JP5545192B2 - Acoustic signal processing apparatus, acoustic signal processing method and program - Google Patents
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Description
本発明は、音響信号加工装置、音響信号加工方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to an acoustic signal processing apparatus, an acoustic signal processing method, and a program.
音響信号を扱う技術分野では、コンプレッサ、リミッタ、エキスパンダなどを用いて、音響信号のダイナミックレンジの加工が行われてきた。 In the technical field that handles acoustic signals, the dynamic range of acoustic signals has been processed using compressors, limiters, expanders, and the like.
例えば、特許文献1及び2には、音響信号のうち、閾値以上の大きさをもつ信号を圧縮する音響信号加工装置が開示されている。
For example,
また、特許文献2には、入力信号のレベルを検知するレベル感知器が、閾値以上の信号を感知すると、閾値を超える部分を所定の圧縮率で圧縮する音響信号加工装置(圧縮装置)が開示されている。 Patent Document 2 discloses an acoustic signal processing device (compression device) that compresses a portion exceeding the threshold with a predetermined compression ratio when a level sensor that detects the level of the input signal detects a signal that is equal to or higher than the threshold. Has been.
音源によっては、出力信号のレベルが大きくなったり、小さくなったりするものがある。また、音源を切り替えて使用する場合に、音源に応じて入力信号のレベル(レンジ)が変化することがある。 Depending on the sound source, the output signal level may increase or decrease. In addition, when the sound source is switched and used, the level (range) of the input signal may change depending on the sound source.
常に小さいレベルの入力しかない場合(レンジが小さい場合)、信号のレベルが閾値以上となることがない。この場合、特許文献1,2に記載された音響信号加工装置では、一切加工を行わないため、加工の効果が現れなくなってしまう。
When there is always only a low level input (when the range is small), the signal level does not exceed the threshold. In this case, the acoustic signal processing apparatuses described in
閾値を切り替えることも可能ではあるが、繁雑であると共に入力レベルに適切に応じた閾値を設定することは困難である。 Although it is possible to switch the threshold value, it is complicated and it is difficult to set a threshold value appropriately according to the input level.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、入力信号のレベルに応じた閾値を自動設定可能な音響信号加工装置と音響信号加工方法及びプログラムを提供することを目的とする。
また、入力信号のレベルにかかわらず、ダイナミックレンジを加工できる音響信号加工装置と音響信号加工方法及びプログラムを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an acoustic signal processing apparatus, an acoustic signal processing method, and a program capable of automatically setting a threshold value according to the level of an input signal.
It is another object of the present invention to provide an acoustic signal processing apparatus, an acoustic signal processing method, and a program that can process a dynamic range regardless of the level of an input signal.
本発明の第1の観点にかかる音響信号加工装置は、
所定の時間区間における入力信号の大きさを表す値のうちの最大値を特定する信号強度解析部と、
前記最大値と所定の閾値率とに基づいて、閾値を設定する閾値設定部と、
入力信号のうち、前記閾値以上の絶対値を持つ信号を予め設定された圧縮率で圧縮した出力信号とする加工部と、
を備えることを特徴とする。
The acoustic signal processing apparatus according to the first aspect of the present invention is:
A signal strength analysis unit that identifies the maximum value among the values representing the magnitude of the input signal in a predetermined time interval;
A threshold setting unit for setting a threshold based on the maximum value and a predetermined threshold rate;
Among the input signals, a processing unit that sets an output signal obtained by compressing a signal having an absolute value equal to or greater than the threshold with a preset compression rate;
It is characterized by providing.
例えば、前記時間区間は、前記出力信号が出力される時点と当該時点から予め設定された期間をさかのぼった時点との間の時間区間であるとしてもよい。 For example, the time interval may be a time interval between a time point when the output signal is output and a time point that goes back a preset period from the time point.
例えば、前記信号強度解析部は、前記入力信号の周期に基づいて前記所定期間を設定する手段を備えるとしてもよい。 For example, the signal strength analysis unit may include means for setting the predetermined period based on the period of the input signal.
例えば、前記所定の時間区間における入力信号の大きさを表す値は、前記入力信号の値から導出されたスカラー値であるとしてもよい。 For example, the value indicating the magnitude of the input signal in the predetermined time interval may be a scalar value derived from the value of the input signal.
例えば、前記閾値設定部は、前記閾値率と前記スカラー値との積に基づいて、前記閾値を設定するとしてもよい。 For example, the threshold setting unit may set the threshold based on a product of the threshold rate and the scalar value.
例えば、前記音響信号加工装置は、前記閾値率と前記圧縮率との少なくとも一方を設定する設定手段をさらに備えることを特徴としてもよい。 For example, the acoustic signal processing device may further include a setting unit that sets at least one of the threshold rate and the compression rate.
本発明の第2の観点にかかる音響信号加工方法は、
所定の時間区間における入力信号の大きさを表す値のうちの最大値を特定する信号強度解析ステップと、
前記最大値と所定の閾値率とに基づいて、閾値を設定する閾値設定ステップと、
入力信号のうち、前記閾値以上の絶対値を持つ信号を予め設定された圧縮率で圧縮した出力信号とする加工ステップと、
を備えることを特徴とする。
The acoustic signal processing method according to the second aspect of the present invention includes:
A signal strength analysis identifying a maximum value among the values representing the magnitude of the input signal during a predetermined time zone,
A threshold setting step for setting a threshold based on the maximum value and a predetermined threshold rate ;
Among the input signals , a processing step to set a signal having an absolute value equal to or greater than the threshold value as an output signal compressed at a preset compression rate;
It is characterized by providing.
