JP2005534980A - オーディオ明瞭度および了解度を改善するディジタル信号処理技術 - Google Patents

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Abstract

【課題】 オリジナルのサンプリングされた信号のマルチバンド処理および自動利得制御を実行する方法および装置を提供する。
【解決手段】 さまざまな実現例（図１Ｂ）によれば、アタック乗数およびリリース乗数がさまざまな手法で信号サンプルに適用されることによって、さまざまな効果を達成する。

Description

本願は、２００１年８月６日に出願された「DIGITAL SIGNAL PROCESSING TECHNIQUES FOR IMPROVING AUDIO CLARITY AND INTELLIGIBILITY」という米国特許出願第０９／９２７，５７８号の部分継続出願であり、この出願は、２０００年１２月２０日に出願された「TECHNIQUES FOR IMPROVING AUDIO CLARITY AND INTELLIGIBILITY AT REDUCED BIT RATES OVER A DIGITAL NETWORK」という米国特許出願第０９／６６９，０６９号の部分継続出願であり、これらの全ての開示内容が全ての目的のためにここで参照によって援用される。
本発明は、一般に、ディジタル信号処理に関し、より具体的には、さまざまなコンテキストにおけるディジタルオーディオ信号の処理に関する。
ある時点でインターネットの成長は、１８ヶ月ごとに倍になっていて、５７００万ドメインホストが１９９９年７月の時点であった。合衆国においては、人口の半分以上がインターネットへのアクセスを今や持っている。他のさまざまなコンテンツデリバリーのメカニズム、例えばディジタル放送、ケーブルおよび衛星システムなどの同時に起こる進化に加えて、この急速な発展は、ディジタルオーディオ産業の爆発的な発展を加速してきている。しかし、これらさまざまなメカニズムによって送り届けられる音声の質は、音声を送るのに採用されている低いビットレートのエンコーディングスキーム、例えばＭＰＥＧレイヤ３（ＭＰ３）エンコーディングスキームによってしばしば限られている。
ラジオ放送局、コンサート、スピーチ、および講演会は、ストリームの形で全てウェブ上で送られる。ＭｉｃｒｏｓｏｆｔおよびＲｅａｌ Ａｕｄｉｏによって提供されるもののようなエンコーダは、複数のビットレートにおいてさまざまなタイプの接続（モデム、Ｔ１、ＤＳＬ、ＩＳＤＮなど）を介してリスナーのコンピュータにオーディオストリームを送るサーバ上に常駐する。受け取られると、ストリームデータは、特定のエンコーディングフォーマットがわかるプレーヤー、例えばＲｅａｌＰｌａｙｅｒソフトウェアによってデコードされる。同様にケーブルおよび衛星テレビシステムもストリーミングビデオおよびオーディオを、エンコードされたコンテンツをデコードおよび再生するユーザの家にあるセットトップボックスに送る。
オーディオファイル（例えばＭＰ３ファイル）は、例えば、リスナーのコンピュータまたはさまざまな利用可能な携帯再生デバイスのうちの任意のものを含む、さまざまなメカニズムの任意のものを用いて記憶し、その後、再生するためにインターネット上でダウンロードもされえる。
ディジタルオーディオがリスナーに届けられるメカニズムに関わらず、リスナーの観点からは再生されたオーディオの明瞭度および了解度に関する多くの問題が一般に存在する。これら問題は、ディジタル的にエンコードされた情報から音声信号を復元する任意のシステム、例えば携帯音楽プレーヤー、ホームエンターテイメントシステムなどに関する。
例として、典型的な低ビットレートエンコーディングスキーム、例えばＭＰ３エンコーディングスキームのエンコーディングプロセスにおいて、不要なアーティファクトが生成され、これは低帯域幅技術（すなわち低ビットレートコーデック）を用いて比較的、高帯域幅の信号（すなわちオリジナルの音声）を忠実に再生することを邪魔する。
このようなアーティファクトは、少なくとも一部は、それぞれのソースにおけるアナログまたはディジタル信号の適切な処理によって（例えばディジタルオーディオ放送者によって）扱い得る。これは、高計算量オーバヘッドと共に、高価なハードウェア、ソフトウェア技術、またはこれらの両方を伴うさまざまな技術を用いて典型的には達成される。残念ながら、これらの費用のかかる技術は、方程式の半分しか扱わない。
すなわち、リスニング環境、音楽のタイプ、およびリスナーの好みのさまざまな範囲によって、それぞれのエンドユーザについての聴取体験を適切に向上する信号処理をディジタルオーディオソースにおいて提供することは現実的には不可能になる。これは、さまざまな利用可能なコンテンツにわたってラウドネスレベルが首尾一貫しないシステムにおいては悪化する。それぞれのユーザの好みに合わせてカスタマイズを可能にする処理能力は、もちろんユーザデバイス中に含まれえる。しかしハードウェアまたはソフトウェアリソースのいずれかにおいてそうすることのコストは、技術的に困難であることはもちろん、これまでは実現不可能なほどであった。消費者が望む低コストの携帯デバイスについてはこのことが特に当てはまる。
したがって、ディジタルエンコーディング技術（特に低ビットレート技術）によって発生した不要なアーティファクトを取り除き、それぞれのリスナーの経験のカスタム化を可能にし、比較的、オーディオデリバリーシステムの処理リソースに低負荷しか課さないディジタル信号処理技術を提供することが望まれる。
本発明によれば、さまざまなディジタルシグナルプロセッサの構成が可能となり、これは、ディジタルオーディオの明瞭度および了解度を向上させるために柔軟に構成されえる。採用されるエンコーディングスキーム、伝送メカニズム、リスニング環境の性質、またはリスナーの好みにかかわりなく、本発明のディジタルシグナルプロセッサは、リスナーの体験を向上させ、計算のオーバヘッドの許容可能なレベルを課すディジタルオーディオの処理を実行するよう構成され得る。
より具体的には、本発明は、サンプリングされた信号のために自動利得制御を実行する方法および装置を提供する。具体的な実施形態が、応用例および所望の効果に依存して選択されえるあるパラメータに依存するアルゴリズムとして記載される。これらのパラメータは、アタックスレッショルド、１より小さいリリース乗数、および１より大きいアタック乗数を含む。このパラメータは、オプションとして非線形最終利得関数を含み得る。
あるそのような実施形態によれば、本発明は、アルゴリズムを実行するコンピュータプログラム命令によって実現される。利得係数による入力サンプリング信号の試行乗算が実行される。利得係数は、試行乗算の結果がアタックスレッショルドを超えないとき、リリース乗数によって乗算される。利得係数は、試行乗算の結果がアタックスレッショルドを超えるとき、アタック係数によって乗算される。もしオプションの非線形最終利得関数が存在しないなら、出力信号は試行乗算の結果そのものである。もしオプションの非線形最終利得関数が存在するなら、最終利得係数は、非線形最終利得関数を利得係数に適用することによって計算される。それから出力信号は、入力サンプリング信号を最終利得係数によって乗算した結果である。
他の実施形態によれば、本発明は、それぞれが複数のチャネルのうちの一つに対応する複数のサンプリングされた信号のための自動利得制御を実行する方法および装置を提供する。それぞれのチャネルは、そこに関連付けられた利得係数を有する。前記チャネルのそれぞれについてアタックスレッショルドが提供され、前記アタックスレッショルドのうちの少なくとも１つは前記アタックスレッショルドの他のものとは異なる。前記初期利得係数および前記対応するサンプリングされた信号の試行乗算の複数の結果がいずれもその関連付けられたアタックスレッショルドを超えないとき、１より大きい少なくとも１つのリリース乗数が前記初期利得係数のそれぞれに適用される。前記試行乗算の結果のうちの少なくとも１つがその関連付けられたアタックスレッショルドを超えるとき、１より小さい少なくとも１つのアタック乗数が前記初期利得係数のそれぞれに適用される。
他の実施形態によれば、本発明は、アタックスレッショルドおよびそれに関連付けられた初期利得係数を有するサンプリングされた信号のための自動利得制御を実行する方法および装置を提供する。前記初期利得係数および前記サンプリングされた信号を参照して導かれた試行乗算の結果が前記アタックスレッショルドより下であるとき、１より大きいリリース乗数が前記初期利得係数に適用される。前記試行乗算の結果が前記関連付けられたアタックスレッショルドを超えるとき、１より小さいアタック乗数が前記初期利得係数に適用される。具体的な実施形態において、最終利得係数を得るために、非線形利得関数が前記第１または第２の変更された利得係数のいずれかに適用される。
あるそのような実施形態によれば、非線形最終利得関数は数学的な指数関数であり、ここで最終利得係数は、利得係数の指数またはべき関数である。これは、入力の信号レベルにおける変化の比による信号レベル出力信号の対数圧縮を生じる。他のそのような実施形態によれば、非線形最終利得係数は、べき関数の近似である。より具体的には、利得係数の対数への近似が計算される。近似対数は、圧縮比を表す指数によって乗算される。この結果の真数がそれから計算されて、利得係数の近似べき関数を生成し、これが最終利得係数として用いられる。
特定の実現例によれば、近似対数関数は、２進対数である。この実施形態によれば、利得係数の２進表現は、先頭２進ディジットを１ビットにするのに必要なだけ多くの桁を左にシフトされる。シフトされた桁の数（すなわち２進指数）は、先頭の１ビット（すなわち２進仮数）に続くシフトされた値の部分に結合され、先頭１ビットは廃棄される。この結果が２進対数である。
２進対数はそれから圧縮比によって乗算される。２進真数、すなわち２進対数の逆がそれから計算され、最終利得係数を生成する。すなわち、入力値は、２進指数および２進仮数に分けられる。１ビットが２進仮数の左に挿入される。拡張された２進仮数はそれから、２進指数によって特定された２進桁の数だけ右にシフトされる。この結果は、最終的な利得係数として用いられる２進真数である。
さらに他の実施形態によれば、本発明は、それぞれが複数のチャネルのうちの一つに対応する複数のサンプリングされた信号について自動利得制御を実行する方法および装置を提供する。チャネル群の特定のサブセットのためのアタック群は相互関連され、すなわちチャネル群は結合される。すなわち例えば、試行乗算のうちの少なくとも１つの結果がその関連付けられたアタックスレッショルドを超えるとき、１より小さい第１アタック乗数がサンプリングされた信号の第１サブセットのうちのそれぞれに、１より小さい第２アタック乗数がサンプリングされた信号の第２サブセットのうちのそれぞれに適用される。
さらに他の実施形態によれば、本発明は、それぞれが複数のチャネルのうちの一つに対応する複数のサンプリングされた信号について自動利得制御を実行する方法および装置を提供し、それぞれのチャネルはそれに関連付けられたアタックスレッショルドを有する。サンプリングされた信号は、周波数バンドについてフィルタリングすることによって、自動利得制御の感度を前記周波数バンドに対して操作する。
さらに他の実施形態によれば、本発明は、関連付けられたアタックスレッショルドを有するサンプリングされた信号のための自動利得制御を実行する方法および装置を提供する。前記試行乗算の結果が前記アタックスレッショルドより小さい少なくとも１つのスレッショルドより小さいとき、前記リリース乗数の前記初期利得係数への適用が禁止される。
さらに他の実施形態によれば、本発明は、複数のサンプリングされた信号の処理を実行する方法および装置を提供する。前記サンプリングされた信号のうちの少なくとも１つはマスターバンドに対応し、前記サンプリングされた信号のうちの第１のものはサブウーファチャネルに対応する。前記マスターバンドに対応する前記少なくとも１つのサンプリングされた信号はローパスフィルタリングされることによって、前記少なくとも１つのサンプリングされた信号に関連付けられたバス成分を含むフィルタリングされた信号を生成する。前記フィルタリングされた信号および前記第１のサンプリングされた信号は混合されることによって、バス強調されたサブウーファチャネルを生成する。
本発明の性質および優位性のさらなる理解は、残りの部分の明細書および図面を参照して実現されよう。
図１ａおよび１ｂをここで参照して、本発明の具体的な実施形態によるオーディオ信号を処理する信号プロセッサ３０のブロック図が示される。この実施形態において、信号プロセッサ３０は、完全にソフトウェアで、例えばディジタルオーディオファイルまたはストリーミングオーディオを配信するサーバ内で、または例えばディジタルラジオ送信機および受信機、標準ＰＣ、携帯電話、パーソナルディジタルアシスタント（ＰＤＡ）、ワイヤレスアプリケーションデバイス、携帯再生デバイス、セットトップボックスなどを含むさまざまな他のデバイスの任意のものの中で実現される。
図１Ａの入力ブロック３２は、オーディオソース（不図示）からオーディオ信号を受け取る。入力ブロック３２は、よく知られたディジタルエンコーディングスキームの幅広いバリエーションのうちの任意のものによって、オーディオ信号をパルス符号変調された（ＰＣＭ）サンプル群に変換する。その後、周波数整形ブロック３４において、除去されない場合はサンプル群の音質を悪化させえる、ＰＣＭサンプルの非常に低い周波数成分が除去される。具体的な実施形態によれば、ブロック３４は、ＤＣオフセットを除去するハイパスフィルタ（例えば５Ｈｚ）である。
２バンドクロスオーバブロック３６において、オーディオサンプルは、２つの部分的にオーバラップする周波数バンド群に分離される。具体的な実施形態によれば、プロセッサ３０におけるクロスオーバブロックの全ては、比較的、浅い特性を有することによって、それぞれのバンドが近接バンドとうまく混ざるようにする。それぞれの周波数バンドは、非線形自動利得制御（ＡＧＣ）ループブロック３８および４０において後で処理され、具体的な実施形態によれば、これらブロックは後続のＡＧＣよりそれほど過激なアタックおよびリリースタイムを持たず、主に信号レベルを後続のマルチバンドクロスオーバブロック４４の「スイートスポット」に配置するためのものである。
非線形ＡＧＣループ３８および４０において、入力サンプルのそれぞれは、利得係数として知られる数によって乗算される。利得係数が１．０より大きいか小さいかに依存して、入力サンプルのボリュームは、それぞれの周波数バンドにおける入力サンプルの振幅をイコライズする目的で増加または減少される。利得係数は、以下に詳述されるように異なる入力サンプルについて可変である。非線形ＡＧＣおよびＡＧＣの間で区別するファクタは、利得係数が非線形ＡＧＣでは非線形数学的関数にしたがって変化することである。よって、非線形ＡＧＣ３８および４０のそれぞれの出力は、入力サンプルおよび利得係数の積である。具体的な実施形態によれば、ＡＧＣ３８および４０は、図１Ｂの処理ブロック６０中のＡＧＣ４８を参照して後述されるのと同様なやりかたで動作する。２つの非線形ＡＧＣの出力は、ミキサブロック４２において混合され、それにより結果として生じる出力においては全ての周波数群が表される。
