JP4468580B2 - Method and apparatus for level compensation for input signals - Google Patents

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Description

【0001】
(発明の背景)
本発明は、入力信号に対するレベル補償を行う方法と装置に関する。特に、本発明は、入力信号の出力レベルを調整して、シグナルプロセッサによって入力信号に対してなされるレベルの変化を補償する方法と装置に関する。
【0002】
「シグナルプロセッサ」と呼ばれる範疇の装置は当業技術で周知である。こうしたプロセッサは、電子アナログまたはデジタル信号に変換された音楽(または他のオーディオ音声)といった入力信号を修正するために使用されうる。一般的なオーディオ・プロセッサには、音色の修正(例えば、イコライザすなわちEQ、ボコーダ、歪み効果、コーラス効果、フランジャ効果(flanger effect)、リング変調器、ワウワウ効果(wah-wah effect))、ダイナミック修正(圧縮、拡大、トレモロ、ビブラート、等)、残響、遅延、多くの他の修正、及びそれらの組み合わせが含まれる。一般的なビデオ・プロセッサ(例えば、色フィルタ)及び多様な分野で使用される他のプロセッサといった他のプロセッサが当業技術で周知である。こうしたプロセッサは全て、存在する他の信号または装置に関して元の入力信号の絶対ピーク・レベルを変化させるという潜在的な「副作用」を有しうる。このピーク・レベルの変化は普通望ましくないものであり、オペレータに容易には明らかでないことが多く、オペレータがそれを知らないで容易に装置のオペレータの判断に影響を与えうることが多い。
【0003】
オーディオの分野では、音声を「イコライズ」する3つの一般的な理由があるが、それは、1)問題となる雑音を除去する(例えば、不快な空調装置のブーンという音を除去する)、2)快い楽音を作る(例えば、ある低域を追加することで、歌手の声が快い「ハスキーな」声になるようにする)、及び3)効果を創り出す(例えば、ビートルズ(the Beatles)の「イエローサブマリン」(“Yellow Submarine”)の場合のように、歌手の音声を1920年代のメガホンを通じて歌っているようにする)ことである。
【0004】
何らかの目的で音声の一部を強調または遮断するためにイコライザ(equalizer)を使用する場合、イコライズされる音声(sound)の音量(volume)は実際に大きくなる(強調する場合)かまたは小さくなる(遮断する場合)。やはり音声工学の技術で周知のように、イコライザ(または他の音声プロセッサ)を使用する処理の一部として、元の音声とイコライズされた音声との間の比較を可能にすることが重要である。これは、音声がイコライザ回路を通るか、またはそれをバイパスするかを選択する「バイパス」スイッチによって達成される。
【0005】
音響心理学の関心事と結果:人がどのように音を聞くかということの研究は、一般に音響心理学と呼ばれている。この分野で周知の現象は最初フレッチャー(Fletcher)及びマンソン(Munson)によって体系化され、最も一般的には「フレッチャー・マンソン曲線」または等ラウドネス曲線(equal loudness contour)と呼ばれるグラフとして表示される。このデータが示すところによれば、人間の耳と脳の器官は、音の大きさ(loudness)を周波数の関数として解釈するが、その際次の2つの特有の効果を伴っている。
【0006】
1−人は異なった周波数の音を不均一に聞き取る(同じ音量レベルでは、低域及び高域周波数の音声は中域周波数より静かに思える)、そして
2−全体の音声が大きくなるにつれて、次第に均一に聞こえるようになる。非常に大きな音声の場合、上記の効果は小さくなるかまたは消失する。すなわち、音量を上げると、人には低音(bass)と高音(treble)がより多く聞こえるようになるが、これが音楽を非常に大きな音で聞く人がいる理由である。
【0007】
人間は通常、人間の声によって形成される周波数範囲内(約100Hz〜4kHz)の音声を、それより高いかまたは低い周波数の音声より容易に聞くことができる。低いベースギターの音(note)や高いバイオリンの音はどちらも、それらの楽器を声と同じ大きさに聞かせたければ、声よりかなり大きなエネルギーで演奏しなければならない。
【0008】
上記で概説された特有の効果は互いに作用しあう。音声が大きくなるにつれて、周波数の差は聴取に影響しなくなり、非常に大きなレベルでは、互いに同じ大きさに聞こえるベース(bass)、声及びバイオリンに対するエネルギーの量はほぼ同じである。
【0009】
これは一般にステレオ装置を使用するとき経験される。音量が正常な聴取レベルにある場合、コンパクト・ディスクは許容可能な音声を有する。音量を大きく下げると、音楽は突然、十分な低域がなく、また十分なシンバルまたは他の高域周波数もないように聞こえる(フレッチャー・マンソン曲線は低域及び高域周波数がどのくらい小さくなるかを記述している)。ステレオ装置はこれを補償しようとするために「ラウドネス」制御(オン/オフ・スイッチのことも、可変つまみ(knob)のこともある)を備えて供給されることが多い(きわめて限られた成功しか収めていないが)。フレッチャー・マンソン曲線は多くの人々から経験的に導出されたデータの平均であるので、任意の与えられた個人の経験についての近似である。
【0010】
オーディオ技術者はこの現象に何度も取り組んでいる。以下は当業技術でこの問題にどう取り組んでいるかの2つの例である。
【0011】
第1の例は、ドラムセット上のタムタム(tom-tom)という1つの音声のみを発生する楽器に関連する。タムタムを録音する場合、オーディオ技術者はイコライザを使用してそれがよりよく聞こえるようにしようとする。例えば400〜800Hzの間のドラムの基本共振(fundamental resonance)の近くでは快い音声を聞くことができる。また、この周波数範囲のすぐ上には非常に不快な音声が存在する。技術者は(それより上の音声を遮断する点を選択できる)周波数を選択する制御を有する(高域周波数信号を遮断する)ローパスイコライザを使用することができる。これによって技術者は不快な範囲を遮断した後、低域周波数を微調整して、ドラムがもっともよく聞こえるスポットを見い出すことができる。
【0012】
最初、技術者は快い範囲の上の不快な周波数を遮断する。しかし、そうすると音声は非常に小さくなるので、音量を大きく上げる。次に、技術者はもっとも良い音声になるように微調整する。ドラム自体は各周波数で異なった度合いの音の大きさを有しており、制御を設定する最も良い位置はドラムの音が比較的小さな周波数範囲である。ドラムの音声の最もよい部分の音が非常に小さい場合、(やはりフレッチャー・マンソン効果のため)知覚されないようになることがある。経験または訓練から、技術者は最良の音声を聞く助けになるように(再び)音量を大きく上げる。次に、イコライズされた信号が元の(イコライズされていない)音声に対して改善しているかを確認するためバイパス・スイッチが使用される。イコライズされていない音があまり大きくなると、技術者が何を達成したかを判断することが不可能になり(フレッチャー・マンソン曲線によって説明されるように、音が大きくなると、大きいという理由だけで、ほとんどいつも豊かでよい音に聞こえる)、音が大きすぎるため技術者の耳を痛めることもある(イコライズされた音声は、それが聞こえるようにするため、大きく音量を上げなければならないので)。また、音量を上げると、音が大きすぎるためスピーカを破損することもありうる。
【0013】
第2の例では、歌手の録音されたトラックをバンドの残りの部分(ドラム、ベース、ギター、ピアノ等)とミックスする。上記で述べられているように、フレッチャー・マンソン曲線によって説明されるように、音量が上げられると音楽は「低域が豊かに(bassier)」聞こえる(または音量を下げると、「低域が少ない(bass “bassy”)」ように聞こえる)。イコライザによって音声にさらに多くの低域が追加されると、総音量は増大する。
【0014】
マイクロホンの配置が悪かったため声の録音が「細く(thin)」聞こえる場合、技術者は低域イコライザを上げることによって補償しようとすることがある。声の音は改善するが、余分の低域によって声はバンドの他の部分より大きくなるので、適当なレベルに下げることになる。その結果は、(フレッチャー・マンソン効果により)声にはもはや十分な低域がなくなってしまうことになる。そのため、この処理は満足な結果が達成されるまで何回か繰り返される。
【0015】
上記で取り組まれた問題を解決する周知の技術は以下の複雑な手順で記載される。
【0016】
1−イコライズするべきチャネル(“EQ Ch.”)を選択する。
【0017】
2−イコライズされていない元の入力(“UNeq Ch.”)を複製する別のチャネルを設定する。
【0018】
3−EQ Ch.だけを聞く(すなわち、‘SOLO’ EQ Ch.−そのチャネルだけを聞き、他の全てのチャネルはオフにすること)。
【0019】
4−EQ Ch.に対するイコライザの設定を満足されるまで調整する。
【0020】
5−Solo EQ Ch.とUNeq Ch.を交互に行う。すなわち、
a−EQ Ch.の出力レベルをUNeq Ch.の出力にマッチさせる。
【0021】
b−必要な場合EQ Ch.に対するイコライザ設定を調整する。
【0022】
6−(オンに戻した他の音声チャネルと)ミックスする際、
a−EQ Ch.とUNeq Ch.両方のレベルを(一時に)設定する。
【0023】
b−EQ Ch.とUNeq Ch.を比較して、イコライザ設定を判断及び調整する。
【0024】
7−必要に応じて調整し、必要に応じてステップ3〜6を繰り返す。
【0025】
上記の解決法は複雑なだけでなく、多くの演奏家と多くの音声技術者はこの問題あるいは、それをどうやって補償するかを理解または認識していない。これは、多くのクラブ、コンサート、結婚式等の増幅された音声が劣悪なことが多い(例えば、ハシュ(harsh)である、きつい(piercing)、低音が強すぎる、大きすぎる、等)ことから明らかである。
【0026】
当業技術では、(イコライザ、残響装置(reverberator)、及び他のプロセッサ以外に)音源材料(source matarial)の音量を実際に変更する2つの非常に一般的な装置が存在する。こうした装置は信号に影響する時点毎の変更(moment-to-moment change)を行わない。
【0027】
1−ラウドネス制御(Loudness Control)(多くの家庭用聴取装置に見られるスイッチまたはつまみ)は低い聴取レベルでのフレッチャー・マンソン効果を補償する試みである。これは、1つの制御で低域と高域の両方を強調する特殊なトーン(tone)調整である(しかし、これによって強調される低域と高域は、通常の低域及び高域制御といくらか異なっている)。
【0028】
