(57)【要約】  様々な周波数(f)の音声から成る音声ミックスの聴覚的に補償された等化のための等化器は、等化曲線(P(f))を生成し、それは、音声の音声レベル(P)の周波数依存性変化を示し、周波数fE(n) = kn・f0について、極値(P(n) ≡ P(f(n)))を有し、周波数fN(n) = k(n-1/2)・f0について、ゼロ点(N(n) ≡ N(f(n)))を有し、ただし(公式(I))であり、f0は、所定の極値(P(0))の周波数であり、1.52 ≦ k ≦ 1.82である。
2017520198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
等化曲線(P(f))による異なる周波数(f)の音声の音声ミックスの聴覚的に補償された等化のための等化器であって、前記等化曲線は、前記音声の音声レベル(P)の周波数依存性変化を示し、
【数１】
2017520198.tif 000016
の周波数において、極値(P(n) ≡ P(f(n)))を有し、
【数２】
2017520198.tif 000017
の周波数において、ゼロ点(N(n) ≡ N(f(n)))を有し、n∈Nであり、f0は、所定の極値(P(0))の周波数であり、1.52 ≦ k ≦ 1.82である、等化器。
【請求項２】
|P(n)| > |P(n+1)| ∀nであることを特徴とする、請求項1に記載の等化器。
【請求項３】
|P(n)| - |P(n+1)| = 一定 ∀nであることを特徴とする、請求項2に記載の等化器。
【請求項４】
|P(n)| - |P(n+1)| ≦ 2dB ∀nであることを特徴とする請求項3に記載の等化器。
【請求項５】
|P(n)| - |P(n+1)| > |P(n+1)| - |P(n+2)| ∀nであることを特徴とする、請求項2に記載の等化器。
【請求項６】
前記音声ミックスのラウドネスの増加とともに、
【数３】
2017520198.tif 000018
が、nの所与の値についてより大きくなることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の等化器。
【請求項７】
f0 = 1.2kHzであることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の等化器。
【請求項８】
各周波数間隔
【数４】
2017520198.tif 000019
について、
【数５】
2017520198.tif 000020
か、または
【数６】
2017520198.tif 000021
であることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の等化器。
【請求項９】
音声レベル(P)の前記周波数依存性変化が、前記音声レベル(P)の周波数依存性増加および/または減少であることを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の等化器。
【請求項１０】
入力、出力および前記出力に接続される音声変換器を有するオーディオシステムであって、それが、前記オーディオシステムの再現チェーンにおいて、前記音声変換器の上流に配置される、請求項1から9のいずれか一項に記載の等化器を備えることを特徴とする、オーディオシステム。
【請求項１１】
異なる周波数(f)の音声の音声ミックスの聴覚的に補償された等化の方法であって、等化の及ぶ範囲が、等化曲線(P(f))によって決定され、それが、前記音声の音声レベル(P)の周波数依存性変化を示し、
【数７】
2017520198.tif 000022
の周波数において、極値(P(n) ≡ P(f(n)))を有し、
【数８】
2017520198.tif 000023
の周波数において、ゼロ点(N(n) = N(f(n)))を有し、n∈Nであり、f0は、所定の極値(P(0))の周波数であり、1.52 ≦ k ≦ 1.82であることを特徴とする、方法。
【請求項１２】
前記等化曲線(P(f))が、前記音声ミックスの周波数の増加とともに減衰する減衰振動の形状を有することを特徴とする、請求項11に記載の方法。
【請求項１３】
比
【数９】
2017520198.tif 000024
が、前記音声ミックスのラウドネスの増加とともにより大きくなることを特徴とする、請求項12に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、等化器、そのような等化器を有するオーディオシステムおよび音声ミックスを等化する方法に関する。
【０００２】