次のブロック、マルチバンドクロスオーバ４４において、オーディオサンプルは、ｎ個のオーバラップする周波数バンドに分割され、ここでｎ＝３以上である。５バンドプロセッサについては、これらバンドは、例えば、サブバス、ミッドバス、ミッドレンジ、プレゼンス、およびトレブルを含み得る。マルチバンドクロスオーバ４４は、より多くの周波数バンドを有することを除いては、２バンドクロスオーバ３６と非常に似た振る舞いをする。
サンプル群が複数の周波数バンドに分割されるので、それぞれの周波数バンドにおけるボリュームは、他の周波数バンドとは独立して、別個にイコライズされ得る。それぞれの周波数バンドの独立処理は、同時に演奏する高音域、低音域、および中音域の楽器群の組み合わせが存在する場合に望ましい。数分の一秒のあいだの他の楽器よりも大きな音のシンバルのクラッシュ音のような高音域の音が存在する場合、単一のバンドのＡＧＣは、ボーカリストまたはベースから発生したかもしれないサンプル中に存在する低音および中音周波数成分を含む全体のサンプルの振幅を下げてしまうだろう。その結果は、音質の悪化および音楽への不要なアーティファクトの混入になる。ワンバンドＡＧＣは、最も大きいボリュームを持つ周波数の成分が全体のサンプルを制御することを許し、これはスペクトル利得相互変調と呼ばれる現象である。
今度は図１Ｂを参照して、それぞれの周波数バンドが処理ブロック６０、６２、および６４によって独立に処理される。処理ブロック６０は、最も低い周波数を持つ成分を有する処理バンド１専用である。ドライブブロック４６は、利得の変化を減らすように機能するＡＧＣ４８に入る信号成分を均一に強調するユーザプログラマブル利得調整である。そのスレッショルドをオーバシュートしないＮ番目のサンプル毎に、ＡＧＣ４８は利得を逐次増す。同様に、スレッショルドをオーバシュートするＮ番目のサンプル毎に、ＡＧＣ４８は利得を逐次減らす。
ドライブブロック５０は、ネガティブアタックタイムリミッタ（ＮＡＴＬ）５２の前段に置かれる、もう一つのユーザプログラマブル利得調整である。ドライブブロック５０は、逆ドライブブロック５４と協調して働くことによって、ＮＡＴＬ５２の動作の実効的な範囲を調節する。急に発生する信号遷移については、ＡＧＣ４８は、充分急速には反応できないかもしれず、そうでなければ処理されないオーバシュートするサンプルが鋭いオーバシュートを遷移の始まりにおいて生むことになる。これを処理するために、ＮＡＴＬ５２は、将来のサンプルを見て、現在のサンプルの利得を制限することによって、そのような鋭いオーバシュートに付随する歪みを防止する。実用的には、スレッショルドが低いほど、サウンドはより「密」になる。
ＮＡＴＬ５２の具体的な実施形態によれば、サンプルは、ディレイバッファ内に記憶されることによって、将来のサンプルがボリュームのイコライズにおいて用いられ得る。バッファがフルのとき、より古いサンプルの小さなブロックがバッファの始めから抽出され、将来のサンプルのブロックがバッファの終わりに追加される。将来のサンプルは、利得係数によって乗算される。もし結果として生じるデータがスレッショルド値（ユーザが決めたパラメータ）よりも大きい振幅を有するなら、利得係数は、将来のサンプルの振幅によって除算されたスレッショルド値に等しい値にまで低減される。リリースカウンタと呼ばれるカウンタは、ディレイバッファの長さに等しくあとで設定される。結果として生じるデータはそれからローパスフィルタを通されることによって、将来のサンプルによる乗算から生じるであろう利得の急峻な変化が平滑にされる。
最後に、遅延されたバッファ内のサンプルは、出力を作るために上述のように利得係数によって乗算される。その後、リリースカウンタは減算される。もしリリースカウンタがゼロより小さくなるなら、利得係数は、１．０よりわずかに大きい数によって乗算される。最後に、次のサンプルが読み込まれ、上のプロセスが反復される。ＮＡＴＬ５２は、現在のサンプルから将来のサンプルへの遷移が滑らかに耳に聴こえないように達成されることを確実にし、帯域幅を浪費するオーディオ信号上のピークを除去する。
プロセッサ３０の具体的な５バンドオーディオの実現例によれば、処理ブロック６０は、波形を実質的に丸めることによって、出力が入力信号より多くの低音エネルギーを含むような効果を作る倍音を作るソフトクリップブロック５６を含みえる。すなわち、ドライブブロック５４からの入力信号のピーク・トゥ・ピークの可動範囲よりも小さい出力信号の可動範囲内には、実質的に多くの音響エネルギーが存在する。
レベルミキサブロック５８は、もう一つの利得制御であり、ここでサンプルは、ユーザによってプリセットされ得る一定利得係数によって乗算される。異なる周波数バンド中の信号成分のリミキシングは、ミキサブロック６６において実行される。一般のラウドネスについてのもう一つのユーザプログラマブル利得制御６８の後には、ファイナルＮＡＴＬ７０が続き、これはＮＡＴＬ５２を参照して上述したのと同様に合成されたバンドの総ピークを制限する。ＮＡＴＬ７０によって実行される制限機能は、例えば、異なるバンドにおけるピーク間の干渉による強め合いが処理されなければならないようなピークを生じるときには望ましい。最後に、処理されたオーディオサンプルの形のシグナルプロセッサ３０の出力は、出力ブロック７２を介して伝送される。
図２は、図１Ａのマルチバンドクロスオーバ４４の具体的な実施形態として採用され得る５バンドクロスオーバブロック８０の４つのステージを示す。クロスオーバブロック８０は、信号をオーバラップする周波数バンドに分離する一連のリニア操作を表す。マルチバンドクロスオーバ８０（図３に示される）のそれぞれのステージにおいて、計算が実行されてループ９０に示されるようなハイパス出力が生じる。より具体的には、特定の周波数バンドに対応するそれぞれのステージにおいては、ハイパス出力と呼ばれる前段からの出力だけが読み出される。それから平均化するプロセスが実行され、ここでこのステージの１つ以上の前の出力サンプル、および新しい入力サンプルの重み付けされた和が計算される。
平均化プロセスの出力は、図２および図３においてローパス出力と呼ばれる。よって、ｎ周波数バンドに対応するｎ−１個のローパス出力が存在する。入力サンプルおよびローパス出力間の差は、マルチバンドクロスオーバの次段への入力を形成するハイパス出力として表される。図２は、それぞれ８２〜８８とラベルが付されたマルチバンドクロスオーバの第１、第２、第３、および第４のステージに対応する４つのステージを示す。
図４は、例えば図１ＢのＡＧＣ４８を実現するために採用されえるＡＧＣループ９８の具体的な実施形態の動作を示すフローチャートを示す。ＡＧＣループ９８は、それが受け取るそれぞれのサンプルに利得係数を適用する。最初に、利得係数が仮定され、その後それぞれのサンプルについて９２において示されるように、利得係数が、リリースレートパラメータとここで呼ばれる０．０より大きい数による乗算を通してわずかに増される。このようにして利得係数はそれぞれのサンプルとともに増加する。それぞれの入力サンプルは、９４において示されるように、このようにして得られた利得係数によって乗算される。
９６において、利得係数が適用されたサンプルの振幅がプリセットされたスレッショルド値を超えるかが決定される。スレッショルド値を超える場合は、利得係数が、アタックレートパラメータとここで呼ばれる０．０より大きい数による乗算を通してわずかに減らされる。そうでなければ利得係数は変化されないまま留まり、プロセスは新しい入力サンプルを読み出すことによって反復する。
図５は、例えば図１ＢのＡＧＣ３８を実現するために採用されえるＡＧＣループ１００の具体的な実施形態の動作を示すフローチャートを示す。ＡＧＣループ１００は、それが受け取るそれぞれのサンプルに利得係数を適用する。１０２において、利得係数が、リリースレートパラメータとここで呼ばれる１．０よりわずかに大きい数で利得係数を乗算することによってそれぞれのサンプルについて増される。１０４において、試行乗算が、それぞれの入力サンプルを利得係数で乗算することによって実行される。もし結果として生じる信号の振幅がプリセットスレッショルド値より大きいなら、利得係数は１．０よりわずかに小さい数、すなわちアタックレートパラメータでの乗算によってわずかに減らされる。それから利得係数は非線形関数によって変更される。
本発明のある実施形態によれば、新しい利得係数は、古い利得係数を２で除算し、結果に固定値を加算することによって得られ、それによって利得係数に非線形の変化をもたらす。非線形ＡＧＣループ１００の最終出力は、それぞれの入力サンプルを変更された利得係数によって乗算することによって得られる。その後、プロセスは入力される新しい入力サンプルについて反復される。
本発明のさまざまな実施形態は、全体がソフトウェアで実現される。ある実施形態においては、標準的なＰＣ内のペンティアム（登録商標）プロセッサが、アセンブリ言語でプログラムされることによって、図１Ａおよび１Ｂに示される一般化された信号処理を実行し、費用および複雑さの両方においてかなりの節約になる。さらに本発明は、リアルタイムで実現され、インターネットのような任意のディジタルネットワーク上でのオーディオ信号の伝送において用いられるのに特に望ましい。
図６は、本発明のある応用例を示し、ここでオーディオファイルは、ダイナミック処理最適化を持つディジタルネットワーク上で再生される。図６は、オーディオサーバ１０６、ディジタルネットワーク１１０、ＰＣ１１４、およびスピーカ１１８を備える通信システム１２０を示す。オーディオサーバ１０６は、Ｔ１ラインでありえる伝送線路１０８を通してディジタルネットワーク１１０に結合される。ディジタルネットワーク１１０は、伝送線路１１２を通してＰＣ１１４に結合され、ＰＣ１１４はライン１１６を通してスピーカ１１８に結合される。
一台のＰＣまたは何台かの接続されたＰＣ群でありえるオーディオサーバ１０６内には、オーディオ信号を処理するいくつかのブロックがある。ディスク上に記憶されたオーディオファイル１２２は、例えばＭＰ３エンコーディングスキームのようなさまざまなエンコーディングアルゴリズムのうちの任意のものを用いてエンコードされえる。オーディオファイルは、例えばＷｉｎａｍｐなどデコーディングソフトウェアを用いて１２４において再生され、その後、ＰＣＭサンプルに変換される。それからＰＣＭサンプルは、信号処理ソフトウェア１２６によって処理され、その実施形態はここで説明された図１Ａおよび１Ｂのプロセッサである。
信号処理ソフトウェア１２６の出力は、例えばＭＰ３のような任意の所望のエンコーディングアルゴリズムを用いて再びエンコーディングされ、ライン１０８を通してディジタルネットワーク１１０をわたって伝送され、ライン１１２を通してＰＣ１１４へ達する。Ｗｉｎａｍｐのような適切なデコーディングソフトウェアを装備したＰＣ１１４内では、サンプルがデコーディングされ、オーディオ信号に変換され、それからそれはライン１１６を通してスピーカ１１８に与えられる。
図７は、本発明の他の一般化された応用例を示し、ここでユーザはディジタルオーディオ再生デバイス１３０に記憶されたオーディオファイルを再生している。スピーカ１３４は、ライン１３２を通して再生デバイス１３０に結合される。再生デバイス１３０は、例えば、本発明の信号処理から利益を受ける、パーソナルコンピュータ、ホームエンターテイメントシステムの任意のコンポーネント、携帯通信デバイス、携帯ＣＤまたはＭＰ３プレーヤーなどのようなさまざまなコンシューマー電子デバイスのうちの任意のものを備え得る。例えば、再生デバイス１３０は、ユーザの車の中に位置するオーディオシステムの一部でありえ、そのような環境下で典型的なバックグランドノイズの存在の下で音質を改善するために本発明のダイナミック処理機能が採用され得る。
さまざまなエンコーディング技術のうちの任意のものを用いてエンコードされたオーディオファイル１３６は、デコーディングソフトウェア１３８（例えばＷｉｎａｍｐ）によってデコードされ、ＰＣＭサンプルに変換される。ＰＣＭサンプルは、本発明のさまざまな実施形態のうちの任意のものによって設計された信号処理ソフトウェア１４０によって処理される。
信号処理ソフトウェア１４０は、ここで説明されるさまざまな実施形態よりも、より多くの、またはより少ない数の周波数バンドおよび処理ブロックを採用し得る。すなわち、異なる応用例については、本発明の信号処理技術を実現するためには、より多くの、またはより少ない量の処理リソースが利用可能である。例えば、ＭＰ３プレーヤーのような小さい携帯再生デバイス内の処理サイクルの利用可能な数は限られている。対照的に、図６のサーバ１０６のようなオーディオサーバについてはそのような制限は存在しないかもしれない。
信号処理ソフトウェア１４０の出力は、変換ブロック１４２（ＰＣ内ではサウンドカードでありえる）において最終的にオーディオ信号に変換され、これがスピーカ１３４をライン１３２を介して駆動する。
図８は、本発明の更なる他の応用例を示し、ここで説明される信号処理技術はネットワーク通信システムの受信端において採用される。図８に示されるのは、オーディオサーバ１５０、ディジタルネットワーク１５４、ＰＣ１５８、およびスピーカ１６２を含む通信システム１７０である。オーディオサーバ１５０は、伝送線路１５２を通してディジタルネットワーク１５４に結合され、ディジタルネットワーク１５４は伝送線路１５６を通してＰＣ１５８に結合され、ＰＣ１５８はライン１６０を通してスピーカ１６２にリンクされる。
この場合のオーディオサーバ１５０は、本発明の実施形態のうちの任意のものによって設計された信号処理ソフトウェアを含んでも含まなくてもよい。エンコードされたオーディオデータは、オーディオサーバ１５０から伝送線路１５２を通って、ディジタルネットワーク１５４を介し、伝送線路１５６を通してＰＣ１５８へと伝送される。ＰＣ１５８内では、ＰＣＭサンプルは１６４において適切なデコーディングソフトウェアを用いてデコードされる。オーディオデータはＰＣＭサンプルにデコードされ、これが信号処理ソフトウェア１６６によって処理される。信号処理ソフトウェア１６６の出力は、サウンドカードドライバ１６８によってオーディオ信号に変換され、これがスピーカ１６２をライン１６０を介して駆動する。
本発明のさまざまな実施形態において用いられるＡＧＣおよびＮＡＴＬブロックは、ほとんど同様であるが、異なる実現例について、または同じ実現例内でも異なる効果について、時定数、すなわちアタックおよびリリースタイムの調整に大きくは依る差を持つ。すなわち、特定の所望のサウンドは、特定のブロックについて特定されたアタックおよびリリースタイムに影響を与え得る。加えて、利用可能な処理リソースは、例えばＭＰ３プレーヤー内の小さいサイクルバジェット対音楽ファイルサーバ内の大きなサイクルバジェットのような、特定の実現例におけるバンドおよび／またはバンド当たりのブロックの数に影響を与え得る。
