(57)【要約】【課題】振幅操作開放時間を適応可変する事により乗算型振幅操作装置で発生する聴感上有害な乗算歪を低減する事、および聴感上有用な高調波成分を乗算歪として生成する事により振幅操作された信号の明瞭度向上を行うアップワード・エンベロープ・フォロワーを実現し、聴感に最適化された振幅圧縮装置、振幅伸張装置を提供する事を目的とする。【解決手段】アップワード・エンベロープ・フォロワー内に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回路、および放電時定数保持可能な時定数適応可変回路を設ける事により振幅操作開放時間を入力信号スペクトルに応じて適応可変する、時定数適応可変回路は放電時定数による微分値を入力波形に付加した形で二次歪を発生し検波回路を含めた時定数設計が適切な場合には振幅操作された信号に躍動感や力強さが加味され明瞭度が向上する。【選択図】図３
2009201085.tif 000002
【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回路、および振幅操作開放時間（レリース・タイム）を設定する時定数設定回路に放電時定数保持機能を備える事により振幅操作開放時間を入力信号スペクトルに応じて自動可変する事を特徴とするアップワード・エンベロープ・フォロワーおよび、このアップワード・エンベロープ・フォロワーにより実現する振幅圧縮装置（アップワード・コンプレッサー）と、振幅伸張装置（アップワード・エキスパンダー）。
【請求項２】
請求項１のエンベロープ・フォロワーを用いる事でオシレーター波形や、ＶＣＦ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｆｉｌｔｅｒ）、ＬＦＯ（Ｌｏｗ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）等の各種変調およびステイタスに応じＡＤＳＲ（ａｔｔａｃｋ−ｄｅｃａｙ−ｓｕｓｔａｉｎ−ｒｅｌｅａｓｅ）を適応可変する事を特徴とする電子楽器、残響付加装置を含む音響合成技術。
【請求項３】
請求項１のエンベロープ・フォロワーを用いる事で明瞭度を向上するボコーダーを含む音声合成技術。
【請求項４】
請求項１のエンベロープ・フォロワーを用いる事で明瞭度を向上するニューロフォン、補聴器を含む聴覚障害緩和技術。
【請求項５】
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、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）や各種音響合成時における包絡線生成技術に関するものであり、特定的には動作閾値以上で機能する振幅圧縮装置（アップワード・コンプレッサー）や振幅伸張装置（アップワード・エキスパンダー）、ＡＤＳＲ・エンベロープ・ジェネレーターでの聴感、および入力波形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】ディジタル振幅操作装置の普及により制御遅延が生じない低歪振幅操作が一般化している、しかしＡＤ変換以前での飽和を回避する為にはアナログ段での振幅制限手段が必須であり、通常はＶＣＡ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）や電圧制御抵抗、電圧制御電流源を用いた乗算型振幅操作手段により対応する。【０００３】一般的な乗算型振幅操作装置では１台の乗算器に１台の除算／乗算係数生成回路、もしくは制御電圧生成回路（以下ＣＶ生成と言う）が割り当てられるが、この様な振幅操作装置では振幅操作出力に発生する不要高調波成分（乗算歪）と制御応答時間の関係が反比例となり好ましくない。【０００４】乗算歪を低下する手段としてはＣＶ生成回路の積分時定数を大きくするか入力信号のスペクトル数を減少させる方法が考えられ各種先行技術が考案されている。【０００５】入力信号のスペクトル数を減少させる方法としては複数の包絡線検波回路を用い積分周波数から上下１０倍程度を検波範囲とする事で入力信号のスペクトル数を減少させる帯域分割（マルチバンド）振幅操作装置（非特許文献１参照）が存在する。【０００６】積分時定数を大きくする方法としては積分時定数を入力信号によって適応可変するノンリニア・キャパシター（非特許文献２参照）や短い時定数を持つ包絡線検波回路によって生成したＣＶに時定数適応フィルターを組み合わせた適応ＣＶフィルター（特許文献１参照）が存在する。
【特許文献１】ＷＡＶＥ  ＤＥＰＥＮＤＥＮＴ  ＣＯＭＰＲＥＳＳＯＲ  Ｕｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ｐａｔｅｎｔ５，４８３，６００
【非特許文献１】ＡＰＨＥＸ社米国ホームページ、製品情報７２０／７２２Ｄｏｍｉｎａｔｏｒ（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｐｈｅｘ．ｃｏｍ／７２０＿７２２．ｈｔｍ）
