(57)【要約】【課題】聴感上の音響効果の付加量のばらつき防止して、音声ソースの再生品質の向上を図る。【解決手段】イコライザ機能またはバスブースト機能等の周波数特性調整部１の入出力のレベル差を検出する。この入出力のレベル差は、元の音楽ソースの全帯域中に含まれる、周波数特性調整部１で変化させた周波数帯域の音声成分（調整音声成分）の相対的な割合を示している。ゲイン制御部５は、調整音声成分の割合に対応するゲインをゲイン調整部４に設定する。ゲイン調整部４は、設定されたゲインで調整音声成分を増幅する。加算部６は、周波数特性調整部１により周波数特性が調整された音声ソースに対して、設定されたゲインで増幅された調整音声成分を加算処理する。これにより、音声ソース毎の周波数特性により、聴感上の音響効果の付加量がばらつく不都合を防止でき、音声ソースの再生品質の向上を図ることができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力音声に所定の周波数特性を付加した出力音声を出力する周波数特性調整部と、
前記入力音声および前記出力音声とのレベル差を検出するレベル差検出部と、
前記入力音声および前記出力音声の差分を検出することで、前記入力音声に含まれる、前記周波数特性調整部で付加された周波数特性に対応する音声成分である周波数特性調整成分を抽出する抽出部と、
抽出された前記周波数特性調整成分を、設定されたゲインで増幅して出力するゲイン調整部と、
検出された前記レベル差に対応するゲインを、前記ゲイン調整部に設定するゲイン制御部と、
前記周波数特性調整部からの出力音声に、設定されたゲインで増幅された前記周波数特性調整成分を加算処理する加算部と
を有する周波数特性調整装置。
【請求項２】
前記レベル差検出部で検出される複数のレベル差と、各レベル差にそれぞれ関連付けられたゲインとを記憶した記憶部を、さらに備え、
前記ゲイン制御部は、検出された前記レベル差に対応するゲインを、前記記憶部から検出して前記ゲイン調整部に設定すること
を特徴とする請求項１に記載の周波数特性調整装置。
【請求項３】
前記加算部からの加算出力を前記周波数特性調整部に供給して、前記周波数特性の付加量を前記加算出力に応じた付加量に変更すること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の周波数特性調整装置。
【請求項４】
前記周波数特性調整部で前記入力音声に付加される周波数特性の付加量が、所定の上限を超えないように、前記ゲイン制御部が前記ゲイン調整部のゲイン調整を行うと共に、前記加算部の出力で、前記周波数特性調整部における前記周波数特性の付加量を調整すること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の周波数特性調整装置。
【請求項５】
周波数特性調整部が、入力音声に所定の周波数特性を付加した出力音声を出力する周波数特性調整ステップと、
レベル差検出部が、前記入力音声および前記出力音声とのレベル差を検出するレベル差検出ステップと、
抽出部が、前記入力音声および前記出力音声の差分を検出することで、前記入力音声に含まれる、前記周波数特性調整部で付加された周波数特性に対応する音声成分である周波数特性調整成分を抽出する抽出ステップと、
ゲイン調整部が、抽出された前記周波数特性調整成分を、設定されたゲインで増幅して出力するゲイン調整ステップと、
ゲイン制御部が、検出された前記レベル差に対応するゲインを、前記ゲイン調整部に設定するゲイン制御ステップと、
加算部が、前記周波数特性調整ステップで生成された出力音声に、設定されたゲインで増幅された前記周波数特性調整成分を加算処理する加算ステップと
を有する周波数特性調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数特性調整装置および周波数特性調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日において、ユーザの好みに合わせて音声ソースの周波数特性を調整する周波数特性調整装置として、グラフィックイコライザ装置、パラメトリックイコライザ装置、または低域の補正に特化したバスブースト装置などが知られている。
【０００３】
これらの装置は、ユーザにより設定された設定値、またはメーカ側で設定された設定値で音声ソースの周波数特性を変化させる。設定値は、変更操作されるまでの間、維持される。このため、グラフィックイコライザ装置などは、言わば固定的な周波数特性調整装置と言える。
【０００４】