エンコーダのバンド幅は、オリジナルのオーディオのバンド幅に相対的に減らされるので、不要な可聴アーティファクトが発生する。本発明は、これら予期されるアーティファクトがより人間の耳につきにくくなるように、オーディオサンプルを処理する。すなわち、本発明の信号処理は、低帯域幅システム（低ビットレートコーデック）で高帯域幅信号（オリジナルオーディオ）を忠実に再生しようとすることによって作られる不要なアーティファクトから大きく影響を受けることなく、低ビットレートエンコーダがオーディオストリームをエンコードするために用いられることを可能にする。
低ビットレートエンコーダによって表される帯域幅の節約に加えて、本発明の信号処理は、例えばバックグランドノイズおよびカット・トゥ・カットの平滑性（cut-to-cut evenness）が存在する中での、明瞭度の改善のような他の望ましい効果を有しえる。
本発明の一般化されたトポロジーは、ＡＧＣ（ＮＡＴＬを含む）、ドライブブロック（例えば図１Ｂのドライブブロック４６、５０および５４）、およびフィルタブロック（図１Ａのクロスオーバ３６および４４）の３つの異なる種類のブロックを含む。これら３つの要素をさまざまなやりかたのうちの任意のやりかたで結合する信号処理ネットワークは、本発明の範囲内にあると考えられる。上述のように、フィルタまたはクロスオーバブロックは、信号をオーバラップする周波数バンドに分離するために一連の線形操作を実行するために典型的には採用され得る。
一般に、本発明のＡＧＣブロックは、その信号の最近の履歴および／または直近の未来を調べ、この標準を用いて利得係数を調整することによって、信号がピーク可動範囲（peak excursion）の範囲内に収められるようにする。さまざまな実施形態におけるこのようなブロックの異なる実現例は、これらの調整をするのにどの程度、信号が用いられるか、およびこの調整がどの程度速く、またはどの程度頻繁に行われるかについて異なる。また特定されるのは、例えばＮＡＴＬ中において機能するか、または機能しないかのスレッショルドの使用のような、出力において維持されるのが望まれる信号の範囲である。加えて、いったん適用される利得値が決定されると、現在のサンプルに適用する前に、さらなる非線形関数が利得値に適用される。最後に、また利得値は、入力信号レベルを参照して計算され得る。本発明のさまざまな実施形態によればフィードフォワードおよびフィードバックＡＧＣトポロジーの両方が採用されえる。本発明のさまざまな実施形態によって採用される２つの基本的なＡＧＣのタイプには、１）リミッタタイプ（例えば図１ＢのＮＡＴＬ５２）、および２）ダイナミックレンジ制御タイプ（例えば図１ＢのＡＧＣ４８）がある。
ドライブブロックは、サンプルを後続の処理ブロック（群）のスイートスポットに入れるための単なるプリセットレベル制御である。ドライブブロックおよび逆ドライブブロックの間に処理ブロック（群）を置くことは、処理ブロック（群）がその正常範囲内で動作することを可能にしつつ、オーディオ信号に対して実効レンジを移動させることができる。
具体的な実施形態によれば、本発明のシグナルプロセッサの基本ブロックが動作する効率は、ブロックの機能を実現するための低精密整数演算の使用に一部は関係する。より具体的な実施形態によれば、ＡＧＣおよびＮＡＴＬの動作を２つの独立したステージに分離することも、効率および音質に貢献する。
本発明のさらなる実施形態は、図９Ａおよび９Ｂおよび後続の図を参照して説明される。図９Ａおよび９Ｂは、本発明の具体的な実施形態によって設計された５バンドシグナルプロセッサ９００を示す。プロセッサ９００の処理ブロックは図１Ａおよび１Ｂを参照して上述したプロセッサ３０の対応するブロックと同様に動作することに注意されたい。プロセッサ９００は、特にこの構成によって与えられる関連する計算負荷を受け入れるための充分な処理オーバヘッド有するアプリケーションのような、さまざまな応用例について採用され得ることが理解されよう。
今度は図９Ａを参照して、受け取られたディジタルオーディオサンプルは、フィルタブロック９０２においてハイパスフィルタを通され、ＤＣ成分および５Ｈｚ未満の他の不要な信号成分が抑圧される。それからフィルタを通されたサンプルは、「トランスペアレント（transparent）」、「デュアルブリックウォール（dual brick wall）」、「ワイドバンド（wideband）」、および「ブリックウォール（brick wall）」とそれぞれここで呼ばれる４つのパラレルパスのうちの一つでプリプロセスされる。
本発明の具体的な実施形態によれば、「トランスペアレント」パスは、オーディオを２つのバンド（バスおよびマスタ）に分割し、それらを個別に（バスバンドをマスターバンドに結合させて）処理する。これは無視できる効果を有する標準モードとして考えられえる。「デュアルブリックウォール」パスは、その利得変化がより耳に聴こえる点を除いて「トランスペアレント」パスと同じである。「ワイドバンド」パスは、フルレンジのオーディオを１つのＡＧＣだけで処理する。これは、わずかなスペクトル利得相互変調しか与えず、実施形態によっては、ある種のプリセット（例えばロックプリセット）によって利用される。「ブリックウォール」パスは、「ワイドバンド」パスと同様であるが、かなりのスペクトル利得相互変調を与え、さまざまな実施形態によれば、ある種のプリセット（例えばいわゆるクラブまたはハウスプリセット）によって利用され得る。
それからプリプロセスされたオーディオは、それぞれ８０Ｈｚ、２００Ｈｚ、２ｋＨｚ、および８ｋＨｚのカットオフ周波数を有する２ウェイクロスオーバブロック９５２〜９５５を用いて５つの周波数バンドに分割される。これは、例えば図３のマルチバンドクロスオーバを参照して上述したように実現されえる。バンド１〜５のそれぞれにおけるサンプルはそれから以下のようにさらなる処理が施される。
ノイズゲートブロック９６１〜９６５は、振幅があるレベル未満であるオーディオ信号の成分を除去する。ディレイブロック９５６〜９６０は、ルックアヘッド／ネガティブアタックタイムのためのノイズゲートブロック９６１〜９６５によって用いられる。
ドライブブロック９６６〜９７０は、利得の変化を減らすよう機能する後続のＡＧＣブロック（すなわち９７１〜９７５）へ進むときに、受け取られた信号成分を均一に強調するユーザプログラマブル利得調整を表す。具体的な実施形態によれば、そのスレッショルドをオーバシュートしないそれぞれのｎ番目のサンプルについて、ＡＧＣブロック９７１〜９７５のそれぞれはその利得を漸次的に増やす。同様に、そのスレッショルドをオーバシュートするそれぞれのｎ番目のサンプルについて、ＡＧＣブロック９７１〜９７５のそれぞれはその利得を漸次的に減らす。より具体的な実施形態によれば、ＡＧＣブロック９７１〜９７５のリリース関数は、「gain = gain + (gain*release)」として与えられ、ＡＧＣブロック９７１〜９７５のアタック関数は、「gain = gain + (gain*attack)」として与えられる。ここで「release」および「attack」は、それぞれリリース時定数およびアタック時定数を表す。
ドライブブロック９７６〜９８０は、ネガティブアタックタイムリミッタ（ＮＡＴＬ）９８１〜９８５に先行するユーザプログラマブル利得調整の他のセットである。急に起こる信号遷移によっては、ＡＧＣ９７１〜９７５は充分に急に応答しないかもしれず、ある程度のオーバシュートサンプルが、そうでなければ処理されずに、遷移の始まりにおいて急なオーバシュートを結果として生む。これを扱うために、ＮＡＴＬ９８１〜９８５は、このような鋭いオーバシュートに付随する歪みを防止するために、将来のサンプルを見て、現在のサンプルの利得を制限する。スレッショルドが低く設定されると、サウンドもより「密（dense）」になる。
ドライブブロック９８６〜９９０のそれぞれは、ドライブブロック９７６〜９８０の対応するものの逆である。ドライブブロック９７６〜９８０のそれぞれは、ドライブブロック９７６〜９８０の対応するものと協調して働き、ＮＡＴＬ９８１〜９８５の対応するものの動作の実効範囲を調整する。加えて、バンド１、例えばサブバスにおいて、ドライブブロック９８６は、ソフトクリップブロック９９１に信号を送る。ソフトクリップブロック９９１は、波形を実質的に丸める非線形関数に対応し、入力信号の同じピーク・トゥ・ピークの可動範囲内であっても倍音のために、出力にはより多くの音響エネルギーが存在するように、存在するよりももっと多いバスがあるような認識を作る倍音を作る。
独立して制御可能な利得をそれぞれのバンドについて有するミキサブロック９９２の後には最終のＮＡＴＬ９９３が続き、これは結合されたバンドの総ピーク、例えば処理されなければならないピークを生じえる異なるバンドのピーク間の干渉による強め合いを制限する。ＮＡＴＬ９９３の後には、クリップブロック９９４が続き、これは信号から残りのオーバシュートを除去する。
図１０Ａおよび１０Ｂは、本発明のさらに他の実施形態によって設計された他の５バンドシグナルプロセッサ１０００を示す。本発明のこの実施形態は、システムの全体的な処理リソースにより低い負荷を示す、すなわち簡略化のためにより低いサイクルバジェットを有するという点で図９Ａおよび９Ｂのプロセッサ９００に対して優位性を持つ。また後述の例外を除いては、プロセッサ１０００の処理ブロックは、上述のプロセッサ３０および９００の対応するブロックと同様に動作する。実際、図１０Ａに見られるように、入力サンプルは、図９Ａを参照して上述したのと同じやり方で（バンドパスフィルタについては異なるが）４つのパラレルパスのうちの一つでプリプロセスされる。
それからプリプロセスされたオーディオは、それぞれ８０および４００Ｈｚ、および２および８ｋＨｚのカットオフ周波数のペアを有する３ウェイクロスオーバブロック１０５２および１０５４（図９Ｂの４つのクロスオーバ９５２〜９５５の代わりに）を用いて５つの周波数バンドに分割される。加えて、クロスオーバブロック１０５２および１０５４は、独立したユーザプログラマブル利得制御を含み、これらは他の実施形態における後続のドライブブロックの必要をなくす。バンド１〜５のそれぞれにおけるサンプルは、それから以下のようにさらに処理が施される。
具体的な実施形態によれば、そのスレッショルドをオーバシュートしないそれぞれのサンプルについて、ＡＧＣブロック１０７０〜１０７４のそれぞれはその利得を漸次的に増やす。同様に、そのスレッショルドをオーバシュートするそれぞれのサンプルについて、ＡＧＣブロック１０７０〜１０７４のそれぞれはその利得を漸次的に減らす。より具体的な実施形態によれば、ＡＧＣブロック１０７０〜１０７４のリリース関数は、「gain=gain+(gain/(2^release))」として与えられ、ＡＧＣブロック１０７０〜１０７４のアタック関数は、「gain=gain-(gain/(2^attack))」として与えられる。ここで「release」および「attack」は、それぞれリリース時定数およびアタック時定数を表す。
急に起こる信号遷移によっては、ＡＧＣ１０７０〜１０７４は充分に急に応答しないかもしれず、ある程度のオーバシュートサンプルが、そうでなければ処理されずに、遷移の始まりにおいて急なオーバシュートを結果として生む。これを扱うために、ＮＡＴＬ１０８０〜１０８４は、このような鋭いオーバシュートに付随する歪みを防止するために、将来のサンプルを見て、現在のサンプルの利得を制限する。
加えて、最も低い周波数バンド、例えばサブバスにおいては、ソフトクリップブロック１０９０が非線形関数に対応し、これは実質的に波形を丸め、入力信号の同じピーク・トゥ・ピークの可動範囲内であっても倍音のために、出力にはより多くの音響エネルギーが存在するよう、存在するよりももっと多いバスがあるような認識を作る倍音を作る。
独立して制御可能な利得をそれぞれのバンドについて有するミキサブロック１０９１の後には最終のＮＡＴＬ１０９２が続き、これは結合されたバンドの総ピーク、例えば処理されなければならないピークを生じ得る異なるバンドのピーク間の干渉による強め合いを制限する。ＮＡＴＬ１０９２の後には、クリップブロック１０９３が続き、これは信号から残りのオーバシュートを除去する。
図１１は、本発明の更なる他の実施形態によって設計された４バンドシグナルプロセッサ１１００を示す。本発明のこの実施形態は、更なる簡略化のために、前述した実施形態よりも処理リソースにさらに低い負荷を示す。よって、この実施形態は、かなり高度なレベルの信号処理が望まれるが、例えばＭＰ３およびＣＤプレーヤーのような処理リソースが足りない携帯オーディオプレーヤーの応用例に特にふさわしい。また、後述の例外を除いては、プロセッサ１１００の処理ブロックは、上述のプロセッサ３０，９００，１０００の対応するブロックと同様に動作することにも注意されたい。
受け取られたオーディオサンプルは、それぞれ８０および４００Ｈｚ、および２ｋＨｚのカットオフ周波数のペアを有する１つの３ウェイクロスオーバ１１５２および１つの２ウェイクロスオーバブロック１１５４を用いて４つの周波数バンドに分割される。加えて、クロスオーバブロック１１５２および１１５４は、独立したユーザプログラマブル利得制御を含み、これらは他の実施形態における後続のドライブブロックの必要をなくす。
具体的な実施形態によれば、そのスレッショルドをオーバシュートしないそれぞれのサンプルについて、ＡＧＣブロック１１７０〜１１７３のそれぞれはその利得を漸次的に増やす。同様に、そのスレッショルドをオーバシュートするそれぞれのサンプルについて、ＡＧＣブロック１１７０〜１１７３のそれぞれはその利得を漸次的に減らす。より具体的な実施形態によれば、ＡＧＣブロック１１７０〜１１７３のリリース関数は、「gain=gain+(gain/(2^release))」として与えられ、ＡＧＣブロック１１７０〜１１７３のアタック関数は、「gain=gain-(gain/(2^attack))」として与えられる。ここで「release」および「attack」は、それぞれリリース時定数およびアタック時定数を表す。
独立して制御可能な利得をそれぞれのバンドについて有するミキサブロック１１９１の後には最終のＮＡＴＬ１１９２が続き、これは結合されたバンドの総ピーク、例えば処理されなければならないピークを生じえる異なるバンドのピーク間の干渉による強め合いを制限する。
具体的な応用例が図１２Ａ〜１４を参照してこれから説明される。示されるシステムは、本発明の信号処理技術のうちのさまざまなものを利用することが有益なシステムの例に過ぎないことが理解されよう。上述のように、考えられるこれら技術にはより多くの応用例が存在し、これらも本発明の範囲の中にある。
ディジタルラジオ産業における最近の継続する発達は、結果的には、放送提供者から消費者へ高品質ディジタルパスを生むはずであるが、このパスは大きくはダイナミックレンジの制限およびプリエンファシスの問題を起こしやすい要求がない。オーディオ伝送チェーンの完全なディジタル化は、例えば従来、コンパクトディスクプレーヤーを直接聴くときの１フィートのように、オリジナルの録音から消費者への完全なパスについてそのオリジナルの質およびダイナミックレンジを維持しつつ、オーディオがディジタル領域の中に留まることを意味する。
