(57)【要約】  【課題】簡単な回路構成で、音圧帯域の圧縮と伸長を組み合わせて行なうことができ、処理後の音の歪みを極力小さくし得る音信号の加工手段を提供する。    【解決手段】周波数帯域を分割する複数の第１フィルタと、この第１フィルタを通過した音信号Ｖを入力して、その振幅を下式の関係を満たすように変換する複数の音信号圧縮・伸長処理手段と、その出力の音信号Ｗから、それぞれの分割周波数帯域の上限を超える高周波成分を除去する複数の第２フィルタと、この第２フィルタの出力信号を合成する合成装置を備えた音信号の加工装置及び加工方法。          Ｗ ＝ sgn(Ｖ)・Ｃ・|Ｖ／Ｖｃ|n                【選択図】図１
2005160038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音信号の持つ周波数帯域を複数の分割周波数帯域に周波数分割する複数の第１フィルタと、複数の第１フィルタを通過した音信号のそれぞれを入力して、その振幅を下式の関係を満たすように変換する複数の音信号圧縮・伸長処理手段と、複数の音信号圧縮・伸長処理手段からそれぞれ得られる音信号から、それらに対応する分割周波数帯域の上限を超える高周波成分をそれぞれ除去する複数の第２フィルタと、この複数の第２フィルタの出力信号を合成する合成装置を備えた音信号の加工装置。
Ｗ ＝ sgn(Ｖ)・Ｃ・|Ｖ／Ｖｃ|ｎ                ………(１)
ここで、Ｖ：音信号圧縮・伸長処理手段への入力音信号の瞬時値
Ｖｃ：処理目的に応じて設定される入力音信号の正の基準値
Ｗ：音信号圧縮・伸長処理手段からの出力音信号の瞬時値
sgn(Ｖ)：符号関数（Ｖ＞０で＋１、Ｖ＜０で−１）
Ｃ：比例定数
ｎ：処理目的に応じて設定されるべき指数
【請求項２】
入力された音信号を、それぞれに異なる複数の周波数帯域の音信号に周波数分割するステップと、この周波数分割された音信号のそれぞれの振幅を、前記(１)式の関係を満たす音信号に変換するステップと、この変換された各音信号から、変換により生じる高周波成分をそれぞれ除去するステップと、この高周波成分が除去された各音信号を合成するステップとを具備することを特徴とする音信号の加工方法。
【請求項３】
前記音信号振幅の変換ステップにおいて、複数の周波数帯域に周波数分割された音信号の全部又は一部について、前記(１)式中で|Ｖ|≧Ｖｃのときにｎを１より小さい所定の値とし、|Ｖ|＜Ｖｃのときにｎを１より大きい所定の値として、音信号振幅の変換処理を行なうことを特徴とする請求項２記載の音信号の加工方法。
【請求項４】
音信号の持つ周波数帯域を複数の分割周波数帯域に周波数分割する複数の第１フィルタと、複数の第１フィルタを通過した音信号のそれぞれを入力して、その振幅を下記(２)式の関係を満たすように変換する複数の音信号圧縮・伸長処理手段と、複数の音信号圧縮・伸長処理手段からそれぞれ得られる音信号から、それらに対応する分割周波数帯域の上限を超える高周波成分をそれぞれ除去する複数の第２フィルタと、この複数の第２フィルタの出力信号を合成する合成装置を備えた音信号の加工装置。
Ｗ ＝ sgn(Ｖ)・Ｃ・（|Ｖ|ｎ−Ｖｃｎ）            ………(２)
ただし、|Ｖ|＜ＶｃではＷ＝０とする。
ここで、Ｖ：音信号圧縮・伸長処理手段への入力音信号の瞬時値
Ｖｃ：処理目的に応じて設定される入力音信号の正の基準値
Ｗ：音信号圧縮・伸長処理手段からの出力音信号の瞬時値
sgn(Ｖ)：符号関数（Ｖ＞０で＋１、Ｖ＜０で−１）
Ｃ：比例定数
ｎ：処理目的に応じて設定される正のべき指数
【請求項５】
