JP2010206298A - 録音装置、録音方法、音声信号補正回路及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】録音装置1は、音声信号補正部16と、音声信号処理部12を備える。音声信号補正部16は、マイクロホンから供給される音声信号に対して、録音モードに基づいて、音声信号の周波数特性を平坦化する補正及び/又は音声信号のレベルを補正する。補正制御部13は、録音モード毎に、音声信号のレベルが目標レベルの下限値及び上限値の範囲内に収まるように、音声信号補正部16に対して音声信号のレベルを調整させる。そして、所定の期間内で最大となる音声信号のレベルの絶対値を基準値として時間経過に応じて減衰させ、音声信号のレベルが基準値を上回る音声信号が入力された場合に、基準値を上回る音声信号のレベルの絶対値を新たな基準値とする。
【選択図】図3
Description
しかし、楽器等を録音する場合は広帯域に渡って平坦な周波数特性が求められるため、録音した音声の低域が不足することがあった。そのため、適切な特性で録音できる場面が限定されることがあった。
また、会議等では、小さな音量の音声を聞きやすい適切な音量までAGCで増幅し、一定の音量に圧縮する。一方、音楽では音量の抑揚が求められるが、従来の録音装置を用いると、無音に近い小さな音であっても自動的に増幅されるため、全体が平坦な音量で録音されやすい。
また、録音モード毎に予め定められた目標レベルの下限値及び上限値に基づいて、音声信号のレベルが目標レベルの下限値を下回る場合には、音声信号のレベルが目標レベルの下限値を上回るように、音声信号のレベルを調整する。
一方、音声信号のレベルが目標レベルの上限値を上回る場合には、音声信号のレベルが目標レベルの上限値を下回るように、音声信号のレベルを調整する。
次に、所定の期間内で最大となる音声信号のレベルの絶対値を基準値とし、基準値を時間経過に応じて減衰させる。
そして、音声信号のレベルが基準値を上回る音声信号が入力された場合に、基準値を上回る音声信号のレベルの絶対値を新たな基準値とするものである。
1.一実施の形態(音声信号の周波数特性及び信号レベルの補正:音声信号の周波数特性をフラット化し、目標レベルの範囲内に信号レベルを収める例)
2.変形例
[録音装置の内部構成例]
録音装置1は、左右2チャンネルのアナログ音声信号を生成するマイクロホン2R,2Lと、アナログ音声信号を所定のデジタルフォーマットに変換するコーデック部3を備える。コーデック部3が対応するフォーマットは、例えば、リニアPCM(Pulse Code Modulation)が用いられる。
図2は、主制御部4の内部構成例を示す。
主制御部4は、コーデック部3から供給されたデジタル音声信号のレベルや周波数特性を調整する音声信号処理部12を備える。また、主制御部4は、記録部5を介して記録媒体11にデジタル音声信号を記録させたり、記録部5を介して記録媒体11からデジタル音声信号を読み出したりする副制御部13を備える。
音声信号処理部12には、例えば、DSPが用いられ、副制御部13には、例えば、CPUが用いられる。そして、音声信号処理部12は、AGC係数やフィルタ係数を変えることによって、録音モードに応じて適切に音声信号を処理できる。さらに処理後の音声をMP3等のエンコーダ処理によりデータ圧縮することもできる。
図3は、音声信号処理部12の内部構成例を示す。
音声信号処理部12は、音声信号補正回路として録音装置1に組み込まれるブロックである。音声信号処理部12は、デジタル音声信号の前処理をする前処理部15と、設定された録音モードに応じてデジタル音声信号の周波数特性を適切な周波数特性に補正及び/又は音声信号のレベルを補正する音声信号補正部16を備える。
以下、図4と図5は、第1の補正部21〜第4の補正部24毎に、横軸を周波数[Hz]、縦軸をパワー[dB]として周波数特性補正の例を示す。
