(57)【要約】【課題】  デジタル信号の加工結果におけるオーバーフローを確実に防止しつつ、加工結果の精度の不要な悪化を抑制する。【解決手段】  デジタル処理により信号加工を行う加工処理部１７０のインパルス応答ｈ（ｐ・τ）（ｐ＝０〜Ｎ）を、インパルス応答分割部１８３が、第１部分ｈ1（ｑ・τ）（ｑ＝０〜Ｍ（＜Ｎ））と、第２部分ｈ2（ｒ・τ）（ｒ＝Ｍ＋１〜Ｎ）に分割する。引き続き、畳み込み部１８４が、先読みされた音声データ信号Ｘ（ｊ・τ）に第１部分ｈ1（ｑ・τ）を、畳み込んだ後に、絶対値算出部１８５が、畳み込み結果の絶対値Ｚ2（ｊ・τ）を算出する。一方、Ｌ1ノルム算出部１８６が、第２部分ｈ2（ｒ・τ）のＬ1ノルム値ＮＲＭを算出する。そして、利得制御部１８７が、絶対値Ｚ2（ｊ・τ）とＬ1ノルム値ＮＲＭとの和の逆数を算出し、その算出結果に基づいて、利得値Ｇ（Ｔ）を生成して乗算部１５０へ送る。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
時間的に変化するデジタル信号に利得値を乗じる乗算手段と；
前記乗算手段による乗算結果に、所定の信号加工を施す加工手段と；
前記加工手段のインパルス応答を、特定部分と前記特定部分を除いた残余部分とに、時間的に分割する分割手段と；
前記デジタル信号に、前記特定部分を畳み込んだ畳み込み信号を生成する畳み込み手段と；
前記畳み込み信号の絶対値を算出する絶対値算出手段と；
前記残余部分のＬ1ノルムを算出するノルム算出手段と；
前記絶対値算出手段による算出結果と前記ノルム算出手段による算出結果とに基づいて、前記利得値を算出し、前記乗算手段に対して指定する利得制御手段と；
を備えることを特徴とする信号処理装置。
【請求項２】
前記畳み込み手段は、前記乗算手段への入力時点までの前記デジタル信号に、前記特定部分を畳み込んで、前記畳み込み信号を生成し、
前記利得制御手段は、前記絶対値算出手段による算出結果と前記ノルム算出手段による算出結果との和に基づいて、前記利得値を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記利得制御手段は、前記和の時間変化の包絡線を算出し、前記包絡線を利用して前記利得値を求める、ことを特徴とする請求項２に記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記インパルス応答の初期時点から前記特定部分の終了時点までの時間と、前記畳み込み手段の演算時間と、前記絶対値算出手段の算出時間と、前記利得制御手段の算出時間との和以上の遅延を前記デジタル信号に施して、前記乗算手段へ供給する遅延手段を更に備える、ことを特徴とする請求項２又は３に記載の信号処理装置。
【請求項５】
前記デジタル信号を所定時間分だけ一時的に記憶し、前記畳み込み手段へ供給するバッファ記憶手段を更に備える、ことを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の信号処理装置。
【請求項６】
前記特定部分は、前記インパルス応答における初期から所定期間分の部分である、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の信号処理装置。
【請求項７】
デジタル形式のインパルス信号を発生し、前記加工手段に供給するインパルス信号発生手段と；
前記加工手段による前記インパルス信号の加工結果を収集し、前記分割手段へ送る収集手段と；
を更に備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の信号処理装置。
【請求項８】
時間的に変化するデジタル信号に利得値が乗じられた信号に所定の加工を施す加工手段を備える信号処理装置において使用される信号処理方法であって、
前記加工手段のインパルス応答を、特定部分と前記特定部分を除いた残余部分とに、時間的に分割する分割工程と；
前記デジタル信号に、前記特定部分を畳み込んだ畳み込み信号を生成する畳み込み工程と；
前記畳み込み信号の絶対値を算出する絶対値算出工程と；
前記残余部分のＬ1ノルムを算出するノルム算出工程と；
前記絶対値算出工程における算出結果と前記ノルム算出工程における算出結果とに基づいて、前記利得値を算出する利得算出工程と；
を備えることを特徴とする信号処理方法。
【請求項９】
請求項８の信号処理方法を演算手段に実行させる、ことを特徴とする信号処理プログラム。
【請求項１０】
請求項９に記載の信号処理プログラムが、演算手段により読み取り可能に記録されている、ことを特徴とする記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号処理装置、信号処理方法及び信号処理プログラム、並びに当該信号処理プログラムが記録された記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年におけるデジタル技術の進展に伴い、音響信号についてもデジタル化された状態で、周波数特性、位相特性、音場特性等の様々な加工処理を行うことが広く行われている。かかる加工処理においては、加工処理対象の音響信号のレベルにかかわらず、加工結果における桁あふれ（オーバーフロー）によるクリップ（デジタルクリップ）を防止することが必要となる。
【０００３】
