(57)【要約】  信号の複数の周波数帯域の各々の知覚ラウドネスを決定するための知覚的ラウドネス推定ユニットを備えた、音量を制御するためのシステムを提供する。信号の周波数帯域のうちの１つの知覚ラウドネスを受け取るとともに、信号の周波数帯域のゲインを周波数帯域の知覚ラウドネスの関数として調整するためのゲインコントロールユニットも提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音量を制御するためのシステムであって、
信号の複数の周波数帯域の各々の知覚ラウドネスを決定するための知覚的ラウドネス推定ユニットと、
前記信号の前記周波数帯域のうちの１つの前記知覚ラウドネスを受け取るとともに、前記信号の前記周波数帯域のゲインを前記周波数帯域の前記知覚ラウドネスの関数として調整するためのゲインコントロールユニットと、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記知覚的ラウドネス推定ユニットが、各々が前記信号のサブバンドの振幅データを受け取り、対応するスケーリング値を生成し、前記振幅データを前記対応するスケーリング値により乗算してスケーリング済みのサブバンド振幅を生成するための複数の知覚的平坦性スケーリングユニットをさらに備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記知覚的ラウドネス推定ユニットが、前記複数のスケーリング済みのサブバンド振幅を受け取り、結合オーディオスペクトルを生成するための定出力加算ユニットをさらに備える、
ことを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記結合オーディオスペクトルが、方程式：
2010537233.tif 000005
により決定されることを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記結合オーディオスペクトルを受け取り、該結合オーディオスペクトルを等ラウドネス曲線によってスケーリングすることにより等ラウドネス成形スペクトルを生成するための等ラウドネス成形システムをさらに備える、
ことを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記等ラウドネス成形スペクトルを受け取り、知覚的ラウドネス推定を生成する知覚的ラウドネス推定システムをさらに備える、
ことを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記ゲインコントロールユニットが、
知覚的ラウドネス推定を受け取り、立ち上りイベントを制御するための立上がり時間フィルタと、
前記知覚的ラウドネス推定を受け取り、減衰イベントを制御するための立下がり時間フィルタと、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記ゲインコントロールユニットが、一連の知覚的ラウドネス推定値を受け取り、平滑化した知覚的ラウドネス推定値を生成する知覚的ラウドネス推定平滑化システムをさらに備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記ゲインコントロールユニットが、現在の平滑化した知覚的ラウドネス推定値及び前回の平滑化した知覚的ラウドネス推定値から差分値を生成し、該差分値が所定のしきい値を超える場合に１又はそれ以上のフィルタのためのカットオフ周波数を修正するためのフィードバックループをさらに備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
音量を制御する方法であって、
信号の複数の周波数帯域の各々の知覚ラウドネスを決定するステップと、
前記信号の前記周波数帯域のうちの１つの前記知覚ラウドネスをゲインコントロールユニットにおいて受け取るステップと、
前記信号の前記周波数帯域のゲインを前記周波数帯域の前記知覚ラウドネスの関数として調整するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記信号の複数のサブバンドの振幅データを受け取るステップと、
前記信号の前記複数のサブバンドの各々のための対応するスケーリング値を生成するステップと、
前記振幅データを前記対応するスケーリング値により乗算してスケーリング済みのサブバンド振幅を生成するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記複数のスケーリング済みのサブバンド振幅を受け取り、結合オーディオスペクトルを生成するステップをさらに含む、
ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記結合オーディオスペクトルが、方程式：