本発明の第3の観点にかかるプログラムは、
コンピュータに、
所定の時間区間における入力信号の大きさを表す値のうちの最大値を特定する信号強度解析ステップと、
前記最大値と所定の閾値率とに基づいて、閾値を設定する閾値設定ステップと、
入力信号のうち、前記閾値以上の絶対値を持つ信号を予め設定された圧縮率で圧縮した出力信号とする加工ステップと、
を実行させることを特徴とする。
The program according to the third aspect of the present invention is:
On the computer,
A signal strength analysis identifying a maximum value among the values representing the magnitude of the input signal during a predetermined time zone,
A threshold setting step for setting a threshold based on the maximum value and a predetermined threshold rate ;
Among the input signals , a processing step to set a signal having an absolute value equal to or greater than the threshold value as an output signal compressed at a preset compression rate;
Is executed.
本発明によれば、入力信号の絶対的な大きさにかかわらず、ダイナミックレンジの加工を行うことができる。また、入力信号の大きさが変化した場合でも、自動的に閾値を変化させ、入力信号の大きさに合わせてダイナミックレンジの加工を行える。 According to the present invention, the dynamic range can be processed regardless of the absolute magnitude of the input signal. Further, even when the magnitude of the input signal changes, the threshold value is automatically changed, and the dynamic range can be processed according to the magnitude of the input signal.
以下、本発明の実施形態にかかる音響信号加工装置又は音響信号加工方法又はプログラムを備える音響システムについて、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an acoustic signal processing apparatus, an acoustic signal processing method, or an acoustic system including a program according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施形態1)
実施形態1に係る音響システム100は、複数の音源20(201〜20n)と、音源セレクタ21と、音響信号加工装置10と、D/A変換器22と、増幅器23と、スピーカ24と、から構成される。
(Embodiment 1)
The
音源201〜20nは、CD(Compact Desk)再生装置、放送受信装置等から構成され、それぞれ、所定のサンプリングレートのデジタル音響信号を出力する。各音源201〜20nの出力する音響信号のレベルレンジは互いに異なる。
The
音源セレクタ21は、音源201〜20nのいずれかを選択し、選択した音源201〜20nからの音響信号を選択して音響信号加工装置10に供給する。
Tone selector 21 selects one of the
音響信号加工装置10は、供給された音響信号に、ダイナミックレンジの拡大等の加工を施して出力する。音響信号加工装置10の構成及び動作の詳細については後述する。
The acoustic
D/A(デジタル/アナログ)変換器22は、音響信号加工装置10から出力されたデジタルの音響信号をアナログ音響信号に変換する。
The D / A (digital / analog)
増幅器23は、D/A変換器22から出力された音響信号を増幅して出力する。
スピーカ24は、増幅器23からの音響信号により駆動され、放音する。
The
The speaker 24 is driven by the acoustic signal from the
音響信号加工装置10は、物理的には、DSP(デジタルシグナルプロセッサ)などから構成され、機能的には、入力端子11と、遅延回路12と、信号解析器13と、設定器14と、演算器15と、出力端子16とを備える。
The acoustic
入力端子11は、音源セレクタ21からデジタル音響信号を入力する端子である。 The input terminal 11 is a terminal for inputting a digital acoustic signal from the sound source selector 21.
信号解析器(信号強度解析部)13は、所定時間区間における、入力音響信号の絶対値のうちの最大値を特定するものであり、直列に接続された4つの遅延器171〜174と、最大値選定器18と、から構成される。
遅延器171〜174は、それぞれ、入力された音響信号を1サンプリング期間遅延して出力する。
最大値選定器18は、入力された音響信号と、遅延器171〜174の出力音響信号のうち、絶対値が最大のものを選定し、選定した最大絶対値を設定器14に伝達する。
The signal analyzer (signal strength analysis unit) 13 specifies the maximum value of the absolute values of the input acoustic signal in a predetermined time interval, and includes four delay devices 17 1 to 17 4 connected in series. And a
Each of the delay units 17 1 to 17 4 outputs the input acoustic signal with a delay of one sampling period.
The maximum
設定器(閾値設定部)14は、演算器15が、音響信号を圧縮するか否かを判定するための閾値T及び圧縮率CRを設定するためのものである。設定器14は、閾値率TRと圧縮率CRとを内部メモリに記憶している。閾値率TRは、所定時間区分における音響信号の絶対値の最大値と比して、注目している音響信号の絶対値がどの程度大きければ、ダイナミックレンジの加工を行うかを表す値である。圧縮率CRは、入力音響信号の閾値Tを超える部分を圧縮する比率を示す値である。
設定器14は、信号解析器13から伝達された最大絶対値と閾値率TRとを乗算し、積を閾値Tに設定する。閾値Tは正の実数である。また、設定器14は、求めた閾値Tと予め記憶している圧縮率CRとを、演算器15に伝達する。
The setting unit (threshold setting unit) 14 is used for the
The
遅延回路12は、処理タイミング調整用の遅延回路であり、音響信号を1サンプリング期間遅延する遅延器121と遅延器122とから構成され、入力された音響信号を2サンプリング期間遅延して演算器15に伝達する。
演算器(加工部)15は、設定器14より伝達された閾値T及び圧縮率CRに基づき、遅延回路12より伝達された音響信号を処理する。演算器15は、処理した音響信号を、出力端子16を介して出力する。
The computing unit (processing unit) 15 processes the acoustic signal transmitted from the
出力端子16は、演算器15より伝達された音響信号を出力する。
The
次に、音響信号加工装置10が、音源セレクタ21を介して音源201〜20nのいずれかから供給された音響信号をどのように加工するかについて説明する。
Next, how the acoustic
なお、以下の説明において、時刻tにおける入力信号をx(t)、出力信号をy(t)と表す。例えば、x(t+1)は、tよりも1サンプリング期間後の入力信号を表す。 In the following description, an input signal at time t is represented as x (t) and an output signal is represented as y (t). For example, x (t + 1) represents an input signal after one sampling period from t.