このためデジタルクリップを発生させない技術が従来から提案されている。こうした技術の第１の例として、可変減衰器を介した音響信号の加工結果においてオーバーフローが発生した場合に、可変減衰器における減衰率を制御することにより、オーバーフローの発生を抑制するデジタルオーディオアンプの技術が提案されている（特許文献１参照：以下、「従来例１」と呼ぶ）。
【０００４】
また、第２の例として、可変減衰器を介した音響信号の加工を行う加工手段のインパルス応答の周波数特性の最大値を算出し、算出された最大値に基づいて可変減衰器における減衰率を制御することにより、オーバーフローの発生を抑制するグラフィックイコライザの技術が提案されている（特許文献２参照：以下、「従来例２」と呼ぶ）。また、第３の例として、可変減衰器を介した音響信号の加工を行う加工手段のインパルス応答のＬ1ノルム（絶対値和）を算出し、算出されたＬ1ノルムに基づいて可変減衰器における減衰率を制御することにより、オーバーフローの発生を抑制する技術が知られている（非特許文献１参照：以下、「従来例３」と呼ぶ）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１５１９７５号公報
【特許文献２】特開２００２−３４５０７５号公報
【非特許文献１】尾知  博  著  「シミュレーションで学ぶデジタル信号処理」第１２２頁、ＣＱ出版株式会社、２００１−７−１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来例１の技術では、オーバーフローの発生が検出された場合に、その結果をフィードバックして減衰率を制御するようにしている。このため、わずかな時間ではあるかもしれないが、オーバーフローが発生することになるため、オーバーフローの発生を完全には防止することができない。
【０００７】
また、従来例２の技術では、インパルス応答のＬ∞ノルムと同等の値に基づいて減衰率を制御するので、イコライザのように狭帯域の信号を加工対象とする場合には、オーバーフローの発生を完全に防止することができる。しかしながら、音声信号等の広帯域の信号を加工対象とする場合には、オーバーフローが発生する可能性がある。
【０００８】
また、従来例３の技術では、インパルス応答のＬ1ノルムに基づいて減衰率を制御するので、どのような信号パターンであったとしても、オーバーフローが発生することはあり得ない。しかしながら、インパルス応答のＬ1ノルムに対応して評価される最大レベルとなる信号パターンが発生することは滅多になく、殆どの場合は、加工処理によって発生する最大レベルをインパルス応答のＬ1ノルムに対応して評価することは過大評価となる。このため、インパルス応答のＬ1ノルムに基づいて減衰率を制御すると、殆どの場合に、加工対象のデジタル信号についていわゆるビット落ちが発生し、加工結果の精度の大きな悪化が不要に発生することになってしまう。
【０００９】
このため、音響信号の加工結果におけるオーバーフローの発生を確実に防止しつつ、加工結果の精度の不要な悪化を抑制することができる技術が要請されている。かかる要請に応えることが、本発明が解決すべき課題の一つとして挙げられる。
【００１０】
本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであり、デジタル信号の加工結果におけるオーバーフローを確実に防止しつつ、加工結果の精度の不要な悪化を抑制することができる信号処理装置及び信号処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、時間的に変化するデジタル信号に利得値を乗じる乗算手段と；前記乗算手段による乗算結果に、所定の信号加工を施す加工手段と；前記加工手段のインパルス応答を、特定部分と前記特定部分を除いた残余部分とに、時間的に分割する分割手段と；前記デジタル信号に、前記特定部分を畳み込んだ畳み込み信号を生成する畳み込み手段と；前記畳み込み信号の絶対値を算出する絶対値算出手段と；前記残余部分のＬ1ノルムを算出するノルム算出手段と；前記絶対値算出手段による算出結果と前記ノルム算出手段による算出結果とに基づいて、前記利得値を算出し、前記乗算手段に対して指定する利得制御手段と；を備えることを特徴とする信号処理装置である。
【００１２】
請求項８に記載の発明は、時間的に変化するデジタル信号に利得値が乗じられた信号に所定の加工を施す加工手段を備える信号処理装置において使用される信号処理方法であって、前記加工手段のインパルス応答を、特定部分と前記特定部分を除いた残余部分とに、時間的に分割する分割工程と；前記デジタル信号に、前記特定部分を畳み込んだ畳み込み信号を生成する畳み込み工程と；前記畳み込み信号の絶対値を算出する絶対値算出工程と；前記残余部分のＬ1ノルムを算出するノルム算出工程と；前記絶対値算出工程における算出結果と前記ノルム算出工程における算出結果とに基づいて、前記利得値を算出する利得算出工程と；を備えることを特徴とする信号処理方法である。
【００１３】
請求項９に記載の発明は、請求項８の信号処理方法を演算手段に実行させる、ことを特徴とする信号処理プログラムである。
【００１４】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の信号処理プログラムが、演算手段により読み取り可能に記録されている、ことを特徴とする記録媒体である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を、図１〜図１４を参照して説明する。なお、以下の説明及び図面においては、同一又は同等の要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