2010537233.tif 000006
により生成される、
ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記結合オーディオスペクトルを等ラウドネス曲線によってスケーリングすることにより等ラウドネス成形スペクトルを生成するステップをさらに含む、
ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
知覚的ラウドネス推定を生成するステップをさらに含む、
ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
知覚的ラウドネス推定に基づいて立ち上りイベントを制御するステップと、
前記知覚的ラウドネス推定に基づいて減衰イベントを制御するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
一連の知覚的ラウドネス推定値を受け取り、平滑化した知覚的ラウドネス推定値を生成するステップをさらに含む、
ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１８】
現在の平滑化した知覚的ラウドネス推定値及び前回の平滑化した知覚的ラウドネス推定値から差分値を生成するステップと、
前記差分値が所定のしきい値を超える場合に１又はそれ以上のフィルタのためのカットオフ周波数を修正するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１９】
音量を制御するためのシステムであって、
信号の複数の周波数帯域の各々の知覚ラウドネスを決定するための手段と、
前記信号の前記周波数帯域のうちの１つの前記知覚ラウドネスを受け取り、前記信号の前記周波数帯域のゲインを前記周波数帯域の前記知覚ラウドネスの関数として調整するための手段と、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項２０】
各々が前記信号のサブバンドための振幅データを受け取り、対応するスケーリング値を生成し、前記対応するスケーリング値により前記振幅データを乗算してスケーリング済みのサブバンド振幅を生成するための複数の知覚的平坦性スケーリングユニットをさらに備える、
ことを特徴とする請求項１９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放送信号の音量制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
放送局団体の中では、音量制御は依然として現実的な問題である。視聴者は、十分に苛々してくると実際に「チャネルの切換え」を行う。「現代」の高ダイナミックレンジのコンテンツと、（低ダイナミックレンジの）レガシーコンテンツ及び大音量の（高密度の）コマーシャルとの融合は、事実上「視聴者をはねつける」ものである。
【０００３】
この問題を考慮に入れた実用的なメタデータ技術は存在するが、コンテンツと、消費者並びにレガシーコンテンツの問題（関連するメタデータがない、以前から存在するコンテンツ）との間におけるメタデータ統合の課題が存在する。
【０００４】
かつて、ＳＭＰＴＥは、−２０ｄＢＦＳをデジタルオーディオシステムの「動作レベル」として規格化し、ＶＵゼロを−２０ｄＢＦＳとして設定して、０のＶＵピークに対して約−１０ｄＢＦＳの一般的なＰＰＭピークを作り出した。これを合意として維持するのは困難と思われたので、ダイアログノーマリゼーションは−３１ｄＢＦＳから−１ｄＢＦＳまでの範囲内で可変とされた。ｄｉａｌｎｏｒｍメータが市販されるようにはなったが、正しいｄｉａｌｎｏｒｍ測定は、番組内における適切な会話の部分を選択することを必要とし、高度に制御された環境においてモニタを行う一方でオペレータの裁量に依拠する。これらの測定は、すべての番組を完璧なレベルで評価する時間を有する熟練オペレータを必要とし、これは放送環境では不可能である。すべてがうまく運び、これらの条件のすべてが満たされた後にのみ、ｄｉａｌｎｏｒｍをすべての宛先デコーダに無傷で受け渡す必要がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、放送信号の音量を制御するためのシステム及び方法が提供される。
【０００６】
音量を制御するためのシステムを提供する。このシステムは、人間の聴覚機構の心理音響モデルを使用して信号を処理することなどにより、信号の複数の周波数帯域の各々の知覚ラウドネスを判定するための知覚的ラウドネス推定ユニットを含む。ゲインコントロールユニットが、信号の周波数帯域のうちの１つの知覚ラウドネスを受け取り、信号の周波数帯域のゲインを周波数帯域の知覚ラウドネスの関数として調整する。
