(57)【要約】【課題】テープ・ヒスノイズ等でのブリージングや暗騒音検出によるパンピングを低減しながら充分な振幅操作比率を維持可能なダウンワード・エンベロープ・フォロワーを実現し、聴感に最適化された雑音除去装置、小音量強調装置を提供する事を目的とする。【解決手段】ダウンワード・エンベロープ・フォロワー中に傾斜変更手段を設ける事で振幅操作比率を自動的に可変する事、および各種の単極性非直線通過手段を設ける事で生成するＣＶを整形し聴感に最適化されたダウンワード・エンベロープ・フォロワーを実現する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振幅操作装置（ダイナミクス・プロセッサー）における制御電圧生成手順において、ヒステリシス特性を与えた検波回路と振幅操作比率を自動的に可変する傾斜変更手段を有する事を特徴とするダウンワード・エンベロープ・フォロワーおよび、このダウンワード・エンベロープ・フォロワーにより実現する雑音除去装置（ダウンワード・エキスパンダー）と小音量強調装置（ダウンワード・コンプレッサー）。
【請求項２】
振幅操作装置（ダイナミクス・プロセッサー）における制御電圧生成手順において、振幅操作開始時間、振幅操作開放時間を設定する時定数設定回路の入力および出力に単極性非直線通過手段を設ける事で制御電圧生成時の立ち上がり時間、立ち下がり時間を整形する事を特徴とするダウンワード・エンベロープ・フォロワーおよび、このダウンワード・エンベロープ・フォロワーにより実現する雑音除去装置（ダウンワード・エキスパンダー）と小音量強調装置（ダウンワード・コンプレッサー）。
【請求項３】
振幅操作装置（ダイナミクス・プロセッサー）における制御電圧生成手順において、包絡線情報増幅回路中に単極性非直線通過手段を設ける事で制御電圧生成時の立ち上がり時間、立ち下がり時間を独立して整形、変更する事を特徴とするダウンワード・エンベロープ・フォロワーおよび、このダウンワード・エンベロープ・フォロワーにより実現する雑音除去装置（ダウンワード・エキスパンダー）と小音量強調装置（ダウンワード・コンプレッサー）。
【請求項４】
請求項１、請求項２、請求項３を用いたダウンワード・エンベロープ・フォロワーにより無声音強調機能を実現するボコーダー。
【請求項５】
請求項１、請求項２、請求項３を用いたダウンワード・エンベロープ・フォロワーにより無声音強調機能を実現する補聴器。
【請求項６】
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５をディジタル信号処理（ＤＳＰ）によって実現するバイナリーコードを含むソフトウェアおよび媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は振幅操作装置（ダイナミクス・プロセッサー）における包絡線生成技術に関するものであり、特定的には雑音除去装置（ダウンワード・エキスパンダー）や小音量強調装置（ダウンワード・コンプレッサー）での聴感に最適化されたエンベロープ・フォロワー技術および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】ＢＤやＨＤ−ＤＶＤ、地上波ディジタルＴＶの普及に伴い高ダイナミックレンジを有するオーディオソースが一般的になっている。しかし通常の聴取環境でこれらを楽しむ場合、小信号が聞き取れない、ＣＭだけ特に音量が上昇して聞こえる、大音量部分が大きくなり過ぎるといった問題を感じる事がある。【０００３】この様な不具合を解決する為にＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）が組み込まれたＴＶセットやＡＶコンポーネントが発売されている。又、これらの音源を二次利用する各種メディアでも同様な問題が生じる為、音響担当者が適宜音量を可変したり振幅圧縮装置（アップワード・コンプレッサー）、振幅制限装置（アップワード・リミッター）による聴取音の平均化が行われる。【０００４】しかしこの様な振幅操作法では、はっきり聞きたい小音量部が徐々に大きくなったり、音量を下げたい大音量部が不自然な形で急激に小さくなる等の動作時定数に関した問題が発生する。音響担当者が適宜音量を可変する場合には音量の変化を確認しながら可変するので、適切に行われた場合は聴感上最適となるものの、振幅操作開始時間（アタック時間）が音響担当者の感覚や運動能力に依存する為、過渡的な信号では振幅操作が困難である。【０００５】これらの理由から伝送系の飽和が許されない状況では振幅制限装置と人の手による音量可変の兼用が一般化している。しかしＴＶセットやＡＶコンポーネントでは現実的な方法ではなくＡＧＣ等、各種振幅操作装置を組み合わせ最適化する事で対応している。【０００６】近年ではディジタル振幅操作装置の使用が一般的となっているがＡＤ変換以前での飽和に対しては無効である為、ディジタル振幅操作装置においてもアナログ段での振幅制限装置兼用が必須である。【０００７】録音芸術の手法として、振幅操作装置によって信号波形を変質させる事で生じる高調波成分を用いるドラムセットの音色変更や包絡線変形によるギターの擬音化が周知されている。