７】
2010515402.tif 000009
【数８】
2010515402.tif 000010
【００３１】
実施の態様
本願発明はハードウェア又はソフトウエア、又はその両方の組合せ（例えば、プログラム可能論理アレイ）において実行しても良い。特に断らない限り、本願発明の一部に含まれるアルゴリズム及びプロセスは特定のコンピュータ又は他の装置に固有に関係するものではない。特に種々の汎用機械が本明細書の教示に沿って書かれたプログラムにより使用することができ、又は必要な方法のステップを実施するために、より特化した装置を構築する（例えば、集積回路）ことはより便宜であることもある。この様に本願発明は、一以上のプログラム可能なコンピュータシステムであり、各々のシステムは少なくとも一つのプロセッサ、少なくとも一つのデータ記憶システム（揮発性及び不揮発性メモリ及び/又は記憶素子）、少なくとも一つの入力装置又はポート及び少なくとも一つの出力装置又はポートを含むコンピュータシステム、を実施する一以上のコンピュータで実施しても良い。プログラムコードは本明細書に記載の機能を実施する入力データに適用され出力情報を作り出す。出力情報は知られた方法により一以上の出力装置に適用される。
【００３２】
その様なプログラムの各々は、コンピュータシステムと通信するために所望のコンピュータ言語（機械、アセンブリ、又は高度手順、論理又はオブジェクト指向プログラム言語）で実施しても良い。
【００３３】
その様なコンピュータプログラムの各々は、好ましくは記憶媒体又は装置（例えば、固定メモリ、又は媒体又は磁気又は光学媒体）に保存し又はダウンロードするのが良く、本明細書に記載の手順を実施するために記憶媒体又は装置がコンピュータシステムにより読み取られる場合、コンピュータを構成しそして稼動させるために、これらのプログラムは汎用又は特殊用途のプログラム可能なコンピュータにより読取可能である。本発明のシステムはまた、コンピュータによる読取可能な記憶媒体として実行されることを想定したものであっても良く、コンピュータプログラムを持つ様に構成されており、記憶媒体は、本明細書に記載の機能を実施するために特定の及び事前に規定される方法によりコンピュータシステムを機能させる。
【００３４】
本明細書に本発明の多くの実施の態様が記述されている。しかし、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく種々の修飾が可能であることは了解されるべきである。例えば、本明細書に記載のあるステップは独立した次元のものであり、したがって、記載のものと異なる次元で実施することが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年11月3日(2008.11.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーディオ信号をデジタル及びアナログの両領域において処理することにより音量設定をオーディオ信号に適用するラウドネス補償音量調節方法であり、前記方法は、
音量設定(vs)の関数として広域帯利得成分Gを計算し、及び
音量設定(vs)及びオーディオ信号の関数として周波数及び時間変化成分を計算し、
広域帯利得成分並びに周波数及び時間変化成分、の両方がオーディオ信号に適用される場合、ラウドネスの知覚における変化を音量の関数として補償すると共に音量設定が実現され、
部分的に修飾されたオーディオ信号を作り出すために、前記周波数及び時間変化利得成分に基づき、デジタル領域において、オーディオ信号に修飾を適用し、及び
前記広域帯利得成分に基づき、アナログ領域において、前記部分的に修飾されたオーディオ信号に修飾を適用する、
ことを含む前記方法。
【請求項２】
請求項１の方法であり、前記広域帯利得成分を計算し及び前記周波数及び時間変化利得成分を計算することには、
前記音量尺度により表される信号の特異のラウドネスに対応する目標特異のラウドネスを決定し、
前記オーディオ信号に適用された場合、その特異のラウドネスが実質的に前記特異のラウドネスに等しい、修飾されたオーディオ信号となる多重帯域時間変化利得を計算し、
前記多重帯域時間変化利得の広域帯利得成分を計算し、及び
前記多重帯域時間変化利得の周波数及び時間変化利得成分を計算する、
前記方法。
【請求項３】
請求項1又は２のラウドネス補償音量調節方法であって、デジタル領域においての前記適用において利得を計算し及びそれをオーディオ信号の臨界帯域に適用する、前記方法。
【請求項４】
請求項1又は２のラウドネス補償音量調節方法であって、デジタル領域においての前記適用においてフィルター係数を計算し及びそれをオーディオ信号が適用される時間変化FIRフィルターに適用する、前記方法。
【請求項５】
請求項1乃至４のいずれか1項の方法の全てのステップを実行するために適した装置。
【請求項６】
コンピュータにより実行される場合、コンピュータ読み取り可能な媒体に記憶され、請求項1乃至４のいずれか1項の方法の全てのステップを実行する様に適合させたコンピュータプログラム。
【国際調査報告】
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