(57)【要約】単一の制御により、動画サウンドトラックの再生において音量と圧縮の程度の両方が決められる。制御設定を行なうことにより、ダイアログのレベルを実質的に変化させないで、圧縮又は制限により、映画のサウンドトラックでの最も音量の大きなレベルを減少させ、ダイアログが静かになりすぎて理解できなくなるという危険をおかさずに、聴取からの苦情の理由をなくす。
2006524968.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動画サウンドトラック再生システムであって、複数のサウンドトラックチャンネルを有し、
再生時のチャンネル音量推定装置であって、前記サウンドトラックチャンネルまたは前記サウンドトラックチャンネルに関連するデータに応答して、音量の推定レベルを提供する、音量推定装置と、
チャンネルに適用されるゲインと圧縮の両方を調整する制御装置であって、各チャンネルにおけるそれぞれの基準レベルを有する信号がそれぞれ標準音響レベルで再生されるような標準設定を含む、最低値から最大値までの設定範囲を有する、制御装置と、
を具備し、
前記標準設定では、前記各チャンネルに適用されるゲインは、全ての音量推定レベルに対して実質的に一定であり、実質的に圧縮は適用されず、
前記標準設定より小さい範囲での各制御設定に対しては、各制御設定において各チャンネルのゲインは実質的に一定であり、標準音響レベルより閾値までの音量推定レベルに対して実質的に圧縮は適用されず、前記閾値を超える音量推定レベルに対しては、１以上のチャンネルに対して圧縮が適用され、前記閾値は前記制御設定が減少するにつれて減少してゆくことを特徴とする、
動画サウンドトラック再生システム。
【請求項２】
前記標準設定より小さい範囲の制御設定範囲は、最小制御設定まで下に延びてい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】
前記標準設定より小さい範囲の制御設定範囲は、最小制御設定より大きいもう１つの設定にまで下に延びていることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記もう１つの設定を下回る制御設定の範囲において、低レベル閾値より小さい音量推定レベルに対し、前記１以上のチャンネルに圧縮を適用す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】
前記もう１つの設定にまで下に延ばした標準設定より小さい範囲の制御設定に対して、各チャンネルのゲインは、前記制御設定が減少するときも、実質的に一定に保つことを特徴とする、請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記もう１つの設定より低い制御設定の範囲の制御設定に対して、全てのチャンネルのゲインは、前記制御設定が減少するにつれて減少することを特徴とする、請求項３に記載のシステム。
【請求項７】
前記もう１つの設定にまで下に延ばした標準設定より小さい範囲の制御設定に対して、前記もう１つの設定を下回る設定に制御設定が減少するときのゲインの減少より低い割合で、前記設定が減少するときに各チャンネルのゲインが減少することを特徴とする、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記もう１つの設定より低い制御設定の範囲の制御設定に対して、閾値は実質的に一定に保つことを特徴とする、請求項３に記載のシステム。
【請求項９】
前記もう１つの設定にまで下に延ばした標準設定より小さい範囲の制御設定に対して、前記もう１つの設定を下回る設定に制御設定が減少するときのゲインの減少より低い割合で、前記設定が減少するときに各チャンネルのゲインが減少することを特徴とする、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記標準設定以上の制御設定に対して、実質的に圧縮を適用せず、前記チャンネルのゲインは前記制御設定が減少するにつれて減少することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記標準音響レベルによりダイアログに対する標準音響レベルが提供され、前記閾値は、ダイアログが圧縮されないよう、ダイアログの圧縮をもたらす音量推定レベルより大きいことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
圧縮が適用されるとき、圧縮は全ての前記チャンネルに適用されることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
圧縮が適用されるとき、圧縮は全ての前記チャンネルに一様に適用されることを特徴とする、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
圧縮が適用されるとき、圧縮は前記チャンネルに一様でない状態で適用されることを特徴とする、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
複数のサウンドトラックチャンネルが複数の前方サウンドトラックチャンネルと複数のサラウンドサウンドトラックチャンネルを有するとき、サラウンドサウンドトラックチャンネルに対して適用する圧縮を前方サウンドトラックチャンネルより小さくしたことを特徴とする、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
圧縮が適用されるとき、圧縮は全ての前記チャンネルには適用されず、一部のチャンネルに適用されることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
圧縮が適用されるとき、圧縮は、圧縮が適用される全ての前記チャンネルに一様に適用されることを特徴とする、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
圧縮が適用されるとき、圧縮は、圧縮が適用される前記チャンネルに一様ではない状態で適用されることを特徴とする、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