【０００７】
当業者であれば、 図面と併せて以下に示す詳細な説明を読むと、本発明の利点及び優れた特徴を本発明の他の重要な側面とともにさらに理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の例示的な実施形態による圧縮プロファイルを示す略図である。
【図２】本発明の例示的な実施形態による等ラウドネス曲線を示す略図である。
【図３】本発明の例示的な実施形態による等ラウドネスフィルタを示す略図である。
【図４Ａ】本発明の例示的な実施形態による３つのオーディオトラックにおけるＲＭＳエネルギ値のヒストグラムである。
【図４Ｂ】本発明の例示的な実施形態による３つのオーディオトラックにおけるＲＭＳエネルギ値のヒストグラムである。
【図４Ｃ】本発明の例示的な実施形態による３つのオーディオトラックにおけるＲＭＳエネルギ値のヒストグラムである。
【図５】本発明の例示的な実施形態による中間プロセッサを示す略図である。
【図６】本発明の例示的な実施形態によるダイナミックレンジ曲線（ＤＲＣ）を示す略図である。
【図７】本発明の例示的な実施形態による日にち及び時間（１５分の軍用時間間隔）によって表した時間帯区分スケジュールである。
【図８】本発明の例示的な実施形態による消費者「音量ロック」機能を示す略図である。
【図９】本発明の例示的な実施形態によるラウドネス制御のためのシステムを示す略図である。
【図１０】本発明の例示的な実施形態による知覚的ラウドネス推定のためのシステムを示す略図である。
【図１１】本発明の例示的な実施形態による知覚的平坦性スケーリングのためのシステムを示す略図である。
【図１２】本発明の例示的な実施形態によるラウドネスレベリングを行うためのシステムを示す略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の説明では、明細書及び図面全体を通じて、同様の部分には同じ参照番号をそれぞれ付している。作図は縮尺どおりでない場合もあり、いくつかの構成要素は一般化した形又は概略的な形で示すことができるとともに、明瞭化及び簡略化のために商業上の表示により特定することができる。
【００１０】
一般的には、ラウドネス制御伝達関数の全体的形状が問題の発生し得る部分である。メタデータが存在しない場合には、番組の動特性のデフォルトの「ターゲットマップ」を定めて保持することができる。有効なメタデータが存在する場合には、ターゲットマップを、メタデータにより記述される圧縮プロファイルに変換することができる。メタデータが消えたり、或いは破損した場合、圧縮プロファイルはデフォルトのターゲットマップに逆変換される。
【００１１】
図１は、本発明の例示的な実施形態による圧縮プロファイルを示す略図である。すべての条件下において、番組全体の長期知覚ラウドネス（圧縮プロファイル内における「ヌルバンド」の中心）を維持することが望ましい特性である。瞬間的補正は不可能であるが、心理音響原理に従って回復／減少バリスティックが形成されれば満足のゆく（ローカルな）ヌルバンドゲインの正規化を行うことができる。
【００１２】
この時、放送エンジニアは、有効なメタデータの存在時にはローカルノルムを無効にするという選択肢を有する。この特性により、放送局がローカルノルムをバックアウトできるようになるとともに、メタデータとしてのデフォルトターゲットマップの特性がより良く理解され、信頼度が上がるようになる。すべてがうまくいけば、放送局特有の動特性の好みを設定する放送局を除き、ローカル圧縮プロファイルのターゲットマップの維持及びヌルバンドゲインの正規化は不必要になる。
【００１３】
音量の正規化は、ヘッドエンドにおけるオーディオコンテンツの取り込みに対処する。この段階では、統計的処理を伴う心理音響モデルを使用してコンテンツを正規化し、長期知覚ラウドネスが安定することを確実にする。本明細書では、自動正規化を遂行するために使用できる例示的な構成要素について説明する。
【００１４】
図２は、本発明の例示的な実施形態による等ラウドネス曲線を示す略図である。等ラウドネス曲線は、１９３３年にＦｌｅｔｃｈｅｒ及びＭｕｎｓｏｎにより行われた最初の測定に基づいて１９５６年にＲｏｂｉｎｓｏｎ及びＤａｄｓｏｎにより測定されたものであり、曲線にはこれらの名前が付けられることが多い。
【００１５】
これらの線は、いずれかの周波数の試験信号音が１ｋＨｚの試験信号音と同じ大きさの音を出すのに必要な音圧を表す。「６０」のマークが付いた線を１ｋＨｚ（ｘ軸上の「１」）の所で見てみると、この「６０」のマークが付いた線は（ｙ軸上の）６０ｄＢの所にある。次に「６０」の線を０．５ｋＨｚ（５００Ｈｚ）に下げてみると、ｙ軸の値は約５５ｄＢである。従って、５５ｄＢのＳＰＬにおける５００Ｈｚのトーンは、人間のリスナには６０ｄＢのＳＰＬにおける１ｋＨｚのトーンと同じ大きさに聞こえる。この原理を使用して音量レベルを制御する。