2−AGC(自動ゲイン制御:Automatic Gain Control)増幅回路は、信号のダイナミックレンジを圧縮する(小さくする)ために使用される。これは、元の信号(入力)がどれほど大きくとも(またはソフトであっても)、出力は常に同じ音量であるということを意味する。これは普通低品質の内蔵マイクロホンを備える家庭用製品(VCRと安価なカセットテープレコーダ)や、通話明瞭度のために音声品質を故意に犠牲にする装置(CB及びアマチュア無線(Ham radio)、一部の電話機)に見られる。出力は音源または何らかの特定の設定の何れかに依存しない。オーディオ忠実度(Audio fidelity)は、雑音のある環境の制限を克服するためか、または安価な装置の使用を可能にするため故意に犠牲にされる。実際には、こうした装置は普通入力音量調整すら有さないが、高品質製品の中にはAGC回路と実入力レベル制御回路のどちらを使用するか選択できるものもある。こうした装置はAGC回路用のオン/オフ・スイッチを有している。AGCをオンにすると実入力回路がバイパスされ、AGCをオフにするとAGC回路がバイパスされる。
【0029】
AGCには一般にダイナミック・プロセッサが関連する。これは、ダイナミックレンジ低減が生ずる度合いをユーザが制御できるようにする専門家用のデバイスである。AGCによって、こうしたデバイスは入力信号のダイナミックレンジを実際に変更する。
【0030】
上記を考慮して、プロセッサによって発生したレベルの変化を補償するためにレベルのインテリジェントな訂正を行うことができ、補償の必要、または補償の必要性を理解する必要すらなしに、プロセッサの使用についてのユーザによるよりよい選択を可能にする方法と装置に対する要求が存在する。
【0031】
(発明の概要)
これらとその他の要求は本発明の方法と装置によって満たされる。本発明の実施形態によれば、ピーク・レベルの変化を補償するために出力信号のレベルのインテリジェント訂正がなされる。
【0032】
本発明の第1実施形態では、未処理音源信号がまず最終処理済信号と比較されて変化の量が決定された後、その比較を使用してレベル調整を行う。標準構成要素が使用されて、
1−プロセッサ以前の信号(プリプロセッサ信号)(元の未処理信号)を(処理された後の)プロセッサ以後の信号(ポストプロセッサ信号)と比較し、
2−それらの間のレベルの差を記録し、その後、
3−例えば、プロセッサ以後の信号レベルをプロセッサ以前の信号レベルと突合せすることによって、処理済信号を補償する、
独立型装置を構築する。
【0033】
この実施形態では、1つの目的は単1の全体的なレベルの変更をもたらすことであり、どんな数のプロセッサを組み合わせて使用しても結果として得られる最終的なレベル変更は1つなので、この回路はどんな組み合わせの変更に対しても動作する。従って、プロセッサ「以前(pre-)」と「以後(post-)」の読み取り点の間にあるプロセッサの数と無関係に、ある信号経路に対して必要な回路は1つだけである。
【0034】
また、処理済信号がレベル補償装置に提供され、レベル補償装置の出力と未処理信号が比較装置への入力として提供されることもある。次に比較装置の出力はレベル補償装置へのフィードバック信号を提供する。従って、レベル補償装置は、レベル補償装置の出力が未処理信号のレベルと等しくなるまで処理済信号のレベルを修正する。
【0035】
本発明の第2実施形態では、処理済信号に提供される補償は、直接測定によってではなく、経験的に導出される。オペレータが与えられたプロセッサ制御を使用することの結果として生じる実際のレベルの変化が測定される。望ましくないレベルの変化を「発生する」プロセッサに対する各制御は、望ましい逆のレベル変更を生じることによってレベル補償を提供する回路を制御するためにも使用される。この実施形態は処理されるべき信号の特性の変化の範囲が分かっており、プロセッサの制御の設定の変化の範囲が分かっている状況に適している。本発明のこの実施形態によれば、プロセッサの単一制御に対する補償の開発には次のステップが含まれる。
1 普通に聴取して代表的な信号音源を観察しながら、十分に小さなステップ(例えば、回転つまみの場合30度の回転)でプロセッサの制御を調整する。
2 制御の各位置に対して、信号レベル全体の結果として得られる変化が(客観的な測定、及び/または知覚されたレベルをマッチさせる経験ある観察者によって)記録される。
3 十分に多様な音源材料を使って繰り返す。
4 結果を編集し、プロセッサ制御の変更によって発生するレベル変化を打ち消す回路を設計する。この回路はプロセッサのパラメータを調整するものと同じ制御装置によって調整されるべきである。制御装置として標準的なポテンショメータを使用するこの2つの実現例は次の通りである。
【0036】
a.例えば、プロセッサ制御装置と同軸上の別個のポテンショメータエレメントによってゲインが調整される、プロセッサと直列の別個のゲイン回路を有する、
b.プロセッサを修正してゲインの望ましい変更を組み込む。
特定の状況及び/または使用に対する補償を個々に調整できることは、この方法の特有な利点である。もう1つの利点は、達成するために必要な回路が最小(従って、安価)なことである。
【0037】
本発明の第3実施形態では、例えば、圧縮器、拡大器、等が行うように、プロセッサ自体がレベルのダイナミックな変更を行う場合レベルの変化を補償する方法が提供される。これらにとって音源材料のダイナミックレンジを変更することは望ましいが、これらの装置が音響環境の残りの部分に対するピーク・レベル(最も音の大きいスポット)を変更するのは通常望ましくない。
【0038】
オーディオでは、こうした装置は一般に、入力信号のレベルをしきい値と比較することによって動作するが、このしきい値は一定の基準電圧であり、そのレベルは制御装置を使ってユーザによって設定される。信号音源が設定されたしきい値レベルと交差すると、最も多くの場合(例えば)適用される処理の比を設定する単一の制御を介し信号が処理される。こうした2つの制御の任意の設定で、信号のピーク(最大の瞬間)に対する合計作用(total effect)は、デシベルを単位とする、しきい値と比の設定とを乗算した値からの差の簡単な関数である。この関数は制御電圧(Control Voltage)として表されることが多く、一般に、レベルの望ましい変更を絶えず実行するVCA(電圧制御増幅器:voltage controlled amplifier)のような装置に適用される。
【0039】
この方法の実施形態は、別個の一定の基準電圧を入力として使用する第2の制御信号経路を操作するプロセッサの作用に対して同じ制御設定を使用する。第1制御信号はオーディオ入力信号に応答する。第2制御電圧はプロセッサの制御つまみに依存するが、入力信号には依存せず、望ましい一定のレベルの補償を生じる。この補償制御電圧は、プロセッサによって使用される同じ装置(例えばVCA)に印加される。また、レベル補償の量はピーク・レベル出力の変更を設定する同じ制御によって決定されるので、レベル補償の量はプロセッサの設定の変更を自動的に追跡(及び、正確にそれを補償)する。その結果が一体化されたプロセッサとレベル補償システムである。
【0040】
(詳細な説明)
図1を参照すると、本発明の実施形態によるレベル補償を行う装置の構成図が示される。レベル補償とは次のステップの1つを行うことを指す。
【0041】
1.プロセッサが入力信号の全体レベルを低下させるとき、本発明の装置は元の信号レベルにマッチさせるようゲインを増大させる。
【0042】
2.プロセッサが入力信号の全体レベルを増大するとき、本発明の装置は元の信号レベルにマッチさせるようゲインを低下させる。
【0043】
これによってユーザは信号レベルの差によって「だまされる(fooled)」ことなくプロセッサの効果について判断を行うことができる。これはユーザの関与(これは上記で説明したように、単調で退屈なプロセスである)を一切伴わず行うことができる。望ましい場合回路を無効(デイスエーブル)にするスイッチが利用可能である。以下の実施形態で説明されるように、本発明はオーディオ信号の音量を補償するために適用されうる。当業者が認識するように、本発明(例えば、図1の回路)は、他の種類の信号(例えば、ビデオ信号、MRI、CATの走査)のプロセッサによって発生したレベルの変化を補償するために適用されうる。
【0044】
図1を参照すると、信号が修正されるプロセッサ11(例えば、デジタルシグナルプロセッサ)に入力信号10が提供される。例えば、信号は、(例えば、オーディオ・フィルタの場合のように)信号の特定の周波数帯域のレベルを低下させることによってプロセッサによって修正される。元の未処理信号とプロセッサからの修正済信号(すなわち修正された信号)は比較装置13に供給される(すなわち、修正済信号はレベル補償装置14の前または後の何れかで供給される)。比較装置13は、元の信号と修正済信号との間の差を示す差信号を出力する。レベル補償回路14は、修正済信号と上記の差信号とを受信し、修正済信号のレベル補償を行う(例えば、プロセッサ11によって発生するゲインの増大または減少を訂正する)。所望の場合は、レベル補償済信号(レベル補償された信号)は、録音装置、スピーカ等といった出力装置12に提供されうる。
【0045】
上記で示されたように、プロセッサの一例は、イコライザのような音質(tone quality)を変更するものである。音質は、音色(timbre)とも呼ばれ、ヘルツ(サイクル/秒)で測定される異なった周波数のバランスの結果である。人間の聴覚は、音響スペクトル(sound spectrum)とも呼ばれる、20Hz〜20KHz(20,000Hz)の間の範囲に制限されている。イコライザ、トーン調整、フィルタ等は音質を変更する装置である。これらは全て可聴周波数範囲の選択された部分の音量を増大または低下させることができるようにすることによって動作する。周波数範囲全体を均一に上昇または下降させる装置は単に音量調整(volume control)である。イコライザは聴取範囲の限られた部分に対する音量調整として動作する。
【0046】
本発明の第1実施形態が図9〜図12に関連して示されている。図9を参照すると、この実施形態の構成図が示される。図10では、この回路(すなわち、ルート・ミーン・スクエア(RMS:Root-Mean-Square)レベル補償システム)のさらに詳細な例が示される。図9には、シグナルプロセッサ61からの処理後信号(post processed signal)(「オーディオ信号」)、イコライズ前(pre-equalized)「制御」信号10、及び前記RMSレベル補償器62から入力されるポスト補償器(post compensator)「制御」信号という3つの信号がRMSレベル補償器62に入力される。入力信号と制御信号のRMSレベルはそれぞれRMSコンバータ72A及びRMSコンバータ72B(図10)によって測定され、(例えばウィンドウコンパレータ73で)比較される。制御信号が出力信号より大きければ、シグナルプロセッサ61はその時点で信号のレベルを低下させるので、コンパレータのゲインはデジタル制御抵抗器78を調整することによって増大させられる。制御信号が小さければ、ゲインは低下させられる。ゲインの変化率は発振器75の周波数と抵抗器の分解能によって決定される。ゲインは、出力レベルが制御信号レベルにマッチするまでか、またはゲインの限度に到達するまで変化する。信号検出器76による感知の際に検出される出力信号が存在しないか、また動作モードが(マッチ/ホールドスイッチ(Match/Hold Switch)77によって決定されるように)「ホールド」モードである場合、抵抗器の値は変化せず、ゲインは同じままである。
【0047】
