JP2001320793A - 自動利得調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 補正テーブルと演算処理によって自動的に音
量レベルを調整し、手動での調整の必要がなく、聴感に
合うように音量レベルを調整する自動利得調整装置の実
現を課題とする。 【解決手段】 音声信号の出力を聴感に合わせて自動調
整する自動利得調整装置において、入力音声信号のピー
クを検出するピーク検出手段１と、音声信号のピーク出
現率を算出するためのピーク出現率算出手段２と、音声
信号の平均値レベルを算出する平均値レベル算出手段３
と、音声信号の聴感レベルをピーク出現率と対比させた
ピーク出現率・聴感レベルテーブルを用いて、ピーク出
現率と平均値レベルとから音声信号の音量レベル調整量
を算出する音量調整量演算手段４と、音量レベル調整量
に従って音声信号のピークを調整するためのピーク値設
定手段５とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動利得調整装置
に関し、特に音声信号の出力を聴感に合わせて自動調整
する自動利得調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】まず、音響のレベルに関して説明する。
音響工学では音量を電力デシベルで表示する。これは１
ｍＷを０ｄＢｍとするもので、６００Ωのインピーダン
ス系では出力端子電圧が０．７７５Ｖ（つまり実効値）
となる電力である。さらに、上述した音量を音量指示器
であるＶＵメータ（Volume Unit ）を用いて表示する場
合には、０ＶＵを１ｋＨｚの正弦波の４ｄＢｍの電力の
音量で表示することになっている（ＪＩＳ）。

【０００３】ところで、ＣＤの場合には、振幅が１６ビ
ットで表されているためにダイナミックレンジは１６×
２０ｌｏｇ２＝９６ｄＢである。放送規格の一つによる
とこのＣＤのダイナミックレンジの０ｄＢをピーク振幅
に対応させ、−９６ｄＢを最低振幅に対応させたとき
に、−２０ｄＢの振幅となる出力電力を０ＶＵとなるよ
うに定め、放送出力が規格をオーバーしないようにして
いる。すなわち、ＣＤのデジタル信号のダイナミックレ
ンジで−２０ｄＢのデジタル信号が１ｋＨｚのアナログ
信号に再生された場合の出力電力は４ｄＢｍである。

【０００４】さて、上述した定義では１ｋＨｚの正弦波
であったが、普通の音楽の信号は正弦波ではない。従っ
て等価にするためには、平均レベルが−２０ｄＢになる
ようにすればよい。例えば、０〜９６ｄＢの音楽信号の
平均レベルが−１０ｄＢで、５分間（サンプル周波数は
４４．１ｋＨｚ）の間に現れた０ｄＢのピークが全体の
サンプルの７０％であったとすると、ピークを１０ｄＢ
下げた値、すなわち平均レベルを−１０ｄＢ−１０ｄＢ
＝−２０ｄＢとすれば、上述した放送規格に合致したも
のになりそうである。しかし、ピークの出現率は必ずし
も７０％ではなく、音楽のジャンルにより変化するし、
また、同じ７０％であったとしても音楽のジャンルによ
り、上述の方法で測定して合わせたものと、実際に聞い
た聴感とは違ったものになる。

【０００５】最近では、放送にＣＤを音源として用いる
場合が増えてきている。例えば、図５に示すように、Ｃ
Ｄ１０を音源として放送する場合、ＣＤ１０からの信号
をＣＤ再生装置１１で再生し、エンコーダサーバ１２で
ＰＣＭに変換し、これをＷＡＶＥ（マイクロソフト商品
名、非圧縮リニアファイル）などに変換して音量平均値
を計算し、音量を上述した理由から聴感に合うように一
曲づつ手動で調整して、送出サーバ１３に送り、その送
出予定ファイルに組み入れて放送することにしている。
したがって、従来は曲ごとに調整の手数がかかり、作業
が大変であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、従来は
ＣＤを音源として放送する際に、音量平均値を計算し
て、音量を聴感に合うように一曲ずつ手動で調整して放
送していたために、作業の手間がかかるという問題があ
った。本発明は、この点に鑑み、測定された音量平均値
と聴感とを関係づけた補正テーブルを用いて、自動的に
音量レベルを調整することにより、曲毎に手動で調整し
ていた作業をなくすことのできるＰＣＭ音声出力の自動
利得調整装置を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明は、音声信号の出力を聴感に合わせて自動調
整するための音声出力の自動利得調整装置において、入
力音声信号のピークを検出するためのピーク検出手段
と、ピークを示したサンプル数と総サンプル数から前記
音声信号のピーク出現率を算出するためのピーク出現率
算出手段と、各サンプルの振幅レベルの総和と総サンプ
ル数とから前記音声信号の平均値レベルを算出する平均
値レベル算出手段と、前記音声信号の聴感レベルを前記
ピーク出現率と対比させたピーク出現率・聴感レベルテ
ーブルを予め格納した記憶手段と、前記記憶手段に記憶
されている前記ピーク出現率・聴感レベルテーブルを用
いて、前記ピーク出現率と、前記平均値レベルとから前
記音声信号の音量レベル調整量を算出する音量調整量演
算手段と、前記音量調整量演算手段が算出する前記音量
レベル調整量に従って前記音声信号のピークを調整する
ためのピーク値設定手段とを具備することを特徴とす
る。これにより、補正テーブルと演算処理によって自動
的に音量レベルを調整し、手動で調整する手間を必要と
することなく、聴感に合うように音量レベルを調整する
ことができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる自動利得調
整装置を添付図面を参照にして詳細に説明する。