詳しくは、本発明は、音声ミックスの聴覚的に補償された等化の等化器/オーディオシステム/方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
人は、音響刺激または音声を彼/彼女の聴取または聴覚システムを通じて知覚する。聴取システムは、外耳、耳小骨を有する中耳およびそれに接続される蝸牛と神経とを有する内耳、ならびに大脳および脳幹内に位置する聴覚刺激処理センタを含む。この複雑な解剖学的構造ならびにその今日にいたるまで説明できない詳細な生理機能および機能する仕方のために、聴覚刺激の知覚は、線形でなく、すなわちすべての波長について均等に強くない。その代わりに、またラウドネスにも依存するスペクトル(周波数依存性)聴覚感度がある。
【０００４】
ラウドネスへの依存性は特に、例えばコンサートホールと比較して小さい部屋内で音声記憶媒体から再生される楽曲が、ライブ体験と比べて不自然に聞こえるという結果になる。この不自然さは、聴覚感度に対する鏡像としてボリュームを補正することによって取り除くことができ、それは、いわゆる「等ボリュームレベルの曲線」において示されることが、知られている。しかしながら、このために使用される現在の曲線は、それらを決定するために、個々の正弦波トーンが、試験する人の前で演奏されなければならないが、しかし各個別周波数の知覚されるラウドネスが、他の同時に知覚される周波数のラウドネスによって影響を受けるので、音声の必要とされる自然さを条件付きで再構成するだけであることが、示されている。より詳しくは、音楽が、超低音過ぎて、その結果部屋情報、過渡状態、過渡的効果、楽器の音色、残響、その他は、記録を不明確で、ふわふわしていると思えるようにする、いわゆるマスキング効果に起因してより聞こえ難くなる。この効果はまた、これを通じて、楽器の特定の音および特性を構成する、楽器での基音および倍音の聞き取れる非常に敏感なバランスが、ずれるので、中間トーンの任意の過度の強調によって増強されもする。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】ISO標準226:2003
【非特許文献２】DIN45630シート2
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、すべての聴覚非線形性の最適なバランスを取ることで、すべてのボリュームにおいて音声ミックス、特に音楽の最高の可能な自然さを生み出す、等化器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このタスクは、請求項1、10および11の特徴によって解決される。
【０００８】
他の有利なさらなる展開は、従属項において規定される。
【０００９】
本発明(請求項1)による等化器は、聴覚的に補償される仕方で、異なる周波数(f)の音声の音声ミックスを等化曲線(P(f))に従って等化し、それは、音声の音声レベル(P)の周波数依存性変化を示し、周波数
【００１０】
【数１】
2017520198.tif 000003
【００１１】
において、極値(P(n) ≡ P(f(n)))を有し、周波数
【００１２】
【数２】
2017520198.tif 000004
【００１３】
において、ゼロ点(N(n) ≡ N(f(n)))を有し、ただしn∈Nであり、f0は、所定の極値(P(0))の周波数であり、1.52 ≦ k ≦ 1.82である。
【００１４】
本発明による「等化」は、周波数依存性「音声レベル(P)の変化」(デシベル(dB)単位で)であり、その場合それらの関連する音声レベルを有するすべての同時に知覚される音声の全体は、「ラウドネス」と表され、人間によるラウドネス知覚の比例描写のための標準によって定義されるパラメータである。ラウドネスの単位は、ソーンであり、それは順に、フォン単位での音声レベル(または単に「ラウドネス」)の定義に基づいている。
【００１５】
特に、40フォンの音強度は、1ソーンのラウドネスを割り当てられ、その場合40フォンの音強度は、1kHzの周波数および40dBの音圧レベルを有する正弦波音のラウドネスによって定義される。
【００１６】
等化曲線は、好ましくは一定であり、周波数fの微分可能な関数である。ここでは異なるラウドネスにおいて異なる周波数に対して異なる反応をする人間の聴力に言及されるので、本発明による等化は、「計測線形性」が、「聴覚線形性」と同じものを意味しないという知識に基づいている。この事実は、FletcherおよびMunsonによって1993年というかなり前から調べられ、「psychoacoustic curves of equal loudness」をもたらし、それらは、ISO標準226:2003 - 2003年に修正されたISO勧告226のバージョン - およびDIN45630シート2(DIN1318)に提示されている。これらの曲線に従って音声ミックスを等化することで、音声記録が、異なるラウドネスレベルにおいて同様の聴覚的印象を生み出すような方法で再現できるということを達成する。人間の聴力に適応するこの形の等化は、「聴覚補償」と呼ばれる。聴覚的に補償された音声記録は、「自然である」と知覚される。