複数のサウンドトラックチャンネルが複数の前方サウンドトラックチャンネルと複数のサラウンドサウンドトラックチャンネルを有するとき、サラウンドサウンドトラックチャンネルに対して適用する圧縮を前方サウンドトラックチャンネルより小さくしたことを特徴とする、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
１以上のチャンネルに適用される前記圧縮は線形制限特性を有することを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項２１】
前記推定装置により推定される音量は、前記制御が標準設定に設定されたとした場合の、チャンネルでの主観的音量の推定値であることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項２２】
前記推定装置により推定される音量は、一部又は全ての再生されたチャンネルの推定される音量レベル、これらのチャンネルの周波数成分、及び時間の関数として複数のサウンドトラックの主観的な音量の指標であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記推定装置は、サウンドトラックチャンネル信号電圧レベルに応答して音量推定レベルを提供することを特徴とする、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記推定装置は、全てのサウンドトラックチャンネルに対して、周波数で重み付けして２乗したサウンドトラックチャンネル信号電圧レベルの総和に応じて音量推定レベルを提供することを特徴とする、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記周波数での重み付けはＡウエイティングであることを特徴とする、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記周波数での重み付けはＣＣＩＲウエイティングであることを特徴とする、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２７】
前記推定装置は、前記サウンドトラックチャンネルに関連するメタデータに応答して音量推定レベルを提供することを特徴とする、請求項１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、一般にオーディオ信号の処理に関する。具体的には、動画を再生するときのサウンドトラックの音量制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
１９７０年代半ばに、ドルビーラボラトリーズは、映画のサウンドトラックにおけるモニタレベルの較正勧告値を発表した（「ドルビー」はドルビーラボラトリーズ・インクの商標である）。オーディオのモニタレベルを８５ｄＢｃに調整するために一連の録音においてピンクノイズ基準信号が用いられていた。新しいステレオ光学サウンドトラックの再生装置を備えようとする全ての劇場は、サウンドトラックチャンネルにおける等価なピンクノイズ信号が音量制御（フェーダー）を較正された設定値に設定することにより同じ８５ｄＢｃを発生させるように調整された。このことは、較正された音量調整の設定（多くのシネマプロセッサでは「０」から「１０」の間で「７」に設定する）の下で映画を上演することは、ダビングした劇場における、フィルムディレクターとオーディオ技術者（以降「ミキサー」と称す）により選択された音量と同じ音量を発生させることを意味した。
【０００３】
このシステムは長い間非常にうまく働いた。ドルビーステレオ（Ａタイプでエンコードされた）映画は、ヘッドルームが限定されていて、結果的に制約されたダイナミックレンジであったが、聴衆からの苦情は少なかった。多くの劇場ではこの較正されたレベルで映画を上演した。サウンドトラックのフォーマットを整える技術は、ドルビーステレオ以来顕著に向上した。ドルビーＳＲは、中音域周波数で３ｄＢ、低音域及び高音域の周波数ではさらに大きくヘッドルームを拡げた。近年、新しいディジタルフォーマットによりこのヘッドルームはさらに拡げられた。図１は、４つの光学サウンドトラックフォーマット、すなわち、アカデミーモノ、ドルビーＡタイプ、ドルビーＳＲ、及びドルビーディジタルについて、周波数に対する再生されたサウンドトラックチャンネルの最大音圧レベルを示す。これらの曲線は、基準値に対して正規化されている。したがって、これらは、適切に調整された劇場において、較正された音量制御の設定で動画を上演したとき、互いに異なった光学サウンドトラックシステムの１つのチャンネルの最大音圧レベルを示している。劇場における最大音圧レベルはまたサウンドトラックチャンネル数の関数である。例えば、５チャンネルでは２チャンネルの２．５倍のパワーを出し、その結果音圧レベルが４ｄＢ増加する。したがって、５又は７チャンネルのディジタルサウンドトラック再生の場合、例えば、音圧レベルのピークの増加は、図１に示したものより大きくなる。
【０００４】
８５ｄＢｃの較正技術は、フォーマットが改良変化されても維持されていたので、新しいサウンドトラックに対してもヘッドルームの追加が可能となる。しかしながら、長編映画は、「アソシエイティブラウドネス（associative loudness）」として知られる、ダイアログレコードレベルに対する、拡張したヘッドルームとは独立した、一貫性のある主観的ミックス基準を持っている。ダビングミキサーがスクリーン上の演技者を見たとき、そしてダイアログと音楽又は効果との間に矛盾が無いとき、適度にクローズアップしたときのダイアログレベルは、視覚的印象がもっともらしくなるように設定される。妥当な範囲で、このことにより一般に２ｄＢ又は３ｄＢの間で忠実性を保持する。対応する視覚基準がないので、この自然なダイアログレベルはナレーションに対して忠実性は保持されない。音楽及び効果は、直接的視覚的なアソシエイティブラウドネスを持たない。多くの人は、コンコルドの離陸時又は５０ｍｍ砲の実際の音圧レベルを熟知しているわけではない。楽譜のレベルも同様には較正されない。
【０００５】
レコーディング媒体のヘッドルームの容量が拡張されているので、非アソシエイティブラウドネスの効果が確かに用いられ、音楽は使用可能なヘッドルーム空間を満たす程度まで拡張される。ダイアログを基準として用いるので、爆発音のような大きな音はしばしば２０ｄＢ又それ以上の音となり（爆発音はダイアログレベルより２５ｄＢ大きい、フルスケールのピークレベルに達する）、全ての視聴者に聞こえるよう意図された、木の葉のさらさらこすれる音のような、静かな音は、５０ｄＢ程度静かになるかもしれない。
