JP2009300647A - Signal processing device, signal processing method, signal processing program and recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、信号処理装置、信号処理方法及び信号処理プログラム、並びに当該信号処理プログラムが記録された記録媒体に関する。 The present invention relates to a signal processing device, a signal processing method, a signal processing program, and a recording medium on which the signal processing program is recorded.
近年におけるデジタル技術の進展に伴い、音響信号についてもデジタル化された状態で、周波数特性、位相特性、音場特性等の様々な加工処理を行うことが広く行われている。かかる加工処理においては、加工処理対象の音響信号のレベルにかかわらず、加工結果における桁あふれ(オーバーフロー)によるクリップ(デジタルクリップ)を防止することが必要となる。 With the progress of digital technology in recent years, various processing processes such as frequency characteristics, phase characteristics, sound field characteristics, etc. are widely performed in a state in which acoustic signals are also digitized. In such processing, it is necessary to prevent a clip (digital clip) due to overflow (overflow) in the processing result regardless of the level of the acoustic signal to be processed.
このためデジタルクリップを発生させない技術が従来から提案されている。こうした技術の第1の例として、可変減衰器を介した音響信号の加工結果においてオーバーフローが発生した場合に、可変減衰器における減衰率を制御することにより、オーバーフローの発生を抑制するデジタルオーディオアンプの技術が提案されている(特許文献1参照:以下、「従来例1」と呼ぶ)。 For this reason, techniques that do not generate digital clips have been proposed. As a first example of such a technique, a digital audio amplifier that suppresses the occurrence of overflow by controlling the attenuation rate in the variable attenuator when an overflow occurs in the processing result of the acoustic signal via the variable attenuator. A technique has been proposed (see Patent Document 1: hereinafter referred to as “Conventional Example 1”).
また、第2の例として、可変減衰器を介した音響信号の加工を行う加工手段のインパルス応答の周波数特性の最大値を算出し、算出された最大値に基づいて可変減衰器における減衰率を制御することにより、オーバーフローの発生を抑制するグラフィックイコライザの技術が提案されている(特許文献2参照:以下、「従来例2」と呼ぶ)。また、第3の例として、可変減衰器を介した音響信号の加工を行う加工手段のインパルス応答のL1ノルム(絶対値和)を算出し、算出されたL1ノルムに基づいて可変減衰器における減衰率を制御することにより、オーバーフローの発生を抑制する技術が知られている(非特許文献1参照:以下、「従来例3」と呼ぶ)。 As a second example, the maximum value of the frequency characteristic of the impulse response of the processing means that processes the acoustic signal via the variable attenuator is calculated, and the attenuation rate in the variable attenuator is calculated based on the calculated maximum value. A graphic equalizer technique that suppresses the occurrence of overflow by controlling is proposed (see Patent Document 2: hereinafter referred to as “conventional example 2”). As a third example, the L 1 norm (sum of absolute values) of the impulse response of the processing means that processes the acoustic signal via the variable attenuator is calculated, and the variable attenuator is calculated based on the calculated L 1 norm. There is known a technique for suppressing the occurrence of overflow by controlling the attenuation rate in (see Non-Patent Document 1: hereinafter referred to as “Conventional Example 3”).
上述した従来例1の技術では、オーバーフローの発生が検出された場合に、その結果をフィードバックして減衰率を制御するようにしている。このため、わずかな時間ではあるかもしれないが、オーバーフローが発生することになるため、オーバーフローの発生を完全には防止することができない。 In the technique of Conventional Example 1 described above, when the occurrence of an overflow is detected, the result is fed back to control the attenuation rate. For this reason, although it may be a short time, an overflow occurs, and thus the occurrence of the overflow cannot be completely prevented.
また、従来例2の技術では、インパルス応答のL∞ノルムと同等の値に基づいて減衰率を制御するので、イコライザのように狭帯域の信号を加工対象とする場合には、オーバーフローの発生を完全に防止することができる。しかしながら、音声信号等の広帯域の信号を加工対象とする場合には、オーバーフローが発生する可能性がある。 Further, in the technique of the conventional example 2, the attenuation rate is controlled based on a value equivalent to the L ∞ norm of the impulse response. Therefore, when a narrow band signal is processed as in an equalizer, an overflow occurs. It can be completely prevented. However, when a broadband signal such as an audio signal is to be processed, an overflow may occur.
また、従来例3の技術では、インパルス応答のL1ノルムに基づいて減衰率を制御するので、どのような信号パターンであったとしても、オーバーフローが発生することはあり得ない。しかしながら、インパルス応答のL1ノルムに対応して評価される最大レベルとなる信号パターンが発生することは滅多になく、殆どの場合は、加工処理によって発生する最大レベルをインパルス応答のL1ノルムに対応して評価することは過大評価となる。このため、インパルス応答のL1ノルムに基づいて減衰率を制御すると、殆どの場合に、加工対象のデジタル信号についていわゆるビット落ちが発生し、加工結果の精度の大きな悪化が不要に発生することになってしまう。 Further, in the technique of the conventional example 3, the attenuation rate is controlled based on the L 1 norm of the impulse response, so that no overflow can occur regardless of the signal pattern. However, a signal pattern having a maximum level evaluated corresponding to the L 1 norm of the impulse response rarely occurs, and in most cases, the maximum level generated by the processing is set to the L 1 norm of the impulse response. A corresponding evaluation would be an overestimation. For this reason, when the attenuation rate is controlled based on the L 1 norm of the impulse response, in most cases, a so-called bit drop occurs in the digital signal to be processed, and a large deterioration in the accuracy of the processing result occurs unnecessarily. turn into.