入力された音信号を、それぞれに異なる複数の周波数帯域の音信号に周波数分割するステップと、この周波数分割された音信号のそれぞれの振幅を、前記(２)式の関係を満たす音信号に変換するステップと、この変換された各音信号から、変換により生じる高周波成分をそれぞれ除去するステップと、この高周波成分が除去された各音信号を合成するステップとを具備することを特徴とする音信号の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、音信号の加工装置および加工方法に関する。この発明は、スピーカにより音（音声、音響）を発生する装置、例えばＣＤ、ＭＤ、磁気テープ等の記録媒体から音信号を再生する再生装置、テレビ、ラジオ、電話器（携帯電話を含む）等の、電気信号（電波）を受信し、復調、増幅等の処理をして音信号を出力する受信（受話）装置、補聴器等のマイクロフォンにより採取した音を処理してスピーカから出力する装置等に適用される。またこの発明は、時間的に変動する振動または波動現象、例えば心電図の処理等にも適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
上記の各種音声、音響装置では、音の記録、再生、出力の処理において、音の持つ音圧帯域（小さい音から大きい音までの範囲）に応じて、信号帯域の圧縮、伸長、ノイズ低減、増幅技術等さまざまな工夫がなされているが、最終的に出力される音は、できるだけ元の音（音源の音）に近いものにするというのが原則である。すなわち、小さな音は小さく、大きな音は大きく出力することになる。
【０００３】
例えばＣＤに記録される音の音圧帯域は９０ｄＢもある。このような広い音圧帯域の音を静かな環境下で再生するという前提があれば、上記の原則に従うことが好ましいし、音を静かな環境下で再生すれば細かなニュアンスを聞き取ることができる。
【０００４】
しかしながら、常に静かな環境が確保できるとは限らない。雑音が多い場所でヘッドフォン又はイヤフォンを用いて再生装置の再生音を聞く場合や、工場等の騒音下で携帯電話を用いる場合等においては、小さな音は周囲の騒音により聞き取りにくくなる。騒音下で人が聞き取る音の大きさＬと音の強度Ｉの関係はＬｏｃｈｎｅｒとＢｕｒｇｅｒによって、
Ｌ ＝ Ｃ（Ｉｎ−Ｉ０ｎ）
で与えられている（下記非特許文献１）。ここでＣは定数、Ｉ０は騒音によって決まる臨界値、ｎはべき指数である。Ｉ０より小さな音は聞き取ることができない。
【０００５】
小さな音を聞くためにボリュウム（音圧レベル）を上げれば、大きな音は過大な音圧になり、聴覚器官の障害を引き起こすおそれもある。したがって、このような場合には、小さい音の増幅度を大きく、大きな音の増幅度を小さくして、音圧帯域を圧縮する音信号の加工が必要になる。
【０００６】
また、聴覚障害者のための補聴器も、上記と同様な音信号の加工が必要である。高齢者に多い感音性難聴では、微弱な音の増幅機能がなくなってしまう一方で、強い音は健聴者と同様に聞こえる。そのため、小さな音の増幅率を相対的に大きくして、音圧帯域を圧縮することが必要である。
【０００７】
このような音圧帯域の圧縮には非線形の増幅を行なう必要が有り、これによって音に歪みが生じたり、母音と子音の音圧バランスが崩れたりして、聞き取りにくい又は耳ざわりな音になるという問題が常に付随する。これを軽減するため、従来から種々の手段が検討されてきた。例えば、可聴音域を複数の周波数帯域に分割し、各帯域で増幅器の増幅度を制御したり、各帯域で増幅後の音信号中の高周波成分をフィルタで除去したりする方法が種々提案されている（下記特許文献１、２など）。
【０００８】
また、近年音信号をデジタル化し、デジタル信号処理を用いて利得や周波数特性を変化させ、入力音を感音性難聴者の狭くなった可聴音圧帯域に収まるような処理を行なう方法も種々提案されている（下記非特許文献２など）。
【特許文献１】特開昭５６−１３６０９９号公報
【特許文献２】特開平５−６４２９７号公報
【非特許文献１】Lochner J.P.A and Burger J.F.，Acoust.Soc.Am.，pp.1705-1707(1961)
