JP2002118433A - デジタル・オーディオ・ダイナミックレンジ圧縮装置及び方法 - Google Patents
デジタル・オーディオ・ダイナミックレンジ圧縮装置及び方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 実現が容易でコストのかからないデジタル・
オーディオ・ダイナミックレンジ圧縮システムの提供。 【解決手段】 デジタル・オーディオ・ダイナミックレ
ンジ圧縮装置(４０)が第１と第２のオーディオ入力サン
プルを受け取り、これらサンプルの２乗平均平方根を生
成する２乗平均平方根推定装置(４６)を含む。利得演算
装置(５０)が２乗平均平方根を受け取り、対数、即ちｄ
Ｂ領域においてではなく線形領域において各入力サンプ
ルの利得を演算する。最小値選択装置(５４)が各入力サ
ンプルの演算された利得を受け取り、最小値を演算す
る。アタック及びリリース・フィルタ(５６)がこの最小
利得値を受け取り、アタックとリリース係数に従ってこ
の最小利得値をフィルタし、利得出力を発生する。乗算
器(５８)はこの利得出力を受け取り、第１と第２のオー
ディオ入力サンプルに上記利得出力を乗算する。
オーディオ・ダイナミックレンジ圧縮システムの提供。 【解決手段】 デジタル・オーディオ・ダイナミックレ
ンジ圧縮装置(４０)が第１と第２のオーディオ入力サン
プルを受け取り、これらサンプルの２乗平均平方根を生
成する２乗平均平方根推定装置(４６)を含む。利得演算
装置(５０)が２乗平均平方根を受け取り、対数、即ちｄ
Ｂ領域においてではなく線形領域において各入力サンプ
ルの利得を演算する。最小値選択装置(５４)が各入力サ
ンプルの演算された利得を受け取り、最小値を演算す
る。アタック及びリリース・フィルタ(５６)がこの最小
利得値を受け取り、アタックとリリース係数に従ってこ
の最小利得値をフィルタし、利得出力を発生する。乗算
器(５８)はこの利得出力を受け取り、第１と第２のオー
ディオ入力サンプルに上記利得出力を乗算する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、デジタル
信号処理システム及び方法に関し、具体的には、デジタ
ル・オーディオ・ダイナミックレンジ圧縮装置及び方法
に関する。 関連出願 本特許出願は、本明細書に参考文献として取り入れられ
ている、１９９８年１１月１６日出願の「低コストで実
現するダイナミックレンジ圧縮装置」という名称の仮出
願No.６０/１０８,６８４と、１９９８年１１月２５日
出願の「逆数の近似値を求めるためのデジタル信号処理
回路、システム及び方法」という名称の仮出願シリアル
番号No.６０/１０９,８８２の利益を請求するものであ
る。本特許出願は、１９９９年出願の「デジタル・オー
ディオ・ダイナミックレンジ圧縮装置及び方法」という
タイトルの同時継続仮出願以外の出願xx/xxx、xxx(アト
ーニー・ドケット番号no.TI-２６９１２、０３２３５
０.B０７２)に関連する。
信号処理システム及び方法に関し、具体的には、デジタ
ル・オーディオ・ダイナミックレンジ圧縮装置及び方法
に関する。 関連出願 本特許出願は、本明細書に参考文献として取り入れられ
ている、１９９８年１１月１６日出願の「低コストで実
現するダイナミックレンジ圧縮装置」という名称の仮出
願No.６０/１０８,６８４と、１９９８年１１月２５日
出願の「逆数の近似値を求めるためのデジタル信号処理
回路、システム及び方法」という名称の仮出願シリアル
番号No.６０/１０９,８８２の利益を請求するものであ
る。本特許出願は、１９９９年出願の「デジタル・オー
ディオ・ダイナミックレンジ圧縮装置及び方法」という
タイトルの同時継続仮出願以外の出願xx/xxx、xxx(アト
ーニー・ドケット番号no.TI-２６９１２、０３２３５
０.B０７２)に関連する。
【０００２】
【従来の技術】すべてのオーディオ・システムは、最小
振幅から最大振幅までの入力オーディオ信号の再生を行
うために限られたダイナミックレンジを具備している。
オーディオ信号は瞬間的高振幅と組み合わされる小振幅
のインタバルから成る場合が多い。例えば１曲の音楽に
は時折パーカッション楽器の音が交じった静かな声が含
まれる。このような音楽は、デジタル・オーディオ・シ
ステムのダイナミックレンジを管理するという問題を生
じる。なぜなら、このタイプの音楽の全ダイナミックレ
ンジに適合させることはコストがかかるからである。さ
らに、最大振幅エピソードに適合するようにシステムが
常時スケーリングを行う場合、小振幅エピソードの音質
が落ちる可能性がある。ダイナミックレンジ圧縮は、小
振幅信号の大きな減損を伴うことなく高振幅信号に適合
するために用いられる技術である。
振幅から最大振幅までの入力オーディオ信号の再生を行
うために限られたダイナミックレンジを具備している。
オーディオ信号は瞬間的高振幅と組み合わされる小振幅
のインタバルから成る場合が多い。例えば１曲の音楽に
は時折パーカッション楽器の音が交じった静かな声が含
まれる。このような音楽は、デジタル・オーディオ・シ
ステムのダイナミックレンジを管理するという問題を生
じる。なぜなら、このタイプの音楽の全ダイナミックレ
ンジに適合させることはコストがかかるからである。さ
らに、最大振幅エピソードに適合するようにシステムが
常時スケーリングを行う場合、小振幅エピソードの音質
が落ちる可能性がある。ダイナミックレンジ圧縮は、小
振幅信号の大きな減損を伴うことなく高振幅信号に適合