このため、音響信号の加工結果におけるオーバーフローの発生を確実に防止しつつ、加工結果の精度の不要な悪化を抑制することができる技術が要請されている。かかる要請に応えることが、本発明が解決すべき課題の一つとして挙げられる。 For this reason, there is a demand for a technique that can reliably prevent the occurrence of overflow in the processing result of the acoustic signal and suppress unnecessary deterioration of the processing result accuracy. Meeting this requirement is one of the problems to be solved by the present invention.
本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであり、デジタル信号の加工結果におけるオーバーフローを確実に防止しつつ、加工結果の精度の不要な悪化を抑制することができる信号処理装置及び信号処理方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and a signal processing device and a signal processing capable of suppressing unnecessary deterioration in accuracy of a processing result while reliably preventing an overflow in the processing result of a digital signal. It aims to provide a method.
請求項1に記載の発明は、時間的に変化するデジタル信号に利得値を乗じる乗算手段と;前記乗算手段による乗算結果に、所定の信号加工を施す加工手段と;前記加工手段のインパルス応答を、特定部分と前記特定部分を除いた残余部分とに、時間的に分割する分割手段と;前記デジタル信号に、前記特定部分を畳み込んだ畳み込み信号を生成する畳み込み手段と;前記畳み込み信号の絶対値を算出する絶対値算出手段と;前記残余部分のL1ノルムを算出するノルム算出手段と;前記絶対値算出手段による算出結果と前記ノルム算出手段による算出結果とに基づいて、前記利得値を算出し、前記乗算手段に対して指定する利得制御手段と;を備えることを特徴とする信号処理装置である。 The invention according to claim 1 is a multiplication unit that multiplies a digital signal that changes over time by a gain value; a processing unit that applies a predetermined signal processing to a multiplication result by the multiplication unit; and an impulse response of the processing unit. Dividing means for temporally dividing the specific part into a remaining part excluding the specific part; convolution means for generating a convolution signal in which the specific part is convoluted with the digital signal; and absolute of the convolution signal An absolute value calculating means for calculating a value; a norm calculating means for calculating an L 1 norm of the remaining portion; and a gain value based on a calculation result by the absolute value calculating means and a calculation result by the norm calculating means. Gain control means for calculating and specifying the multiplication means; and a signal processing apparatus comprising:
請求項8に記載の発明は、時間的に変化するデジタル信号に利得値が乗じられた信号に所定の加工を施す加工手段を備える信号処理装置において使用される信号処理方法であって、前記加工手段のインパルス応答を、特定部分と前記特定部分を除いた残余部分とに、時間的に分割する分割工程と;前記デジタル信号に、前記特定部分を畳み込んだ畳み込み信号を生成する畳み込み工程と;前記畳み込み信号の絶対値を算出する絶対値算出工程と;前記残余部分のL1ノルムを算出するノルム算出工程と;前記絶対値算出工程における算出結果と前記ノルム算出工程における算出結果とに基づいて、前記利得値を算出する利得算出工程と;を備えることを特徴とする信号処理方法である。 The invention according to claim 8 is a signal processing method used in a signal processing apparatus including processing means for performing predetermined processing on a signal obtained by multiplying a digital signal that changes over time by a gain value. A division step of temporally dividing the impulse response of the means into a specific portion and a remaining portion excluding the specific portion; a convolution step of generating a convolution signal in which the specific portion is convoluted with the digital signal; An absolute value calculating step of calculating an absolute value of the convolution signal; a norm calculating step of calculating an L 1 norm of the residual portion; and a calculation result in the absolute value calculating step and a calculation result in the norm calculating step. And a gain calculating step for calculating the gain value.
請求項9に記載の発明は、請求項8の信号処理方法を演算手段に実行させる、ことを特徴とする信号処理プログラムである。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a signal processing program that causes a calculation means to execute the signal processing method according to the eighth aspect.
請求項10に記載の発明は、請求項9に記載の信号処理プログラムが、演算手段により読み取り可能に記録されている、ことを特徴とする記録媒体である。 A tenth aspect of the present invention is a recording medium in which the signal processing program according to the ninth aspect of the present invention is recorded so as to be readable by an arithmetic means.
以下、本発明の一実施形態を、図1〜図14を参照して説明する。なお、以下の説明及び図面においては、同一又は同等の要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the following description and drawings, the same or equivalent elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[構成]
図1には、本発明の一実施形態の信号処理装置100を備える音響装置300の構成が概略的に示されている。この図1に示されるように、音響装置300は、信号処理装置100に加えて、音源ユニット310と、スピーカユニット320とを更に備える。また、表示ユニット330と、操作入力ユニット340とを備えている。
[Constitution]
FIG. 1 schematically shows a configuration of an
