JP2011517909A - 音声トランスデューサに対する駆動信号の生成 - Google Patents

音声トランスデューサに対する駆動信号の生成 Download PDF

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Abstract

音声トランスデューサ１０９に対する駆動信号を生成するための装置は、入力音声信号を供給する音声生成器１０１を有する。分割器１０３は、入力音声信号を少なくとも低周波信号及び高周波信号に分割し、拡大器１０５は、ダイナミックレンジ拡大を低周波信号に適用することにより拡大された信号を生成する。その後、結合器１０７は、拡大された信号と高周波信号とを結合することにより駆動信号を生成する。ダイナミックレンジ拡大を適用するための閾値は、低周波信号の振幅に依存して調整される。低周波信号は、更に、共鳴周波数周りの狭い周波数帯域に圧縮される。この手法は、低音信号の減衰部分を減衰することにより高いＱ低周波音声トランスデューサから特に、改善された音質を可能にし、これにより、低音の持続又は鳴り響きを低減させる。

Description

本発明は、音声トランスデューサに対する駆動信号を生成するため、排他的ではないが、特に、低周波ラウドスピーカーに対する駆動信号を生成するための方法及び装置に関係する。
次第に小型になる寸法で高効率、高品質、増大される音声レベルを供給するラウドスピーカーのような音声トランスデューサの一般的要望がある。しかしながら、これらの好みは衝突する要求になりやすく、結果的に異なる好みの間の注意深いトレードオフとなる。
例えば、音量は、ラウドスピーカーが変位する空気の量に関係し、変位は、音圧レベルが一定に保たれる場合、周波数がより低くなると必要とされる変位がより大きくなるような周波数依存である。これらの低周波数に対して、ラウドスピーカーの機械的パワー処理が、通常、電力パワー処理よりもむしろ限定因子であり、要求される音声レベルを供給するために相対的に大きな物理的寸法が必要とされる傾向がある。更に特には、合理的な効率及び音声レベルを持った低周波数における小さなトランスデューサでの音声再生は、効率が動き量に逆比例し、コーン領域と力係数との積の２乗に比例するので、非常に難しい。
小さく典型的には安価な装置から高い音声レベル及び効率を得るために、高い共鳴ピーク（高いＱ値）を持つトランスデューサが使用され得る。しかしながら、これは、低減された音質となる傾向があり、特に、相対的に高いベース音持続又は鳴り響きを伴う大きな音として、しばしば感知される低周波（ベース）音を提供する傾向がある。
欧州特許出願ＥＰ０４７６９８９２．３は、所与の音圧レベルが、低減された物理的寸法を持つ音声トランスデューサにより達成できるシステムを開示する。提案されたシステムによると、信号の低周波帯域は、ラウドスピーカーの共鳴周波数に近い周波数を持つ固定の単一周波数搬送波信号により置き換えられる。搬送波の振幅は、低周波数帯域に入る信号成分の振幅に追従する。よって、効果的に、低周波信号成分は、信号成分と等しい振幅を持つ単一トーン搬送波により置き換えられる。よって、低周波信号をラウドスピーカーの共鳴周波数に近い単一搬送波周波数に集中させることにより、ラウドスピーカーの更に高い効率が達成できる。更にまた、機械的パワー処理及びラウドスピーカーの空気変位能力は共鳴周波数の周りで最高なので、音声トランスデューサのより小さな寸法がこの手法により達成できる。
しかしながら、当該手法は多くのシナリオで大幅な利点を提供するが、幾つかの関連した不利益を持つ。特に、当該手法は、低周波音声信号を歪める傾向があり、幾つかのシナリオでは、次善の音質となってしまう。
特には、幾つかのシナリオ及び環境では、生成された音は、低音が大きいか又は好ましい音よりも音調があると幾人かのリスナーは感じることを示した。特に、幾つかのシナリオでは、トランスデューサの非常に高いＱ因子が、元の信号よりも長く鳴り続けると感知される生成信号を生じてしまう。
よって、改善されたオーディオシステムが有益であろうし、特に、増大した柔軟性、容易な実行性、改善された音質、増大した効率、音声トランスデューサの低減した物理的寸法及び／又は改善されたパフォーマンスを可能にするシステムが有益であろう。
従って、本発明は、単独で又は組み合わせて、上述の不利益の一つ以上を好ましくは緩和し、軽減し、又は排除しようと試みている。
本発明の観点によると、入力音声信号を供給するためのソースと、前記入力音声信号を少なくとも低周波信号及び高周波信号へ分割する分割器と、ダイナミックレンジの拡大を前記低周波信号に適用することにより、拡大された信号を生成するための拡大器と、前記拡大された信号と前記高周波信号とを結合することにより駆動信号を生成するための結合器とを有する、音声トランスデューサに対する駆動信号を生成するための装置が供給される。
本発明は、多くの実施例で、改善されたオーディオ性能及び／又は促進され改善された実行を提供する。例えば、多くの実施例では、改善された音質及び／又は低減された音声トランスデューサ寸法が達成される。特に、多くの実施例では、高い共鳴効果（高いＱ）を持つ音声トランスデューサからの改善された音質が達成される。本発明は、例えば、要求される音質レベルを維持しながら、高いＱトランスデューサが音再生のために使用可能となり、これにより低減されたサイズ、増大した効率及び／又は増大した音声レベルを可能にする。
ダイナミックレンジの拡大は、特に多くの実施例で、作られた低音の継続又は鳴り響きを低減し、これにより高いＱトランスデューサを使用して感知されるインパクトを軽減する。特に、幾つかの音声システムに対する幾つかのシナリオでは、低音の大きさ又は音調が低減された低周波音が、よりパンチのきいた低音を感じる結果となって、感知される。
ダイナミックレンジ拡大は、低周波信号のダイナミック振幅レンジを増大する拡大である。特に、低い振幅値が低減される。ダイナミックレンジ拡大は、特に、振幅レベル拡大である。
低周波信号は、高周波信号の周波数帯域の中心周波数よりも低い中心周波数を持つ周波数帯域に信号成分を有する。低周波信号は、入力音声信号のＬＰＦ又は低周波帯域通過ＢＰＦにより特に生成される。高周波信号は、入力音声信号から低周波信号を差し引くことにより得られる残留信号として生成される。他の例として、高周波信号は、低周波信号を生成するフィルタに対してよりも高い中心周波数を持つＨＰＦ又はＢＰＦを使用して、音声入力信号のフィルタリングにより生成されてもよい。