図11を参照すると、図10の回路のさらに詳細な回路図が示されるが、そこではDS1666として示されるブロックはデジタル制御減衰器(digitally controlled attenuator)として動作し、抵抗器R2によって範囲が制限され、演算増幅器AR2の出力ゲイン段によってオーディオ信号を高めること(boosting)が可能となる。DS1666への制御入力であるアップ/ダウン、増分(increment)、及びチップ選択はそれぞれ「ウィンドウコンパレータ」、「発振器」及び「ディスエーブル」回路によって操作される。「RMS変換器(RMS-conv)」は「制御(CTRL)」信号と「出力(OUT)」信号をRMS対数等価信号(log-equivalent signal)に変換する。「ヒステリシス(hysterisis)」回路は「CTRL」が「OUT」より十分に大きいかまたは小さいかを決定する。大きな差がある場合、「発振器(oscil)」はDS1666を増分または減分する。その方向は上部の「ヒステリシス」回路出力によって決定される。XORゲートU3はチップ選択入力の必要なタイミングを増分入力と共に提供する。
【0048】
図12を参照すると、図11のサブ回路の回路図が示される。RMS変換が、THAT2252対数変換器(log converter)と(ダイオードD1及びコンデンサC3による)整流によって達成される。抵抗器R16は、コンデンサC3を放電することによって独自の復旧時間(release time)を提供する。発振器はリセット・ピンによって起動される標準555タイマ回路である。注意されたいが、ヒステリシス・ブロック中のコンパレータVR1は、例えば±2dB以内の近似レベルマッチ(level match)を可能にするヒステリシスの度合いを有する。信号検出VR2は、事前設定されたノイズしきい値より低くなる負に向かうAC信号(negative going AC signal)に応答する。これは、特にRMS変換器の復旧時間の間、補償回路が不適当な信号に偶発的に応答するのを防止する安全機能の役目を果たす。
【0049】
本発明のこの実施形態の、場合によってはさらに正確なバージョンは上記と同じステップを使用するが、比較には処理前及び処理後の信号の周波数スペクトルの分析が含まれる。適用されるレベル補償は、信号レベル差とそのレベル差が発生する周波数に基づいている。例えば、高速フーリエ変換(FFT)が使用されるが、他の周波数帯検査技術も可能である。この手順の例が以下に示される。
1−処理前信号と処理後信号のFFTがなされる。
2−選択された帯域幅に対して両者のRMS値が導出される。一般的なオーディオ作業では1/3オクターブ(octave)が普通であり、これは2つのFFT各々について約30帯域を計算することになる。特に注意深く決定されれば、さらに少ない帯域でも十分なこともある。
3−「平均」フレッチャー・マンソン(Fletcher-Munson)曲線によってステップ2の結果を「比較評価(weigh)」する。
4−ステップ3の結果を合計して処理前及び処理後の小計を出す。
5−ステップ4の小計の間の差を取る(一方から他方を減算する)。
6−ステップ5の結果により最終出力レベルを調整する。
【0050】
本発明のこの実施形態の目的は単一の全体的なレベルの変更であり、組み合わせの中にプロセッサがいくつあってもその結果得られるのは1つの最終的なレベルの変更だけなので、この回路はどんな組み合わせの変更に対しても動作する。従って、「以前」と「以後」の読み取り点の間にあるプロセッサの数と無関係に、ある与えられた信号経路に対して必要な回路は1つだけである。
【0051】
本発明の第2実施形態が図2〜図8に示されるが、そこではレベル補償が経験的に導出される。オーディオシグナルプロセッサに対する統合されたレベル補償(integrated level compensation)の導出は、処理されるべき信号の特性と補償されるレベルの推定に依存する。すなわち、プロセッサの設定の変更は、その全ての予想される入力信号が同様であるから、そのレベルに同様に影響すると想定しなければならない。例えば、ノッチ・フィルタが使用されてシンバルの音声を修正することができ、ノッチ周波数を400Hzに設定することは大部分のシンバルに対して1.25kHzの設定より6dBだけ聴覚レベルを増大させることになる。等しいレベルを維持するには、400Hzの周波数設定を1.25kHzに変更する場合ゲインを−6dBだけ補償しなければならない。図2を参照すると、デュアルポテンショメータ24を介して周波数とゲインを如何に追跡するかということの概略が示されている。
【0052】
この実施形態の方法の例が以下に示される。
1 望ましいプロセッサを選択する。この例では周波数が可変(400〜1250Hz)で深さ(デプス)が固定の(図3に示されるような)ノッチ・フィルタである。
2 例えば、シンバルを叩く時の典型的な音源(sound source)を選択する。例えば、ノッチ周波数1.25kHz、出力ゲイン基準0dBを有する、開始パラメータ(starting parameter)と出力レベルを設定する。
3 選択された増分でパラメータを変更し、必要な場合以前のレベルにマッチさせるためにゲインを調整する。新しいパラメータ設定と新しいゲイン設定が記録される。可変パラメータの有用な範囲全体にわたって繰り返す。例えば、表1に示されるように、行1は400Hz〜1.25kHzまで1/3オクターブ間隔でシンバルの音声の等しいレベルを維持するために必要な相対ゲインの変更を示す。
4 多くの同様の音源についてステップ2及び3を繰り返す。表1は10の同様のシンバルからのデータである。
【0053】
【表1】

Figure 0004468580
【0054】
5 パラメータの各増分で望ましい平均相対ゲインを決定する。等式Eq.1を使用して、表1の各縦列の平均が計算されうる。これは各周波数のゲインの範囲を計算するためにも有用である。等式Eq.2はまず相対ゲインデータを調整して合計平均点の周囲に集め、偏差を最適化する。等式Eq.3及びEq.4は調整された縦列の最大及び最小値を計算する。その結果は図5に示される。
【0055】
【数1】
Figure 0004468580
【0056】
6 この例のアナログ回路では、周波数設定はポテンショメータによるゲイン設定に相関しなければならない。例えば、デュアルポテンショメータを使用すると、ゲイン回路(図4)を追加することができるので、ゲインと周波数が単一のつまみから同時に制御できる。等式Eq.5及びEq.6は、この例ではノッチ周波数、ゲイン、及び抵抗(f(x)、G(x)、及びR(x))の間の関係を記述する。結果は表2に示される。
【0057】
【数2】
Figure 0004468580
【0058】
【表2】
Figure 0004468580
【0059】
公式6では、抵抗器R4の値は図5で示される曲線の形状を決定する。
7 ゲイン設定と周波数設定の最も近いマッチ(match)を見い出す。周波数回路は機能的に最上の配置に設定として予め決定されているので、ゲイン回路を調整してそれにマッチさせなければならない。抵抗値R4を適切に選択することによって、図5の線に見られるような結果として得られるゲインの変更は、図5に菱形によって示されるような周波数に対するゲインの望ましい変更に近似することができる。抵抗R2は全体のゲインを設定する。
8 他のパラメータについて繰り返す。
【0060】
ステップ6での例示方法の代替案には、フィルタ回路(図5A、また図6及び図7参照)及びデジタル版(図8参照)を操作することによる周波数変更を伴う統合ゲイン変更が含まれる。デジタル版の1つの変形はメモリ中に格納された平均ゲインデータを有し、測定点の間の周波数でゲインを補間する。もう1つの変形はf(x)とG(x)の間の関係を使用してゲインを計算する。
【0061】
図5Aは相互連係の深さ(デプス)及び周波数レベル補償を伴うノッチ・フィルタを示す。オーディオ周波数に対するゲイン伝達関数(gain transfer function)は等式Eq.7によって示される。
【0062】
【数3】
Figure 0004468580
【0063】
フィルタは、ポテンショメータの単一の要素が周波数とゲインの両方を変更できるように配置される。図6は標準フィルタ41、すなわちサレン・キー2次ハイパスフィルタ(Sallen-Key second-oder high pass filter)の機能図を示すが、これは、図7の要素41でR21及びR22によって示されるデュアルポテンショメータの周波数−ゲイントラッキング(frequency-gain tracking)を生じるよう操作されている。普通、出力#2(図6、要素43参照)はグランドに接続される。その代わりに、R22を図7の電流増幅器AR6に接続すると、要素44では出力#1(図6、要素43参照)で同じ伝達関数と、電流がR3+R22に反比例する第2出力が可能になる。R=R4+R21=R3+R22及びC=C1=C2のとき、2つの出力の伝達関数はどちらもf=1/(2πRC)及びQ=0.707の極でハイパスすることに注目するべきである。ミクサ(mixer)の高周波数出力ゲインは−R7/(R8+R)である。従って、ハイパスフィルタの周波数とゲインは前記ポテンショメータの単一の制御要素によって制御されうる。図8を参照すると、レベル補償のデジタル版が周知のシステムに次いで示される。当業技術では、関数を選択する(例えば、ハイパスフィルタを設定する)ユーザ・インタフェースを提供し、周波数に関する入力(例えば、ハイパスフィルタのカットオフ周波数)を提供することは周知である。望ましい関数を実現するために必要なフィルタ係数は入力周波数に基づいてメモリから選択される。その出力はフィルタ周波数の結果として得られる調整である。本発明の実施形態によれば、メモリはさらに、ユーザからの周波数入力に基づいて選択されるゲイン値を格納するために使用される。従って、レベル補償は、上記で詳細に説明されたように、選択された周波数に基づいて行われる。
【0064】
レベルの変化を発生する各制御を別個に補償する必要の他に、この解決法では十分でない状況が存在する。(音源とイコライズ・タイプの組み合わせが一貫している)予想できる状況では、上記の処理は非常に良好な結果を生じる。音源材料の種類が制限されているほど、またイコライズ要素の範囲/効果が制限されているほど、経験的に導出される補償されたプロセッサを開発することは容易になる。しかし、音源が多様になるほど、必要な試験は多くなり、結局、試験結果が矛盾するようになる。
【0065】
最も複雑な状況は、(フレッチャー・マンソン曲線は平均値であるので各人はそれから見て異なっていることを認めた上で)全てのありうる人間の聴取者に対し、全てのありうる音源(話(speech)、音楽、効果音(sound effect)等)に対して、広い範囲を(例えば、20〜20kHzの範囲の周波数制御)を有するつまみを伴う設計を行うことであろう。これは音源の変化が所与のイコライザと干渉するため実際には不可能である。例えば、オーケストラのような幅広い音源に対して良好に動作する低域強調周波数つまみ(bass boost frequency knob)を設計すると想定し、低域で、補償回路増幅レベルが増大する(これはフレッチャー・マンソン効果のため行われる見込みが大きい)と想定する。音楽のトライアングルだけが演奏される音楽の箇所があることが想定される。低域でイコライザつまみを調整する場合、トライアングルは強調されうる低域周波数を有さないので、トライアングルのトーンに対する影響はない。変化は全く聞き取れないと予想されるが、ゲイン補償器はレベルを追加し続けるので、つまみを前後に回すとトライアングルの音量は変化する。トライアングル(または低域周波数を有さない任意の音声)の場合、このつまみは音量調整に変わり、ユーザを混乱させる。すなわち、(上記のものを含む、任意の方法によって決定されるような)イコライズつまみの設定位置だけに基づいて補償を行う回路は、大幅に異なった状況では良好に動作しないであろう。こうした状況では、上記で説明された第1実施形態が好適である。
