JP2007089029A - Acoustic signal compression apparatus and acoustic signal compression program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、音響信号圧縮装置および音響信号圧縮プログラムに係り、特に、ダイナミックレンジの広い音響信号を高品質に圧縮可能な音響信号圧縮装置および音響信号圧縮プログラムに関する。 The present invention relates to an acoustic signal compression apparatus and an acoustic signal compression program, and more particularly to an acoustic signal compression apparatus and an acoustic signal compression program capable of compressing an acoustic signal having a wide dynamic range with high quality.
オリジナルマスタに収録された交響曲等の広いダイナミックレンジを有するオリジナル音響信号をテレビジョン放送用音響信号、MP3ファイル用音響信号等のダイナミックレンジが制限されたメディア用音響信号に変換する場合には、オリジナル音響信号のダイナミックレンジがメディア用音響信号のダイナミックレンジ内に収まるようにオリジナル音響信号の振幅レベルを圧縮する必要がある。しかし、オリジナル音響信号の振幅レベルを一様に圧縮することによりメディア用音響信号に変換すると、振幅レベルが小さい部分の振幅レベルはさらに小さくなり、特に暗騒音レベルが高い状況下での再生において再生音響信号を明確に聴取することができない。 When converting an original sound signal having a wide dynamic range, such as a symphony recorded in the original master, to a sound signal for media having a limited dynamic range, such as a sound signal for television broadcasting or an MP3 file, It is necessary to compress the amplitude level of the original sound signal so that the dynamic range of the sound signal falls within the dynamic range of the media sound signal. However, if the amplitude level of the original audio signal is converted to a media audio signal by uniformly compressing it, the amplitude level of the portion with a small amplitude level will be further reduced, especially in playback under circumstances where the background noise level is high. The sound signal cannot be heard clearly.
そこで、暗騒音のレベルに適応して再生音響信号のレベルを自動的に変更する音声補正装置が既に提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, an audio correction apparatus that automatically changes the level of a reproduced sound signal in accordance with the level of background noise has already been proposed (see, for example, Patent Document 1).
また、オリジナル音響信号の振幅レベルがメディア用音響信号の振幅レベルの上限値以上に大きくなる場合にはオリジナル音響信号の振幅レベルをリミッタによりメディア用音響信号の上限値に制限する、あるいは、オリジナル音響信号がメディア用音響信号のダイナミックレンジ幅を越えるときはオリジナル音響信号のダイナミックレンジを圧縮するアッティネータによりオリジナル音響信号の振幅レベルをメディア用音響信号の振幅レベルの上限値以下に抑制する録音信号処理装置も既に提案されている(例えば、特許文献2参照)。 In addition, when the amplitude level of the original sound signal becomes larger than the upper limit value of the amplitude level of the media sound signal, the amplitude level of the original sound signal is limited to the upper limit value of the media sound signal by a limiter, or the original sound signal When the signal exceeds the dynamic range width of the audio signal for media, a recording signal processing device that suppresses the amplitude level of the original audio signal below the upper limit of the amplitude level of the audio signal for media by an attenuator that compresses the dynamic range of the original audio signal Has already been proposed (see, for example, Patent Document 2).
なお、特許文献2にはリミッタまたはアッティネータを段階的に変化させることも開示されている。
しかしながら、特許文献1に記載された従来の音声補正装置は、暗騒音のレベルに応じて再生音響信号の振幅レベルを変更するものであり、オリジナル音響信号の振幅レベルとは無関係に再生音響信号の振幅レベルが変化するので、聴感的な不自然さを生じるという課題があった。
However, the conventional audio correction device described in
また、特許文献2に記載された従来の録音信号処理装置にあっては、リミッタによりオリジナル音響信号の振幅レベルを圧縮した場合には再生音響信号に歪が発生することを回避できないという課題があった。また、アッティネータによりオリジナル音響信号のダイナミックレンジを圧縮した場合には、アッティネータを段階的に変化させた場合でも再生音響信号の振幅レベルが急激に変化し聴感的な不自然さが生じることを回避できないという課題があった。
In addition, the conventional recording signal processing apparatus described in
本発明は、従来の課題を解決するためになされたものであって、ダイナミックレンジの広いオリジナル音響信号を高品質に圧縮することのできる音響信号圧縮装置および音響信号圧縮プログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the conventional problems, and an object of the present invention is to provide an acoustic signal compression apparatus and an acoustic signal compression program capable of compressing an original acoustic signal having a wide dynamic range with high quality. And
本発明の音響信号圧縮装置は、オリジナル音響信号から、振幅レベルが予め定められた最大振幅レベルより大きい過大振幅レベルである過大音響信号を検出し、前記過大振幅レベルを前記最大振幅レベル以下に圧縮する圧縮特性を決定する圧縮特性決定手段と、前記圧縮特性に基づいて前記オリジナル音響信号を圧縮して圧縮音響信号を生成する圧縮音響信号生成手段とを備えた構成を有している。 The acoustic signal compression device of the present invention detects an excessive acoustic signal whose amplitude level is larger than a predetermined maximum amplitude level from an original acoustic signal, and compresses the excessive amplitude level to be equal to or lower than the maximum amplitude level. A compression characteristic determining unit that determines a compression characteristic to be compressed, and a compressed acoustic signal generating unit that compresses the original acoustic signal based on the compression characteristic to generate a compressed acoustic signal.