上記の信号処理装置100は、利用者により操作入力ユニット340を利用して指定された信号パラメータに従って、音源ユニット310からの音声データ信号ADDの処理を行い、出力音声信号AOSを生成する。この信号処理装置100の詳細については、後述する。
The
上記の音源ユニット310は、音声コンテンツから音声データ信号ADDを生成する。例えば、音響装置300が、コンパクトディスク(CD)等の記録媒体に記録された音声コンテンツを再生する装置である場合には、音源ユニット310は、当該記録媒体から音声コンテンツを読み取る読取手段と、当該読取手段による読取結果から音声データ信号ADDを抽出する音声データ抽出手段を備えることになる。また、音響装置300が、放送波の受信により取得した音声コンテンツを再生する装置である場合には、音源ユニット310は、放送波の受信結果から音声コンテンツを抽出するコンテンツ抽出手段と、当該コンテンツ抽出手段による抽出結果から音声データ信号ADDを抽出する音声データ抽出手段を備えることになる。
The
音源ユニット310により生成された音声データ信号ADDは、信号処理装置100へ送られる。
The audio data signal ADD generated by the
上記のスピーカユニット320は、スピーカを備えて構成されている。このスピーカユニット320は、信号処理装置100から送られてきた出力音声信号AOSに従って、音声を再生して出力する。
The
上記の表示ユニット330は、例えば、(i)液晶パネル、有機EL(Electro Luminescence)パネル、PDP(Plasma Display Panel)等の表示デバイスと、(ii)信号処理装置100から送出された表示制御データに基づいて、表示ユニット330全体の制御を行うグラフィックレンダラ等の表示コントローラと、(iii)表示画像データを記憶する表示画像メモリ等を備えて構成されている。この表示ユニット330は、信号処理装置100からの表示データIMDに従って、操作ガイダンス情報等を表示する。
The
上記の操作入力ユニット340は、音響装置300の本体部に設けられたキー部、及び/又はキー部を備えるリモート入力装置等により構成される。ここで、本体部に設けられたキー部としては、表示ユニット330の表示デバイスに設けられたタッチパネルを用いることができる。なお、キー部を有する構成に代えて、又は併用して音声認識技術を利用して音声にて入力する構成を採用することもできる。
The
この操作入力ユニット340を利用者が操作することにより、音響装置300の動作内容の設定が行われる。例えば、信号処理装置100における信号加工の指定等の利用者による入力が、操作入力ユニット340を利用して行われる。こうした入力内容は、操作入力データIPDとして、操作入力ユニット340から信号処理装置100へ向けて送られる。
When the user operates the
次に、上記の信号処理装置100について説明する。上述したように、信号処理装置100は、音源ユニット310からの音声データ信号ADDの処理を行い、出力音声信号AOSを生成する。かかる機能を有する信号処理装置100は、デジタル処理部110と、アナログ処理部120とを備えている。
Next, the
上記のデジタル処理部110は、利用者により操作入力ユニット340を利用して指定された信号加工パラメータに従って、音源ユニット310からの音声データ信号ADDを加工して、信号MFDを生成する。また、デジタル処理部110は、利用者により操作入力ユニット340を利用して指定された音量指定に従って、音量調整指令VLCを生成する。
The
かかる機能を有するデジタル処理部110は、図2に示されるように、遅延手段としての信号遅延部130と、バッファ記憶手段としての先読みバッファ部140と、乗算手段としての乗算部150を備えている。また、デジタル処理部110は、信号選択部160と、加工手段としての加工処理部170と、利得値生成部180とを備えている。さらに、デジタル処理部110は、制御部190を備えている。
As shown in FIG. 2, the
上記の信号遅延部130は、音源ユニット310からの音声データ信号ADD(=X(t))を受ける。そして、信号遅延部130は、音声データ信号ADDに所定の遅延を付与して信号DAD(=X(T))を生成し、乗算部150へ送る。
The
ここで、信号遅延部130において音声データ信号ADDに付与される遅延時間TD(=t−T)は、後述する利得値生成部180における信号CEF(=G(T))の生成時間以上の時間となるように、予め定められるようになっている。なお、本実施形態においては、サンプリング周期をτとした場合に、時間t,Tは、次の(1)及び(2)式に示されるようになっている。
t=j・τ (j=0,1,2,…) …(1)
T=k・τ (k=0,1,2,…) …(2)
Here, the delay time T D (= t−T) given to the audio data signal ADD in the
t = j · τ (j = 0, 1, 2,...) (1)
T = k · τ (k = 0, 1, 2,...) (2)
ここで、値jと値kとの関係は、次の(3)式のようになっている。
(j−k)=TD/τ=一定値 …(3)
Here, the relationship between the value j and the value k is expressed by the following equation (3).
(J−k) = T D / τ = constant value (3)
上記の先読みバッファ部140は、遅延時間TDに対応する所定量の音声データ信号ADDを一時的に記憶する。そして、一時的に記憶された内容は、利得値生成部180からの読み取り要求に応答して、信号BFD(=X(t))として、先読みバッファ部140から利得値生成部180へ送られる。
Additional
上記の乗算部150は、信号遅延部130からの信号DAD(=X(T))と、利得値生成部180からの信号CEF(=G(T))を受ける。そして、乗算部150は、信号DADと信号CEFとの各時点における積を算出する。乗算部150による乗算結果は、信号GCD(=Y(T)=X(T)・G(T))として、乗算部150から信号選択部160へ送られる。
The
上記の信号選択部160は、乗算部150からの信号GCDと、利得値生成部180からのインパルス信号IMPとを受ける。そして、信号選択部160は、制御部190からの信号選択指令SLCに従って、信号GCD及びインパルス信号IMPのいずれかを選択し、信号SLDとして加工処理部170へ送る。
The
加工処理部170は、信号選択部160からの信号SLDを受ける。そして、加工処理部170は、制御部190からの加工制御指令MDCに含まれる各種パラメータの値に従って、信号SLDの加工処理を行う。こうした加工処理としては、周波数特性、位相特性、音場特性等が含まれている。
こうした加工処理部170による加工処理は、後述するようにして計測される加工処理部170のインパルス応答を信号SLDに畳み込む処理と等価なものとなっている。加工処理部170による加工結果は、信号MFDとして、利得値生成部180及びアナログ処理部120へ送られる。
Such processing by the
上記の利得値生成部180は、乗算部150へ供給するための信号CEF(=G(T))を生成する。かかる機能を有する利得値生成部180は、図3に示されるように、インパルス信号発生手段としてのインパルス信号発生部181と、収集手段としてのインパルス応答収集部182とを備えている。また、利得値生成部180は、分割手段としてのインパルス応答分割部183と、畳み込み手段としての畳み込み部184と、絶対値算出手段としての絶対値算出部185とを備えている。さらに、利得値生成部180は、ノルム算出手段としてのL1ノルム算出部186と、利得制御手段としての利得制御部187とを備えている。
The gain
上記のインパルス信号発生部181は、制御部190からのインパルス信号発生指令CCRを受けると、インパルス信号IMPを発生する。こうして発生されたインパルス信号IMPは、インパルス信号発生部181から信号選択部160へ送られる。また、インパルス信号発生部181は、インパルス信号IMPの発生開始と同時に、インパルス信号発生を開始した旨を、信号IGSとして、インパルス応答収集部182へ送る。
When the impulse
上記のインパルス応答収集部182は、インパルス信号発生を開始した旨を、インパルス信号発生部181からの信号IGSとして受けると、その後における加工処理部170からの信号MFDを、加工処理部170によるインパルス信号IMPの加工結果である加工処理部170のインパルス応答として収集する。こうしたインパルス応答の波形の例が図4に示されている。
When the impulse
なお、このインパルス応答は、[h(0),h(τ),…,h(p・τ),…,h(N・τ)]というデータ列として得られる。また、インパルス応答の収集時間は、実験、シミュレーション、経験等に基づいて、インパルス応答h(p・τ)の収束の観点から、予め定められる。 This impulse response is obtained as a data string [h (0), h (τ),..., H (p · τ),. The impulse response collection time is determined in advance from the viewpoint of convergence of the impulse response h (p · τ) based on experiments, simulations, experiences, and the like.
