JP2002064895A - 信号処理方法、装置及びプログラム記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 音楽信号を加振器にも加え、振動体を耳介に
接触させて聴量情報を増大させる際に不快な定常的振動
を抑制し、加振器の最低共振周波数ｆ０付近に重低音成
分が含まれてないときも有効な振動を与える。 【解決手段】 入力信号を複数の周波数帯に分割し、各
帯域信号の立上りの急激な部分を示すアタック強調係数
ｇｓを計算し、ｆ０以下の帯域信号にはそのｇｓを乗算
し、ｆ０以上の帯域信号はｆ０付近の帯域に周波数シフ
ト器２０２でシフトした信号に対応するｇｓを与え、ｆ
０以下の帯域のｇｓが大であれば１、小であれば０の重
みｇｈを周波数シフトした信号に与えその後全帯域信号
を合成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば音楽鑑賞
の際、音響信号と共に、加振器等の振動を外部に伝える
振動体を耳介もしくは身体の一部に接触させて振動感覚
を得ることで、迫力等を増すこと、また、聴覚障害者の
聴覚情報の欠落を補うことを目的としたヘッドホンなど
の音響機器などに適用され、特に入力音響信号に対し部
分的に強調するようにした信号処理方法、その装置及び
プログラム記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】音楽等を受聴する際、音楽信号を「耳で
聞く」だけでなく、皮膚感覚で体感するために、加振器
等をヘッドホンなどに内蔵して、その振動を外部に伝え
る振動体（加振器）を耳介もしくは身体の一部に接触さ
せる音響装置は多数提案されている。図１０は、この種
の従来技術の一例を示している。ＣＤプレイヤやＭＤプ
レイヤ等のステレオ信号再生装置１００の左、右出力信
号をそれぞれラウドスピーカ駆動信号と加振器駆動信号
に分岐する。その左、右ラウドスピーカ駆動信号は、そ
れぞれ左、右音量調整器１０１Ｌ，１０１Ｒで音量を調
整された後、左、右ラウドスピーカ駆動用増幅器１０２
Ｌ，１０２Ｒで増幅され、左、右のラウドスピーカ１０
６Ｌ，１０６Ｒに入力される。一方、左、右加振器駆動
信号は、それぞれ左、右低域通過フィルタ１０３Ｌ，１
０３Ｒで振動皮膚感覚に寄与しない高周波数帯域信号を
遮断された後、左、右振動量調整器１０４Ｌ，１０４Ｒ
で左、右加振器１０７Ｌ，１０７Ｒに送られる信号の大
きさが調整された後、左、右加振器駆動用増幅器１０５
Ｌ，１０５Ｒで増幅した信号が左、右加振器１０７Ｌ，
１０７Ｒに送られ、ラウドスピーカ１０６Ｌ，１０６
Ｒ、加振器１０７Ｌ，１０７Ｒを内蔵するヘッドホン筐
体１０８Ｌ，１０８Ｒをそれぞれ加振器１０７Ｌ，１０
７Ｒが揺らすことで耳介付近の皮膚に振動感覚を伝達す
る。ここで、加振器１０７Ｌ，１０７Ｒの最低共振周波
数（以下、ｆ０と称する）は、有効な振動感覚が得られ
る様に１００Ｈｚ以下であることが多い。