この構成により、ダイナミックレンジの広いオリジナル音響信号を聴感的に自然に圧縮することができることとなる。 With this configuration, an original acoustic signal having a wide dynamic range can be naturally compressed acoustically.
また、本発明の音響信号圧縮装置は、前記圧縮特性決定手段が、零デシベルから前記過大音響信号検出時に前記過大振幅レベルと前記最大振幅レベルの差に基づいて定まる目標圧縮量(<0)まで予め定められた単位時間当たりの前処理変化率(<0)で変化し、前記過大音響信号検出時以前の前記オリジナル音響信号に適用する前処理利得を決定する前処理利得決定手段と、前記目標圧縮量から零デシベルまで予め定められた単位時間当たりの後処理変化率(>0)で変化し、前記過大音響信号検出時以後の前記オリジナル音響信号に適用する後処理利得を決定する後処理利得決定手段とを含む。 Also, in the acoustic signal compression device according to the present invention, the compression characteristic determining means is configured to perform a compression from zero decibel to a target compression amount (<0) determined based on a difference between the excessive amplitude level and the maximum amplitude level when detecting the excessive acoustic signal. Preprocessing gain determining means for determining a preprocessing gain to be applied to the original acoustic signal before the detection of the excessive acoustic signal, and changing at a predetermined preprocessing change rate per unit time (<0); A post-processing gain that changes from a compression amount to zero decibel at a predetermined post-processing change rate (> 0) per unit time and determines a post-processing gain to be applied to the original acoustic signal after the detection of the excessive acoustic signal Determining means.
この構成により、ダイナミックレンジの広いオリジナル音響信号に対して、歪および聴感的な不自然さのない圧縮を施すことができることとなる。 With this configuration, it is possible to perform compression without distortion and perceptual unnaturalness on an original acoustic signal having a wide dynamic range.
また、本発明の音響信号圧縮装置は、前記圧縮特性決定手段が、零デシベルから前記過大音響信号検出時に前記過大振幅レベルと前記最大振幅レベルの差に基づいて定まる目標圧縮量まで予め定められた単位時間当たりの前処理変化率で変化し、前記過大音響信号検出時以前の前記オリジナル音響信号に適用する前処理利得を決定する前処理利得決定手段と、前記目標圧縮量を前記過大音響信号検出時から予め定められた目標圧縮量維持時間維持する目標圧縮量維持手段と、前記目標圧縮量から零デシベルまで予め定められた単位時間当たりの後処理変化率で変化し、前記目標圧縮量維持時間経過後の前記オリジナル音響信号に適用する後処理利得を決定する後処理利得決定手段とを含む。 Further, in the acoustic signal compression device according to the present invention, the compression characteristic determining means is predetermined from zero decibel to a target compression amount determined based on a difference between the excessive amplitude level and the maximum amplitude level when detecting the excessive acoustic signal. Pre-processing gain determining means for determining a pre-processing gain to be applied to the original sound signal before the detection of the over-acoustic signal, which changes at a pre-processing change rate per unit time; and the over-acoustic signal detection for the target compression amount Target compression amount maintaining means for maintaining a predetermined target compression amount maintaining time from the time, and the target compression amount maintaining time changing from the target compression amount to zero decibel at a predetermined post-processing change rate per unit time. Post-processing gain determining means for determining a post-processing gain to be applied to the original sound signal after the lapse.
この構成により、ダイナミックレンジの広いオリジナル音響信号に対して、歪および聴感的な不自然さのないより高品質な圧縮を施すことができることとなる。 With this configuration, it is possible to perform higher-quality compression without distortion and auditory unnaturalness on an original acoustic signal with a wide dynamic range.
また、本発明の音響信号圧縮装置は、前記圧縮特性決定手段が、前記前処理利得、前記目標圧縮量および前記後処理利得が時間的に重複する場合には、前記前処理利得、前記目標圧縮量および前記後処理利得の最小値を前記圧縮特性として選択する選択手段を含む。 In the acoustic signal compression device according to the present invention, the compression characteristic determining means may be configured such that, when the preprocessing gain, the target compression amount, and the postprocessing gain overlap in time, the preprocessing gain and the target compression. Selecting means for selecting a quantity and a minimum value of the post-processing gain as the compression characteristics;
この構成により、過大振幅レベルが頻繁に検出されるダイナミックレンジの広いオリジナル音響信号に対しても、歪および聴感的な不自然さのない高品質な圧縮を施すことができることとなる。 With this configuration, it is possible to perform high-quality compression without distortion and perceptual unnaturalness even on an original acoustic signal having a wide dynamic range in which an excessive amplitude level is frequently detected.