音声トランスデューサは、電気駆動信号を音響信号へ変換するための装置である。音声トランスデューサは、特にラウドスピーカーでもよい。第１及び／又は第２の周波数間隔を規定する又は決定する適当な手段が使用されることは、理解されるだろう。例えば、周波数間隔のエッジは、信号の減衰が所与の閾値より下がる周波数として決定される。
ソースは、音声信号を供給できる何れの手段又は機能でもよい。ソースは、内部又は外部記憶装置から音声信号を取り出すか、又は何れかから信号を受信してもよい。特に、ソースは、他の機能的又は物理的エンティティから音声入力信号を受信するための受信器でもよい。
本発明のオプション的特徴によると、入力音声信号が第１の基準を満たす場合、低周波信号を減衰するように拡大器が設けられる。
これは、改善され及び／若しくは容易に実行されること、並びに／又は改善されたパフォーマンスを可能にする。基準は、特に、低周波信号に対する要件である。減衰は、固定の信号独立関数により決定されてもよい。
本発明のオプション的特徴によると、第１の基準は、低周波信号の振幅レベルは閾値より下であるという要件を有する。
これは、改善され及び／若しくは容易に実行されること、並びに／又は改善されたパフォーマンスを可能にする。特に、低い振幅レベルを減衰することによる拡大が低周波信号に適用可能であり、これにより低音の大きさ又は音調が低減され、よりパンチのきいた低音を感じる結果となる。
閾値は、可変閾値でもよく、例えば低周波信号の特性に応じて決定されてもよい。
本発明のオプション的特徴によると、拡大器は、第１の基準を満たしたという検出に追従する低周波信号の完全な減衰の適用を遅延させるように配される。
これは、改善されたパフォーマンスを可能にし、特に、改善された感知した音質を可能にする。特に、ダイナミックレンジ拡大に切り換えることにより導入される不所望な音声偽信号が低減又は減衰され、結果的に改善された音質の信号となる。
特徴は、ダイナミックレンジ拡大の開始の遅延を制御するためアタック時間パラメータを導入してもよい。遅延は、例えば、遅延後に減衰が適用される遅延でもよいし、又は減衰がゼロから完全な減衰まで徐々に増大する時間間隔でもよい。完全な減衰は、低周波信号に（例えばその振幅に）依存してもよいし、特に拡大器利得原理関数のような時間不変関数により付与されてもよい。
特に有益なパフォーマンスは、典型的には略１０ｍ秒の遅延又はアタック時間に対して非常に高いパフォーマンスを持って、５−１５ｍ秒ぐらいの遅延又はアタック時間に対して達成される。
本発明のオプション的特徴によると、拡大器は、入力音声信号が第２の基準を満たすという検出に応じて、減衰を低周波信号へ適用することを終了し、第２の基準を満たすという検出に追従する低周波信号への減衰の適用の終了を遅延させるように設けられる。
これは、改善されたパフォーマンスを可能にし、特に、改善された感知した音質を可能にする。特に、ダイナミックレンジ拡大を切ることにより、導入された不所望な偽音声が低減又は減衰され、結果的に改善された音質の信号となる。
特徴は、ダイナミックレンジ拡大を切るときの遅延を制御するための開放時間パラメータを導入してもよい。遅延は、例えば、遅延の後に減衰が解消される遅延でもよいし、減衰が完全減衰からゼロまで徐々に減っていく時間間隔でもよい。完全な減衰は、低周波信号に（例えばその振幅に）依存してもよいし、特に拡大器利得原理関数のような時間不変関数により付与されてもよい。
第２の基準は、特に、第１の基準の反対である。よって、幾つかの実施例では、第１の基準がもはや満たされないとき、減衰が切られる。
特に有益なパフォーマンスは、典型的には略２０ｍ秒の遅延又は開放時間に対して非常に高いパフォーマンスを持って、１５−２５ｍ秒ぐらいの遅延又は開放時間に対して達成される。
本発明のオプション的特徴によると、装置は、更に、低周波信号に対する平均振幅レベル指標を決定する手段と、平均振幅レベル指標に応じて、ダイナミックレンジ拡大の特性を設定するための設定手段とを有する。
これは、改善され及び／若しくは容易に実行されること、並びに／又は改善されたパフォーマンスを可能にする。特徴は、ダイナミックレンジ拡大アプリケーションのより進んだ適応を可能にし、特に、ダイナミックレンジ拡大のアプリケーションを低周波信号に適用可能にする。特に、特徴は、ダイナミックレンジ拡大が現行の振幅レベルだけでなく、平均振幅レベルにも依存することを可能にする。これは、例えば、温度特性、信号バリエーション、微分値（振幅変動の傾きのような）によるダイナミックレンジ拡大を考慮可能にする。
平均化された振幅レベルは、例えば、ＲＭＳ（二乗平均平方根）値、低周波信号のＬＰＦ値、平均ピーク検出出力、低周波信号の移動平均等として決められる。
本発明のオプション的特徴によると、ダイナミックレンジ拡大の特性は、減衰を低周波信号へ適用するための基準である。
これは、改善され及び／若しくは容易に実行されること、並びに／又は改善されたパフォーマンスを可能にする。この特徴は、ダイナミックレンジ拡大の適用のより進んだ適応を可能にし、特に、ダイナミックレンジ拡大が低周波信号の振幅の変動に適応することを可能にする。
本発明のオプション的特徴によると、基準は、現行の振幅が振幅閾値より低いという要件を有し、平均振幅レベル指標に応じて振幅閾値を決定するための設定手段が設けられる。
これは、改善され及び／若しくは容易に実行されること、並びに／又は改善されたパフォーマンスを可能にする。この特徴は、ダイナミックレンジ拡大の適用のより進んだ適応を可能にし、特に、ダイナミックレンジ拡大が長めの期間の振幅特性だけでなく短い期間の振幅特性に依存可能にする。特に、ダイナミックレンジ拡大は、短い期間の振幅レベルがより長い期間の振幅レベルとどれくらい関係するかに依存する。特に、これは、例えば主に、ダイナミックレンジ拡大を立ち上がり振幅傾斜ではなく立下り振幅傾斜に適用させるように使用される。
現行の振幅レベルは、平均振幅レベル指標より低周波信号のより短い期間に対して決定される。現行の振幅レベル及び平均振幅レベルは、これらが決定される時間間隔についてのみ相違するか、又は例えば異なる振幅測定手法を使用して決定されてもよい。例えば、一つの測定手法は、ピーク検出に基づくものであるのに対し、他の手法は、ＲＭＳ測定に基づくものである。
本発明のオプション的特徴によると、設定手段は、実質的にＴ＝ｃ・ＡＡとして振幅閾値を決定し、ここで、Ｔは振幅閾値であり、ｃは定数であり、ＡＡは平均振幅レベル指標により示される低周波信号の平均振幅レベルである。
これは、改善され及び／若しくは容易に実行されること、並びに／又は改善されたパフォーマンスを可能にする。
本発明のオプション的特徴によると、平均振幅レベル指標を決定するための時定数は、７５から２００ｍ秒の間である。