【非特許文献２】浅野太他：日本音響学会誌，４７巻６号，pp.373-379(1991)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の音圧帯域圧縮法では、圧縮後の音に生じる歪みを完全に除去するとが難しく、加工後の音が聞きにくかったり、不自然になったりすることが多かった。また、入力音の変化に対応して、増幅率を変化させる自動利得制御（ＡＧＣ）式の方法も種々提案されているが、フィードバック回路や比較回路等を必要とし、回路構成が複雑になるという問題がある。
【００１０】
一方、全音圧域を一様に圧縮したのでは、ごく僅かな騒音や雑音も大きく増幅され、補聴器ではハウリングが問題となる。したがって、音圧の低い領域においては、ごく微弱な音の増幅を抑え、やや大きい音の増幅度を高めるという音圧帯域の伸長が必要になる。すなわち、音圧圧縮と音圧伸長を組み合わせた音信号の加工が必要となるが、従来この両者を同時に実現する簡便な手段が得られているとは言い難い。
【００１１】
そこで本発明は、簡単な回路構成で、音圧帯域の圧縮と伸長を組み合わせて行なうことができ、処理後の音の歪みを極力小さくし得る音信号の加工装置と加工方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するための本発明の音信号の加工装置の第一は、音信号の持つ周波数帯域を複数の分割周波数帯域に周波数分割する複数の第１フィルタと、この第１フィルタを通過した音信号のそれぞれを入力して、その振幅を下式の関係を満たすように変換する複数の音信号圧縮・伸長処理手段（以下、単に「音信号処理手段」という）と、この音信号処理手段からそれぞれ得られる音信号から、少なくともそれらに対応する分割周波数帯域の上限を超える高周波成分をそれぞれ除去する複数の第２フィルタと、この複数の第２フィルタの出力信号を合成する合成装置を備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
Ｗ ＝ sgn(Ｖ)・Ｃ｜Ｖ／Ｖｃ｜ｎ                ………(１)
ここで、Ｖ：音信号処理手段への入力音信号の瞬時値
Ｖｃ：処理目的に応じて設定される入力音信号の正の基準値
Ｗ：音信号処理手段からの出力音信号の瞬時値
sgn(Ｖ)：符号関数（Ｖ＞０で＋１、Ｖ＜０で−１）
Ｃ：比例定数
ｎ：処理目的に応じて設定される冪（べき）指数
また、上記第一の音信号の加工装置は、前記複数の音信号圧縮・伸長処理手段において、前記(１)式中で|Ｖ|≧Ｖｃのときにｎを１より小さい所定の値とし、|Ｖ|＜Ｖｃのときにｎを１より大きい所定の値として、音信号振幅の変換処理を行なう機能を備えたものであることが好ましい。
【００１４】
本発明の音信号の加工方法の第一は、入力された音信号を、それぞれに異なる複数の周波数帯域の音信号に周波数分割するステップと、この周波数分割された音信号のそれぞれの振幅を、前記(１)式の関係を満たす音信号に変換するステップと、この変換された各音信号から、変換により生じる高周波成分をそれぞれ除去するステップと、この高周波成分が除去された各音信号を合成するステップとを具備することを特徴とするものである。
【００１５】
また、上記第一の音信号の加工方法は、上記の音信号振幅の変換ステップにおいて、複数の周波数帯域に周波数分割された音信号の全部又は一部について、前記(１)式中で|Ｖ|≧Ｖｃのときにｎを１より小さい所定の値とし、|Ｖ|＜Ｖｃのときにｎを１より大きい所定の値として、音信号振幅の変換処理を行なうものであってもよい。
【００１６】
本発明の音信号の加工装置の第二は、音信号の持つ周波数帯域を複数の分割周波数帯域に周波数分割する複数の第１フィルタと、複数の第１フィルタを通過した音信号のそれぞれを入力して、その振幅を下記(２)式の関係を満たすように変換する複数の音信号処理手段と、この音信号処理手段からそれぞれ得られる音信号から、それらに対応する分割周波数帯域の上限を超える高周波成分をそれぞれ除去する複数の第２フィルタと、この複数の第２フィルタの出力信号を合成する合成装置を備えた音信号の加工装置である。