入力端11より入力された音響信号x(t)は、遅延回路12と信号解析器13とに伝達される。
The acoustic signal x (t) input from the input terminal 11 is transmitted to the
この段階では、遅延器171の入力信号がx(t)で、遅延器171の出力信号と遅延器172の入力信号とがx(t−1)となり、遅延器172の出力信号と遅延器173の入力信号とがx(t−2)となり、遅延器173の出力信号と遅延器174の入力信号とがx(t−3)となり、遅延器174の出力信号がx(t−4)となる。
その結果、時刻tにおいて、入力信号x(t)、x(t−1)、x(t−2)、x(t−3)、x(t−4)が最大値選定器18に伝えられる。
At this stage, the input signal of the delay device 17 1 is x (t), the output signal of the delay device 17 1 and the input signal of the delay device 17 2 are x (t−1), and the output signal of the delay device 17 2 . a delay unit 17 third input signal are x (t-2), and the delay device 17 3 output signal of the delay device 17 fourth input signal are x (t-3) and the output signal of the delay device 17 4 Becomes x (t-4).
As a result, the input signals x (t), x (t−1), x (t−2), x (t−3), and x (t−4) are transmitted to the
最大値選定器18は、時刻tにおいて、入力信号x(t)と遅延器171〜174から伝達された遅延信号x(t−1)、x(t−2)、x(t−3)、x(t−4)の絶対値を求め、求めた絶対値のうち最大のものを選定し、選定した絶対値を設定器14に伝達する。
The
設定器14は、内部メモリに記憶している閾値率TRと最大値選定器18から伝達された最大値とを乗算し、積を閾値Tとし、圧縮率CRと共に演算器15に伝達する。
The
例えば、時刻tにおいて、x(t)=1、x(t−1)=−3、x(t−2)=2、x(t−3)=0、x(t−4)=1.5であって、閾値率TRが0.6、圧縮率CRを0.8とする。x(t)〜x(t−4)において、絶対値の最大値は、|x(t−1)|の3であるので、3×0.6=1.8が閾値Tとなる。設定器14は、求めた閾値T=1.8と、予め記憶している圧縮率CR=0.7とを演算器15に伝達する。
For example, at time t, x (t) = 1, x (t-1) =-3, x (t-2) = 2, x (t-3) = 0, x (t-4) = 1. 5, the threshold rate TR is 0.6, and the compression rate CR is 0.8. In x (t) to x (t−4), the maximum absolute value is 3 of | x (t−1) |, so that 3 × 0.6 = 1.8 is the threshold value T. The
遅延回路12は、入力信号を2サンプリングクロック期間遅延して出力しており、時刻tにおいては、入力信号x(t−2)を出力している。
The
演算器15は、入力信号の値と設定器14により設定された閾値Tとを比較し、入力信号X(x(t−2))の絶対値が閾値Tより小さい場合には、入力信号Xをそのまま出力信号Yとして出力し、入力信号Xの値の絶対値が閾値T以上の場合、入力信号Xを予め設定された圧縮率で圧縮する。具体的には、入力信号Xの値の絶対値が閾値T以上の場合、演算器15は、絶対値が閾値以上の部分を圧縮率CRで圧縮して出力信号Yとして出力する。
The
これを式にまとめると、(1)に示すようになる。
Y=X |X|<T
Y=(X−T)・CR+T X>0かつX≧T
Y=(X+T)・CR−T X<0かつX≦−T
・・・(1)
This can be summarized in equation (1).