【0066】
本発明の第3実施形態が、ダイナミック処理補償回路として図13〜図16に示される。ダイナミック・プロセッサは、ピークを制限して過負荷を防止する、信号のダイナミックレンジを圧縮する、レンジを拡大する、音(note)を長く持続する、等の任意の数の効果を達成するため、信号のゲインを変更する。合計ゲインは入力信号レベルに基づいて変わるので、上記で説明された音源調整補償方法(source-adjusted compensation method)を使用してパラメータの調整を補償するのは非常に困難である。このような方法はプロセッサの作業を取り消しがちである。その代わり、本発明の実施形態によれば、予想されるゲインの変更を以下の手順で補償することができる。
1.処理の後望ましい正規化された聴取レベルを想定する。最も簡単な正規点は0dBVである。
2.ゲイン1で圧縮しない場合、0dBVの入力信号は0dBVの出力を生じるので、0dBV入力信号の圧縮からのゲインの変化は、0dBV出力を維持するためには等しくて反対のゲインの変更によってマッチされるべきである。例えば、90dBから60dBへのダイナミックレンジの低減が望ましい場合、−90dBVから始まって、入力信号が0dBVまで上昇するにつれて、徐々にゲインを低下させるよう圧縮器が使用される。しかし0dBV入力の出力は−30dBVとなるであろう。−90〜−30dBVでなく、−60〜0dBVの範囲が望ましいことの方が見込みが大きい。従って、ゲインは30dBだけ増大されるべきである。
3.ゲイン調整は図13に示される。正及び負の制御電圧入力を有する電圧制御増幅器(VCA)を使用して、0dBVの入力を有する他の端子で予想される制御電圧に等しい一定の制御電圧が1つの端子に供給される。例えば、あるパラメータ設定での0dBV入力信号は負制御ポートで+100mVを発生して、ゲインを低減する。正制御ポートでの+100mV電圧はこの低減を打ち消す。また、等しい反対の制御電圧が同じ回路の単一の端子で結合されることもある。
【0067】
この方法を実現するため、RMS出力信号と、正規化された入力レベル(この場合0dBV)でのRMS出力に等しい定電圧源との両方を修正するために同一の回路が使用される。この実施形態では、しきい値及び比のつまみに対してデュアルポテンショメータが使用され、両方の制御電圧回路を同時に調整することができるので、2つの制御電圧はタンデムに変化する。同じ機能を達成するため他の回路が使用されることもできる。
【0068】
図14を参照すると、通常の圧縮器の伝達関数Vin対Voutのグラフが示される。低いしきい値と大きな比の場合どれだけピーク・レベルが低下するかに注意されたい。図15では、レベルを0dBVに正規化した様々な設定でのレベル補償された圧縮器のグラフが示されている(図15Aでは、14dBVに正規化された同じ効果が示される)。例えば、2:1の比では、−16dBVしきい値の圧縮は0dBV入力でゲインを−8dB低下させる。従ってゲインは+8dB補償される。∞:1では、ゲインは+16dB補償されなければならない。ダイナミックレンジの高いレベルで正規化すると、一般に0dBV以下にある信号の大部分の音量を増大させることになることに注意すべきである。しかし、目的が単に「上を刈り込む」ことであるのでないならば、このゲイン調整は普通望ましい。図16では、THAT4301ダイナミック・プロセッサ・チップを使用するダイナミック・プロセッサの詳細な回路図が、RMS変換器及び対数ベース(log-based)のVCAと統合して示される。
【0069】
本発明の実施形態はシグナルプロセッサ中の変化によって発生したレベルの差を補償する。補償器はプロセッサの信号の修正に基づいてレベルを修正するのみであるべきである。レベル補償の誤った起動を回避するため、検出回路またはスイッチが、シグナルプロセッサが調整されていないときは、レベル補償器をその修正の変更から凍結するべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態によって構成される装置の全体構成図である。
【図2】 本発明の第2実施形態の全体構成図である。
【図3】 図2のプロセッサの詳細な回路図である。
【図4】 図2の増幅器の詳細な回路図である。
【図5】 図2〜図4の動作の例における周波数とレベル補償の間の関係を示すグラフである。
【図5A】 本発明の実施形態によって構成される相互連係の深さ(デプス)及び周波数レベル補償を伴うノッチ・フィルタである。
【図6】 本発明の実施形態によって構成される、ポテンショメータの単一要素が周波数とゲインの両方を変更できるレベル補償装置の構成図である。
【図7】 図6の装置の詳細な回路図である。
【図8】 本発明の実施形態によって構成されるデジタル・レベル補償システムの構成図である。
【図9】 本発明の第1実施形態によって構成される装置の構成図である。
【図10】 図9の装置の詳細な例である。
【図11】 図10のいくつかの要素のさらに詳細な回路図である。
【図12】 図11のいくつかの要素のさらに詳細な回路図である。
【図13】 本発明の第3実施形態の構成図である。
【図14】 当業技術で周知の圧縮の効果を示すグラフである。
【図15】 本発明の実施形態によるレベル補償を伴う圧縮の効果を示すグラフである。
【図15A】 異なったレベルに正規化された図15と同様のグラフである。
【図16】 本発明の第3実施形態を実現するダイナミック・プロセッサの詳細な回路図である。[0001]
(Background of the Invention)
The present invention relates to a method and apparatus for performing level compensation on an input signal. In particular, the present invention relates to a method and apparatus for adjusting the output level of an input signal to compensate for level changes made to the input signal by a signal processor.
[0002]
A category of devices called “signal processors” are well known in the art. Such a processor can be used to modify input signals such as music (or other audio speech) converted to electronic analog or digital signals. Typical audio processors include timbre correction (eg, equalizer or EQ, vocoder, distortion effect, chorus effect, flanger effect, ring modulator, wah-wah effect), dynamic correction (Compression, expansion, tremolo, vibrato, etc.), reverberation, delay, many other modifications, and combinations thereof. Other processors are well known in the art, such as general video processors (eg, color filters) and other processors used in various fields. All of these processors can have the potential “side effect” of changing the absolute peak level of the original input signal with respect to other signals or devices present. This change in peak level is usually undesirable and is often not readily apparent to the operator, and can often easily affect the operator's judgment without the knowledge of the operator.
[0003]
In the audio field, there are three common reasons to “equalize” speech: 1) remove problematic noise (eg remove unpleasant air conditioner hum), 2) Create a pleasant tone (eg, adding a low range to make the singer's voice a pleasant “husky” voice), and 3) create an effect (eg, the Beatles “Yellow” As in the case of “Yellow Submarine”).
[0004]
When using an equalizer to enhance or block part of the sound for some purpose, the volume of the equalized sound is actually increased (if emphasized) or decreased ( When blocking). As is well known in the speech engineering art, it is important to allow comparison between the original and equalized speech as part of the process of using an equalizer (or other speech processor) . This is accomplished by a “bypass” switch that selects whether the audio goes through the equalizer circuit or bypasses it.
[0005]
Acoustic psychology concerns and results : Research on how people hear sounds is generally called psychoacoustics. Phenomena well known in the art are first organized by Fletcher and Munson and most commonly displayed as a graph called the “Fletcher Manson curve” or equal loudness contour. This data shows that the human ear and brain organs interpret the loudness as a function of frequency, with the following two specific effects.