【００１７】
Ｗ ＝ sgn(Ｖ)・Ｃ・（|Ｖ|ｎ−Ｖｃｎ）            ………(２)
ただし、|Ｖ|＜ＶｃではＷ＝０とする。
ここで、Ｖ，Ｖｃ，Ｗ，sgn(Ｖ)及びＣは上記(１)式の場合と同様に定義される。また、ｎは処理目的に応じて設定される正のべき指数である。
【００１８】
この第二の音信号の加工装置は、前記音信号処理手段においてはｎを１より小さな所定の値として信号圧縮を行い、ｎを１より大きい所定の値として信号の伸長を行う。
また、本発明の音信号の加工方法の第二は、入力された音信号を、それぞれに異なる複数の周波数帯域の音信号に周波数分割するステップと、この周波数分割された音信号のそれぞれの振幅を、前記(２)式の関係を満たす音信号に変換するステップと、この変換された各音信号から、変換により生じる高周波成分をそれぞれ除去するステップと、この高周波成分が除去された各音信号を合成するステップとを具備することを特徴とするものである。
【００１９】
ここで、音信号とは音声信号および音響信号を含む概念である。音信号を加工装置に入力する前段において、または加工装置の出力音信号をその後段において（スピーカに与える前段において）、および上記の両方において、増幅器で増幅することを妨げるものではない。スピーカとはヘッドフォン、イヤフォン等を含み、音信号（電気信号）を音に変換する装置を意味する。
【００２０】
本発明の好ましい実施態様では、加工装置に与えられる音信号はデジタル形式である。この場合には、第１フィルタおよび第２フィルタはデジタル・フィルタであり、音信号処理手段もデジタルの信号処理手段である。加工装置の出力デジタル信号は、アナログ信号に変換されてスピーカに与えられる。もっとも、加工装置の一部の構成要素をアナログ信号処理回路で実現することもできる。例えば、第１フィルタをアナログ・フィルタで実現し、第１フィルタの出力信号をデジタル信号に変換して、音信号処理手段に与えることもできる。
【００２１】
複数のフィルタ、複数の音信号処理手段とは、時分割処理を行なうものを含む。例えば、一つの音信号処理手段に、時分割で複数の第１フィルタの出力を順次与え、時系列的に処理する形態も、複数の周波数帯域の音信号を別々に処理するという意味で、複数の音信号処理手段に該当する。このことは、複数の第１、第２フィルタについても同じである。
【００２２】
上記第一の音信号の加工装置の一実施態様として、全音圧帯域で一様な音圧圧縮を行なう態様がある。例えば、(１)式においてＶｃをＶの最大値（以下、最大値の絶対値をＶｍａｘとする）に設定し、０＜ｎ＜１に設定すれば、Ｖｃで規格化された入力音信号の瞬時値（Ｖ／Ｖｃ）がｎ乗されて音信号処理手段から出力される。|Ｖ|がＶｃに近い範囲では増幅率は小さいが、|Ｖ|が小さくなるほど増幅率は大きくなって、音圧帯域の圧縮が行われる。実用的にはｎ＝０．３〜０．８とすることが多い。
【００２３】
なお、この実施態様においては、第１フィルタで分割された各周波数帯域において、それぞれ同一モードの（(１)式のｎ，Ｃの値が同じ）音圧圧縮を行なってもよいが、処理目的によっては、各周波数帯域でｎやＣの値を変えて、音信号の加工を行なってもよい。また、Ｖｃの値を中間の音圧に設定し、この値を中心にした音圧圧縮（|Ｖ|がＶｃの時に増幅率が１）をしてもよい。
【００２４】
また、上記第一の音信号の加工装置の他の実施態様として、全音圧帯域をＶｃの値を境界として２分割し、その両側でｎの値を変えて、モードの異なる音圧圧縮及び／又は音圧伸長を行なう形態がある。例えば、通常会話の音圧範囲の下限付近にＶｃの値を設定し、|Ｖ|がＶｃより大きい範囲ではｎ＜１として音圧圧縮し、|Ｖ|がＶｃより小さい範囲ではｎ＞１として音圧伸長すれば、単純な音圧圧縮の機能のみならず、微弱な環境騒音を遮断するという機能も兼ね備えることができる。
【００２５】