【０００６】
映画がうるさすぎるとの視聴者の苦情に応じて、多くの劇場では較正されたレベルより実質的には低いレベルで映画を上演している。較正されたレベル（標準音量制御設定）である「７」に対抗する、「６」又は「５・１／２」の音量制御設定（フェーダーレベル）は、約４又は６ｄＢの音量の減少を表現し、一般的でない。同時に異なった映画の場面を示すマルチプレクサの操作を行なう映写技師は、異なった映画に対して違う制御設定を行なう時間がないか又はそのようなこと煩わされたくないので、いくつかの映画館では、半永久的に音量制御をこのような設定値に下げている。視聴者の苦情を避けるために、音量制御を下げた場合、ダイアログはミキサーが意図したより音が小さくなり、映画の他の音の存在及び／又は劇場の一般的なバックグランドノイズ（ポップコーンを食べる音、空調の音、人の話し声、等）により、一部のダイアログが理解できないとの苦情が視聴者からあるいは出るかもしれない。しばしば、ショーにおける音量の最も大きな（そして最も早期の）部分により生じた苦情により、劇場における再生レベルが設定される。最も音量の大きい、そして、しばしば上演映画より音量が大きい、予告編（試写会）での応答により再生レベルが設定されるならば、作品は、その下げられた音量レベルでしばしば上演される。その結果、作品のダイアログレベルは、予告編の音量を下げるのに必要と思われるレベルまで下げられる。較正されたレベルより６ｄＢ音量を下げて上演された映画は、ダイアログの理解における深刻な問題を引き起こすかも知れず、非常に静かな音は聞こえなくなるかもしれない。
【０００７】
加えて、ヘッドルームをドルビーＡタイプからドルビーＳＲに拡張して用いディジタルで公開することは、それに対応するパワーアンプとラウドスピーカの能力に適合しなくなっているという可能性がある。装置の過負荷によるひずみの結果、最近のサウンドトラックの大きさの問題を悪化させ、その結果苦情の回数も増加することとなるだろう。
【０００８】
初期の映画におけるサウンド装置の較正では、音量制御装置は、しばしばクリックストップ又は標準設定でのデテントを有する機械的ポテンショメータであった。ごく最近の（ディジタル）装置は、シャフトエンコーダ又は（設定の数値表示の付いた）１組の増減ボタンを用い、再生されたサウンドトラックの全てのチャンネルに適用するゲインを定めるための乗算器（ディジタルでも電圧制御増幅器でもよい）を調整する制御信号を送り出す。一般的な映画サウンド装置において、音量制御では、徐々に比較的一定の速度でゲイン設定を約「４」から「１０」の範囲で上げてゆき、約「４」まで速い速度でゲインを下げ、聞こえなくなるまで下げてゆくこともある。
【発明の開示】
【０００９】
本発明は、動画のサウンドトラック再生システムを提供するものであり、このシステムは複数のサウンドトラックチャンネルを有する。再生時のチャンネル音量推定装置は、前記サウンドトラックチャンネルまたは前記サウンドトラックチャンネルに関連するデータに応答して、音量の推定レベルを提供する。チャンネルに適用されるゲインと圧縮の両方を調整する制御は、各チャンネルにおけるそれぞれの基準レベルを有する信号がそれぞれ標準音響レベルで再生されるような標準設定を含む、最低値から最大値までの設定範囲を有する。標準設定では、前記各チャンネルに適用されるゲインは、全ての音量推定レベルに対して実質的に一定であり、実質的に圧縮は適用されない。標準設定より小さい範囲での各制御設定に対しては、各制御設定において各チャンネルのゲインは実質的に一定であり、標準音響レベルより閾値までの音量推定レベルに対して実質的に圧縮は適用されず、この閾値を超える音量推定レベルに対しては、１以上のチャンネルに対して圧縮が適用され、この閾値は前記制御設定が減少するにつれて減少してゆく。
【００１０】
標準設定より小さい範囲の制御設定範囲は、最小制御設定まで下に延びるか、又は、標準設定より小さい範囲の制御設定範囲は、最小制御設定より大きいもう１つの設定にまで下に延びる。
【００１１】
前記もう１つの設定にまで下に延ばした標準設定より小さい範囲の制御設定に対して、各チャンネルのゲインは、前記制御設定が減少するときも、実質的に一定に保ってもよい。
【００１２】
前記もう１つの設定より低い制御設定の範囲の制御設定に対して、全てのチャンネルのゲインは、前記制御設定が減少するにつれて減少してもよい。
【００１３】
前記もう１つの設定より低い制御設定の範囲の制御設定に対して、閾値は実質的に一定に保ってもよい。
【００１４】
前記もう１つの設定にまで下に延ばした標準設定より小さい範囲の制御設定に対して、前記もう１つの設定を下回る設定に制御設定が減少するときのゲインの減少より低い割合で、前記設定が減少するときに各チャンネルのゲインが減少してもよい。
【００１５】
標準設定又はそれ以上の制御設定に対しては、実質的に圧縮を適用しなくても良く、チャンネルのゲインは、制御設定が増加するにつれて増加してもよい。
【００１６】
上述のように、標準音響レベルによりダイアログに対する標準音響レベルが提供される。したがって、閾値は、ダイアログの圧縮をもたらす音量推定レベルより大きくなり、その結果ダイアログが圧縮されなくなる。
【００１７】
圧縮が適用されるとき、それは全てのチャンネルに適用されてもよく、全てのチャンネルではなく一部のチャンネルにのみ適用されてもよい。全てのチャンネルではなく一部のチャンネルにのみ適用されるときは、適用されるチャンネルに対して一様に適用してもよく、あるいは、一様でない状態で適用してもよい。
【００１８】
代案として、複数のサウンドトラックチャンネルが複数の前方サウンドトラックチャンネルと複数のサラウンドサウンドトラックチャンネルを有するとき、サラウンドサウンドトラックチャンネルに対して適用する圧縮を前方サウンドトラックチャンネルより小さくしてもよい。
【００１９】
１以上のチャンネルに適用される圧縮は、線形制限特性を有してもよい。
【００２０】
延長した設定を下回る範囲の制御設定に対して、低レベル閾値より低い音量推定レベル対して、１以上のチャンネルに圧縮を適用してもよい。
【００２１】
推定装置により推定される音量は、制御が標準設定に設定されたとした場合の、チャンネルでの主観的音量の推定値でもよい。