【００１６】
図３は、本発明の例示的な実施形態による等ラウドネスフィルタを示す略図である。線が上向きにカーブしている所では、その周波数の音に対する反応性が低い。従って、フィルタによりその周波数の音を減衰させる。理想的なフィルタは、等ラウドネスフィルタとは逆になる。再生レベルが不明なので、異なるラウドネスの音に異なるフィルタを使用することは望ましくなく、代表的なカーブの平均をターゲットフィルタとして選択することができる。
【００１７】
オーディオファイル全体にわたるＲＭＳエネルギを計算することはできるものの、この値は、信号の知覚ラウドネスを良好に示すものではなく、とはいえピーク振幅により示される値よりは近いものである。ＲＭＳエネルギを瞬間ごとに計算することにより、以下の処理を使用してより良い解法を得ることができる。
−  信号を５０ｍｓの長さのブロックでサンプリングする。
−  すべてのサンプル値を２乗する。
−  これらの平均値をとる。
−  この平均値の平方根を計算する。
これらの４ステップにより、５０ｍｓブロックごとのＲＭＳの値をさらなる処理に使用することができる。
【００１８】
２５ｍｓと１秒との間における値の影響を検討した後に５０ｍｓのブロック長を選択した。音によっては、２５ｍｓでは知覚ラウドネスを正確に反映するには短すぎる場合もあることが認められた。５０ｍｓを超えると、統計処理後にほとんど変化がないことが認められた。この理由により、５０ｍｓを選択した。
【００１９】
ステレオファイルの取扱いには難点がある。ＲＭＳエネルギを計算する前にこれらをモノラルにまとめることはできるが、この時（各チャネルに反対の信号を有する）いずれかの異相分がゼロに相殺されてしまう（すなわち無音になる）。この方法ではファイルが認識されないので、この処理は良い解法ではない。
【００２０】
代替案は、各チャネルごとに１つずつ２つのＲＭＳ値を計算し、その後これらを加算することである。残念ながら、線形加算では依然としてリスナに聞こえる同じ効果が得られない。これを実証するために、モノラル（単一チャネル）オーディオトラックを検討する。これを１つのスピーカを介して再生し、２つのスピーカを介して再生した音と比較した場合、線形加算では半分の音量になるであろうことが示唆されるが、観測される音量は０．７５倍の大きさとなる。
【００２１】
知覚的には、平方根を計算する前にチャネル信号の平均を加算した場合に近い表示が得られる。パンポットの表現では、これは「等しい電圧」ではなく「等しい出力」を使用していることを意味する。あらゆるモノラル（単一チャネル）信号が２つのスピーカを介して再生されるとも仮定すれば、モノラル信号を一対の同じステレオ信号として処理することができる。このため、ａ及びｂを各チャネルの二乗平均値とした場合、モノラル信号が（ａ＋ａ）／２（すなわちａ）を与えるのに対し、ステレオ信号は（ａ＋ｂ）／２を与える。この後に、平方根が桁上げされてｄＢに変換される。
【００２２】
図４Ａ〜図４Ｃは、本発明の例示的な実施形態による３つのオーディオトラックにおけるＲＭＳエネルギ値のヒストグラムである。図４Ａはスピーチを表し、図４Ｂはポップミュージックを表し、図４Ｃはクラシックミュージックを表す。ファイルを通じて５０ｍｓごとにＲＭＳ信号レベルを計算し、単一のオフセット値を決定して、ファイル全体の知覚ラウドネスを表す。この例示的なヒストグラムは、各ファイルにおいて個々のＲＭＳ値が何回生じたかを示している。
【００２３】
スピーチにおける最も一般的なＲＭＳ値は４５ｄＢ（バックグラウンドノイズ）であったため、この最も一般的なＲＭＳ値が知覚ラウドネスの良い指標でないことは明らかである。平均ＲＭＳ値も、スピーチサンプル並びにクラシックミュージックの場合で同様に誤った判断を導くものである。
【００２４】
代わりに、全体の知覚ラウドネスを判定するための良い方法は、ＲＭＳエネルギ値を数値順にランク付けし、その後リストの最上部に近い値を平均化することである。
【００２５】
ソートされたリストから代表値がどのくらい下回るかを判定するためには、図４Ｂの高度に圧縮されたポップミュージックでは、選択によってほとんど差異は生じない。スピーチ及びクラシックミュージックでは、選択によって大きな差異が生じる。人間の知覚ラウドネスの知覚に最も正確にマッチする値は、以下のように計算することができる。
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【００２６】
「ノーマルレベル」のコンテンツを計算し、その後長期音量を増大又は低減させて−２１ｄＢＦＳの選択された正規化レベルに合致させる。この方法を使用して、スピーチの一部を５．７ｄＢ上げ、ポップの一部を６ｄＢ下げ、クラシックの一部を７ｄＢ下げる。
