JP4311541B2 - オーディオ信号圧縮装置 - Google Patents

Description

本発明はオーディオ信号を圧縮して出力するオーディオ信号圧縮装置に係わり、特に、オーディオ信号レベルを検出し、設定レベル以上のオーディオ信号のみを圧縮して出力するオーディオ信号圧縮装置に関する。

MP3(MPEG-1 Audio Layer３)やWMA等に代表される圧縮オーディオ技術は、人間の持つ聴覚特性を積極的に活用する。すなわち、高レベルスペクトラムに近接する低レベルスペクトラム成分に基づく音は聴感上聞き取れない。そこで、楽曲に含まれる信号の周波数分析を行い、近接する信号成分を分析する事で聴覚上認識が難しい高レベルスペクトラムに近接する低レベルスペクトラム成分の信号を取り除く。これにより、オーディオ信号のデータ量を間引くことが可能となり圧縮を実現している。かかる圧縮技術を採用した音声記録再生装置は既に実用化されている(たとえば特許文献１参照)。
圧縮オーディオにおいて更なる圧縮を実行するために、従来技術では、あらかじめ設定されたレベルより低いオーディオ信号については、前述の隣接するスペクトラム比較を行うことなく取り除いて圧縮率を高くし、これにより記録媒体への楽曲の録音曲数を多くすることが行われている。

図４はかかる従来技術の圧縮原理説明図であり、レベル検出部１はオーディオ信号ASのレベルを検出し、オーディオ信号ＡＳが所定期間内に設定レベルより大きくなったかを判別して判別結果を圧縮部2に入力する。圧縮部2はオーディオ信号ＡＳが設定レベルより大きければ前記期間内のオーディオ信号をMP3などの圧縮法に従って圧縮して圧縮データを出力し、設定レベルより小さければその期間のオーディオ信号を圧縮せず無音データを出力する。
特開平１１−５３８１９号公報

上記従来技術を採用すると、図５（A）に示すように、始まりが弱音から徐々に音が大きくなるような楽曲は、オーディオ信号レベルが設定レベルａよりも大きくなるまで無音状態とみなされ、その間、圧縮記録装置はオーディオ信号を圧縮せず無音データを出力する。この結果、圧縮したオーディオ信号を復元、再生すると,図５(B)に示すように、いわゆる頭切れが生じ、しかも、途中で突然音が発生して違和感を生じ、さらには、弱音から徐々に音が大きくなる楽曲の雰囲気を味わうことができない問題がある。
以上から、本発明の目的は設定レベル以上のオーディオ信号を圧縮する場合、始まりが弱音から徐々に音が大きくなるような楽曲であっても、復元、再生時に頭切れが生じず、しかも、途中で突然音が発生せず、さらには、弱音から徐々に音が大きくなる楽曲の雰囲気を味わえるようにすることである。

本発明はオーディオ信号レベルを検出し、設定レベル以上のオーディオ信号を圧縮して出力するオーディオ信号圧縮装置であり、曲間の終わりあるいは曲の先頭を検出する検出部、曲の先頭部でオーディオ信号に前記設定レベル以上となるようにノイズたとえばホワイトノイズを付加するノイズ付加部、ノイズが付加されたオーディオ信号を圧縮する圧縮部を備えている。ノイズを付加することにより、始まりが弱音から徐々に音が大きくなるような楽曲であっても、設定レベル以上とすることが可能となり、ノイズが重畳された低レベル音楽信号を圧縮記録することができる。
また、オーディオ信号圧縮装置は、オーディオ信号レベルが前記設定レベルより大きな第２の設定レベル以上になったことを検出するオーディオ信号レベル検出部を備え、前記ノイズ付加部は、オーディオ信号レベルが第２の設定レベル以上になったとき、あるいは、曲頭から設定時間が経過したとき、ホワイトノイズのオーディオ信号への付加を停止する。
また、オーディオ信号圧縮装置は、前記圧縮部の圧縮レートに基づいて前記設定レベルを可変にする手段を備え、圧縮率が低い程、前記設定レベルを低くする。