Y = X | X | <T
Y = (X−T) · CR + T X> 0 and X ≧ T
Y = (X + T) · CR−T X <0 and X ≦ −T
... (1)
上記具体例を式(1)にあてはめると、時刻tでは、遅延回路12は、信号x(t−2)=2を出力している。演算器15は、この信号x(t−2)の値の絶対値|x(t−2)|=2を求め、求めた絶対値2と閾値T=1.8とを比較し、求めた絶対値2が閾値1.8以上であるので、指定された圧縮率CR=0.7で、信号x(t−2)=2のうち、絶対値が閾値1.8を超える0.2の部分を圧縮して0.2・0.7+1.8=1.94を出力信号y(t)として出力する。
When the specific example is applied to Expression (1), the
即ち、演算器15は、信号x(t−2)を中心として、所定の4サンプリング期間の入力信号、即ち、信号x(t−2)自身及び前後2ステップの信号(x(t),x(t−1),x(t−3),x(t−4))の音響信号の値の絶対値に基づいて、閾値Tを設定して、この閾値Tに基づいて、信号x(t−2)を圧縮するか否かを判定し、判定結果に基づいて、信号x(t−2)を圧縮し或いは圧縮を行わずに、出力信号y(t)として出力端子16を介して出力する。
That is, the
D/A変換器22は、y(t)をアナログに変換し、これを増幅器23が増幅し、スピーカ24がこれを放音する。
The D /
続いて、次の入力信号t(t+1)が音源セレクタ21を介して入力されると、最大値選定器18の入力信号は、x(t+1)〜x(t−3)となり、最大値選定器18は、これらの信号の絶対値のうち、最大のものを選定する。
Subsequently, when the next input signal t (t + 1) is input via the sound source selector 21, the input signals of the
設定器14は、選択された最大値と閾値率TRとから閾値Tを設定する。
演算器15には、入力信号x(t−1)が供給され、演算器15は、信号x(t−1)自身を中心として、所定の4サンプリング期間の入力信号、即ち、信号x(t−1)及び前後2ステップの信号(x(t+1),x(t),x(t−2),x(t−3))に基づいて設定された閾値Tに基づいて、x(t−1)を圧縮するか否かを判定し、判定結果に基づいて、圧縮し或いは圧縮を行わずに、出力信号y(t+1)として出力する。
The
The
以後、音響信号加工装置10は、同様の動作を繰り返し、音響信号加工装置10は、入力信号x(t+2)、x(t+3)...に対し、信号加工処理を行って出力信号をy(t+2)、y(t+3)を出力する。
Thereafter, the acoustic
ここで、音源セレクタ21により選択されている音源20の出力する音響信号の出力レンジが小さくなった場合、或いは、音源セレクタ21が音源20切り替えたために音響信号のレンジが小さくなった場合を想定する。この場合、レンジが変化した後、5クロック経過した後は、その信号の強度自体により定まる閾値との比較により圧縮処理が行われる。
Here, it is assumed that the output range of the acoustic signal output from the
即ち、入力信号のレベル(レンジ)に応じた閾値Tが自動的に設定され、信号の加工が行われる。つまり、音響信号加工装置10は、入力信号のレベルが大きければ大きいなりに、小さければ小さいなりに、閾値Tを設定し、入力信号のレベル(レンジ)の大小に関わらず、同様の態様で、入力信号のダイナミックレンジを加工できる。
That is, the threshold value T corresponding to the level (range) of the input signal is automatically set and the signal is processed. That is, the acoustic
ここで、音響信号加工装置10が、入力信号のレベルに関わらず、音響信号を加工する点を、具体例を参照して説明する。
Here, the point that the acoustic
音響信号加工装置10の入力端子11に図2の太線で示す入力信号x(t)が入力されると、出力端16から、図2の細線で示す出力信号y(t)が出力される。
When the input signal x (t) indicated by the thick line in FIG. 2 is input to the input terminal 11 of the acoustic
なお、図2〜図4の横軸は、時間軸であり、単位はmsec、縦軸は、音響信号の値を表し、無単位である。入力信号x(t)は周期5msecの正弦波であり、入力信号x(t)のレンジ(振幅)は、0〜20msecの期間においては0.5、20〜50msecの期間においては1である。サンプリング周期は0.2msecとする。閾値率TRは0.6,圧縮率CRは0.7である。出力前0.8msecの期間中の入力信号における絶対値の最大値の0.6倍を閾値Tとしている。出力信号y(t)は、遅延回路12によって、入力信号から2サンプリング周期(0.4msec)だけ遅れている。
2 to 4, the horizontal axis is a time axis, the unit is msec, and the vertical axis indicates the value of the acoustic signal, which is unitless. The input signal x (t) is a sine wave with a period of 5 msec, and the range (amplitude) of the input signal x (t) is 0.5 in the period of 0 to 20 msec and 1 in the period of 20 to 50 msec. The sampling period is 0.2 msec. The threshold rate TR is 0.6, and the compression rate CR is 0.7. The threshold value T is 0.6 times the maximum absolute value of the input signal during the 0.8 msec period before output. The output signal y (t) is delayed by two sampling periods (0.4 msec) from the input signal by the
図3は、図2の10〜20msecの期間を拡大した図である。図4は、図2の30〜40msecの期間を拡大した図である。図3及び図4では、比較が容易となるように、入力信号と出力信号の位相差を0に補正してある。図3と図4に示すように、入力信号の変位の絶対値が小さい0〜20msecの期間においても、変位の絶対値が大きい20〜50msecの期間と同様にダイナミックレンジの圧縮が行われている。 FIG. 3 is an enlarged view of the period of 10 to 20 msec in FIG. FIG. 4 is an enlarged view of the period of 30 to 40 msec in FIG. 3 and 4, the phase difference between the input signal and the output signal is corrected to 0 so that the comparison is easy. As shown in FIGS. 3 and 4, even in a period of 0 to 20 msec where the absolute value of the displacement of the input signal is small, dynamic range compression is performed in the same manner as in a period of 20 to 50 msec where the absolute value of the displacement is large. .