そのようなシステムによってオーディオ信号のダイナミックレンジの実質的に全てを保持することは、従来可能であったよりも広いダイナミックレンジ制御を可能にし、芸術的および他の目的のためにオーディオ信号のより高度な処理を可能にする。残念ながら、処理の高度さのレベルにかかわらず、ディジタル放送者は、あらゆるリスナーの好みはもちろん、あらゆるリスニング環境に適切なディジタルオーディオ信号を現在は提供できない。放送者が望みえる最良のものは、ある程度、正規化された「最小公倍数的」リスニング体験を参照する特定の「署名（signature）」サウンドについてのオーディオ信号を処理することである。このようなアプローチは、伝送される信号のダイナミックレンジを厳しく制限し、大多数のリスナーにとってはしばしばリスニング体験を満足のいかないものにする。
現在のディジタル放送スキームの欠点の多くは、オーディオ処理がオーディオ信号のソース、すなわちディジタル放送者のラジオ送信機において起こり、その結果、それぞれの個別のリスナーの特定の要求を満足できないという事実に関する。したがって、本発明の具体的な実施形態によれば、本発明のディジタル信号処理技術がこの問題を克服するために採用されるディジタル放送システムが提案される。すなわち、処理能力がラジオレシーバ内に提供され、これがそれぞれのリスナーの好みによってリスニング体験のカスタム化を可能にする。
図１２Ａおよび１２Ｂは、それぞれ、ディジタルオーディオ放送（ＤＡＢ）局１２００、およびＤＡＢレシーバ側システム１２５０の簡略化されたブロック図である。ラジオ局１２００は、プログラムオーディオ信号を受け取り、これは後でディジタル信号にＡ／Ｄコンバータ１２０２によって変換されるアナログ信号、またはＡＥＳ／ＥＢＵディジタル信号であり、これらのうちのいずれかはそれから局のＣＯＤＥＣ１２０４を用いてエンコードされる。結果として生じるＡＥＳディジタルオーディオ信号はそれから、ＩＢＯＣエキサイタ１２０６に与えられ、これはそれを用いて放送ＲＦ信号を変調する。
また出力ＡＥＳディジタル信号は、本発明によって設計されたシグナルプロセッサ１２０８にも提供される。より具体的な実施形態によれば、プロセッサ１２０８は、図９Ａおよび９Ｂのプロセッサ９００を備える。しかし、本発明のさまざまな実施形態の任意のものが用いられえることが理解されよう。
プロセッサ１２０８は、ディジタル放送者によって制御インタフェース１２１０を介して構成され、例えば局の「署名」サウンドを提供するなどさまざまな目的を達成する。結果として生じるオーディオ信号は、放送者の職員によって処理されたＡＥＳ／ＥＢＵディジタル信号およびＤ／Ａコンバータ１２１４によって提供される２チャネル処理されたオーディオ信号の両方を受け取るオフエアモニタ１２１２を介してモニタされ得る。このようにして放送者の所望のサウンドが達成され得る。
前述の実施形態とは異なり、プロセッサ１２０８は、ディジタルオーディオを伝送前には処理しない。その代わり、ディジタルオーディオと共にＲＦ信号上で伝送するために、所望のプロセッサ構成を表す低速ディジタルデータがエキサイタ１２０６に提供される。これらデータはそれからリスナーのシステムによって採用されて、レシーバ側の対応するシグナルプロセッサを構成することによって、ディジタルオーディオ信号を放送者のプログラムされたスキームで処理する。構成データセット（configuration data set）は、任意のプロセッサブロックのための任意のパラメータを含みえ、放送者の設計にしたがって、それより少なくてもそれより多くを含んでもよい。
今度は図１２Ｂを参照して、ＤＡＢレシーバ側システム１２５０は、ＤＡＢレシーバ１２５２およびコンパクトディスク（ＣＤ）プレーヤー１２５４を含み、これらのそれぞれはユーザによって制御回路１２５６を介して制御され、これは例えば、リモートコントロール（不図示）を含み得る。図に示されるように、ユーザはオーディオソースとしてレシーバ１２５２およびＣＤプレーヤー１２５４の間で選択し得る。
もし、ユーザがＤＡＢレシーバ１２５２を選択するならば、局１２００によって送られたＰＣＭオーディオデータおよび低速プロセッサ構成データが、具体的な実施形態によれば図９Ａおよび９Ｂのプロセッサ９００を備えるシグナルプロセッサ１２５８に提供される。しかし、さまざまな実現例のうちの任意のものが用いられ得ることが理解されよう。プロセッサ１２５８は、受け取られた低速データによって構成され、ディジタルオーディオデータをそれにしたがって処理する。リスナーは、制御インタフェース１２６０を用いてプロセッサ１２５８の構成をカスタマイズして、放送者のデフォールトの構成を増強または完全にオーバライドし得る。この制御インタフェース１２６０は示される実施形態によれば、ブロック１２６２によって表されるシステムボリューム、バランス、およびフェーダー機能をも制御するよう動作可能である。
プロセッサ１２５８は、処理されたディジタルオーディオサンプルをＤ／Ａコンバータ１２６４に与え、これが今度は変換されたアナログ信号をボリューム／バランス／フェーダーブロック１２６２に与え、その出力はアンプ１２６６〜１２６９に与えられ、これらがスピーカ１２７０〜１２７３をそれぞれ駆動する。
このようにして、ディジタル放送システムによって提供されるリスニング体験は、それぞれのリスニング環境に合うように、およびそれぞれのリスナーの好みにしたがってカスタマイズされ、一方で、放送者の手による基本的な体験のためにある程度の制御のレベルを維持できる。すなわち、さまざまな実施形態によれば、ユーザは、放送者によって提供される予め定義されたデフォールトの処理構成を選択し、その構成をなんらかのやり方で変更し、または完全にオーバライドするオプションが与えられる。これら機能のリスナーのシステムへの統合は、少なくとも部分的には、本発明の処理技術が、多くのこのようなシステムにおいて既に利用可能である処理リソースに非常に小さい影響しか与えないという事実によって可能とされる。
実際、本発明の信号処理の影響の低さは、これらプロセッサを幅広い応用例に統合するのに理想なものとする。あるこのような応用例は、図１３に示されるようなサテライトテレビシステムである。ボックス１３０２、１３０４、および１３０６によって表されるように、サテライトシステム１３００は、顧客に伝送するコンテンツのためにさまざまな異なるソースを採用する。これは典型的には、異なるチャネルにわたって、またエンドユーザの観点からは望ましくないが単一のチャネル上の異なるコンテンツについての、不均一なラウドネスにつながる。
これはもちろん本発明の処理技術をサテライトシステムのヘッドエンド装置に統合することによって扱い得る。しかし、ディジタル放送のコンテキストを参照して上述したように、これは問題の一部にしか対応しない。これはやはり個別のユーザのリスニング体験のカスタム化を可能にはしない。したがって、本発明の実施形態によれば、本発明の処理技術は、所望の信号処理機能を提供するためにディジタル放送システムにおけるのと同じように、ユーザの装置に統合される。
図１３を再び参照して、コンテンツの異なるタイプ（１３０２、１３０４、および１３０６）がヘッドエンドサテライトアップリンク１３０８に与えられ、これは本発明または他の技術のいずれかによる信号処理機能のなんらかのレベルを含んでもよく、または含まなくてもよい。このコンテンツはサテライト１３１０に伝送され、これがさらにセットトップボックス１３１４によるデコーディングおよびテレビ１３１６上での表示のためにコンテンツをユーザアンテナ１３１２に送信する。ある実施形態によれば、本発明によって設計されたシグナルプロセッサ（図１１のプロセッサ１１００）は、セットトップボックス１３１４内に含まれ、図１２Ａおよび１２Ｂを参照して上述したのと同様のやり方でサテライトプロバイダによってコンテンツと共に送信された構成データにしたがって構成され得る。あるいは、デフォールトの構成は、セットトップボックス自体の中に提供され得る。いずれの場合もユーザは、例えば、テレビ１３１６および付随するリモートコントロール（不図示）を介してアクセスされるメニュードリブンインタフェースを用いてデフォールトのプロセッサ構成を変更またはオーバライドのいずれかができる。もちろん上記説明はケーブルテレビシステムにも等しく適用しえることが理解されよう。
代替実施形態によれば、本発明によって設計されたシグナルプロセッサは、テレビ受信機自体の中に提供される。実際、異なるソースから導き出されるオーディオを含む任意のシステムは、本発明の信号処理および正規化機能から利益を受け得る。例えば、今度は図１４を参照して、ホームエンターテイメントシステム１４００は、ＣＤプレーヤー１４０２、ＦＭラジオレシーバ１４０４、およびＭＰ３プレーヤー１４０６のようなオーディオ信号の複数のソースを含み得る。これらオーディオ信号は、レシーバ１４０８によって受信され、これがスピーカ１４１２を駆動するパワーアンプ１４１０を用いてそれらを増幅する。示されるように、レシーバ１４０８は、本発明によって設計されたシグナルプロセッサ１４１４を含み、これはオーディオソース間の差から生じる不均一さを消すように構成され、ユーザが自分の好みにしたがってリスニング体験をカスタマイズすることを可能にする。
このアイディアは、本発明によって設計されたシグナルプロセッサを、オーディオを扱う任意の電子デバイスまたはシステムに統合することを含むようさらに一般化され得る。これは、例えばテレビ、ＣＤおよびＭＰ３プレーヤー、カーステレオ、ラジオなど上述のデバイスのタイプを含み得る。これはまたビデオおよびテープレコーダ、ミニディスクレコーダなどのような記録デバイスも含み得る。本発明の技術はまた、従来の電話線、インターネット、または無線環境にかかわらず、任意の電話または音声通信システムのタイプにも適用され得る。音声応用例のためのマルチバンドプロセッサの例は、図１５を参照して説明される。
図１５は、例えば音声または電話の応用例において採用され得る３バンドシグナルプロセッサ１５００を示す。入力オーディオはＡＧＣ１５０１によってプリプロセスされる。それからプリプロセスされたオーディオは、それぞれ１０００Ｈｚおよび２０００Ｈｚのカットオフ周波数を有する２ウェイクロスオーバブロック１５０２および１５０４を用いて３つの周波数バンドに分割される。これは例えば、図３のマルチバンドクロスオーバを参照して上述したように達成され得る。バンド１〜３のそれぞれにおけるサンプルはそれから、以下のさらなる処理が施される。
ノイズゲートブロック１５１２〜１５１６は、振幅があるレベル未満であるオーディオ信号の成分を除去する。ディレイブロック１５１８〜１５２２は、ルックアヘッド／ネガティブアタックタイムのためのノイズゲートブロック１５１２〜１５１６によって用いられる。ドライブブロック１５１８〜１５２２は、利得の変化を減らすように機能する、後続のＡＧＣブロック（すなわち１５２４〜１５２８）に入る信号成分を均一に強調するユーザプログラマブル利得調整である。具体的な実施形態によれば、そのスレッショルドをオーバシュートしないｎ番目のサンプル毎に、ＡＧＣブロック１５２４〜１５２８のそれぞれは利得を逐次増やす。同様に、スレッショルドをオーバシュートするｍ番目のサンプル毎に、ＡＧＣブロック１５２４〜１５２８のそれぞれは利得を逐次減らす。さまざまな実施形態によれば、ＡＧＣブロック１５２４〜１５２８のリリース関数は、上述の関数の任意のものに対応し得る。
ドライブブロック１５３０〜１５３４は、ネガティブアタックタイムリミッタ（ＮＡＴＬ）１５３６〜１５４０に先行するユーザプログラマブル利得調整の他のセットである。急に起こる信号遷移によっては、ＡＧＣ１５２４〜１５２８は充分に急に応答しないかもしれず、ある程度のオーバシュートサンプルが、そうでなければ処理されずに、遷移の始まりにおいて急なオーバシュートを結果として生む。これを扱うために、ＮＡＴＬ１５３６〜１５４０は、このような鋭いオーバシュートに付随する歪みを防止するために、将来のサンプルを見て、現在のサンプルの利得を制限する。スレッショルドが低く設定されると、サウンドもより「密（dense）」になる。
ドライブブロック１５４２〜１５４６のそれぞれは、ドライブブロック１５３０〜１５３４の対応するものの逆である。ドライブブロック１５３０〜１５３４のそれぞれは、逆ドライブブロックの対応するものと協調して働き、ＮＡＴＬの対応するものの動作の実効範囲を調整する。独立して制御可能な利得をそれぞれのバンドについて有するミキサブロック１５４８の後には最終のＮＡＴＬ１５５０が続き、これは結合されたバンドの総ピーク、例えば処理されなければならないピークを生じえる異なるバンドのピーク間の干渉による強め合いを制限する。ＮＡＴＬ１５５０の後には、クリップブロック１５５２が続き、これは信号から残りのオーバシュートを除去する。
本発明の信号処理技術がＭＰ３エンコーディングのようなオーディオエンコーディングスキームの帯域幅削減を促進するやり方は、さらに他の実施形態のセットにも関する。これら実施形態によれば、本発明の効果は、関連付けられた信号処理技術をディジタルオーディオにリアルタイムで適用しない場合でさえ実現され得る。すなわち、ディジタルオーディオサンプルの任意のシーケンスは、本発明によって設計されたシグナルプロセッサを用いて処理されることによって、あとで再生されるように記憶されるべきオーディオファイルを生成する。
例えば、インターネット上でダウンロードされるべきＭＰ３ファイルのプロバイダは、ストリーミングオーディオのプロバイダとして同じリアルタイム処理を提供する立場にはない。にもかかわらず、本発明の効果は、ユーザが本発明の信号処理の機能を有していなくても、このプロバイダおよびこのようなダウンロードされたファイルのユーザによって享受され得る。すなわち、ＭＰ３ファイルのプロバイダは、本発明の任意の実施形態の信号処理技術を任意のＭＰ３ファイルに適用し、インターネット上でユーザにサービスするために処理されたＭＰ３ファイルを記憶できる。これらファイルはそれから、利用可能なデコーダ／プレーヤーの任意のものを用いてダウンロードされ再生され、リスニング体験は、本発明の処理技術がリアルタイムで適用されているのとほとんど同一になる。プリプロセスは、例えば、低ビットレートコーデックの不要なアーティファクトを緩和すること、またはオーディオファイルのプロバイダのために「署名」サウンドを提供することのような、本発明のさまざまな実施形態について参照して上述のような任意の所望の効果についてであり得る。
オーディオサンプルのリアルタイム処理なしで本発明の効果が享受され得る他の場合の例は、その中に本発明によってプリプロセスされたオーディオファイルが記憶されている記録媒体、例えばコンパクトディスクの製造および配布である。すなわち、オーディオＣＤの製造者または配布者は、ＣＤ上で配布されるべきオーディオを上述の任意の目的、例えば特定のタイプの音楽のためのデフォールトサウンドを提供するためにプリプロセスすることができる。