本発明は、過大振幅レベルを最大振幅レベル以下に圧縮して圧縮音響信号を生成することにより、ダイナミックレンジの広いオリジナル音響信号を聴感的に自然に圧縮することができるという効果を有する音響信号圧縮装置および音響信号圧縮プログラムを提供することができるものである。 The present invention compresses an over-amplitude level below a maximum amplitude level to generate a compressed acoustic signal, so that an original acoustic signal having a wide dynamic range can be audibly and naturally compressed. An apparatus and an acoustic signal compression program can be provided.
以下、本発明の実施の形態の音響信号圧縮装置について、図面を用いて説明する。なお、本明細書において圧縮とは、オリジナル音響信号の振幅レベルをメディア用音響信号の振幅レベル上限値以下とする処理を意味する。 Hereinafter, an acoustic signal compression apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present specification, compression means a process of setting the amplitude level of the original sound signal to be equal to or lower than the upper limit value of the amplitude level of the media sound signal.
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態に係る音響信号圧縮装置の機能構成を示すブロック図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of an acoustic signal compression apparatus according to an embodiment of the present invention.
即ち、本発明に係る音響信号圧縮装置10は、オリジナル音響信号から、振幅レベルが予め定められた最大振幅レベルより大きい過大振幅レベルである過大音響信号を検出し、過大振幅レベルを最大振幅レベル以下に圧縮する圧縮特性を決定する圧縮特性決定手段1と、圧縮特性に基づいてオリジナル音響信号を圧縮して圧縮音響信号を生成する圧縮音響信号生成手段2とを含む。
That is, the acoustic
そして、圧縮特性決定手段1は、零デシベルから過大音響信号検出時に過大振幅レベルと最大振幅レベルの差に基づいて定まる目標圧縮量(<0)まで予め定められた単位時間当たりの前処理変化率(<0)で変化し、過大音響信号検出時以前のオリジナル音響信号に適用する前処理利得を決定する前処理利得決定手段3と、目標圧縮量から零デシベルまで予め定められた単位時間当たりの後処理変化率(>0)で変化し、過大音響信号検出時以後の前記オリジナル音響信号に適用する後処理利得を決定する後処理利得決定手段4とを含む。 Then, the compression characteristic determining means 1 pre-changes the preprocessing rate per unit time from zero decibel to a target compression amount (<0) determined based on the difference between the excessive amplitude level and the maximum amplitude level when detecting the excessive acoustic signal. (<0), preprocessing gain determining means 3 for determining a preprocessing gain to be applied to the original acoustic signal before the detection of the excessive acoustic signal, and a predetermined unit time from the target compression amount to zero decibel And post-processing gain determining means 4 for determining a post-processing gain to be applied to the original sound signal after the detection of the excessive sound signal, changing at a post-processing change rate (> 0).
図2は、本発明の実施の形態の音響信号圧縮装置として機能するパーソナルコンピュータのハードウェア構成を示すブロック図であって、オリジナル音響信号を読み込む音響信号読み込みインターフェイス(I/F)11と、プログラムおよび演算値を記憶するメモリ12と、プログラムに基づいて処理を実行するCPU13と、圧縮音響信号を出力する圧縮音響信号出力インターフェイス(I/F)14と、表示装置15、キーボード16およびポインティングデバイス17からなる周辺機器が接続される周辺機器インターフェイス(I/F)18とがバス19によって相互に結合された構成を有する。
FIG. 2 is a block diagram showing a hardware configuration of a personal computer that functions as the acoustic signal compression device according to the embodiment of the present invention, and includes an acoustic signal reading interface (I / F) 11 that reads an original acoustic signal, and a program And a
そして、メモリ12にプログラムをインストールすることにより、パーソナルコンピュータは音響信号圧縮装置として動作する。
Then, by installing the program in the
次に、メモリ12にインストールする音響信号圧縮プログラムのフローチャートを参照しつつ、本発明の第1の実施の形態の音響信号圧縮装置の動作を説明する。
Next, the operation of the acoustic signal compression apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart of the acoustic signal compression program installed in the