［構成］
図１には、本発明の一実施形態の信号処理装置１００を備える音響装置３００の構成が概略的に示されている。この図１に示されるように、音響装置３００は、信号処理装置１００に加えて、音源ユニット３１０と、スピーカユニット３２０とを更に備える。また、表示ユニット３３０と、操作入力ユニット３４０とを備えている。
【００１７】
上記の信号処理装置１００は、利用者により操作入力ユニット３４０を利用して指定された信号パラメータに従って、音源ユニット３１０からの音声データ信号ＡＤＤの処理を行い、出力音声信号ＡＯＳを生成する。この信号処理装置１００の詳細については、後述する。
【００１８】
上記の音源ユニット３１０は、音声コンテンツから音声データ信号ＡＤＤを生成する。例えば、音響装置３００が、コンパクトディスク（ＣＤ）等の記録媒体に記録された音声コンテンツを再生する装置である場合には、音源ユニット３１０は、当該記録媒体から音声コンテンツを読み取る読取手段と、当該読取手段による読取結果から音声データ信号ＡＤＤを抽出する音声データ抽出手段を備えることになる。また、音響装置３００が、放送波の受信により取得した音声コンテンツを再生する装置である場合には、音源ユニット３１０は、放送波の受信結果から音声コンテンツを抽出するコンテンツ抽出手段と、当該コンテンツ抽出手段による抽出結果から音声データ信号ＡＤＤを抽出する音声データ抽出手段を備えることになる。
【００１９】
音源ユニット３１０により生成された音声データ信号ＡＤＤは、信号処理装置１００へ送られる。
【００２０】
上記のスピーカユニット３２０は、スピーカを備えて構成されている。このスピーカユニット３２０は、信号処理装置１００から送られてきた出力音声信号ＡＯＳに従って、音声を再生して出力する。
【００２１】
上記の表示ユニット３３０は、例えば、（ｉ）液晶パネル、有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネル、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）等の表示デバイスと、（ii）信号処理装置１００から送出された表示制御データに基づいて、表示ユニット３３０全体の制御を行うグラフィックレンダラ等の表示コントローラと、（iii）表示画像データを記憶する表示画像メモリ等を備えて構成されている。この表示ユニット３３０は、信号処理装置１００からの表示データＩＭＤに従って、操作ガイダンス情報等を表示する。
【００２２】
上記の操作入力ユニット３４０は、音響装置３００の本体部に設けられたキー部、及び／又はキー部を備えるリモート入力装置等により構成される。ここで、本体部に設けられたキー部としては、表示ユニット３３０の表示デバイスに設けられたタッチパネルを用いることができる。なお、キー部を有する構成に代えて、又は併用して音声認識技術を利用して音声にて入力する構成を採用することもできる。
【００２３】
この操作入力ユニット３４０を利用者が操作することにより、音響装置３００の動作内容の設定が行われる。例えば、信号処理装置１００における信号加工の指定等の利用者による入力が、操作入力ユニット３４０を利用して行われる。こうした入力内容は、操作入力データＩＰＤとして、操作入力ユニット３４０から信号処理装置１００へ向けて送られる。
【００２４】
次に、上記の信号処理装置１００について説明する。上述したように、信号処理装置１００は、音源ユニット３１０からの音声データ信号ＡＤＤの処理を行い、出力音声信号ＡＯＳを生成する。かかる機能を有する信号処理装置１００は、デジタル処理部１１０と、アナログ処理部１２０とを備えている。
【００２５】
上記のデジタル処理部１１０は、利用者により操作入力ユニット３４０を利用して指定された信号加工パラメータに従って、音源ユニット３１０からの音声データ信号ＡＤＤを加工して、信号ＭＦＤを生成する。また、デジタル処理部１１０は、利用者により操作入力ユニット３４０を利用して指定された音量指定に従って、音量調整指令ＶＬＣを生成する。
【００２６】
かかる機能を有するデジタル処理部１１０は、図２に示されるように、遅延手段としての信号遅延部１３０と、バッファ記憶手段としての先読みバッファ部１４０と、乗算手段としての乗算部１５０を備えている。また、デジタル処理部１１０は、信号選択部１６０と、加工手段としての加工処理部１７０と、利得値生成部１８０とを備えている。さらに、デジタル処理部１１０は、制御部１９０を備えている。
【００２７】
上記の信号遅延部１３０は、音源ユニット３１０からの音声データ信号ＡＤＤ（＝Ｘ（ｔ））を受ける。そして、信号遅延部１３０は、音声データ信号ＡＤＤに所定の遅延を付与して信号ＤＡＤ（＝Ｘ（Ｔ））を生成し、乗算部１５０へ送る。
【００２８】
ここで、信号遅延部１３０において音声データ信号ＡＤＤに付与される遅延時間ＴD（＝ｔ−Ｔ）は、後述する利得値生成部１８０における信号ＣＥＦ（＝Ｇ（Ｔ））の生成時間以上の時間となるように、予め定められるようになっている。なお、本実施形態においては、サンプリング周期をτとした場合に、時間ｔ，Ｔは、次の（１）及び（２）式に示されるようになっている。
ｔ＝ｊ・τ  （ｊ＝０，１，２，…）                        …（１）
Ｔ＝ｋ・τ  （ｋ＝０，１，２，…）                        …（２）