図１６Ａ〜１６Ｃは、さらに他の実施形態によって設計されたマルチチャネル、マルチバンドシグナルプロセッサを示し、これはディジタルオーディオ信号を処理するのに特に優位性を持つ。具体的には、６チャネル、４バンドシグナルプロセッサが示され、これは例えばいわゆる５．１チャネルサラウンドサウンドオーディオシステムにおいて採用され得る。示される実施形態において、チャネルは、センターチャネルＣ、左および右フロントチャネルＬＦおよびＲＦ、左および右サラウンドチャネルＬＳおよびＲＳ、およびサブウーファＳＷを含む。図１６Ａを参照して、６つの入力チャネルは、レベル検出器ブロック１６０２によって受け取られ、このブロックは入力信号のレベルに依存して、後述のゲーティングまたはフリージング機能を起動したり、起動しなかったりし得る。
レベル検出器１６０２は、チャネルのそれぞれについてのサンプルの現在のブロックについてのピーク値を２つの異なるスレッショルドと比較する。具体的な実施形態によれば、これらスレッショルドは−４０ｄＢおよび−６０ｄＢである。これらは例示的なスレッショルド値であることが理解されよう。もしチャネルの任意のものについてのピーク値が両方のスレッショルドよりも上であるなら、ゲーティングまたはフリージング機能はいずれも起動されない。逆にもし全てのチャネルが２つのスレッショルドのうちの高いほうよりも下である（つまりオーディオレベルが比較的静かである）なら、ゲーティング信号がイネーブルされ、シグナルプロセッサ内のＡＧＣブロックのそれぞれに適用され、この信号はＡＧＣのリリースレートを所定の率だけ遅くする効果を有する。これは例えば映画での２人の俳優の会話の間において望ましく、このような場合は信号はノイズである可能性が高く、通常のレートまでブーストされるべきではない。リリースレートが低減される率は、さまざまな実現例によって変わり得る。
もし全てのチャネルが２つのスレッショルドの低いほうよりも下である（つまり沈黙）なら、フリーズ信号がイネーブルされ、ＡＧＣブロックのそれぞれに適用され、この信号は条件が変わるまで一時的にＡＧＣ動作をフリーズさせる（すなわちリリースしない）。これはバックグラウンドノイズのブーストが起こらないことを確実にする。明らかに、これらの機能を実現するためには広い範囲の率およびスレッショルド値が用いられ得る。加えて、所望の効果に依存してリリースレート低減の度合いを変える効果を出すために、２つより多いスレッショルドレベルが採用され得る。
レベル検出器１６０２に続いて、チャネルＬＳ、ＬＦ、Ｃ、ＲＦ、およびＲＳのそれぞれについて一つずつ、５つのクロスオーバブロック１６０４がある。クロスオーバブロック１６０４は、それぞれのチャネルを２つのバンドに分割し、第１バンドはそれぞれのチャネルのバスに対応し、第２バンドはそれぞれのチャネルについてのバスバンドより上の残りの信号に対応する。さまざまな実施形態によれば、クロスオーバブロックは、多少なりとも２つの間でオーバラップが生じることによって、結果として生じるバンド群が特定の応用例に適切であるように変化し得る。
分割されていないサブウーファＳＷチャネルと共にそれぞれのバンドについてのバス成分は、６チャネルＡＧＣブロック１６１０に与えられる。５チャネルのそれぞれのアッパーバンドは、５チャネルＡＧＣブロック１６１２に与えられる。さまざまな実施形態を参照して上述のように、この第１の２バンドＡＧＣステージは、後続のマルチバンド処理のために、信号レベルを適切な範囲に置く目的がある。よってこれらＡＧＣについてのアタックおよびリリースレートは、後続のＡＧＣのアタックおよびリリースレートに対して比較的遅い。
示される実施形態によれば、ＡＧＣブロック１６１２のための制御信号は、ハイパスフィルタ１６１４およびバンドストップフィルタ１６１６を用いてオーディオ信号コンテンツをフィルタリングすることによって導き出される。フィルタ１６１４は、クロスオーバによって除去されない低周波数信号成分を除去する。フィルタ１６１６は、特定の周波数レンジをディエンファシスすることによって、後続のＡＧＣブロックがそのレンジにそれほど敏感ではないようにする。具体的な実施形態によれば、アッパーオーディオミッドレンジは、このようにしてディエンファシスされる。具体的な実施形態によれば、フィルタ１６１４および１６１６の効果は、ロワーミッドレンジおよびアッパーバス内にＡＧＣの感度が向けられる特定の周波数バンドだけが存在することである。このようにチャネルをフィルタリングすることによって、大きな音声信号についてＡＧＣがそれほどアタックしないようにＡＧＣの応答が整形される。
さまざまな実施形態によれば、ＡＧＣ１６１０および１６１２は、本発明の他の実施形態を参照して上述したように一般に動作する。すなわち、もし入力信号レベルがＡＧＣのスレッショルドよりも上であるなら、ＡＧＣは、信号レベルがスレッショルドレベルになるまで、すなわち無限圧縮比で、そのアタックレートパラメータにしたがって「アタックし」、すなわちその利得を下げる。
より具体的な実施形態によれば、これらＡＧＣブロック（後述のＡＧＣブロックと共に）の圧縮比は、圧縮がより線形な関数であるように、すなわち入力信号レベルがＡＧＣスレッショルドを超える程度が、利得が減少させられる程度と線形な関係を有するように、任意の恣意的な有限値に調整され得る。例えば、もし圧縮比が４：１であったなら、ＡＧＣの入力における４ｄＢの超過は、出力における１ｄＢの超過を意味する。さらに具体的な実施形態によれば、異なるバンドについての圧縮比は、例えばラウドネスコントロールの効果を実現するために独立に調整され得る。
ある実施形態によれば、Ｎ：１の圧縮比（ここでＮは任意の数である）は、以前の技術を用いるより効率的に達成される。すなわち従来では、Ｎ：１の圧縮比を得ることは、それぞれのサンプルについて対数が計算され、それからＮによって除算がなされ、その結果から指数が取られなければならない。この結果をＡＧＣ利得係数に適用することは、入力の信号レベルの変化の比にしたがった信号レベル出力信号の対数圧縮を生じる。しかしこのアプローチは、計算の点で高価であり、応用例によっては現実的ではないくらいに高い。したがって本発明の具体的な実施形態によれば、より効率的なアプローチが提供される。
すなわち、正確な数学的べき関数は複雑であり、多くのコンピュータサイクルを要求するので、べき関数を近似する簡易方法が用いられえる。そのような方法の一つによれば、利得係数の対数の近似が計算される。近似対数はそれから圧縮比を表す指数によって乗算される。この結果の真数（anti-logarithm）がそれから計算される。この計算の結果は、利得係数の近似べき関数であり、これが最終的な利得係数として用いられる。
近似対数関数の特定の実現例は、２進対数として知られる。ある実施形態によれば、利得係数の２進対数表現は、先頭２進ディジットを１ビットにするのに必要なだけ多くの桁を左にシフトされる。シフトされた桁の数（すなわち２進指数）は、先頭の１ビット（すなわち２進仮数）に続くシフトされた値の部分に結合され、先頭１ビットは廃棄される。この結果が２進対数である。
２進真数の実現は、２進対数の逆である。すなわち、入力値は、２進指数および２進仮数に分けられる。１ビットが２進仮数の左に挿入される。拡張された２進仮数はそれから、２進指数によって特定された２進桁の数だけ右にシフトされる。この結果は、最終的な利得係数として用いられる２進真数である。
具体的な実施形態によれば、ＡＧＣ１６１０および１６１２のチャネルは結合され、例えばそれらは全ての同じ利得値および同じＡＧＣ関数を用いることによって、あるチャネルがアタックするとき全てのチャネルがアタックする。しかしチャネルが結合されてはいるが、ＡＧＣは独立したアタックスレッショルドを持ちえる。独立したアタックスレッショルドを提供することは、異なるチャネルについての異なるレベルの感度を示すＡＧＣを有することが望ましい応用例において優位性を持つ。
例えばある実施形態によれば、センターチャネルのスレッショルドは、他のチャネルの全てよりも６ｄＢ高い。これは例えば叫び声のような急な大きな音に応答した過剰なダッキング（ducking、低減）を防ぐ。加えて、さらに具体的な実施形態によれば、チャネルに関連付けられたアタックレートは、チャネルの異なる組み合わせについて異なりえる。例えば、Ｃ、ＬＦおよびＲＦについてのアタック乗数は０．９９９でありえ、一方、ＬＳおよびＲＳについてのアタック乗数は０．９９９９であり得る。このような設定は、例えば、大きなサラウンド効果に応答する過剰なダッキングを防ぐために用いられえる。
このようなＡＧＣブロックの例示的実現例のブロック図は図１７に与えられる。別個のレベル検出器（すなわちブロック１７０２〜１７０６）がそれぞれのチャネルに与えられ、それぞれのチャネルについてのアタックスレッショルドは独立に設定されえる。レベル検出器の出力は、少なくとも１つのアタックスレッショルドが超えられたことを示す単一の出力信号を生成するためにレベル結合器１７０８内で結合される。
結合器ブロック１７０８の出力は、アタック／リリースブロック１７１０に与えられ、これはアタックおよびリリース機能を利得ブロック１７１２に与え、これがさらに利得を５つのチャネルのそれぞれに与える。具体的な実施形態によれば、与えられたチャネルに対する全体的なＡＧＣ機能の感度は、レベル検出器およびレベル結合器１７０８の間の乗数によって表されるチャネルのそれぞれへの乗算係数を与えることによって操作され得る。示されるように、フリーズ／ゲート制御信号（例えば図１６のレベル検出器１６０２からの）はアタック／リリースブロック１７１０に与えられる。
図１６Ａを再び参照して、ＡＧＣ１６１０は、そのＡＧＣ機能を６チャネル全てにおいて実行する。すなわち、５つのメインチャネルのバス部分が、レベル検出器１６０２から直接の全体のＳＷチャネルと共に、クロスオーバブロック１６０４〜１６０８から受け取られる。示される実施形態においてはＡＧＣ１６１２とは異なり、ＡＧＣ１６１０への制御信号は、同じようにはフィルタリングされない。むしろ制御信号は、図１７を参照して上述されたように、個別のレベル検出器およびレベル結合器を用いてオーディオ信号から直接に導き出され得る。
加えて具体的な実施形態によれば、１方向結合がＡＧＣ１６１２およびＡＧＣ１６１０の間には存在する。これの効果は、もしバスについての増幅、すなわちＡＧＣ１６１０がマスターバンド、すなわちＡＧＣ１６１２の増幅より大きいなら、ＡＧＣ１６１０は、そのリリースレートパラメータにしたがってリリースせず、すなわちその利得を大きくしない。これは、オーディオ信号の高い周波数成分に対するバスの過剰な強調を防ぐ。
いったんＡＧＣ１６１０および１６１２からの利得制御が適用されると、２つのバンドは、５チャネルミキサ１６１８によって再び単一のバンドに混合され、全ての６チャネルはさらなる処理へと送られる。今度は図１６Ｂを参照して、５つのメインチャネルＬＳ、ＬＦ、Ｃ、ＲＦ、およびＲＳのそれぞれは、対応するクロスオーバブロック１６２０〜１６２９によって４つのバンドに分割される。それぞれのバンドに対応するそれぞれのチャネルの部分は、ＡＧＣ１６３１〜１６３４のうちの対応するものに送られる。ＡＧＣ１６３１は、ＳＷチャネルと共に、バンド１、すなわちバンド１〜４のうち最も低い周波数バンドに対応する５つのメインチャネルのそれぞれの部分を受け取る６チャネルＡＧＣである。ＡＧＣ１６３２〜１６３４は、それぞれバンド２、３、および４に対応する５つのメインチャネルのそれぞれの部分を受け取る５チャネルＡＧＣである。
具体的な実施形態によれば、ＡＧＣ１６３２〜１６３４は、図１６Ａおよび１７を参照して上述のようにＡＧＣ１６１０および１６１２と同様に動作する。すなわち例えば、ＡＧＣ１６３２〜１６３４のそれぞれにおけるチャネルが完全に結合され、同じ利得値および同じＡＧＣ関数がそれぞれのチャネルについて用いられることによって、あるチャネルがアタックするときには全てのチャネルがアタックする。しかしチャネル群が結合されてはいるが、ＡＧＣは独立したアタックスレッショルドを有しえる。具体的な実施形態によれば、ＡＧＣ１６３１〜１６３４の目的は所望の周波数バランスを維持することである。これを達成するために、これらＡＧＣのアタックおよびリリースレートは、ＡＧＣ１６１０および１６１２に関連するそれらよりも速い。
示されるように、ＡＧＣ１６３１〜３４のそれぞれは、またフリーズ／ゲート制御信号をレベル検出器１６０２から受け取る。上述のようにこの制御信号の状態に依存して、ＡＧＣ１６３１〜３４のリリースをすることは、オーディオ信号中の検出された沈黙期間のあいだはバックグラウンドノイズの増幅を防ぐために遅くされるか、または「フリーズ」され得る。
より具体的な実施形態によれば、ＡＧＣ１６１０および１６１２を参照して上述のように、例えば同じアタックレート乗数をチャネルの特定のサブセット、例えばＣ、ＬＦ、およびＲＦチャネルについて持つような、チャネル群の特定の組み合わせの間におけるようなＡＧＣ１６３１〜３４における追加の結合が提供され得る。
ＡＧＣ１６３１〜３４の後には、ネガティブアタックタイムリミッタ（ＮＡＴＬ）１６４１〜１６６０が続き、これらのそれぞれは４つのバンドのそれぞれについての５つのメインチャネルのそれぞれに対応する。本発明の他の実施形態を参照して上述のように、これらＮＡＴＬは、ＡＧＣが充分に急に応答しないかもしれず、そうでなければオーバシュートを結果として生むような信号遷移を扱う。このような遷移を扱うために、ＮＡＴＬ１６４１〜１６６０は、このような鋭いオーバシュートに付随する歪みを防止するために、将来のサンプルを見て、現在のサンプルの利得を制限する。さまざまな実施形態によれば、これらＮＡＴＬは、忠実度をそれほど低下させることなく省略され、特に後述する後続のＮＡＴＬブロックを含める場合はそうである。示されるようにこの実施形態においては、ＡＧＣ１６３１からのＳＷチャネルはこの段をバイパスする。
ＮＡＴＬ１６４１〜１６６０の後、４つのバンドのそれぞれからのチャネル成分は、４ウェイミキサ１６６４〜１６６８によって５つのメインチャネルに再び混合され、これらの出力は、ＡＧＣ１６３１からのＳＷチャネルと共に、図１６Ｃを参照して後述されるようにさらに処理される。６つのチャネルのそれぞれは、他の対応するＮＡＴＬ（１６７１〜１６７６）を通され、これらは、ＮＡＴＬ１６４１〜１６６０を参照して上述したのと同じように、それぞれのチャネルにおける結合されたバンドの総ピークを制限する。クリップブロック１６８１〜１６８６は、対応するチャネルからの任意の残ったオーバシュートを除去する。