本発明の第二の音信号の加工装置においては、第１フィルタで分割された各周波数帯域において、それぞれ同一モードの（(２)式のｎ，Ｃの値が同じ）音圧圧縮または伸長を行なってもよいが、処理目的によっては、各周波数帯域でｎやＣの値を変えて、音信号の加工を行なってもよい。
【００２６】
上記の第一及び第二の音信号の加工装置のいずれにおいても、音圧帯域の圧縮・伸長は非線形増幅であるから、波形に歪みが生じ、高周波成分が発生する。この高周波成分が第２フィルタによって除去される。第２フィルタによって高周波成分を除去するためには、これを通過する本来の音信号の周波数帯域を限定しておく必要が有り、この目的のために第１フィルタが設けられている。したがって、第１フィルタと第２フィルタとは、基本的に通過周波数帯域が対応している（重なっている）。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、上記のように構成されているため、まず第一に、単一の回路構成で多様な音信号の加工が可能であるという特徴を有する。本発明の好ましい実施形態では、少なくとも音信号処理手段はデジタル処理であるから、(１)または(２)式におけるパラメータｎ，Ｃ，Ｖｃを変えて処理することに何の困難さもない。各周波数帯域毎にこれらの値を変えることも容易である。したがって本発明は、上述のような補聴器、聴音器等での微弱音の選択的拡大という用途のみならず、音楽データの加工や、音声認識装置に入力する音の前処理、音響を用いた各種診断法のデータ処理等に広く用いることができる。
【００２８】
第二に、本発明によれば、音信号の圧縮・伸長等の加工後の歪みの除去が容易である。正弦波形の純音を(１)または(２)式に基づいて音圧圧縮した後の波形を解析すると、奇数次（３次以上）の高調波のみが重畳されていることが知れる。この高調波は、低域通過フィルタで容易に除去できる。実際の音信号は複合音であるが、本発明では第１フィルタで周波数成分をオクターブバンド幅程度に分割して処理しているため、おおむね純音と同様に加工後の音信号の歪みを除去することができる。
【００２９】
本発明の音信号の加工装置の構成要素は、フィルタと合成装置と音信号処理手段のみである。前２者はごく普通に用いられるものであり、デジタル処理の場合、後者は簡単な演算機能を有する複数の専用演算器、デジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）又はパソコン等の汎用計算機を用いて行なうことができる。したがって、本発明は、従来のＡＧＣ方式等の音信号の加工装置と比較して、比較的簡単な装置で安価に実現できるという特色を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１は、本発明の実施例である音信号の加工装置の電気的構成を示すブロック図である。この装置の入力端子に入力される音信号は、例えばＣＤ，ＭＤ等から再生された音信号、テレビ、ラジオ、電話器等において受信した信号を復調して得られた音信号（または受信信号そのもの）、補聴器においてマイクロフォンにより採取した音信号などである。本実施例では、音信号は図示していないＡ／Ｄ変換器により、デジタル信号に変換された後、複数の第１フィルタ１に入力される。
【００３１】
複数の第１フィルタ１は、それぞれデジタル・フィルタであり、入力音信号の持つ周波数帯域を、複数の異なる分割周波数帯域に周波数分割する。フィルタ１は基本的にバンドパス・フィルタであるが、最も低い周波数帯域を通過させるフィルタはロウパス・フィルタでもよく、最も高い周波数帯域を通過させるフィルタはハイパス・フィルタでもよい。入力音信号の各周波数成分は、それぞれ対応する周波数帯域のフィルタ１を通過する。
【００３２】