図3は、音響信号圧縮プログラムのフローチャートである。まず、CPU13は、メモリ12に格納される変数に適切な初期値を設定する(ステップS1)。
FIG. 3 is a flowchart of the acoustic signal compression program. First, the
次に、CPU13は、オリジナル音響信号のサンプリングデータx(i)を読み込むことができる状態にし(ステップS2)、ステップS2に処理が到達してから予め設定した制限時間内にサンプリングデータx(i)を読み込んだかどうかを判断する(ステップS3)。サンプリングデータx(i)を制限時間内に読み込んだ場合は、CPU13は、サンプリングデータの順序を表すインデックスiをインクリメントする(ステップS4)。なお、iはステップS1において初期値を“0”に設定されているものとする。
Next, the
次に、CPU13は、サンプリングデータx(i)の振幅レベルL(i)[dBFs]を[数1]より算出する(ステップS5)。
次に、CPU13は、振幅レベルL(i)が予め定められた最大振幅レベルLa[dBFs]よりも大きい過大振幅レベルであるかどうかを判断する(ステップS6)。振幅レベルL(i)が最大振幅レベルLaよりも大きい場合には、CPU13は、サンプリングデータx(i)の振幅レベルL(i)と最大振幅レベルLaとの差である目標圧縮量Ld(i)[dB](<0)を図4(a)に模式的に示すように、[数2]より算出する(ステップS7)。なお、目標圧縮量Ld(i)はステップS1において初期値を“0”に設定されているものとする。
次に、CPU13は、目標圧縮量Ld(i)に対して、前処理利得および後処理利得を決定する(ステップS8)が、この処理の詳細は圧縮特性算出ルーチンとして後述する。さらに、CPU13はステップS8で得た前処理利得および後処理利得から圧縮特性を決定する(ステップS9)が、この処理は圧縮特性決定ルーチンとして後述する。
Next, the
ステップS6において振幅レベルL(i)が最大振幅レベルLa以下であった場合およびステップS9の処理が終了した場合は、CPU13は、ステップS2に戻って次のサンプリングデータを読み込む。
If the processing in the case the amplitude level L (i) is equal to or smaller than the maximum amplitude level L a and S9 is completed in step S6,
ステップS3において、サンプリングデータx(i)を制限時間内に読み込まなかったとCPU13が判断した場合、即ち、全てのサンプリングデータの読み込みが終了したと判断した場合は、CPU13は、後述する圧縮音響信号生成ルーチンにおいてステップS9で決定した圧縮特性に基づいて圧縮音響信号を生成して(ステップS10)、プログラムを終了する。
In step S3, if the
なお、ステップS3では、CPU13は、サンプリングデータx(i)を制限時間内に読み込んだかどうかを判断するのでも、あるいは、サンプリングデータの入力が全て終了したことを示す符号または信号等が検出されたかどうかを判断するのでもよい。
In step S3, the
図5は、図3の音響信号圧縮プログラムのステップS8で実行される圧縮特性算出ルーチンのフローチャートである。 FIG. 5 is a flowchart of the compression characteristic calculation routine executed in step S8 of the acoustic signal compression program of FIG.
まず、CPU13は、サンプリングデータx(i)の振幅レベルL(i)を目標圧縮量Ld(i)(<0)[dB]だけ圧縮するために、x(i)以前のサンプリングデータを何個遡って予め定められた単位時間当たりの前処理変化率Δdd[dB/s](<0)で振幅レベルL(j)(j≦i)を圧縮すればよいのかを示すサンプリングデータ個数Aを[数3]より算出する(ステップS20)。ここで、オリジナル音響信号のサンプリング周波数をFs[Hz]とする。
First, the
なお、前処理変化率Δddは予め定められた値であり、−1〜−1.5[dB/s]程度であると聴覚的な不自然さが発生しない。
次に、CPU13は、インデックスjに“i−A”を代入し(ステップS21)、サンプリングデータx(i)の振幅レベルL(i)を目標圧縮量Ld(i)[dB]だけ圧縮するためのx(i)以前の振幅レベルL(j)(j≦i)に対する圧縮量Di(j)[dB]を、図4(b)に前処理利得として模式的に示すように、[数4]より算出する(ステップS22)。なお、圧縮量Di(j)は図3の音響信号圧縮プログラムのステップS1において初期値を“0”に設定されているものとする。
次に、CPU13は、jがiよりも小さいかどうかを判断する(ステップS23)。jがiよりも小さい場合は、CPU13は、jをインクリメントして(ステップS24)、ステップS22に戻る。
Next, the
ステップS23においてjがi以上の場合は、CPU13は、目標圧縮量Ld(i)から零デシベルまで予め定められた単位時間当たりの後処理変化率Δdi[dB/s](>0)で変化する後処理利得を決定する際に、目標圧縮量達成後のサンプリングデータの振幅レベルL(j)(i<j)を何個まで圧縮すればよいのかを示すサンプリングデータ個数Bを[数5]より算出する(ステップS25)。なお、後処理変化率Δdi(>0)は1〜1.5[dB/s]程度あるいは若干大きめの値にしてもよい。
次に、CPU13は、jに“i+1”を代入し(ステップS26)、振幅レベルL(j)(i<j)に対する圧縮量Di(j)を図4(b)に後処理利得として模式的に示すように、[数6]より算出する(ステップS27)。
次に、CPU13は、jがi+Bよりも小さいかどうかを判断する(ステップS28)。jがi+Bよりも小さい場合は、CPU13は、jの値をインクリメントして(ステップS29)、ステップS27に戻る。ステップS28においてjがi+B以上の場合は、CPU13は、圧縮特性算出ルーチンを終了する。
Next, the
図6は、図3の音響信号圧縮プログラムのステップS9で実行される圧縮特性決定ルーチンのフローチャートである。なお、本実施の形態においては、過大振幅レベルの発生頻度が十分に低く、異なる過大振幅レベルに対する圧縮特性が時間的に重複しない場合を想定している。 FIG. 6 is a flowchart of the compression characteristic determination routine executed in step S9 of the acoustic signal compression program of FIG. In the present embodiment, it is assumed that the occurrence frequency of the excessive amplitude level is sufficiently low and the compression characteristics for different excessive amplitude levels do not overlap in time.