一方、特許文献１（特開２００１−２９２４９１号公報）において、音声ソースの周波数特性に応じて、補正用フィルタのフィルタ特性を可変するイコライザ装置が開示されている。このイコライザ装置は、高速フーリエ変換処理部（ＦＦＴ：Fast  Fourier  Transform）により、音声ソースの周波数特性を解析し、解析結果に応じて補正用フィルタのフィルタ特性を設定する。
【０００５】
これにより、音楽ソフトウェアが変更されるたびに、ユーザがグラフィックイコライザ装置などを用いて、音声ソースの周波数特性を調整する面倒な手間を省略できる。特許文献１に開示されているイコライザ装置は、高速フーリエ変換処理部の解析結果に応じて、音声ソースの周波数特性の自動調整を図るため、言わば可変的な周波数特性調整装置と言える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２９２４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述の固定的な周波数特性調整装置の場合、再生している音声ソースが変わった場合でも、予め調整されている設定値をそのまま用いて、音声ソースの周波数特性を補正する。このため、過剰な音響効果または音響効果の不足等の、付加されている音響効果に対する感覚的な認識が、再生する音声ソースに応じて変化する不都合を生ずる。換言すると、上述の固定的な周波数特性調整装置の場合、再生する音声ソース毎に、付加される音響効果量が異なって聞こえる不都合を生ずる。
【０００８】
すなわち、音声ソースの周波数特性は様々である。このため、ユーザが自分の好みに調整した周波数特性の補正カーブが、他の音声ソースにおいて、ユーザの好みの音響効果を得るための補正カーブにならない場合がある。具体的には、所定の帯域をブースト（またはアッテネート）する音響効果を付加する場合において、ブーストする帯域が多く含まれる音声ソースに対しては、多くの音響効果が付加されているように感じられる。反対に、ブーストする帯域が少ない音声ソースに対しては、付加されている音響効果が少なく感じられる。
【０００９】
また、人間の声の帯域は１００Ｈｚ〜１ｋＨｚが中心である。上述の固定的な周波数特性調整装置で広い帯域を持つ音楽ソースで好みのバランスになるように低域および高域をブーストするように調整した場合に、人間の声だけが録音された音声ソース（音源）を再生した場合、こもった音になるなど、人間の声の帯域の音声が聞き取りにくくなる不都合を生ずる場合がある。
【００１０】
再生する音声ソース毎に、異なった音響効果が付加されているように聞こえる場合、ユーザは、再度、周波数特性を調整し直す。また、上述のように低域および広域をブーストすることで、人間の声の帯域の音声が聞き取りにくくなった場合も、再度、周波数特性を調整し直す。このため、上述の固定的な周波数特性調整装置は、再生する音声ソースが変わる毎に周波数特性の再調整が必要となり、大変面倒な問題があった。
【００１１】
これに対して、特許文献１に開示されているイコライザ装置のような可変的な周波数特性調整装置の場合、音声ソースの周波数特性の解析結果に応じて、補正用フィルタのフィルタ特性が自動的に調整される。このため、異なる周波数特性の音声ソースであっても、聴覚上、それぞれ同量の音響効果が付加されているように、聞こえさせることができる。しかし、可変的な周波数特性調整装置の場合、高速フーリエ変換処理部で周波数特性を解析する必要があるため、処理が煩雑となる問題がある。
【００１２】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、簡単な処理で、音声ソースの再生品質の向上を図ることができる周波数特性調整装置および周波数特性調整方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る周波数特性調整装置は、上述した課題を解決するための手段として、入力音声に所定の周波数特性を付加した出力音声を出力する周波数特性調整部と、入力音声および出力音声とのレベル差を検出するレベル差検出部と、入力音声および出力音声の差分を検出することで、入力音声に含まれる、周波数特性調整部で付加された周波数特性に対応する音声成分である周波数特性調整成分を抽出する抽出部と、抽出された周波数特性調整成分を、設定されたゲインで増幅して出力するゲイン調整部と、検出されたレベル差に対応するゲインを、ゲイン調整部に設定するゲイン制御部と、周波数特性調整部からの出力音声に、設定されたゲインで増幅された周波数特性調整成分を加算処理する加算部とを有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、簡単な処理で、音声ソースの再生品質の向上を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明を適用した実施の形態となる周波数特性調整装置の動作原理を説明するためのブロック図である。