これは、改善され及び／若しくは容易に実行されること、並びに／又は改善されたパフォーマンスを可能にする。特に、有利なパフォーマンスは、７５ｍ秒から２００ｍ秒の間の期間を持つ時間間隔に対して決定される平均振幅レベル指標に対して達成されることがわかった。特に、１３０ｍ秒と１７０ｍ秒との間の時定数が、多くのシナリオで、有利なパフォーマンスを提供する。
本発明のオプション的特徴によると、装置は、更に、第１の周波数間隔から、音声トランスデューサの共鳴周波数に対応する、より小さな第２の周波数間隔まで、拡大された信号及び低周波信号のうちの少なくとも一つの周波数圧縮を実施するために配される周波数圧縮手段を有する。
当該特徴は、音声トランスデューサに対する駆動信号の改善された生成を可能にする。特に、当該特徴は、生成された音声レベル、効率、音質及びトランスデューサ間の改善されたトレードオフを可能にする。本発明は、音声トランスデューサの低減された寸法を可能にし、特に、より小さな音声トランスデューサの増大した音声レベルを可能にする。
幾つかの実施例では、周波数圧縮手段は、低周波信号のものと対応する振幅、電力及び／又はエネルギー測定を持つ第２の信号が生成される、低周波信号からの第２の周波数間隔へ制限された周波数帯域を持つ第２の信号を生成するために配される。特に、振幅検出器は、低周波信号に対する振幅測定を生成し、従って第２の信号の振幅が設定される。
本発明のオプション的特徴によると、ダイナミックレンジ拡大の前に、低周波信号の周波数圧縮を実施する周波数圧縮手段が配され、装置は、更に、周波数圧縮の前に、低周波信号成分に対する平均振幅レベル指標を決定するための手段と、平均振幅レベル指標に応じて、ダイナミックレンジ拡大の特性を設定するための設定手段とを有する。
これは、改善され及び／若しくは容易に実行されること、並びに／又は改善されたパフォーマンスを可能にする。
本発明のオプション的特徴によると、周波数圧縮手段は、低周波信号及び拡大された信号の少なくとも一つに対して振幅信号を生成するための振幅検出器と、第２の周波数間隔で搬送波信号を生成するための周波数生成器と、振幅信号により搬送波信号を変調することにより、拡大された信号及び低周波信号の少なくとも一つの周波数圧縮されたバージョンを生成するための変調器とを有する。
これは、特に有益なパフォーマンス及び／又は容易なオペレーションを可能にする。当該手法は、音声トランスデューサが共鳴周波数に非常に近くで駆動可能にし、これにより、所与の機械的及び／又は物理的特性に対する音声レベル出力を増大させる。代わりに又は付加的に、この特徴は、複雑さが低い周波数圧縮を可能にして、特に、第１の信号の特性と対応する振幅特性及び／又はパワーを持つ高く集中した周波数スペクトラムに結果としてなる。
第１の周波数間隔での周波数圧縮信号に実質的に対応するような駆動信号が、生成される。振幅信号は、特に、５Ｈｚより低い周波数に実質的に制限される。低周波信号の周波数間隔は、特に、１０Ｈｚより上の低い限界と２５０Ｈｚより下の高い限界とを持つ。
幾つかの実施例では、搬送波信号は、特に共鳴周波数と一致する固定周波数を持つ。代わりに、搬送波信号は、例えば入力信号及び／又は第１の信号に依存する動的変動周波数を持つ。
本発明のオプション的特徴によると、装置は、更に、振幅信号に応じて、ダイナミックレンジ拡大を適用すべきかどうかを決定するための手段を有する。
これは、改善され及び／若しくは容易に実行されること、並びに／又は改善されたパフォーマンスを可能にする。例えば、振幅信号は閾値と比較され、振幅信号が閾値より低い場合のみダイナミックレンジ拡大が適用されてもよい。
本発明の他の態様によると、入力音声信号を供給するステップと、前記入力音声信号を低周波信号及び高周波信号へ分割するステップと、ダイナミックレンジ拡大を前記低周波信号に適用することにより拡大された信号を生成するステップと、前記拡大された信号及び前記高周波信号を結合することにより駆動信号を生成するステップとを有する、音声トランスデューサのための駆動信号を生成する方法を提供する。
本発明の他の態様によると、入力音声信号を供給するための手段と、前記入力音声信号を少なくとも低周波信号及び高周波信号へ分割するための分割器と、ダイナミックレンジ拡大を前記低周波信号へ適用することにより拡大された信号を生成するための拡大器と、第１の周波数間隔から、音声トランスデューサの共鳴周波数と一致する、より小さな第２の周波数間隔へ前記拡大された信号及び前記低周波信号の少なくとも一つの周波数圧縮を実施するための周波数圧縮手段と、前記拡大された信号に応じて駆動信号を生成するためのドライバとを有する音声トランスデューサのための駆動信号を生成するための装置が提供される。
上述の特徴、有利さ、記述等は、本発明のこの態様に等しく適用可能であることが理解されるだろう。
本発明の他の態様によると、入力音声信号を供給するステップと、前記入力音声信号を少なくとも低周波信号及び高周波信号へ分割するステップと、ダイナミックレンジ拡大を前記低周波信号に適用することにより拡大された信号を生成するステップと、第１の周波数間隔から、音声トランスデューサの共鳴周波数と一致する、より小さな第２の周波数間隔へ前記拡大された信号及び前記低周波信号の少なくとも一つの周波数圧縮を実施するステップと、前記拡大された信号に応じて駆動信号を生成するステップとを有する音声トランスデューサに対する駆動信号を生成するための方法が提供される。
本発明のこれら及び他の態様、特徴及び有利さは、以下に説明される実施例を参照して明らかに説明されるだろう。
本発明の実施例は、図面を参照して、単なる例示によって説明されるだろう。
図１は、本発明の幾つかの実施例による音声システムの例の図である。 図２は、本発明の幾つかの実施例による音声システムの例の図である。 図３は、異なる音声システムから生成される低音出力の例示である。 図４は、本発明の幾つかの実施例による音声システムの例の図である。 図５は、本発明の幾つかの実施例による音声システムの例の図である。 図６は、本発明の幾つかの実施例による音声トランスデューサの駆動信号を生成する方法の例の図である。
図１は、本発明の幾つかの実施例による音声システムの例を図示する。
この例において、音源１０１は、入力音声信号を供給する。音声信号は、例えば、内部のソース（ローカル音声信号記憶装置のような）から供給されてもよいし、遠隔音声生成装置からのような遠隔装置から取り出されてもよい。よって、音源１０１は、特に、適切な遠隔若しくはローカルの音声生成器、又は適当な手段を介した記憶装置から音声信号を受信する受信器でもよい。