インパルス応答h(p・τ)の収集が終了すると、インパルス応答収集部182は、収集終了の旨を信号AQEとして制御部190へ報告する。そして、インパルス応答収集部182は、収集されたインパルス応答を、信号IMRとしてインパルス応答分割部183へ送る。
When the collection of the impulse response h (p · τ) is completed, the impulse
上記のインパルス応答分割部183は、インパルス応答収集部182からの信号IMRとして報告されたインパルス応答h(p・τ)(p=0〜N)を受ける。そして、インパルス応答分割部183は、インパルス応答h(p・τ)を、第1部分と第2部分とに分割する。本実施形態では、インパルス応答分割部183は、インパルス応答h(p・τ)を、第1部分h1(q・τ)(q=0〜M)と、第2部分h2(r・τ)(r=M+1〜N)の2つの部分に分割するようになっている。この分割により生成された第1部分h1(q・τ)及び第2部分h2(r・τ)の波形の例が図5及び図6に示されている。
The impulse
なお、本実施形態においては、値Mは、後述する(4)式に関する計算量、後述する(4)〜(8)式に従った算出によるオーバーフローの不発生、及び、信号DAD(=X(T))と信号GCD(=Y(T)=X(T)・G(T))との相似性の維持の観点から、実験、シミュレーション、経験等に基づいて、予め定められるようになっている。 In the present embodiment, the value M is a calculation amount related to the later-described expression (4), no occurrence of overflow due to calculations according to the later-described expressions (4) to (8), and the signal DAD (= X ( T)) and the signal GCD (= Y (T) = X (T) · G (T)) from the viewpoint of maintaining the similarity between the signals and the signals GCD (= Y (T) = X (T) · G (T)). Yes.
こうした分割が終了すると、インパルス応答分割部183は、第1部分h1(q・τ)を、信号IMR1として、畳み込み部184へ送る。また、インパルス応答分割部183は、第2部分h2(r・τ)を、信号IMR2として、L1ノルム算出部186へ送る。
When such division is completed, the impulse
上記の畳み込み部184は、インパルス応答分割部183からの信号IMR1として第1部分h1(q・τ)を受ける。また、畳み込み部184は、先読みバッファ部140からの信号BFD(=X(j・τ))を受ける。なお、先読みバッファ部140にデータが記憶されていない場合には、信号BFDとして値「0」のデータ信号が先読みバッファ部140から送られるようになっている。
The
そして、畳み込み部184は、次の(4)式に従った算出を行うことにより、データ列X(j・τ)にインパルス応答の第1部分h1(q・τ)を畳み込む。
Z1(j・τ)=h(0)・X(j・τ)+h(τ)・X((j−1)・τ))+…
+h(q・τ)・X((j−q)・τ)+…+h(M・τ)・X((j−M)・τ)
…(4)
Then, the
Z 1 (j · τ) = h (0) · X (j · τ) + h (τ) · X ((j−1) · τ)) +.
+ H (q · τ) · X ((j−q) · τ) +... + H (M · τ) · X ((j−M) · τ)
(4)
図7に示される波形のデータ列X(j・τ)に第1部分h1(q・τ)を畳み込んだ波形の例が図8に示されている。こうして得られた畳み込み結果Z1(j・τ)は、信号CVDとして、絶対値算出部185へ送られる。
FIG. 8 shows an example of a waveform obtained by convolving the first portion h 1 (q · τ) with the waveform data string X (j · τ) shown in FIG. The convolution result Z 1 (j · τ) obtained in this way is sent to the absolute
絶対値算出部185は、次の(5)式による算出を行うことにより、畳み込み結果Z1(j・τ)の絶対値Z2(j・τ)を求める。
Z2(j・τ)=|Z1(j・τ)| …(5)
The absolute
Z 2 (j · τ) = | Z 1 (j · τ) | (5)
こうして算出された絶対値Z2(j・τ)の算出結果の例が図9に示されている。こうして算出された絶対値Z2(j・τ)は、信号ABDとして、絶対値算出部185から利得制御部187へ送られる。
An example of the calculation result of the absolute value Z 2 (j · τ) calculated in this way is shown in FIG. The absolute value Z 2 (j · τ) calculated in this way is sent from the absolute
上記のL1ノルム算出部186は、インパルス応答分割部183からの信号IMR2として、インパルス応答の第2部分h2(r・τ)を受ける。そして、L1ノルム算出部186は、次の(6)式により第2部分h2(r・τ)のL1ノルム値NRMを算出する。
NRM=|h((M+1)・τ)|+|h((M+2)・τ)|+…+|h(N・τ)|
…(6)
The L 1
NRM = | h ((M + 1) · τ) | + | h ((M + 2) · τ) | + ... + | h (N · τ) |
(6)
こうして得られたL1ノルム値NRMは、L1ノルム算出部186から利得制御部187へ送られる。
The L 1 norm value NRM obtained in this way is sent from the L 1
上記の利得制御部187は、絶対値算出部185からの信号ABDとして絶対値Z2(j・τ)を受けるとともに、L1ノルム算出部186のL1ノルム値NRMを受ける。そして、利得制御部187は、次の(7)式により、評価値E(j・t)を算出する。
E(j・t)=Z2(j・τ)+NRM …(7)
こうして算出された評価値E(j・t)の例が、図10に示されている。
The
E (j · t) = Z 2 (j · τ) + NRM (7)
An example of the evaluation value E (j · t) calculated in this way is shown in FIG.