【０００３】さらに振動感覚には定位は生じにくいた
め、ステレオ信号を混合しモノラルにして、同じ信号を
左右の加振器１０７Ｌ，１０７Ｒに送ってもよい。この
ような方法により、音楽信号に含まれる重低音信号（主
に１００Ｈｚ以下）の信号に同期した振動感覚を付加す
ることが可能になり、迫力ある音楽再生、あるいは聴覚
障害者が利用した場合、聞こえの欠落を補う効果が期待
できる。しかし、上記のように単にその信号の重低域成
分によって振動感覚を得ようとすれば、必ずしも心地よ
い振動感覚が得られる保証はない。例えば重低音域での
定常的な信号による連続的振動は、しばしば不快感を感
じることがある。また、原信号に加振器のｆ０付近の周
波数成分が含まれていなければ十分な振動感覚を得るこ
とは出来ない。特に聴覚障害者の聴覚情報の欠落を振動
感覚で補う目的のためにはこれでは不十分である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明の一つ目の目
的は、不快な定常的振動を抑制し、主に音楽のリズムを
強調することができる信号処理方法、その装置及びプロ
グラム記録媒体を提供することにある。この発明の二つ
目の目的は、入力原信号に加振器のｆ０付近の重低音成
分が含まれていないとき、有効な振動成分を生成するこ
とができる音響信号処理方法、その装置及びプログラム
記録媒体を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、入力信号の立上りが急激な部分をアタック部分とし
て検出し、そのアタック部分を強調する。このアタック
部分を検出し、強調（アタック強調）を基本とし、音響
信号を複数の周波数帯域に分割し、その各帯域信号に対
して、上記アタック部分検出、強調を行う。ただし、分
割された複数の周波数帯域信号中の、所定周波数、つま
り加振器のｆ０以上の帯域信号に対しては、各帯域信号
をｆ０付近の帯域に周波数シフトし、その周波数シフト
された帯域信号に対し、アタック強調する。また、所定
周波数以下の帯域信号に対してアタック強調が行われる
と、アタック強調され、かつ周波数シフトされた帯域信
号が軽視されるように、アタック強調され、かつ周波数
シフトされた帯域信号に対し重み付けを行う、これら処
理された各帯域信号を合成する。作用 入力された音楽信号を複数の周波数帯域に分割する。分
割した帯域のうち、加振器のｆ０付近よりも高域の各帯
域においては、例えば４００Ｈｚ付近の帯域を１／４に
シフトダウンして１００Ｈｚ信号を合成するなどしてｆ
０付近まで周波数シフトする。次に各帯域ごとにエンベ
ロープもしくは瞬時パワーとその平均値を計算し、その
比、もしくは差を取ることで信号の変動の大きさ、アタ
ック係数を算出する。次にアタック係数から、各帯域ご
とに信号のアタック部分、すなわち立ち上がりの急激な
部分を強調し、定常な部分を抑圧するための係数、アタ
ック強調係数を算出する。次に、アタック強調係数を各
帯域の信号に乗算し、さらに加振器のｆ０付近の帯域信
号の有無等に応じて、各帯域に重み係数を乗じて、全て
の帯域を加算、再合成する。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１にこの発明の実施例を示し図
１０と対応する部分に同一符号を付けてある。図１に示
す通り、この発明による信号処理部１１０Ｌ，１１０Ｒ
が、この例では図１０に示した従来技術における低域通
過フィルタ１０３Ｌ，１０３Ｒの部分に設けられる。信
号処理部１１０Ｌ，１１０Ｒは同一構成であり、その実
施例を図２に示す。

【０００７】入力端子２００から入力された音楽信号を
複数の帯域通過フィルタ２０１で複数の帯域信号に分割
する。例えばｆ０が１００Ｈｚの時、中心周波数が６３
Ｈｚ，１２５Ｈｚ，２５０Ｈｚ，５００Ｈｚの各帯域通
過フィルタにて分割する。このとき、加振器１０７のｆ
０よりも低い周波数帯域成分と高い周波数帯域成分で処
理方法が異なる。まず、ｆ０よりも低い周波数帯域成分
の処理を説明する。これらの帯域信号の処理は、そのｆ
０以下の帯域通過フィルタ２０１Ｌよりの通過成分につ
いてアタック強調係数計算部２０３においてアタック強
調係数を計算し、その係数を、帯域通過フィルタ２０１
Ｌを通過した成分に乗算器２０６で乗算し、その乗算出
力信号を加算器２０７へ送る。また、アタック強調係数
計算部２０３の計算結果より、高域成分重み係数計算部
２０４において高域成分の重み係数を計算する。高域成
分の重み係数については後で説明する。

【０００８】次に加振器１０７のｆ０よりも高い周波数
帯域成分の処理方法を説明する。これらの高い周波数帯
域成分は、そのまま加振器１０７に送られても十分な振
動感覚を得ることは出来ない。よって、これらの帯域の
成分は加振器１０７のｆ０付近まで周波数シフトする。
つまり帯域通過フィルタ２０１Ｈを通過した成分を周波
数シフト器２０２で周波数シフトする。このとき、高い
周波数帯域成分ほど、大きなシフト幅が必要であり、こ
れら全てのｆ０より高い周波数帯域成分を加振器１０７
のｆ０付近まで周波数シフトする。前記数値例では中心
周波数１２５Ｈｚ，２５０Ｈｚ，５００Ｈｚの各帯域信
号をそれぞれ周波数を１／２，１／２，１／４とする。
このようにしてあらゆる入力信号に対して、加振器１０
７を有効に駆動することを可能とする。