【００２７】
その後、正規化コンテンツをサーバ、プレイアウト、或いはヘッドエンド又は多くの場合加入者側に常駐する他のいずれかの大容量メモリに記憶する。
【００２８】
図５は、本発明の例示的な実施形態による中間プロセッサを示す略図である。コンテンツがヘッドエンド及びローカル加入者の両方において正規化されたと仮定すると、中間プロセッサは長期音量制御の任務から解放される。とはいうものの、オーディオコンテンツの驚くべき増加及び理解し難い減少の両方を制御するのは、今度は中間プロセッサ（ＩＰ）次第である。これを行うために、前もって正規化したレベルのコンテンツをトラッキングする、コンテンツの上方及び下方境界の制御を使用することができる。ＩＰは、長期レベルのコンテンツを連続的にトラッキングし、境界を調整し、これらを「邪魔にならない所」に保持して、完全なトランスペアレンシーを維持することができる。このタスクを行うための１つの例示的な方法は、上方及び下方境界限度をコンテンツエンベロープとともに「浮かせる」ことである。短期動特性が長期エンベロープの第１の導関数の範囲内にとどまる限り、何も行われない。
【００２９】
図６は、本発明の例示的な実施形態によるダイナミックレンジ曲線（ＤＲＣ）を示す略図である。ＤＲＣはコンテンツの動的「性質」を定める。この曲線は、加入者が、コンテンツの動特性を所定のタイムスロットにおける視聴者デモグラフにより良くマッチするように調整できるようにする。メタデータベースのシステムが正しいときでさえも、時間帯をいくつか越えたときに１つのサイズがすべてに適合するわけではない。ＤＲＣを時間帯で区分して加入者に制御を委ねることにより、この条件を緩和することができる。このようにして、ダイナミックレンジの広い超大作映画は朝早く又は夜遅くに評価するようなものではないこと、及びトークショー又は「ジャッジ」ショーは１つの会話も逃さないように厳密に調整すべきことを考慮に入れて、前もってわかっている番組を賢明かつ予測可能な方法で制御することができる。この処理は、コンテンツの上方及び下方境界に対して調整可能な制御を行うことにより遂行される。
【００３０】
ブースト曲線及びリダクション曲線が−２１ｄＢＦＳ周辺で集まっていることに留意されたい。このレベルが、レガシーコンテンツ及び正しく取り込まれたコンテンツに最も利点のあるレベルであると判定した。選択されたダイナミックレンジ曲線に依存して、完全にトランスペアレントな伝達関数の一部である「デッドバンド」が、コンテンツに対するちょうど正しい制御量を引き出すようにサイズ決めされる。図６でわかるように、圧縮及び制限によってゲインリダクションプロファイルが実行されている間の通常のＡＧＣにより、ゲインブーストプロファイルを処理することができる。
【００３１】
黄色の曲線は圧縮に対応し、緑色の曲線はＡＧＣ機能に対応し、赤色の曲線は制限の結果である。適正なＤＲＣの組み立てをいかにしてきわめて単純に行うことができるかが容易にわかる。
【００３２】
ＤＲＣ「Ａ」は、４ｄＢから４７ｄＢを超える範囲のダイナミックレンジを実証する厳重に制御された曲線を表している。このＤＲＣは極端ではあるが、「ミッションクリティカル」な会話の配信に用途を有することができる。ＤＲＣ「Ｂ」は、より制御性の低い２０ｄＢから４０ｄＢを超える範囲を実証する。この曲線は中間範囲の映画を表すものである。
【００３３】
コンテンツが曲線の赤色又は緑色の部分に陥ったときにはいつでも中間プロセッサの「アラーム」機能が作動する。この処理中、コンテンツレベルが黄色ゾーンに「集まる」まで長期ゲインが調整される。この時点で、低歪みの黄色ゾーンからの別の偏差が検出されるまでアラーム機能は停止する。ＡＧＣが関与している時間中、アラームが作動してオペレータに偏差を通知し、アラームの時間がログ化される。
【００３４】
オーディオ関連のメタデータベースのシステムが、コンテンツの道のりの相手側における消費者の時間帯を予想することは困難である。この現実に照らして、ローカルな時間帯区分、又は加入者が音量境界を１日の時間の関数として制御できるようにするスケジューリングシステムによりＩＰを駆動する。ローカルコンテンツの種類及びスケジューリングが高度に制御されるので、加入者がコンテンツの種類（トーク、アクション、漫画、連続ドラマ）と１日の時間（早朝及び深夜には制御を厳しくする）との両方をマッチさせる処理を時間帯で区分することは単純なことである。
【００３５】
図７は、本発明の例示的な実施形態による日にち及び時間（１５分の軍用時間間隔）によって表した時間帯区分スケジュールである。日にちを別の日にコピーして編集時間を節約することができる。特別なイベント又は突然のスケジュールの変更に合わせて、この時間帯区分スケジュールを（インターネットプロトコルなどを介して）遠隔地で編集することができる。個々の日／時間はプリセットを表す。個々のプリセットは、プログラム可能な特定のダイナミックレンジ曲線を表す。一旦時間帯区分スケジュールを書き終えると、年のうちに何回か変更又は更新するだけでよい。