引き続き、利得制御部187は、次の(8)式により利得値G(j・t)を算出する。
G(j・t)=1/E(j・t) …(8)
Subsequently, the
G (j · t) = 1 / E (j · t) (8)
そして、利得制御部187は、利得値G(j・t)の出力タイミングを調整して、信号遅延部130から出力される信号DAD(=X(T))と同期する利得値を乗算部150に対して指定する信号CEF(=G(T))として生成する。こうして生成された信号CEFは、乗算部150へ送られる。
The
図2に戻り、次に、上記の制御部190について説明する。この制御部190は、デジタル処理部110及びアナログ処理部120に対して、次の制御を行う。
Returning to FIG. 2, the
利用者により操作入力ユニット340に入力されたデジタル処理による信号加工の態様指定を信号IPDとして受けると、制御部190は、指定された態様の信号加工のためのパラメータ値を算出し、それらを含む加工制御指令MDCを生成する。そして、制御部190は、生成された加工制御指令MDCを加工処理部170へ送るとともに、利得値生成部180からのインパルス信号IMPを選択すべき旨の信号選択指令SLCを信号選択部160へ送る。
When the signal processing mode designation by digital processing input to the
引き続き、制御部190は、インパルス信号発生指令CCRを利得値生成部180へ送る。そして、制御部190は、インパルス応答の収集終了の旨を信号AQEとして利得値生成部180から受けると、乗算部150からの信号GCDを選択すべき旨の信号選択指令SLCを信号選択部160へ送る。
Subsequently, the
なお、本実施形態では、制御部190は、インパルス信号発生指令CCRの発行の直前から、信号AQEの受信までの期間については、出力音量を「0」とすべき音量調整指令VLCを生成し、アナログ処理部120へ送るようになっている。また、制御部190は、信号AQEを受けると、記憶内容をクリアすべき旨のバッファクリア指令BCLを先読みバッファ部140へ送るようになっている。
In the present embodiment, the
また、利用者により操作入力ユニット340に入力されたアナログ処理による音量調整の態様指定を信号IPDとして受けると、制御部190は指定された音量調整のための音量調整指令VLCを生成する。そして、制御部190は、生成された音量調整指令VLCをアナログ処理部120へ送る。
In addition, when the specification of the volume adjustment mode by analog processing input to the
図1に戻り、上記のアナログ処理部120は、デジタル処理部110からの信号MFDを受ける。そして、アナログ処理部120は、デジタル処理部110による制御のもとで、出力音声信号AOSを生成し、スピーカユニット320へ送る。かかる機能を有するアナログ処理部120は、図11に示されるように、DA(Digital to Analogue)変換部121と、音量調整部122と、パワー増幅部123とを備えている。
Returning to FIG. 1, the
上記のDA変換部121は、DA変換器を備えて構成されている。このDA変換部121は、デジタル処理部110からのデジタル形式の信号MFDを受ける。そして、DA変換部121は、信号MFDをアナログ信号に変換する。DA変換部121による変換結果であるアナログ形式の信号ACSは、音量調整部122へ送られる。
The
上記の音量調整部122は、本実施形態では、電子ボリューム素子等を備えて構成されている。この音量調整部122は、DA変換部121からの信号ACSを受ける。そして、音量調整部122は、デジタル処理部110からの音量調整指令VLCに従って、信号ACSに対して音量調整処理を施す。音量調整部122による調整結果である信号VCSは、パワー増幅部123へ送られる。
In the present embodiment, the
上記のパワー増幅部123は、パワー増幅器を備えて構成されている。このパワー増幅部123は、音量調整部122からの信号VCSを受ける。そして、パワー増幅部123は、信号VCSをパワー増幅する。パワー増幅部123による増幅結果である出力音声信号AOSは、スピーカユニット320へ送られる。
The
[動作]
次に、上記のように構成された音響装置300の動作について、信号処理装置100における利得値生成部180による利得値G(T)の生成処理に主に着目して説明する。
[Operation]
Next, the operation of the
<利得値生成処理における制御部190の処理>
まず、利得値生成処理における制御部190の処理について説明する。利得値生成処理において、制御部190は、図12に示されるように、まず、ステップS11において、利用者による操作入力ユニット340への入力により、新たなデジタル処理による信号加工の態様指定がなされたか否かを判定する。この判定の結果が否定的であった場合(ステップS11:N)には、ステップS11の処理が繰り返される。
<Processing of
First, the process of the
一方、ステップS11における判定の結果が肯定的であった場合(ステップS11:Y)には、処理はステップS12へ進む。このステップS12では、制御部190が、指定された態様の信号加工のためのパラメータ値を算出し、それらを含む加工制御指令MDCを生成する。そして、制御部190は、生成された加工制御指令MDCを加工処理部170へ送るとともに、利得値生成部180からのインパルス信号IMPを選択すべき旨の信号選択指令SLCを信号選択部160へ送る(図2参照)。
On the other hand, if the result of the determination in step S11 is affirmative (step S11: Y), the process proceeds to step S12. In step S12, the
なお、上述したように、本実施形態では、制御部190は、ステップS12において、インパルス信号発生指令CCRの発行に先立って、出力音量を「0」とすべき音量調整指令VLCを生成し、アナログ処理部120へ送るようになっている。
As described above, in the present embodiment, in step S12, the
こうしてステップS12の処理が終了すると、制御部190は、ステップS13において、利得値生成部180から、インパルス応答の収集終了の旨の信号AQEを受けたか否かを判定することにより、利得値生成部180によるインパルス応答の収集が終了したか否かを判定する。この判定の結果が否定的であった場合(ステップS13:N)には、ステップS13の処理が繰り返される。
When the process of step S12 is completed in this way, the
一方、ステップS13における判定の結果が肯定的であった場合(ステップS13:Y)には、処理はステップS14へ進む。このステップS14では、制御部190が、乗算部150からの信号GCDを選択すべき旨の信号選択指令SLCを信号選択部160へ送る。
On the other hand, if the result of the determination in step S13 is affirmative (step S13: Y), the process proceeds to step S14. In step S <b> 14, the