[0006]
1—Human hears sound at different frequencies non-uniformly (at the same volume level, low and high frequency sounds seem quieter than mid frequencies), and
2- As the overall sound becomes louder, it becomes gradually more uniform. In the case of very loud speech, the above effect is reduced or disappears. In other words, when the volume is increased, people can hear more bass and treble, which is why some people listen to music with very loud sounds.
[0007]
Humans can usually hear audio within the frequency range formed by the human voice (approximately 100 Hz to 4 kHz) more easily than higher or lower frequency audio. Both low bass guitar notes and high violin sounds must be played with much greater energy than the voice if you want them to be as loud as the voice.
[0008]
The unique effects outlined above interact with each other. As the sound gets louder, the frequency difference does not affect listening, and at very large levels, the amount of energy for bass, voice and violin that sound the same magnitude as each other is about the same.
[0009]
This is generally experienced when using stereo equipment. When the volume is at a normal listening level, the compact disc has acceptable sound. When the volume is lowered too much, the music suddenly sounds like there isn't enough bass and not enough cymbals or other high frequencies (the Fletcher Manson curve shows how small the low and high frequencies are. Describes). Stereo equipment is often supplied with “loudness” control (on / off switch or variable knob) to compensate for this (very limited success) But only.) Since the Fletcher Manson curve is the average of data empirically derived from many people, it is an approximation for the experience of any given individual.
[0010]
Audio engineers have worked on this phenomenon many times. Below are two examples of how this problem is addressed in the art.
[0011]
The first example relates to an instrument that produces only one sound called tom-tom on a drum set. When recording a tam tom, the audio engineer uses an equalizer to try to make it sound better. For example, a pleasant voice can be heard near the fundamental resonance of the drum between 400 and 800 Hz. There is also a very unpleasant voice just above this frequency range. The engineer can use a low pass equalizer (which cuts off the high frequency signal) with control to select the frequency (which can select a point to cut off the sound above it). This allows the engineer to cut off the uncomfortable range and then fine tune the low frequency to find the spot where the drums are best heard.
[0012]
Initially, the technician cuts off unpleasant frequencies above the pleasant range. However, since the sound becomes very small, the volume is increased greatly. The engineer then fine tunes to get the best sound. The drum itself has a different degree of loudness at each frequency, and the best position to set the control is in the frequency range where the drum sound is relatively low. If the sound of the best part of the drum sound is very small, it may become unperceived (again due to the Fletcher Manson effect). From experience or training, technicians increase (again) the volume to help them hear the best voice. A bypass switch is then used to see if the equalized signal is improving over the original (unequalized) speech. When the unequalized sound becomes too loud, it becomes impossible to determine what the engineer has achieved (as explained by the Fletcher Manson curve, just because it is louder, (Almost always sounds rich and good), and the sound is too loud and may hurt the engineer's ears (because the equalized speech has to be loud enough to be heard). Further, when the volume is increased, the speaker may be damaged because the sound is too loud.
[0013]
In the second example, the singer's recorded track is mixed with the rest of the band (drum, bass, guitar, piano, etc.). As explained above, music is heard “bassier” when the volume is raised, as explained by the Fletcher Manson curve (or lower volume means “less bass” (sounds like “bass“ bassy ”)”). As more bass is added to the audio by the equalizer, the total volume increases.
[0014]
If the voice recording sounds “thin” due to poor microphone placement, the technician may try to compensate by raising the low range equalizer. The sound of the voice will improve, but the extra low will make the voice louder than the rest of the band, so it will be lowered to an appropriate level. The result is that there is no longer enough bass in the voice (due to the Fletcher Manson effect). Therefore, this process is repeated several times until a satisfactory result is achieved.
[0015]
Known techniques for solving the problems addressed above are described in the following complex procedure.
[0016]
1—Select the channel to be equalized (“EQ Ch.”).
[0017]
2- Set up another channel that duplicates the original unequalized input (“UNeq Ch.”).
[0018]
3-EQ Ch. Listen only (ie, 'SOLO' EQ Ch.-Listen only to that channel and turn off all other channels).
[0019]
4-EQ Ch. Adjust the equalizer settings for until satisfied.
[0020]
5-Solo EQ Ch. And UNeq Ch. Alternately. That is,
a-EQ Ch. Output level of UNeq Ch. Matches the output of.
[0021]
b-EQ Ch. Adjust the equalizer settings for.
[0022]
6-When mixing (with other audio channels turned back on)
a-EQ Ch. And UNeq Ch. Set both levels (at one time).
[0023]
b-EQ Ch. And UNeq Ch. To determine and adjust the equalizer settings.
[0024]
7—Adjust as needed, repeat steps 3-6 as needed.
[0025]
The above solution is not only complex, but many performers and many audio engineers do not understand or recognize this problem or how to compensate for it. This is because the amplified sound of many clubs, concerts, weddings, etc. is often poor (eg harsh, piercing, bass too strong, too loud, etc.) it is obvious.
[0026]
In the art, there are two very common devices (in addition to equalizers, reverberators, and other processors) that actually change the volume of the source matarial. Such devices do not make moment-to-moment changes that affect the signal.
[0027]
1-Loudness Control (a switch or knob found in many home listening devices) is an attempt to compensate for the Fletcher Manson effect at low listening levels. This is a special tone adjustment that emphasizes both low and high frequencies with a single control (but the low and high frequencies emphasized by this are the same as normal low and high frequency controls). Somewhat different).
[0028]
A 2-AGC (Automatic Gain Control) amplifier circuit is used to compress (reduce) the dynamic range of a signal. This means that no matter how loud (or soft) the original signal (input) is, the output is always at the same volume. This is usually done with household products (VCRs and inexpensive cassette tape recorders) with low-quality built-in microphones, and devices that deliberately sacrifice audio quality for call clarity (CB and amateur radio, Part of the phone). The output does not depend on either the sound source or any particular setting. Audio fidelity is deliberately sacrificed to overcome the limitations of noisy environments or to allow the use of inexpensive equipment. In practice, such devices usually do not even have input volume adjustment, but some high quality products can choose between using an AGC circuit or an actual input level control circuit. Such a device has an on / off switch for the AGC circuit. When AGC is turned on, the actual input circuit is bypassed, and when AGC is turned off, the AGC circuit is bypassed.
[0029]
AGC is generally associated with a dynamic processor. This is a professional device that allows the user to control the degree to which dynamic range reduction occurs. With AGC, these devices actually change the dynamic range of the input signal.
[0030]
In view of the above, intelligent level corrections can be made to compensate for level changes caused by the processor, and the use of the processor can be made without the need for compensation or even need to understand the need for compensation. There is a need for a method and apparatus that allows better selection by different users.
[0031]
(Summary of Invention)
These and other needs are met by the method and apparatus of the present invention. In accordance with embodiments of the present invention, an intelligent correction of the level of the output signal is made to compensate for peak level changes.
[0032]
In the first embodiment of the present invention, the unprocessed sound source signal is first compared with the final processed signal to determine the amount of change, and then the level adjustment is performed using the comparison. Standard components are used,
1—Compare the signal before the processor (preprocessor signal) (original unprocessed signal) with the signal after the processor (after processing) (postprocessor signal),
2- Record the level difference between them, then
3—compensate the processed signal, for example by matching the signal level after the processor with the signal level before the processor;
Build a stand-alone device.
[0033]
In this embodiment, one purpose is to bring about a single overall level change, and no matter how many processors are used in combination, the resulting final level change is one, so this The circuit will work for any combination of changes. Thus, only one circuit is required for a signal path, regardless of the number of processors between the “pre-” and “post-” reading points.
[0034]
The processed signal may also be provided to the level compensator, and the output of the level compensator and the unprocessed signal may be provided as inputs to the comparator. The output of the comparator then provides a feedback signal to the level compensator. Therefore, the level compensator modifies the level of the processed signal until the output of the level compensator becomes equal to the level of the unprocessed signal.
[0035]
In the second embodiment of the invention, the compensation provided to the processed signal is derived empirically rather than by direct measurement. The actual level change that occurs as a result of the operator using a given processor control is measured. Each control over the processor that "generates" an undesirable level change is also used to control the circuitry that provides level compensation by producing the desired reverse level change. This embodiment is suitable for situations where the range of changes in the characteristics of the signal to be processed is known and the range of changes in the processor control settings is known. According to this embodiment of the invention, the development of compensation for a single control of the processor includes the following steps.
1. Adjust the control of the processor in a sufficiently small step (for example, 30 degree rotation for a rotary knob) while listening to a typical signal source while listening normally.
2 For each position of control, the resulting change in overall signal level is recorded (by an objective observer and / or an experienced observer to match the perceived level).
3 Repeat with a wide variety of sound source materials.
4 Edit the results and design a circuit that counteracts the level changes caused by processor control changes. This circuit should be adjusted by the same controller that adjusts the processor parameters. Two implementations of using a standard potentiometer as the controller are as follows.
[0036]
a. For example, having a separate gain circuit in series with the processor whose gain is adjusted by a separate potentiometer element coaxial with the processor controller.
b. Modify the processor to incorporate the desired gain change.
The ability to individually adjust the compensation for specific situations and / or uses is a unique advantage of this method. Another advantage is that the circuitry required to achieve is minimal (and therefore inexpensive).
[0037]
In a third embodiment of the present invention, a method is provided that compensates for level changes when the processor itself makes dynamic level changes, such as, for example, a compressor, expander, and the like. While it is desirable for them to change the dynamic range of the sound source material, it is usually undesirable for these devices to change the peak level (the loudest spot) for the rest of the acoustic environment.
[0038]
In audio, such devices typically operate by comparing the level of the input signal to a threshold, which is a constant reference voltage that is set by the user using a controller. . When the signal source crosses a set threshold level, the signal is processed through a single control that sets the ratio of processing that is most often applied (for example). With any of these two control settings, the total effect on the signal peak (maximum instant) is simply the difference from the value multiplied by the threshold and ratio settings in decibels. Function. This function is often expressed as a control voltage and is generally applied to devices such as a VCA (voltage controlled amplifier) that constantly performs the desired change in level.