具体的な実施形態によれば、バス強調はＳＷチャネルに提供され、ここで５つのメインチャネルのバス成分は、ＳＷチャネルのコンテンツ内で混合される。この機能は、５つのメインチャネルに関連するスピーカがフルレンジスピーカではない、すなわちバス信号を適切に再生しないシステムについては特に優位性を持つ。図１６Ｃに示されるこの実施形態の具体的な実現例によれば、これは、５つのメインチャネルを単一の信号にミックスするための５ウェイミキサ１６９０、結合された信号の高い周波数成分を除去するローパスフィルタ１６９２、プログラマブル利得ブロック１６９４（ユーザがコンフィギャ可能でありえる）、および最後に、混合された信号をＳＷチャネルと結合する２ウェイミキサ１６９６を用いて達成される。この「バス強調された」信号はそれから、上述のような処理のためにＮＡＴＬ１６７６に与えられる。さまざまな実施形態によれば、シグナルプロセッサのこのバス強調部分は、もし望まれるならディセーブルされ得る。
図１６Ａ〜１６Ｃおよび１７を参照して上述された特徴および技術の任意のものは、ここで説明されたシグナルプロセッサトポロジーの任意のものと共に採用され、プロセッサブロック構成およびブロックパラメータの幅広いバリエーションは、ここで説明した技術のさまざまな応用例について適切である限り本発明の範囲内である。
本発明は、その具体的な実施形態を参照して特に示され説明されてきたが、当業者には開示された実施形態の形態および詳細の変更も本発明の精神および範囲から逸脱することなくなされえることが理解されよう。すなわち、説明された具体的な構成の基本構成ブロック、例えばＡＧＣ、ネガティブアタックタイムリミッタ、およびドライブブロックは、さまざまな範囲の応用例のための、高度に効率的なマルチバンド信号処理を提供するためにさまざまなやり方で結合され得る。所望の忠実度、利用可能な伝送帯域幅、および利用可能な処理オーバヘッドのような要素は、異なる応用例についての異なる最適化構成を支配するよう相互作用し得る。
さらにさまざまな実施形態はソフトウェアでの実現を参照してここでは説明されてきた。しかしそのような実施形態の基本信号処理ブロックは、他のやり方で実現されてもよく、本発明の範囲内に留まる。例えば、これらの処理ブロックは、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはプログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）において実現されえる。本発明の処理ブロックのハードウェアおよび回路による実現も可能である。
さらに、特定のプロセッサ構成がここでは特定の応用例、例えばインターネット上のストリーミングオーディオ、携帯再生デバイス、ケーブルおよびサテライトテレビのためのセットトップボックスを参照して説明されてきた。しかし上述の構成は、対応する応用例に限定されない。むしろ説明されたプロセッサの任意のものは、説明された応用例の任意のものを含むさまざまな応用例のうちの任意のものについて構成および採用され得る。
加えて、本発明のさまざまな効果、局面、および目的は、さまざまな実施形態を参照して説明されてきたが、本発明の範囲はそのような効果、局面、および目的を参照することによって限定されるべきではないことが理解されよう。むしろ、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲を参照して決定されるべきである。
本発明の具体的な実施形態によって設計されたシグナルプロセッサの簡略化されたブロック図である。 本発明の具体的な実施形態によって設計されたシグナルプロセッサの簡略化されたブロック図である。 本発明のさまざまな具体的な実施形態と用いられるマルチバンドクロスオーバのさまざまなステージの簡略化されたブロック図である。 図２のマルチバンドクロスオーバにおけるクロスオーバステージの動作を示すフロー図である。 本発明の具体的な実施形態による自動利得制御処理ブロックの動作を示すフロー図である。 本発明の具体的な実施形態による非線形自動利得制御処理ブロックの動作を示すフロー図である。 本発明の具体的な実施形態によるネットワーク上でのオーディオファイルの再生を示すブロック図である。 本発明の具体的な実施形態によるオーディオファイルのデコーディングを示すブロック図である。 本発明の他の具体的な実施形態によるネットワーク上でのオーディオファイルの再生を示すブロック図である。 本発明の他の具体的な実施形態によって設計されたシグナルプロセッサの簡略化されたブロック図である。 本発明の他の具体的な実施形態によって設計されたシグナルプロセッサの簡略化されたブロック図である。 本発明のさらに他の具体的な実施形態によって設計されたシグナルプロセッサの簡略化されたブロック図である。 本発明のさらに他の具体的な実施形態によって設計されたシグナルプロセッサの簡略化されたブロック図である。 本発明のさらなる具体的な実施形態によって設計されたシグナルプロセッサの簡略化されたブロック図である。 本発明の具体的な実施形態によるディジタルオーディオ放送システムの送信側を示すブロック図である。 本発明の具体的な実施形態によるディジタルオーディオ放送システムの受信側を示すブロック図である。 本発明の具体的な実施形態による衛星テレビシステムを示すブロック図である。 本発明の具体的な実施形態によって設計されたホームエンターテイメントシステムのブロック図である。 音声または電話の応用例で採用されえる他の具体的な実施形態によって設計された３バンドシグナルプロセッサの図である。 ディジタルオーディオ信号を処理するのに優位な本発明のさらに他の実施形態によって設計されたマルチチャネルマルチバンドシグナルプロセッサを示す図である。 ディジタルオーディオ信号を処理するのに優位な本発明のさらに他の実施形態によって設計されたマルチチャネルマルチバンドシグナルプロセッサを示す図である。 ディジタルオーディオ信号を処理するのに優位な本発明のさらに他の実施形態によって設計されたマルチチャネルマルチバンドシグナルプロセッサを示す図である。 本発明のさまざまな実施形態と用いるＡＧＣ処理ブロックの例示的実現例の簡略化されたブロック図である。

Claims (99)

  1. それぞれが複数のチャネルのうちの一つに対応する複数のサンプリングされた信号のための自動利得制御を実行するその中に記憶されたコンピュータプログラム命令を有する少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、それぞれのチャネルは、そこに関連付けられた初期利得係数を有し、前記コンピュータプログラム命令は、
    前記チャネルのそれぞれについてアタックスレッショルドを設定する第１命令であって、前記アタックスレッショルドのうちの少なくとも１つは前記アタックスレッショルドの他のものとは異なる、第１命令、
    前記初期利得係数および前記対応するサンプリングされた信号の試行乗算の複数の結果がいずれもその関連付けられたアタックスレッショルドを超えないとき、１より大きい少なくとも１つのリリース乗数を前記初期利得係数のそれぞれに適用することによって、第１の変更された利得係数を生成する第２命令、
    前記試行乗算の結果のうちの少なくとも１つがその関連付けられたアタックスレッショルドを超えるとき、１より小さい少なくとも１つのアタック乗数を前記初期利得係数のそれぞれに適用することによって、第２の変更された利得係数を生成する第３命令、および
    前記第１または第２の変更された利得係数のいずれかに対応する最終利得係数を前記複数のサンプリングされた信号に適用する第４命令
    を含むコンピュータで読み取り可能な媒体。
  2. 請求項１に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、前記複数のチャネルは、センターチャネル、レフトフロントチャネル、ライトフロントチャネル、レフトサラウンドチャネル、およびライトサラウンドチャネルを備えるコンピュータで読み取り可能な媒体。
  3. 請求項２に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、前記センターチャネルに関連付けられた前記アタックスレッショルドは、他のアタックスレッショルドより少なくとも３ｄＢ高いコンピュータで読み取り可能な媒体。
  4. 請求項３に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、前記センターチャネルに関連付けられた前記アタックスレッショルドは、他のアタックスレッショルドより少なくとも６ｄＢ高いコンピュータで読み取り可能な媒体。
  5. 請求項２に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、前記レフトフロントおよびライトフロントチャネルに関連付けられた前記アタックスレッショルド群は同じであるコンピュータで読み取り可能な媒体。
  6. 請求項２に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、前記レフトサラウンドおよびライトサラウンドチャネルに関連付けられた前記アタックスレッショルド群は同じであるコンピュータで読み取り可能な媒体。
  7. 請求項１に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、非線形利得関数を前記第１および第２の変更された利得係数のいずれかに適用することによって前記最終利得係数を生成する第５命令をさらに含むコンピュータで読み取り可能な媒体。
  8. 請求項７に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、前記非線形利得関数は指数関数を備えるコンピュータで読み取り可能な媒体。
  9. 請求項７に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、前記非線形利得関数は近似指数関数を備えるコンピュータで読み取り可能な媒体。
  10. 請求項９に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、前記近似指数関数は２進対数を用いて導かれるコンピュータで読み取り可能な媒体。
  11. 請求項１に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、前記複数のチャネルをバンドパスフィルタリングすることによって複数の制御信号を生成する第５命令をさらに含み、前記第２および第３命令は、前記制御信号を用いて前記試行乗算を実行するよう動作可能であるコンピュータで読み取り可能な媒体。
  12. 請求項１に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、前記試行乗算の全ての結果が前記アタックスレッショルドの全てより低い第１スレッショルドより低いとき、前記少なくとも１つのリリース乗数の前記初期利得係数への適用を禁止する第５命令をさらに含むコンピュータで読み取り可能な媒体。
  13. 請求項１２に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、前記第５命令は、前記少なくとも１つのリリース乗数を減らすことによって前記少なくとも１つのリリース乗数の適用を禁止するよう動作可能であるコンピュータで読み取り可能な媒体。
  14. 請求項１２に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、前記第５命令は、前記少なくとも１つのリリース乗数の適用を止めることによって前記少なくとも１つのリリース乗数の適用を禁止するよう動作可能であるコンピュータで読み取り可能な媒体。
  15. 請求項１に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、前記少なくとも１つのアタック乗数は、第１アタック乗数および第２アタック乗数を備え、前記第３命令は、前記第１アタック乗数を前記初期利得係数の第１サブセットのそれぞれに、および前記第２アタック乗数を前記初期利得係数の第２サブセットのそれぞれに適用するよう動作可能であるコンピュータで読み取り可能な媒体。
  16. 請求項１５に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、前記複数のチャネルは、センターチャネル、レフトフロントチャネル、ライトフロントチャネル、レフトサラウンドチャネル、およびライトサラウンドチャネルを備え、初期利得係数の前記第１サブセットは前記センターチャネル、前記レフトフロントチャネル、および前記ライトフロントチャネルに対応し、初期利得係数の前記第２サブセットは前記レフトサラウンドチャネル、および前記ライトサラウンドチャネルに対応するコンピュータで読み取り可能な媒体。
  17. 請求項１に記載の前記サンプリングされた信号を伝送するシステムであって、請求項１に記載の前記少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体を備えるシステム。
  18. 請求項１７に記載のシステムであって、ワイドエリアネットワーク内の任意のサーバプラットフォーム、ディジタルラジオ送信プラットフォーム、セルラー通信システム送信プラットフォーム、ケーブルテレビ送信プラットフォーム、および衛星テレビ送信プラットフォームを備えるシステム。
  19. 請求項１に記載の前記サンプリングされた信号を受け取るシステムであって、請求項１に記載の前記少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体を備えるシステム。
  20. 請求項１９に記載のシステムであって、ワイドエリアネットワーク内の任意のクライアントプラットフォーム、ディジタルラジオレシーバ、携帯セルラー通信デバイス、ケーブルテレビデコーダ、および衛星テレビデコーダを備えるシステム。
  21. 請求項１に記載の前記少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体を備える携帯デバイス。
  22. 請求項２１に記載の携帯デバイスであって、前記サンプリングされた信号はオーディオ信号を表し、前記携帯デバイスはディジタルオーディオプレーヤーを備える携帯デバイス。
  23. 請求項２２に記載の携帯デバイスであって、前記ディジタルオーディオプレーヤーは、コンパクトディスクプレーヤーおよびＭＰ３プレーヤーのいずれかを備える携帯デバイス。
  24. それぞれが複数のチャネルのうちの一つに対応する複数のサンプリングされた信号のための自動利得制御を実行するコンピュータによって実現される方法であって、それぞれのチャネルは、そこに関連付けられた初期利得係数を有し、前記方法は、
    前記チャネルのそれぞれについてアタックスレッショルドを設定することであって、前記アタックスレッショルドのうちの少なくとも１つは前記アタックスレッショルドの他のものとは異なる、設定すること、
    前記初期利得係数および前記対応するサンプリングされた信号の試行乗算の複数の結果がいずれもその関連付けられたアタックスレッショルドを超えないとき、１より大きい少なくとも１つのリリース乗数を前記初期利得係数のそれぞれに適用することによって、第１の変更された利得係数を生成すること、