しかし、この様な例を除けば理想的な振幅操作装置とは振幅操作開始時間（アタック時間）、振幅操作開放時間（レリース時間）共にゼロである物と考えられる。【０００８】しかしアナログ回路によるゼロ時間応答の実現はダイオードやトランジスターの様な非直線素子によったソフトクリップ回路やブリッジ回路、クランプ回路を用いる他なく低歪回路の設計は困難である。通常、音響用として満足な特性を実現するには振幅操作に電圧制御抵抗や電圧制御電流源を使用する乗算型振幅操作装置が用いられる。【０００９】アナログ回路によって実現する乗算型振幅操作回路では入力信号から乗算用制御信号（以下ＣＶと言う）を生成し入力信号に乗じる事で振幅操作を実現する為、振幅操作開始時間や振幅操作開放時間をゼロとする事は不可能である。この為、聴覚感度が低下する振幅操作開始時間、振幅操作開放時間に回路を設計する事で実用的には振幅操作時間をゼロに近似する手法（特許文献１参照）や信号のスペクトルや振幅に応じて適応可変する事で聴感上の違和感を改善しようとする方法（特許文献２、特許文献３参照）が考案されている。
【特許文献１】  ＰＥＡＫ  ＡＣＣＥＬＥＲＡＴＥＤ  ＣＯＭＰＲＥＳＳＯＲ  Ｕｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ｐａｔｅｎｔ  ５，４６３，６９５
【特許文献２】  ＷＡＶＥ  ＤＥＰＥＮＤＥＮＴ  ＣＯＭＰＲＥＳＳＯＲ  Ｕｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ｐａｔｅｎｔ  ５，４８３，６００
【特許文献３】  ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ  ＤＩＳＣＲＩＭＩＮＡＴＥ  ＬＥＶＥＬＥＲ  Ｕｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ｐａｔｅｎｔ  ５，４２２，６０２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】従来技術ではＣＶ生成過程に周波数特性を与える事によって振幅操作時間のゼロ近似や聴感上の違和感改善を実現している。しかしここで生成するＣＶを用いて雑音除去装置や小音量強調装置を構成した場合、とりわけテープ・ヒスノイズの様に比較的レベルが大きく、広範囲にスペクトルを持つ音源ではブリージングが耳に付き不快となる。【００１１】主な原因はＣＶがリニア動作から振幅操作動作に直線的に移行し、ラウドネスレベル曲線に即した振幅操作が行われない為である。従って、ブリージング、パンピング等の不快動作を低減するには信号振幅に応じて振幅操作比率を自動的に可変する事が望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１２】本発明はＣＶ生成回路中に傾斜変更手段を設け振幅操作比率を自動的に可変する事を特徴とし、雑音除去装置や小音量強調装置への応用においては特に小音量部分でのブリージング、パンピング等の不快動作を低減しようとするものである。
【発明の効果】
【００１３】従来の乗算型振幅操作回路によって実現される、雑音除去装置では図４の様に入力レベルが動作閾値以下での利得が直線的に低下する。又、このＣＶを反転させる事で実現される小音量強調装置では図６の様に入力レベルが動作閾値以下となると利得が直線的に上昇する、図３は比較用に示したリニア増幅器の入出力特性である。【００１４】これに対して本発明では図２の様に、従来のＣＶ生成回路中に傾斜変更手段（９）を設ける事で各種関数に沿ったＣＶ動作を可能とした。このＣＶを用いた雑音除去装置では図５の様な利得特性を、小音量強調装置では図７の様な利得特性を実現した。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】本発明によって実現される雑音除去装置や小音量強調装置は動作閾値以下（ダウンワード）でのみ機能する為、一般的な振幅圧縮装置や振幅制限装置の様に大音量時でのを抑圧感が発生しない。この事から故意な音色変更や包絡線変形を必要としないあらゆる音響信号の音圧平均化に適用可能である、とりわけＴＶセットやＡＶコンポーネント、補聴器への利用を期待するものである。【００１６】違和感の少ないダウンワード動作は音響信号の音圧平均化技術としてボーカル等、音声信号への使用が最適である。ボコーダーや補聴器への応用では明瞭度が上昇する為、無声音強調回路が不要であり、部品数やＭＩＰＳの削減が可能になる。又、サスティナーやノイズゲートへの利用では不快動作の少ない余韻伸長や減衰効果が得られる為、楽器や、音響調整卓への組み込みを期待するものである。
【実施例】