音源１０１は、入力音声信号を低周波信号及び高周波信号へ分割する分割器１０３と結合される。幾つかの実施例では、分割器１０３は、信号を低周波信号及び高周波信号だけでなくより多くの信号に分割してもよい。例えば、分割器は、異なる周波数帯域を例えばカバーする複数の高周波信号を生成する。等価的に、高周波信号は、複数の別個の高周波副信号を有する複合信号として考察されてもよい。例えば、一つの副信号は、中間音範囲に対応し、他の副信号は、高音範囲に対応してもよい。
分割器１０３は、更に、低周波信号が送られる拡大器１０５に結合される。拡大器１０５は、ダイナミックレンジ拡大を低周波信号に適用し、これにより、低周波拡大信号を生成するように設けられる。
拡大器１０５及び分割器１０３は、音声トランスデューサ音声信号を生成するために拡大された信号及び高周波信号を結合する結合器１０７に結合される。結合器１０７は、音声トランスデューサ１０９に結合される。簡潔さ及び明快さのために、オペレーションの特定の態様を説明するために要求される音声システムの特徴だけが図１に含まれ、音声システムは個別のアプリケーションのために要求され又は所望される追加の素子を有してもよいことは、理解されるだろう。例えば、音声システムは、結合器１０７と音声トランスデューサ１０９との間に例えば結合される音声増幅器又は音量制御器を含むことが、理解されるだろう。
この例では、音声トランスデューサ１０９は、より低い周波数で（例えば、３００Ｈｚより下）、略共鳴周波数を持つ高い共鳴ラウドスピーカ（高Ｑスピーカ）である。高Ｑスピーカの使用は、相対的に小さな音声トランスデューサからの低めの周波数に対する高効率及び高音声レベルを可能にする。しかしながら、高Ｑ音声トランスデューサの使用者は、幾つかのシナリオで、より低い音質を感知してしまう。特に、幾つかのシナリオでは、幾人かのリスナーは、増大する持続した又は鳴り響く低音信号を感知する傾向がある。例えば、ベースドラムが、低音が大きすぎて鳴り響くとして感知される。
図１の例では、拡大器１０５のアプリケーションはこの効果を緩和しようとする。特に、この例の拡大器１０５は、特定の例では、低周波信号の振幅レベルが閾値よりも低いという要件である第１の基準を入力音声信号が満たす場合、低周波信号を減衰するように設けられる。
拡大器は、概して、信号のダイナミックレンジ特性を拡大するために使用される。この例では、信号振幅が閾値よりも下がるときはいつでも、拡大器１０５は、所与の値まで信号の振幅を低下させる。信号のダイナミックレンジを拡大することは、信号の静かな部分と大きな音の部分との間の振幅の差を効果的に増大させる。
拡大器は、典型的には、多くの特性に関連する。一つの特性は、閾値に交差した後で拡大器が減衰を開始する時間であるアタック時間である。拡大器の開放時間は、信号振幅が閾値を越えた後で拡大器が通常の動作（減衰しない）に戻るための時間である。多くの場合、拡大器の減衰は、入力振幅レベル及び出力振幅レベルに関係する利得因子関数により特徴づけられる。
特定例では、振幅レベルが閾値よりも低いときの利得因子関数は、
ＧＥ＝１０（−Ｄ／２０）
Ｄ＝（ＴｈＥ−ＴｈＲＭＳ）＊（１−ＲＥ）／ＲＥ
により与えられ、ここで、ＴｈＲＭＳはｄＢの入力信号レベルであり、ＴｈＥはｄＢの閾値レベルであり、ＲＥは拡大比率である。
振幅レベルが閾値よりも高いとき、利得因子関数は１に等しい（ＧＥ＝１）。
拡大比率は、減衰の程度を示し、特に、信号振幅に適用される伝達関数の傾斜を決定する。よって、１：４の比率は、入力信号が閾値よりも１ｄＢ低いときの出力信号レベルにおける４ｄＢの低下を示す。拡大比率は、０と１との間である。
よって、拡大器１０５は、更に、低周波信号が閾値よりも低いとき、低周波信号の振幅を低減する。大きな音のアタック部分及び大きな音が減少していく減衰部分を持つ低音に対して、これは、減衰部分の振幅をさらにもっと低下させ、改善された感知音質となる。
よって、この例では、拡大器１０５は、振幅レベルが低いとき低周波信号の振幅レベルを更に低減させ、これにより低周波信号のダイナミックレンジを増大させる。ダイナミックレンジ拡大は、多くのシナリオで、感知音質を改善する。例えば、入力音声信号がバスドラムヒットを有する場合、結果的信号の主要部分の振幅量は相対的に高い量を持ち、従って低周波信号の振幅は閾値を超えるだろう。結果として、低周波信号は拡大器１０５により影響されず、音声トランスデューサ１０９は、拡大器１０５が音声システムに含まれていないかのように同じ信号を処理するだろう。しかしながら、バスドラムヒットの音は減衰し始めるので、低周波信号の音量は閾値より下がるだろう。このポイントで、拡大器１０５は、低周波信号の振幅レベルを更に減衰させ、これにより、生成された出力信号のバスドラムの音声レベルが更に低減されることになる。従って、バスドラムヒットの鳴り響き又は持続は低減されていくものとして感知され、これにより、低減された大きな音及び鳴り響きを持つよりパンチのきいた低音の感知となる。
図１の特定例では、拡大器１０３は、基準が満たされているという検出に従って低周波信号の全減衰の適用を遅延させるように設けられる。特に、利得因子関数により与えられる減衰は、即座に適用されないが、所定の時間間隔後、完全に適用されるのみである。特定例では、減衰は、時間間隔にわたって徐々に導入され、これにより、ダイナミックレンジ拡大の円滑な導入を提供する。簡単な例として、適用される利得は、０＜ｔ＜Ｔに対して、
Ｇ＝１−ｔ／Ｔ＋（ｔ／Ｔ）＊ＧＥ
により与えられ、ここで、ｔは閾値が交差する期間であり、Ｔは遅延期間である。
よって、拡大器１０５のアタック時間は、改善された感知音質を供給するように制御される。
例において、拡大器１０５は、特定例で閾値より上に増大する低周波信号の振幅に一致する第２の基準に入力音声信号が合っているという検出に応じて、減衰の低周波信号への適用を中断する。よって、この例では、ダイナミックレンジ拡大をオンオフさせる対称的な基準が使用されているが、他の実施例では、非対称のアレンジメントもおそらく使用されてもよいことも理解されるだろう。
この例では、拡大器１０５は、閾値が超えられているという検出に従って低周波信号への減衰の適用の中断を遅延させるように設けられる。
ダイナミックレンジ拡大がオンしているときの状況に類似して、完全なスイッチオフもこのように遅延され、特に段階的なスイッチオフが用いられる。例えば、適用される利得は、０＜ｔ＜Ｔに対して、
Ｇ＝ｔ／Ｔ＋（１−ｔ／Ｔ）＊ＧＥ
により与えられ、ここで、ｔは閾値が超えられた期間であり、Ｔは遅延期間である（遅延がダイナミックレンジ拡大のオンオフに対して異なってもよいことは理解されるだろう）。
よって、拡大器１０５の開放時間は、改善された感知音質を供給するように制御される。