【非特許文献２】ＴＨＡＴ社米国ホームページ、応用／設計技術資料Ｄｅｓｉｇｎ  Ｎｏｔｅ１１４（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔｈａｔｃｏｒｐ．ｃｏｍ／ｄａｔａｓｈｔｓ／ｄｎ１１４．ｐｄｆ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】従来技術である帯域分割振幅操作装置は実用的な振幅操作開始時間を維持しながら乗算歪を低下する優れた方法であるが、入力信号の帯域分割／再構成時の特性劣化や複雑化によるコスト上の問題からディジタル信号処理での応用が主流となっている、【０００８】適応ＣＶフィルターは図８の様な回路で、時定数が大きく異なる２組のＣＲを直列接続する事で幅操作開放時間を適応可変する。【０００９】用例としては、図３の時定数適応可変回路（９）を図８に変更する事で実現可能である、従来の構成を大きく変更する必要が無く実用的であるが２組のＣＲと直列接続された２２ｋΩによって振幅操作開始時間（アタック・タイム）が規制される為、過渡的な入力信号への応答が困難である。【００１０】ノンリニア・キャパシターは図７の様な回路で、オペアンプによって生成する拡大反転容量と非定常波形（過渡波形）においてのみ、オペアンプの動作を停止させるリミッターによりフローティング・キャパシターを駆動し積分時定数を適応可変する。【００１１】用例としては、図３のＲＭＳ＿ＣＡＰを図７に変更する事で実現可能である。この場合、設計者の嗜好により傾斜変更回路（８）、時定数適応可変回路（９）は削減可能である、ノンリニア・キャパシターを用いる事でエンベロープ・フォロワー回路全体を簡素化可能でありコスト上も有利であるが、定常波形と非定常波形への切り替わりを判断する振幅閾値設定が不適切な場合は二次歪が発生する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】時定数を小さく設計した検波回路を、振幅操作比率を自動的に可変する傾斜変更手段と放電時定数保持機能を有する時定数適応可変手段に接続する事で高速な振幅操作開始時間と入力波形へ適応した振幅操作開放時間を実現し従来技術で認められる問題点を解消する。
【発明の効果】
【００１３】どの様な入力信号においても振幅操作開始時間の遅れは知覚されずに従来技術で確認された乗算歪によるザラつき感や低域の抑圧感が低下した。又、時定数適応可変回路（９）はＣＲ時定数の設定のみで機能する為、設計が容易になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】時定数適応可変回路（９）はＲＭＳ包絡線検波回路（６）、傾斜変更回路（８）と組み合わせる事により振幅操作閾値（スレッショルド・レベル）設定、出力レベル設定以外の調整を必要とせずに確実な振幅操作が可能である為、音色変更等の特殊効果を意図しない、あらゆる振幅操作装置への利用を期待するものである。
【実施例】
【００１５】図２が本発明利用による適応エンベロープ・フォロワーのブロック図、図３がアナログ演算器で実現した実施例である。【００１６】入力音響信号を検波するＲＭＳ変換回路（６）、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上の成分を出力する閾値設定回路（７）、閾値設定回路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（８）、放電時定数保持機能を有する時定数適応可変回路（９）、振幅伸張装置用のＣＶを生成する位相反転回路（１０）で構成される。【００１７】ＲＭＳ変換回路（６）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不要雑音を効果的に検出する。【００１８】閾値設定回路（７）は差動増幅器によるスライスレベル設定回路であり一般的に用いる形態である、２つの演算器を用いる理由はＲＭＳ変換回路（６）の積分時定数に影響を与えない形で出力を受け取りながら反転処理を行う必要からである。【００１９】傾斜変更回路（８）はダイオードの閾値と抵抗分圧器を用いた３折線傾斜発生回路とリニア増幅器を組み合わせたもので、閾値設定回路（７）出力の振幅に応じて幅操作比率を適応可変する。【００２０】時定数適応可変回路（９）は差動入力、高利得のオープンコレクタ出力を持つ増幅器により構成する、動作確認ではＯＰ１、ＯＰ２、ＯＰ３に図１の回路を使用したがオープンコレクタ出力への逆電圧印加に問題が無ければＩＣ化されたコンパレータ回路での代用が可能である。【００２１】図３ではＩＣ化したコンパレータ回路への置き換えを想定している為、ＯＰ１、ＯＰ２、ＯＰ３を同一回路としたが、ＯＰ３はＴＬ０７２タイプの低入力電流増幅器で置き換えが可能である。