【００２９】
ここで、値ｊと値ｋとの関係は、次の（３）式のようになっている。
（ｊ−ｋ）＝ＴD／τ＝一定値                               …（３）
【００３０】
上記の先読みバッファ部１４０は、遅延時間ＴDに対応する所定量の音声データ信号ＡＤＤを一時的に記憶する。そして、一時的に記憶された内容は、利得値生成部１８０からの読み取り要求に応答して、信号ＢＦＤ（＝Ｘ（ｔ））として、先読みバッファ部１４０から利得値生成部１８０へ送られる。
【００３１】
上記の乗算部１５０は、信号遅延部１３０からの信号ＤＡＤ（＝Ｘ（Ｔ））と、利得値生成部１８０からの信号ＣＥＦ（＝Ｇ（Ｔ））を受ける。そして、乗算部１５０は、信号ＤＡＤと信号ＣＥＦとの各時点における積を算出する。乗算部１５０による乗算結果は、信号ＧＣＤ（＝Ｙ（Ｔ）＝Ｘ（Ｔ）・Ｇ（Ｔ））として、乗算部１５０から信号選択部１６０へ送られる。
【００３２】
上記の信号選択部１６０は、乗算部１５０からの信号ＧＣＤと、利得値生成部１８０からのインパルス信号ＩＭＰとを受ける。そして、信号選択部１６０は、制御部１９０からの信号選択指令ＳＬＣに従って、信号ＧＣＤ及びインパルス信号ＩＭＰのいずれかを選択し、信号ＳＬＤとして加工処理部１７０へ送る。
【００３３】
加工処理部１７０は、信号選択部１６０からの信号ＳＬＤを受ける。そして、加工処理部１７０は、制御部１９０からの加工制御指令ＭＤＣに含まれる各種パラメータの値に従って、信号ＳＬＤの加工処理を行う。こうした加工処理としては、周波数特性、位相特性、音場特性等が含まれている。
【００３４】
こうした加工処理部１７０による加工処理は、後述するようにして計測される加工処理部１７０のインパルス応答を信号ＳＬＤに畳み込む処理と等価なものとなっている。加工処理部１７０による加工結果は、信号ＭＦＤとして、利得値生成部１８０及びアナログ処理部１２０へ送られる。
【００３５】
上記の利得値生成部１８０は、乗算部１５０へ供給するための信号ＣＥＦ（＝Ｇ（Ｔ））を生成する。かかる機能を有する利得値生成部１８０は、図３に示されるように、インパルス信号発生手段としてのインパルス信号発生部１８１と、収集手段としてのインパルス応答収集部１８２とを備えている。また、利得値生成部１８０は、分割手段としてのインパルス応答分割部１８３と、畳み込み手段としての畳み込み部１８４と、絶対値算出手段としての絶対値算出部１８５とを備えている。さらに、利得値生成部１８０は、ノルム算出手段としてのＬ1ノルム算出部１８６と、利得制御手段としての利得制御部１８７とを備えている。
【００３６】
上記のインパルス信号発生部１８１は、制御部１９０からのインパルス信号発生指令ＣＣＲを受けると、インパルス信号ＩＭＰを発生する。こうして発生されたインパルス信号ＩＭＰは、インパルス信号発生部１８１から信号選択部１６０へ送られる。また、インパルス信号発生部１８１は、インパルス信号ＩＭＰの発生開始と同時に、インパルス信号発生を開始した旨を、信号ＩＧＳとして、インパルス応答収集部１８２へ送る。
【００３７】
上記のインパルス応答収集部１８２は、インパルス信号発生を開始した旨を、インパルス信号発生部１８１からの信号ＩＧＳとして受けると、その後における加工処理部１７０からの信号ＭＦＤを、加工処理部１７０によるインパルス信号ＩＭＰの加工結果である加工処理部１７０のインパルス応答として収集する。こうしたインパルス応答の波形の例が図４に示されている。
【００３８】
なお、このインパルス応答は、［ｈ（０），ｈ（τ），…，ｈ（ｐ・τ），…，ｈ（Ｎ・τ）］というデータ列として得られる。また、インパルス応答の収集時間は、実験、シミュレーション、経験等に基づいて、インパルス応答ｈ（ｐ・τ）の収束の観点から、予め定められる。
【００３９】
インパルス応答ｈ（ｐ・τ）の収集が終了すると、インパルス応答収集部１８２は、収集終了の旨を信号ＡＱＥとして制御部１９０へ報告する。そして、インパルス応答収集部１８２は、収集されたインパルス応答を、信号ＩＭＲとしてインパルス応答分割部１８３へ送る。
【００４０】
上記のインパルス応答分割部１８３は、インパルス応答収集部１８２からの信号ＩＭＲとして報告されたインパルス応答ｈ（ｐ・τ）（ｐ＝０〜Ｎ）を受ける。そして、インパルス応答分割部１８３は、インパルス応答ｈ（ｐ・τ）を、第１部分と第２部分とに分割する。本実施形態では、インパルス応答分割部１８３は、インパルス応答ｈ（ｐ・τ）を、第１部分ｈ1（ｑ・τ）（ｑ＝０〜Ｍ）と、第２部分ｈ2（ｒ・τ）（ｒ＝Ｍ＋１〜Ｎ）の２つの部分に分割するようになっている。この分割により生成された第１部分ｈ1（ｑ・τ）及び第２部分ｈ2（ｒ・τ）の波形の例が図５及び図６に示されている。
【００４１】
なお、本実施形態においては、値Ｍは、後述する（４）式に関する計算量、後述する（４）〜（８）式に従った算出によるオーバーフローの不発生、及び、信号ＤＡＤ（＝Ｘ（Ｔ））と信号ＧＣＤ（＝Ｙ（Ｔ）＝Ｘ（Ｔ）・Ｇ（Ｔ））との相似性の維持の観点から、実験、シミュレーション、経験等に基づいて、予め定められるようになっている。
【００４２】
こうした分割が終了すると、インパルス応答分割部１８３は、第１部分ｈ1（ｑ・τ）を、信号ＩＭＲ１として、畳み込み部１８４へ送る。また、インパルス応答分割部１８３は、第２部分ｈ2（ｒ・τ）を、信号ＩＭＲ２として、Ｌ1ノルム算出部１８６へ送る。
【００４３】