アタック時間及び開放時間の選択は、ダイナミックレンジ拡大の歪み及び透明性属性に影響を与える。音声システムでは、長めのアタック時間が拡大器をあまりにもゆっくり反応させて、はっきりした追加の「パンチのきいた」音が悪くなるので、短いアタック時間がしばしば望ましい。また、あまりに長い開放時間は、拡大器が通常に戻るのをゆっくりにさせ、信号ピーク（遷移）がおそらく減衰されるだろう。しかしながら、あまりに短いアタック時間及び開放時間は、ダイナミックレンジ拡大がオン又はオフするとき突然の振幅変化となる傾向がある。斯様な振幅ステップは、リスナーに気付かれる傾向があり、従って質劣化として感知される。
多くのシナリオでは、特に有益な時間は、開放時間の４０％から６０％の間にあるアタック時間であり得ることを見出した。多くのシナリオでは、５−１５ｍ秒（また多くのシナリオでは略１０ｍ秒のアタック、即ちオン遅延時間）のアタック、即ちオン遅延時間に対して、特に有利なパフォーマンスが見出された。多くのシナリオでは、１５−２５ｍ秒（また多くのシナリオでは略２０ｍ秒の開放、即ちオフ遅延時間）の開放、即ちオフ遅延時間に対して、特に有利なパフォーマンスが見出された。
特定例として、拡大器１０５は、各サンプルに対して以下のアルゴリズムを適用することにより、実行されてもよい。
If rms<env
theta=att;
else
theta=rel;
end
env=(1.0-theta)*rms+theta*env;
gain=1.0;
if(env<thresh(n))
gain=10^((1-1/R)*(log10(thresh(n))-log10(env)));
end
x(n)=x(n)*gain;
ここで、「ａｔｔ」及び「ｒｅｌ」はサンプル当たり計算されたアタック傾き及び開放傾きである。
att=exp(-1.0/tatt)
tatt=round(attack/1000*Fs)
attack=attack time in ms
Fs=sampling frequency
rel=exp(-1.0/trel)
trel=round(release/1000*Fs)
release=release time in ms
Fs=sampling frequency
「Ｒ」は拡大比率である。
「ｔｈｒｅｓｈ（ｎ）」は閾値である（以下に説明されるように変数でもよい）。
「ｒｍｓ」は低周波信号のＲＭＳ値である。
「ｅｎｖ」はアタック傾き及び開放傾きにより形状される「ｒｍｓ」値である。初期値は０である。
幾つかの実施例では、ダイナミックレンジ拡大は、低周波信号の特性に依存する。特に、ダイナミックレンジ拡大をいつ適用するかについての基準は、低周波信号の一つ以上の特性に依存する。
図２は、ダイナミックレンジ拡大を適用する基準が低周波信号の特性に依存する図１のシステムの改良例を示す。この例では、ダイナミックレンジ拡大をいつ適用するかについての閾値は、低周波信号の平均振幅レベル指標の関数として特に決定される。
図２のシステムでは、分割器１０３が、ＨＰＦ２０１及びＢＰＦ２０３として実行される。この例では、ＨＰＦ２０１は、約１５０−２００Ｈｚのカットオフ周波数を持ち、音源１０１から受信される入力音声信号をフィルタリングすることにより高周波信号を生成する。ＢＰＦ２０３は、約１０−１２０Ｈｚの通過帯域を持ち、音源１０１から受信される入力音声信号をフィルタリングすることにより低周波信号を生成する。他の実施例では、他のフィルタ特性が使用され、例えば低域通過信号がＢＰＦよりはむしろＬＰＦにより生成されることは、理解されるだろう。
この例では、ＢＰＦ２０３は、拡大器１０５及び振幅平均化器２０５に結合される。よって、低周波信号は、拡大器１０５及び振幅平均化器２０５の両方へ送られる。
振幅平均化器２０５は、低周波信号に対する平均振幅レベル指標を生成するために設けられる。平均又は円滑な振幅見積もりを生成する何れの適当な方法が使用されてもよいことが理解されるだろう。例えば、振幅平均化器２０５は、移動（スライド）平均化窓を採用するか、又はＲＭＳ振幅尺度等でもよい。生成される平均振幅レベルは、所与の時間間隔での平均振幅値と同一の値である必要はなく、瞬時値の平均化のある形式を含む振幅レベル尺度でもよいことは、理解されるだろう。よって、個別の実施例の特定の要件に依存して、何れかの適当な円滑又はフィルタリングされた振幅尺度が使用されてもよい。例えば、幾つかの実施例では、振幅平均化器２０５は、単純に適当なローパスＩＩＲ又はＦＩＲフィルタである。
この例では、ダイナミックレンジ拡大を適用する閾値は、振幅レベル尺度の固定の関数として決定される。振幅レベル尺度の関数として閾値を決定するための何れの適当な関数が使用されてもよいことは、理解されるだろう。特定の例では、低い複雑性のスケーリング関数が使用される。特に、ダイナミックレンジ拡大を適用する閾値は、単に、Ｔ＝ｃ＊ＡＡ
として、実質的に与えられ、ここで、Ｔは振幅閾値であり、ｃは定数であり、ＡＡは振幅平均化器２０５により決定される平均振幅レベルである。
説明されるシステムのパフォーマンス及びオペレーションは、振幅レベル尺度と閾値との間の関係及び平均化プロセスのための適当なパラメータを選択することにより、個別の実施例の特定の要件に対して変更できることは理解されるだろう。
特定例では、特に有利なパフォーマンスが、７５ｍ秒と２００ｍ秒との間である平均振幅レベル指標を決定するための時定数に対して見出された。特に、多くの実施例では、１００ｍ秒と１５０ｍ秒との間の時定数は、特に、初期アタック部分の感知が影響されることなく、低音の持続又は鳴り響きが減衰されることを可能にする魅力的なパフォーマンスとなる。前記時定数は、振幅値が平均化プロセスにおける所与の値より小さな値により重みづけされる前の期間に対応する。典型的な値は、平均化プロセスで適用される最大重みづけの０と０．５との間である。典型的には、０．２の値が用いられる。バイナリ重みづけ（二乗）窓平均化に対して、時定数は窓期間に特に等しい。
更に、特定の有利なパフォーマンスが、０．８と２との間の係数ｃに対して見出され、特定の有利なパフォーマンスが典型的に１と１．５との間の値（特に略１．２）に対して達成された。
よって、特定例では、ダイナミックレンジ拡大を適用するための閾値は、低周波信号に適合するために動的に変化される。特に、閾値は、低周波信号に対する平均振幅尺度の関数である。このようにして、閾値は、信号の静かな部分と平均振幅尺度が減少するにしたがって相対的に一定の振幅を持つ部分に対して低く、結果的に閾値が減少する。よって、この手法は、信号に対して異なるボリュームレベルにシステムを適合可能にする。