【００２２】
推定装置により推定される音量は、一部又は全ての再生されたチャンネルの推定される音量レベル、これらのチャンネルの周波数成分、及び時間の関数として複数のサウンドトラックの主観的な音量の指標であってもよい。
【００２３】
推定装置は、サウンドトラックチャンネル信号電圧レベルに応答して音量推定レベルを提供してもよい。
【００２４】
推定装置は、全てのサウンドトラックチャンネルに対して、周波数で重み付けして２乗したサウンドトラックチャンネル信号電圧レベルの総和に応じて音量推定レベルを提供してもよい。周波数での重み付けは、Ａウエイティング、ＣＣＩＲウエイティング（ＩＴＵ／Ｒウエイティングとしても知られている）、又はその他の適当なウエイティングでよい。
【００２５】
推定装置は、サウンドトラックチャンネルに関連するメタデータに応答して音量推定レベルを提供してもよい。
【００２６】
このように、動画のサウンドトラックの再生において音量と圧縮の程度を決定するための単一の制御を提供する。制御の設定に対して、圧縮又は制限により、ダイアログレベルを実質的に変化させないで、映画のサウンドトラックの最大レベルを減少させ、したがって、ダイアログの音量が小さすぎて内容が分からなくなるような危険を冒すことなく聴衆からの苦情の理由が取り除かれる。
【００２７】
言い換えると、圧縮閾値が、「音量制御」の設定の関数になる。標準設定及び上記では、コンプレッサは無効になる（実際に無効となるか、信号が到達できないほど閾値が増加するのかは重要ではない）。標準設定より小さい制限された範囲の設定を超えて、制御装置は従来の音量制御により一般に期待される値より小さい値まで全体ゲインを減少させる（又は何も行なわない）が、コンプレッサの閾値は、推定した音量が閾値に十分な音量であるとき、コンプレッサが動作するような音量推定レベルの範囲におかれる。制御値を下げることは閾値を減少させ、推定音量に少しの影響しか与えない。制御により、可能な最大音量が制限されているポイント、例えば６又は８ｄＢ、にまで下げた後、圧縮特性は、実質的に固定され、さらに制御設定を下げることにより、従来の音量の減少がもたらされる。「音量制御」の各設定に対して、閾値は１つあって１つしかない。
【００２８】
例えば、シネマ音量制御が標準に設定されたとき（例えば、多くの型の装置を「７」とし、他の装置を「０．０」に設定）、圧縮は作用しない。もし、制御値が例えば「６」に下げられた場合、これは通常のシネマ装置においてはサウンドトラックにおける全てのチャンネルの音量を３又は４ｄＢ下げることになるが、その代わり、一般的なダイアログを含む低いレベル又は中程度のレベルの信号はほとんどあるいはまったく影響を受けないが、可能な音量範囲で最も大きな、高程度のレベルの信号は、主観的な音量の程度に応答して圧縮又は制限動作により減衰する。言い換えれば、音量制御を標準設定からいくらか低い設定に下げることにより、大きな音を抑制することになるが、ダイアログと静かな音はミキサーが意図するレベルに保持される。この音量制御がさらにその設定を下げると、圧縮閾値が下がり、広い音量レベルの範囲で高レベルの圧縮がなされる結果となる。あるいは、さらに低い設定において、圧縮が最大の程度の効果に達し（圧縮閾値がそれ以上下がらない）、さらに制御設定を調整することにより、通常の音量制御と同様に（圧縮された）信号が減衰する。
【００２９】
さらなる選択肢として、制御が標準設定から、低レベル及び中レベルの信号がそのレベルを下がるような設定に下げたときに、映画のバックグラウンドノイズにより打ち消されないようなレベルに保持するため、低レベルの信号を圧縮（ブースト）の対象にしてもよい。この選択肢において、設定を低レベルの圧縮が最大になるよう、またチャンネルの制御設定を下げ、サウンドを非可聴になるまで減少させることができるようにすることもできる。
【００３０】
本発明のひとつの特徴は、圧縮をもたらすような、閾値を超える大きさの再生音量のレベルを推定することである。この推定は、以下に説明するように、サウンドトラックチャンネルの一部又は全部の信号レベルに適当な時間遅れを適用することにより導きだされる。
【００３１】
「レベル」のパラメータ及び「閾値」のパラメータは、種々の方法で測定され定義される。例えば、送信機の過変調を防止するための送信リミッタにおいて、「レベル」は一般に波形のピーク（しばしば、多数のチャンネルの中の最大値）、又は、数百ミリ秒又は数ミリ秒で平準化されたピークとなる。スタジオのコンプレッサに対して、このレベルは数十ミリ秒にわたる出力（しばしば大まかにｒｍｓで表現される）、又はおそらく同じ期間にわたって計測した平均振幅とするのがごく一般的である。消費者のビデオカメラ／レコーダにおける自動ゲイン制御に対して、これはしばしば、数ミリ秒の「アタックタイム」と数十秒の「リカバリータイム」を有する非線形フィルタを介して計測された振幅となる。放送及びスタジオ装置では、スペクトルの一部が他の部分のゲインを変化させてしまうような好ましくない効果を減少させるために、帯域分割又は周波数重み付けのような対策がなされる。圧縮を制御するためにどんな信号の指標が用いられようと、閾値は同じ「単位」である。
【００３２】
本発明によれば、圧縮の制御に用いられる指標には、主観的な音量の大きさや不快感の推定を具備してもよい。さらに以下に説明するような、主観的な音量の大きさを推定する種々の技術が採用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明の実施の形態は、単独の制御、一般には「音量」制御の設定により選択された一群の入力／出力応答特性を持つオーディオコンプレッサを有するものと考えることができるが、本発明において、これは、音量の特性を選択するのみならず、いくつかの制御設定、非常に大きな再生されたオーディオに応じた圧縮、及び、任意的に、非常に大きな再生オーディオと非常に小さな再生オーディオの両方に応じた圧縮を選択する。
【００３４】
ダイナミックレンジコンプレッサと線形リミッタの設計は十分確立されており、本発明に応用するコンプレッサのダイナミックな振る舞い（アタックタイム、リカバリータイム、プログラム適応時定数、他）の詳細は本特許の対象ではない。同様に、コンプレッサを、全ての信号又は、帯域分割を用いてオーディオ帯域幅の一部に作用させることができる。本技術分野の当業者はこれらの特徴を持つ適当なコンプレッサを設計することができるであろう。したがって、ここでの説明は、コンプレッサの「原理」すなわち、出力レベルと入力レベルの関係、つまり等価的には、ゲインとコンプレッサを制御する音量の推定との関係に集中する。