上記の畳み込み部１８４は、インパルス応答分割部１８３からの信号ＩＭＲ１として第１部分ｈ1（ｑ・τ）を受ける。また、畳み込み部１８４は、先読みバッファ部１４０からの信号ＢＦＤ（＝Ｘ（ｊ・τ））を受ける。なお、先読みバッファ部１４０にデータが記憶されていない場合には、信号ＢＦＤとして値「０」のデータ信号が先読みバッファ部１４０から送られるようになっている。
【００４４】
そして、畳み込み部１８４は、次の（４）式に従った算出を行うことにより、データ列Ｘ（ｊ・τ）にインパルス応答の第１部分ｈ1（ｑ・τ）を畳み込む。
Ｚ1(ｊ・τ)＝ｈ(０)・Ｘ(ｊ・τ)＋ｈ(τ)・Ｘ((ｊ−１)・τ)）＋…
＋ｈ(ｑ・τ)・Ｘ((ｊ−ｑ)・τ)＋…＋ｈ(Ｍ・τ)・Ｘ((ｊ−Ｍ)・τ)
…（４）
【００４５】
図７に示される波形のデータ列Ｘ（ｊ・τ）に第１部分ｈ1（ｑ・τ）を畳み込んだ波形の例が図８に示されている。こうして得られた畳み込み結果Ｚ1(ｊ・τ)は、信号ＣＶＤとして、絶対値算出部１８５へ送られる。
【００４６】
絶対値算出部１８５は、次の（５）式による算出を行うことにより、畳み込み結果Ｚ1(ｊ・τ)の絶対値Ｚ2(ｊ・τ)を求める。
Ｚ2(ｊ・τ)＝｜Ｚ1(ｊ・τ)｜                …（５）
【００４７】
こうして算出された絶対値Ｚ2(ｊ・τ)の算出結果の例が図９に示されている。こうして算出された絶対値Ｚ2(ｊ・τ)は、信号ＡＢＤとして、絶対値算出部１８５から利得制御部１８７へ送られる。
【００４８】
上記のＬ1ノルム算出部１８６は、インパルス応答分割部１８３からの信号ＩＭＲ２として、インパルス応答の第２部分ｈ2（ｒ・τ）を受ける。そして、Ｌ1ノルム算出部１８６は、次の（６）式により第２部分ｈ2（ｒ・τ）のＬ1ノルム値ＮＲＭを算出する。
ＮＲＭ＝｜ｈ((Ｍ＋１)・τ)｜＋｜ｈ((Ｍ＋２)・τ)｜＋…＋｜ｈ(Ｎ・τ)｜
…（６）
【００４９】
こうして得られたＬ1ノルム値ＮＲＭは、Ｌ1ノルム算出部１８６から利得制御部１８７へ送られる。
【００５０】
上記の利得制御部１８７は、絶対値算出部１８５からの信号ＡＢＤとして絶対値Ｚ2(ｊ・τ)を受けるとともに、Ｌ1ノルム算出部１８６のＬ1ノルム値ＮＲＭを受ける。そして、利得制御部１８７は、次の（７）式により、評価値Ｅ（ｊ・ｔ）を算出する。
Ｅ（ｊ・ｔ）＝Ｚ2(ｊ・τ)＋ＮＲＭ                  …（７）
こうして算出された評価値Ｅ（ｊ・ｔ）の例が、図１０に示されている。
【００５１】
引き続き、利得制御部１８７は、次の（８）式により利得値Ｇ（ｊ・ｔ）を算出する。
Ｇ（ｊ・ｔ）＝１／Ｅ（ｊ・ｔ）                    …（８）
【００５２】
そして、利得制御部１８７は、利得値Ｇ（ｊ・ｔ）の出力タイミングを調整して、信号遅延部１３０から出力される信号ＤＡＤ（＝Ｘ（Ｔ））と同期する利得値を乗算部１５０に対して指定する信号ＣＥＦ（＝Ｇ（Ｔ））として生成する。こうして生成された信号ＣＥＦは、乗算部１５０へ送られる。
【００５３】
図２に戻り、次に、上記の制御部１９０について説明する。この制御部１９０は、デジタル処理部１１０及びアナログ処理部１２０に対して、次の制御を行う。
【００５４】
利用者により操作入力ユニット３４０に入力されたデジタル処理による信号加工の態様指定を信号ＩＰＤとして受けると、制御部１９０は、指定された態様の信号加工のためのパラメータ値を算出し、それらを含む加工制御指令ＭＤＣを生成する。そして、制御部１９０は、生成された加工制御指令ＭＤＣを加工処理部１７０へ送るとともに、利得値生成部１８０からのインパルス信号ＩＭＰを選択すべき旨の信号選択指令ＳＬＣを信号選択部１６０へ送る。
【００５５】
引き続き、制御部１９０は、インパルス信号発生指令ＣＣＲを利得値生成部１８０へ送る。そして、制御部１９０は、インパルス応答の収集終了の旨を信号ＡＱＥとして利得値生成部１８０から受けると、乗算部１５０からの信号ＧＣＤを選択すべき旨の信号選択指令ＳＬＣを信号選択部１６０へ送る。
【００５６】
なお、本実施形態では、制御部１９０は、インパルス信号発生指令ＣＣＲの発行の直前から、信号ＡＱＥの受信までの期間については、出力音量を「０」とすべき音量調整指令ＶＬＣを生成し、アナログ処理部１２０へ送るようになっている。また、制御部１９０は、信号ＡＱＥを受けると、記憶内容をクリアすべき旨のバッファクリア指令ＢＣＬを先読みバッファ部１４０へ送るようになっている。
【００５７】
また、利用者により操作入力ユニット３４０に入力されたアナログ処理による音量調整の態様指定を信号ＩＰＤとして受けると、制御部１９０は指定された音量調整のための音量調整指令ＶＬＣを生成する。そして、制御部１９０は、生成された音量調整指令ＶＬＣをアナログ処理部１２０へ送る。
【００５８】
図１に戻り、上記のアナログ処理部１２０は、デジタル処理部１１０からの信号ＭＦＤを受ける。そして、アナログ処理部１２０は、デジタル処理部１１０による制御のもとで、出力音声信号ＡＯＳを生成し、スピーカユニット３２０へ送る。かかる機能を有するアナログ処理部１２０は、図１１に示されるように、ＤＡ（Digital to Analogue）変換部１２１と、音量調整部１２２と、パワー増幅部１２３とを備えている。
【００５９】
上記のＤＡ変換部１２１は、ＤＡ変換器を備えて構成されている。このＤＡ変換部１２１は、デジタル処理部１１０からのデジタル形式の信号ＭＦＤを受ける。そして、ＤＡ変換部１２１は、信号ＭＦＤをアナログ信号に変換する。ＤＡ変換部１２１による変換結果であるアナログ形式の信号ＡＣＳは、音量調整部１２２へ送られる。