[0039]
This method embodiment uses the same control settings for the action of the processor operating the second control signal path using a separate constant reference voltage as input. The first control signal is responsive to the audio input signal. The second control voltage depends on the control knob of the processor, but not on the input signal, resulting in the desired constant level of compensation. This compensation control voltage is applied to the same device (eg, VCA) used by the processor. Also, since the amount of level compensation is determined by the same control that sets the change in peak level output, the amount of level compensation automatically tracks (and accurately compensates for) changes in processor settings. The result is an integrated processor and level compensation system.
[0040]
(Detailed explanation)
Referring to FIG. 1, a block diagram of an apparatus for performing level compensation according to an embodiment of the present invention is shown. Level compensation refers to performing one of the following steps.
[0041]
1. As the processor reduces the overall level of the input signal, the apparatus of the present invention increases the gain to match the original signal level.
[0042]
2. As the processor increases the overall level of the input signal, the apparatus of the present invention reduces the gain to match the original signal level.
[0043]
This allows the user to make decisions about the effectiveness of the processor without being “fooled” by signal level differences. This can be done without any user involvement (this is a monotonous and tedious process as explained above). A switch is available that disables the circuit if desired. As will be described in the following embodiments, the present invention can be applied to compensate for the volume of an audio signal. As those skilled in the art will appreciate, the present invention (eg, the circuit of FIG. 1) is intended to compensate for level changes caused by processors of other types of signals (eg, scanning video signals, MRI, CAT). Can be applied.
[0044]
Referring to FIG. 1, an input signal 10 is provided to a processor 11 (eg, a digital signal processor) whose signal is modified. For example, the signal is modified by the processor by reducing the level of a particular frequency band of the signal (eg, as in an audio filter). The original raw signal and the modified signal from the processor (ie, the modified signal) are provided to the comparator 13 (ie, the modified signal is provided either before or after the level compensator 14). . The comparison device 13 outputs a difference signal indicating the difference between the original signal and the corrected signal. The level compensation circuit 14 receives the modified signal and the difference signal, and performs level compensation on the modified signal (for example, corrects an increase or decrease in gain generated by the processor 11). If desired, the level-compensated signal (level-compensated signal) can be provided to an output device 12, such as a recording device, a speaker or the like.
[0045]
As indicated above, an example of a processor is one that changes tone quality like an equalizer. Sound quality, also called timbre, is the result of a balance of different frequencies measured in hertz (cycles / second). Human hearing is limited to a range between 20 Hz and 20 KHz (20,000 Hz), also called the sound spectrum. An equalizer, tone adjustment, filter, and the like are devices that change sound quality. These all operate by allowing the volume of a selected portion of the audible frequency range to be increased or decreased. A device that raises or lowers the entire frequency range uniformly is simply volume control. The equalizer operates as a volume control for a limited part of the listening range.
[0046]
A first embodiment of the present invention is shown in connection with FIGS. Referring to FIG. 9, a block diagram of this embodiment is shown. In FIG. 10, a more detailed example of this circuit (ie, a Root-Mean-Square level compensation system) is shown. FIG. 9 shows a post processed signal (“audio signal”) from the signal processor 61, a pre-equalized “control” signal 10, and a post input from the RMS level compensator 62. Three signals, the compensator “control” signal, are input to the RMS level compensator 62. The RMS levels of the input signal and the control signal are respectively measured by the RMS converter 72A and the RMS converter 72B (FIG. 10) and compared (for example, by the window comparator 73). If the control signal is greater than the output signal, then the signal processor 61 reduces the signal level at that time, so the gain of the comparator is increased by adjusting the digital control resistor 78. If the control signal is small, the gain is reduced. The rate of change of gain is determined by the frequency of the oscillator 75 and the resolution of the resistor. The gain changes until the output level matches the control signal level or until the gain limit is reached. If there is no output signal detected upon sensing by the signal detector 76 and the mode of operation is a “hold” mode (as determined by a Match / Hold Switch 77), The resistor value does not change and the gain remains the same.
[0047]
Referring to FIG. 11, a more detailed schematic of the circuit of FIG. 10 is shown, where the block shown as DS1666 operates as a digitally controlled attenuator and is limited in scope by resistor R2. The audio signal can be boosted by the output gain stage of the operational amplifier AR2. The control inputs to the DS 1666, up / down, increment, and chip selection are operated by “window comparator”, “oscillator” and “disable” circuits, respectively. The “RMS converter (RMS-conv)” converts the “control (CTRL)” signal and the “output (OUT)” signal into an RMS log-equivalent signal. A “hysterisis” circuit determines whether “CTRL” is sufficiently larger or smaller than “OUT”. If there is a large difference, the “oscil” increments or decrements DS1666. Its direction is determined by the upper “hysteresis” circuit output. XOR gate U3 provides the necessary timing of the chip select input along with the incremental input.
[0048]
Referring to FIG. 12, a circuit diagram of the subcircuit of FIG. 11 is shown. RMS conversion is achieved by THAT2252 log converter and rectification (via diode D1 and capacitor C3). Resistor R16 provides its own release time by discharging capacitor C3. The oscillator is a standard 555 timer circuit activated by a reset pin. Note that the comparator VR1 in the hysteresis block has a degree of hysteresis that allows an approximate level match, for example within ± 2 dB. The signal detection VR2 is responsive to a negative going AC signal that falls below a preset noise threshold. This serves as a safety feature that prevents the compensation circuit from accidentally responding to improper signals, especially during the recovery time of the RMS converter.
[0049]
A possibly more accurate version of this embodiment of the present invention uses the same steps as above, but the comparison includes analysis of the frequency spectrum of the signal before and after processing. The applied level compensation is based on the signal level difference and the frequency at which the level difference occurs. For example, Fast Fourier Transform (FFT) is used, but other frequency band inspection techniques are possible. An example of this procedure is shown below.
1-FFT of pre-processing signal and post-processing signal is performed.
2- Both RMS values are derived for the selected bandwidth. In typical audio work, 1/3 octave is common, which would calculate about 30 bands for each of the two FFTs. Even less bandwidth may be sufficient, especially if determined carefully.
3 “Weigh” the result of step 2 with an “average” Fletcher-Munson curve.
4- Sum up the results of step 3 to give a subtotal before and after processing.
5- Take the difference between the subtotals in step 4 (subtract the other from one).
6 Adjust the final output level according to the result of step 5.
[0050]
The purpose of this embodiment of the present invention is a single overall level change, and no matter how many processors are in the combination, the result is only one final level change. Works for any combination of changes. Thus, only one circuit is required for a given signal path, regardless of the number of processors between “previous” and “after” reading points.
[0051]
A second embodiment of the present invention is shown in FIGS. 2-8, where level compensation is derived empirically. Derivation of integrated level compensation for the audio signal processor depends on the characteristics of the signal to be processed and the estimation of the level to be compensated. That is, changes in processor settings must be assumed to affect that level as well, since all its expected input signals are similar. For example, a notch filter can be used to modify the cymbal sound, and setting the notch frequency to 400 Hz will increase the hearing level by 6 dB over the 1.25 kHz setting for most cymbals. Become. To maintain equal levels, the gain must be compensated by -6 dB when changing the 400 Hz frequency setting to 1.25 kHz. Referring to FIG. 2, an overview of how frequency and gain are tracked via a dual potentiometer 24 is shown.
[0052]
An example of the method of this embodiment is shown below.
1 Select the desired processor. In this example, it is a notch filter (as shown in FIG. 3) having a variable frequency (400 to 1250 Hz) and a fixed depth (depth).
2 For example, select a typical sound source when hitting a cymbal. For example, a starting parameter and an output level having a notch frequency of 1.25 kHz and an output gain reference of 0 dB are set.
3. Change the parameter by the selected increment and adjust the gain to match the previous level if necessary. New parameter settings and new gain settings are recorded. Iterate over the useful range of variable parameters. For example, as shown in Table 1, row 1 shows the relative gain change required to maintain an equal level of cymbal speech at 1/3 octave intervals from 400 Hz to 1.25 kHz.
4 Repeat steps 2 and 3 for many similar sound sources. Table 1 is data from 10 similar cymbals.
[0053]
[Table 1]
Figure 0004468580
[0054]
5 Determine the desired average relative gain at each parameter increment. Eq. 1 can be used to calculate the average of each column in Table 1. This is also useful for calculating the gain range for each frequency. Eq. In step 2, the relative gain data is first adjusted and collected around the total average point to optimize the deviation. Eq. 3 and Eq. 4 calculates the maximum and minimum values of the adjusted column. The result is shown in FIG.
[0055]
[Expression 1]
Figure 0004468580
[0056]
6 In this example analog circuit, the frequency setting must correlate with the gain setting by the potentiometer. For example, if a dual potentiometer is used, a gain circuit (FIG. 4) can be added so that gain and frequency can be controlled simultaneously from a single knob. Eq. 5 and Eq. 6 describes the relationship between notch frequency, gain, and resistance (f (x), G (x), and R (x)) in this example. The results are shown in Table 2.
[0057]
[Expression 2]
Figure 0004468580
[0058]
[Table 2]
Figure 0004468580
[0059]
In Formula 6, the value of resistor R4 determines the shape of the curve shown in FIG.
7 Find the closest match between the gain setting and the frequency setting. Since the frequency circuit is predetermined as a setting in the highest functional arrangement, the gain circuit must be adjusted and matched. By appropriately selecting the resistance value R4, the resulting gain change as seen in the line of FIG. 5 can approximate the desired change of gain for frequency as shown by the diamonds in FIG. . The resistor R2 sets the overall gain.
8 Repeat for other parameters.
[0060]
An alternative to the exemplary method at step 6 includes an integrated gain change with a frequency change by manipulating a filter circuit (see FIG. 5A and also FIGS. 6 and 7) and a digital version (see FIG. 8). One variant of the digital version has average gain data stored in memory and interpolates the gain at the frequency between the measurement points. Another variation uses the relationship between f (x) and G (x) to calculate the gain.
[0061]
FIG. 5A shows a notch filter with interworking depth (depth) and frequency level compensation. The gain transfer function with respect to audio frequency is the equation Eq. Indicated by 7.