【００３５】
本発明をよく理解するために、オーディオコンプレッサの動作を大まかに見ておくことは有益なことである。図２は、いくつかのコンプレッサの入力と音量の出力との理想化された関係である。各々について、軸はデシベルスケールでのレベルを表し、０ｄＢは任意的ではあるがしばしば過負荷とならない範囲で達成可能な最大レベルを表す。直線の傾きが一定（すなわち４５度）である特性の部分はゲイン又はロスが一定であること（すなわち、強弱が変わらないこと）を表す。もしこの部分又はその予測が、両軸で０ｄＢを通るならば、それは一様ゲインであることを表す（一様ゲインは、音量制御の設定が標準設定であるときの動画サウンドシステムに用いられる）。４５度の直線のどの部分でも、それより下の部分は（固定された）ロスを示し、それより上の部分は（固定された）ゲイン又はブーストを示す。このように、従来の音量制御は、１つ１つがそれぞれの設定である４５度の直線の群れとして描くことができる。傾きが一様な値より浅くなっている部分の特性は、圧縮を適用することにより信号に応じてゲインが変化すること（強弱の変化が少なくなること）を表現している。本発明に重要ではないが説明を完成させると、傾きが一様な値より大きくなっている部分の特性は伸張（強弱の変化を大きくする）を表現している。
【００３６】
曲線Ａはオーディオ入力レベルの全範囲にわたって一定の傾きを持つ圧縮特性を示す。この例では、入力における１ｄＢの変化は出力における０．５ｄＢの変化となる。
【００３７】
曲線Ｂは、一般にリミッタ（無限大の圧縮比を有するコンプレッサ、しばしば、クリッピングがないことを強調するために線形リミッタと称される）として知られるものを示す。この例では、あらかじめ定めた入力閾値まで出力は入力とまったく等しいが、この閾値を一旦越えると、リミッタは入力が閾値を超えた分に等しいロスをもたらし、出力が閾値にとどまり閾値を著しく越えないという結果になる。
【００３８】
線形リミッタの概念はよく知られているが、この用語はオーディオ波形のピークで制御される装置として一般に言及される。この一般的な機能は、ピークが明確な最大値（例えば、ＡＭ送信器の１００％変調、アナログ・ディジタル変換器のフルスケール、あるいは、ＦＭ送信器の最大リーガル変調）を超えないようにすることで過負荷となることを避けるためのものである。本発明の最良の形態では、従来の線形リミッタに似た圧縮特性を用いるが、比較されるパラメータが推定音量であってピークでない点で異なる。
【００３９】
曲線Ｃは、ドルビーノイズリダクションシステムに類似し、スタートポイント（ｓｔａｒｔ  ｐｏｉｎｔ）およびフィニッシュポイント（ｆｉｎｉｓｈ  ｐｏｉｎｔ）として知られる２つの閾値があるバイリニア特性として知られるさらに複雑な圧縮特性を示している。スタートポイント以下では、ゲインは一定であり（約１０ｄＢ）、出力は入力に従うが常に１０ｄＢ大きくなる。フィニッシュポイント以上では、ゲインは一定であるが１０ｄＢ以下である。この例では、０ｄＢであり、したがって出力は入力と等しい。スタートポイントとフィニッシュポイントとの間は、傾きは１以下であり、ダイナミック圧縮を示す。
【００４０】
曲線Ｄは、低レベル信号にのみ作用するコンプレッサを示す。−４０ｄＢの閾値以上ではゲインは一定であるがそれ以下ではレベルに依存する正のゲインが静かな音の信号を増大させる。
【００４１】
図３も、いくつかのコンプレッサのオーディオ入力に対するゲインの理想化された関係である。図３は、図２と同じ例に関して同じ情報を表現するものであるが、垂直軸のスケールが出力の音量ではなくゲインを表すような、異なったフォーマットとなっている。図３のフォーマットは一般的ではないが、コンプレッサの動作をより明確に表現していると考えられ、本発明の典型的な特徴を表現する図４乃至図６に用いられる。
【００４２】
図３の説明に戻って、全ての場合において、軸はデシベルスケールを表現し、水平軸上の０ｄＢは任意的ではあるがしばしば過負荷させることなく到達可能な最大値を示す。直線の傾きがゼロ（すなわち水平）である部分の特性は、一定ゲイン又は一定ロス（すなわち強弱の変化がないこと）を示す。もしこの部分が、又はこの予測が垂直軸で０ｄＢを通るならば、一様ゲインを示す。それより低いならばそれはロスであり、それより高いならブーストである。傾きが負の部分の特性は、圧縮（強弱の変化を減少させる）をもたらす信号に依存して変化するゲインを示す。本発明に顕著なものではないが本発明を完成させるために、正の傾きとなる部分の特性は伸張（強弱の変化を増大させる）を示す。
【００４３】
曲線Ａは、オーディオ入力レベルの全範囲にわたって一定の傾きを持つコンプレッサを示し、入力におけるゲインの１ｄＢの増加は出力における０．５ｄＢの減少となり、したがって、出力の増大は０．５ｄＢのみとなる。
【００４４】
曲線Ｂは、一般にリミッタ（しばしば、クリッピングがないことを強調して線形リミッタ）として知られるものを示す。この例では、あらかじめ定めた入力閾値までゲインは０ｄＢであり出力は入力とまったく等しいが、この閾値を一旦越えると、リミッタは入力が閾値を超えた分に等しい減衰をもたらし、図３にはっきりと示すように、出力が閾値にとどまり閾値を著しく越えないという結果になる。
【００４５】
曲線Ｃは、ドルビーノイズリダクションシステムに類似し、スタートポイント（ｓｔａｒｔ  ｐｏｉｎｔ）およびフィニッシュポイント（ｆｉｎｉｓｈ  ｐｏｉｎｔ）として知られる２つの閾値があるバイリニア特性として知られるさらに複雑な圧縮特性を示している。スターとポイント以下では、ゲインは一定であり（約１０ｄＢ）、出力は入力に従うが常に１０ｄＢ大きくなる。フィニッシュポイント以上では、ゲインは一定であるが１０ｄＢ以下である。この例では、０ｄＢであり、したがって出力は入力と等しい。スタートポイントとフィニッシュポイントとの間は、傾きは負であり、ダイナミック圧縮を示し、図３は入力レベルの増大と共にゲインがどのように減少するかを示している。
【００４６】
曲線Ｄは、低レベル信号にのみ作用するコンプレッサを示す。−４０ｄＢの閾値以上ではゲインは０ｄＢで一定であるが閾値以下ではレベルに依存する正のゲインが静かな音の信号を増大させる。