【００１７】
本発明によると、等化器は、上で示されるように、純粋な正弦波音(計測音)について使用されず、異なる周波数の、異なる楽器によって作成される音を含む「音声ミックス」について使用される。DIN1320による音声ミックスは、特に任意の周波数のトーンで構成される音声であり、また非周期的な特殊な形として「雑音」も含有する。加えて、本発明による等化器は、それが再生される環境に起因する記録された音声ミックスの変化を考慮する。
【００１８】
本発明による等化器は、オーディオシステムの音声変換器の上流に配置され(請求項10を参照)、その結果本発明による等化は、オーディオシステムによって作成される音声ミックスに適用されるので、それは、倍音およびそれ故に音色を含むすべての音声に関係し、それは、本発明による等化を通じてその「自然さ」を取り戻す。
【００１９】
ある状況下では、人々は、「自然である」と知覚する音声ミックス/トーンについて異なる発言をする、すなわち用語「自然さ」は、したがって主観的であるので、多くの実験が、本発明の発明者によって行われた。
【００２０】
より詳しくは、時間または位相ずれを生じさせず、標準化周波数範囲が0.5dBずつ増加されるまたは低減されることを可能にする、デジタル31バンドグラフィックイコライザが、使用された。実験的に決定された曲線は、保存することができ、音声ミックスへのそれらの効果は、互いにかつ線形再現と比較することもできた。可能な補正曲線の多くの変形は、系統的に設計された聴取試験を受け、その場合楽曲、フィルム、楽器およびボーカルの記録ならびにライブイベントさえ、使用された。すべてのスタジオ実験において、近距離モニターが、使用され、その場合パラメータとして、ラウドネスが、変えられ、音声レベルメータを用いて監視された。
【００２１】
本発明によると、等化曲線は、kに依存する極値およびゼロ点を有し、ただし1.52 ≦k ≦ 1.82が、適用される。好ましくは、kは、値1.618を有する。数字1.618は、黄金比を記述する無理数の黄金数の近似であり、例えばもし長さsの距離が、黄金比に従ってより大きい部分gおよびより小さい部分kに分けられるならば、その時s/g = g/k = 1.618 = 黄金比であることに留意すべきである。長さの例から本発明に達するためには、長さの単位(本例では任意に選択される)が、周波数と置き換えられなければならないだけである。
【００２２】
数字1.618はまた、再帰的に定義されるフィボナッチ数列の極限値
【００２３】
【数３】
2017520198.tif 000005
【００２４】
でもあり、その場合一連の自然数の各要素fnは、数列の2つの先行する要素から、規則fn-2 = fn - fn-1 frpに従って定義され、f0 = 0およびf1 = 1は、出発点として定義される。
【００２５】
極値およびゼロ点の位置の定義から、等化曲線が、周波数fの振動関数であるが、しかし周期関数でないことは、明らかである。
【００２６】
有利なさらなる展開(請求項2)によると、次式、|P(n)| > |P(n+1)|が、すべてのnについて適用される。
【００２７】
これは、(量の観点から)等化曲線の振幅が、周波数の増加とともに減少することを意味する。この減少は、すべての音声レベルにおいて起こる。その量の符号は、下記でのように、音声レベルのゼロ線が等化曲線に適用されるときに作用し始めることに留意すべきである。
【００２８】
別の有利なさらなる展開(請求項3)によると、量の差|P(n)| - |P(n+1)|は、すべてのnについて一定である。
【００２９】
これは例えば、ラウドネスが、対数的に入力された周波数の関数としてデシベル単位で示される図(等化曲線)において、すべての点(f(n)、|P(n)|)が、直線上に並ぶことを意味する。
【００３０】
さらに有利なさらなる展開(請求項4)によると、|P(n)| - |P(n+1)|は、すべてのnについて2dB(デシベル)以下である。
【００３１】
2dBの値は、比較的低い音声レベルまたはラウドネスを有する比較的静かな音声ミックスについて適用され、その場合「比較的静かな」は、約70dBを意味し、「比較的うるさい」は、約80dBであるということになる。
【００３２】
さらに有利なさらなる展開(請求項5)によると、|P(n)| - |P(n+1)| > |P(n+1)| - |P(n+2)|が、すべてのnについて適用される。