まず、CPU13は、インデックスjに“i−A”を代入し(ステップS30)、圧縮量Di(j)をD(j)に代入する(ステップS31)。なお、圧縮量D(j)は図3の音響信号圧縮プログラムのステップS1において初期値を“0”に設定されているものとする。
First, the
次に、CPU13は、jがi+Bよりも小さいかどうかを判断する(ステップS32)。jがi+Bよりも小さい場合は、CPU13は、jの値をインクリメントして(ステップS33)、ステップS31に戻る。ステップS32においてjがi+B以上の場合は、CPU13は、圧縮特性決定ルーチンを終了する。
Next, the
図7は、図3の音響信号圧縮プログラムのステップS10で実行される圧縮音響信号生成ルーチンのフローチャートである。 FIG. 7 is a flowchart of the compressed acoustic signal generation routine executed in step S10 of the acoustic signal compression program of FIG.
まず、CPU13は、音響信号圧縮プログラムのステップS4でカウントしたサンプリングデータの個数を入力された全てのサンプリングデータの個数Nとし(ステップS40)、インデックスiに“1”を代入する(ステップS41)。
First, the
次に、CPU13は、圧縮特性、即ち圧縮量D(i)(≦0)を用いて、[数7]より圧縮音響信号y(i)を算出する(ステップS42)。
次に、CPU13は、iがNよりも小さいかどうかを判断する(ステップS43)。iがNよりも小さい場合は、CPU13は、iの値をインクリメントして(ステップS44)、ステップS42に戻る。iがN以上の場合は、CPU13は、圧縮音響信号生成ルーチンを終了する。
Next, the
以上説明したように、本発明の第1の実施の形態に係る音響信号圧縮装置は、予め定められた単位時間当たりの変化率で変化する圧縮特性に基づいて、オリジナル音響信号の過大振幅レベルを最大振幅レベル以下に圧縮して圧縮音響信号を生成することにより、ダイナミックレンジの広いオリジナル音響信号に対して、歪および聴感的な不自然さのない圧縮を施すことができる。 As described above, the acoustic signal compression device according to the first embodiment of the present invention determines the excessive amplitude level of the original acoustic signal based on the compression characteristic that changes at a predetermined rate of change per unit time. By compressing to below the maximum amplitude level and generating a compressed acoustic signal, the original acoustic signal with a wide dynamic range can be compressed without distortion and perceptual unnaturalness.
(第2の実施の形態)
図8は、本発明の第2の実施の形態に係る音響信号圧縮装置の機能構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態は、上述の第1の実施の形態と略同様に構成されているので、同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 8 is a block diagram showing a functional configuration of an acoustic signal compression apparatus according to the second embodiment of the present invention. Since the present embodiment is configured in substantially the same manner as the above-described first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図8において、音響信号圧縮装置30は、第1の実施の形態で示した構成に加えて、目標圧縮量を過大音響信号検出時から予め定められた目標圧縮量維持時間維持する圧縮特性を決定する目標圧縮量維持手段5を備える。
In FIG. 8, in addition to the configuration shown in the first embodiment, the acoustic
第2の実施の形態の音響信号圧縮装置も、第1の実施の形態と同じくパーソナルコンピュータにプログラムをインストールすることにより構成されるので、ハードウェアの説明を省略する。 Since the acoustic signal compression apparatus according to the second embodiment is also configured by installing a program in a personal computer as in the first embodiment, description of hardware is omitted.