するために用いられる技術である。
【０００３】ダイナミックレンジ圧縮システムによって
ダイナミック・スケーリングが行われ、高振幅エピソー
ドに行き当たったとき、システムの利得が高振幅エピソ
ードに適合するようスケーリングが行われる。また、よ
り小さい振幅信号が存在する場合にはシステムによって
自動的に再スケーリングが行われる。このようなダイナ
ミックレンジの圧縮システムは一般にコストがかかり実
現が困難である。
ダイナミック・スケーリングが行われ、高振幅エピソー
ドに行き当たったとき、システムの利得が高振幅エピソ
ードに適合するようスケーリングが行われる。また、よ
り小さい振幅信号が存在する場合にはシステムによって
自動的に再スケーリングが行われる。このようなダイナ
ミックレンジの圧縮システムは一般にコストがかかり実
現が困難である。
【０００４】ハイエンド・オーディオ・システムでは、
高いコストと実現性の難しさは容易に正当化され吸収さ
れる。しかし、ダイナミックレンジ圧縮によってシステ
ムの音質を大きく改善できるパーソナル・コンピュータ
やラップトップ・コンピュータのようなマーケット分野
が存在する。これらの利用分野では、ダイナミックレン
ジの圧縮実現のための高コストは容易に吸収することが
できない。
高いコストと実現性の難しさは容易に正当化され吸収さ
れる。しかし、ダイナミックレンジ圧縮によってシステ
ムの音質を大きく改善できるパーソナル・コンピュータ
やラップトップ・コンピュータのようなマーケット分野
が存在する。これらの利用分野では、ダイナミックレン
ジの圧縮実現のための高コストは容易に吸収することが
できない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】実現が容易でコストの
かからないデジタル・オーディオ・ダイナミックレンジ
圧縮システム及び方法の提供が望まれる。
かからないデジタル・オーディオ・ダイナミックレンジ
圧縮システム及び方法の提供が望まれる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの局面で
は、デジタル・オーディオ・ダイナミックレンジ圧縮装
置の中に、オーディオ入力サンプルを受け取り、そのサ
ンプルの属性推定値を出力する属性推定装置が含まれ
る。利得演算装置がこの属性推定値を受け取り、対数、
即ちｄＢ領域ではなく、線形領域でオーディオ入力サン
プルの利得演算が行われる。この利得はフィルタによっ
て受け取られ、平滑化されて利得出力が行われる。乗算
器がこの利得出力を受け取り、オーディオ入力サンプル
にこの利得出力が乗算される。
は、デジタル・オーディオ・ダイナミックレンジ圧縮装
置の中に、オーディオ入力サンプルを受け取り、そのサ
ンプルの属性推定値を出力する属性推定装置が含まれ
る。利得演算装置がこの属性推定値を受け取り、対数、
即ちｄＢ領域ではなく、線形領域でオーディオ入力サン
プルの利得演算が行われる。この利得はフィルタによっ
て受け取られ、平滑化されて利得出力が行われる。乗算
器がこの利得出力を受け取り、オーディオ入力サンプル
にこの利得出力が乗算される。
【０００７】本発明の別の局面では、デジタル・オーデ
ィオ・ダイナミックレンジ圧縮装置の中に、第１と第２
のオーディオ入力サンプルを受け取り、２乗平均平方根
の算出演算が可能な２乗平均平方根推定装置と、この２
乗平均平方根を受け取り、最大値の選択演算が可能な最
大値選択装置が含まれる。次いで、利得演算装置が２乗
平均平方根の最大値を受け取り、対数(ｄＢ)領域への変
換及び対数(ｄＢ)領域からの変換を行うことなく線形領
域で利得演算を行う。次いで、この演算された利得はア
タックとリリース係数に従ってフィルタされ利得出力が
発生される。次いで、この利得出力は乗算器へ出力さ
れ、第１と第２のオーディオ入力サンプルにこの利得出
力が乗算される。
ィオ・ダイナミックレンジ圧縮装置の中に、第１と第２
のオーディオ入力サンプルを受け取り、２乗平均平方根
の算出演算が可能な２乗平均平方根推定装置と、この２
乗平均平方根を受け取り、最大値の選択演算が可能な最
大値選択装置が含まれる。次いで、利得演算装置が２乗
平均平方根の最大値を受け取り、対数(ｄＢ)領域への変
換及び対数(ｄＢ)領域からの変換を行うことなく線形領
域で利得演算を行う。次いで、この演算された利得はア
タックとリリース係数に従ってフィルタされ利得出力が
発生される。次いで、この利得出力は乗算器へ出力さ
れ、第１と第２のオーディオ入力サンプルにこの利得出
力が乗算される。
【０００８】本発明のさらに別の局面では、オーディオ
・ダイナミックレンジの圧縮方法の中に、左の入力サン
プルと右の入力サンプルとを受け取り、各サンプルの２
乗平均平方根を推定し、線形領域で各サンプルの利得演
算を行うステップが含まれる。最小利得が選択され、ユ
ーザー指定のアタックとリリース係数とに従ってフィル
タされ利得出力が発生される。次いで、左の入力サンプ
ルと右の入力サンプルにこの利得出力が乗算され、左右
のオーディオ出力サンプルが発生される。
・ダイナミックレンジの圧縮方法の中に、左の入力サン
プルと右の入力サンプルとを受け取り、各サンプルの２
乗平均平方根を推定し、線形領域で各サンプルの利得演
算を行うステップが含まれる。最小利得が選択され、ユ
ーザー指定のアタックとリリース係数とに従ってフィル
タされ利得出力が発生される。次いで、左の入力サンプ
ルと右の入力サンプルにこの利得出力が乗算され、左右
のオーディオ出力サンプルが発生される。