【０００９】周波数シフトした成分に対し、アタック強
調係数を計算、乗算するところは加振器１０７のｆ０よ
りも低い周波数帯域成分に対する処理と同じである。ア
タック強調係数の計算は周波数シフト前の帯域通過信号
又は周波数シフトされた帯域信号を用いて行う。何れに
しても帯域信号中の急激な立上りを検出できる係数を計
算すればよい。乗算器２０６でアタック強調係数を乗算
した各帯域処理成分に前述の高域成分重み係数計算部２
０４で計算した高域成分重み係数を乗算器２０８で乗算
し、加算器２０７へ送る。

【００１０】加算器２０７で各帯域成分についての処理
信号を加算し、出力端子２０５から出力する。次にアタ
ック強調係数計算部２０３の具体例を図３を用いて説明
する。以下では入力信号は例えば２２ｋＨｚで標本化さ
れたデジタル信号であるとする。入力端子３００には各
帯域通過成分（信号）が入力される。まず実効値計算部
３０１でその入力成分（信号）の瞬時実効値ｒｍｓを計
算する。この計算は実効値の定義通り二乗平均値の平方
根を計算しても良いし、簡易な方法として絶対値の短時
間平均を計算しても良い。これら実効値と絶対値の短時
間平均値との両者を含めて短時間平均値ｒｍｓと記す。
この短時間平均値は数十ミリ秒の平均であり、いわゆる
処理フレームである。この短時間平均値ｒｍｓは長時間
平均化部３０２に送られ、短時間平均値ｒｍｓの長時間
平均化実効値ａｖｒが計算される。この平均化の方法に
は、例えば重み付き移動平均法などがある。この平均時
間は数百ミリ秒乃至数秒である。これらｒｍｓとａｖｒ
はアタック係数計算部３０３に送られ、アタック係数ａ
ｋｃが計算される。

【００１１】ａｋｃは、平均的な信号の大きさからの瞬
時の大きさの差異の尺度を表わすもので次式の計算方法
が考えられる。 ａｋｃ＝ｒｍｓ／（ａｖｒ＋ε） （１） ａｋｃ＝ｒｍｓ−ａｖｒ （２） ここでεはその帯域信号が小さいときにアタック係数が
過度に大きくなるのを防ぐための小さな正の実数であ
る。要はｒｍｓとａｖｒとの差異に基づいてａｋｃを求
める。

【００１２】このアタック係数ａｋｃからアタック強調
係数計算部３０４において、アタック強調係数ｇを算出
する。アタック係数ａｋｃが大きいほど強調係数ｇも大
きくなる関数を選ぶ、例えば（１）式のａｋｃを用いる
場合を例にすると図４に示すようになる。横軸は２０ｌ
ｏｇ₁₀ａｋｃ、縦軸は２０ｌｏｇ₁₀ｇを表している。
（１）式の計算方法において、ａｋｃが１より大きいと
きには、信号の平均的な大きさよりもその瞬時の大きさ
が大きいことを意味する。そして、ａｋｃが大きいほ
ど、信号の立上りは速いことになる。よって、ａｋｃが
１以上（２０ｌｏｇ ₁₀ａｋｃ≧０）の時にｇを１以上
（２０ｌｏｇ₁₀ｇ≧０）、ａｋｃが１より小さい時（２
０ｌｏｇ₁₀ａｋｃ＜０）にｇを１より小さくする（２０
ｌｏｇ₁₀ｇ＜０）ことで、アタック部分を強調するため
の係数が得られる。つまりこの例ではａｋｃが１以上で
アタック部の利得を増大して強調し、かつａｋｃが１以
下では、利得を下げてつまりアタック部以外を抑圧す
る。このａｋｃからｇを求めることは、図４の場合は実
線の折線の３つの線分部分についての関数にａｋｃを代
入してそれぞれｇを演算して求めてもよく、あるいはａ
ｋｃとｇとの対応のテーブルを作っておき、ａｋｃでそ
のテーブルを参照してｇを求めてもよい。またａｋｃと
しては図５中破線で示すようにａｋｃ≧１でｇ＝１と
し、ａｋｃ＜１でｇを１以下として、アタック部分以外
を抑圧することにより結果としてアタック部分を強調し
てもよい。あるいは、図４中に１点鎖線で示すように、
ａｋｃ≧１で利得を増大させアタック部分を強調し、ａ
ｋｃ＜１でｇ＝１とし、つまりアタック部分以外では利
得を１としてもよい。

