JP2001507551A - 改善されたオーディオ再生装置及び電話機端末 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 例えば移動電話機端末のようなオーディオ再生装置（２）において、強いバックグラウンドノイズが存在する中で音声信号の理解を改善するために、復号音声信号が圧縮手段（１４）によって圧縮される。従来のオーディオ再生装置において、圧縮比は適切な検出装置で決められるバックグラウンドノイズレベルに応じて決定される。このような検出において、このバックグラウンドノイズを扱う使用者の能力は考慮されない。本発明の発明概念に従い、オーディオ再生装置（２）は、使用者によって入力されるボリューム設定に依存する値に圧縮比をユーザーインターフェース（６）で設定する制御手段（８）を有する。

Description

【発明の詳細な説明】 改善されたオーディオ再生装置及び電話機端末 技術分野 本発明はオーディオ信号を増幅する増幅器と、このオーディオ信号のダイナミ ックレンジを圧縮する圧縮手段とを有するオーディオ再生装置に関する。 本発明は電話機端末及びオーディオ再生方法にも関する。 背景技術 冒頭に係るオーディオ再生装置は、ドイツ国特許公開番号第ＤＥ 195 33 260 A1号から既知である。このようなオーディオ再生装置は、例えば固定又は移動電 話機端末に使用される。 音声信号のようなオーディオ信号の特徴は、低信号レベルを持つ部分と高信号 レベルを持つ部分とを有することである。低いバックグラウンドノイズレベル(l ow background noise level)において、これらオーディオ信号の再生は、聴取者 （リスナー）がこのオーディオ信号の全ての部分を理解するというやり方で行わ れる。高いバックグラウンドノイズレベルにおいて、これらオーディオ信号の再 生は、より複雑となり、低信号レベルを持つ部分の幾らかは、誰も理解できない 。 上述したドイツ特許出願に係るオーディオ再生装置において、オーディオ信号 は、オーディオ信号のダイナミックレンジ、即ちこのオーディオ信号の高レベル 部分のレベルとオーディオ信号の低レベル部分のレベルとの間の比を低減するよ うに圧縮される。この圧縮は適当な装置で測定されるバックグラウンドノイズレ ベルに依存して実施される。 上述された特許出願に係るオーディオ再生装置において、圧縮比の低減は、固 定規則で決められる。この固定規則はこのバックグラウンドノイズレベルを扱う 使用者の能力を考慮されず、このオーディオ信号の再生の低減となる。 発明の開示 本発明の目的は、オーディオ信号の圧縮がバックグラウンドノイズを扱う使用 者の能力を考慮する上述されたドイツ国特許出願に係るオーディオ再生装置を提 供することである。 上記目的を達成するために、本発明に係るオーディオ再生装置は、このオーデ ィオ再生装置がボリューム設定に依存する圧縮量を調節する制御手段を有するこ とを特徴とする。 本発明は、このボリューム設定が聴取状態に対する有用な方策となるという認 識に基づいている。バックグラウンドレベルが高い場合、使用者はオーディオ再 生装置からの音声信号を理解可能にするために、より高いボリューム設定を選択 するであろう。この認識は、ボリューム設定が既定値を超過する場合、高レベル のバックグラウンドノイズ下で理解を改善するために、圧縮を実施することで用 いられる。 本発明の実施例は、この圧縮手段が、ボリューム設定が規定値を越える場合、 オーディオ信号の高レベル部分のレベルを制限するように配されることを特徴と する。 ボリューム設定が規定値を超過する場合、オーディオ信号の高レベル部分のレ ベルを制限することで、このオーディオ信号の低レベル部分は、全部のオーディ オレベルが所与の最大値を超過することなく強められることが得られる。この最 大値は使用者に許容可能であるとする最大のオーディオレベルを表す。 本発明の他の実施例は、ボリューム設定が他の規定値より低い場合、圧縮手段 はオーディオ信号の低レベル部分のレベルを強めるように配されることを特徴と する。 あるボリューム設定より低い場合、オーディオ信号の低レベル部分のレベルが バックグラウンドノイズ又は可聴しきい値のレベルより低いことはほぼ確実であ る。このような場合において、オーディオ信号の低レベル部分のレベルを強める ことが音声信号の理解を改善可能にする。 