以上説明したように、実施形態1にかかる音響信号加工装置10は、入力信号のレベル(レンジ)に応じた閾値Tを自動的に設定することにより、入力信号のレベルが大きければ大きいなりに加工を行い、入力信号のレベルが小さければ小さいなりに加工を行う。即ち、入力信号のレベル(レンジ)の大小に関わらず、同様の態様で、入力信号のダイナミックレンジを加工できる。
As described above, the acoustic
なお、この発明は上記実施形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation and application are possible.
例えば、上記実施形態1においては、4クロック期間分の5つの入力信号を最大値選定器18に供給したが、最大値選定器18に供給される信号は、上記の例より長くても良いし、短くても良い。例えば、2サンプリング期間分の3つの信号でも良く、6サンプリング期間分の7つの信号でもよい。また、当該期間をユーザが任意に設定できるように構成しても良い。また、最大値選定器18に入力される音響信号は、1サンプリング周期ごとであっても良いが、より長い期間ごとであっても良い。
For example, in the first embodiment, five input signals for four clock periods are supplied to the
また、演算器15に入力される信号は、最大値選定器18に入力される信号のうち、中心の信号であることが望ましいが、これに限られない。例えば、図1において、遅延回路12を除去して、入力信号x(t)の閾値Tを、直前4サンプリング期間の入力信号に基づいて設定したり、遅延回路12を構成する遅延器の数と信号解析器13を構成する遅延器の数とを同一の4つとして、入力信号x(t)の閾値Tを、直後4サンプリング期間の入力信号に基づいて設定したりしてもよい。
Further, the signal input to the
(実施形態2)
実施形態1においては、出力タイミング直前4サンプリング期間内の信号の絶対値の最大値に基づいて、閾値Tを求めた。
所定期間の設定手法はこれに限定されず、任意である。例えば、入力信号の周波数を考慮し、所定周期内の信号の絶対値の最大値を選択するようなことも可能である。一例として、入力信号の符号が反転し次にまた反転するまでの半周期期間の、入力信号の絶対値の最大値によって閾値Tを設定する実施形態2を、図5を参照して以下に説明する。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the threshold value T is obtained based on the maximum absolute value of the signal within the four sampling periods immediately before the output timing.
The setting method for the predetermined period is not limited to this, and is arbitrary. For example, it is possible to select the maximum absolute value of a signal within a predetermined period in consideration of the frequency of the input signal. As an example, a second embodiment in which the threshold value T is set according to the maximum value of the absolute value of the input signal in the half cycle period until the sign of the input signal is inverted and then inverted will be described below with reference to FIG. To do.
実施形態2における音響信号加工装置50の構成は、実施形態1の音響信号加工装置10の構成と基本的に同一である。ただし、信号解析器13の構成が音響信号加工装置10とは異なる。遅延回路12の遅延時間は、想定される入力信号の半周期の最大値に予め設定されている。
The configuration of the acoustic
実施形態2の信号解析器13は、図5に示すように、符号検出器51と最大値選定器52とから構成されている。
The
符号検出器51は、入力信号の符号が反転する時(ゼロクロス点)を検出し、最大値選定器52に符号反転信号を出力する。
The
最大値選定器52は、符号反転信号が供給されてから次に符号反転信号が供給されるまでの半周期の期間、入力信号の値の絶対値を観測し、その絶対値のうち最大値を内部メモリに記録する。最大値選定器52は、符号検出器51から、符号反転信号を受信すると、内部メモリに記憶している絶対最大値を設定器14に伝達し、続いて、内部メモリをクリアし、新たな最大絶対値の選定を開始する。
The
遅延回路12は、予め設定された、想定される入力信号の半周期の最大値sに対応するサンプリング期間nだけ、入力信号を遅延して、演算器15に伝達する。
The
次に、音響信号加工装置50の動作を説明する。
Next, the operation of the acoustic
入力端11から入力された音響信号x(t)は、遅延回路12と信号解析器13とに伝達される。
The acoustic signal x (t) input from the input terminal 11 is transmitted to the
信号解析器13に伝達された音響信号は、符号検出器51と最大値選定器52に供給される。
The acoustic signal transmitted to the
符号検出器51は、入力信号x(t)の符号を検出し、符号の反転を検出すると符号反転信号を出力する。
The
最大値選定器52は、符号反転信号が供給されてから次に符号反転信号が供給されるまでの半周期の期間CTと供給される入力信号の絶対値とを求め、その絶対値のうちの最大値を選定する。最大値選定器52は、符号反転信号が供給されると、それまでに選定した最大絶対値を設定器14に通知し、続いて、最大絶対値をクリアし、新たな最大絶対値の選定を開始する。
The
設定器14は通知された最大絶対値と閾値率TRとの積を求め、求めた積を閾値Tとし、内部メモリに記憶した圧縮率CRと共に演算器15に通知する。
The
遅延回路12は、予め設定された期間sだけ入力信号を遅延して、演算器15に伝達する。
The
演算器15は、前記(1)式に従って、設定器14から供給された閾値Tと圧縮率CRとに基づいて、供給された音響信号をそのレベルに応じて加工し(即ち、予め設定された圧縮率で圧縮し)、出力端子16を介して出力する。
The
ここで、実施形態2の音響信号加工装置50が、入力信号のレベルに関わらず、音響信号を加工する点を図6〜8を参照して説明する。
Here, the point that the acoustic
入力端11に図6の太線で示す入力信号x(t)が入力されると、出力端16から、細線で示す出力信号y(t)が出力される。
When an input signal x (t) indicated by a thick line in FIG. 6 is input to the input end 11, an output signal y (t) indicated by a thin line is output from the
なお、図6〜図8の横軸は、時間軸であり、単位はmsec、縦軸は、音響信号の値を表し、無単位である。入力信号x(t)は周期5msecの正弦波であり、最大値の絶対値(振幅)は、0〜20msecの期間においては0.5,20〜50msecの期間においては1である。サンプリング周期は0.2msecとする。閾値率は0.6,圧縮率は0.7である。遅延器12に設定された遅延時間は2.5msecである。