【０００９】本発明の技術的利点として、本発明のデジ
タル・オーディオ・ダイナミックレンジ圧縮装置の実現
に伴いコストが著しく減少するということがある。本発
明によるシステム設計の改変によってコストが下がり、
本発明の単純化から生じる音質の低下が小さいために、
消費者用製品マーケットの一部分野で、費用効率良く製
品が提供する音質が改善されたものとなる。本発明をよ
りよく理解するために添付図面を参照しながら以下説明
する。
タル・オーディオ・ダイナミックレンジ圧縮装置の実現
に伴いコストが著しく減少するということがある。本発
明によるシステム設計の改変によってコストが下がり、
本発明の単純化から生じる音質の低下が小さいために、
消費者用製品マーケットの一部分野で、費用効率良く製
品が提供する音質が改善されたものとなる。本発明をよ
りよく理解するために添付図面を参照しながら以下説明
する。
【００１０】
【発明の実施の態様】図１は「オーディオ・ミキシング
用デジタル複合型リミタ/コンプレッサ」(Lu、L.著、第
８回オーディオ・エンジニアリングン協会地区大会、１
９９７年６月、p.３８〜４１)の中で説明されたタイプ
の従来方式によるデジタル・オーディオ圧縮装置１０を
示す機能ブロック図である。説明を単純にするために、
図１には単一のチャンネルしか示されていない。ダイナ
ミックレンジ圧縮装置１０には、到来オーディオ入力信
号を２乗する２乗演算装置(２乗演算用ブロック１２)と
２乗された信号をフィルタするフィルタ１４が含まれ
る。図示のように、フィルタ１４は１次ＩＩＲフィルタ
のようなローパス・フィルタ(ＬＰ)であってもよい。２
乗演算装置１２とフィルタ１４は到来信号の振幅の２乗
平均平方根(ＲＭＳ)値の推定値を演算し、最大値演算ブ
ロック(回路１６)へ出力する。次いで、２つのチャンネ
ルのＲＭＳ値の最大値が最大値演算ブロック１６によっ
て選択される。ＲＭＳレベル推定値は信号のラウドネス
を感じる人間の聴覚を反映するものであり、最大値は信
号の瞬間的振幅を記述する値である。
用デジタル複合型リミタ/コンプレッサ」(Lu、L.著、第
８回オーディオ・エンジニアリングン協会地区大会、１
９９７年６月、p.３８〜４１)の中で説明されたタイプ
の従来方式によるデジタル・オーディオ圧縮装置１０を
示す機能ブロック図である。説明を単純にするために、
図１には単一のチャンネルしか示されていない。ダイナ
ミックレンジ圧縮装置１０には、到来オーディオ入力信
号を２乗する２乗演算装置(２乗演算用ブロック１２)と
２乗された信号をフィルタするフィルタ１４が含まれ
る。図示のように、フィルタ１４は１次ＩＩＲフィルタ
のようなローパス・フィルタ(ＬＰ)であってもよい。２
乗演算装置１２とフィルタ１４は到来信号の振幅の２乗
平均平方根(ＲＭＳ)値の推定値を演算し、最大値演算ブ
ロック(回路１６)へ出力する。次いで、２つのチャンネ
ルのＲＭＳ値の最大値が最大値演算ブロック１６によっ
て選択される。ＲＭＳレベル推定値は信号のラウドネス
を感じる人間の聴覚を反映するものであり、最大値は信
号の瞬間的振幅を記述する値である。
【００１１】従来方式によるダイナミックレンジ圧縮装
置では、利得演算は１０を底とする対数(ｄＢ)領域で行
われる。したがって、最大値は１０を底とする対数変換
器１８へ出力され、この変換器によってそのｄＢ出力値
が利得演算ブロック２０へ出力される。次いで、この演
算された利得は１０を底とする対数領域から線形空間領
域へ逆対数回路(機能ブロック２２)によって逆変換され
る。一般に、従来のシステムでは、ルックアップ・テー
ブルや特別の対数演算用ハードウェアを用いて対数変換
と逆対数変換とが行われるが、これらを行うにはコスト
がかかる。次いで、得られた利得値はアタックおよびリ
リース段２４へ出力され、この段を使って、耳に心地よ
い利得の変化が結果として生み出される静的応答曲線に
対して圧縮装置が近づいたり離れるたりするスピード
(レート)の制御が行われる。次いで、この出力値は遅延
回路(機能ブロック３０)において所定の量だけ遅延され
た後オーディオ入力信号に乗算される。
置では、利得演算は１０を底とする対数(ｄＢ)領域で行
われる。したがって、最大値は１０を底とする対数変換
器１８へ出力され、この変換器によってそのｄＢ出力値
が利得演算ブロック２０へ出力される。次いで、この演
算された利得は１０を底とする対数領域から線形空間領
域へ逆対数回路(機能ブロック２２)によって逆変換され
る。一般に、従来のシステムでは、ルックアップ・テー
ブルや特別の対数演算用ハードウェアを用いて対数変換
と逆対数変換とが行われるが、これらを行うにはコスト
がかかる。次いで、得られた利得値はアタックおよびリ
リース段２４へ出力され、この段を使って、耳に心地よ
い利得の変化が結果として生み出される静的応答曲線に
対して圧縮装置が近づいたり離れるたりするスピード
(レート)の制御が行われる。次いで、この出力値は遅延
回路(機能ブロック３０)において所定の量だけ遅延され
た後オーディオ入力信号に乗算される。
【００１２】図２は本発明の教示に従うデジタル・オー
ディオ・ダイナミックレンジ圧縮装置４０と方法の実施
例を示す機能ブロック図である。本発明のダイナミック
レンジ圧縮装置４０は図１に図示のタイプの従来のシス
テムよりあまりコストを要しない。ダイナミックレンジ
圧縮装置４０が左右にチャンネルを備えて図示されてい
る。本発明のダイナミックレンジ圧縮装置４０は、絶対
値演算回路(機能ブロック４２)とフィルタ４６とを含む