なお、本実施形態においては、制御部190は、ステップS14において、記憶内容をクリアすべき旨のバッファクリア指令BCLを先読みバッファ部140へ送るとともに、出力音量をインパルス信号発生指令CCRの発行直前と同様に調整する音量調整指令VLCを生成し、アナログ処理部120へ送るようになっている。
In this embodiment, in step S14, the
こうしてステップS14の処理が終了すると、処理はステップS11へ戻る。こうして、ステップS11〜S14の処理が繰り返されることにより、利得値生成処理における制御部190の処理が実行される。
When the process of step S14 is thus completed, the process returns to step S11. In this way, the processing of the
<利得値生成処理における利得値生成部180の処理>
次に、利得値生成処理における利得値生成部180の処理について説明する。利得値生成処理において、利得値生成部180では、図13に示されるように、まず、ステップS21において、制御部190からインパルス発生指令CCRを受けたか否かを判定する。この判定の結果が否定的であった場合(ステップS21:N)には、ステップS26へ進む。このステップS26以降の処理については、後述する。
<Processing of Gain
Next, the process of the gain
一方、ステップS21における判定の結果が肯定的であった場合(ステップS21:Y)には、処理はステップS22へ進む。このステップS22では、インパルス信号発生部181が、インパルス信号IMPを発生し、信号選択部160へ送る。また、インパルス信号発生部181は、インパルス信号IMPの発生開始と同時に、インパルス信号発生を開始した旨を、信号IGSとして、インパルス応答収集部182へ送る(図3参照)。
On the other hand, when the result of the determination in step S21 is affirmative (step S21: Y), the process proceeds to step S22. In step S <b> 22, the
インパルス信号発生を開始した旨の信号IGSを受けると、ステップS23において、インパルス応答収集部182が、その後における加工処理部170からの信号MFDを、加工処理部170によるインパルス信号IMPの加工結果である加工処理部170のインパルス応答h(p・τ)(p=1〜N)として収集する。
When the signal IGS indicating that the impulse signal generation has started is received, in step S23, the impulse
インパルス応答h(p・τ)の収集が終了すると、インパルス応答収集部182は、収集終了の旨を信号AQEとして制御部190へ報告する。そして、インパルス応答収集部182は、収集されたインパルス応答を、信号IMRとしてインパルス応答分割部183へ送る(図3参照)。
When the collection of the impulse response h (p · τ) is completed, the impulse
インパルス応答収集部182からのインパルス応答h(p・τ)の収集結果を受けたインパルス応答分割部183は、ステップS24において、インパルス応答h(p・τ)を、第1部分h1(q・τ)(q=0〜M)と、第2部分h2(r・τ)(r=M+1〜N)とに分割する。こうして分割が終了すると、インパルス応答分割部183は、新たな第1部分としての分割された第1部分h1(q・τ)を、信号IMR1として、畳み込み部184へ送る。また、インパルス応答分割部183は、第2部分h2(r・τ)を、信号IMR2として、L1ノルム算出部186へ送る(図3参照)。
Receiving the impulse response h (p · τ) collection result from the impulse
第2部分h2(r・τ)を受けたL1ノルム算出部186は、ステップS25において、上述した(6)式により、第2部分h2(r・τ)のL1ノルム値NRMを算出する。こうして算出されたL1ノルム値NRMは、新たなL1ノルム値として利得制御部187へ送られる(図3参照)。
In step S25, the L 1
このステップS25の処理と並行して、ステップS26において、畳み込み部184が、先読みバッファ部140からデータX(t)を読み出して、データX(j・τ)に対して、(4)式により、その時点においてインパルス応答分割部183から報告されている第1部分h1(q・τ)(q=0〜M)を畳み込む。畳み込み部184により算出された畳み込み結果Z1(j・τ)は、信号CVDとして、絶対値算出部185へ送られる(図3参照)。
In parallel with the processing of step S25, in step S26, the
なお、先読みバッファ部140にデータが記憶されていない、すなわち、音源ユニット310から音声データX(t)が供給されていない場合には、上述したように、先読みバッファ部140からのデータは全て「0」となるようになっているので、(4)式により算出された畳み込み結果は「0」となるようになっている。
When no data is stored in the
畳み込み結果Z1(j・τ)を受けた絶対値算出部185は、ステップS27において、畳み込み結果Z1(j・τ)の絶対値Z2(j・τ)を算出する。こうして算出された絶対値Z2(j・τ)は、信号ABDとして、絶対値算出部185から利得制御部187へ送られる(図3参照)。
The absolute
L1ノルム算出部186からのL1ノルム値NRMと、絶対値算出部185からの絶対値Z2(j・τ)とを受けた利得制御部187は、ステップS27において利得値制御処理を行う。この利得値制御処理に際して、利得制御部187は、まず、上述した(7)式により、評価値E(j・t)を算出する。
The
引き続き、利得制御部187は、上述した(8)式により、利得値G(j・t)を算出する。なお、上述したステップS25においてインパルス応答分割部183が取得したデータが、先読みバッファ部140にデータが記憶されていないことに起因して全て「0」となった場合には、評価値E(j・t)は、第2部分h2(r・τ)のL1ノルム値NRMそのものとなるので、利得値算出は、第2部分h2(r・τ)のみに基づいて行われることになる。
Subsequently, the
こうして先読みバッファ部140から取得された所定量のデータに基づく利得値G(j・t)の算出が終了すると、処理はステップS21へ戻る。この後、ステップS21〜S27の処理が繰り返されて、利得値G(j・t)の算出が継続的に実行される。
When the calculation of the gain value G (j · t) based on the predetermined amount of data acquired from the
利得制御部187は、こうして算出された利得値G(j・t)の出力タイミングを調整して、信号遅延部130から出力される信号DAD(=X(T))と同期する利得値G(T)を乗算部150に対して指定する信号CEFを生成し、乗算部150へ送る。
The
<音量調整処理>
次いで、音量調整処理について、説明する。
<Volume adjustment processing>
Next, the volume adjustment process will be described.