【図２】図２は、音声ソースの周波数特性の一例を示す図である。
【図３】図３は、図２の音声ソースの帯域ＡのレベルＡ［ｄＢ］と、周波数特性調整部の入出力のレベル差Ｄ［ｄＢ］との関係を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態の周波数特性調整装置のブロック図である。
【図５】図５は、実施の形態の周波数特性調整装置に設けられている記憶部に記憶されている、周波数特性調整部の入出力のレベル差Ｄに対応するゲイン調整部の設定値データを模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明を適用した実施の形態となる周波数特性調整装置を詳細に説明する。
【００１７】
（概要）
実施の形態の周波数特性調整装置は、音声ソースの周波数特性を簡易的に検出し、周波数特性補正機能の補正量を、検出した音声ソースの周波数特性に応じた補正量に変更する。すなわち、イコライザ機能およびバスブースト機能の固定の補正値はそのままとして、補正前と補正後のレベル差から、音声ソースに含まれている補正帯域の相対的な割合を検出し、該当する帯域の補正量を調整する。
【００１８】
（原理）
図１は、実施の形態の周波数特性調整装置の原理説明をするためのブロック図である。図１において、周波数特性調整部１は、例えばイコライザ機能、バスブースト機能、または、アッテネート機能などの周波数特性調整機能を備える。ユーザは、周波数特性調整部１を介して、音声ソースの周波数特性を、好みの周波数特性に調整可能となっている。レベル差検出部２は、周波数特性調整部１に入力される音声ソース、および、周波数特性調整部１から出力される音声ソースを比較する。この比較により、レベル差検出部２は、周波数特性の調整前後における音声ソースのレベル差（ｄＢ）を検出する。
【００１９】
図２に、音声ソースの周波数特性の一例を示す。この図２は、横軸が音声ソースの周波数を、縦軸が音声ソースのレベルを示している。説明の都合上、図２に例として示す音声ソースは、帯域Ａ及び帯域Ｂにおいて、それぞれ山状となる波形となっている。なお、図２の例の場合、音声ソースは、帯域Ａおよび帯域Ｂにおいて、それぞれ山状となる波形であるが、帯域Ａから帯域Ｂにかけて、一つの山状となる波形でもよい。
【００２０】
ここで、帯域Ａをバスブースト（または、アッテネートでもよい）する場合、帯域ＡのレベルをＡ［ｄＢ］、帯域ＢのレベルをＢ［ｄＢ］とすると、入力信号のレベルＬｉｎは、帯域Ａ，Ｂの合算となるので、以下の式１で算出される。
【００２１】
Ｌin［ｄＢ］＝２０ｌｏｇ（１０(A/20)  ＋１０(B/20)）・・・（式１）
【００２２】
また、帯域ＡをＧａ［ｄＢ］ブーストしたとすると、出力信号のレベルＬｏｕｔは、以下の式２で算出される。
【００２３】
Ｌout［ｄＢ］＝２０ｌｏｇ（１０((A+Ga)/20)  ＋１０(B/20)）・・・（式２）
【００２４】
また、帯域Ｂを基準として考え、Ｂ＝０［ｄＢ］とすると、Ｌinは、以下の式３で算出され、Ｌoutは、以下の式４で算出される。
【００２５】
Ｌin［ｄＢ］＝２０ｌｏｇ（１０(A/20)  ＋１）・・・（式３）
【００２６】
Ｌout［ｄＢ］＝２０ｌｏｇ（１０((A+Ga)/20)  ＋１）・・・（式４）
【００２７】
このとき、ＬｏｕｔとＬｉｎのレベル差Ｄ［ｄＢ］は、以下の式５で算出される。
【００２８】
Ｄ［ｄＢ］＝Ｌout−Ｌin＝［２０ｌｏｇ（１０((A+Ga)/20)  ＋１）］−［２０ｌｏｇ（１０(A/20)  ＋１）］・・・（式５）
【００２９】
式５において、ブースト量Ｇａを−９，−６，−３，＋３，＋６，＋９［ｄＢ］とした場合における、帯域ＡのレベルＡ［ｄＢ］と、周波数特性調整部１の入出力のレベル差Ｄ［ｄＢ］との関係を図３に示す。図３の横軸が帯域ＡのレベルＡ［ｄＢ］である。また、図３の縦軸が、周波数特性調整部１の入出力のレベル差Ｄ［ｄＢ］である。この図３は、音声ソースを所望の周波数特性に変化させる周波数特性調整部１に対する入力と出力のレベル差［ｄＢ］を検出することで、元の音楽ソースの全帯域中に含まれる、変化させた周波数帯域の音声成分（調整音声成分）の相対的な割合を算出することができる。
【００３０】
実施の形態の周波数特性調整装置は、元の音声ソース全体に含まれている調整音声成分の割合に応じて、周波数特性調整部１で調整する周波数帯域の音声成分の調整の度合い（音響効果の付加量の大小）を変更する。例えば、元の音声ソース全体に含まれる調整音声成分の割合が少ない場合、調整された周波数帯域の音声ソースに対する周波数特性の増減幅を大きくする。これにより、付加した音響効果を、聴覚上、認識され易くすることができる。また、例えば元の音声ソース全体に含まれる調整音声成分の割合が少ない場合、調整された周波数帯域の音声ソースに対する周波数特性の増減幅を小さくする。この場合、音声ソース全体に抑揚を付加することができる。