【０００９】本発明は、測定された音量平均値と聴感を
予め関係づけた補正テーブルを用意しておき、これを用
いて自動的に音量レベルを調整して、従来、曲毎に手動
で調整していた作業をなくすことのできるＰＣＭ音声出
力の自動利得調整装置を提供することを課題としてい
る。図１〜図４を用いて、本発明のＰＣＭ音声出力の自
動利得調整装置の実施の形態について説明することにす
る。図１は、本発明のＰＣＭ音声出力の自動利得調整装
置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。図１
において、符号１はピーク検出手段、符号２はピーク出
現率算出手段、符号３は平均値レベル算出手段、符号４
は調整量演算手段、符号５はピーク値設定手段である。

【００１０】１）ＰＣＭ入力がピーク検出手段１に入力
されて、その音楽信号（ｊ）（一般的に音声信号を音楽
で代表して以下音楽と記載することにする。またｊは音
楽の種類を示すものとする。）のピーク値レベルを検出
する。上述したようにピーク値は０ｄＢであるが、別に
値を設定してこれをピーク値レベルとしてもよい。例え
ば−３ｄＢを超える値がなければこれをピークとしても
よい。

【００１１】２）上述の音楽信号（ｊ）のピーク出現率
をピーク出現率算出手段２より、（ピーク値レベルを示
したサンプルの数）ｎ／（サンプルの総数）Ｎに従って
演算して求める。

【００１２】３）上述の音楽信号（ｊ）の平均値レベル
Ａ（ｊ）を平均値レベル算出手段３により、

【００１３】Ａ（ｊ）＝（各サンプルの振幅レベルの総
和）ΣＬ／（サンプルの総数）Ｎにしたがって演算して
求める。Ａ（ｊ）は音楽信号の属するジャンルや規定さ
れているダイナミックレンジにより変化する。

【００１４】４）記憶装置に格納されている音楽信号
（ｊ）の平均値レベルを、−１０ｄＢとしたときの聴感
レベルＸ（ｊ）を、記憶装置から読み出して調整量演算
手段４を用い、

【００１５】 Ｔ＝（Ａ（ｊ）＋Ｘ（ｊ）＋２０ｄＢ） にしたがって、この音楽信号（ｊ）のピーク値レベル調
整量Ｔを演算によって求める。

【００１６】５）音楽信号（ｊ）のＰＣＭ出力に、４）
で求めたピーク値レベル調整量を示す値Ｔを付加して音
量を決定し、ピーク値設定手段５により以上で求めたＰ
ＣＭの値にピーク値低減量を加算してピーク値を調整
し、その後エンコーダ等へ出力する。以上で本発明の実
施の形態を説明したが、特に上述の調整量演算手段４に
ついて、わかりやすいように例を挙げ、かつ、図２およ
び図３を用いて以下にさらに詳しく説明することにす
る。

【００１７】図２はピーク出現率ｎ／Ｎと聴感レベルＸ
（ｊ）の関係を示すテーブルを示したものである。ここ
では、音楽信号（ｊ）の平均値レベルが−１０ｄＢとな
るように設定して、各ｊの音楽信号（ｊ）についてピー
ク出現率ｎ／Ｎを（ピーク値レベルを示したサンプルの
数）／（サンプルの総数）に従って測定し、２０％の範
囲で５種類に分割し、各ピーク出現率の範囲に対応する
音楽信号（ｊ）を実際に聞いたとき人の聴感で感じる平
均値レベルをＸ１〜Ｘ５のように対応させて示したもの
である。