利用者により操作入力ユニット340に入力されたアナログ処理による音量調整の態様指定を信号IPDとして受けると、制御部190は指定された音量調整のための音量調整指令VLCを生成する。そして、制御部190は、生成された音量調整指令VLCをアナログ処理部120へ送る。この音量調整指令VLCを受けたアナログ処理部120が、音量調整指令VLCで指定された態様の音量調整を実行する。
When the specification of the volume adjustment mode by analog processing input to the
以上の利得値生成処理及び信号加工処理が、利用者の指定に対応して、デジタル処理部110において実行され、信号MFDが生成される。こうして生成された信号MFDの例が、図14において、実線で示されている。なお、図14においては、インパルス応答h(p・t)のL1ノルム値の逆数を利得値として採用した場合における信号加工結果が、破線で示されている。両者を比較して判るように、本実施形態による利得値の制御の方が、信号レベルの変化を大きくできる。
The above gain value generation processing and signal processing processing are executed in the
また、以上の音量調整処理が、利用者の指定に対応して信号処理装置100において実行されつつ、音源ユニット310からの音声データに基づく出力音声信号AOSがスピーカユニット320に供給される。そして、スピーカユニット320からは、出力音声信号AOSに基づく再生音声が出力される。
Further, the sound volume adjustment process described above is executed in the
以上説明したように、本実施形態では、デジタル処理により信号加工を行う加工処理部170のインパルス応答h(p・τ)(p=0〜N)を計測する。計測されたインパルス応答h(p・τ)を、インパルス応答分割部183が、第1部分h1(q・τ)(q=0〜M(<N))と、第2部分h2(r・τ)(r=M+1〜N)に分割する。引き続き、畳み込み部184が、先読みされた音声データ信号X(j・τ)に第1部分h1(q・τ)を、畳み込んだ後に、絶対値算出部185が、畳み込み結果の絶対値Z2(j・τ)を算出する。一方、L1ノルム算出部186が、第2部分h2(r・τ)のL1ノルム値NRMを算出する。そして、利得制御部187が、絶対値Z2(j・τ)とL1ノルム値NRMとの和の逆数を算出し、その算出結果に基づいて、利得値G(T)を生成して乗算部150へ送る。
As described above, in this embodiment, the impulse response h (p · τ) (p = 0 to N) of the
このため、本実施形態では、加工処理部170による加工処理におけるオーバーフローの発生に伴うクリップの発生を確実に防止できるレベルに調整された音声データ信号GCDを加工処理部170に供給することができる。また、本実施形態の場合と同様にクリップの発生を確実に防止できるインパルス応答h(p・τ)のL1ノルム値による加工処理部170への供給信号のレベル調整と比べて、レベル値の大きさを確保することができる。
For this reason, in this embodiment, the audio data signal GCD adjusted to a level that can reliably prevent the occurrence of a clip due to the occurrence of an overflow in the processing by the
したがって、本実施形態によれば、デジタル信号の加工結果におけるオーバーフローを確実に防止しつつ、加工結果の精度の不要な悪化を抑制することができる。 Therefore, according to the present embodiment, unnecessary deterioration in the accuracy of the processing result can be suppressed while reliably preventing overflow in the processing result of the digital signal.
[実施形態の変形]
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
[Modification of Embodiment]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible.
例えば、上記の実施形態では、インパルス応答の第1部分と第2部分とへの分割に際して、インパルス応答の初期から始まる連続的な所定期間を第1部分とするようにしたが、連続的であるか離散的であるかを問わず、インパルス応答の任意の部分を第1部分とすることもできる。 For example, in the above embodiment, when dividing the impulse response into the first part and the second part, the continuous predetermined period starting from the initial stage of the impulse response is set as the first part, but is continuous. Any part of the impulse response, whether it is discrete or discrete, may be the first part.
また、上記の実施形態では、絶対値Z2(j・τ)とL1ノルム値NRMとの和の逆数の算出結果の出力タイミングを調整して乗算部150に供給する利得値G(T)を生成するようにした。これに対し、当該和の逆数の値を上回らない態様で、当該和の逆数の値の時間変化に関する包絡線を求め、当該包絡線に基づいて、乗算部150に供給する利得値G(T)を生成するようにしてもよい。
In the above embodiment, the gain value G (T) supplied to the
また、上記の実施形態では、音響装置に本発明を適用したが、音響装置以外のデジタル信号加工を行う装置にも本発明を適用することができるのは、勿論である。 In the above-described embodiment, the present invention is applied to the acoustic device. However, it is needless to say that the present invention can also be applied to an apparatus that performs digital signal processing other than the acoustic device.