【００４７】
図４は、本発明の実施の形態において、種々の制御設定における主観的な音量（もっと正確には、動画サウンドトラック再生システムの最も音量の大きいサウンドに関する主観的な音量の推定では、圧縮のない標準的な音量制御設定で再生をすることができる）に対する再生されたサウンドに適用されるゲインを示す。図からわかるように、特定の制御設定におけるゲイン特性は高レベルの圧縮／制限となる。標準的な設定である「７」以上の設定では、圧縮は生じず、全体的なゲインは制御設定の変化と共に従来通り変化する。標準的な設定である「７」と、例えば約「５．５」との間の設定においては、ほとんどのダイナミックレンジでのゲインは、通常の音量制御に対するよりゆっくり変化するが（例えば、標準的な動画サウンドトラックサウンドシステムにおけるレンジでは設定単位当たり約４ｄＢであるのに対して、「設定単位」当たり２ｄＢであるが）、高レベル制限により、制御設定が下がるにつれて下がってゆく閾値と共に、このような制御設定の変化に対するよりも大きく音量が減衰する。約「５．５」の設定以下では、閾値は動かなくなり（制限された）信号の全体的な減衰が発生する。
【００４８】
図４に示した特性の一つの変形を図５に示す。ここでは、標準設定である「７」と、約「５．５」との間の設定に対して、ゲインは変化しないが閾値は制御設定の減少と共に減少する。
【００４９】
図６は、高レベルの制限と低レベルの圧縮を有する、再生するサウンドに適用するゲインと主観的な音量（もっと正確には、動画サウンドトラック再生システムの最も音量の大きいサウンドに関する主観的な音量の推定では、圧縮のない標準的な音量制御設定で再生をすることができる）との代表的な関係を示す。例えば「５」を超える設定では、図３と同じ結果となる。例えば、「７」と約「５．５」との間の設定においては、大部分の範囲でゲインは穏やかに（例えば単位当たり２ｄＢ）下がるが、制限閾値は、最大音量がもっと下がるように、下降する。あるいは、代わりの図５に示すようにゲインは一定値を維持する。「５．５」と約「５」との間の設定においては、全体的な（制限）ゲインは２ｄＢ下がる。例えば、約「５」と約「３」との間の設定においては、図３に示すようにより大きな減衰となるが、それに加えて、閾値が制御設定を変化させ、低レベルの圧縮により静かなサウンドに対して減衰が小さくなる。ここで留意すべきは、圧縮にもかかわらず、これらの静かなサウンドは、標準設定「７」としたときよりも高いレベルに増大されることはないという点である（ゲイン直線は決して交差しない）。約「３」以下の設定では、全体的に圧縮され制限された信号は、従来の音量制御により行なわれたかのように単純に下降する（すなわち、閾値はそれ以上動かない）。
【００５０】
図４〜６の応答特性における動作は、様々な方法で実現することができるが、おそらく参照テーブルの形を用いることにより最も簡単に実施することができよう。このばあい、各音量制御設定は、全体的なゲイン値、制限の閾値、もし圧縮が用いられるならばスタートポイント及びフィニッシュポイント及びこれらのポイント間における圧縮比と結びつく。最近の信号処理技術を用いれば、これらの特性のどれに対する、また、その他の特性に対する好ましい圧縮の傾斜及び好ましい閾値を持つ圧縮を構築することは、アナログの領域及びディジタルの領域の両方において簡単である。図４〜６の例に示した応答特性は、実際的で有用なものであるが、厳密にこの特性である必要はない。図に示した特性は、本発明の範囲内にある、適切な特性の一例である。
【００５１】
例えば、制限閾値が、制御設定「６」での最大音量より例えば４ｄＢ下回るので、制御設定が「６」と「７」との間で動くと共に閾値が直線的に動き、「７」における最大可能音量が正確に０ｄＢに成る事を保証する必要はない。実際の装置では、システムの最大可能音量は、普通はっきりと決められず、他の事項の中でも、増幅器の相対的パワー、ラウドスピーカの感度、過負荷のレベル、及びこれらのパラメータの周波数特性に依存する。実際の実施形態では、このようなパラメータを厳密に考慮する必要はない。装置の最大可能音量の大雑把な推定を、用いられた機器及び部屋の大きさに応じて据え付け時に行なうことができる。もし、機器がパワー不足であるならば、制御設定を標準から下げるときにもっと急な圧縮が可能なようにすることが好ましいであろう。このように、「７」以下の特定の制御設定に対して閾値が実際の範囲に移行する限度は、装置ごとに同じではない。例えば、制御設定を「６．９」から「７」に動かすことによって、「６．５」と表示された曲線に近い曲線から急に「７」と表示された曲線に変化するという（押しボタンスイッチのような）効果を持たせるために、図４で「４」から「６．５」と表示された制御設定により得られる特性曲線は、実際には「４．５」から「６．９」の範囲のものとしてもよい。
【００５２】
図７は、オーディオ信号の主観的な音量推定と制御設定から導き出された制御信号に対応してオーディオ信号に適用されたゲイン又はロスを制御するための構成を示す簡略化された機能ブロック図である。原則として、どんな動画サウンドトラックチャンネルも音量は修整されている可能性がある。図は、参考として３チャンネルのものを示している。複数の動画サウンドトラックチャンネルの各々に適用されるゲインは、例えば、制御信号発生装置又は発生機能１０８からの制御信号に応答して、乗算器（又は乗算機能）又は電圧制御増幅器（ＶＣＡ）１０２，１０４，１０６により制御される。この制御信号に応答する特性は、前に述べた図４から図６までの例のように、単一の制御器１１０の制御設定により選択される。動画サウンドトラックチャンネルに対応して、又はチャンネルに応じたデータ信号から、音量推定装置又は推定機能１１２により導き出された主観的な推定音量信号は、制御信号発生装置又は発生機能１０８に入り、そこで制御信号出力が作り出される。そして、各チャンネルのゲインの制御は、「音量制御」設定と推定音量の２つの入力から導き出される。本発明の一実施の形態において、非常に大きな信号を除いて、ゲインは制御設定によりのみ決定される。信号が大音量の場合、つまり、制御設定に依存する閾値を超える場合は、上述のように、圧縮をかけるためゲインは減少する。
【００５３】