【００１３】このｇの値は、瞬時に大きく変動してしま
うため、そのまま帯域処理信号（成分）に乗算すると、
信号が不連続になり自然性を損ねたり、異音を生じてし
まうことがある。そこで、スムージング部３０５におい
て、ｇがなめらかに変動するようにする。その処理結果
をｇｓとすると、例えば、 ｇｓ＝ｇｓ′＋δ×（ｇ−ｇｓ′） （３） を演算する。ｇｓ′は一時刻前のｇｓ，δは変動の滑ら
かさを決める１以下０より大きな係数で、小さいほどな
めらかに変動する。アタックを強調するのが目的である
から、ｇがｇｓ′よりも大きいときには１、もしくはそ
れに近い大きな値にδを設定し、ｇｓ′よりもｇが小さ
な時には小さなδに設定することが有効である。このｇ
ｓ＞ｇの時のδの設定でその帯域信号中の定常な信号を
どのくらいの速さで抑圧するかを調整することが可能と
なる。

【００１４】例えばスムージング部３０５内において大
小判定部３０５ａによりｇ＞ｇｓ′か否かの判定を行
い、ｇ＞ｇｓ′ならばδ≒１を出力し、ｇ＞ｇｓ′でな
いならば小さなδ値、例えば０．１を出力し、この大小
判定部３０５ａで出力されたδを用いて（３）式を計算
して、ｇｓを出力する。このδの値、特にｇ＞ｇｓ′で
ない場合は、アタック部分を強調した後、その後の部分
をどの程度の速度で抑圧するかは利用者の好みもあるた
め、スムージング部３０５にδ設定部３０６を設けて、
ｇ＞ｇｓ′でない時のδの値、場合によってはｇ＞ｇ
ｓ′の時のδの値も設定できるようにされている。

【００１５】一般に振動の皮膚感覚の感度は、音知覚に
比べると鈍い。つまり、振動感覚のダイナミックレンジ
は狭いので、加振器駆動信号のダイナミックレンジを圧
縮することも有効である。そこで、アタック強調とダイ
ナミックレンジの圧縮処理を同時に行う場合のアタック
強調係数計算方法を説明する。帯域別信号（成分）の大
きさの最大基準値をｔｈｄ、ダイナミックレンジ圧縮の
比率をｒｔとすると、アタック強調及びダイナミックレ
ンジ圧縮係数ｇ２は、 ｇ２＝（ｔｈｄ／（ｒｍｓ＋ε））^rt （４） を計算して求める。ここで、εはｒｍｓが小さいときに
ｇ２が過渡に大きくなることを防ぐための小さな正の実
数である。ｒｔを１にすると、ｇ２を帯域信号に乗算す
ることで、ほぼその大きさが全てｔｈｄとなる。ｒｔを
０．５にするとダイナミックレンジは１／２に圧縮され
る。ｒｔを０にするとｇ２は全てのｒｍｓで１になりダ
イナミックレンジは圧縮されない。また、ｒｔを負の値
にするとダイナミックレンジは伸長される。つまり小さ
い信号をより小さくする係数になる。この関係を図５に
示す。横軸が２０ｌｏｇ₁₀ｒｍｓ、縦軸はｇ２を乗算し
た後の出力を示している。そこで、ｒｔを前述のアタッ
ク係数ａｋｃの関数にすることを考える。アタック係数
が大きいときに強調、アタック係数が小さいときに抑圧
する係数にしたいのであるから、アタック係数が大きい
とき、つまりａｋｃ≧１の時にｒｔを正の値にすればｇ
２は大きな値となり、アタック係数が小さいとき、つま
りａｋｃ＜１の時にｒｔを負の値にすれば（ｔｈｄ／
（ｒｍｓ＋ε））は１より大であるからｇ２は小さくな
る。さらにアタック係数ａｋｃが大きいほどより１に近
いｒｔに、逆にａｋｃが小さいほどｒｔを負でかつ絶対
値の大きな値にすれば、図５から、アタック部分がより
強調され、定常部分がより抑圧されることがわかる。