【００３６】
コンテンツに不具合があっても、ＩＰが追加処理を使用してコンテンツを聴取する楽しみを増やすこともできる。ハミング除去及びノイズ除去が古いコンテンツにとって有用なツールであるのに対し、一時的正規化及び強度正規化は、ステレオコンテンツとミックスされた左右ベースのコンテンツを依然として放送する加入者に対して役立つ。
【００３７】
消費者側において、最終的な知覚的音量調節又は音量ロックを提供することができる。この音量ロックの主な目的は、消費者にダイナミックレンジ曲線及びコンテンツのレベルに対する最終的な制御を行わせることである。消費者は究極のホームシアタを有することも、或いは単なる小型モノクロＴＶを有することもできるという点で、消費者の状態は予測不可能である。消費者は非常にうるさい環境で生活しているかもしれないし、或いは耳が不自由であるかもしれない。消費者には就寝中の小さな子供がいるかもしれないし、或いは耳が不自由であるとともに驚きやすい高齢な身内がいるかもしれない。音量ロックは、音量及び３つのダイナミックレンジ（ワイド、アベレージ及びナロウ）のうちの１つを単純に選択することによる単純な解法を消費者に提供する。
【００３８】
図８は、本発明の例示的な実施形態による消費者「音量ロック」機能を示す略図である。ＡＧＣターゲット機能と、コンプレッサ機能と、リミッタしきい値機能とが連動して、望ましい音量レベルの容易な設定を可能にする。３つのローカルプリセットにより、消費者が、ナロウな、ミディアムな、又はワイドなダイナミックレンジ曲線を選択できるようになる。「ワイド」モードでは、消費者はありのままの放送を信用することを選択している。「ミディアム」モードでは、消費者は緩い制御の下で様々な番組を楽しむことができる。「ナロウ」モードは、暴力的に大音量のコマーシャルが散りばめられたトークショー又は連続ドラマに有用である。
【００３９】
収集された情報は、取り込み、時間帯区分による中間処理、及び消費者制御という３パートシステムの方へ向く。これらの３つの処理のいずれか１つが、それ自体の長所に基づいて消費者経験に役立つことが望ましい。これらを組み合わせることにより、驚くほどのレベルの急上昇又は急降下の無いフェイルセーフ環境がコンテンツのオーディオ部分に提供される。システムはあらゆるレガシーなインフラでも動作し、正規化レベル又はダイナミックレンジ曲線をメタデータに依存して制御することはない。このシステムは、大音量のコマーシャル、又はヘッドエンド及び加入者のエラーに対して改善された性能を示す。取り込み及び中間処理プロトコルが受け入れられれば、利便性を除き消費者が処理を行う必要はない。システムは自律型であり、ひとたびコンテンツが取り込まれ、中間処理の時間帯区分がプログラムされると、人間の介在を必要としない。正しく取り込まれたコンテンツが存在しない場合には、中間処理が非常に小さな及び非常に短期間のトラッキングエラーしか伴わずに知的にレベルを制御する。
【００４０】
図９は、本発明の例示的な実施形態によるラウドネス制御のためのシステムを示す略図である。システム９００は、知覚的ラウドネス推定９０２と、ゲインコントロール９０４と、コンプレッサ９０６と、最終リミッタ９０８とを含み、これらの各々をハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアとの適切な組み合わせの形で実装することができ、またこれらは汎用処理プラットフォーム上で動作する１又はそれ以上のソフトウェアシステムであってもよい。本明細書で使用する場合、「ハードウェア」は、個別の構成要素の組み合わせ、集積回路、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ、又はその他の適当なハードウェアを含むことができる。本明細書で使用する場合、「ソフトウェア」は、２又はそれ以上のソフトウェアアプリケーション内で又は２又はそれ以上のプロセッサ上で動作する１又はそれ以上のオブジェクト、エージェント、スレッド、コード行、サブルーチン、別個のソフトウェアアプリケーション、２又はそれ以上のコード行又はその他の適当なソフトウェア構造、或いはその他の適当なソフトウェア構造を含むことができる。１つの例示的な実施形態では、ソフトウェアは、オペレーティングシステムなどの汎用ソフトウェアアプリケーション内で動作する１又はそれ以上のコード行又はその他の適当なソフトウェア構造、及び特定の目的のソフトウェアアプリケーション内で動作する１又はそれ以上のコード行又はその他の適当なソフトウェア構造を含むことができる。
【００４１】