【００３３】
ラウドネスの絶対量の差はそれ故に、周波数の増加とともにより小さくなり、その結果前述の図において、点(f(n)、|P(n)|)がその上に並ぶ曲線は、直線を作成しない。
【００３４】
別の有利なさらなる実施形態(請求項6)によると、所与のnについての比
【００３５】
【数４】
2017520198.tif 000006
【００３６】
は、音声ミックスのラウドネスの増加とともに増加する。
【００３７】
比
【００３８】
【数５】
2017520198.tif 000007
【００３９】
は、通常周波数依存性であり、その結果比は、所定のnに関係しなければならない。
【００４０】
別の有利なさらなる展開(請求項7)によると、f0 = 1.2kHzが、適用される。
【００４１】
別法として、標準ピッチが、出発点とされてもよく、すなわちf0 = 440Hzである。
【００４２】
さらなる有利な実施形態(請求項8)によると、各周波数間隔
【００４３】
【数６】
2017520198.tif 000008
【００４４】
について、
【００４５】
【数７】
2017520198.tif 000009
【００４６】
か、または
【００４７】
【数８】
2017520198.tif 000010
【００４８】
である。
【００４９】
これを通じて、等化曲線の(「波状性(wavelikeness)」の)「正弦波性(sinusoidality)」が、表されるはずである。これは、等化曲線が、正弦波に似ているが、しかし周期的でないことを意味する。第1の式
【００５０】
【数９】
2017520198.tif 000011
【００５１】
は、下側の「半波」または波の谷(最小値を有する)に関係し、一方第2の式
【００５２】
【数１０】
2017520198.tif 000012
【００５３】
は、上側の半波または波のピーク(最大値を有する)に関係する。請求項8から、また等化曲線ならびに正弦波は、一定であり、微分可能であるという結果にもなる。
【００５４】
等化曲線の波状性は、両方の意味において人間の聴力のスペクトル(すなわち周波数依存性)感度を反映することに留意すべきである。一方では「再現」の意味において、他方では「鏡」の意味において、すなわち等化曲線は、そのゼロ線における人間の聴力の感度曲線の鏡映である。
【００５５】
別の有利なさらなる展開(請求項9)によると、音声レベルの周波数依存性変化は、音声レベルの周波数依存性減少および増加である。
【００５６】
音声レベルの減少は、位相ずれがそれによって回避できるという、音声レベルの増加にまさる利点を有する。等化曲線が、有限数の調節因子(regulator)を用いて作成される、実際の応用では、減少の場合には、すべての調節因子は、それらの中立位置から同じ方向に動かされる。
【００５７】
本発明(請求項10)によると、入力、出力および出力に接続される音声変換器を有するオーディオシステムは、オーディオシステムの再現チェーンにおいて音声変換器の上流に配置される、請求項1から8のいずれか一項に記載の等化器を備える。
【００５８】
これは、本発明による等化器が、オーディオシステムによって放出される全信号に適用され、それ故にオーディオシステムに発行される「歪んだ」信号を等化することを意味する。
【００５９】
本発明(請求項11)によると、異なる周波数(f)の音声の音声ミックスの聴覚補償について、等化の及ぶ範囲は、等化曲線(P(f))によって決定され、それは、音声の音声レベル(P)の周波数依存性変化を示し、
【００６０】
【数１１】
2017520198.tif 000013
【００６１】
の周波数において、極値(P(n) = P(f(n)))を有し、
【００６２】
【数１２】
2017520198.tif 000014
【００６３】
の周波数において、ゼロ点(N(n) = N(f(n)))を有し、ただしn∈Nであり、f0は、所定の極値(P(0))の周波数であり、1.52 ≦ k ≦ 1.82である。
【００６４】
有利なさらなる展開(請求項12)によると、等化曲線(P(f))は、音声ミックスの周波数の増加とともに減衰する減衰振動の形を有する。
【００６５】
別の有利なさらなる展開(請求項13)によると、比
【００６６】
【数１３】
2017520198.tif 000015
【００６７】
は、音声ミックスのラウドネスの増加とともにより大きくなる。
【００６８】
本発明の他の利点および特徴は、等化曲線の例が説明される図を参照して下記の記述から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１Ａ】第1の形の実施形態による右チャンネルのための等化曲線を示す図である。