【００６０】
上記の音量調整部１２２は、本実施形態では、電子ボリューム素子等を備えて構成されている。この音量調整部１２２は、ＤＡ変換部１２１からの信号ＡＣＳを受ける。そして、音量調整部１２２は、デジタル処理部１１０からの音量調整指令ＶＬＣに従って、信号ＡＣＳに対して音量調整処理を施す。音量調整部１２２による調整結果である信号ＶＣＳは、パワー増幅部１２３へ送られる。
【００６１】
上記のパワー増幅部１２３は、パワー増幅器を備えて構成されている。このパワー増幅部１２３は、音量調整部１２２からの信号ＶＣＳを受ける。そして、パワー増幅部１２３は、信号ＶＣＳをパワー増幅する。パワー増幅部１２３による増幅結果である出力音声信号ＡＯＳは、スピーカユニット３２０へ送られる。
【００６２】
［動作］
次に、上記のように構成された音響装置３００の動作について、信号処理装置１００における利得値生成部１８０による利得値Ｇ（Ｔ）の生成処理に主に着目して説明する。
【００６３】
＜利得値生成処理における制御部１９０の処理＞
まず、利得値生成処理における制御部１９０の処理について説明する。利得値生成処理において、制御部１９０は、図１２に示されるように、まず、ステップＳ１１において、利用者による操作入力ユニット３４０への入力により、新たなデジタル処理による信号加工の態様指定がなされたか否かを判定する。この判定の結果が否定的であった場合（ステップＳ１１：Ｎ）には、ステップＳ１１の処理が繰り返される。
【００６４】
一方、ステップＳ１１における判定の結果が肯定的であった場合（ステップＳ１１：Ｙ）には、処理はステップＳ１２へ進む。このステップＳ１２では、制御部１９０が、指定された態様の信号加工のためのパラメータ値を算出し、それらを含む加工制御指令ＭＤＣを生成する。そして、制御部１９０は、生成された加工制御指令ＭＤＣを加工処理部１７０へ送るとともに、利得値生成部１８０からのインパルス信号ＩＭＰを選択すべき旨の信号選択指令ＳＬＣを信号選択部１６０へ送る（図２参照）。
【００６５】
なお、上述したように、本実施形態では、制御部１９０は、ステップＳ１２において、インパルス信号発生指令ＣＣＲの発行に先立って、出力音量を「０」とすべき音量調整指令ＶＬＣを生成し、アナログ処理部１２０へ送るようになっている。
【００６６】
こうしてステップＳ１２の処理が終了すると、制御部１９０は、ステップＳ１３において、利得値生成部１８０から、インパルス応答の収集終了の旨の信号ＡＱＥを受けたか否かを判定することにより、利得値生成部１８０によるインパルス応答の収集が終了したか否かを判定する。この判定の結果が否定的であった場合（ステップＳ１３：Ｎ）には、ステップＳ１３の処理が繰り返される。
【００６７】
一方、ステップＳ１３における判定の結果が肯定的であった場合（ステップＳ１３：Ｙ）には、処理はステップＳ１４へ進む。このステップＳ１４では、制御部１９０が、乗算部１５０からの信号ＧＣＤを選択すべき旨の信号選択指令ＳＬＣを信号選択部１６０へ送る。
【００６８】
なお、本実施形態においては、制御部１９０は、ステップＳ１４において、記憶内容をクリアすべき旨のバッファクリア指令ＢＣＬを先読みバッファ部１４０へ送るとともに、出力音量をインパルス信号発生指令ＣＣＲの発行直前と同様に調整する音量調整指令ＶＬＣを生成し、アナログ処理部１２０へ送るようになっている。
【００６９】
こうしてステップＳ１４の処理が終了すると、処理はステップＳ１１へ戻る。こうして、ステップＳ１１〜Ｓ１４の処理が繰り返されることにより、利得値生成処理における制御部１９０の処理が実行される。
【００７０】
＜利得値生成処理における利得値生成部１８０の処理＞
次に、利得値生成処理における利得値生成部１８０の処理について説明する。利得値生成処理において、利得値生成部１８０では、図１３に示されるように、まず、ステップＳ２１において、制御部１９０からインパルス発生指令ＣＣＲを受けたか否かを判定する。この判定の結果が否定的であった場合（ステップＳ２１：Ｎ）には、ステップＳ２６へ進む。このステップＳ２６以降の処理については、後述する。
【００７１】
一方、ステップＳ２１における判定の結果が肯定的であった場合（ステップＳ２１：Ｙ）には、処理はステップＳ２２へ進む。このステップＳ２２では、インパルス信号発生部１８１が、インパルス信号ＩＭＰを発生し、信号選択部１６０へ送る。また、インパルス信号発生部１８１は、インパルス信号ＩＭＰの発生開始と同時に、インパルス信号発生を開始した旨を、信号ＩＧＳとして、インパルス応答収集部１８２へ送る（図３参照）。
【００７２】
インパルス信号発生を開始した旨の信号ＩＧＳを受けると、ステップＳ２３において、インパルス応答収集部１８２が、その後における加工処理部１７０からの信号ＭＦＤを、加工処理部１７０によるインパルス信号ＩＭＰの加工結果である加工処理部１７０のインパルス応答ｈ（ｐ・τ）（ｐ＝１〜Ｎ）として収集する。
【００７３】
インパルス応答ｈ（ｐ・τ）の収集が終了すると、インパルス応答収集部１８２は、収集終了の旨を信号ＡＱＥとして制御部１９０へ報告する。そして、インパルス応答収集部１８２は、収集されたインパルス応答を、信号ＩＭＲとしてインパルス応答分割部１８３へ送る（図３参照）。
【００７４】