なお、上記の実施形態におけるデジタル処理部110を中央処理装置(CPU:Central Processor Unit)やDSP(Digital Signal Processor)を備えるコンピュータシステムとして構成し、デジタル処理部110の機能を、プログラムの実行によっても実現するようにすることができる。これらのプログラムは、CD−ROM、DVD等の可搬型記録媒体に記録された形態で取得されるようにしてもよいし、インターネットなどのネットワークを介した配送の形態で取得されるようにしてもよい。
The
100 … 信号処理装置
130 … 信号遅延部(遅延手段)
140 … 先読みバッファ部(バッファ記憶手段)
150 … 乗算部(乗算手段)
170 … 加工処理部(加工手段)
181 … インパルス信号発生部(インパルス信号発生手段)
182 … インパルス応答収集部(収集手段)
183 … インパルス応答分割部(分割手段)
184 … 畳み込み部(畳み込み手段)
185 … 絶対値算出部(絶対値算出手段)
186 … L1ノルム算出部(ノルム算出手段)
187 … 利得制御部(利得制御手段)
DESCRIPTION OF
140 ... Prefetch buffer section (buffer storage means)
150 ... Multiplication unit (multiplication means)
170 ... Processing section (processing means)
181 ... Impulse signal generator (impulse signal generator)
182 ... Impulse response collection unit (collection means)
183 ... Impulse response dividing unit (dividing means)
184 ... Convolution part (convolution means)
185 ... Absolute value calculation unit (absolute value calculation means)
186 ... L 1 norm calculation unit (norm calculation means)
187 ... Gain control section (gain control means)
Claims (10)
前記乗算手段による乗算結果に、所定の信号加工を施す加工手段と;
前記加工手段のインパルス応答を、特定部分と前記特定部分を除いた残余部分とに、時間的に分割する分割手段と;
前記デジタル信号に、前記特定部分を畳み込んだ畳み込み信号を生成する畳み込み手段と;
前記畳み込み信号の絶対値を算出する絶対値算出手段と;
前記残余部分のL1ノルムを算出するノルム算出手段と;
前記絶対値算出手段による算出結果と前記ノルム算出手段による算出結果とに基づいて、前記利得値を算出し、前記乗算手段に対して指定する利得制御手段と;
を備えることを特徴とする信号処理装置。 Multiplication means for multiplying a digital signal that changes over time by a gain value;
Processing means for performing predetermined signal processing on the multiplication result of the multiplication means;
Dividing means for dividing the impulse response of the processing means into a specific part and a remaining part excluding the specific part in time;
Convolution means for generating a convolution signal obtained by convolving the specific portion with the digital signal;
Absolute value calculating means for calculating an absolute value of the convolution signal;
Norm calculating means for calculating the L 1 norm of the remaining portion;
Gain control means for calculating the gain value based on the calculation result by the absolute value calculation means and the calculation result by the norm calculation means and designating the gain value;
A signal processing apparatus comprising:
前記利得制御手段は、前記絶対値算出手段による算出結果と前記ノルム算出手段による算出結果との和に基づいて、前記利得値を算出する、
ことを特徴とする請求項1に記載の信号処理装置。 The convolution means generates the convolution signal by convolving the specific part with the digital signal up to the time of input to the multiplication means,
The gain control means calculates the gain value based on a sum of a calculation result by the absolute value calculation means and a calculation result by the norm calculation means;
The signal processing apparatus according to claim 1.
前記加工手段による前記インパルス信号の加工結果を収集し、前記分割手段へ送る収集手段と;
を更に備えることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の信号処理装置。 An impulse signal generating means for generating an impulse signal in a digital format and supplying the impulse signal to the processing means;
Collecting means for collecting the processing result of the impulse signal by the processing means and sending it to the dividing means;
The signal processing apparatus according to claim 1, further comprising:
前記加工手段のインパルス応答を、特定部分と前記特定部分を除いた残余部分とに、時間的に分割する分割工程と;
前記デジタル信号に、前記特定部分を畳み込んだ畳み込み信号を生成する畳み込み工程と;
前記畳み込み信号の絶対値を算出する絶対値算出工程と;
前記残余部分のL1ノルムを算出するノルム算出工程と;
前記絶対値算出工程における算出結果と前記ノルム算出工程における算出結果とに基づいて、前記利得値を算出する利得算出工程と;
を備えることを特徴とする信号処理方法。 A signal processing method used in a signal processing apparatus comprising processing means for performing predetermined processing on a signal obtained by multiplying a digital signal that changes over time by a gain value,
A division step of temporally dividing the impulse response of the processing means into a specific portion and a remaining portion excluding the specific portion;
A convolution step of generating a convolution signal obtained by convolving the specific portion with the digital signal;
An absolute value calculating step of calculating an absolute value of the convolution signal;
A norm calculating step of calculating an L 1 norm of the remaining portion;
A gain calculation step of calculating the gain value based on a calculation result in the absolute value calculation step and a calculation result in the norm calculation step;
A signal processing method comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008153897A JP2009300647A (en) | 2008-06-12 | 2008-06-12 | Signal processing device, signal processing method, signal processing program and recording medium |
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Cited By (1)
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CN110596641A (en) * | 2019-09-29 | 2019-12-20 | 中国科学院测量与地球物理研究所 | TOA positioning mode-based L1 norm method in mixed LOS/NLOS scene |
-
2008
- 2008-06-12 JP JP2008153897A patent/JP2009300647A/en active Pending
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CN110596641B (en) * | 2019-09-29 | 2023-04-18 | 中国科学院测量与地球物理研究所 | TOA positioning mode-based L1 norm method in mixed LOS/NLOS scene |
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