知覚的ラウドネス推定システム９０２は、心理音響技術及び信号処理技術を使用して、図９に示す例示的な５．１ソースなどの適当なソースの知覚ラウドネスを正確に検出し安定化する。同様に、モノラル信号、ステレオ信号、７．１信号又はその他の適当な信号などの音源を処理することができる。
【００４２】
ゲインコントロールシステム９０４を使用して信号のゲインを増加又は減少させ、知覚的ラウドネス推定システム９０２からの出力、所定のラウドネス制約、又はその他の適当な因子に基づいてラウドネスを修正する。
【００４３】
コンプレッサ９０６を使用して、知覚的ラウドネス推定システム９０２及びゲインコントロールシステム９０４が適切に処理していない短期ラウドネスの変動を制御することができる。１つの例示的な実施形態では、２ｄＢから８ｄＢなどの所定のターゲットレベルを上回る所定の許容短期ピークを可能にするようにコンプレッサ９０６を設定することができる。コンプレッサ ９０６は、０．４０から０．８０などのユーザにより選択される範囲を超える圧縮比に適合することができる。
【００４４】
最終リミッタ９０８を使用して絶対波形ピークレベルを制御することができる。１つの例示的な実施形態では、最終リミッタ９０８は、−１０ｄＢフルスケール（ＦＳ）から０ｄＢＦＳなどの所定の範囲を超えてユーザが選択することができる。
【００４５】
動作中、システム９００は、心理音響技術及び信号処理技術などを使用することにより放送システム又はその他の適当なロケーションにおいてラウドネスを制御して、コンプレッサ及びリミッタなどのその他の適当なラウドネス制御との組み合わせで、音源の知覚ラウドネスを正確に検出し安定化できるようにする。心理音響技術及び信号処理技術をその他の適当なラウドネス制御と組み合わせることにより、システム９００は、発砲音、衝突音、爆発音、又はその他の所望のコンテンツなどの周期的なうるさい音に対して柔らかい会話を補正するような場合のラウドネスの過剰補償を避ける。
【００４６】
図１０は、本発明の例示的な実施形態による知覚的ラウドネス推定のためのシステムを示す略図である。ソースオーディオ信号のオーディオチャネルｘ1（ｔ）からｘN（ｔ）まで（Ｎはソースオーディオデータのチャネル数を表す適当な整数）が、複合時間／周波数フィルタバンク１００２ａから１００２ｎまでを通じて処理され、これが時間領域信号ｘ１（ｔ）からｘＮ（ｔ）までを対応する周波数領域信号ｘ1（ｆ）からｘN（ｆ）までに変換する。その後、個々のサブバンド｜ｘ1（ｆ）｜から｜ｘN（ｆ）｜までの振幅が、対応する知覚的平坦性スケーリング１００４ａから１００４ｎまでに入力され、これが個々の対応するサブバンドの振幅に適用されるスケーリング値ａ1からａNまでを生成する。
【００４７】
個々のチャネルのオーディオスペクトルを知覚的平坦性測定に比例してスケーリングした後、次式などに従ってすべてのチャネルａ1｜ｘ1（ｆ）｜からａN｜ｘN（ｆ）｜までを定出力加算１００６により加算する。
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【００４８】
定出力加算は定出力パニング法から導き出され、これを使用して、スピーカを介してオーディオ信号を再生した場合にはリスニングの「スイートスポット」に存在するであろう個々のサブバンドごとの音響出力レベルをモデル化することができる。定出力加算を使用して音響出力レベルをモデル化することにより、チャネルを加算するだけでなく、入力チャネル数の拡張性を提供するための知覚的に適切な方法が提供される。定出力加算１００６は、結合オーディオスペクトルＹ（ｆ）を出力する。
【００４９】
等ラウドネス成形１００８は、フレッチャーマンソンカーブ又はその他の適当な等ラウドネス曲線などの等ラウドネス曲線を使用して結合オーディオスペクトルＹ（ｆ）を処理し、これにより一般的な人間のリスナには異なるラウドネスレベルでは異なる周波数が認識されるという現象をモデル化する。例えば、所定の音圧レベル（ＳＰＬ）では、平均的なリスナは１〜４ｋＨｚ周辺の中間周波数の方が低又は高周波数よりも音が大きいと感じる。等ラウドネス成形１００８は等ラウドネス成形スペクトルＹEL（ｆ）を生成する。
【００５０】
等ラウドネス成形スペクトルＹEL（ｆ）の個々のサブバンドを４乗し、その後知覚帯域グループ化１０１０により知覚帯域にグループ化する。このスペクトルＹEL（ｆ）の４乗は、その後の帯スペクトルＹEL（ｂａｒｋ）を０．２５乗する処理を補償するために行う。その後、すべての圧縮知覚帯域ＹEL（ｂａｒｋ）0.25を加算１０１２により加算し、ｄＢに変換した結果、所定のオーディオセグメントの知覚的ラウドネス推定ＰＬＥが得られる。
【００５１】