ＲＭＳ検出器(エネルギー推定装置)を具備している。こ
れと比べて、従来のシステムでは、絶対値演算装置より
実現にコストがかかる２乗演算装置を用いてＲＭＳ値の
推定が行われる。絶対値演算ブロック４２によって左右
のオーディオ入力信号の絶対値が選ばれる。フィルタ４
６は、ダウンロード可能なユーザー指定時定数(係数)を
用いる１次、即ちアルファフィルタであることが望まし
い。最も単純な構成として、αの値を２の冪数、即ち正
順符号付きディジット表現となるように選ぶことができ
る。 CSD＝C12-1 + C22-2 + C32-3 + + Cn2-n
ディオ・ダイナミックレンジ圧縮装置４０と方法の実施
例を示す機能ブロック図である。本発明のダイナミック
レンジ圧縮装置４０は図１に図示のタイプの従来のシス
テムよりあまりコストを要しない。ダイナミックレンジ
圧縮装置４０が左右にチャンネルを備えて図示されてい
る。本発明のダイナミックレンジ圧縮装置４０は、絶対
値演算回路(機能ブロック４２)とフィルタ４６とを含む
ＲＭＳ検出器(エネルギー推定装置)を具備している。こ
れと比べて、従来のシステムでは、絶対値演算装置より
実現にコストがかかる２乗演算装置を用いてＲＭＳ値の
推定が行われる。絶対値演算ブロック４２によって左右
のオーディオ入力信号の絶対値が選ばれる。フィルタ４
６は、ダウンロード可能なユーザー指定時定数(係数)を
用いる１次、即ちアルファフィルタであることが望まし
い。最も単純な構成として、αの値を２の冪数、即ち正
順符号付きディジット表現となるように選ぶことができ
る。 CSD＝C12-1 + C22-2 + C32-3 + + Cn2-n
【００１３】このような構成によって乗算の代わりに桁
送りと加算演算の利用が可能となる。最も効率の良い式
で表されるフィルタが、 y(n) = αx(n) + (1-α)y(n-1) である場合、この式を下記のように因数分解することが
できる： y(n) = y(n-1) + α[x(n) - y(n-1)]
送りと加算演算の利用が可能となる。最も効率の良い式
で表されるフィルタが、 y(n) = αx(n) + (1-α)y(n-1) である場合、この式を下記のように因数分解することが
できる： y(n) = y(n-1) + α[x(n) - y(n-1)]
【００１４】これをさらに単純化することによって一度
だけ実行される乗算演算(桁送りと加算)が可能になる。
１次(アルファ)フィルタの機能ブロック図を図３に示
し、以下さらに詳細に説明する。
だけ実行される乗算演算(桁送りと加算)が可能になる。
１次(アルファ)フィルタの機能ブロック図を図３に示
し、以下さらに詳細に説明する。
【００１５】図１に図示のタイプの従来のシステムとの
著しい違いは、演算された利得のｄＢ(対数領域)への変
換及びその後に続く逆対数変換を行わずに線形空間にお
いて本発明の利得演算を行う点である。図２に図示のよ
うに、双方のチャンネルのフィルタされたＲＭＳ推定値
は利得演算回路(ブロック５０)へ直接出力される。この
利得は下記アルゴリズムを用いて演算される： I > Tの場合
著しい違いは、演算された利得のｄＢ(対数領域)への変
換及びその後に続く逆対数変換を行わずに線形空間にお
いて本発明の利得演算を行う点である。図２に図示のよ
うに、双方のチャンネルのフィルタされたＲＭＳ推定値
は利得演算回路(ブロック５０)へ直接出力される。この
利得は下記アルゴリズムを用いて演算される： I > Tの場合
【数１】 その他の場合 g = 1 但し、 ｇ＝線形空間における利得 Ｋ＝ユーザー指定圧縮比 Ｉ＝ＭＸで除したフィルタ・ブロック４６からの出力値 Ｔ＝ユーザー指定閾値 ＭＸ＝最大可能な信号値(システム指定)
【００１６】上記式で、ＫおよびＴは双方ともダウンロ
ードされるので、除算が下記の式に対してのみ必要とな
るようにシステムを構成することが望ましい。
ードされるので、除算が下記の式に対してのみ必要とな
るようにシステムを構成することが望ましい。
【数２】 次いで、この式にダウンロードした定数値
【数３】 が乗ぜられる。
【００１７】この除算演算はコストのかかるものになる
傾向があるので、「デジタル信号処理チェック・システ
ム」と「逆数値の近似実現方法」に記載されている近似
演算法を使用してもよい。このようにして各チャンネル
に対する利得が演算され、次いで、２つの利得値のうち
最小値がブロック５４で決定され、下記ようにアタック
及びリリース・ブロック５６でフィルタされる。 ｇc < go の場合 ｇn ＝ αaｇc + (1 - αa)ｇo その他の場合 ｇn ＝ αdｇc + (1 - αd)ｇo 但し、 ｇn＝新しい利得 ｇc＝ブロック５０からの演算された利得 ｇo＝前回のサンプルに適用された古い利得 αa＝ユーザー指定アタックα値 αd＝ユーザー指定減衰α値
傾向があるので、「デジタル信号処理チェック・システ
ム」と「逆数値の近似実現方法」に記載されている近似
演算法を使用してもよい。このようにして各チャンネル
に対する利得が演算され、次いで、２つの利得値のうち
最小値がブロック５４で決定され、下記ようにアタック
及びリリース・ブロック５６でフィルタされる。 ｇc < go の場合 ｇn ＝ αaｇc + (1 - αa)ｇo その他の場合 ｇn ＝ αdｇc + (1 - αd)ｇo 但し、 ｇn＝新しい利得 ｇc＝ブロック５０からの演算された利得 ｇo＝前回のサンプルに適用された古い利得 αa＝ユーザー指定アタックα値 αd＝ユーザー指定減衰α値