6 to 8, the horizontal axis is a time axis, the unit is msec, and the vertical axis indicates the value of the acoustic signal, which is unitless. The input signal x (t) is a sine wave with a period of 5 msec, and the absolute value (amplitude) of the maximum value is 0.5 for a period of 0 to 20 msec and 1 for a period of 20 to 50 msec. The sampling period is 0.2 msec. The threshold rate is 0.6 and the compression rate is 0.7. The delay time set in the
出力信号y(t)は、出力直前に完了した正極性又は負極性の2.5msecの半周期の期間中の入力信号の絶対値の最大値の0.6倍を閾値Tとしている。出力信号y(t)は、遅延回路12によって、入力信号から半周期(2.5msec)だけ遅れる。
The threshold value T of the output signal y (t) is 0.6 times the maximum value of the absolute value of the input signal during the positive or negative 2.5 msec half cycle completed immediately before output. The output signal y (t) is delayed by a half cycle (2.5 msec) from the input signal by the
図7は、図6の10〜20msecの期間を拡大した図である。図8は、図6の30〜40msecの期間を拡大した図である。図7及び図8では、比較が容易となるように、入力信号と出力信号の位相差を0に補正してある。図7と図8に示すように、入力信号の変位の絶対値が小さい0〜20msecの期間においても、変位の絶対値が大きい20〜50msecの期間と同様にダイナミックレンジの圧縮が行われている。 FIG. 7 is an enlarged view of the period of 10 to 20 msec in FIG. FIG. 8 is an enlarged view of the period of 30 to 40 msec in FIG. 7 and 8, the phase difference between the input signal and the output signal is corrected to 0 so that the comparison is easy. As shown in FIGS. 7 and 8, even in a period of 0 to 20 msec in which the absolute value of the displacement of the input signal is small, the dynamic range is compressed in the same manner as in a period of 20 to 50 msec in which the absolute value of the displacement is large. .
以上説明したように、実施形態2の音響信号加工装置50によっても、音響信号の絶対的な大きさにかかわらず、信号レベルに応じて柔軟に閾値Tを制御して、信号レンジの大小にかかわらずダイナミックレンジの加工することができる。
As described above, the acoustic
(実施形態3)
実施形態2においては、演算器15に入力される信号x(t−s)は、時刻t−CTから時刻tの期間の入力信号のレベルに基づいて定められた閾値Tによって演算される。このため、閾値Tが、演算を行う時刻(t−s)における信号レベルを反映していない、という問題が生じる。
(Embodiment 3)
In the second embodiment, the signal x (ts) input to the
この問題を解決するために、閾値Tを遅延して演算器15に伝達する実施形態3を、図9を参照して説明する。
In order to solve this problem, a third embodiment in which the threshold value T is delayed and transmitted to the
実施形態3における音響信号加工装置90の構成は、実施形態2の音響信号加工装置50の構成と基本的に同一である。ただし、符号検出器91の機能が符号検出器51とは異なる。また、設定器14から出力される閾値T及び圧縮率CRを遅延して演算器15に伝達する遅延器92を備える点でも異なる。
The configuration of the acoustic signal processing apparatus 90 in the third embodiment is basically the same as the configuration of the acoustic
実施形態3の信号解析器13は、図9に示すように、符号検出器91と最大値選定器52とから構成されている。
As shown in FIG. 9, the
符号検出器91は、入力信号の符号が反転する時(ゼロクロス点)を検出する。符号検出器91は、内部タイマを備え、前回のゼロクロス点と今回のゼロクロス点との期間(半周期CT)をカウントとする。符号検出器91は、上記ゼロクロス点を検出すると、符号反転信号を最大値選定器52に出力すると共に、以下の演算により数値mを求め、遅延器92に伝達する。
The sign detector 91 detects when the sign of the input signal is inverted (zero cross point). The code detector 91 includes an internal timer, and counts the period (half cycle CT) between the previous zero cross point and the current zero cross point. When detecting the zero cross point, the sign detector 91 outputs a sign inversion signal to the
数値mは、遅延回路12の遅延時間sから、上記カウントした半周期CTと設定器14における処理時間aを減算して得られた時間を、サンプリング周期STで除算して得られる。
The numerical value m is obtained by dividing the time obtained by subtracting the counted half cycle CT and the processing time a in the
なお、aは、設定器14が最大値選定器52から最大値を伝達され、閾値T及び圧縮率CRを出力するまでにかかる期間であり、符号検出器91の内部メモリに記憶されている。
Note that a is a period required for the
これを式にまとめると、(2)に示すようになる。
m=(s−CT−a)/ST
・・・(2)
This can be summarized in equation (2).