複数の信号（圧縮・伸長）処理手段２には、それぞれ対応する第１フィルタ１を通過した音信号が入力される。信号処理手段２は、音圧に相当する電圧の瞬時値Ｖを、(１)式に基づいて出力電圧Ｗに変換する。(１)式におけるＶｃ，ｎ，Ｃは、パラメータとして予め設定しておけばよい。この信号処理手段２は、ＤＳＰで処理することが出来るが、簡単な演算機能を有する専用の演算器を複数台用いて、各周波数帯域で並列に処理してもよい。しかし、必ずしもリアルタイムで処理する必要がない場合は、汎用の計算機を用いて、各周波数帯域のデータを一旦メモリーに蓄積し、これらを順次時系列的に処理してもよい。
【００３３】
(１)式により音信号の加工を行なう場合は、Ｖｃはｎの値を切り替える音圧レベルに設定すればよい。また、(２)式により音信号の加工を行なう場合は、Ｖｃは出力を零とする上限の音圧レベルに設定すればよい。いずれの場合も、べき指数ｎは音圧圧縮又は伸長（ｎ＜１で音圧圧縮、ｎ＞１で音圧伸長）の程度に対応するパラメータで、ｎが小さい（大きい）ほど音圧帯域圧縮（伸長）の程度が大きい。Ｃは増幅率に相当する比例定数である。これらのパラメータＶｃ，ｎ，Ｃの組み合わせを適宜選択することにより、いかなるモードの音圧圧縮・伸長処理も簡便に行い得ることが本発明の特徴である。
【００３４】
(１)式による音信号の加工の一例として、０〜１００ｄＢの信号を扱う場合、Ｖｃ＝|Ｖｍａｘ|、ｎ＝０．５、Ｃ＝１として音圧圧縮した場合の出力音圧の計算結果を図２に示す。ここで、Ｖｍａｘは入力信号の最大値であり、１００ｄＢに相当する。このような音圧圧縮特性は、補聴器に好適である。
【００３５】
なお、(２)式による音信号の加工の一例として、０〜１００ｄＢの信号を扱う場合、Ｖｃ＝０、ｎ＝０．５として音圧圧縮した場合の出力音圧の計算結果は、先の図２の結果と同様になる。ここで、ＣはＷの最大値が１００ｄＢとなるように選んでいる。このような音圧特性は、補聴器の基本的な増幅特性として好適である。
【００３６】
分割周波数帯域ごとに、音圧レベルが帯域圧縮（伸長）された音信号処理手段２の出力Ｗは、それぞれ対応する第２フィルタ３に入力される。第２フィルタ３は、音信号処理手段２における圧縮（伸長）処理により生じた高周波成分を除去するものであり、具体的にはデジタル・フィルタにより実現される。第２フィルタ３は、高周波成分の除去が目的であるから、ロウパス・フィルタを用いることができ、その遮断周波数は、対応する第１フィルタ１の上限周波数に対応（合致）している。
【００３７】
一例として、１ｋＨｚの正弦波（純音）を、(１)式においてｎ＝０．４，Ｃ＝１として圧縮処理した後の波形を図３に示す。図中実線は元の正弦波、破線は圧縮後の波形である。このように歪みの生じた波形をＦＦＴ解析した結果を図４に示す。図に見られるように、歪み成分は奇数次の高調波に限られており、オクターブバンド幅のフィルタによりこの歪み成分を除去して、元の正弦波に戻しうることが知れる。なお、１ｋＨｚの正弦波の例のみ示しているが、周波数に依存せず同様の結果となる。
【００３８】
分割周波数帯域ごとに第２フィルタ３を通過した音信号は、加算器４により合成され、出力音信号となる。加算器４はコンピュータまたはプロセッサにより実現することができる。したがって、音信号の加工装置の全体をコンピュータまたはプロセッサにより実現することが可能である。加算器４の出力信号は、Ｄ／Ａ変換器でアナログ信号に変換され、必要に応じて駆動増幅器を経て、スピーカに与えられる。
【００３９】
次に、本発明を補聴器に適用する場合について説明する。ＰＨＯＮＡＫ社のＬＰＰという難聴者の特性を測定する機器により、ある難聴者の聴力を測定し、健聴者と同レベルに聞こえるために必要な出力音圧Ｗを調査した結果の例を図５に示す（図中の●印が測定結果）。この結果から、入力音圧Ｖが５０ｄＢの時は約４０ｄＢ増幅し、Ｖが８０ｄＢの時は約２０ｄＢ増幅すると、健聴者と同様に聞こえることが知れる。このデータに基づいて、望ましいｎの値を求めると、ｎ＝０．４となる。すなわち、Ｗ∽Ｖ０．４となるように音圧圧縮すればよいことが分かる。
【００４０】