次に、メモリ12にインストールするプログラムのフローチャートを参照しつつ、第2の実施の形態の音響信号圧縮装置の動作を説明する。音響信号圧縮プログラムは、図3と同様であるため説明を省略する。
Next, the operation of the acoustic signal compression apparatus according to the second embodiment will be described with reference to a flowchart of a program installed in the
図9は、図3の音響信号圧縮プログラムのステップS8で実行される圧縮量維持機能付圧縮特性算出ルーチンのフローチャートである。なお、図5の圧縮特性算出ルーチンと同一の処理については同一のステップ番号を付して説明を省略する。 FIG. 9 is a flowchart of a compression characteristic calculation routine with a compression amount maintaining function executed in step S8 of the acoustic signal compression program of FIG. Note that the same steps as those in the compression characteristic calculation routine of FIG.
CPU13は、ステップS23の後に、jに“i+1”を代入し(ステップS50)、図10(b)に模式的に示すように、目標圧縮量Ld(i)を予め定められた目標圧縮量維持時間Δthだけ維持する(ステップS51)。このとき、圧縮量Di(j)は[数8]のようになる。なお、Δthとして10〜100msec程度の値を設定すると、最終的に生成される圧縮音響信号の波形がオリジナル音響信号の波形をよく再現し、歪も生じないため好ましい。
次に、CPU13は、jがi+Δth*Fsよりも小さいかどうかを判断する(ステップS52)。jがi+Δth*Fsよりも小さい場合は、CPU13は、jの値をインクリメントして(ステップS53)、ステップS51に戻る。
Next, the
ステップS52においてjがi+Δth*Fs+B以上の場合は、CPU13は、ステップS25以降の処理に進む。
If j is greater than or equal to i + Δth * Fs + B in step S52, the
CPU13は、jに“i+Δth*Fs+1”を代入し(ステップS54)、jがi+ Δth*Fs+Bよりも小さいかどうかを判断し(ステップS55)、jがi+Δth*Fs+B以上であれば圧縮量維持機能付圧縮特性算出ルーチンを終了する。
The
なお、本実施の形態における音響信号圧縮プログラムのステップS9のサブルーチンである圧縮特性決定ルーチンの処理については、CPU13は、ステップS32でjがi+Δth*Fs+Bよりも小さいかどうかを判断することを除けば、既に説明した図6の圧縮特性決定ルーチンと同様の処理を行う。
Note that the processing of the compression characteristic determination routine, which is a subroutine of step S9 of the acoustic signal compression program in the present embodiment, except that the
以上説明したように、本発明の第2の実施の形態に係る音響信号圧縮装置は、目標圧縮量を過大音響信号検出時から予め定められた目標圧縮量維持時間維持する圧縮特性を用いることにより、ダイナミックレンジの広いオリジナル音響信号に対して、歪および聴感的な不自然さのないより高品質な圧縮を施すことができる。 As described above, the acoustic signal compression apparatus according to the second embodiment of the present invention uses a compression characteristic that maintains the target compression amount for a predetermined target compression amount maintaining time from the time of detection of the excessive acoustic signal. Higher quality compression without distortion and auditory unnaturalness can be applied to an original acoustic signal with a wide dynamic range.
(第3の実施の形態)
図11は、本発明の第3の実施の形態に係る音響信号圧縮装置の機能構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態は、上述の第2の実施の形態と略同様に構成されているので、同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 11 is a block diagram showing a functional configuration of an acoustic signal compression device according to the third embodiment of the present invention. Since the present embodiment is configured in substantially the same manner as the above-described second embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図11において、音響信号圧縮装置40は、第2の実施の形態で示した構成に加えて、前処理利得、目標圧縮量および後処理利得が時間的に重複する場合に、前処理利得、目標圧縮量および後処理利得の最小値、即ち絶対値が最大となるものを圧縮特性として選択する選択手段6を備える。
In FIG. 11, in addition to the configuration shown in the second embodiment, the acoustic
第3の実施の形態の音響信号圧縮装置も、第1、第2の実施の形態と同じくパーソナルコンピュータにプログラムをインストールすることにより構成されるので、ハードウェアの説明を省略する。 Since the acoustic signal compression apparatus according to the third embodiment is also configured by installing a program in a personal computer as in the first and second embodiments, description of hardware is omitted.
次に、メモリ12にインストールするプログラムのフローチャートを参照しつつ、第3の実施の形態の音響信号圧縮装置の動作を説明する。
Next, the operation of the acoustic signal compression apparatus according to the third embodiment will be described with reference to a flowchart of a program installed in the
図12は、圧縮特性選択機能付音響信号圧縮プログラムのフローチャートである。なお、図3の音響信号圧縮プログラムと同一の処理については同一のステップ番号を付して説明を省略する。 FIG. 12 is a flowchart of an acoustic signal compression program with a compression characteristic selection function. In addition, about the process same as the acoustic signal compression program of FIG. 3, the same step number is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
CPU13は、図13(a)〜(c)に模式的に示すように、異なる過大振幅レベルに対する前処理利得、目標圧縮量および後処理利得が時間的に重複する場合には、各時刻における前処理利得、目標圧縮量および後処理利得の最小値を新たな圧縮特性とする(ステップS60)。このステップS60の処理の詳細は圧縮特性選択ルーチンとして後述する。
As schematically shown in FIGS. 13A to 13C, when the preprocessing gain, the target compression amount, and the postprocessing gain for different over-amplitude levels overlap with each other in time, the
図14は、図12の圧縮特性選択機能付音響信号圧縮プログラムのステップS60で実行される圧縮特性選択ルーチンのフローチャートである。 FIG. 14 is a flowchart of the compression characteristic selection routine executed in step S60 of the acoustic signal compression program with a compression characteristic selection function in FIG.