【図１Ｂ】第1の形の実施形態による左チャンネルのための等化曲線を示す図である。
【図２Ａ】図1による等化曲線(下部)を第2の形の実施形態による等化曲線(上部)と比較する図である。
【図２Ｂ】図1による等化曲線(下部)を第2の形の実施形態による等化曲線(上部)と比較する図である。
【図３Ａ】図1による等化曲線(下部)を聴力感度曲線(上部)と比較する図である。
【図３Ｂ】図1による等化曲線(下部)を聴力感度曲線(上部)と比較する図である。
【発明を実施するための形態】
【００７０】
図1Aおよび図1Bは、第1の形の実施形態による右チャンネル(上部)および左チャンネル(下部)のための等化曲線10を示す(図1Aだけが、参照番号を提供され、図1Bは、同等である)。
【００７１】
図1Aおよび図1Bは、音声レベル(ラウドネス)の周波数依存性補正 - 「ゼロ線N」に関して減少または増加する - を示し、いずれの場合にも周波数は、下部に沿って対数的に入力され、補正は、上部に沿ってデシベル単位で入力される。補正は、調節因子12の位置によって示される。調節因子がゼロdB線上にある場合は、関連する周波数は、変わらないままである。既知の等化曲線と異なり、より高い周波数に向かって減衰する、波状構造が、はっきりと見える。
【００７２】
図1Aおよび図1Bに示されるように、増加最大値(等化曲線10の最高点H)は、周波数25Hz、160Hz、1250Hzおよび8000Hzにあり、一方減少最大値(等化曲線10の最低点T)は、63Hz、400Hz/500Hzおよび3150Hzにある。したがって、25Hz、63Hz、160Hz、400Hz、1250Hz、3150Hzおよび8000Hzに最大値がある。所与のラウドネスについてのこれらの周波数の減衰量は、7.5dB、5dB、5dB、4dB、3dB、2dBおよび1dBである。
【００７３】
図1Aおよび図1Bは、市販の等化器を用いて作成された等化曲線10を示す。そのような等化曲線10を用いて等化された、異なるスタイルの音楽は、多くの聴取試験において「最も自然である」と知覚された。係数k = 1.6182との第1の極値の周波数25Hzの乗算は、第2の極値の周波数をかなり正確に届け、25×1.6182 = 65.5Hzであることに留意すべきである。同様に、第2の極値の周波数63Hzの乗算は、第3の極値の周波数を非常に正確に届け、63Hz×1.6182 = 165Hz等である。
【００７４】
さらにより正確な調節を可能にする等化器は、等化曲線10の極値の周波数が1.1618m2との乗算を通じて正確に与えられるということをもたらすことになり、その結果最適等化曲線10において経験的に見いだされた黄金比の規則が、反映されると仮定されてもよい。
【００７５】
高い点HおよびゼロdB線について上方へ反射される低い点Tは、直線14(明確にするために図1Bに含まれる)上に並ぶことに留意すべきである。さらに、隣接する振幅の高い点H(低い点T)は好ましくは、最大値1.5dBだけ高い点H(低い点T)の値の下方に(上方に)あり、その場合「隣接する」は、前述の等化器の隣接する調節因子に関係する。
【００７６】
図2Aおよび図2Bは、図1による等化曲線10(下部)を第2の形の実施形態による等化曲線10(上部)と比較する。
【００７７】
図2Aに示されるように、同じ形の説明図(周波数の対数的入力)を使用する第2の形の実施形態では、極値は、第1の形の実施形態でと同じ周波数にあるが、それらは、直線上にない。これは、関連する周波数におけるdB補正が異なることを意味する。この等化曲線10を通じての補正は、第1の形の実施形態による等化曲線10を通じての補正と比較して自然な知覚のさらなる改善を提供する。
【００７８】
図3Aおよび図3Bは、図1による等化曲線10(下部)を聴力感度曲線(上部)と比較する。
【００７９】
上で述べられたように、両方の曲線は、互いの鏡面反射であり、その結果人間の聴力の「自然の弱さ」が、補償される。
【符号の説明】
【００８０】
10  等化曲線
12  調節因子
14  直線
【図１Ａ】
2017520198.tif 000025
【図１Ｂ】
2017520198.tif 000026
【図２Ａ】
2017520198.tif 000027
【図２Ｂ】
2017520198.tif 000028
【図３Ａ】
2017520198.tif 000029
【図３Ｂ】
2017520198.tif 000030
【国際調査報告】
2017520198.tif 000031
2017520198.tif 000032
2017520198.tif 000033
2017520198.tif 000034