    前記試行乗算の結果のうちの少なくとも１つがその関連付けられたアタックスレッショルドを超えるとき、１より小さい少なくとも１つのアタック乗数を前記初期利得係数のそれぞれに適用することによって、第２の変更された利得係数を生成すること、および
    前記第１または第２の変更された利得係数のいずれかに対応する最終利得係数を前記複数のサンプリングされた信号に適用すること
    を含むコンピュータによって実現される方法。
  25. 請求項２４に記載の前記コンピュータによって実現される方法を用いて生成された、利得制御されたサンプリングされた信号を表す、その中に記憶されたデータファイルを有するコンピュータで読み取り可能な媒体。
  26. アタックスレッショルドおよびそれに関連付けられた初期利得係数を有するサンプリングされた信号のための自動利得制御を実行するその中に記憶されたコンピュータプログラム命令を有する少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、前記コンピュータプログラム命令は、
    前記初期利得係数および前記サンプリングされた信号を参照して導かれた試行乗算の結果が前記アタックスレッショルドより下であるとき、１より大きいリリース乗数を前記初期利得係数に適用することによって、第１の変更された利得係数を生成する第１命令、
    前記試行乗算の結果が前記関連付けられたアタックスレッショルドを超えるとき、１より小さいアタック乗数を前記初期利得係数に適用することによって、第２の変更された利得係数を生成する第２命令、および
    最終利得係数を前記サンプリングされた信号に適用する第３命令であって、前記最終利得係数は、非線形利得関数を前記第１または第２の変更された利得係数のいずれかに適用することによって導かれる、第３命令
    を含むコンピュータで読み取り可能な媒体。
  27. 請求項２６に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、前記非線形利得関数は指数関数を備えるコンピュータで読み取り可能な媒体。
  28. 請求項２６に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、前記非線形利得関数は近似指数関数を備えるコンピュータで読み取り可能な媒体。
  29. 請求項２８に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、前記近似指数関数は２進対数を用いて導かれるコンピュータで読み取り可能な媒体。
  30. 請求項２７に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、前記非線形利得関数は圧縮比によって特徴付けられ、前記コンピュータプログラム命令は、前記圧縮比を調整する第４命令をさらに含むコンピュータで読み取り可能な媒体。
  31. 請求項２６に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、試行乗算の結果が前記アタックスレッショルドより低い第１スレッショルドより低いとき、前記リリース乗数の前記初期利得係数への適用を禁止する第４命令をさらに含むコンピュータで読み取り可能な媒体。
  32. 請求項２６に記載の前記サンプリングされた信号を送信するシステムであって、請求項２６に記載の前記少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体を備えるシステム。
  33. 請求項３２に記載のシステムであって、ワイドエリアネットワーク内の任意のサーバプラットフォーム、ディジタルラジオ送信プラットフォーム、セルラー通信システム送信プラットフォーム、ケーブルテレビ送信プラットフォーム、および衛星テレビ送信プラットフォームを備えるシステム。
  34. 請求項２６に記載の前記サンプリングされた信号を受け取るシステムであって、請求項２６に記載の前記少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体を備えるシステム。
  35. 請求項３４に記載のシステムであって、ワイドエリアネットワーク内の任意のクライアントプラットフォーム、ディジタルラジオレシーバ、携帯セルラー通信デバイス、ケーブルテレビデコーダ、および衛星テレビデコーダを備えるシステム。
  36. 請求項２６に記載の前記少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体を備える携帯デバイス。
  37. 請求項３６に記載の携帯デバイスであって、前記サンプリングされた信号はオーディオ信号を表し、前記携帯デバイスはディジタルオーディオプレーヤーを備える携帯デバイス。
  38. 請求項３７に記載の携帯デバイスであって、前記ディジタルオーディオプレーヤーは、コンパクトディスクプレーヤーおよびＭＰ３プレーヤーのいずれかを備える携帯デバイス。
  39. アタックスレッショルドおよびそれに関連付けられた初期利得係数を有するサンプリングされた信号のための自動利得制御を実行するコンピュータによって実現される方法であって、
    前記初期利得係数および前記サンプリングされた信号を参照して導かれた試行乗算の結果が前記アタックスレッショルドより下であるとき、１より大きいリリース乗数を前記初期利得係数に適用することによって、第１の変更された利得係数を生成すること、
    前記試行乗算の結果が前記関連付けられたアタックスレッショルドを超えるとき、１より小さいアタック乗数を前記初期利得係数に適用することによって、第２の変更された利得係数を生成すること、および
    最終利得係数を前記サンプリングされた信号に適用すること、前記最終利得係数は、非線形利得関数を前記第１または第２の変更された利得係数のいずれかに適用することによって導かれる、適用すること
    を含むコンピュータによって実現される方法。
  40. 請求項３９に記載のコンピュータによって実現される方法を用いて生成された利得制御されたサンプリングされた信号を表す、その中に記憶されたデータファイルを有するコンピュータで読み取り可能な媒体。
  41. それぞれが複数のチャネルのうちの一つに対応する複数のサンプリングされた信号のための自動利得制御を実行するその中に記憶されたコンピュータプログラム命令を有する少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、それぞれのチャネルは、そこに関連付けられた初期利得係数を有し、前記コンピュータプログラム命令は、
    前記初期利得係数および前記対応するサンプリングされた信号の試行乗算の複数の結果がいずれもその関連付けられたアタックスレッショルドを超えないとき、１より大きい少なくとも１つのリリース乗数を前記初期利得係数のそれぞれに適用することによって、第１の変更された利得係数を生成する第１命令、
    前記試行乗算の結果のうちの少なくとも１つがその関連付けられたアタックスレッショルドを超えるとき、１より小さい少なくとも１つのアタック乗数を前記初期利得係数のそれぞれに適用することによって、第２の変更された利得係数を生成する第２命令、および
    前記第１または第２の変更された利得係数のいずれかに対応する最終利得係数を前記複数のサンプリングされた信号に適用する第３命令
    を含むコンピュータで読み取り可能な媒体。
  42. 請求項４１に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、前記複数のチャネルは、センターチャネル、レフトフロントチャネル、ライトフロントチャネル、レフトサラウンドチャネル、およびライトサラウンドチャネルを備えるコンピュータで読み取り可能な媒体。
  43. 請求項４２に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、初期利得係数の前記第１サブセットは前記センターチャネル、前記レフトフロントチャネル、および前記ライトフロントチャネルに対応し、初期利得係数の前記第２サブセットは前記レフトサラウンドチャネル、および前記ライトサラウンドチャネルに対応するコンピュータで読み取り可能な媒体。
  44. 請求項４１に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、前記アタックスレッショルドのうちの少なくとも１つは前記アタックスレッショルドの他のものとは異なるコンピュータで読み取り可能な媒体。
  45. 請求項４１に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、非線形利得関数を前記第１および第２の変更された利得係数のいずれかに適用することによって前記最終利得係数を生成する第４命令をさらに含むコンピュータで読み取り可能な媒体。
  46. 請求項４１に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、前記複数のチャネルをバンドパスフィルタリングすることによって複数の制御信号を生成する第４命令をさらに含み、前記第１および第２命令は、前記制御信号を用いて前記試行乗算を実行するよう動作可能であるコンピュータで読み取り可能な媒体。
  47. 請求項４１に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、前記試行乗算の全ての結果が前記アタックスレッショルドの全てより低い第１スレッショルドより低いとき、前記少なくとも１つのリリース乗数の前記初期利得係数への適用を禁止する第４命令をさらに含むコンピュータで読み取り可能な媒体。
  48. 請求項４１に記載の前記サンプリングされた信号を送信するシステムであって、請求項４１に記載の前記少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体を備えるシステム。
  49. 請求項４８に記載のシステムであって、ワイドエリアネットワーク内の任意のサーバプラットフォーム、ディジタルラジオ送信プラットフォーム、セルラー通信システム送信プラットフォーム、ケーブルテレビ送信プラットフォーム、および衛星テレビ送信プラットフォームを備えるシステム。
  50. 請求項４１に記載の前記サンプリングされた信号を受け取るシステムであって、請求項４１に記載の前記少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体を備えるシステム。
  51. 請求項５０に記載のシステムであって、ワイドエリアネットワーク内の任意のクライアントプラットフォーム、ディジタルラジオレシーバ、携帯セルラー通信デバイス、ケーブルテレビデコーダ、および衛星テレビデコーダを備えるシステム。
  52. 請求項４１に記載の前記少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体を備える携帯デバイス。
  53. 請求項５２に記載の携帯デバイスであって、前記サンプリングされた信号はオーディオ信号を表し、前記携帯デバイスはディジタルオーディオプレーヤーを備える携帯デバイス。
  54. 請求項５３に記載の携帯デバイスであって、前記ディジタルオーディオプレーヤーは、コンパクトディスクプレーヤーおよびＭＰ３プレーヤーのいずれかを備える携帯デバイス。
  55. それぞれが複数のチャネルのうちの一つに対応する複数のサンプリングされた信号のための自動利得制御を実行するコンピュータによって実現される方法であって、それぞれのチャネルは、初期利得係数およびそこに関連付けられたアタックスレッショルドを有し、前記方法は、
    前記初期利得係数および前記対応するサンプリングされた信号の試行乗算の複数の結果がいずれもその関連付けられたアタックスレッショルドを超えないとき、１より大きい少なくとも１つのリリース乗数を前記初期利得係数のそれぞれに適用することによって、第１の変更された利得係数を生成すること、
    前記試行乗算の結果のうちの少なくとも１つがその関連付けられたアタックスレッショルドを超えるとき、１より小さい第１アタック乗数を前記初期利得係数の第１サブセットのそれぞれに、および１より小さい第２アタック乗数を前記初期利得係数の第２サブセットのそれぞれに、適用することによって、第２の変更された利得係数を生成すること、および
    前記第１または第２の変更された利得係数のいずれかに対応する最終利得係数を前記複数のサンプリングされた信号に適用すること
    を含むコンピュータによって実現される方法。
  56. 請求項５５に記載の前記コンピュータによって実現される方法を用いて生成された、利得制御されたサンプリングされた信号を表す、その中に記憶されたデータファイルを有するコンピュータで読み取り可能な媒体。
  57. それぞれが複数のチャネルのうちの一つに対応する複数のサンプリングされた信号のための自動利得制御を実行するその中に記憶されたコンピュータプログラム命令を有する少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、それぞれのチャネルは、そこに関連付けられた初期利得係数およびアタックスレッショルドを有し、前記コンピュータプログラム命令は、
    前記サンプリングされた信号のうちの少なくとも一部を周波数バンドについてフィルタリングすることによって、前記自動利得制御の感度を前記周波数バンドに対して操作する第１命令、
    前記初期利得係数および前記対応するフィルタリングされた信号の試行乗算の結果が前記関連付けられたアタックスレッショルドを超えるとき、１より大きいリリース乗数を前記初期利得係数に適用することによって、第１の変更された利得係数を生成する第２命令、
    前記試行乗算の結果が前記関連付けられたアタックスレッショルドを超えるとき、１より小さいアタック乗数を前記初期利得係数に適用することによって、第２の変更された利得係数を生成する第３命令、および
    前記第１または第２の変更された利得係数のいずれかに対応する最終利得係数を前記複数のサンプリングされた信号に適用する第４命令
    を含むコンピュータで読み取り可能な媒体。
  58. 請求項５７に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、前記複数のチャネルは、センターチャネル、レフトフロントチャネル、ライトフロントチャネル、レフトサラウンドチャネル、およびライトサラウンドチャネルを備えるコンピュータで読み取り可能な媒体。
  59. 請求項５８に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、前記周波数バンドはアッパーミッドレンジオーディオバンドを含むコンピュータで読み取り可能な媒体。