【００１８】聴感レベルＸ（ｊ）を測定するには平均値
レベルを−１０ｄＢになるように設定したとき、人の聴
感でもまた−１０ｄＢに聴こえるような所定の音楽信号
を選び、これを基準に用いてもよい。また、上述したピ
ーク出現率は５種類に分割したが特にこの数に限るわけ
ではない。ピーク出現率ｎ／Ｎと聴感レベルＸ（ｊ）の
テーブルは、後述するように記憶装置に格納される。

【００１９】図３は音楽信号（ｊ）が平均値レベルＡ
（ｊ）でピーク検出手段１に入力され、かつ、各音楽信
号（ｊ）が聴感レベルＸ（ｊ）に対応していることを表
にまとめたものである。例えば、音楽信号１はピーク出
現率・聴感レベルテーブルによれば、平均値レベルを−
１０ｄＢに設定したとき、聴感レベルとしてはＸ１ｄＢ
に聴こえるということであり、この音楽信号１がピーク
検出手段１にＡ２の平均値レベルで入力されることを示
している。

【００２０】もし、Ｘ１＝−１０ｄＢで、かつＡ２も−
１０ｄＢであれば、設定された平均値レベルも聴感レベ
ルも等しいのであるから、調整量演算手段４では何等の
レベル調整も行われなくて良い。調整量演算手段４での
演算は（Ａ＋Ｘ＋２０ｄＢ）であるから、上述した値を
代入すると、

【００２１】 （−１０ｄＢ−１０ｄＢ＋２０ｄＢ）＝０ｄＢ となり全くレベル調整が行われないことを示している。

【００２２】一般のＡ、Ｘに対する場合の演算の妥当性
はどうかというと、任意の音楽信号（ｊ）について、聴
覚レベルＸ（ｊ）に聞こえるは、この音楽信号（ｊ）
を、−１０ｄＢの平均値レベルとなるように設定したと
きであるから、もし、平均値レベルがＡ（ｊ）である場
合には、比例関係（Ｘ：−１０＝Ｙ：Ａ）、および対数
では除算が減算、乗算が加算になることに注意すると、

【００２３】 Ｙ（ｊ）＝Ａ（ｊ）＋Ｘ（ｊ）＋１０ｄＢ が音楽信号（ｊ）の平均値レベルＡ（ｊ）のときの聴感
レベルになる。

【００２４】このＹ（ｊ）ｄＢのレベルが−１０ｄＢに
聴こえるようにするためには、当然ながら｛Ｙ（ｊ）−
（−１０ｄＢ）｝だけレベルを調整してやればよい。以
上の説明から調整量演算手段４による音楽信号（ｊ）
で、入力平均値レベルＡ（ｊ）、平均値レベルー１０ｄ
Ｂの時の聴感レベルＸ（ｊ）に対する調整量は

【００２５】｛Ｙ（ｊ）−（−１０ｄＢ）｝＝Ａ（ｊ）
＋Ｘ（ｊ）＋２０ｄＢ となる。

【００２６】具体的数値で示すならば、例えばＡ（ｊ）
＝−２０ｄＢ、Ｘ（ｊ）＝−１０ｄＢという音楽信号
（ｊ）は、聴感と信号レベルでの設定が一致しているも
のの、入力平均値レベルが低い。この場合の調整量は−
１０ｄＢである。また、Ａ（ｊ）＝−５ｄＢ、Ｘ（ｊ）
＝−１０ｄＢという音楽信号（ｊ）は聴感と信号レベル
での設定が一致しているものの、入力平均値レベルが高
い。この場合の調整量は５ｄＢである。

【００２７】すなわち、入力平均値レベルが低いと、調
整量は（−１０ｄＢ）とその音楽信号（ｊ）を増幅する
方向に働き、（−（−１０ｄＢ））＝１０ｄＢとして音
楽信号（ｊ）のレベルを増す方向に働く。入力平均値レ
ベルが高いと調整量は５ｄＢとその音楽信号（ｊ）を低
減する方向に働く。また、例えばＡ（ｊ）＝−１０ｄ
Ｂ、Ｘ（ｊ）＝−２０ｄＢという音楽信号（ｊ）は、入
力平均値レベルが標準の−１０ｄＢに一致しているもの
の、聴感と信号レベルでの設定が全く異なり、非常に小
さい音量に聞える。この場合の調整量は−１０ｄＢであ
る。また、Ａ（ｊ）＝−１０ｄＢ、Ｘ（ｊ）＝−５ｄＢ
という音楽信号（ｊ）は入力平均値レベルが標準の−１
０ｄＢに一致しているものの、聴感と信号レベルでの設
定が全く異なり、非常に大きい音量に聞える。この場合
の調整量は５ｄＢである。すなわち、平均値レベルが同
一であっても、聴感レベルが低い（−２０ｄＢ）と調整
量は（−１０ｄＢ）と、その音楽信号（ｊ）を増幅する
方向に働き、聴感レベルが高いと調整量は５ｄＢとその
音楽信号（ｊ）を低減する方向に働く。