図７の例において、全てのサウンドトラックチャンネルから導き出された推定音量信号に応答して、同じゲイン制御信号が全てのサウンドトラックチャンネルに適用される。上述のように、一部のサウンドトラックチャンネルのゲインが制御され、及び／又は、推定音量信号は一部のサウンドトラックチャンネルから導き出されるような選択肢もある。
【００５４】
１チャンネル以上のオーディオがある場合、全てのチャンネルを同じゲインになるよう制御し、サウンドイメージのはっきりした位置がふらつくのを防止するが、複数チャンネルの映画で用いる場合は、前方チャンネル又は前方及びサラウンドチャンネルにおいて、他のチャンネルとは部分的又は完全に独立に扱うことの利点がある可能性がある。全てのチャンネルを同じゲイン／圧縮特性により制御することが好ましいが、圧縮をあるチャンネルに適用し他のチャンネルに適用しないこと、又は、あるチャンネルには程度の低い圧縮を適用することも有益である。例えば、従来のサウンドトラックにおいて、実質的に全てのダイアログは中央前方チャンネルに現れるため、中央前方を除いて全てのチャンネルに圧縮を適用すること、又は中央前方に程度の低い圧縮を適用することは有益である。
【００５５】
サラウンドチャンネルに対するゲインと比べて前方チャンネルに対して異なったゲインを適用することにも利点があるかもしれない。観衆はスクリーンを向いており、前方に対する感度が最も高くなっている。前方チャンネルに適用される相対的なゲインが変化すると音源の現れる位置又は方向が変化する（非常に僅かなｄＢの変化で位置の大幅な変化となる）という結果となる。同様に、多数のサラウンドチャンネルにより組み立てられた空間があったとすると、相対的なゲインの変化によりこの空間の重心が変化し、対称（右でも左でもない）ではなく一方向への偏りが得られるかもしれない。しかしこれは、前方とサラウンドとでの僅かなゲインの差により作られた通常ではないサウンドとなる。他の例として、残響が減衰する部分の圧縮を急速に解除することにより明らかに残響が拡がることになる。サラウンドチャンネルが本質的に残響を持つものであるならば、前方チャンネルにのみ圧縮を適用し、サラウンドから残響の減衰部を圧縮せずしたがってそれが拡がらないようにすることが好ましい。
【００５６】
他のチャンネルとは異なる圧縮をあるチャンネルに適用する方法は多くある。サラウンドチャンネルが例えば４ｄＢ減衰するときに、前方チャンネルは２ｄＢだけ減衰するように、制御信号を１つ取り出して、それをサラウンドチャンネルと前方チャンネルとは異なった割合で用いることもできる。あるいは、前方チャンネルの音量とサラウンドチャンネルの音量とは別々の推定を行なってもよい。
【００５７】
図７の例では、圧縮装置の入力と考えられる信号から導き出された制御信号を示している。図７に示すように、推定音量は入力から（音量調整及び／又は圧縮に先立つサウンドトラックチャンネルから）、又は出力から（音量調整及び／又は圧縮の後のオーディオサウンドトラックから）、または聴取領域の音量計測から導き出すことができる。最初の２つの選択肢では、全体音量を評価するためにチャンネルの統合を必要とする。第３のケースでは、聴取領域は統合されたものなので、ただ１つのマイクロフォンのみが必要となるだけである。
【００５８】
もし制御信号をＶＣＡ又は乗算器の前からではなく後から導き出したとしたら、圧縮と音量調整は相互に異なった作用をするであろう。例えば、実際の全般的なゲインが減衰するポイントまで制御設定を下げたとき、圧縮閾値から遠ざかり、低い設定に対して信号の圧縮が保たれることはなくなる。実際には、ディジタルで実施する場合、反復、フィードバック、出力制御、等を避けるためにこのやり方が最適である。
【００５９】
図８は、オーディオの複数チャンネルに対応する推定音量の生成を示す簡略化された機能ブロック図である。図は、一例として、３チャンネルを示している。図４〜６の水平軸は、これらの信号が圧縮されることなく標準設定にて音量制御されて再生されたとした場合の音量レベルを示したものである。本発明によれば、この目的に対する好ましい手段は主観的な音量の大きさ及び／または主観的な不快感に関連づけるものである。一般に、これには、エネルギーの総計、周波数に依存する主観的音量及び／または主観的不快感を確かに考慮に入れる方法（重み付けによる方法、あるいは、複数帯域法を採用することによる方法）、及び、音量がその音圧レベルのみならずサウンドの持続時間にも依存することを考慮にいれる方法（すなわち、適切な時定数）、のような全てのチャンネルの組み合わせ手段が必要である。低い高音部（例えば、約2から６ｋＨｚの範囲）が大きく強調されるような周波数特性では、不快感を考慮に入れる必要があると考えられている。
【００６０】
図８の実施の形態において、ドルビーモデル７３７サウンドトラック音量メータ――Ｌｅｑ（ｍ）のユーザー取扱説明書に記載されかつ図９に示した、ＡウエイティングやＣＣＩＲウエイティングのような、周波数重み付け機能又は周波数重み付けフィルタ２０２，２０４，２０６により周波数で重み付けがなされる。ＣＣＩＲウエイティングはＩＴＵ／Ｒウエイティングとしても知られている。重み付けされた各信号は、二乗機能又は装置２０８，２１０，２１２で二乗され、各チャンネルのエネルギー計測値を算出する。この重み付けされたエネルギー信号は、次に、加算機能又は装置２１４により加算され統合される。数十又は数百ミリセカンドのような適切な期間にわたって全てのチャンネルのエネルギーの総和を算出することにより、時間の関数である音量波形の１つの推定がなされる。
【００６１】
予想されることであるが、サウンドトラックは、周波数での重み付けが異なると異なった音量値を生み出す。例えば、素材が実質的にバスの内容であったとき、Ａウエイティングにより低周波をロールオフすることにより、推定音量レベルが減少するという結果になる。２から６ｋＨｚの領域を強調することにより、サウンドトラックの音量に対する人の応答によく合致させることができる。もともとは低レベル録音媒体のノイズを計測するためのものであったＣＣＩＲウエイティング（ＩＴＵ／Ｒウエイティングとしても知られている）は、Ａウエイティングより主観的不快感基準に密接に合致する。
【００６２】