インパルス応答収集部１８２からのインパルス応答ｈ（ｐ・τ）の収集結果を受けたインパルス応答分割部１８３は、ステップＳ２４において、インパルス応答ｈ（ｐ・τ）を、第１部分ｈ1（ｑ・τ）（ｑ＝０〜Ｍ）と、第２部分ｈ2（ｒ・τ）（ｒ＝Ｍ＋１〜Ｎ）とに分割する。こうして分割が終了すると、インパルス応答分割部１８３は、新たな第１部分としての分割された第１部分ｈ1（ｑ・τ）を、信号ＩＭＲ１として、畳み込み部１８４へ送る。また、インパルス応答分割部１８３は、第２部分ｈ2（ｒ・τ）を、信号ＩＭＲ２として、Ｌ1ノルム算出部１８６へ送る（図３参照）。
【００７５】
第２部分ｈ2（ｒ・τ）を受けたＬ1ノルム算出部１８６は、ステップＳ２５において、上述した（６）式により、第２部分ｈ2（ｒ・τ）のＬ1ノルム値ＮＲＭを算出する。こうして算出されたＬ1ノルム値ＮＲＭは、新たなＬ1ノルム値として利得制御部１８７へ送られる（図３参照）。
【００７６】
このステップＳ２５の処理と並行して、ステップＳ２６において、畳み込み部１８４が、先読みバッファ部１４０からデータＸ（ｔ）を読み出して、データＸ（ｊ・τ）に対して、（４）式により、その時点においてインパルス応答分割部１８３から報告されている第１部分ｈ1（ｑ・τ）（ｑ＝０〜Ｍ）を畳み込む。畳み込み部１８４により算出された畳み込み結果Ｚ1（ｊ・τ）は、信号ＣＶＤとして、絶対値算出部１８５へ送られる（図３参照）。
【００７７】
なお、先読みバッファ部１４０にデータが記憶されていない、すなわち、音源ユニット３１０から音声データＸ（ｔ）が供給されていない場合には、上述したように、先読みバッファ部１４０からのデータは全て「０」となるようになっているので、（４）式により算出された畳み込み結果は「０」となるようになっている。
【００７８】
畳み込み結果Ｚ1（ｊ・τ）を受けた絶対値算出部１８５は、ステップＳ２７において、畳み込み結果Ｚ1（ｊ・τ）の絶対値Ｚ2（ｊ・τ）を算出する。こうして算出された絶対値Ｚ2（ｊ・τ）は、信号ＡＢＤとして、絶対値算出部１８５から利得制御部１８７へ送られる（図３参照）。
【００７９】
Ｌ1ノルム算出部１８６からのＬ1ノルム値ＮＲＭと、絶対値算出部１８５からの絶対値Ｚ2（ｊ・τ）とを受けた利得制御部１８７は、ステップＳ２７において利得値制御処理を行う。この利得値制御処理に際して、利得制御部１８７は、まず、上述した（７）式により、評価値Ｅ（ｊ・ｔ）を算出する。
【００８０】
引き続き、利得制御部１８７は、上述した（８）式により、利得値Ｇ（ｊ・ｔ）を算出する。なお、上述したステップＳ２５においてインパルス応答分割部１８３が取得したデータが、先読みバッファ部１４０にデータが記憶されていないことに起因して全て「０」となった場合には、評価値Ｅ（ｊ・ｔ）は、第２部分ｈ2（ｒ・τ）のＬ1ノルム値ＮＲＭそのものとなるので、利得値算出は、第２部分ｈ2（ｒ・τ）のみに基づいて行われることになる。
【００８１】
こうして先読みバッファ部１４０から取得された所定量のデータに基づく利得値Ｇ（ｊ・ｔ）の算出が終了すると、処理はステップＳ２１へ戻る。この後、ステップＳ２１〜Ｓ２７の処理が繰り返されて、利得値Ｇ（ｊ・ｔ）の算出が継続的に実行される。
【００８２】
利得制御部１８７は、こうして算出された利得値Ｇ（ｊ・ｔ）の出力タイミングを調整して、信号遅延部１３０から出力される信号ＤＡＤ（＝Ｘ（Ｔ））と同期する利得値Ｇ（Ｔ）を乗算部１５０に対して指定する信号ＣＥＦを生成し、乗算部１５０へ送る。
【００８３】
＜音量調整処理＞
次いで、音量調整処理について、説明する。
【００８４】
利用者により操作入力ユニット３４０に入力されたアナログ処理による音量調整の態様指定を信号ＩＰＤとして受けると、制御部１９０は指定された音量調整のための音量調整指令ＶＬＣを生成する。そして、制御部１９０は、生成された音量調整指令ＶＬＣをアナログ処理部１２０へ送る。この音量調整指令ＶＬＣを受けたアナログ処理部１２０が、音量調整指令ＶＬＣで指定された態様の音量調整を実行する。
【００８５】
以上の利得値生成処理及び信号加工処理が、利用者の指定に対応して、デジタル処理部１１０において実行され、信号ＭＦＤが生成される。こうして生成された信号ＭＦＤの例が、図１４において、実線で示されている。なお、図１４においては、インパルス応答ｈ（ｐ・ｔ）のＬ1ノルム値の逆数を利得値として採用した場合における信号加工結果が、破線で示されている。両者を比較して判るように、本実施形態による利得値の制御の方が、信号レベルの変化を大きくできる。
【００８６】
また、以上の音量調整処理が、利用者の指定に対応して信号処理装置１００において実行されつつ、音源ユニット３１０からの音声データに基づく出力音声信号ＡＯＳがスピーカユニット３２０に供給される。そして、スピーカユニット３２０からは、出力音声信号ＡＯＳに基づく再生音声が出力される。
【００８７】
以上説明したように、本実施形態では、デジタル処理により信号加工を行う加工処理部１７０のインパルス応答ｈ（ｐ・τ）（ｐ＝０〜Ｎ）を計測する。計測されたインパルス応答ｈ（ｐ・τ）を、インパルス応答分割部１８３が、第１部分ｈ1（ｑ・τ）（ｑ＝０〜Ｍ（＜Ｎ））と、第２部分ｈ2（ｒ・τ）（ｒ＝Ｍ＋１〜Ｎ）に分割する。引き続き、畳み込み部１８４が、先読みされた音声データ信号Ｘ（ｊ・τ）に第１部分ｈ1（ｑ・τ）を、畳み込んだ後に、絶対値算出部１８５が、畳み込み結果の絶対値Ｚ2（ｊ・τ）を算出する。一方、Ｌ1ノルム算出部１８６が、第２部分ｈ2（ｒ・τ）のＬ1ノルム値ＮＲＭを算出する。そして、利得制御部１８７が、絶対値Ｚ2（ｊ・τ）とＬ1ノルム値ＮＲＭとの和の逆数を算出し、その算出結果に基づいて、利得値Ｇ（Ｔ）を生成して乗算部１５０へ送る。