【００１８】アタック及びリリース(減衰)フィルタによ
ってアタック及びリリース(遅延)時定数が設定され、こ
の定数によって耳に心地よい利得変化を生み出すことが
可能になる。アルファ・フィルタによって本発明のアタ
ック及びリリース・フィルタリングを実現することがで
きる。
ってアタック及びリリース(遅延)時定数が設定され、こ
の定数によって耳に心地よい利得変化を生み出すことが
可能になる。アルファ・フィルタによって本発明のアタ
ック及びリリース・フィルタリングを実現することがで
きる。
【００１９】次いで、従来のシステムの場合のようにサ
ンプルの遅延を被ることなく、演算された利得に左のオ
ーディオ入力サンプルと右のオーディオ入力サンプルと
が乗算される。左のオーディオ出力サンプルと右のオー
ディオ出力サンプルの出力が発生される。
ンプルの遅延を被ることなく、演算された利得に左のオ
ーディオ入力サンプルと右のオーディオ入力サンプルと
が乗算される。左のオーディオ出力サンプルと右のオー
ディオ出力サンプルの出力が発生される。
【００２０】図３は、本発明のダイナミックレンジ圧縮
装置で使用される例示的アルファ・フィルタ４６のブロ
ック図である。フィルタ４６には加算器７０と遅延ブロ
ック７２が含まれる。入力サンプルｘ(ｎ)、即ちαは遅
延サンプル１−αと加算され、出力サンプルｙ(ｎ)が生
み出される。
装置で使用される例示的アルファ・フィルタ４６のブロ
ック図である。フィルタ４６には加算器７０と遅延ブロ
ック７２が含まれる。入力サンプルｘ(ｎ)、即ちαは遅
延サンプル１−αと加算され、出力サンプルｙ(ｎ)が生
み出される。
【００２１】このようにして構成された本発明のダイナ
ミックレンジ圧縮装置によって、実現コストと難しさを
実質的に減らす単純化された方法でオーディオ信号の処
理が行われる。要約すれば、本発明のダイナミックレン
ジ圧縮装置では、２乗演算装置が、ＲＭＳ推定値を求め
る絶対値関数機能に改変され、対数変換と逆対数変換を
必要とせずに線形領域において利得演算が行われ、遅延
ブロックが除去される。さらに、コストのかかる除算の
代わりに近似法を利用することができる。この結果、本
システムでは実質的減損を伴わずにダイナミックレンジ
の圧縮が行われる。本発明は、良好な音質が望まれては
いるが従来のシステムに関連する高コストに我慢できな
い消費マーケットの一部特定分野用として特に適してい
る。
ミックレンジ圧縮装置によって、実現コストと難しさを
実質的に減らす単純化された方法でオーディオ信号の処
理が行われる。要約すれば、本発明のダイナミックレン
ジ圧縮装置では、２乗演算装置が、ＲＭＳ推定値を求め
る絶対値関数機能に改変され、対数変換と逆対数変換を
必要とせずに線形領域において利得演算が行われ、遅延
ブロックが除去される。さらに、コストのかかる除算の
代わりに近似法を利用することができる。この結果、本
システムでは実質的減損を伴わずにダイナミックレンジ
の圧縮が行われる。本発明は、良好な音質が望まれては
いるが従来のシステムに関連する高コストに我慢できな
い消費マーケットの一部特定分野用として特に適してい
る。
【００２２】図２に明白に示されている本発明によっ
て、左右双方のチャンネル利得が演算され、次いで、ア
タック及びリリースフィルタリングに先行して最小値の
選択が行われることが注目される。しかし、本発明はま
た、ＲＭＳの推定後、かつ、利得演算に先行して最大値
を選択し、左右両チャンネルのサンプル当たり１回限り
の利得演算を実行するようにするシステムをも含むもの
である。
て、左右双方のチャンネル利得が演算され、次いで、ア
タック及びリリースフィルタリングに先行して最小値の
選択が行われることが注目される。しかし、本発明はま
た、ＲＭＳの推定後、かつ、利得演算に先行して最大値
を選択し、左右両チャンネルのサンプル当たり１回限り
の利得演算を実行するようにするシステムをも含むもの
である。
【００２３】いくつかの本発明の実施例とその利点につ
いて詳細に説明してきたが、本発明の教示と添付クレー
ムに記載の本発明の精神と範囲から逸脱することなく、
変改、変更、交換、変形、修正及び改造を本発明におい
て行うことが可能であることが理解されるべきである。
上記説明に関して以下の項目の開示を行うこととする。
いて詳細に説明してきたが、本発明の教示と添付クレー
ムに記載の本発明の精神と範囲から逸脱することなく、
変改、変更、交換、変形、修正及び改造を本発明におい
て行うことが可能であることが理解されるべきである。
上記説明に関して以下の項目の開示を行うこととする。
【００２４】１. 請求項１に記載の圧縮装置におい
て、属性推定装置が、第１と第２のオーディオ入力サン
プルを受け取り、そのサンプルの絶対値の演算が可能な
絶対値演算装置と、その絶対値を受け取り、 y(n) = y(n-1) + α[x(n) - y(n-1)] を発生するよう作動可能なアルファ・フィルタと、を有
する圧縮装置。但し、 ｘ(ｎ)＝フィルタへの入力値 ｙ(ｎ)＝フィルタからの出力値 α＝ユーザー指定係数
て、属性推定装置が、第１と第２のオーディオ入力サン
プルを受け取り、そのサンプルの絶対値の演算が可能な
絶対値演算装置と、その絶対値を受け取り、 y(n) = y(n-1) + α[x(n) - y(n-1)] を発生するよう作動可能なアルファ・フィルタと、を有
する圧縮装置。但し、 ｘ(ｎ)＝フィルタへの入力値 ｙ(ｎ)＝フィルタからの出力値 α＝ユーザー指定係数