本発明によれば、ホワイトノイズを重畳することにより、始まりが弱音から徐々に音が大きくなるような楽曲であっても、設定レベル以上とすることが可能となり、ホワイトノイズが重畳された低レベル音楽信号を圧縮記録できる。この結果、復元、再生時に頭切れが生じず、しかも、ノイズの中から音が出るようになり、突然音が出るという事態をなくせ、さらには、埋もれた音楽信号が聞えるような雰囲気になり、弱音から徐々に音が大きくなる楽曲の雰囲気を味わうことができる。
又、本発明によれば、ノイズ付加部は曲頭から設定時間が経過したとき、あるいは、オーディオ信号レベルが第２の設定レベル以上になったときホワイトノイズのオーディオ信号への付加を停止するため、常時、ホワイトノイズを付加する必要がなく、曲頭以外ではノイズのないクリアな音楽を楽しむことができる。また、曲頭以外での低レベル音楽信号を無音とみなして圧縮しないで済ませることができ、圧縮効率を向上することができる。
又、本発明によれば、圧縮率が低い程、前記第１の設定レベルを低くすることにより、ノイズ付加により音楽の特性を劣化するという弊害を軽減することができる。

従来技術の問題点は、デジタル伝送によるオーディオ信号を圧縮するいわゆるエンコードプロセスにおいて、デジタルゼロデータ（曲間）から徐々に音楽が開始される時に発生する。従って、本発明は、この頭切れを回避する為にあらかじめ設定されたレベルを僅かに超えるいわゆるホワイトノイズ等をデジタルゼロデータが終了した直後（楽曲の開始に同期させて）から発生し、楽曲に足しあわせた上でエンコード処理を行う事を特徴とする。
この結果、あらかじめ設定されたレベルよりも低いこれまでは取り除かれていた楽曲の開始部分についても、楽曲の低いレベルを持つ信号により変調されたホワイトノイズ等がエンコードされる事となり頭切れを引き起こす事無く、高圧縮レートのエンコードを実現する事が出来る。
また、この付加されるホワイトノイズ等の信号は、曲頭から設定時間が経過したとき、あるいは、楽曲があらかじめ設定されたレベルを大きく超えるレベルに達した時点において付加する事が停止される。

図１は第１実施例のオーディオ信号圧縮装置の構成図である。
曲間終了検出部１１はディジタルオーディオ信号ＡＳを入力されて、デジタルゼロデータ（曲間）の終了を検出する。ホワイトノイズ発生部１２は曲間終了信号により、換言すれば、曲が始まると所定レベルのホワイトノイズＷＮを発生する。ホワイトノイズＷＮのレベルは、圧縮開始のための第1設定レベルａ(図５参照)を僅かに超える程度である。なお、ホワイトノイズ発生部１２は曲開始後、設定時間経過したときにホワイトノイズＷＮの発生を停止する。
合成部１３はディジタルオーディオ信号ASとホワイトノイズＷＮを足し合わせて圧縮部14とレベル検出部15に入力する。レベル検出部15は所定期間Ｔ毎に入力オーディオ信号が設定レベル(第1の設定レベルという)ａ以上になったか監視し、圧縮部１４は入力オーディオ信号が該期間内に第1の設定レベル以上となれば、合成部１３から入力する該期間内のオーディオ信号を圧縮して出力し、第1の設定レベル以下であれば無音データを出力する。

第1実施例では、曲の先頭でホワイトノイズＷＮを足し合わせて合成信号が曲頭で設定レベル以上になるようにしているため、始まりが弱音から徐々に音が大きくなるような楽曲であっても、設定レベル以上とすることが可能となり、低レベル音楽信号によりレベル変化する合成信号が圧縮記録される。この結果、復元、再生時に頭切れが生じず、何か音が出ている感じになり、しかも、その中から楽音が出るようになり、突然音が出るという事態をなくせ、さらには、曲の先頭であっても埋もれた音楽信号が聞えるような雰囲気になり、弱音から徐々に音が大きくなる楽曲の雰囲気を味わうことができる。また、楽音が大きくなればノイズは楽音に埋もれて聞えなくなり、しかも、設定時間以上になればホワイトノイズの発生を停止するため、以後の第1設定レベル以下の楽音を無音として扱って圧縮率を向上することができる。