【００１６】ｇ２をスムージングする過程は、ｇを用い
る先の方法と同じであるので割愛する。このようにアタ
ック部の強調と、アタック信号のダイナミックレンジを
抑圧するアタック強調係数を求めるには、図３中に破線
で示すように短時間平均値ｒｍｓとアタック係数ａｋｃ
とをアタック強調係数計算部３０４′に入力して、圧縮
比率取得部３０４ａにおいてａｋｃから圧縮比率ｒｔを
求める。このｒｔを求めるのは、演算によってもよく、
あるいはテーブルを参照することによってもよい。この
求めたｒｔを用いて（４）式を計算してｇ２を求め、こ
のｇ２をスムージング部３０５へ出力すればよい。

【００１７】次に図２中の周波数シフト器２０２の具体
例を説明する。図６は周波数シフト器２０２をオクター
ブ単位で行う場合の例である。まず、入力端子４００に
入力した信号ｓｉを２値化器４０１で２値化し、また絶
対値計算器４０３で絶対値をとる。２値化した値をｄ
ｇ、絶対値をｅｖとすると、 ｄｇ＝１（ｓｉ≧０） ｄｇ＝−１（ｓｉ＜０） （５） ｅｖ＝｜ｓｉ｜ （６） 次に、２値化した値ｄｇの系列を、分周器４０２で１／
Ｎに分周する。ここでＮは分周の周期を表し、オクター
ブ単位で分周するためにはＮは２，４，８，…，２
^m （ｍ＝１，２，３…）の値をとる。入力信号ｓｉは前
段で帯域制限された信号である。その帯域の中心周波数
をｆｍとすると、加振器１０７のｆ０付近までオクター
ブ単位でシフトするためには、 ｍ′＝ｌｏｇ₂ （ｆｍ／ｆ０） （７） を計算し、その結果ｍ′から最も近いｍ（自然数）を選
べば良い。例えばｆ０＝１３０Ｈｚ，ｆｍ＝１０００Ｈ
ｚであると、ｍ′は２．９４３であるから３を選んで、
３オクターブダウン、つまり１／８に分周すれば良い。
分周した結果とｅｖを乗算器４０４で乗算し、低域通過
フィルタ４０５で２値化によって高域に発生する高調波
成分を除去して出力端子４０６から出力する。

【００１８】この方法では、厳密には単振動オシレータ
信号に振幅変調がかかった信号でなければ正確なｍオク
ターブシフトダウンは出来ない。しかし、音楽信号の場
合は調波構造が多く、基本波の倍、その倍…という成分
が主として含まれ、雑音成分が比較的少ないから、前述
のように通過中心周波数が６３Ｈｚ，１２５Ｈｚ，２５
０Ｈｚ，５００Ｈｚで隣接帯域が互いに一部重なってい
るような通過帯域特性のフィルタを用いて、近似的に単
一周波数に近い波形にすることができる。

【００１９】次に図２中の高域成分重み係数計算部２０
４の具体例を説明する。まず、加振器のｆ０付近の周波
数成分がないことを検出し、その場合に１を出力し、加
振器のｆ０付近の成分が大きい場合に０を出力する。加
振器のｆ０付近成分の有無は、リズムを構成する適当な
一定時間間隔Ｔｒ［ｓｅｃ］（例えば１秒程度）内で、
図２における周波数シフト実施境界よりも低い周波数帯
域の少なくとも一つの帯域成分（信号）のアタック強調
係数ｇｓが１以上であったときに、ｆ０成分があったと
判断して、重み係数ｇｈ＝０を出力する。これは、例え
ばリズム楽器等は、音の持続時間が短く、一定間隔をお
いて鳴らされるものだからである。逆にｆ０以下の全て
の帯域信号成分のアタック強調係数がＴｒ［ｓｅｃ］の
間、１より小さい時、それらの成分が存在しないと判断
し、重み係数ｇｈ＝１を出力する。