【００２５】２. 利得演算装置が下記式の演算が可能
である請求項１に記載の圧縮装置。 I > Tの場合
である請求項１に記載の圧縮装置。 I > Tの場合
【数４】 その他の場合 ｇ = 1 但し、 ｇ＝線形空間における利得 Ｋ＝ユーザー指定圧縮比 Ｉ＝ＭＸで除したフィルタ・ブロック４６からの出力値 Ｔ＝ユーザー指定閾値 ＭＸ＝システム指定最大可能な信号値
【００２６】３. 下記式に従ってフィルタが平滑化を
行う請求項１に記載の圧縮装置。 ｇc < go の場合 ｇn ＝ αaｇc + (1 - αa)ｇo その他の場合 ｇn ＝ αdｇc + (1 - αd)ｇo 但し、 ｇn＝新しい利得 ｇc＝ブロック５０からの演算された利得 ｇo＝前回のサンプルに適用された古い利得 αa＝ユーザー指定アタックα値 αd＝ユーザー指定減衰α値
行う請求項１に記載の圧縮装置。 ｇc < go の場合 ｇn ＝ αaｇc + (1 - αa)ｇo その他の場合 ｇn ＝ αdｇc + (1 - αd)ｇo 但し、 ｇn＝新しい利得 ｇc＝ブロック５０からの演算された利得 ｇo＝前回のサンプルに適用された古い利得 αa＝ユーザー指定アタックα値 αd＝ユーザー指定減衰α値
【００２７】４. 属性推定装置が左右のオーディオ入
力サンプルの所定の属性を推定し、利得演算装置が左右
のオーディオ入力サンプルの双方の利得を演算し、フィ
ルタが左右のオーディオ入力サンプルの利得のうちの小
さい方の利得を平滑化する請求項１に記載の圧縮装置。
力サンプルの所定の属性を推定し、利得演算装置が左右
のオーディオ入力サンプルの双方の利得を演算し、フィ
ルタが左右のオーディオ入力サンプルの利得のうちの小
さい方の利得を平滑化する請求項１に記載の圧縮装置。
【００２８】５. 属性推定装置が、左右のオーディオ
入力サンプルの所定の属性を推定し、利得演算装置が左
右のオーディオ入力サンプルの属性のうちの大きい方の
属性の利得を演算する請求項１に記載の圧縮装置。
入力サンプルの所定の属性を推定し、利得演算装置が左
右のオーディオ入力サンプルの属性のうちの大きい方の
属性の利得を演算する請求項１に記載の圧縮装置。
【００２９】６. デジタル・オーディオ・ダイナミッ
クレンジ圧縮装置であって、第１と第２のオーディオ入
力サンプルを受け取り、それらサンプルの２乗平均平方
根の演算出力が可能な２乗平均平方根推定装置と、２乗
平均平方根を受け取り、その２乗平均平方根の最大値の
選択が可能な最大値選択装置と、２乗平均平方根の上記
最大値を受け取り、線形領域において利得の演算が可能
な利得演算装置と、上記利得を受け取り、アタックとリ
リース係数に従って上記利得をフィルタし、利得出力の
発生が可能なアタック及びリリース・フィルタと、利得
出力を受け取り、第１と第２のオーディオ入力サンプル
に上記利得出力の乗算が可能な乗算器と、を有する圧縮
装置。
クレンジ圧縮装置であって、第１と第２のオーディオ入
力サンプルを受け取り、それらサンプルの２乗平均平方
根の演算出力が可能な２乗平均平方根推定装置と、２乗
平均平方根を受け取り、その２乗平均平方根の最大値の
選択が可能な最大値選択装置と、２乗平均平方根の上記
最大値を受け取り、線形領域において利得の演算が可能
な利得演算装置と、上記利得を受け取り、アタックとリ
リース係数に従って上記利得をフィルタし、利得出力の
発生が可能なアタック及びリリース・フィルタと、利得
出力を受け取り、第１と第２のオーディオ入力サンプル
に上記利得出力の乗算が可能な乗算器と、を有する圧縮
装置。
【００３０】７. 項目６に記載の圧縮装置において、
２乗平均平方根推定装置が、第１と第２のオーディオ入
力サンプルを受け取り、それらのサンプルの絶対値の演
算が可能な絶対値演算装置と、絶対値を受け取り、 y(n) = y(n-1) + α[x(n) - y(n-1)] を発生よう作動可能なアルファ・フィルタと、を有する
圧縮装置。但し、 ｘ(ｎ)＝フィルタへの入力値 ｙ(ｎ)＝フィルタからの出力値 α＝ユーザー指定係数
２乗平均平方根推定装置が、第１と第２のオーディオ入
力サンプルを受け取り、それらのサンプルの絶対値の演
算が可能な絶対値演算装置と、絶対値を受け取り、 y(n) = y(n-1) + α[x(n) - y(n-1)] を発生よう作動可能なアルファ・フィルタと、を有する
圧縮装置。但し、 ｘ(ｎ)＝フィルタへの入力値 ｙ(ｎ)＝フィルタからの出力値 α＝ユーザー指定係数
【００３１】８. 上記利得演算装置が下記式を演算が
可能である項目６に記載の圧縮装置。 I > Tの場合
可能である項目６に記載の圧縮装置。 I > Tの場合
【数５】 その他の場合 ｇ = 1 但し、 ｇ＝線形空間における利得 Ｋ＝ユーザー指定圧縮比 Ｉ＝ＭＸで除したフィルタ・ブロック４６からの出力値 Ｔ＝ユーザー指定閾値 ＭＸ＝システム指定最大可能な信号値
【００３２】９. 下記式に従ってアタック及びリリー
ス・フィルタがフィルタする項目６に記載の圧縮装置。 ｇc < go の場合 ｇn ＝ αaｇc + (1 - αa)ｇo その他の場合 ｇn ＝ αdｇc + (1 - αd)ｇo 但し、 ｇn＝新しい利得 ｇc＝ブロック５０から演算された利得 ｇo＝前回のサンプルに適用された古い利得 αa＝ユーザー指定アタックα値 αd＝ユーザー指定減衰α値
ス・フィルタがフィルタする項目６に記載の圧縮装置。 ｇc < go の場合 ｇn ＝ αaｇc + (1 - αa)ｇo その他の場合 ｇn ＝ αdｇc + (1 - αd)ｇo 但し、 ｇn＝新しい利得 ｇc＝ブロック５０から演算された利得 ｇo＝前回のサンプルに適用された古い利得 αa＝ユーザー指定アタックα値 αd＝ユーザー指定減衰α値