【００３１】
（周波数特性調整動作）
図４に、実施の形態の周波数特性調整装置のブロック図を示す。図４に示すように、周波数特性調整部１、レベル差検出部２、減算部３、ゲイン調整部４、ゲイン制御部５、加算部６、遅延部７、遅延部８、および記憶部を有している。
【００３２】
周波数特性調整部１は、上述のように、例えばイコライザ機能、バスブースト機能、または、アッテネート機能などの周波数特性調整機能を備える。ユーザは、周波数特性調整部１を介して、音声ソースの周波数特性を、好みの周波数特性に調整可能となっている。レベル差検出部２は、周波数特性調整部１に入力される音声ソース、および、周波数特性調整部１から出力される音声ソースを比較し、周波数特性の調整前後における音声ソースのレベル差（ｄＢ）を検出する。
【００３３】
レベル差検出部２でレベル差を検出するための音声ソースの長さ（検出時間）は、ユーザが操作部を操作して自由に設定可能となっている。または、メーカ側が一つまたは複数の検出時間を予め設定してもよい。検出時間を短時間に設定すれば、再生される音声ソースに対する追従性を良くすることができる。また、検出時間を長時間に設定すれば、実施の形態の周波数特性調整装置の出力特性の変動を緩やかにすることができる。また、レベル差検出部２は、例えば１曲分等の音声ソース全体のレベル差の平均を検出してもよい。
【００３４】
減算部３は、抽出部の一例である。減算部３は、周波数特性調整部１の出力信号から、周波数特性調整部１の入力信号を減算し、入力信号および出力信号の差分である、周波数特性調整部１による音声ソースの変化分を抽出する。換言すれば、減算部は、入力信号および出力信号の差分である、周波数特性調整部１により周波数特性（音響効果）が付加された音声成分を検出する。すなわち、減算部３は、周波数特性調整部１による音声ソースの周波数特性調整成分（以下、単に調整成分という）を抽出する。ゲイン調整部４は、減算部３により抽出された調整成分を、調整されたゲインで増幅し、加算部６に供給する。
【００３５】
ゲイン制御部５は、レベル差検出部２によって検出された差分データに応じて、ゲイン調整部４のゲインを可変制御する。一例ではあるが、ゲイン制御部５は、図５に示す各差分データと、各差分データにそれぞれ対応するゲインデータとを関連付けた対応表を記憶した記憶部９を有している。図５に示すＤ００，Ｄ０１，Ｄ０２・・・の各データは、それぞれ差分データ（Ｄ［ｄＢ］）を示している。また、図５に示すＧｔ００，Ｇｔ０１，Ｇｔ０２・・・の各データは、それぞれ各差分データに対応するゲインデータ（Ｇｔ［ｄＢ］）を示している。ゲイン制御部５は、レベル差検出部２によって検出された差分データを用いて記憶部９を参照し、差分データに関連付けられているゲインデータを検出する。そして、ゲイン制御部５は、検出したゲインデータで示されるゲインを、ゲイン調整部４に設定する。
【００３６】
ゲイン調整部４は、設定されたゲインで、減算部３からの調整成分を増幅し、加算部６に供給する。加算部６は、周波数特性調整部１により周波数特性が調整された音声ソースに、設定されたゲインで増幅された調整成分を加算処理する。これにより、周波数特性調整部１によって増幅または減衰された帯域の増幅（減衰）量を、音声ソースの周波数特性に基づいて、加減することができる。なお、遅延部７および遅延部８は、周波数特性調整部１からの周波数特性が調整された音声ソース、および、ゲイン調整部４からの調整成分が、同じタイミングで加算部６に供給されるように、音声ソースおよび調整成分のタイミング合わせを行っている。
【００３７】
また、この例では、各差分データと、各差分データにそれぞれ対応するゲインデータとを関連付けて記憶部９に記憶しておくこととした。しかし、ゲイン制御部５は、レベル差検出部２で検出されたレベル差を用いて、所定の数式でゲイン調整部４のゲインを算出し、ゲイン調整部４に設定してもよい。
【００３８】
（実施の形態の効果）
以上の説明から明らかなように、実施の形態の周波数特性調整装置は、イコライザ機能またはバスブースト機能等の周波数特性調整部１の入出力のレベル差を検出する。この入出力のレベル差は、元の音楽ソースの全帯域中に含まれる、周波数特性調整部１で変化させた周波数帯域の音声成分（調整音声成分）の相対的な割合を示している。このため、ゲイン制御部５は、調整音声成分の割合に対応するゲインをゲイン調整部４に設定する。ゲイン調整部４は、設定されたゲインで調整音声成分を増幅する。加算部６は、周波数特性調整部１により周波数特性が調整された音声ソースに対して、設定されたゲインで増幅された調整音声成分を加算処理する。これにより、実施の形態の周波数特性調整装置は、以下の効果を得ることができる。