[0062]
[Equation 3]
Figure 0004468580
[0063]
The filter is arranged so that a single element of the potentiometer can change both frequency and gain. FIG. 6 shows a functional diagram of a standard filter 41, a Sallen-Key second-oder high pass filter, which is a dual potentiometer indicated by R21 and R22 in element 41 of FIG. Is operated to produce frequency-gain tracking. Normally, output # 2 (see FIG. 6, element 43) is connected to ground. Instead, connecting R22 to the current amplifier AR6 of FIG. 7 allows element 44 to have the same transfer function at output # 1 (see element 43, FIG. 6) and a second output whose current is inversely proportional to R3 + R22. It should be noted that when R = R4 + R21 = R3 + R22 and C = C1 = C2, the two output transfer functions are both high-pass at the poles of f = 1 / (2πRC) and Q = 0.707. The high frequency output gain of the mixer is -R7 / (R8 + R). Thus, the frequency and gain of the high pass filter can be controlled by a single control element of the potentiometer. Referring to FIG. 8, a digital version of level compensation is shown next to a known system. It is well known in the art to provide a user interface for selecting a function (eg, setting a high pass filter) and providing an input related to frequency (eg, a cutoff frequency of the high pass filter). The filter coefficients necessary to implement the desired function are selected from memory based on the input frequency. Its output is the adjustment that results from the filter frequency. According to embodiments of the present invention, the memory is further used to store a gain value that is selected based on a frequency input from a user. Accordingly, level compensation is performed based on the selected frequency, as described in detail above.
[0064]
In addition to the need to compensate for each control that produces a level change separately, there are situations where this solution is not sufficient. In a predictable situation (the combination of sound source and equalize type is consistent), the above process yields very good results. The more limited the type of sound source material and the more limited the range / effect of the equalizing element, the easier it is to develop a empirically derived compensated processor. However, the more diverse the sound sources, the more tests are required, and eventually the test results become inconsistent.
[0065]
The most complex situation is that for all possible human listeners (after allowing each person to be different because the Fletcher Manson curve is an average value) For speech, music, sound effects, etc.) one would design with a knob having a wide range (eg frequency control in the range of 20-20 kHz). This is not possible in practice because changes in the sound source interfere with a given equalizer. For example, assuming a bass boost frequency knob that works well for a wide range of sound sources such as orchestras, the compensation circuit amplification level increases at low frequencies (this is the Fletcher Manson effect) This is likely to be done for It is assumed that there is a music part where only the music triangle is played. When adjusting the equalizer knob at low frequencies, the triangle has no low frequency that can be emphasized, so there is no effect on the tone of the triangle. Although the change is not audible at all, the gain compensator continues to add levels, so turning the knob back and forth will change the volume of the triangle. In the case of a triangle (or any audio that does not have a low frequency), this knob turns into volume control and confuses the user. That is, a circuit that compensates only based on the setting position of the equalizing knob (as determined by any method, including those described above) will not work well in significantly different situations. In such a situation, the first embodiment described above is preferred.
[0066]
A third embodiment of the present invention is shown in FIGS. 13 to 16 as a dynamic processing compensation circuit. A dynamic processor can achieve any number of effects, such as limiting peaks to prevent overloading, compressing the dynamic range of a signal, expanding the range, or keeping a note long, etc. Change the signal gain. Since the total gain varies based on the input signal level, it is very difficult to compensate for parameter adjustments using the source-adjusted compensation method described above. Such a method tends to cancel the work of the processor. Instead, according to an embodiment of the present invention, an expected gain change can be compensated by the following procedure.
1. Assume the normalized listening level desired after processing. The simplest normal point is 0 dBV.
2. Without compression with a gain of 1, a 0 dBV input signal will produce a 0 dBV output, so the gain change from compression of a 0 dBV input signal will be matched by an equal and opposite gain change to maintain a 0 dBV output. Should. For example, if it is desired to reduce the dynamic range from 90 dB to 60 dB, a compressor is used to gradually reduce the gain as the input signal rises to 0 dBV, starting from -90 dBV. However, the output of a 0 dBV input will be -30 dBV. It is more likely that the range of −60 to 0 dBV is desirable rather than −90 to −30 dBV. Therefore, the gain should be increased by 30 dB.
3. The gain adjustment is shown in FIG. Using a voltage controlled amplifier (VCA) with positive and negative control voltage inputs, a constant control voltage equal to the control voltage expected at the other terminal with 0 dBV input is supplied to one terminal. For example, a 0 dBV input signal at a certain parameter setting generates +100 mV at the negative control port to reduce the gain. The +100 mV voltage at the positive control port negates this reduction. Also, equal and opposite control voltages may be coupled at a single terminal of the same circuit.
[0067]
To implement this method, the same circuit is used to modify both the RMS output signal and a constant voltage source equal to the RMS output at the normalized input level (0 dBV in this case). In this embodiment, a dual potentiometer is used for the threshold and ratio knobs and both control voltage circuits can be adjusted simultaneously, so the two control voltages change in tandem. Other circuits can also be used to accomplish the same function.
[0068]
Referring to FIG. 14, the transfer function V of a normal compressor in V out The graph is shown. Note how much the peak level drops for low thresholds and large ratios. FIG. 15 shows a graph of a level compensated compressor at various settings with the level normalized to 0 dBV (FIG. 15A shows the same effect normalized to 14 dBV). For example, at a 2: 1 ratio, compression of the -16 dBV threshold will reduce gain by -8 dB at 0 dBV input. Therefore, the gain is compensated by +8 dB. At ∞: 1, the gain must be compensated +16 dB. It should be noted that normalizing at a high level of dynamic range will increase the volume of most signals that are typically below 0 dBV. However, this gain adjustment is usually desirable unless the goal is simply to “prune up”. In FIG. 16, a detailed circuit diagram of a dynamic processor using a THAT 4301 dynamic processor chip is shown integrated with an RMS converter and a log-based VCA.
[0069]
Embodiments of the present invention compensate for level differences caused by changes in the signal processor. The compensator should only modify the level based on the modification of the processor signal. To avoid false activation of level compensation, the detection circuit or switch should freeze the level compensator from its modification changes when the signal processor is not tuned.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an apparatus configured according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an overall configuration diagram of a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a detailed circuit diagram of the processor of FIG. 2;
4 is a detailed circuit diagram of the amplifier of FIG.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between frequency and level compensation in the example of operation of FIGS.
FIG. 5A is a notch filter with interworking depth (depth) and frequency level compensation constructed in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram of a level compensator configured by an embodiment of the present invention in which a single element of a potentiometer can change both frequency and gain.
7 is a detailed circuit diagram of the apparatus of FIG.
FIG. 8 is a block diagram of a digital level compensation system configured in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram of an apparatus configured according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a detailed example of the apparatus of FIG.
11 is a more detailed circuit diagram of some elements of FIG.
12 is a more detailed circuit diagram of some elements of FIG.
FIG. 13 is a configuration diagram of a third embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a graph showing the effect of compression well known in the art.
FIG. 15 is a graph illustrating the effect of compression with level compensation according to an embodiment of the present invention.
FIG. 15A is a graph similar to FIG. 15 normalized to different levels.
FIG. 16 is a detailed circuit diagram of a dynamic processor that implements a third embodiment of the present invention.

Claims (19)

選択した音源を入力信号とし、少なくとも1つの周波数帯で、入力信号に対する第1の信号レベルから修正済信号に対する第2の信号レベルへのシグナルプロセッサによる信号レベルの変化を補償するためのレベル補償システムであって、該システムが、
前記シグナルプロセッサの出力に結合されるよう適応され、前記入力信号と、前記シグナルプロセッサからの前記修正済信号とを受信するよう適応される比較ユニットであって、該比較ユニットが前記入力信号と前記修正済信号との間の信号レベルの差を決定するよう適応される比較ユニットと、
前記比較ユニットの出力に結合され、前記シグナルプロセッサの出力に結合されるよう適応されるレベル補償ユニットであって、該レベル補償ユニットが、前記信号レベルの差に基づいて前記修正済信号の前記信号レベルを修正するよう適応されるレベル補償ユニットと、を備えるレベル補償システム。
The chosen instrument as an input signal, at least one frequency band, the level compensation to compensate for changes in signal level caused by the signal processor from the first signal level to said input signal to a second signal level for the modified signal A system comprising:
A comparison unit adapted to be coupled to the output of the signal processor and adapted to receive the input signal and the modified signal from the signal processor, the comparison unit comprising the input signal and the A comparison unit adapted to determine a difference in signal level between the corrected signal;
A level compensation unit coupled to the output of the comparison unit and adapted to be coupled to the output of the signal processor, the level compensation unit being configured to detect the signal of the modified signal based on the difference in the signal level. A level compensation unit adapted to modify the level.
前記入力信号がオーディオ信号である請求項1に記載のレベル補償システム。  The level compensation system according to claim 1, wherein the input signal is an audio signal. さらに、
前記比較ユニット及び前記レベル補償ユニットに結合されるシグナルプロセッサであって、該シグナルプロセッサが、イコライザ、ボコーダ、歪み効果構成要素、コーラス効果構成要素、フランジャ効果構成要素、リング変調器、ワウワウ効果構成要素、圧縮器、拡大器、トレモロ構成要素、ビブラート構成要素、残響構成要素、及び遅延構成要素の少なくとも1つを含むシグナルプロセッサとを備える請求項2に記載のレベル補償システム。
further,
A signal processor coupled to the comparison unit and the level compensation unit, the signal processor comprising an equalizer, a vocoder, a distortion effect component, a chorus effect component, a flanger effect component, a ring modulator, and a wah wah effect component And a signal processor including at least one of a compressor, an expander, a tremolo component, a vibrato component, a reverberation component, and a delay component.