【００３３】１０. オーディオ・ダイナミックレンジ
圧縮方法であって、左の入力サンプルと右の入力サンプ
ルとを受け取るステップと、各サンプルの２乗平均平方
根を推定するステップと、線形領域において利得または
各サンプルを演算するステップと、最小利得を選択する
ステップと、アタック及びリリースが、ユーザー指定の
アタックとリリース係数に従って最小利得のフィルタを
行って利得出力を生成するステップと、左の入力サンプ
ルに上記利得出力を乗算して左のオーディオ出力を生成
するステップと、右の入力サンプルに上記利得出力を乗
算して左のオーディオ出力を生成するステップと、を有
する圧縮方法。
圧縮方法であって、左の入力サンプルと右の入力サンプ
ルとを受け取るステップと、各サンプルの２乗平均平方
根を推定するステップと、線形領域において利得または
各サンプルを演算するステップと、最小利得を選択する
ステップと、アタック及びリリースが、ユーザー指定の
アタックとリリース係数に従って最小利得のフィルタを
行って利得出力を生成するステップと、左の入力サンプ
ルに上記利得出力を乗算して左のオーディオ出力を生成
するステップと、右の入力サンプルに上記利得出力を乗
算して左のオーディオ出力を生成するステップと、を有
する圧縮方法。
【００３４】１１. 項目１０に記載の方法であって、
２乗平均平方根を推定するステップが、各サンプルの絶
対値を取得するステップと、上記絶対値の１次フィルタ
リングを行うステップと、を有する上記方法。
２乗平均平方根を推定するステップが、各サンプルの絶
対値を取得するステップと、上記絶対値の１次フィルタ
リングを行うステップと、を有する上記方法。
【００３５】１２. 項目１０に記載の方法において、
上記２乗平均平方根を推定するステップが、各サンプル
の絶対値を取得するステップと、下記式に従って１次フ
ィルタリングを行うステップとを有する上記方法。 y(n) = y(n-1) + α[x(n) - y(n-1)] 但し、 ｘ(ｎ)＝フィルタへの入力値 ｙ(ｎ)＝フィルタからの出力値絶対値 α＝ユーザー指定係数
上記２乗平均平方根を推定するステップが、各サンプル
の絶対値を取得するステップと、下記式に従って１次フ
ィルタリングを行うステップとを有する上記方法。 y(n) = y(n-1) + α[x(n) - y(n-1)] 但し、 ｘ(ｎ)＝フィルタへの入力値 ｙ(ｎ)＝フィルタからの出力値絶対値 α＝ユーザー指定係数
【００３６】１３. 上記利得演算ステップによって下
記式が演算される項目１０に記載の方法。 I > Tの場合
記式が演算される項目１０に記載の方法。 I > Tの場合
【数６】 その他の場合 ｇ = 1 但し、 ｇ＝線形空間における利得 Ｋ＝ユーザー指定圧縮比 Ｉ＝ＭＸで除したフィルタ・ブロック４６からの出力値 Ｔ＝ユーザー指定閾値 ＭＸ＝システム指定最大可能な信号値
【００３７】１４. アタック及びリリース・フィルタ
リングが下記式を演算する項目１０に記載の方法。 ｇc < go の場合 ｇn ＝ αaｇc + (1 - αa)ｇo その他の場合 ｇn ＝ αdｇc + (1 - αd)ｇo 但し、 ｇn＝新しい利得 ｇc＝ブロック５０から演算された利得 ｇo＝前回のサンプルに適用された古い利得 αa＝ユーザー指定アタックα値 αd＝ユーザー指定減衰α値
リングが下記式を演算する項目１０に記載の方法。 ｇc < go の場合 ｇn ＝ αaｇc + (1 - αa)ｇo その他の場合 ｇn ＝ αdｇc + (1 - αd)ｇo 但し、 ｇn＝新しい利得 ｇc＝ブロック５０から演算された利得 ｇo＝前回のサンプルに適用された古い利得 αa＝ユーザー指定アタックα値 αd＝ユーザー指定減衰α値
【００３８】１５. デジタル・オーディオ・ダイナミ
ックレンジ圧縮装置であって、オーディオ入力サンプル
を受け取り、上記サンプルの所定の属性の推定が可能な
属性推定装置と、推定された属性を受け取り、線形領域
におけるオーディオ入力サンプルの利得の決定が可能な
利得演算装置と、上記利得演算装置が下記式の演算が可
能な請求項１に記載の圧縮装置と、を有し、 I > Tの場合
ックレンジ圧縮装置であって、オーディオ入力サンプル
を受け取り、上記サンプルの所定の属性の推定が可能な
属性推定装置と、推定された属性を受け取り、線形領域
におけるオーディオ入力サンプルの利得の決定が可能な
利得演算装置と、上記利得演算装置が下記式の演算が可
能な請求項１に記載の圧縮装置と、を有し、 I > Tの場合
【数７】 その他の場合 ｇ = 1 但し、 ｇ＝線形空間における利得 Ｋ＝ユーザー指定圧縮比 Ｉ＝ＭＸで除したフィルタ・ブロック４６からの出力値 Ｔ＝ユーザー指定閾値 ＭＸ＝システム指定最大可能な信号値 さらに、この場合、項目２後の利得演算が定数
【数８】 を受け取り、その定数に１/Ｉを乗算することによりデ
ジタル信号システムによって近似され、上記デジタル信
号システムが、信号を受け取る入力部と、信号の属性を
測定する回路構成であって、上記属性が、少なくとも一
部がＩの値と関連するようになっている回路構成と、Ｉ
が属する範囲の境界領域を特定する回路構成であって、
その境界領域が複数の境界領域の中の１つであり、さら
に、各境界領域が対応するスロープ値と第１と第２の端
点とを有する回路構成と、前記第１と第２の端点のうち