第1の補正部21は、音域31の周波数特性(低域)の信号レベルを持ち上げる機能を有する。第1の補正部21には、例えば、IIR(Infinite impulse response:無限インパルス応答)型バスシェルビングフィルタが用いられる。
第2の補正部22は、音域32の周波数特性(中低域)の信号レベルを増減し微調整する機能を有する。第2の補正部22には、例えば、IIR型イコライザフィルタが用いられる。
第3の補正部23は、音域33の周波数特性(可聴帯以下の超低域)の信号レベルをカットする機能を有する。これにより、ノイズの要因となる不要なごく狭い低域がカットされる。第3の補正部23には、例えば、IIR型ハイパスフィルタ(HPF:High Pass Filter)が用いられる。
第4の補正部24は、音域34の周波数特性(高域)の信号レベルを増減して微調整機能を有する。第4の補正部24には、例えば、IIR型イコライザフィルタが用いられる。
図5Aは、補正前の音声信号の周波数特性の例を示す。
このとき、音声信号処理部12に入力されたデジタル音声信号の信号レベルは、周波数毎に一様でないため、放音時に低域不足に聞こえる場合がある。
音声信号補正部16が備える第1の補正部21〜第4の補正部24は、音声信号から不要な、ごく低い帯域をカットし、デジタル音声信号の信号レベルを可聴領域で平坦化するため、放音時にユーザが入力された音声と同等に聞こえる。
本例の録音装置1は、マイクロホン2R,2Lの録音感度を変えるため、複数の録音モードを用意する。録音モードは、音声信号の周波数特性をマイクロホン2R,2Lによって収音された状態を保ちながら、感度の基準となる第1の録音モードを定められる。また、録音モードは、マイクロホン2R,2Lの感度を第1の録音モードに比べて高くする第2の録音モードと、マイクロホン2R,2Lの感度を第1の録音モードに比べて低くする第3の録音モードが定められる。さらに、録音モードは、音声信号の周波数特性をフィルタ処理により録音場面に適切な周波数特性に補正されつつ、音声信号のレベルを補正する第4の録音モードが定められる。そして、ユーザによって、第1〜第4の録音モードのうち、いずれかが設定される。
通常、録音装置1が処理できるデジタル音声信号の信号レベルは、所定の閾値の範囲内となる。本例では、信号レベルの上限を最大入力レベルとして示す。
何ら処理することなく音声信号処理部12に入力されるデジタル音声信号の信号レベルは、最大入力レベルを超えることがある。このようなデジタル音声信号は、放音時にひずみが生じる原因となる。
この場合、デジタル音声信号の信号レベルは、ほぼ一様に補正される。つまり、小さな音声は信号レベルを高くし、大きな音声は信号レベルを低くする。そして、全体の信号レベルは、最大入力レベルを超えないように補正される。
この場合、デジタル音声信号の信号レベルは、抑揚をある程度保った状態で全体のレンジを狭めて補正される。このため、小さな音声は信号レベルが低いままであり、大きな音声は信号レベルが高いままである。そして、全体の信号レベルは、最大入力レベルを超えないように補正される。
デジタル音声信号の信号レベルを所定の範囲内に収めるための目標レベルは、目標レベル下限値及び目標レベル上限値として定められる。
a0=(目標上限値-目標下限値)÷(最大レベル-判定閾値)…式(1)
b0=目標上限値−(a0×判定閾値)…式(2)
出力信号レベル=((a0×基準値+b0)÷基準値)×入力信号レベル…式(3)
一方、判定閾値以下の信号に対しては、次に示す演算式用いて、信号の増幅が行われる。
出力信号レベル=(目標下限値÷判定閾値)×入力信号レベル…式(4)
ただし、信号レベルが、録音モード毎に設定される判定閾値に満たない場合、信号レベルの補正処理はされない。