【００２２】図１中、Ｒ１はオープンコレクタ出力への過電流防止抵抗であり、本来は出力トランジスターのエミッターに直列接続されるものであるが、ＩＣ化したコンパレータへの置き換えを考慮し図示の位置へ取り付けた。【００２３】実際の応用では、Ｒ１の取り付けにより回路全体に不感レベルが発生する事とオープンコレクタ出力カットオフ時に生じる暗電圧相殺の為に後述の様なバイアスを印加して使用する、Ｃ１はデカップリング用である。【００２４】図６は時定数適応可変回路（９）の動作解説用図面である、Ｒ６からＲ９によってバイアスを印加する。Ｃ２、Ｃ４は発振防止用である、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は貫通電流防止抵抗で慣例に倣ったが原理上は不要なものである、Ｒ５、Ｃ３は時定数設定用でＲ６からＲ９、による合成抵抗をＲ５の１／１０以下の値に設定する事によりＲ５、Ｃ３を放電時定数として扱う事が可能になる。【００２５】非定常波形入力時にはＣ３が負電圧に高速充電される事から振幅操作開始時間がゼロ近似する。無入力時にはＯＰ１、ＯＰ２出力がカットオフ状態になる為、Ｃ３の両端電圧はＲ５、Ｃ３による放電時定数によって減少する。【００２６】正弦波の様な定常波形においてもＣ３は同様に高速充電されるが、ＯＰ１出力が滑らかに持続するのでＡ点とＢ点が同電位となりＣ３の放電動作が停止する。Ｃ３の放電経路はＢからＡのみであり、Ａ点電位がＢ点電位以上（負電圧の為）でなければＣ３の放電動作が開始されない、図６では以上の動作を繰り返す事で入力波形に応じ幅操作開放時間を可変する。【００２７】これらの過程で生成するＣＶではノンリニア・キャパシターを用いて生成するＣＶ同様に二次歪が発生するが入力波形の定常／非定常変移点でのみ発生し、非定常波形の振幅に依存しない。この二次歪はＲ５、Ｃ３による微分値を入力波形に付加した形となる為、振幅操作開始時間を強調した場合と同様の高調波変化を生じ、検波回路を含めた時定数設計が適切な場合は振幅操作された信号に躍動感や力強さが加味され明瞭度が向上する。【００２８】位相反転回路（１０）は使用する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。【００２９】動作確認に用いた回路は図４と図５の組み合わせで、図４のＰ＿ＣＶ出力を図５のＣＶ入力へ接続する事で振幅伸張装置（アップワード・エキスパンダー）が、Ｎ＿ＣＶ出力を接続する事で振幅圧縮装置（アップワード・コンプレッサー）が実現する。【００３０】図９は音声合成技術でのＡＤＳＲ適応可変を行う回路例である、これらの用途では振幅操作による音色変更が要求される為、外部入力によって振幅操作開始時間、振幅操作開放時間を可変する電子ＳＷを追加した。
【産業上の利用可能性】
【００３１】定常波形と非定常波形が混在する波形からの特定値検出に関わる、あらゆる用途に応用可能である、アナログ回路での応用としては自動追従コンパレータにおける基準電圧生成回路やタコメーターが、ディジタル信号処理への応用としてはＣＬＶ等のメカトロニクス系ＰＬＬ技術が考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】ＯＰ１、ＯＰ２、ＯＰ３の基本回路である。
【図２】図３の回路動作概要をブロック図としたものである。
【図３】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４】動作確認に用いた図４の実動回路例である。
【図５】動作確認に用いたＶＣＡ回路である。
【図６】時定数適応可変回路の動作説明用図面である。
【図７】ノンリニア・キャパシター実動回路例である。
【図８】適応ＣＶフィルター（ＡＤＡＰＴＩＶＥ  ＦＩＬＴＥＲ）実動回路例である。
【図９】ＡＤＳＲを適応可変する回路例である。
【符号の説明】
【００３３】１            ＲＭＳ変換回路のブロック図表記
２            閾値設定回路のブロック図表記
３            傾斜変更回路のブロック図表記
４            時定数適応可変回路のブロック図表記
５            位相反転回路のブロック図表記
６            ＲＭＳ変換回路
７            閾値設定回路
８            傾斜変更回路
９            時定数適応可変回路
１０          位相反転回路
【図１】
2009201085.tif 000003
【図２】
2009201085.tif 000004
【図３】
2009201085.tif 000005
【図４】
2009201085.tif 000006
【図５】
2009201085.tif 000007
【図６】
2009201085.tif 000008
【図７】
2009201085.tif 000009
【図８】
2009201085.tif 000010
【図９】
2009201085.tif 000011