【００１７】図１の回路例では、入力音響信号を検波するＲＭＳ変換回路（１）、ＲＭＳ変換した入力音響信号から可変抵抗器によって設定した閾値以下の成分を出力する閾値設定回路（３）、閾値設定回路（３）出力の直線傾斜特性を３折線傾斜特性に変更する傾斜変更回路（４）、回路動作上不要な直流成分を低減しながら必要な変化分を増幅する包絡線情報増幅回路（５）、振幅操作開始時間、振幅操作開放時間を設定する時定数設定回路（２）、小音量強調装置用のＣＶを生成する位相反転回路（６）で構成される。【００１８】ＲＭＳ変換回路（１）は簡易対数アンプと反転アンプにより聴覚感度補正後、負バイアスを与えた２本のダイオードにより包絡線検波を行い実効値を出力する。この回路は実効値出力点から簡易対数アンプ入力に正帰還を行う事でヒステリシス特性を与えテープ・ヒスノイズ様な不要雑音に対して感度を低下させながらマイクロフォン・ポップの様に直流近似成分が多いを不要雑音を効果的に検出する。【００１９】閾値設定回路（３）は差動増幅器によるスライスレベル設定回路で振幅操作装置で一般的に用いる形態である。【００２０】傾斜変更回路（４）はダイオードの閾値と抵抗分圧器による３折線傾斜発生回路で、この部分の傾斜特性がダウンワード特性となる。図１では簡易設計となっているものの、折線傾斜や周波数特性の連続可変機能追加によってラウドネスレベル曲線への正確な追従も可能である。【００２１】包絡線情報増幅回路（５）はリニア増幅器を基本とするが包絡線情報が実効値化されている事から立ち上がり成分が正電圧に、立下り成分が負電圧に対応する。図１では負帰還ループ中にダイオードを挿入する事で立ち上がり成分への増幅を停止（スルー）させ、立下り成分のみ増幅する。本回路例では時定数設定回路（２）によって振幅操作開始時間、振幅操作開放時間のゼロ近似を行ったが、包絡線情報増幅回路（５）の増幅特性を操作する事での振幅操作開始時間、振幅操作開放時間操作も可能である。【００２２】時定数設定回路（２）は包絡線情報増幅回路（５）によって生成された非対称包絡線情報により出力点を負電圧〜ゼロボルトの間で可変する。図１の回路例ではＶＣＡのＣＶ入力をＥＣ＋に固定して使用する為、負電圧〜ゼロボルト間でのＣＶ変化はＶＣＡ動作がダウンワード動作〜スルー動作へ変化する事を意味している。傾斜変更回路（４）を調整し包絡線情報増幅回路（５）出力中の正電圧成分を０．６Ｖ〜０．２Ｖ程度とする事で時定数設定回路（２）入出力に挿入されたダイオードの降伏電圧領域に包絡線情報を与え振幅操作開始時間、振幅操作開放時間をゼロ近似する。【００２３】位相反転回路（６）はＶＣＡのＥＣ＋端子とＥＣ−端子を切り替え使用とすれば削減可能であるがＥＣ＋端子、ＥＣ−端子周辺の複雑化を避ける目的で同時生成した。【００２４】時定数設定回路（２）出力の正負電源に接続された抵抗は無信号時にダイオード降下電圧によって発生するオフセット相殺用である。世界標準として用いられるＶＣＡのＣＶ入力は６ｍＶ／ｄＢの感度であり、入力を１／３０程度に減衰して用いる事が一般的な為、０．６Ｖの電圧は３ｄＢ程度のゲイン・オフセットとなり補正が必要になる。【００２５】厳密な意味では図１の回路例はＲＭＳ変換回路（１）、閾値設定回路（３）中の時定数も動作に影響する構成であるが、これはコスト低減への配慮であって設計上の意図は上記のとおりである。動作確認は図８のＶＣＡ回路と図９の実動回路によるもので、可変抵抗器は閾値設定（スレッショルド・レベル）用である。
【産業上の利用可能性】
【００２６】本発明をディジタル信号処理に応用し、傾斜変更回路（４）を視覚や触覚等、各種感覚に対応させる事で五感ベクトルの適応検出が可能である。この事から映像信号の動き検出やロボット分野での関節制御技術、スピーカーアレイ方式を用いた立体音響再現における聴取者の各種ベクトル検出に利用可能と思われる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】アナログ演算器とダイオード、キャパシター、レジスターで構成した実施例である。
【図２】図１の回路動作概要をブロック図としたものである。
【図３】振幅操作機能を有しない音響機器の入出力特性例である。
【図４】従来の雑音除去装置（ダウンワード・エキスパンダー）入出力特性例である。
【図５】本発明利用による雑音除去装置（ダウンワード・エキスパンダー）入出力特性例である。
【図６】従来の小音量強調装置（ダウンワード・コンプレッサー）入出力特性例である。
【図７】本発明利用による小音量強調装置（ダウンワード・コンプレッサー）入出力特性例である。
【図８】図９に接続したＶＣＡ回路である。
【図９】動作確認に用いた図１の実動回路例である。
【符号の説明】
【００２８】１            ＲＭＳ変換回路
２            時定数設定回路
３            閾値設定回路
４            傾斜変更回路
５            包絡線情報増幅回路
６            位相反転回路
７            ＲＭＳ変換回路のブロック図表記
８            閾値設定回路のブロック図表記
９            傾斜変更回路のブロック図表記
１０          包絡線情報増幅回路のブロック図表記
１１          時定数設定回路のブロック図表記
１２          位相反転回路のブロック図表記
【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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