更に、この手法はダイナミックレンジ拡大の適用における時間的依存性を導入する。特に、立ち上がり信号レベルに対して、現行の振幅は、長めの時間間隔にわたって平均化された振幅よりも通常高いであろう。従って、現行の振幅は、閾値より通常高いだろうし、減衰が導入されない。しかしながら、立ち下がり信号レベルに対して、現行の振幅は、長めの時間間隔にわたって平均化された振幅よりも通常低いであろう。従って、現行の振幅は、閾値より通常低いだろうし、減衰が適用されるだろう。よって、概して信号のボリューム変化にシステムが適合するだけでなく、特性及びパラメータの注意深い選択によって、減衰が立下り信号レベルを持つ信号部分に主に適用される傾向があるということが達成できる。よって、減衰は、初期の立ち上がり部分に影響を与えることなく、低音の減衰又は下降部分に通常適用されるだろう。よって、この手法は、減衰が、しばしば大きな音として感知される持続又は鳴り響きを、特に低減可能にする。結果として、より明白でよりパンチの利いた低音が経験される。
図３は、説明された処理を持つ又は持たないダイナミック低音信号の例を例示する。信号は、多くのバス音符を有する約１０秒長さの信号に対応する（例えば、再生されるベースギターから）。音声トランスデューサにより作られた典型的音声信号が、結合された明暗グレイの包絡線により表わされている。図２のシステムにより作られた音声信号は、明るいグレイ包絡線により表わされている。
明らかにわかるように、各個別音符の減衰部分の振幅は、初期のアタック部分の振幅が影響を受けることなく大幅に減少している。よって、各個別のバス音符の持続又は鳴り響きの大幅な減衰が、初期のアタックの各音符を犠牲にすることなく達成される。これは、より明白な大きな音の低下であってよりパンチの利いた音として感知される。
幾つかの実施例では、音声システムは、更に、所与のサイズの音声トランスデューサに対する低周波信号から作られる音レベルと、効率を増大させるための機能とを有する。特に、音声システムは、音声トランスデューサの共鳴周波数周りの狭い周波数へ低周波信号を圧縮するように設けられる。
音声トランスデューサの特性及びパフォーマンスは、特定の音声トランスデューサの物理的特性に依存する。特に、空気変位特性は、物理的特性に依存し、従って、機械的歪みなしにスピーカにより作られ得る音レベルが物理的特性に依存する。典型的には、より大きな物理的寸法は、変位されるべき必要がある空気の量が増大するので、低周波及び音レベルを増大するために要求される。従って、低周波音レベル能力と物理的寸法との間のトレードオフが、通常必要とされる。
更に、音声トランスデューサは、物理的特性が音声トランスデューサの最大感度を供給する一つ以上の共鳴周波数を通常持つ。更に、これらの共鳴周波数で、スピーカコーン又は膜の動き又は可動域が、所与の出力音声レベルに対して最小化される。よって、コーン可動域が非常に大きくなって音声トランスデューサの機械的制限が歪みを導入し始める前に、これらの周波数で、増大する音声レベルが作られる。よって、共鳴周波数の周りで、増大した音声レベル及び効率が達成でき、図４の例では、これは、低周波数での改善されたパフォーマンスを供給するのに利用される。
特に、図４の音声システムは、低周波信号の周波数帯域／間隔／範囲を、共鳴周波数の周りに位置されるより狭くより集中された周波数帯域／間隔／範囲へ圧縮するように設けられた周波数圧縮器４０１を有する。特に、低周波帯域が共鳴周波数の周りの狭い帯域に圧縮され、これにより、より高い音声レベルが、ラウドスピーカの所与のサイズに対する低周波数で生成可能になるか、又は等価的に、より小さなスピーカが所与の所望の音声レベルで用いられる。
更に、この例では、適当な低周波数で高いＱを持つ音声トランスデューサが、よりフラットで一様な周波数応答を持つ音声トランスデューサと比較して、増大した効率及び音声レベルを供給するために使用される。更に、斯様なスピーカは、一様な／フラットな周波数応答に対する要求が除去されるか又は大幅に減少されるので、より安く、作るのにより簡単になる傾向がある。
周波数圧縮器４０１は、共鳴周波数の周りの大幅に狭い周波数帯域内にエネルギーを集中させることにより、低周波信号の帯域を効果的に減少可能である。これは、トランスデューサが特に効果的でより高い音声レベルを作ることができる間隔内に音声信号のエネルギーが集中されるという有益さを持つ。よって、説明される手法は、音声トランスデューサが最も効率的である相対的に狭い帯域内に低周波信号を集中させることが、低周波音声信号のエネルギーのより効率的な使用を可能にするという洞察に基づく。
帯域幅の減少は、特に狭い周波数帯域で効率的な低い周波数のトランスデューサが使用可能になるので、相対的に低い周波数で特に効果的である。従って、低周波信号が、２００Ｈｚを超えない、好ましくは１５０Ｈｚを超えない、もっと好ましくは約１２０Ｈｚを超えない周波数上限を持つことは、多くの実施例で好ましい。
この手法の利便的効果は、第２の間隔が第１の間隔よりも少し狭い、例えば１０％（すなわち、１０％低減された帯域を持つ）狭いとき既に得られているが、第２の間隔が大幅に狭い、例えば５０％以上狭いことが好ましい。使用されるトランスデューサのタイプに依存して、第２の間隔は、非常に狭くてもよく、数ヘルツだけの帯域を持ってもよい。
従って、多くの実施例では、圧縮された音声周波数範囲が５０Ｈｚより狭い、好ましくは１０Ｈｚより狭い、もっと好ましくは５Ｈｚよりも狭い範囲にまたがるとき、好適なパフォーマンスが達成できる。圧縮された周波数範囲は、たった一つの周波数、例えばトランスデューサの共鳴周波数を持ってさえも良い。この例では、圧縮された周波数範囲又は間隔は、６０Ｈｚ周りの間隔、例えば５５−６５Ｈｚである。この周波数間隔は、特定のトランスデューサと一致し、当該トランスデューサの特性に依存するように選択される。特に、第２の間隔は、トランスデューサの共鳴周波数を含むように選択される。
周波数圧縮の何れの適当な方法も、周波数圧縮器により使用されてもよいことは理解されるだろう。
例えば、デジタル実行では、低周波信号は、Ｎポイントの離散フーリエ変換（ＤＦＴ）、特にＮポイントの高速フーリエ変換を使用して、周波数軸領域へ変換される。結果の周波数の分類値は、このとき、より小さい数の分類に集中され、残りの分類値は０に設定される。例えば、Ｎ／２の連続した分類値が、ＦＦＴの隣接する分類の対の分類値を平均化することにより生成される。結果の分類値は、共鳴周波数周りの分類に割り当てられ、割り当てられていない分類の分類値は０に設定される。逆ＦＦＴが、周波数圧縮された信号の時間軸領域を生成するために適用される。従って、この手法は、圧縮されたスペクトルが共鳴周波数周りに位置されて、第１の信号の帯域を１／２（ファクタ２）に圧縮することに対応する。周波数圧縮された信号の帯域は、元の変換されたスペクトルから割り当てられた値である分類値の数を変更することにより変えられることは、理解されるだろう。例えば、ファクタ４による周波数圧縮は、分類値をＮ／４分類にだけ割り当てることにより達成できる。極端な例として、分類値は、一つの分類に圧縮される全周波数範囲に対応するたった一つの分類に割り当てられてもよい。