【００２８】図４は、本発明のＰＣＭ音声出力の自動利
得調整装置の実施の形態の、より詳細な構成を示すブロ
ック図である。図４で符号６は情報制御装置（ＣＰ
Ｕ）、符号７は出力装置、符号８は記憶装置、符号９は
入力装置である。図４では、情報制御装置６により記憶
装置８に格納された各種の実行形式のプログラム（オブ
ジェクトランゲージで書かれたプログラム）および上述
したピーク出現率・聴感レベルテーブルを参照して、図
１を参照して説明した各手段の動作を実現するものであ
る。

【００２９】入力装置９より入力された音楽信号（ｊ）
は、情報制御装置６がピーク検出プログラムを参照する
ことにより、ピーク値が検出される。さらにピーク出現
率算出プログラムが参照されて、ピーク出現率が算出さ
れ、平均値レベル算出プログラムによって平均値レベル
Ａ（ｊ）が算出される。

【００３０】この後に、情報制御装置６はピーク出現率
・聴感レベルテーブルを参照して、音楽信号（ｊ）のピ
ーク出現率が属する範囲からＸ（ｊ）を抽出する。次
に、情報制御装置６は、ピーク調整量演算プログラムに
より、Ａ（ｊ）＋Ｘ（ｊ）＋２０ｄＢを演算して調整量
を算出する。最後に、情報制御装置６は算出された調整
量とその音楽信号（ｊ）を出力装置７に送り、出力装置
７からエンコーダヘと調整された音楽信号（ｊ）が送出
される。

【００３１】図４の詳しいブロック図は、情報制御装置
６および記憶装置８ならびに、記憶装置８に格納された
各種の処理プログラムおよびピーク出現率・聴感レベル
テーブルにより本発明を実施している例であるが、特に
この実施の形態に限るものではなく、例えば集積回路な
どを用いて実現することも可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１の
発明は、音声信号の出力を聴感に合わせて自動調整する
ための音声出力の自動利得調整装置において、入力音声
信号のピークを検出するためのピーク検出手段と、ピー
クを示したサンプル数と総サンプル数から音声信号のピ
ーク出現率を算出するためのピーク出現率算出手段と、
各サンプルの振幅レベルの総和と総サンプル数とから音
声信号の平均値レベルを算出する平均値レベル算出手段
と、音声信号の聴感レベルをピーク出現率と対比させた
ピーク出現率・聴感レベルテーブルを予め格納した記憶
手段と、記憶手段に記憶されているピーク出現率・聴感
レベルテーブルを用いて、ピーク出現率と平均値レベル
とから音声信号の音量レベル調整量を算出する音量調整
量演算手段と、音量調整量演算手段が算出する音量レベ
ル調整量に従って音声信号のピークを調整するためのピ
ーク値設定手段とを設けたことを特徴とする。これによ
り、実際に視聴者の聴感に合わせて、音楽信号の音量レ
ベルを自動的に調整することができ、従来行なっていた
ような特定の調整者を配置して音楽信号を聴きながら音
量レベルを一つ一つ手動調整していくという手間を省く
ことができ、放送の準備時間を短縮できるばかりでな
く、配置人員を削滅することもでき、経済効果が期待で
きる。

【００３３】本発明の請求項２の発明は、ピーク出現率
・聴感レベルテーブルは、音声信号を所定の平均値レベ
ルになるように設定したときに、聴感により測定される
音声信号の平均値レベルを、音声信号のピーク出現率に
対応させたテーブルであり、かつ音声信号のピーク出現
率を範囲を区切って聴感による平均値レベルに対応させ
たテーブルであることを特徴とする。このように、観測
しやすい音声信号のピーク出現率を聴感による平均値レ
ベルに対応することで、聴感に合わせた音楽信号の音量
レベルの調整を迅速に実現することができる。