m = (s-CT-a) / ST
... (2)
なお、符号検出器91は、入力信号の符号反転が一定期間以上発生しない場合には、カウントを打ち切り、符号が反転したものとして処理を行う。入力信号が直流成分のみから構成される等、入力信号の符号が反転しない場合に符号検出器91がカウントし続ける事を防ぐためである。カウントは、符号検出器の内部メモリに予め記憶されている最大時間を超えると打ち切られる。当該最大時間は、遅延回路12における遅延時間sと同じである。
Note that the sign detector 91 performs processing assuming that the sign is reversed and the sign is reversed when the sign inversion of the input signal does not occur for a certain period or longer. This is to prevent the sign detector 91 from continuing counting when the sign of the input signal does not invert, such as when the input signal is composed of only a direct current component. The count is terminated when the maximum time stored in advance in the internal memory of the code detector is exceeded. The maximum time is the same as the delay time s in the
最大値選定器52は、実施形態2と同じである。
The
遅延回路12は、実施形態2と同じである。
The
設定器14は、実施形態2と同様の機能を持つ。設定器14は、閾値T及び圧縮率CRを、遅延器92に伝達する。
The
遅延器92は、符号検出器91から伝達されたmサンプリング周期だけ遅延して、設定器14から伝達された閾値T及び圧縮率CRを、演算器15に伝達する。
The
演算器15は、実施形態2と同じである。
The
次に、音響信号加工装置90の動作を説明する。 Next, the operation of the acoustic signal processing apparatus 90 will be described.
入力端11から入力された音響信号x(t)は、遅延回路12と信号解析器13とに伝達される。
The acoustic signal x (t) input from the input terminal 11 is transmitted to the
信号解析器13に伝達された音響信号は、符号検出器91と最大値選定器52に供給される。
The acoustic signal transmitted to the
符号検出器91は、入力信号x(t)の符号を検出し、符号の反転を検出すると符号反転信号を出力し、前記(2)式に基づいてmを算出し、遅延器92に伝達する。
The sign detector 91 detects the sign of the input signal x (t), outputs a sign inversion signal when the sign inversion is detected, calculates m based on the above equation (2), and transmits it to the
最大値選定器52は、符号反転信号が供給されてから次に符号反転信号が供給されるまでの半周期の期間、入力信号の値の絶対値を観測し、その絶対値のうち最大値を内部メモリに記録する。最大値選定器52は、符号検出器51から、符号反転信号を受信すると、内部メモリに記憶している絶対最大値を設定器14に伝達し、続いて、内部メモリをクリアし、新たな最大絶対値の選定を開始する。
The
設定器14は通知された最大絶対値と閾値率TRとの積を求め、求めた積を閾値Tとし、内部メモリに記憶した圧縮率CRと共に遅延器92に伝達する。
The
遅延器92は、符号検出器91から伝達された数値mにサンプリング周期を乗算した時間だけ遅延して、設定器14から伝達された閾値Tと圧縮率CRとを演算器15に伝達する。
The
遅延回路12は、予め設定された期間sだけ入力信号を遅延して、演算器15に伝達する。
The
演算器15は、前記(1)式に従って、設定器14から供給された閾値Tと圧縮率CRとに基づいて、供給された音響信号を圧縮し、出力端子16を介して出力する。
The
なお、閾値Tを演算を行う時刻における入力信号レベルを反映したものとするための方法は、本実施形態3に記載した方法に限らない。例えば、遅延回路12を、符号検出器91がカウントした半周期CTだけ入力信号を遅延する遅延回路に置き換えても良い。この場合、演算器15に入力される信号はx(t−CT)であるので、遅延器92が無くとも、閾値Tは演算器15に入力される信号レベルを反映する。
Note that the method for reflecting the input signal level at the time when the threshold T is calculated is not limited to the method described in the third embodiment. For example, the
以上説明したように、実施形態3の音響信号加工装置90によれば、加工を行う時刻における信号レベルを反映した閾値Tに基づいて、ダイナミックレンジの加工をすることができる。 As described above, according to the acoustic signal processing apparatus 90 of the third embodiment, the dynamic range can be processed based on the threshold value T reflecting the signal level at the time of processing.
以上説明した実施形態1乃至3は、本願発明の一例であって、本発明に係る音響信号加工装置10、50、90は、これに限定されない。
まず、上記実施形態においては、入力信号を加工する例として、入力信号を圧縮する例を示したが、入力信号にリミッタをかける、入力信号をエキスパンドする等、他の加工手法にも適用可能である。ただし、前述のように、(1)式に従って、入力信号を予め設定された圧縮率で圧縮する場合に、特に有効である。 First, in the above embodiment, as an example of processing the input signal, an example of compressing the input signal has been shown. However, the present invention can also be applied to other processing methods such as applying a limiter to the input signal and expanding the input signal. is there. However, as described above, this is particularly effective when the input signal is compressed at a preset compression rate according to the equation (1).
また、例えば、上記実施形態においては、閾値率TRを、設定器14に記憶された所定の値としたが、閾値率TRをユーザによって設定可能としても良い。このとき、音響信号加工装置は、ユーザの操作に応答して、閾値率TRを登録する操作部を備える。
Further, for example, in the above embodiment, the threshold rate TR is set to a predetermined value stored in the
また、以上の説明では、閾値率TRを、音響信号の性質によって変化しない定数としたが、動的に変化する値でもよい。例えば、閾値率TRは音響信号の強さ、周波数(周期)その他の数値を変数とする関数によって決定される動的な値であっても良い。 In the above description, the threshold rate TR is a constant that does not change depending on the nature of the acoustic signal, but may be a value that changes dynamically. For example, the threshold rate TR may be a dynamic value determined by a function having the intensity, frequency (period), and other numerical values of acoustic signals as variables.