他の例として、ＮポイントのＦＦＴが、受信した第１の信号を周波数軸領域へ変換するために使用される。各分類値が０に設定されて、多くの追加の分類が、増大した数の分類値を生成するために加えられる。例えば、追加Ｎ個の０値の分類が加えられて、結果的に２Ｎ分類の周波数スペクトルとなる。２Ｎ逆ＦＦＴがこれら２Ｎ分類で実施され、結果的に、ファクタ２による周波数圧縮となる（ファクタ２によるサンプリング周波数乗算となり、従って時間軸領域の大幅な削減が結果として生じる信号に実施される）。
幾つかの実施例では、入力信号のＦＦＴからの結果である分類値からの割り当てられた値である周波数分類の比率が、音声レベル指標に応じて調整される。例えば、増大する音声レベルに対して、０でない分類の比率が低減され、これにより、共鳴周波数周りのかなり狭い周波数帯域への増大した周波数圧縮となる。
図４は、周波数圧縮器４０１の特定例を例示する。
この例では、周波数圧縮器４０１は、振幅検出器４０３を有し、振幅圧縮器４０３は、第１の信号を入力し、低周波信号の振幅を反映する振幅信号を生成する。
振幅検出器４０３は、例えば、単一のＬＰＦからなる。他の例として、振幅検出器４０３は、適当な時定数を持つピーク検出器又は包絡線検出器を有する。振幅検出器４０３の時定数は、振幅平均化器２０５の時定数より短い。よって、振幅平均化器２０５が平均振幅見積もりを生成するのに対し、振幅検出器４０３の振幅見積もりは、低周波信号の現行の振幅の振幅見積もりを生成する。典型的には、振幅検出器４０３の時定数は、振幅平均化器２０５の時定数より少なくとも２、５又は１０倍短い。
周波数圧縮器４０１は、更に、第２の周波数間隔に入る周波数を持つ搬送波信号を生成する周波数生成器４０５を有する。特定例では、搬送周波数は、音声トランスデューサの共鳴周波数と同一又は非常に近くに設定される固定周波数である。
周波数圧縮器４０１は、更に、変調器４０７を有し、変調器４０７は、振幅検出器４０３及び周波数生成器４０５に結合され、振幅検出器４０３からの振幅信号を周波数生成器４０５からの搬送波上へ変調動作可能である。変調器４０７は、特に、乗算器として実行される。
よって、変調器４０７の出力は、低周波信号の振幅に対応する振幅を持つ変調されたトーン信号である。よって、第１の周波数間隔内の低周波信号のエネルギーは、搬送波周波数周りの狭い周波数範囲内へ圧縮される。特に、結果として生じる信号の周波数帯域は、振幅検出器４０３により生成される振幅信号の周波数帯域と等価である。
この例では、よって、拡大器１０５は、周波数圧縮された低周波数信号のダイナミックレンジ拡大を実施し、よって、周波数圧縮は、ダイナミックレンジ拡大の前に実施されている。その上、この例では、平均振幅レベル指標は、周波数圧縮前の低周波信号に基づいている。これは、多くのシナリオでは、特に好適なパフォーマンス及び／又は容易な実行を提供する。しかしながら、他の実施例では、他の実行が行使されてもよいことは理解されるだろう。
例えば、幾つかの実施例では、ダイナミックレンジ拡大は周波数圧縮前に実施される。よって、幾つかの実施例では、周波数圧縮器４０１は、図４に例示されるような拡大器１０５とＢＰＦ２０３との間というよりはむしろ図３の結合器１０７と拡大器１０５との間に挿入される。
図４の例では、周波数圧縮及びダイナミックレンジ拡大は、密接に統合される。例えば、ダイナミックレンジ拡大を適用するかどうかを決定するための閾値は周波数圧縮前の低周波信号に基づいて決定され、この閾値は振幅検出器４０３により生成される振幅信号と比較される。よって、ダイナミックレンジ拡大を適用するかどうかの決定は、周波数圧縮前の低周波信号の平均振幅見積もりと、周波数圧縮信号の現行の振幅との比較に基づく。
この例では、減衰を周波数圧縮信号へ、すなわち振幅変調搬送波へ適用することにより、減衰が、更に実施される。しかしながら、他の実施例では、減衰は、信号生成器４０５からの搬送波信号と乗算される前に、振幅検出器４０３からの振幅信号を直接減衰することにより実施される。
共鳴周波数周りのトランスデューサを駆動するため周波数比較を使用する手法は、特定の有益な手法を提供することがわかった。特に、周波数圧縮歪みからの音質感知が小さくなることがわかった。特に低周波数に対して、共鳴周波数周りの狭い周波数帯域に信号エネルギーを集中させる心理音響インパクトが非常に小さいことがわかった。
更に、周波数圧縮とダイナミックレンジ拡大との結合は、周波数圧縮の感知される幾つかの偽信号がダイナミックレンジ拡大により排除又は緩和される特定の有益な効果を提供する。特に、共鳴周波数での音声トランスデューサの駆動は、幾つかのシナリオでは、低音の増大した大きな音又は鳴り響きの感知となるが、これは、ダイナミックレンジ拡大の適用により効果的に低減される。更に、例えば、多くの部品及び機能がダイナミックレンジ拡大及び周波数圧縮両方に対して利用される特定の効率的実行が達成できる。
よって、説明されるダイナミックレンジ拡大手法は、特に、説明される周波数圧縮及び共鳴駆動手法により導入される幾つかの効果を打ち消す。特に、生成された低周波音は、低周波信号のアタック部分が減衰部分の振幅を低下させることにより強調されるので、よりパンチが効くようになされる。
図４は、周波数圧縮信号が、単一の音声トランスデューサへ送られる駆動信号を生成するため高周波信号と組み合わされる例を例示し、他の手法が他の実施例で使用されてもよいことが、理解されるだろう。特に、図５に例示されるように、高周波信号は中間／高範囲音声トランスデューサ５０１に直接送られる一方、周波数圧縮された（及びダイナミックレンジ拡大された）信号がハイパス信号とは無関係に高Ｑ低周波音声トランスデューサ１０９（例えばウーハ）へ直接送られる。
図６は、音声トランスデューサの駆動信号を生成する方法を例示する。
当該方法は、入力音声信号が供給されるステップ６０１で開始する。
ステップ６０１は、入力音声信号が、少なくとも低周波信号及び高周波信号へ分割されるステップ６０３に続く。
ステップ６０３は、拡大された信号が、ダイナミックレンジ拡大を低周波信号へ適用することにより生成されるステップ６０５に続く。
ステップ６０５は、駆動信号が、拡大された信号と高めの周波数信号とを結合することにより生成されるステップ６０７に続く。