図１１は、本発明の例示的な実施形態による知覚的平坦性スケーリングのためのシステムを示す略図である。知覚帯域グループ化１１０２が、スペクトル｜Ｘ1（ｆ）｜を知覚帯域にグループ化するとともに出力｜Ｘ1（ｂａｒｋｓ）｜を生成する。スペクトル平坦性測定１１０４が知覚帯域｜Ｘ1（ｂａｒｋｓ）｜におけるスペクトル平坦性測定を計算し、この結果知覚的平坦性測定ＰＦＭが得られる。高い知覚的平坦性測定は、信号がすべての知覚帯域においてほとんど等しい量のエネルギを有することを示しており、ピンクノイズの場合と同様に聞こえることが予想される。低い知覚的平坦性測定は、信号エネルギが少数の知覚帯域に集中していることを示しており、トーンの混合の場合と同様に聞こえることが予想される。
【００５２】
その後、インバータ１１０６により知覚的平坦性測定ＰＦＭをスケーリング値ａiに変換し、これを使用して乗算器１１０８により｜Ｘ1（ｆ）｜のスペクトル全体をスケーリングする。広帯域かつ知覚的に平坦な信号は、一般にこれらの知覚ラウドネスに対して高すぎるエネルギレベルを有するという経験的観測に基づいて、ＰＦＭが高い場合にはスケーリング係数ａiが低いことが望ましく、ＰＦＭが低い場合にはスケーリング係数ａiが高いことが望ましい。１つの例示的な実施形態では、スケーリング値ａiは、知覚的に平坦な材料の場合の−６ｄＢから知覚的に調性的な材料の場合の０ｄＢまでの範囲を有することができる。
【００５３】
図１２は、本発明の例示的な実施形態によるラウドネスレベリングを行うためのシステムを示す略図である。システム１２００は、知覚的ラウドネス推定システム９０２から単純な一次ローパスフィルタを介して受け取った短期知覚的ラウドネス推定（ＰＬＥｓ）を平滑化する。
【００５４】
減算器１２０８に入力されるＴＡＲＧＥＴ知覚ラウドネスレベルを予め定め、ユーザが設定し、或いはその他の方法により決定することができる。エンドユーザの再生音量レベルは不明であるため、ターゲットラウドネスレベルはＳＰＬではなくｄＢＦＳで設定することができる。例えば、ユーザがターゲットラウドネスレベルを−２０ｄＢＦＳになるように選択した場合、補正されたオーディオ信号は、等しい知覚ラウドネスを保持しながら−２０ｄＢＦＳの長期平均レベルを有するようになる。
【００５５】
システム１２００はフィルタＬＰ１  １２０２及びＬＰ２  １２０４を含み、これらは一次無限インパルス応答ローパスフィルタ又はその他の適当なフィルタであってもよい。フィルタＬＰ１  １２０２はラウドネス補正信号の立上がり時間に基づいて制御され、フィルタＬＰ２  １２０４はラウドネス補正信号の立下がり時間に基づいて制御される。フィルタＬＰ１  １２０２及びフィルタＬＰ２  １２０４の両方を介してＰＬＥ値が送信され、平滑化したＰＬＥ値として最大出力がｍａｘ１２０６により選択される。実際には、立下がり時間値よりも速い立上がり時間値が使用される。この処理の結果、立ち上りイベントを制御する立上がり時間フィルタＬＰ１  １２０２、及び減衰イベントを制御する立下がり時間フィルタＬＰ２  １２０４が得られる。
【００５６】
ラウドネス補正に対して可変速度処理を行うためにフィードバックループが存在する。現在の平滑化したＰＬＥ値と前回の平滑化したＰＬＥ値との間の差分としてＤＥＬＴＡ値が計算される。ＤＥＬＴＡ値が、所定の又はユーザ定義のしきい値を超えた場合、フィルタＬＰ１  １２０２及びフィルタＬＰ２  １２０４のためのカットオフ周波数が所定の又はユーザ定義のＦａｓｔRT及びＦａｓｔFTの値にそれぞれ設定される。ＤＥＬＴＡ値の値がしきい値よりも下がった場合、カットオフ周波数が所定の又はユーザ定義のＳｌｏｗRT及びＳｌｏｗFTの値に設定される。この単純なフィードバックループ及び可変数の平滑化を組み入れることは、ラウドネスの急激な立ち上りが生じた際にこれを捕捉するのに役立つ。
【００５７】
減算器１２０８により、ＴＡＲＧＥＴ値と平滑化したＰＬＥ値との間の差分として最終補正値が計算される。その後、加算器１２１０ａから１２１０ｎまでにより、この補正値がソース信号ｘ1（ｆ）からｘN（ｆ）までのすべてのチャネルに適用され、周波数／時間変換１２１２ａから１２１２ｎまでにより、ラウドネス補正出力信号ｙ1（ｔ）からｙn（ｔ）までがそれぞれ生成される。
【００５８】
本明細書では、本発明のシステム及び方法の例示的な実施形態について詳細に説明したが、当業者であれば、添付の特許請求の範囲及び思想から逸脱することなくシステム及び方法に様々な置換及び修正を行うことができることも認識するであろう。
【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４Ｃ】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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