【００３４】本発明の請求項３の発明は、調整量演算手
段は、ピーク出現率に基づいて、ピーク出現率・聴感レ
ベルテーブルから対応する音声信号の聴感による平均値
レベルを抽出し、音声信号の入力平均値レベルと、平均
値レベルから調整量を（入力平均値レベル）＋（聴感に
よる平均値レベル）＋２×（音声信号の所定の設定レベ
ル）に従って音声信号のピーク値を調整することを特徴
とする。これにより、比較的簡単に聴感に合わせた音楽
信号の音量レベルの調整量を求めることができ、音量レ
ベルの調整をより簡単にかつ迅速に実現することができ
る。

【００３５】本発明の請求項４の発明は、ピーク出現率
算出手段は（入力音声信号のピークを示したサンプル
数）／（入力音声信号の総サンプル数）によりピーク出
現率を算出することを特徴とする。これにより、比較的
簡単にピーク出現率を算出することができ、以後の処理
を容易に行うことができる。

【００３６】本発明の請求項５の発明は、平均値レベル
算出手段は（入力音声信号の各サンプルの振幅レベルの
総和）／（入力音声信号の総サンプル数）に従って平均
値レベルを算出することを特徴とする。これにより、比
較的簡単に平均値レベルを算出することができ、以後の
処理を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＰＣＭ音声出力の自動利得調整装置の
構成を示すブロック図。

【図２】本発明のピーク出現率と聴感レベルの関係を示
すテーブルの一例。

【図３】音楽信号とその聴感レベルおよび入力平均値レ
ベルの関係を示す図表。

【図４】本発明のＰＣＭ音声出力の自動利得調整装置
の、より詳細な構成を示すブロック図。

【図５】従来の音楽信号のレベル調整方法を説明するた
めの説明図。

【符号の説明】

１…ピーク検出手段、２…ピーク出現率算出手段、３…
平均値レベル算出手段、４…調整量演算手段、５…ピー
ク値設定手段、６…情報制御装置、７…出力装置、８…
記憶装置、９…入力装置、１０…ＣＤ、１１…再生装
置、１２…エンコーダサーバ、１３…送出サーバ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 音声信号の出力を聴感に合わせて自動調
   整するための音声出力の自動利得調整装置において、 入力音声信号のピークを検出するためのピーク検出手段
   と、 ピークを示したサンプル数と総サンプル数から前記音声
   信号のピーク出現率を算出するためのピーク出現率算出
   手段と、 各サンプルの振幅レベルの総和と総サンプル数とから前
   記音声信号の平均値レベルを算出する平均値レベル算出
   手段と、 前記音声信号の聴感レベルを前記ピーク出現率と対比さ
   せたピーク出現率・聴感レベルテーブルを予め格納した
   記憶手段と、 前記記憶手段に記憶されている前記ピーク出現率・聴感
   レベルテーブルを用いて、前記ピーク出現率と、前記平
   均値レベルとから前記音声信号の音量レベル調整量を算
   出する音量調整量演算手段と、 前記音量調整量演算手段が算出する前記音量レベル調整
   量に従って前記音声信号のピークを調整するためのピー
   ク値設定手段とを具備することを特徴とする自動利得調
   整装置。
2. 【請求項２】 前記ピーク出現率・聴感レベルテーブル
   は、前記音声信号を所定の平均値レベルになるように設
   定したときに、聴感により測定される前記音声信号の平
   均値レベルを、前記音声信号のピーク出現率に対応させ
   たテーブルであり、かつ音声信号のピーク出現率を範囲
   を区切って前記聴感による平均値レベルに対応させたテ
   ーブルであることを特徴とする請求項１に記載の自動利
   得調整装置。
3. 【請求項３】 前記調整量演算手段は、前記ピーク出現
   率に基づいて、前記ピーク出現率・聴感レベルテーブル
   から対応する音声信号の聴感による平均値レベルを抽出
   し、前記音声信号の入力平均値レベルと、前記聴感によ
   る平均値レベルから調整量を（入力平均値レベル）＋
   （聴感による平均値レベル）＋２×（音声信号の所定の
   設定レベル）に従って前記音声信号のピーク値を調整す
   ることを特徴とする請求項１に記載の自動利得調整装
   置。
4. 【請求項４】 前記ピーク出現率算出手段は（入力音声
   信号のピークを示したサンプル数）／（入力音声信号の
   総サンプル数）により前記ピーク出現率を算出すること
   を特徴とする請求項１に記載の自動利得調整装置。
5. 【請求項５】 前記平均値レベル算出手段は（入力音声
   信号の各サンプルの振幅レベルの総和）／（入力音声信
   号の総サンプル数）に従って平均値レベルを算出するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の自動利得調整装置。