まず、CPU13は、インデックスjを“i−A”に初期化する(ステップS70)。次に、CPU13は、現時点での圧縮量の最小値を与えるMin(j)が圧縮量Di(j)よりも大きいかどうかを判断する(ステップS71)。Min(j)がDi(j)よりも大きい場合は、CPU13は、Min(j)にDi(j)を代入する(ステップS72)。なお、Min(j)は図12の圧縮特性選択機能付音響信号圧縮プログラムのステップS1において初期値を“0”に設定されているものとする。
First, the
次に、CPU13は、jがi+Δth*Fs+Bよりも小さいかどうかを判断する(ステップS73)。jがi+Δth*Fs+Bよりも小さい場合は、CPU13は、jをインクリメントして(ステップS74)、ステップS71に戻る。
Next, the
ステップS71において、Min(j)がDi(j)以下であった場合は、CPU13は、Min(j)の値を更新せずにステップS74に進む。
If Min (j) is equal to or less than D i (j) in step S71, the
ステップS73において、jがi+Δth*Fs+B以上であった場合は、CPU13は、圧縮特性選択ルーチンを終了し、図12の圧縮特性選択機能付音響信号圧縮プログラムのステップS2に戻って次のサンプリングデータを読み込む。
If j is greater than or equal to i + Δth * Fs + B in step S73, the
図12の圧縮特性選択機能付音響信号圧縮プログラムにおいて、全てのサンプリングデータについてステップS60の処理が終了すると、圧縮特性は、図13(c)の黒線で模式的に示すように、全ての過大振幅レベルに対する圧縮特性が与える圧縮量の最小値を各時刻で選択したものとなる。 In the acoustic signal compression program with a compression characteristic selection function in FIG. 12, when the processing of step S60 is completed for all sampling data, the compression characteristics are all excessive as shown schematically by the black line in FIG. The minimum value of the compression amount given by the compression characteristic with respect to the amplitude level is selected at each time.
最後に、CPU13は、図7の圧縮音響信号生成ルーチンにおいて、圧縮特性、即ち圧縮量Min(i)(≦0)を用いて、[数9]より圧縮音響信号y(i)を生成して、音響信号圧縮プログラムを終了する。
以上説明したように、本発明の第3の実施の形態に係る音響信号圧縮装置は、前処理利得、目標圧縮量および後処理利得が時間的に重複する場合には、前処理利得、目標圧縮量および後処理利得が与える圧縮量の最小値を圧縮特性として選択することにより、過大振幅レベルが頻繁に検出されるダイナミックレンジの広い音響信号に対しても、歪および聴感的な不自然さのない高品質な圧縮を施すことができる。 As described above, in the acoustic signal compression device according to the third embodiment of the present invention, when the preprocessing gain, the target compression amount, and the postprocessing gain overlap in time, the preprocessing gain and the target compression By selecting the minimum compression amount given by the amount and post-processing gain as the compression characteristic, distortion and auditory unnaturalness can be reduced even for a wide dynamic range acoustic signal in which excessive amplitude levels are frequently detected. There can be no high quality compression.
以上のように、本発明に係る音響信号圧縮装置は、オリジナル音響信号に対して聴感的に自然な圧縮を施すことができるという効果を有し、音響信号処理装置等として有効である。 As described above, the acoustic signal compression device according to the present invention has an effect that the original acoustic signal can be audibly and naturally compressed, and is effective as an acoustic signal processing device or the like.
1 圧縮特性決定手段
2 圧縮音響信号生成手段
3 前処理利得決定手段
4 後処理利得決定手段
5 目標圧縮量維持手段
6 選択手段
10、30、40 音響信号圧縮装置
11 音響信号読み込みインターフェイス(I/F)
12 メモリ
13 CPU
14 圧縮音響信号出力インターフェイス(I/F)
15 表示装置
16 キーボード
17 ポインティングデバイス
18 周辺機器インターフェイス(I/F)
19 バス
DESCRIPTION OF
12
14 Compressed sound signal output interface (I / F)
15
19 Bus
Claims (5)
前記圧縮特性に基づいて前記オリジナル音響信号を圧縮して圧縮音響信号を生成する圧縮音響信号生成手段とを含む音響信号圧縮装置。 Compression characteristic determination for detecting an excessive acoustic signal whose amplitude level is an excessive amplitude level larger than a predetermined maximum amplitude level from the original acoustic signal and determining a compression characteristic for compressing the excessive amplitude level below the maximum amplitude level Means,
An acoustic signal compression apparatus including compressed acoustic signal generation means for compressing the original acoustic signal based on the compression characteristic to generate a compressed acoustic signal.