図9には、基準値42a,42b,45a〜45cが示される。第5の補正部25は、所定の期間(本例では、1周期)内で入力された最大レベルのデジタル音声信号の絶対値(ピーク41a)を基準値42aとする。このとき、第5の補正部25は、ピーク41a(基準値42a)を何倍すれば、目標レベル上限値及び下限値の範囲内に信号レベルが収まるかを計算する。そして、第5の補正部25は、ピーク41a(基準値42a)を何倍にするかを示すパラメータを、「倍率パラメータ」として算出する。
静かな環境では、デジタル音声信号の信号レベルは低くなりやすい。第5の補正部25は、低い信号レベルに対しては目標レベル上限値および下限値の範囲内まで信号レベルを引き上げる補正を行う。以下、入力信号の状態に追従して徐々に補正量を調整し、デジタル音声信号の信号レベルを目標レベル上限値及び下限値の範囲内まで引き上げる時間を、「リカバリ時間」と称する。第5の補正部25が行う後述するリカバリ時間は、録音モードによって設定されるマイクロホン2R,2Lの感度に連動して変化する。
そこで、本例の録音装置1(第5の補正部25)は、入力されるデジタル音声信号の信号レベルに応じてリカバリ時間を変えることとした。具体的には、補正制御部18は、基準値の一定時間当りの減衰量を音声信号のレベルの高さに応じて可変とし、音声信号補正部16(第5の補正部25)が行う音声信号のレベルを補正する速度を可変とする。
そして、第5の補正部25は、入力されたデジタル音声信号の信号レベルに「倍率パラメータ」を掛けることで、目標レベル上限値及び下限値の範囲内に信号レベルを収めるよう補正する。また、第5の補正部25は、この基準値52aを時間経過と共に一定に減衰させる。基準値52aの減衰量は、基準値52aを始値として、所定の傾きを有する減衰線53によって求まる。
なお、上述した実施の形態に係る録音装置1は、マイクロホン2R,2Lを区別せずにデジタル音声信号の周波数特性を補正し、信号レベルの基準値を変えるが、マイクロホン2R,2Lの処理を関連づけてもよい。
図11Aは、マイクロホン2Lが収音した音声から生成される、左チャンネルのデジタル音声信号の信号レベルの例を示す。
図11Bは、マイクロホン2Rが収音した音声から生成される、右チャンネルのデジタル音声信号の信号レベルの例を示す。
Claims (8)
- マイクロホンから供給される音声信号に対して、前記音声信号の周波数特性及びレベルの補正量が定められる録音モードに基づいて、前記音声信号の周波数特性を平坦化する補正及び/又は前記音声信号のレベルを補正する音声信号補正部と、
前記録音モード毎に予め定められた目標レベルの下限値及び上限値に基づいて、前記音声信号のレベルが前記目標レベルの下限値を下回る場合には、前記音声信号のレベルが前記目標レベルの下限値を上回るように、前記音声信号補正部に前記音声信号のレベルを調整させ、前記音声信号のレベルが前記目標レベルの上限値を上回る場合には、前記音声信号のレベルが前記目標レベルの上限値を下回るように、前記音声信号補正部に前記音声信号のレベルを調整させ、所定の期間内で最大となる前記音声信号のレベルの絶対値を基準値とし、前記基準値を時間経過に応じて減衰させ、前記音声信号のレベルが前記基準値を上回る音声信号が入力された場合に、前記基準値を上回る前記音声信号のレベルの絶対値を新たな基準値とする補正制御部と、
前記音声信号を記録媒体に記録する記録部と、を備える
録音装置。 - 前記音声信号補正部は、前記音声信号からノイズの要因となるごく低い帯域をカットし、可聴領域の前記音声信号のレベルを平坦化し、
前記補正制御部は、前記基準値の一定時間当りの減衰量を前記音声信号のレベルの高さに応じて可変とし、前記音声信号補正部が行う前記音声信号のレベルを補正する速度を可変とする
請求項1記載の録音装置。 - 前記補正制御部は、複数チャンネルの前記音声信号が供給される場合に、チャンネル毎に所定の期間内における前記音声信号のレベルを比較し、前記音声信号のレベルが高いチャンネルの音声信号のレベルに対する、他のチャンネルの前記音声信号のレベルの比を維持しながら、前記音声信号補正部に前記他のチャンネルの前記音声信号のレベルを調整させる