また、圧縮率CRも、固定値に限定されず、ユーザによって指定された値でも良く、関数で動的に定まる値としてもよい。 Further, the compression rate CR is not limited to a fixed value, and may be a value designated by the user or a value dynamically determined by a function.
また、信号解析器13において最大値判定の対象となる値は、入力信号の絶対値に限定されず、信号のレベルを表すスカラー値であればよい。たとえば、入力信号の二乗値、入力信号の絶対値の平方根、であってもよい。
Further, the value subjected to the maximum value determination in the
また、信号解析器13は、所定期間中における、入力信号の絶対値又はその二乗の値の最大値を選定して設定器14に伝達する代わりに、その期間中の絶対値の平均値若しくは絶対値の中間値等を検出して、設定器14に伝達しても良い。
In addition, the
上記実施形態においては、音源20から供給される音響信号がデジタル信号の例を示したが、アナログ信号でもよい。この場合、音響信号加工装置をアナログ回路から構成してもよく、或いは、入力信号をA/D変換して処理するようにしてもよい。
In the above embodiment, an example in which the acoustic signal supplied from the
音響信号加工装置を構成するDSP,CPU等のコンピュータに、上記加工動作を実行させるプログラムを配布、インストール、送信、受信等してもよい。 You may distribute, install, transmit, receive, etc. the program which performs the said process operation to computers, such as DSP and CPU which comprise an acoustic signal processing apparatus.
10 音響信号加工装置
11 入力端子
12 遅延回路
13 信号解析器(信号強度解析部)
14 設定器(閾値設定部)
15 演算器(加工部)
16 出力端子
17 遅延器
18 最大値選定器
20 音源
21 音源セレクタ
22 D/A変換器
23 増幅器
24 スピーカ
50 音響信号加工装置
51 符号検出器
52 最大値選定器
90 音響信号加工装置
91 符号検出器
92 遅延器
100 音響システム
DESCRIPTION OF
14 Setting device (threshold setting unit)
15 Calculator (Processing part)
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記最大値と所定の閾値率とに基づいて、閾値を設定する閾値設定部と、
入力信号のうち、前記閾値以上の絶対値を持つ信号を予め設定された圧縮率で圧縮した出力信号とする加工部と、
を備えることを特徴とする音響信号加工装置。 A signal strength analysis unit that identifies the maximum value among the values representing the magnitude of the input signal in a predetermined time interval;
A threshold setting unit for setting a threshold based on the maximum value and a predetermined threshold rate;
Among the input signals, a processing unit that sets an output signal obtained by compressing a signal having an absolute value equal to or greater than the threshold with a preset compression rate;
An acoustic signal processing apparatus comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載の音響信号加工装置。 The time interval is a time interval between a time point when the output signal is output and a time point that goes back a preset period from the time point.
The acoustic signal processing apparatus according to claim 1.
を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の音響信号加工装置。 The signal strength analysis unit is configured to set the predetermined period based on a cycle of the input signal;
The acoustic signal processing apparatus according to claim 1, comprising:
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の音響信号加工装置。 The value representing the magnitude of the input signal in the predetermined time interval is a scalar value derived from the value of the input signal.
The acoustic signal processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein
ことを特徴とする請求項4に記載の音響信号加工装置。 The threshold setting unit sets the threshold based on a product of the threshold rate and the scalar value;
The acoustic signal processing apparatus according to claim 4.
をさらに備えることを特徴とする請求項5に記載の音響信号加工装置。 Setting means for setting at least one of the threshold rate and the compression rate;
The acoustic signal processing apparatus according to claim 5, further comprising:
前記最大値と所定の閾値率とに基づいて、閾値を設定する閾値設定ステップと、
入力信号のうち、前記閾値以上の絶対値を持つ信号を予め設定された圧縮率で圧縮した出力信号とする加工ステップと、
を備えることを特徴とする音響信号加工方法。 A signal strength analysis identifying a maximum value among the values representing the magnitude of the input signal during a predetermined time zone,
A threshold setting step for setting a threshold based on the maximum value and a predetermined threshold rate ;
Among the input signals , a processing step to set a signal having an absolute value equal to or greater than the threshold value as an output signal compressed at a preset compression rate;
Features and to Ruoto sound signal processing method that comprises a.
所定の時間区間における入力信号の大きさを表す値のうちの最大値を特定する信号強度解析ステップと、
前記最大値と所定の閾値率とに基づいて、閾値を設定する閾値設定ステップと、
入力信号のうち、前記閾値以上の絶対値を持つ信号を予め設定された圧縮率で圧縮した出力信号とする加工ステップと、
を実行させることを特徴とするプログラム。 On the computer,
A signal strength analysis identifying a maximum value among the values representing the magnitude of the input signal during a predetermined time zone,
A threshold setting step for setting a threshold based on the maximum value and a predetermined threshold rate ;
Among the input signals , a processing step to set a signal having an absolute value equal to or greater than the threshold value as an output signal compressed at a preset compression rate;
A program characterized by having executed.
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