零デシベルから前記過大音響信号検出時に前記過大振幅レベルと前記最大振幅レベルの差に基づいて定まる目標圧縮量(<0)まで予め定められた単位時間当たりの前処理変化率(<0)で変化し、前記過大音響信号検出時以前の前記オリジナル音響信号に適用する前処理利得を決定する前処理利得決定手段と、
前記目標圧縮量から零デシベルまで予め定められた単位時間当たりの後処理変化率(>0)で変化し、前記過大音響信号検出時以後の前記オリジナル音響信号に適用する後処理利得を決定する後処理利得決定手段とを含む請求項1に記載の音響信号圧縮装置。 The compression characteristic determining means;
Changes from zero decibel to a target compression amount (<0) determined based on the difference between the excessive amplitude level and the maximum amplitude level at the time of detection of the excessive acoustic signal at a predetermined preprocessing change rate (<0) per unit time. And preprocessing gain determining means for determining a preprocessing gain to be applied to the original acoustic signal before the detection of the excessive acoustic signal;
After changing from the target compression amount to zero decibel with a predetermined post-processing change rate (> 0) per unit time, and determining a post-processing gain to be applied to the original sound signal after the detection of the excessive sound signal The acoustic signal compression apparatus according to claim 1, further comprising processing gain determination means.
零デシベルから前記過大音響信号検出時に前記過大振幅レベルと前記最大振幅レベルの差に基づいて定まる目標圧縮量まで予め定められた単位時間当たりの前処理変化率で変化し、前記過大音響信号検出時以前の前記オリジナル音響信号に適用する前処理利得を決定する前処理利得決定手段と、
前記目標圧縮量を前記過大音響信号検出時から予め定められた目標圧縮量維持時間維持する目標圧縮量維持手段と、
前記目標圧縮量から零デシベルまで予め定められた単位時間当たりの後処理変化率で変化し、前記目標圧縮量維持時間経過後の前記オリジナル音響信号に適用する後処理利得を決定する後処理利得決定手段とを含む請求項1に記載の音響信号圧縮装置。 The compression characteristic determining means;
From zero decibel, when the excessive acoustic signal is detected, the target compression amount determined based on the difference between the excessive amplitude level and the maximum amplitude level is changed at a predetermined preprocessing change rate per unit time, and when the excessive acoustic signal is detected. Preprocessing gain determining means for determining a preprocessing gain to be applied to the previous original acoustic signal;
Target compression amount maintaining means for maintaining the target compression amount for a predetermined target compression amount maintenance time from the detection of the excessive acoustic signal;
Post-processing gain determination that changes at a predetermined post-processing change rate per unit time from the target compression amount to zero decibel and determines a post-processing gain to be applied to the original acoustic signal after the target compression amount maintaining time has elapsed. The acoustic signal compression apparatus according to claim 1, comprising: means.
前記前処理利得、前記目標圧縮量および前記後処理利得が時間的に重複する場合には、前記前処理利得、前記目標圧縮量および前記後処理利得の最小値を前記圧縮特性として選択する選択手段を含む請求項2または請求項3に記載の音響信号圧縮装置。 The compression characteristic determining means;
Selection means for selecting the preprocessing gain, the target compression amount, and the minimum value of the post-processing gain as the compression characteristics when the pre-processing gain, the target compression amount, and the post-processing gain overlap in time The acoustic signal compression apparatus of Claim 2 or Claim 3 containing this.
オリジナル音響信号から、振幅レベルが予め定められた最大振幅レベルより大きい過大振幅レベルである過大音響信号を検出し、前記過大振幅レベルを前記最大振幅レベル以下に圧縮する圧縮特性を決定する圧縮特性決定処理と、
前記圧縮特性に基づいて前記オリジナル音響信号を圧縮して圧縮音響信号を生成する圧縮音響信号生成処理とを実行させる音響信号圧縮プログラム。 On the computer,
Compression characteristic determination for detecting an excessive acoustic signal whose amplitude level is an excessive amplitude level larger than a predetermined maximum amplitude level from the original acoustic signal and determining a compression characteristic for compressing the excessive amplitude level below the maximum amplitude level Processing,
An acoustic signal compression program for executing a compressed acoustic signal generation process for generating a compressed acoustic signal by compressing the original acoustic signal based on the compression characteristic.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2005
- 2005-09-26 JP JP2005277982A patent/JP2007089029A/en active Pending
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