上述の通り、主観的音量は、音量レベルと周波数成分だけでなくその持続時間の関数でもある。聴衆からの苦情は、映画のサウンドトラックが不快なほど大きいからというだけではなく、不快感が持続するからというのもある。もしサウンドが非常に高い音圧を持つがほんの数ミリ秒又は数十ミリ秒しか続かないとすれば、非常に大音量であるという主観的な印象を与えないであろう。大音量であるとの印象が構築される速さは有限なのである。したがって、サウンドトラック中の短時間の高レベル信号により、推定音量レベルが閾値を超え圧縮をもたらすことのないよう、少なくとも数十ミリ秒の平滑化を適用することが好ましい。一方、大音量が持続した場合、閾値を超え圧縮をもたらす制御信号が生じる。実際のシステムでは、（主観的音量が構築される時間に大雑把に対応した）数十ミリ秒のアタックタイムと、それより長い数百ミリ秒のリカバリータイムが適当であろう。非常に短時間の（ピーク波形のような）計測値から導き出される推定音量制御信号は好ましくない。
【００６３】
あるいは、プログラムに応じて変化する時定数を採用してもよい。例えば、圧縮を働かすのに十分大きな、孤立したサウンドの場合は、聴覚が回復するまでにゲインが正常値に復帰するように、高速のリカバリーが有利かもしれない。それとは対照的に、各々が圧縮を働かすのに十分大きいが聴覚リカバリーには少なくとも一部は十分離れている、大きなサウンドの連なりがかなり速く連続してくる場合は、ゲインの変化から生み出される変調効果を減らすために、これらのサウンドに対する圧縮を保持するか又はリカバリータイムをもっと遅くすることが好ましい。
【００６４】
本発明にかかる高レベル圧縮の特性は、ダイアログの音量レベルよりほんの数ｄＢ大きなサウンドトラックレンジに対してのみ（そのサウンドが非常に大きいので、いくらかの音質劣化が受け入れられるとき、又は、少なくともそのサウンドが大きくなり続けるとき）作用するので、時定数を最適化することにより、圧縮によるアーティファクトを最小限にすべき必要性はそんなに重要ではない。
【００６５】
実際の音量の計測には聴取領域にマイクロフォンを置く必要があるので、図８のような構成により生成された制御信号は、音量の推定値である。図８の構成により、サウンドトラックが再生されたとき、信号連鎖中の信号電圧レベルが音圧レベルと既知の関係（この関係は信号設定が標準設定であるときに既知である）を持つ点で、電気的な測定がなされる。
【００６６】
あるいは、推定音量を動画サウンドトラックに関連するメタデータとして提供してもよい。言い換えれば、メタデータには、主観的音量の推定値が含まれ、音量推定装置又は音量推定機能１１２内で計算の必要をなくす（図７）。このメタデータは１以上のサウンドトラックにエンコードされるか又は、別ではあるが１以上のサウンドトラックと関連付けて送られる。「関連付けて」とは、このメタデータがサウンドトラック情報と関係があり、動画フィルム（又はフィルムと同期させた動画のサウンドトラックを伝えるディスク）の従来の情報形態であろうと、ディジタル動画の一部を形成するディジタルデータとしてのディジタルシネマの情報形態であろうと、サウンドトラックと共に動画により送られることを意味する。メタデータを採用することにより、動画全体をあらかじめ分析することができ、適切な制御信号を発生させ動画に記録させることができる。もしサウンドが実際には非常に大きさがほんの数秒しか続かないか動画中のごく一部の継続時間を表現するものであれば、聴衆はおそらく異議を唱えないだろう。このようなサウンドを扱う最適な方法は、音量推定制御信号を提供するためにメタデータを採用することであろう。
【００６７】
本発明及びそのさまざまな特徴は、アナログ回路、又は、ディジタル信号処理装置、プログラムされた汎用ディジタルコンピュータ、及び／又は、特定目的のディジタルコンピュータにより実行されるソフトウエア機能又はそれらの装置と機能の組み合わせにより実行される。アナログ信号とディジタル信号のインターフェースは適切なハードウエア及び／又はソフトウエアでの機能及び／又はファームウエアで実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】４つの光学サウンドトラック、サウンドトラックフォーマット、すなわち、アカデミーモノ、ドルビーＡタイプ、ドルビーＳＲ、及びドルビーディジタルについて、周波数に対する再生されたサウンドトラックチャンネルの最大音圧レベルを示す。
【図２】いくつかのコンプレッサの入力と音量の出力との理想化された関係である。
【図３】いくつかのコンプレッサの入力（水平軸）とゲイン（垂直軸）との理想化された関係である。図３は、図２と同じ情報を伝達するが、垂直軸が音量の出力ではなくゲインを表現する点で異なった表現となっている。
【図４】本発明の実施の形態において、主観的な音量（水平軸）（もっと正確には、動画サウンドトラック再生システムの最も音量の大きいサウンドに関する主観的な音量の推定では、圧縮のない標準的な音量制御設定で再生をすることができる。）に対する再生されたサウンドに適用される理想化されたゲインである。
【図５】本発明の代替的な実施の形態において、主観的な音量（水平軸）（もっと正確には、動画サウンドトラック再生システムの最も音量の大きいサウンドに関する主観的な音量の推定では、圧縮のない標準的な音量制御設定で再生をすることができる。）に対する再生されたサウンドに適用される理想化されたゲインである。
【図６】本発明のさらなる代替的な実施の形態において、主観的な音量（水平軸）（もっと正確には、動画サウンドトラック再生システムの最も音量の大きいサウンドに関する主観的な音量の推定では、圧縮のない標準的な音量制御設定で再生をすることができる。）に対する再生されたサウンドに適用される理想化されたゲインである。
【図７】オーディオ信号の音量推定と制御設定から導き出された制御信号に対応してオーディオ信号に適用されたゲイン又はロスを制御するための構成を示す簡略化された機能ブロック図である。
【図８】オーディオの複数チャンネルに対応する推定音量の生成を示す簡略化された機能ブロック図である。
【図９】ＣＣＩＲ重み付け曲線（ＩＴＵ−Ｒ重み付け曲線としても知られている）に対するＡ重み付け曲線を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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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【国際調査報告】
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