図２は第２実施例のオーディオ信号圧縮装置の構成図であり、図1の第1実施例と同一部分には同一符号を付している。第２実施例が第1実施例と異なる点は、
(1)オーディオ信号レベル検出部２１を設け、オーディオ信号ＡＳが第1設定レベルａよ り大きな第2の設定レベルｂ以上になったか監視する点、
(2)オーディオ信号が第２の設定レベルｂ以上になればホワイトノイズ発生部１２はホワ イトノイズの発生を停止する点、
であり、他の動作は第1実施例と同じである。
第2実施例によれば第1実施例と同様の効果が得られる。又、第2実施例によれば、オーディオ信号が第2の設定レベル以上になればホワイトノイズの発生を停止するため、以後の第1設定レベル以下の楽音を無音として扱って圧縮率を向上することができる。

図３は第３実施例のオーディオ信号圧縮装置の構成図であり、図1の第1実施例と同一部分には同一符号を付している。第３実施例が第1実施例と異なる点は、
(1)圧縮レートに応じたノイズレベルを求めてホワイトノイズ発生部１２に通知する圧縮 レート・ノイズレベル変換部３１を設けた点、
(2)ホワイトノイズ発生部１２は通知された圧縮レートに応じたレベルのホワイトノイズ ＷＮを発生する点、
(3)レベル検出部１５は圧縮レートに応じたレベルを第１設定レベルａとしている点、
であり、他の動作は第1実施例と同じである。
圧縮レートが高い程、原音の特徴が失われ、圧縮レートが低い程、原音に忠実なクリアな音を再生できる。そこで、圧縮レートが低ければ、足し合わせるホワイトノイズのレベルを低くし、かつ、無音と判定する第1設定レベルａを低くする。
第3実施例によれば、第1実施例と同様の効果が得られる。また、第3実施例によれば、圧縮レートが低い程、ホワイトノイズレベルおよび第1設定レベルａを低くしたから原音により忠実な音を再生することができる。
・変形例
以上の実施例では、ホワイトノイズを重畳した場合であるが、本発明はホワイトノイズに限らず他のノイズを重畳してもよい。
以上の実施例において、曲間終了検出部１１は曲間の終わりを検出したが、曲の先頭を検出するように構成することもできる。

第１実施例のオーディオ信号圧縮装置の構成図である。 第２実施例のオーディオ信号圧縮装置の構成図である。 第３実施例のオーディオ信号圧縮装置の構成図である。 従来技術の圧縮原理説明図である。 従来技術の説明図である。

符号の説明

１１ 曲間終了検出部
１２ ホワイトノイズ発生部
１３ 合成部
１４ 圧縮部
１５ レベル検出部

Claims (3)

1. オーディオ信号レベルを検出し、設定レベル以上のオーディオ信号を圧縮して出力するオーディオ信号圧縮装置において、
   曲間の終わりあるいは曲の先頭を検出する検出部、
   オーディオ信号に曲の先頭から設定時間が経過するまで前記設定レベルを僅かに超えるノイズを付加するノイズ付加部、
   ノイズが付加されたオーディオ信号を圧縮する圧縮部、
   を備えたことを特徴とするオーディオ信号圧縮装置。
2. オーディオ信号レベルを検出し、設定レベル以上のオーディオ信号を圧縮して出力するオーディオ信号圧縮装置において、
   曲間の終わりあるいは曲の先頭を検出する検出部、
   オーディオ信号に曲の先頭から前記設定レベルを僅かに超えるノイズを付加するノイズ付加部、
   前記ノイズが付加されたオーディオ信号のレベルが、前記設定レベルより大きな第２の設定レベル以上になったことを検出するオーディオ信号レベル検出部、
   を備え、前記ノイズ付加部はオーディオ信号レベルが第２の設定レベル以上になったとき、ノイズのオーディオ信号への付加を停止する、
   ことを特徴とするオーディオ信号圧縮装置。
3. 前記圧縮部の圧縮レートに基づいて前記設定レベルを可変にする手段、
   を備え、圧縮率が低い程、前記設定レベルを低くする、
   ことを特徴とする請求項１記載のオーディオ信号圧縮装置。

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