本発明の更に他の実施例は、圧縮手段がボリューム設定を前記既定値を越えて 増大することで圧縮量を増大するように配されることを特徴とする。 圧縮量がボリューム設定を増大すること（圧縮比を小さくすること）で増大す るとき、オーディオ信号の最大レベルを超過させることなく、音声信号の低レベ ル部分のボリュームを増大することを可能にする。 本発明の更に他の実施例は、圧縮手段がボリューム設定を前記他の規定値より 低く低減させることで圧縮量を増大するように配されることを特徴とする。 圧縮量がボリューム設定を低減させることで増大するとき、音声信号の低レベ ル部分のボリュームを同じレベルで維持し、この音声信号の高いレベル部分のレ ベルを低減させることを可能にする。 本発明を以下に示す図面を参照してここで説明する。 図面の簡単な説明 第１図は、本発明の電話端子のブロック図である。 第２図は、第１図に係る電話端子に使用すべき圧縮手段のブロック図である。 第３図は、この圧縮手段を実施するためのプログラム可能な処理機のプログラ ムの流れ図である。 第４図は、パラメタとしてボリューム設定で入力レベルの関数とする再生装置 の出力レベルの第１実施例を示すグラフである。 第５図は、パラメタとしてボリューム設定で入力レベルの関数とする再生装置 の出力レベルの第２実施例を示すグラフである。 第６図は、パラメタとしてボリューム設定で入力レベルの関数とする再生装置 の出力レベルの第３実施例を示すグラフである。 発明を実施するための最良の形態 第１図に係る（移動）電話機端末において、アンテナ４は受信機１０の入力部 に接続される。この入力部１０は、アンテナ４から入力される信号を入力し、変 調し、検出するように配される。受信機１０の出力部は、音声復号器１２の入力 部に接続される。この音声デコーダ１２は、受信機１０の出力信号から復号され た音声信号を得る。 音声復号器１２の出力部は、本発明の発明概念による圧縮手段１４の入力部に 接続される。この圧縮手段１４の出力部は、増幅器１６の入力部に接続され、こ の増幅器１６の出力部は、スピーカー１８に接続される。 ユーザーインターフェース６は、複数のボタンと液晶表示ディスプレイとを通 常は有し、これは制御装置８に接続される。この制御装置８の第１出力信号は、 前記圧縮手段の制御入力部に接続される。これは、使用者がユーザーインターフ ェース６に入力した命令に応じて、制御装置８から圧縮手段１４へ制御信号を送 ることを許容する。このやり方で、使用者によって入力されたボリューム設定に 応じて圧縮手段１４の圧縮量をこのユーザーインターフェース６で制御可能にす る。オーディオ設定は、既知のやり方、例えばユーザーインターフェース上のキ ーを活性／不活性にするやり方で使用者により入力される。 制御装置８の第２出力部は、再生されるオーディオ信号のボリュームを制御す るために増幅器１６の制御入力部に接続される。 マイクロホン２０の出力は、音声符号器２４による符号化に適するレベルにマ イクロホン信号を増幅するための増幅器２２に接続される。増幅器２２の出力部 は、この増幅器２２の出力信号から符号化された音声信号を得る音声符号器２４ の入力部に接続される。任意的に、増幅器２２の出力部は、圧縮手段１４の設定 をバックグラウンドノイズレベルに適応可能となるように制御装置８の入力部に 接続される。 音声符号器２４の出力部は、送信機２６の入力部に接続される。この送信機２ ６は、アンテナ４による送信用の担体上で音声符号器２４の出力信号を変調する ように配される。 第２図に係る圧縮手段において、入力信号は４つの等しい制御可能な増幅器４ ０，４１，４２及び４３の縦続接続に送られる。これら増幅器４０，４１，４２ 及び４３の各出力部は、選択器４４の対応入力部に接続される。増幅器４３の出 力部は、この増幅器４３の出力信号のレベルを検出するように配されるレベル検 出器４６の入力部にも接続される。 レベル検出器４６の出力部は、減算器４７の第１入力部に接続される。この減 算器４７の第２入力部は、その入力信号を制御装置４５から入力する。減算器４ ７の出力部は、積分器４８の入力部に接続され、この積分器４８の出力部は、前 記増幅器４０，４１，４２及び４３の制御入力部に接続される。 増幅器４０，４１，４２，４３及び４４と、レベル検出器４６と、減算器４７ と、積分器４８とを有するこの制御ループは、増幅器４３の出力レベルＵ_OUTを 減算器４７の入力部で基準レベルＣ_Iと等しくさせる。