  60. 請求項５８に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、前記複数のチャネルは、サブウーファチャネルをさらに含み、前記第１命令は、前記サブウーファチャネルに対応する前記サンプリングされた信号をフィルタするよう動作可能ではないコンピュータで読み取り可能な媒体。
  61. 請求項５７に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、前記アタックスレッショルドのうちの少なくとも１つは前記アタックスレッショルドの他のものとは異なるコンピュータで読み取り可能な媒体。
  62. 請求項５７に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、前記アタック乗数のうちの少なくとも１つは前記アタック乗数の他のものとは異なるコンピュータで読み取り可能な媒体。
  63. 請求項５７に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、非線形利得関数を前記第１および第２の変更された利得係数のいずれかに適用することによって前記最終利得係数を生成する第５命令をさらに含むコンピュータで読み取り可能な媒体。
  64. 請求項５７に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、前記試行乗算の全ての結果が前記アタックスレッショルドの全てより低い第１スレッショルドより低いとき、前記リリース乗数の前記初期利得係数への適用を禁止する第５命令をさらに含むコンピュータで読み取り可能な媒体。
  65. 請求項５７に記載の前記サンプリングされた信号を送信するシステムであって、請求項５７に記載の前記少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体を備えるシステム。
  66. 請求項６５に記載のシステムであって、ワイドエリアネットワーク内の任意のサーバプラットフォーム、ディジタルラジオ送信プラットフォーム、セルラー通信システム送信プラットフォーム、ケーブルテレビ送信プラットフォーム、および衛星テレビ送信プラットフォームを備えるシステム。
  67. 請求項５７に記載の前記サンプリングされた信号を受け取るシステムであって、請求項５７に記載の前記少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体を備えるシステム。
  68. 請求項６７に記載のシステムであって、ワイドエリアネットワーク内の任意のクライアントプラットフォーム、ディジタルラジオレシーバ、携帯セルラー通信デバイス、ケーブルテレビデコーダ、および衛星テレビデコーダを備えるシステム。
  69. 請求項５７に記載の前記少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体を備える携帯デバイス。
  70. 請求項６９に記載の携帯デバイスであって、前記サンプリングされた信号はオーディオ信号を表し、前記携帯デバイスはディジタルオーディオプレーヤーを備える携帯デバイス。
  71. 請求項７０に記載の携帯デバイスであって、前記ディジタルオーディオプレーヤーは、コンパクトディスクプレーヤーおよびＭＰ３プレーヤーのいずれかを備える携帯デバイス。
  72. それぞれが複数のチャネルのうちの一つに対応する複数のサンプリングされた信号のための自動利得制御を実行するコンピュータによって実現される方法であって、それぞれのチャネルは、そこに関連付けられた初期利得係数およびアタックスレッショルドを有し、前記コンピュータによって実現される方法は、
    前記サンプリングされた信号のうちの少なくとも一部を周波数バンドについてフィルタリングすることによって、前記自動利得制御の感度を前記周波数バンドに対して操作すること、
    前記初期利得係数および前記対応するフィルタリングされた信号の試行乗算の結果が前記関連付けられたアタックスレッショルドを超えるとき、１より大きいリリース乗数を前記初期利得係数に適用することによって、第１の変更された利得係数を生成すること、
    前記試行乗算の結果が前記関連付けられたアタックスレッショルドを超えるとき、１より小さいアタック乗数を前記初期利得係数に適用することによって、第２の変更された利得係数を生成すること、および
    前記第１または第２の変更された利得係数のいずれかに対応する最終利得係数を前記複数のサンプリングされた信号に適用すること
    を含むコンピュータによって実現される方法。
  73. 請求項７２に記載の前記コンピュータによって実現される方法を用いて生成された、利得制御されたサンプリングされた信号を表す、その中に記憶されたデータファイルを有するコンピュータで読み取り可能な媒体。
  74. 関連付けられた初期利得係数およびアタックスレッショルドを有するサンプリングされた信号のための自動利得制御を実行するその中に記憶されたコンピュータプログラム命令を有する少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、前記コンピュータプログラム命令は、
    前記初期利得係数および前記サンプリングされた信号の試行乗算の結果が前記アタックスレッショルドより下であるとき、１より大きいリリース乗数を前記初期利得係数に適用することによって、第１の変更された利得係数を生成する第１命令、
    前記試行乗算の結果が前記アタックスレッショルドを超えるとき、１より小さいアタック乗数を前記初期利得係数に適用することによって、第２の変更された利得係数を生成する第２命令、
    前記試行乗算の結果が前記アタックスレッショルドより小さい少なくとも１つのスレッショルドより小さいとき、前記リリース乗数の前記初期利得係数への適用を禁止する第３命令、および
    最終利得係数を前記サンプリングされた信号に適用する第４命令であって、前記最終利得係数は、前記初期利得係数、前記第１の変更された利得係数、または前記第２の変更された利得係数のうちのいずれかに対応する、第４命令、
    を含むコンピュータで読み取り可能な媒体。
  75. 請求項７４に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、前記第３命令は、前記リリース乗数を減らすことによって前記リリース乗数の適用を禁止するよう動作可能であるコンピュータで読み取り可能な媒体。
  76. 請求項７４に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、前記第３命令は、前記リリース乗数の適用を止めることによって前記リリース乗数の適用を禁止するよう動作可能であるコンピュータで読み取り可能な媒体。
  77. 請求項７４に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、非線形利得関数を前記第１および第２の変更された利得係数のいずれかに適用することによって前記最終利得係数を生成する第５命令をさらに含むコンピュータで読み取り可能な媒体。
  78. 請求項７４に記載のコンピュータで読み取り可能な媒体であって、前記サンプリングされた信号をバンドパスフィルタリングすることによって制御信号を生成する第５命令をさらに含み、前記第２および第３命令は、前記試行乗算を前記制御信号で実行するよう動作可能であるコンピュータで読み取り可能な媒体。
  79. 請求項７４に記載の前記サンプリングされた信号を送信するシステムであって、請求項７４に記載の前記少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体を備えるシステム。
  80. 請求項７９に記載のシステムであって、ワイドエリアネットワーク内の任意のサーバプラットフォーム、ディジタルラジオ送信プラットフォーム、セルラー通信システム送信プラットフォーム、ケーブルテレビ送信プラットフォーム、および衛星テレビ送信プラットフォームを備えるシステム。
  81. 請求項７４に記載の前記サンプリングされた信号を受け取るシステムであって、請求項７４に記載の前記少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体を備えるシステム。
  82. 請求項８１に記載のシステムであって、ワイドエリアネットワーク内の任意のクライアントプラットフォーム、ディジタルラジオレシーバ、携帯セルラー通信デバイス、ケーブルテレビデコーダ、および衛星テレビデコーダを備えるシステム。
  83. 請求項７４に記載の前記少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体を備える携帯デバイス。
  84. 請求項８３に記載の携帯デバイスであって、前記サンプリングされた信号はオーディオ信号を表し、前記携帯デバイスはディジタルオーディオプレーヤーを備える携帯デバイス。
  85. 請求項８４に記載の携帯デバイスであって、前記ディジタルオーディオプレーヤーは、コンパクトディスクプレーヤーおよびＭＰ３プレーヤーのいずれかを備える携帯デバイス。
  86. 関連付けられた初期利得係数およびアタックスレッショルドを有するサンプリングされた信号のための自動利得制御を実行するコンピュータによって実現される方法であって、
    前記初期利得係数および前記サンプリングされた信号の試行乗算の結果が前記アタックスレッショルドより下であるとき、１より大きいリリース乗数を前記初期利得係数に適用することによって、第１の変更された利得係数を生成すること、
    前記試行乗算の結果が前記アタックスレッショルドを超えるとき、１より小さいアタック乗数を前記初期利得係数に適用することによって、第２の変更された利得係数を生成すること、
    前記試行乗算の結果が前記アタックスレッショルドより小さい少なくとも１つのスレッショルドより小さいとき、前記リリース乗数の前記初期利得係数への適用を禁止すること、および
    最終利得係数を前記サンプリングされた信号に適用することであって、前記最終利得係数は、前記初期利得係数、前記第１の変更された利得係数、または前記第２の変更された利得係数のうちのいずれかに対応する、適用すること、
    を含むコンピュータによって実現される方法。
  87. 請求項８６に記載の前記コンピュータによって実現される方法を用いて生成された、利得制御されたサンプリングされた信号を表す、その中に記憶されたデータファイルを有するコンピュータで読み取り可能な媒体。
  88. 複数のサンプリングされた信号の処理を実行するその中に記憶されたコンピュータプログラム命令を有する少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、前記サンプリングされた信号のうちの少なくとも１つはマスターバンドに対応し、前記サンプリングされた信号のうちの第１のものはサブウーファチャネルに対応し、前記コンピュータプログラム命令は、
    前記マスターバンドに対応する前記少なくとも１つのサンプリングされた信号をローパスフィルタリングすることによって、前記少なくとも１つのサンプリングされた信号に関連付けられたバス成分を含むフィルタリングされた信号を生成する第１命令、および
    前記フィルタリングされた信号および前記第１のサンプリングされた信号を混合することによって、バス強調されたサブウーファチャネルを生成する第２命令
    を含むコンピュータで読み取り可能な媒体。
  89. 請求項８８に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、前記少なくとも１つのサンプリングされた信号は、複数のサンプリングされた信号に対応し、前記マスターバンドは複数のメインチャネルに対応し、複数のメインチャネルのそれぞれは前記複数のサンプリングされた信号のうちの一つに対応するコンピュータで読み取り可能な媒体。
  90. 請求項８８に記載の少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体であって、前記複数のメインチャネルは、センターチャネル、レフトフロントチャネル、ライトフロントチャネル、レフトサラウンドチャネル、およびライトサラウンドチャネルを備えるコンピュータで読み取り可能な媒体。
  91. 請求項８８に記載の前記サンプリングされた信号を送信するシステムであって、請求項８８に記載の前記少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体を備えるシステム。
  92. 請求項９１に記載のシステムであって、ワイドエリアネットワーク内の任意のサーバプラットフォーム、ディジタルラジオ送信プラットフォーム、セルラー通信システム送信プラットフォーム、ケーブルテレビ送信プラットフォーム、および衛星テレビ送信プラットフォームを備えるシステム。
  93. 請求項８８に記載の前記サンプリングされた信号を受け取るシステムであって、請求項８８に記載の前記少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体を備えるシステム。
  94. 請求項９３に記載のシステムであって、ワイドエリアネットワーク内の任意のクライアントプラットフォーム、ディジタルラジオレシーバ、携帯セルラー通信デバイス、ケーブルテレビデコーダ、および衛星テレビデコーダを備えるシステム。
  95. 請求項８８に記載の前記少なくとも１つのコンピュータで読み取り可能な媒体を備える携帯デバイス。
  96. 請求項９５に記載の携帯デバイスであって、前記サンプリングされた信号はオーディオ信号を表し、前記携帯デバイスはディジタルオーディオプレーヤーを備える携帯デバイス。
  97. 請求項９６に記載の携帯デバイスであって、前記ディジタルオーディオプレーヤーは、コンパクトディスクプレーヤーおよびＭＰ３プレーヤーのいずれかを備える携帯デバイス。
  98. 複数のサンプリングされた信号の処理を実行するコンピュータによって実現される方法であって、前記サンプリングされた信号のうちの少なくとも１つはマスターバンドに対応し、前記サンプリングされた信号のうちの第１のものはサブウーファチャネルに対応し、前記方法は、
    前記マスターバンドに対応する前記少なくとも１つのサンプリングされた信号をローパスフィルタリングすることによって、前記少なくとも１つのサンプリングされた信号に関連付けられたバス成分を含むフィルタリングされた信号を生成すること、および
    前記フィルタリングされた信号および前記第１のサンプリングされた信号を混合することによって、バス強調されたサブウーファチャネルを生成すること
    を含むコンピュータによって実現される方法。
  99. 請求項９８に記載の前記コンピュータによって実現される方法を用いて生成された、前記バス強調されたサブウーファチャネルを表す、その中に記憶されたデータファイルを有するコンピュータで読み取り可能な媒体。
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