【００３９】
１．周波数特性調整部１の入出力のレベル差として検出した調整音声成分を、レベル差に対応するゲインで増幅して、周波数特性調整部１の出力と加算処理することで、音声ソースの周波数特性に応じた付加量の音響効果を付加して、音声ソースの再生品質の向上を図ることができる。このため、高速フーリエ変換回路（ＦＦＴ回路）等の、複雑な周波数解析ツールおよび複雑な処理を不要として、周波数特性調整装置の構成の簡略化を図ることができる。また、簡単な処理で音声ソースの周波数特性を検出して、音声ソースの周波数特性に応じて、周波数特性を調整することで、音声ソース毎の周波数特性により、聴感上の音響効果の付加量がばらつく不都合を防止でき、音声ソースの再生品質の向上を図ることができる。
【００４０】
２．イコライザ機能およびバスブースト機能等の周波数特性調整部１は、構成を変更することなく、従前のまま使用可能とすることができる。このため、簡単な他の回路を付加するだけで、実施の形態の周波数特性調整装置を実現できる。
【００４１】
３．レベル差は、周波数特性調整部１の特性が反映されたかたちで検出される。このため、周波数特性調整部１が、例えばイコライザ機能であった場合、イコライザ機能のスロープの影響なども反映されたレベル差が検出される。そして、このような周波数特性調整部１の特性が反映されたレベル差を用いて処理を行うことで、周波数特性調整部１の実際の特性と相関性が高い処理結果（加算部６の出力）を得ることができる。
【００４２】
（変形例）
上述の実施の形態において、周波数特性調整部１は、ユーザの操作により周波数特性が調整されるまでの間は、前の調整値を維持する、いわば固定的な周波数特性調整部１であった。この周波数特性調整部１を、加算器６からの出力に応じて調整値が変化する、いわば可変的な周波数特性調整部１としてもよい。これにより、実施の形態の周波数特性調整装置で生成された音声ソースの周波数特性に応じて、周波数特性調整部１の周波数特性を調整することができる。
【００４３】
また、レベル差検出部２で検出されるレベル差が所定のレベル差となるように、加算器６からの出力で周波数特性調整部１の周波数特性を調整してもよい。
【００４４】
また、周波数特性調整部１で音声ソースに付加される音響効果の付加量が、所定の上限を超えないように、ゲイン調整部４のゲイン、および、周波数特性調整部１の周波数特性の調整値を制御してもよい。この場合、ゲイン制御部５がゲイン調整部４のゲイン調整を行い、加算部６の出力をフィードバックして、周波数特性調整部１の調整値を調整する。このような音響効果の付加量の制限処理は、周波数特性調整部１がイコライザ機能の場合、帯域毎に行ってもよい。
【００４５】
また、ゲイン調整部４のゲイン調整は、ユーザが操作部を介して調整可能としてもよい。また、ゲイン制御部５は、記憶部９に、図５に示したレベル差とゲインの対応表とは異なる一つまたは複数の対応表を記憶して用いてもよい。この場合、ゲイン制御部５は、レベル差検出部２で検出されたレベル差に応じて、記憶部９の対応表を切り替えて用いる。
【００４６】
また、周波数特性調整処理は、リアルタイムで行わなくてもよい。すなわち、事前に音声ソースを解析しておき、ゲイン調整した調整音声成分を、加算するタイミングを示すタイミング情報（タイムコード等）と共に、記憶部９等に記憶しておく。そして、周波数特性調整部１から加算部６に周波数特性が調整された音声ソースが供給されるタイミングで、予めゲイン調整しておいた調整音声成分を加算処理する。これにより、上述と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
上述の実施の形態および変形例は、例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施の形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことも可能である。実施の形態および変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４８】
１  周波数特性調整部
２  レベル差検出部
３  減算部
４  ゲイン調整部
５  ゲイン制御部
６  加算部
７  遅延部
８  遅延部
９  記憶部
【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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