安定動作状態に達したｎ 個の増幅器の縦続接続に対し、増幅器４３の出力レベルＵ_OUTと増幅器４０の入 力レベルＶ_INとの後続する関係は、以下のように書くことができる。 Ｕ_OUT=Ｃ_I=Ｕ_IN・Ｇⁿ （Ａ） （Ａ）において、Ｇは増幅器４０…４３の各利得である。圧縮手段１４の出力 信号がｍ番目の増幅器（増幅器４３を第０増幅器、増幅器４２を第１増幅器、増 幅器４１を第２増幅器等）から得られる場合、この圧縮手段の出力信号Ｕ_OUTCは 、以下のように書くことができる。 Ｕ_IN1からＵ_IN2へ変化する入力信号Ｖ_INは、圧縮手段１４の出力部をＵ_OUTC1か らＵ_OUTC2に変化させる。比Ｕ_IN1／Ｕ_IN2の関数としての比Ｕ_OUTC1／Ｕ_OUTC2 は、（Ｂ）から得られる。 （Ｃ）から、出力信号の変化は、因数１−ｍ／ｎで定められる量ずつ減少する ことは明らかである。この因数は圧縮比と呼ばれる。 圧縮手段１４において、制御手段４５で制御される選択手段４４によって増幅 器４０，４１，４２又は４３から出力部を１つ選ぶことで圧縮比が選択され、そ の情報は、第１図の制御装置８から入力される。この制御手段４５はさらに基準 値Ｃ_Iを供給する。 増幅器の出力部をスイッチすることで実現可能な圧縮比の実施例は、以下のテ ーブルに与えられる。 積分器４８は、前記制御ループの速度を決定するために存在し、３００Ｈｚか ら３４００Ｈｚの帯域幅を持つ電話の音声信号に対し、２０ミリ秒の積分時間定 数が良好な値としてわかった。 第３図に係る流れ図において、命令は以下のテーブルによる意味を持つ。 第３図に係る流れ図において、第２図に係る回路の説明での変数と同じ変数が 用いられる。第３図に係るプログラムは、既定の反復期間で実行すべきである。 命令２０において、プログラムが開始され、命令２２において、Ｕ_IN ⁿの絶対 値間の計算され、この絶対値と基準値Ｃ_Iの差が決まる。この命令２０によって 実行される行動は、第２図に係る圧縮手段のレベル検出器４６と減算器４７の動 作に対応する。 命令２４において、制御信号の新規値Ｖ_CがこのＶ_Cの前の値と、命令２０で計 算された差とから計算される。定数ａは圧縮手段の時間定数を決定する。この時 間定数はさらに定数ｋ及び反復期間にも依存する。 命令２６において、各利得段階の実利得値は、制御信号Ｖ_Cから計算される。 制御信号Ｖ_Cに関し大きくない変化で大きな利得変化を達成するために、制御信 号Ｖ_Cと実利得Ｇとの関係は指数的となる。 命令２８において、圧縮手段の圧縮された出力信号は、この圧縮手段の入力信 号から計算される。上述されるように、得られる圧縮比は、ｍの値に依存する。 本実施が実際の増幅器を用いていないので、任意の圧縮比を選択することを許容 し、ｍが非整数値を持つことが可能となる。 命令３０において、プログラムは終了するが、その内部変化の値がプログラム ３０の次の呼び出し用に維持される。一定の最小及び／又は最大値をＧに挿入す ることが可能となる。ＧとＶ_Cとの間の指数関係に関し、Ｖ_CからＧの値を決定す る計算量を低減させるために、この指数関係がルックアップテーブルに記憶され ることが述べられる。 第４図において、音声検出器１２からの入力レベルの関数として端末の出力オ ーディオレベルのグラフをパラメタとしてボリューム設定で示す。ボリューム設 定の異なる値は、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ及びＧで示される。さらに増幅器１６ の利得を一定値に設定することも述べられる。 グラフＤは、中位のボリューム設定に適用可能である。この場合、圧縮は含ま れないが、Ｃ_Iの値は圧縮手段１４の入力信号のレベルに比例する。 グラフＥ，Ｆ及びＧは、増大するボリューム設定に適用可能である。グラフＥ は、圧縮比０．７５が用いられ、基準レベルＣ_Iは値Ｌ₂に設定される。グラフＦ は、圧縮比０．５が用いられ、グラフＧは、圧縮比０．３３が用いられる。両方 （Ｆ及びＧ）の場合、Ｃ_Iの値はＬ₁に等しいままである。 グラフＣ，Ｂ及びＡは、低減するボリューム設定に適用可能である。グラフＣ は、圧縮比０．７５が用いられ、基準レベルＣ_Iは値Ｌ₂に設定される。グラフＢ は、圧縮比０．５が用いられ、グラフＡは、圧縮比０．３３が用いられる。両方 （Ｂ及びＡ）場合、Ｃ_Iの値はＬ₂に等しいままである。 