の一方から、Ｉの値の距離に等しい測定値に、Ｉがその
範囲内に入るものとして特定される境界領域に対応する
スロープ値を乗算した量の分だけ、第１と第２の端点の
うちの一方における逆数値を調整することにより近似逆
数値を決定する回路構成と、を有する前記圧縮装置。
ジタル信号システムによって近似され、上記デジタル信
号システムが、信号を受け取る入力部と、信号の属性を
測定する回路構成であって、上記属性が、少なくとも一
部がＩの値と関連するようになっている回路構成と、Ｉ
が属する範囲の境界領域を特定する回路構成であって、
その境界領域が複数の境界領域の中の１つであり、さら
に、各境界領域が対応するスロープ値と第１と第２の端
点とを有する回路構成と、前記第１と第２の端点のうち
の一方から、Ｉの値の距離に等しい測定値に、Ｉがその
範囲内に入るものとして特定される境界領域に対応する
スロープ値を乗算した量の分だけ、第１と第２の端点の
うちの一方における逆数値を調整することにより近似逆
数値を決定する回路構成と、を有する前記圧縮装置。
【図１】従来方式によるデジタル・オーディオ圧縮装置
の機能ブロック図である。
の機能ブロック図である。
【図２】本発明の教示に従うデジタル・オーディオ・ダ
イナミックレンジ圧縮装置と方法の実施例を示す機能ブ
ロック図である。
イナミックレンジ圧縮装置と方法の実施例を示す機能ブ
ロック図である。
【図３】本発明で用いる例示的アルファ・フィルタを示
すブロック図である。
すブロック図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 デジタル・オーディオ・ダイナミックレ
ンジ圧縮装置であって、 オーディオ入力サンプルを受け取り、前記サンプルの所
定の属性の推定演算が可能な属性推定装置と、 推定された属性を受け取り、線形領域においてオーディ
オ入力サンプルの利得の演算が可能な利得演算装置と、 前記利得を受け取り前記利得の平滑化演算が可能なフィ
ルタと、 前記平滑化された利得を受け取り、オーディオ入力サン
プルに前記平滑化された利得の乗算演算が可能な乗算器
と、を有することを特徴とする圧縮装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/408097 | 1999-09-27 | ||
| US09/408,097 US6757396B1 (en) | 1998-11-16 | 1999-09-27 | Digital audio dynamic range compressor and method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002118433A true JP2002118433A (ja) | 2002-04-19 |
| JP3497813B2 JP3497813B2 (ja) | 2004-02-16 |
Family
ID=23614861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000335226A Expired - Fee Related JP3497813B2 (ja) | 1999-09-27 | 2000-09-27 | デジタル・オーディオ・ダイナミックレンジ圧縮装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3497813B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009141471A (ja) * | 2007-12-04 | 2009-06-25 | Yamaha Corp | 自動音量補正装置 |
| JP2020005239A (ja) * | 2018-06-29 | 2020-01-09 | グォグァン エレクトリック カンパニー リミテッドＧｕｏｇｕａｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ | オーディオ信号ダイナミックレンジ圧縮 |
-
2000
- 2000-09-27 JP JP2000335226A patent/JP3497813B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009141471A (ja) * | 2007-12-04 | 2009-06-25 | Yamaha Corp | 自動音量補正装置 |
| JP2020005239A (ja) * | 2018-06-29 | 2020-01-09 | グォグァン エレクトリック カンパニー リミテッドＧｕｏｇｕａｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ | オーディオ信号ダイナミックレンジ圧縮 |
| CN110728985A (zh) * | 2018-06-29 | 2020-01-24 | 国光电器股份有限公司 | 音频信号动态范围压缩 |
| CN110728985B (zh) * | 2018-06-29 | 2022-07-19 | 国光电器股份有限公司 | 音频信号动态范围压缩 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3497813B2 (ja) | 2004-02-16 |
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