選択した音源を入力信号とし、少なくとも1つの周波数帯で、入力信号に対する第1の信号レベルから修正済信号に対する第2の信号レベルへのシグナルプロセッサによる信号レベルの変化を補償するためのレベル補償システムであって、該システムが、
前記入力信号を受信するよう適応される比較ユニットと、
前記シグナルプロセッサの出力及び前記比較ユニットの出力に結合されるよう適応されるレベル補償ユニットであって、該レベル補償ユニットが、前記比較ユニットの出力に基づいて前記修正済信号の前記信号レベルを修正するよう適応されるレベル補償ユニットと、を備え、
前記比較ユニットが、前記入力信号と前記レベル補償ユニットによって出力される信号との間の信号レベルの差を示す信号を出力するよう適応されるレベル補償システム。
The chosen instrument as an input signal, at least one frequency band, the level compensation to compensate for changes in signal level caused by the signal processor from the first signal level to said input signal to a second signal level for the modified signal A system comprising:
A comparison unit adapted to receive the input signal;
A level compensation unit adapted to be coupled to an output of the signal processor and an output of the comparison unit, the level compensation unit modifying the signal level of the modified signal based on the output of the comparison unit A level compensation unit adapted to
A level compensation system, wherein the comparison unit is adapted to output a signal indicative of a signal level difference between the input signal and a signal output by the level compensation unit.
前記入力信号がオーディオ信号である請求項4に記載のレベル補償システム。  The level compensation system according to claim 4, wherein the input signal is an audio signal. さらに、
前記比較ユニット及び前記レベル補償ユニットに結合されるシグナルプロセッサであって、該シグナルプロセッサが、イコライザ、ボコーダ、歪み効果構成要素、コーラス効果構成要素、フランジャ効果構成要素、リング変調器、ワウワウ効果構成要素、圧縮器、拡大器、トレモロ構成要素、ビブラート構成要素、残響構成要素、及び遅延構成要素の少なくとも1つを含むシグナルプロセッサを備える請求項5に記載のレベル補償システム。
further,
A signal processor coupled to the comparison unit and the level compensation unit, the signal processor comprising an equalizer, a vocoder, a distortion effect component, a chorus effect component, a flanger effect component, a ring modulator, and a wah wah effect component 6. The level compensation system of claim 5, comprising a signal processor including at least one of: a compressor, an expander, a tremolo component, a vibrato component, a reverberation component and a delay component.
前記比較ユニットがさらに、
前記入力信号を受信し、前記入力信号のルート・ミーン・スクエア・レベルを測定するよう適応される第1のルート・ミーン・スクエアされる変換器と、
前記レベル補償ユニットからの出力信号を受信し、前記出力信号のルート・ミーン・スクエア・レベルを測定するよう適応される第2のルート・ミーン・スクエアされる変換器と、
前記第1及び第2のルート・ミーン・スクエアされる変換器に結合されるコンパレータと、を備える請求項4に記載のレベル補償システム。
The comparison unit further comprises:
A first root mean squared converter adapted to receive the input signal and measure a root mean square level of the input signal ;
A second root mean squared converter adapted to receive the output signal from the level compensation unit and measure a root mean square level of the output signal ;
5. The level compensation system of claim 4, comprising a comparator coupled to the first and second root mean squared transducers.
前記レベル補償ユニットがさらに、
前記比較ユニットに結合される第1入力と前記修正済信号を受信するよう適応される第2入力とを有するデジタル制御抵抗器を含む回路であって、該回路が、前記比較ユニットの出力に基づいて前記修正済信号の音量レベルを修正するよう適応される回路を備える請求項4に記載のレベル補償システム。
The level compensation unit further comprises:
A circuit including a digitally controlled resistor having a first input coupled to the comparison unit and a second input adapted to receive the modified signal, the circuit based on the output of the comparison unit The level compensation system of claim 4, further comprising a circuit adapted to modify a volume level of the modified signal.
入力信号に対するレベル補償を行う方法であって、
修正済信号を生成するためシグナルプロセッサ中で入力信号を処理することと、
前記入力信号の信号レベルを前記修正済信号の信号レベルと比較することと、
前記の比較するステップに基づいて前記修正済信号の信号レベルを修正することと、を含む方法。
A method for performing level compensation on an input signal,
Processing the input signal in a signal processor to generate a modified signal;
Comparing the signal level of the input signal with the signal level of the modified signal;
Modifying the signal level of the modified signal based on the comparing step.
前記比較ステップで、前記入力信号と前記修正済信号との間の信号レベルの差が計算される請求項9に記載の方法。  The method of claim 9, wherein the comparing step calculates a signal level difference between the input signal and the modified signal. 前記の修正するステップで、前記修正済信号の信号レベルが前記入力信号の信号レベルとマッチするよう修正される請求項10に記載の方法。  The method of claim 10, wherein in the modifying step, the signal level of the modified signal is modified to match the signal level of the input signal. レベル補償を行う方法であって、
(a)選択した音源を入力信号としてシグナルプロセッサに供給することと、
(b)前記シグナルプロセッサの制御を所定の量だけ調整することと、
(c)前記入力信号のレベルと前記シグナルプロセッサによって出力される修正済信号のレベルとを比較することと、
(d)前記入力信号と前記修正済信号との間のレベルの差を表す差の値を決定することと、
(e)複数の入力信号についてステップ(a)〜(d)を反復することと、
(f)ステップ(d)で決定される前記差の値に基づいて、前記シグナルプロセッサの制御の調整によって発生する信号レベルの予想される差を計算することと、を含む方法。
A level compensation method,
(A) supplying the selected sound source as an input signal to the signal processor;
(B) adjusting the control of the signal processor by a predetermined amount;
(C) comparing the level of the input signal with the level of the modified signal output by the signal processor;
(D) determining a difference value representing a level difference between the input signal and the modified signal;
(E) repeating steps (a) to (d) for a plurality of input signals;
(F) calculating an expected difference in signal level generated by adjusting the control of the signal processor based on the difference value determined in step (d).
ステップ(b)が前記制御を複数回調整することを含む請求項12に記載の方法であって、
a)選択した音源を入力信号としてシグナルプロセッサに供給することと、
(b)前記シグナルプロセッサの制御を所定の量だけ調整することと、
(c)前記入力信号のレベルと前記シグナルプロセッサによって出力される修正済信号のレベルとを比較することと、
(d)前記入力信号と前記修正済信号との間のレベルの差を表す差の値を決定することと、
(e)複数の入力信号についてステップ(a)〜(d)を反復することと、
(f)ステップ(d)で決定される前記差の値に基づいて、前記シグナルプロセッサの制御の調整によって発生する信号レベルの予想される差を計算することと、を含む方法。
The method of claim 12, wherein step (b) comprises adjusting the control multiple times .
(A ) supplying the selected sound source as an input signal to the signal processor;
(B) adjusting the control of the signal processor by a predetermined amount;
(C) comparing the level of the input signal with the level of the modified signal output by the signal processor;
(D) determining a difference value representing a level difference between the input signal and the modified signal;
(E) repeating steps (a) to (d) for a plurality of input signals;
(F) calculating an expected difference in signal level generated by adjusting the control of the signal processor based on the difference value determined in step (d).
さらに、
(g)ステップ(f)で計算される前記信号レベルの予想される差に基づいて修正済信号の信号レベルを修正することを含む請求項12に記載の方法。
further,
The method of claim 12, comprising (g) modifying the signal level of the modified signal based on the expected difference in the signal level calculated in step (f).
レベル補償を行う方法であって、
(a)入力信号をダイナミックシグナルプロセッサに供給することであって、前記ダイナミックシグナルプロセッサが、前記入力信号が所定のしきい値と交差する信号レベルを有するときに所定の比に依存して前記入力信号のゲインを変更するよう適応されることと、
(b)前記ダイナミックシグナルプロセッサから、入力信号のレベルに対する変更を生じさせる増幅器に出力制御電圧信号を供給することと、
(c)前記所定の比と前記所定のしきい値との設定に基づいて正規化された入力信号の前記ダイナミックシグナルプロセッサからの予想される出力制御電圧信号に等しい一定の制御電圧を供給することと、
(d)前記出力制御電圧と前記一定の制御電圧との間の差に基づいて、前記増幅器中で前記入力信号を修正することと、を含む方法。
A level compensation method,
(A) providing an input signal to a dynamic signal processor, wherein the dynamic signal processor depends on a predetermined ratio when the input signal has a signal level that intersects a predetermined threshold; Being adapted to change the gain of the signal,
(B) providing an output control voltage signal from the dynamic signal processor to an amplifier that causes a change to the level of the input signal;
(C) supplying a constant control voltage equal to an expected output control voltage signal from the dynamic signal processor of the input signal normalized based on the setting of the predetermined ratio and the predetermined threshold; When,
(D) modifying the input signal in the amplifier based on a difference between the output control voltage and the constant control voltage.
入力信号のゲイン及び周波数修正を制御するための回路であって、
前記入力信号を受信し、少なくとも1つの周波数範囲で前記入力信号の信号レベルを修正するよう適応されるフィルタ回路であって、前記周波数範囲が制御入力に基づいて選択されるフィルタ回路と、
前記フィルタ回路からの前記修正済信号と、前記制御入力からの信号とを受信するよう適応されるゲイン回路であって、該ゲイン回路が、前記制御入力からの信号に基づいて前記修正済信号のゲインを修正するよう適応されるゲイン回路と、を備える回路。
A circuit for controlling the gain and frequency correction of an input signal,
A filter circuit adapted to receive the input signal and to modify a signal level of the input signal in at least one frequency range, wherein the frequency range is selected based on a control input;
A gain circuit adapted to receive the modified signal from the filter circuit and the signal from the control input, the gain circuit being configured to receive the modified signal based on the signal from the control input. A gain circuit adapted to modify the gain.
前記制御入力が前記フィルタ及び前記ゲイン回路の各々の抵抗値を選択する請求項16に記載の回路。  The circuit of claim 16, wherein the control input selects a resistance value of each of the filter and the gain circuit. 前記制御入力がポテンショメータの一部である請求項17に記載の回路。  The circuit of claim 17 wherein the control input is part of a potentiometer. 前記制御入力が前記ポテンショメータの単一制御要素から生成される請求項18に記載の回路。  The circuit of claim 18, wherein the control input is generated from a single control element of the potentiometer.
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