しかし、音圧の低い（例えば２０ｄＢ以下の）領域まで、このまま音圧圧縮すると、僅かな環境騒音が過大に増幅されて、うるさく感じられる場合がある。そのため、(１)式により音信号の加工を行なう場合は、４０ｄＢ程度以下の音圧域では、逆に音圧を伸長することが好ましい。この音圧伸長域ではｎ＝２〜３程度にすればよい。前述の難聴者に適した音圧圧縮・伸長の組み合わせとして、音圧レベル０〜１００ｄＢの入力信号の４０ｄＢ（振幅で１００ｄＢの１／１０３に相当する）のところでべき指数を切り替えることとし、Ｖｃ＝|Ｖｍａｘ|／１０３，ｎＬ＝０．４，ｎＨ＝３，Ｃ＝２００Ｖｃとするのが適当である。これを式に書くと、
|Ｖ|≧Ｖｃで、  Ｗ＝ sgn(Ｖ)・２００Ｖｃ・｜Ｖ／Ｖｃ｜０．４
|Ｖ|＜Ｖｃで、  Ｗ＝ sgn(Ｖ)・２００Ｖｃ・｜Ｖ／Ｖｃ｜３
となる。この関係は図５の実線で示される。このように、パラメータの設定により、音圧圧縮・伸長の形を任意に変えられることが本発明の特徴である。
【００４１】
一方、(２)式により音信号の加工を行なう場合も、４０ｄＢ程度以下の音圧域では、音圧を小さくすることが好ましい。従って、Ｖｃを入力信号の３０ｄＢ程度に相当する値に設定するのが適当である。この関係は図５の破線で示される。このように、(２)式による音信号の加工でも、パラメータの設定により、音圧圧縮・伸長の形を任意に変えられることは上記と同様である。
【００４２】
次に、本発明を音質調整装置に適用する場合について説明する。ピアノを音源とし、図１のような回路構成で、かなり高音の周波数帯域の音を加工処理し、加工後の音と元の音で感覚的な比較を行なった。６人の被験者により、「音の柔らかさ・硬さ」の感覚的な差を７段階に評価して貰った。０は差なし、１〜３は数字の順に加工後の音が柔らかい（３が差大、２が差中、１が差小）、−１〜−３は数字の順に加工後の音が硬いという評価である。なお、音の圧縮・伸長はｎ＝０．８，０．９，１．１，１．２の４段階で行い、Ｖｃ＝|Ｖｍａｘ|，Ｃ＝Ｖｃとした。また、通過周波数帯域は、５．３〜６．４ｋＨｚでテストした。
【００４３】
評価結果を図６に示す。図中の符号Ａ〜Ｆは評価者の区別を表す。図に見られるように、(１)式のべき指数ｎが０．８から１．２と大きくなるにしたがって、明らかに「音が柔らかい」という評価が増えていくことが分かる。このような音の加工処理は、音質調整装置として応用し得ることは勿論であるが、本発明者らの知見によれば、音声識別においても、本発明の加工処理を適用することにより、識別性が顕著に向上することが確かめられている。また、音響による欠陥検査（打診検査）においても、本発明の加工処理を適用することにより、適中率が向上することが確かめられている。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施例である音信号の加工装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の方法により音圧帯域の圧縮をした場合の出力音圧の計算結果の例を示す図である。
【図３】本発明の方法により正弦波を音圧圧縮したときの処理後の波形の変化の例を示す図である。
【図４】図３の処理後の波形をＦＦＴ解析した結果を示す図である。
【図５】難聴者の聴力特性の測定結果の例を示す図である。
【図６】本発明の方法をピアノ音源の音質調整に用いた場合の処理前後の音質の評価結果の例を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  第１のフィルタ
２  音信号圧縮・伸長処理手段
３  第２のフィルタ
４  合成装置
【図１】
2005160038.tif 000003
【図２】
2005160038.tif 000004
【図３】
2005160038.tif 000005
【図４】
2005160038.tif 000006
【図５】
2005160038.tif 000007
【図６】
2005160038.tif 000008