【００２０】つまり、リズム楽器では、ある音が周期的
に発生し、加振器はこの周期性を強調するためのもので
ある。ｆ０以下の帯域でアタック強調ができ、更にｆ０
以上の帯域でアタック強調をすると、ｆ０以下のアタッ
ク強調により周期性が強調された上に、更にその間に、
ｆ０以上の帯域によるアタック強調が入ると、本来のリ
ズムの周期性がくずれ、加振器を用いる意味がなくなる
おそれがある。よって、このような場合は重み係数ｇｈ
を０として、ｆ０以上の帯域信号を除去する。一方、ｆ
０以下の帯域成分中に、アタック部分がない場合でも、
ｆ０以上の帯域成分中に、アタック部分があり、これを
検出して、強調することによりリズムを強調することが
可能となる。よってこのような場合は重み係数ｇｈを１
とする。

【００２１】次に重み係数ｇｈのもう一つの計算方法の
実施例を説明する。上記の実施例では０から１、１から
０と不連続に更新されるため、不自然な振動になるおそ
れがある。そこで、重み係数ｇｈが連続的に更新する場
合は例えば次のようにすればよい。まず、図２における
周波数シフト実施境界よりも低い周波数帯域の少なくと
も一つのアタック強調係数が１以上であったときに、成
分があったと判断して、重み係数ｇｈを小さくする。こ
こで、一つ前の時刻の重み係数をｇｈ′とすると、現時
刻の重み係数ｇｈを以下のようにする。

【００２２】 ｇｈ＝αｇｈ′ （８） ここで、αは０以上で１より小さい実数である。０にす
ると瞬時に減衰される前述の方法と同じである。１に近
いほど、徐々に減衰される。逆に周波数シフト実施境界
よりも低い周波数帯域の全てのアタック強調係数が１よ
り小さい時に、重み係数を徐々に大きくする。 ｇｈ＝ｇｈ′＋β（１−ｇｈ′） （９） βは０より大きく１以下の実数である。１にすると、瞬
時に重み係数が１になる。０に近いほど、１に向かって
徐々に重み係数が大きくなり、徐々に周波数シフト成分
を加えていくことになる。つまり図２中の高域成分重み
係数計算部２０４内に判定部２０４ａを設け、周波数シ
フト実施境界よりも低い周波数帯域の少くとも１つのア
タック強調係数ｇｓが１以上であるか否かを判定し、１
以上のものがあれば（８）式を演算して重み係数ｇｈを
出力し、１以上のものがないと判定されると、（９）式
を計算して重み係数ｇｈを出力する。

【００２３】また、重み係数を全て零にすれば、結果的
にｆ０より下の周波数帯域信号だけを用いてアタック強
調することになる。例えば、ベースドラム等が常にリズ
ムを刻んでいることが確実な音楽信号等を対象とするの
であれば、それでも有効であり、周波数シフト等を含む
ｆ０よりも高域の処理を省略しても同じであることか
ら、処理を軽くすることが可能となる。上述した処理を
コンピュータにより実行させることもできる。例えば図
７に示すように、入力部１１、出力部１２、記憶部１
３、信号処理プログラムが格納されたメモリ１４、ＣＰ
Ｕ１５がバス１６に接続されている。メモリ１４に格納
された信号処理プログラムはハードディスク、フロッピ
ー（登録商標）ディスク、ＣＤＲＯＭなどあるいは通信
データとしてサーバからインストロールされたものであ
り、ＣＰＵ１５がこのプログラムを実行することによ
り、例えば図８に示す処理が行われる。

【００２４】即ち入力部１１から入力信号が入力される
と、記憶部１３に順に格納すると共に、順次、図２中に
示したように複数の周波数帯域信号に分割し、各帯域信
号ごとに記憶部１３に格納する（Ｓ１）。その１つの帯
域信号の１フレーム（例えば５０ミリ秒）分のデータを
記憶部１３から読み出し（Ｓ２）、その読み取ったデー
タについてアタック強調係数ｇｓを計算する（Ｓ３）。
この計算は例えば図３を参照して説明したように行う。
この計算したｇｓはその帯域信号対応に記憶部１３に記
憶する。またアタック強調係数を計算してない帯域信号
があれば（Ｓ４）、ステップＳ２に戻って、別の帯域信
号を１フレーム分取出してｇｓの計算を行う。なお、長
時間平均値ａｖｒを計算するために必要なｒｍｓは各帯
域ごとに常に必要な量を記憶部１３に保持しておく。