明確さのため上記記載は、種々異なる機能的ユニット及びプロセッサを参照して、本発明の実施例を説明したことが理解されるだろう。しかしながら、異なる機能的ユニット又はプロセッサ間の機能の適当な配給が本発明から逸脱することなく使用されてもよいことは明らかである。例えば、別個のプロセッサ又はコントローラにより実施されるべき例示された機能は、同一のプロセッサ又はコントローラにより実施されてもよい。従って、特定の機能的ユニットの参照は、厳密な論理、物理的構造、又は組織を示すよりはむしろ、説明した機能を供給するための適当な手段の参照としてのみ見られるべきである。
本発明は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はこれらの組み合わせを含む適当な形式で実行できる。本発明は、オプション的に、一つ以上のデータプロセッサ及び／又はデジタル信号プロセッサを走らせるコンピュータソフトウェアとして少なくとも部分的に実行できる。本発明の実施例の要素及び部品は、適当な態様で物理的に、機能的に、及び論理的に実行されてもよい。実際に、機能は、単一のユニット、複数のユニット又は他の機能ユニットの一部で実行できる。このように、本発明は、単一のユニットで実行されてもよいし、異なるユニット及びプロセッサ間で物理的に、及び機能的に分配されてもよい。
本発明は幾つかの実施例と関連して説明されたが、ここで説明した特定の形式に限定する意図はない。むしろ、本発明の範囲は、添付の請求項によってのみ限定される。加えて、特徴が特定の実施例と関連して説明されるように見えるが、当業者は、説明された実施例の様々な特徴が本発明に従って組み合わされてもよいことを認識するだろう。請求項において、「有する」という用語は、他の要素又はステップの存在を排除しない。
更に、個別にリストされているが、複数の手段、要素、又は方法のステップは、例えば単一のユニット又はプロセッサにより実行されてもよい。加えて、個別の特徴が異なる請求項に含まれているが、これらは好適に結合でき、異なる請求項に含まれるものは、特徴の組み合わせが実行可能及び／又は有益であるのではないということを意味しない。また、一つのカテゴリの請求項に特徴を含めることは、このカテゴリの制限を意味するのではなく、むしろ特徴が適当に他の請求項カテゴリに等しく適用可能であることを示す。更に、請求項の特徴の順番は、特徴が働かなければならない特定の順番を意味するのではなく、特に方法の請求項の個別のステップの順番は、ステップがこの順番で実施されなければならないことを意味しない。むしろ、ステップは適当な順番で実施されてもよい。加えて、単一の引用は複数を排除しない。よって、引用「ａ」、［ａｎ」、「第１の」、「第２の」等は、複数を排除しない。請求項内の参照符号は、単に例を明白にするものとして提供されるのであって、何れにおいても請求項の範囲を制限するものとして解釈されるべきではない。

Claims (15)

  1. 音声トランスデューサに対する駆動信号を生成するための装置であって、入力音声信号を供給するためのソースと、前記入力音声信号を少なくとも低周波信号及び高周波信号へ分割する分割器と、ダイナミックレンジの拡大を前記低周波信号に適用することにより、拡大された信号を生成するための拡大器と、前記拡大された信号と前記高周波信号とを結合することにより前記駆動信号を生成するための結合器とを有する、装置。
  2. 前記入力音声信号が第１の基準を満たす場合、前記拡大器は前記低周波信号を減衰する、請求項１に記載の装置。
  3. 第１の基準は、前記低周波信号の振幅レベルが閾値より下であるという要件を有する、請求項２に記載の装置。
  4. 前記拡大器は、第１の基準を満たしたという検出に追従する前記低周波信号の完全な減衰の適用を遅延させる、請求項２に記載の装置。
  5. 前記拡大器は、前記入力音声信号が第２の基準を満たすという検出に応じて、減衰を前記低周波信号へ適用することを終了し、第２の基準を満たすという検出に追従する前記低周波信号への減衰の適用の終了を遅延させる、請求項２に記載の装置。
  6. 前記低周波信号に対する平均振幅レベル指標を決定する手段と、前記平均振幅レベル指標に応じて、ダイナミックレンジ拡大の特性を設定するための設定手段とを更に有する、請求項１に記載の装置。
  7. 前記特性は、減衰を前記低周波信号へ適用するための基準である、請求項６に記載の装置。
  8. 前記基準は、現行の振幅が振幅閾値より低いという要件を有し、前記設定手段は、前記平均振幅レベル指標に応じて前記振幅閾値を決定する、請求項６に記載の装置。
  9. 前記設定手段は、実質的にＴ＝ｃ・ＡＡとして前記振幅閾値を決定し、ここで、Ｔは前記振幅閾値であり、ｃは定数であり、ＡＡは前記平均振幅レベル指標により示される低周波信号の平均振幅レベルである、請求項８に記載の装置。
  10. 前記平均振幅レベル指標を決定するための時定数は、７５ｍ秒から２００ｍ秒の間である、請求項６に記載の装置。
  11. 第１の周波数間隔から、前記音声トランスデューサの共鳴周波数に対応する、より小さな第２の周波数間隔まで、前記拡大された信号及び前記低周波信号のうちの少なくとも一つの周波数圧縮を実施する周波数圧縮手段を更に有する、請求項１に記載の装置。
  12. 前記周波数圧縮手段は、ダイナミックレンジ拡大の前に、前記低周波信号の周波数圧縮を実施し、前記装置は、更に、周波数圧縮の前に、低周波信号成分に対する平均振幅レベル指標を決定するための手段と、前記平均振幅レベル指標に応じて、ダイナミックレンジ拡大の特性を設定するための設定手段とを有する、請求項１１に記載の装置。
  13. 前記周波数圧縮手段は、前記低周波信号及び前記拡大された信号の少なくとも一つに対して振幅信号を生成するための振幅検出器と、第２の周波数間隔で搬送波信号を生成するための周波数生成器と、前記振幅信号により前記搬送波信号を変調することにより、前記拡大された信号及び前記低周波信号の少なくとも一つの周波数圧縮されたバージョンを生成するための変調器とを有する、請求項１１に記載の装置。
  14. 前記振幅信号に応じて、ダイナミックレンジ拡大を適用すべきかどうかを決定するための手段を更に有する、請求項１３に記載の装置。
  15. 音声トランスデューサに対する駆動信号を生成するための方法であって、入力音声信号を供給するステップと、前記入力音声信号を少なくとも低周波信号及び高周波信号へ分割するステップと、ダイナミックレンジ拡大を前記低周波信号に適用することにより拡大された信号を生成するステップと、前記拡大された信号と前記高周波信号とを結合することにより前記駆動信号を生成するステップとを有する、方法。
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