請求項2記載の録音装置。 - 前記録音モードは、前記マイクロホンの感度の基準となる第1の録音モードを定めた上で、前記マイクロホンの感度を前記第1の録音モードに比べて高くする第2の録音モードと、前記マイクロホンの感度を前記第1の録音モードに比べて低くする第3の録音モードと、前記音声信号の周波数特性を前記マイクロホンによって収音された状態を保ちながら、前記音声信号のレベルを補正する第4の録音モードとのうち、いずれかが設定される
請求項3記載の録音装置。 - 前記マイクロホンから供給される音声信号をそのまま出力するか、又は前記音声信号補正部を介して出力するかを選択する選択部を備える
請求項4記載の録音装置。 - マイクロホンから供給される音声信号に対して、前記音声信号の周波数特性及びレベルの補正量が定められる録音モードに基づいて、前記音声信号の周波数特性を平坦化する補正及び/又は前記音声信号のレベルを補正するステップと、
前記録音モード毎に予め定められた目標レベルの下限値及び上限値に基づいて、前記音声信号のレベルが前記目標レベルの下限値を下回る場合には、前記音声信号のレベルが前記目標レベルの下限値を上回るように、前記音声信号のレベルを調整し、前記音声信号のレベルが前記目標レベルの上限値を上回る場合には、前記音声信号のレベルが前記目標レベルの上限値を下回るように、前記音声信号のレベルを調整するステップと、
所定の期間内で最大となる前記音声信号のレベルの絶対値を基準値とし、前記基準値を時間経過に応じて減衰し、前記音声信号のレベルが前記基準値を上回る音声信号が入力された場合に、前記基準値を上回る前記音声信号のレベルの絶対値を新たな基準値とするステップと、
前記音声信号を記録媒体に記録するステップと、を含む
録音方法。 - マイクロホンから供給される音声信号に対して、前記音声信号の周波数特性及びレベルの補正量が定められる録音モードに基づいて、前記音声信号の周波数特性を平坦化する補正及び/又は前記音声信号のレベルを補正する音声信号補正部と、
前記録音モード毎に予め定められた目標レベルの下限値及び上限値に基づいて、前記音声信号のレベルが前記目標レベルの下限値を下回る場合には、前記音声信号のレベルが前記目標レベルの下限値を上回るように、前記音声信号補正部に前記音声信号のレベルを調整させ、前記音声信号のレベルが前記目標レベルの上限値を上回る場合には、前記音声信号のレベルが前記目標レベルの上限値を下回るように、前記音声信号補正部に前記音声信号のレベルを調整させ、所定の期間内で最大となる前記音声信号のレベルの絶対値を基準値とし、前記基準値を時間経過に応じて減衰させ、前記音声信号のレベルが前記基準値を上回る音声信号が入力された場合に、前記基準値を上回る前記音声信号のレベルの絶対値を新たな基準値とする補正制御部と、を備える
音声信号補正回路。 - マイクロホンから供給される音声信号に対して、前記音声信号の周波数特性及びレベルの補正量が定められる録音モードに基づいて、前記音声信号の周波数特性を平坦化する補正及び/又は前記音声信号のレベルを補正するステップと、
前記録音モード毎に予め定められた目標レベルの下限値及び上限値に基づいて、前記音声信号のレベルが前記目標レベルの下限値を下回る場合には、前記音声信号のレベルが前記目標レベルの下限値を上回るように、前記音声信号のレベルを調整し、前記音声信号のレベルが前記目標レベルの上限値を上回る場合には、前記音声信号のレベルが前記目標レベルの上限値を下回るように、前記音声信号のレベルを調整するステップと、
所定の期間内で最大となる前記音声信号のレベルの絶対値を基準値とし、前記基準値を時間経過に応じて減衰し、前記音声信号のレベルが前記基準値を上回る音声信号が入力された場合に、前記基準値を上回る前記音声信号のレベルの絶対値を新たな基準値とするステップと、を含む
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