【００２５】全ての帯域信号についてｇｓの計算を行う
と、ｆ０より高い帯域信号を１フレーム分記憶部１３か
ら取出し（Ｓ５）、その取出した帯域信号に対し、例え
ば図６に示した処理によりｆ０付近の帯域に周波数シフ
トし、その周波数シフトした帯域信号を記憶部１３に格
納する（Ｓ６）。その後、また周波数シフトすべき帯域
信号があるか調べ（Ｓ７）、またあればステップＳ５に
戻ってその帯域信号を取出して周波数シフトして同様の
処理を行う。ｆ０以上の帯域信号の全てに対して周波数
シフト処理が終了すると、次のステップＳ８に移る。

【００２６】ステップＳ８では、記憶部１３内の、ｆ０
以下の帯域について求めたｇｓ中に１以上のものが１つ
でもあるかを調べ、先に図２中の高域成分重み係数計算
部２０４について述べたように、重み係数ｇｈを０又は
１にするか、（８）式又は（９）式の演算により求め
る。記憶部１３内の各帯域信号（又は周波数シフトした
帯域信号）に対し、その帯域のｇｓをそれぞれ乗算し、
また周波数シフトした帯域信号に対しては重み係数ｇｈ
を乗算する（Ｓ９）。

【００２７】これらｇｓが乗算されたｆ０以下の帯域信
号と、ｇｓとｇｈが乗算され、かつ周波数シフトされた
帯域信号を合成して出力部１２から出力する（Ｓ１
０）。その後、ステップＳ１以下の次のフレームの信号
についての処理を行い、実時間処理がなされる。なおス
テップＳ２，Ｓ３，Ｓ４によるアタック強調係数計算と
ステップＳ５，Ｓ６，Ｓ７による周波数シフトとの順序
を入れかえてもよい。図９にこの発明の効果の例を示
す。ＧＬＡＹの「Ｗｉｎｔｅｒ Ａｇａｉｎ」のサビの
一部分の信号を入力とし、図９Ａは図１０に示した従来
の低域通過フィルタ１０３を通した波形であり、図９
Ｂ、Ｃは（３）式及び（４）式を用いて処理した波形を
それぞれ示し、前者はδ＝０．０２、後者はδ＝０．１
とした場合である。図９Ａはピーク成分の他に持続信号
が存在しているが、図９Ｂ，Ｃは各ピーク成分ごとに持
続信号成分が抑圧され、リズムが強調されている、また
δを大きくした図９Ｃの方が、その抑圧が大きくなるこ
とがわかる。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明のようにこの発明によれば、
音楽等を受聴する際、振動を皮膚感覚で体感する音響機
器で、その振動を得る加振器を駆動する信号を加工する
信号処理部において、定常的振動を抑制し、アタック部
分を強調する、及び加振器の共振周波数帯域の成分の有
無を検出し、その成分が存在しないときに高域成分から
低域に周波数シフトした合成信号を出力する、これらの
ことが可能となり、以下の効果が期待できる。

【００２９】（１）リズムが強調され、ポピュラー系音
楽では、よりダイナミックな振動感覚を得ることが可能
となる。また、聴覚障害者が音楽を受聴する際には、聞
こえの欠落を振動知覚によるリズムで補う効果が期待で
きる。 （２）定常な信号による連続的な振動を抑えることがで
きるため、快適な振動感覚を得ることが可能となる。 （３）例えばクラシック系の音楽などで、原信号では加
振器を振動させる重低域成分が存在しない場合であって
も、周波数シフトにより振動させることが可能となり、
特に聴覚障害者のための補聴機能として、聞こえの足り
ない部分を補う効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の利用方法を説明するブロック図。