【００８８】
このため、本実施形態では、加工処理部１７０による加工処理におけるオーバーフローの発生に伴うクリップの発生を確実に防止できるレベルに調整された音声データ信号ＧＣＤを加工処理部１７０に供給することができる。また、本実施形態の場合と同様にクリップの発生を確実に防止できるインパルス応答ｈ（ｐ・τ）のＬ1ノルム値による加工処理部１７０への供給信号のレベル調整と比べて、レベル値の大きさを確保することができる。
【００８９】
したがって、本実施形態によれば、デジタル信号の加工結果におけるオーバーフローを確実に防止しつつ、加工結果の精度の不要な悪化を抑制することができる。
【００９０】
［実施形態の変形］
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００９１】
例えば、上記の実施形態では、インパルス応答の第１部分と第２部分とへの分割に際して、インパルス応答の初期から始まる連続的な所定期間を第１部分とするようにしたが、連続的であるか離散的であるかを問わず、インパルス応答の任意の部分を第１部分とすることもできる。
【００９２】
また、上記の実施形態では、絶対値Ｚ2（ｊ・τ）とＬ1ノルム値ＮＲＭとの和の逆数の算出結果の出力タイミングを調整して乗算部１５０に供給する利得値Ｇ（Ｔ）を生成するようにした。これに対し、当該和の逆数の値を上回らない態様で、当該和の逆数の値の時間変化に関する包絡線を求め、当該包絡線に基づいて、乗算部１５０に供給する利得値Ｇ（Ｔ）を生成するようにしてもよい。
【００９３】
また、上記の実施形態では、音響装置に本発明を適用したが、音響装置以外のデジタル信号加工を行う装置にも本発明を適用することができるのは、勿論である。
【００９４】
なお、上記の実施形態におけるデジタル処理部１１０を中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processor Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）を備えるコンピュータシステムとして構成し、デジタル処理部１１０の機能を、プログラムの実行によっても実現するようにすることができる。これらのプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬型記録媒体に記録された形態で取得されるようにしてもよいし、インターネットなどのネットワークを介した配送の形態で取得されるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の一実施形態に係る信号処理装置を備える音響装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】図１のデジタル処理部の構成を示すブロック図である。
【図３】図２の利得値生成部の構成を示すブロック図である。
【図４】インパルス応答の波形の例を示す図である。
【図５】インパルス応答の第１部分の波形の例を示す図である。
【図６】インパルス応答の第２部分の波形の例を示す図である。
【図７】音声データ信号の波形の例を示す図である。
【図８】畳み込み結果の例を示す図である。
【図９】絶対値算出結果の例を示す図である。
【図１０】絶対値算出結果と、第２部分のＬ1ノルムとの和の算出結果の例を示す図である。
【図１１】図１のアナログ処理部の構成を示すブロック図である。
【図１２】デジタル信号部における利得値生成処理の際の図３の制御部による処理を説明するためのフローチャートである。
【図１３】デジタル信号部における利得値生成処理の際の図３の利得値生成部による処理を説明するためのフローチャートである。
【図１４】デジタル信号部による信号加工結果の例を示す図である。
【符号の説明】
【００９６】
１００  …  信号処理装置
１３０  …  信号遅延部（遅延手段）
１４０  …  先読みバッファ部（バッファ記憶手段）
１５０  …  乗算部（乗算手段）
１７０  …  加工処理部（加工手段）
１８１  …  インパルス信号発生部（インパルス信号発生手段）
１８２  …  インパルス応答収集部（収集手段）
１８３  …  インパルス応答分割部（分割手段）
１８４  …  畳み込み部（畳み込み手段）
１８５  …  絶対値算出部（絶対値算出手段）
１８６  …  Ｌ1ノルム算出部（ノルム算出手段）
１８７  …  利得制御部（利得制御手段）
【図１】
2009300647.tif 000003
【図２】
2009300647.tif 000004
【図３】
2009300647.tif 000005
【図４】
2009300647.tif 000006
【図５】
2009300647.tif 000007
【図６】
2009300647.tif 000008
【図７】
2009300647.tif 000009
【図８】
2009300647.tif 000010
【図９】
2009300647.tif 000011
【図１０】
2009300647.tif 000012
【図１１】
2009300647.tif 000013
【図１２】
2009300647.tif 000014
【図１３】
2009300647.tif 000015
【図１４】
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