第５図は、圧縮手段１４の入力レベルの関数として、増幅器１６の出力信号の レベルを示す。このグラフに示される状態において、増幅器１６の増幅が第４図 に係るグラフのとは一定とならず、増幅器１６の利得はボリューム設定で増大す る。グラフＤ，Ｄ‘及びＤ”において圧縮は起こらない。Ｃ_Iの値は、圧縮手段 １４の入力レベルの値と等しくなる。 グラフＥ，Ｆ及びＧにおいて、第４図のグラフＥ，Ｆ及びＧと同じ圧縮比が用 いられるが、本グラフＥ，Ｆ及びＧは増幅器１６の利得設定とは異なる。Ｃ_Iの 値はＬ₁に等しい。グラフＡ，Ｂ及びＣにおいて、第４図のグラフＡ，Ｂ及びＣ と同じ圧縮比が用いられるが、本グラフＡ，Ｂ及びＣは増幅器１６の利得設定と は異なる。ボリューム設定Ａ，Ｂ及びＣに対するＣ_Iの値はＬ₂に等しい。 第６図は、レベル従属圧縮が用いられる場合、圧縮手段１４の入力レベルの関 数として増幅器１６の出力レベルを示す。ボリューム設定Ｄ”，Ｅ，Ｆ及びＧに 関し、圧縮手段の入力信号が値Ｌ₁を超過する場合、圧縮量が増大する。ボリュ ーム設定Ｇに関し、圧縮量が圧縮比０．３３から圧縮比０．２５へ増大する。ボ リューム設定Ｆに関し、圧縮量が圧縮比０．５から圧縮比０．３３へ増大する。 ボリューム設定Ｅに関し、圧縮量が圧縮比０．７５から圧縮比０．５へ増大する 。ボリューム設定Ｄ”に関し、圧縮量が圧縮比１（非圧縮）から圧縮比０．７５ へ増大する。 ボリューム設定Ｄ’に関し、入力信号と出力信号との関係は第６図と同じであ る。 ボリューム設定Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤに関し、圧縮手段の入力レベルが値Ｌ₂より 低く下がる場合、圧縮量は増大する。ボリューム設定Ａに関し、圧縮量が圧縮比 ０．３３から圧縮比０．２５へ増大する。ボリューム設定Ｂに関し、圧縮量が圧 縮比０．５から圧縮比０．３３へ増大する。ボリューム設定Ｃに関し、圧縮量が 圧縮比０．７５から圧縮比０．５へ増大する。ボリュームＤに関し、圧縮量が圧 縮比１（非圧縮）から圧縮比０．７５へ増大する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．オーディオ信号を増幅する増幅器と、前記オーディオ信号のダイナミック レンジを圧縮する圧縮手段とを有するオーディオ再生装置において、前記オ ーディオ再生装置は、ボリューム設定に依存して圧縮量を調節する制御手段 を有することを特徴とするオーディオ再生装置。 ２．前記圧縮手段は、前記ボリューム設定が既定値を越える場合、前記オーデ ィオ信号の高レベル部分のレベルを制限するように配されることを特徴とす る請求項１に記載のオーディオ再生装置。 ３．前記圧縮手段は、前記ボリューム設定が他の規定値より低い場合、前記オ ーディオ信号の低レベル部分のレベルを強めるように配されることを特徴と する請求項１又は２に記載のオーディオ再生装置。 ４．前記圧縮手段は、ボリューム設定を前記既定値を越えて増大させることで 前記圧縮量を増大するように配されることを特徴とする請求項２又は３に記 載のオーディオ再生装置。 ５．前記圧縮手段は、ボリューム設定を前記他の規定値より低く低減させるこ とで前記圧縮量を増大するように配されることを特徴とする請求項２，３又 は４に記載のオーディオ再生装置。 ６．前記装置はバックグラウンドノイズレベル検出手段を有し、前記圧縮手段 は、バックグラウンドノイズレベルにも依存して前記圧縮量を調節するよう に配されることを特徴とする先行する請求項の何れか一項に記載のオーディ オ再生装置。 ７．請求項１乃至６の何れか一項に記載のオーディオ再生装置を有する電話機 端末。 ８．前記電話機端末は電話の終了後、圧縮をやめる制御手段を有することを特 徴とする請求項７に記載の電話機端末。 ９．オーディオ信号を増幅し、前記オーディオ信号のダイナミックレンジを圧 縮するオーディオ再生方法において、前記オーディオ再生方法は、ボリュー ム設定に依存して圧縮比を調節することを特徴とするオーディオ再生方法。 １０．前記方法は、前記ボリューム設定が既定値を越える場合、前記オーディオ 信号の高レベル部分のレベルを制限することを特徴とする請求項８に記載の オーディオ再生方法。 １１．前記方法は、前記ボリューム設定が他の規定値より低い場合、前記オーデ ィオ信号の低レベル部分のレベルを強めることを特徴とする請求項９又は１ ０に記載のオーディオ再生方法。