【図２】この発明の一実施例を示すブロック図。

【図３】図２中のアタック強調係数計算部２０３の具体
例を示すブロック図。

【図４】アタック係数から強調係数を計算する場合の関
係を示す図。

【図５】ダイナミックレンジ圧縮の比率を変化させたと
きの入力と出力の関係を示す図。

【図６】図２中の周波数シフト器２０２の具体例を示す
ブロック図。

【図７】この発明装置をコンピュータにより機能させる
場合の構成例を示すブロック図。

【図８】図７に示した装置の処理手順の例を示す流れ
図。

【図９】この発明の効果を説明するための波形図。

【図１０】従来技術を示すブロック図。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力信号の立上りが急激な部分（アタッ
   ク部分）を検出する過程と、 上記入力信号の検出したそのアタック部分を強調する過
   程とを有することを特徴とする信号処理方法。
2. 【請求項２】 音響信号を複数の周波数帯域に分割する
   過程と、 これら分割された周波数帯域信号中の、予め決められた
   周波数以上の帯域信号ごとに、その帯域信号を上記予め
   決められた周波数付近帯域信号に周波数シフトする過程
   と、 上記各周波数帯域信号ごとに、その信号の立上りが急激
   な部分（アタック部分）をそれぞれ検出する過程と、 上記予め決められた周波数以下の帯域信号のその検出さ
   れたアタック部分を、上記周波数シフトされた帯域信号
   の、その帯域信号について検出されたアタック部分を、
   それぞれ強調する過程と、 上記予め決められた周波数以下の帯域信号に対するアタ
   ック部分の強調がなされると、上記周波数シフトされた
   帯域信号のアタック部分の強調を弱めるように上記周波
   数シフトされた帯域信号に重み付けする過程と、 上記重み付けされた周波数シフト帯域信号と上記予め決
   められた周波数以下の上記アタック部分が強調された帯
   域信号とを合成する過程とを有する信号処理方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２の方法において、 上記アタック部分の検出は、入力された信号の短時間平
   均値と、その入力された信号の長時間平均値との差異を
   アタック係数として求め、アタック係数の大小に応じて
   アタック部分を求めることを特徴とする信号処理方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載の方法において、 上記アタック係数に応じた圧縮比率をもって上記アタッ
   ク部分を強調して、信号のダイナミックレンジを同時に
   圧縮することを特徴とする信号処理方法。
5. 【請求項５】 入力信号が入力されてその入力信号の立
   上りの程度を求めてアタック強調係数として出力するア
   タック強調係数計算手段と、 上記入力信号と上記アタック強調係数が入力されて、そ
   の入力信号の立上りが急激な部分を上記アタック強調係
   数に応じて強調して出力するアタック強調手段とを具備
   する信号処理装置。
6. 【請求項６】 音響信号が入力されて複数の周波数帯域
   信号に分割して出力する周波数帯域分割手段と、 上記分割された周波数帯域信号中の予め決められた周波
   数以上の周波数帯域信号ごとにこれら周波数帯域信号を
   上記予め決められた周波数付近に周波数シフトする周波
   数シフト手段と、 上記分割された各周波数帯域信号ごとにその帯域信号又
   は上記周波数シフトされた帯域信号が入力されて、その
   入力された信号の立上りの程度を求めてアタック強調係
   数として出力するアタック強調係数計算手段と、 上記予め決められた周波数以下の周波数帯域信号を、ま
   た上記予め決められた周波数以上の周波数帯域信号につ
   いてはそれぞれその周波数シフトされた帯域信号を、そ
   れぞれ対応するアタック強調係数により強調するアタッ
   ク強調手段と、 上記予め決められた周波数以上のアタック強調された周
   波数シフト帯域信号に、上記予め決められた周波数以下
   のアタック強調係数に応じ、これにより強く強調される
   場合は、強調を弱くするような重み付けを行う重み付け
   手段と、 上記予め決められた周波数以下のアタック強調された周
   波数帯域信号と、上記重み付けされた周波数シフト帯域
   信号とを合成して出力する合成手段とを具備する信号処
   理装置。
7. 【請求項７】 請求項５又は６記載の装置において、 上記アタック強調係数計算手段は入力された信号の短時
   間平均値を求める手段と、上記入力された信号の長時間
   平均値を求める手段と、上記短時間平均値と上記長時間
   平均値の差異を示す値より上記アタック強調係数を求め
   る手段とよりなることを特徴とする信号処理装置。
8. 【請求項８】 請求項５乃至７の何れかに記載の装置に
   おいて、 上記アタック強調係数計算手段は、上記アタック強調係
   数に応じた圧縮比率を有するアタック強調係数を計算す
   る手段であることを特徴とする信号処理装置。
9. 【請求項９】 請求項１乃至４の何れかの方法をコンピ
   ュータに実行させるプログラムを記録した記録媒体。