JP2016099606A - 信号処理装置、信号処理方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
1.概要
2.第1の実施形態
2−1.第1の構成例
2−2.動作処理例
2−3.効果
2−4.第2の構成例
2−5.第3の構成例
2−6.第4の構成例
3.第2の実施形態
3−1.第1の構成例
3−2.動作処理例
3−3.効果
3−4.第2の構成例
4.第3の実施形態
4−1.構成例
4−2.動作処理例
5.第4の実施形態
6.ハードウェア構成
7.まとめ
まず、本開示の一実施形態に係る信号処理装置の概要について説明する。
[2−1.第1の構成例]
図1は、本実施形態に係る信号処理装置100の論理的な構成の一例を示すブロック図である。図1に示す構成例を、以下では第1の構成例とも称する。図1に示すように、本構成例に係る信号処理装置100は、差分信号計算部110及びぼかし処理部120を有する。信号処理装置100は、入力されたオーディオ信号(音響信号)に信号処理を施して、処理後の音響信号を出力する。
差分信号計算部110は、入力された音響信号を形成する第1のチャネルの音響信号及び第2のチャネルの音響信号の差分信号を計算する機能を有する。例えば、入力された音響信号はステレオ信号であり、第1のチャネルの音響信号は左チャネルの音響信号であり、第2のチャネルの音響信号は右チャネルの音響信号である。以下では、左チャネルの音響信号をLchとも称し、右チャネルの音響信号をRchとも称する。差分信号計算部110から出力される音響信号は、ステレオ信号であってもよい。以下では、出力される左チャネルの音響信号をL´chとも称し、出力される右チャネルの音響信号をR´chとも称する。
S(i)=(L(i)−R(i))×0.5 (数式1)
ぼかし処理部120は、ぼかし処理を行う。詳しくは、ぼかし処理部120は、差分信号計算部110により計算された差分信号に、当該差分信号を処理した信号を加算する処理部としての機能を有する。差分信号を処理した信号は多様に考えられる。本実施形態に係るぼかし処理部120は、差分信号を処理した信号として、差分信号を遅延させた遅延信号を生成する。そして、ぼかし処理部120は、差分信号に生成した遅延信号を加算することで、出力信号を得る。なお、差分信号に遅延信号を加算する処理は、単純な加算であってもよいし、重み付け加算であってもよいし、いずれか一方の符号を反転させた上での加算(即ち、減算)であってもよい。以下では、ぼかし処理部120からの出力信号を、ぼかし信号F(i)とも称する。
F(i)=(1−r)×S(i)+r×D(i) (数式2)
0 < r < 1 (数式3)
F(i)=r0×S(i)+r1×S(i−1)+・・・+rm×S(i−m)
(数式4)
図8は、本実施形態に係る信号処理装置100において実行される信号処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、本フローチャートでは、ぼかし処理部120がIIRフィルタを用いて遅延信号を生成する例を説明する。
以下では、比較例と比較して本実施形態に係る信号処理装置100の効果を説明する。
圧縮符号化技術のひとつに、チャネル間の相関を利用して符号化するジョイントステレオ(Joint Stereo)符号化方式がある。ジョイントステレオ符号化方式には、ミドルサイドステレオ(Middle Side Stereo)符号化方式とインテンシティステレオ(Intensity Stereo)符号化方式がある。ミドルサイドステレオ符号化方式は、和信号(Lch+Rch)と差信号(Lch−Rch)に分けて符号化する方式であり、和信号(Lch+Rch)に重みを付けて符号化することで符号化効率を向上させることが可能な符号化方式である。インテンシティステレオ符号化方式は、和信号(Lch+Rch)と左右のチャネルのパワー比を符号化することで符号化効率を向上させることが可能な符号化方式である。ジョイントステレオ符号化方式は、圧縮効率を向上させ、より少ないビットレートでの圧縮を可能にしたり、同じビットレートであればより高音質での圧縮を可能にしたりする。
まず、第1の比較例として、上述した、ステレオ信号の両チャネルの信号で差分をとることで、両チャネルに同じように録音されているボーカルを抑制する信号処理装置について考える。以下では、図10〜図12を参照して、第1の比較例に係る信号処理装置が、ジョイントステレオ符号化方式を利用して圧縮された音源について処理する場合について説明する。
次いで、第2の比較例として、圧縮音源であっても聴覚ノイズの発生を防ぐ効果のある、上記特許文献1に記載された技術を用いた信号処理装置について考える。本比較例に係る信号処理装置は、上述したように、一旦音響信号を周波数領域で表現した上で、ボーカルを抑制するための差分計算、つまりLch−Rchを周波数領域で行う。以下では、図13及び図14を参照して、第2の比較例に係る信号処理装置が、ジョイントステレオ符号化方式を利用して圧縮された音源について処理する場合について説明する。
以下では、図15を参照して、本実施形態に係る信号処理装置100の効果を説明する。
本構成例は、ぼかし処理部120により用いられる遅延量n及び重み付け係数rを適切に設定する構成例である。以下、図16を参照して、本構成例について説明する。
遅延量設定部123は、遅延信号の遅延量nを設定する機能を有する。遅延量設定部123は、適切な遅延量nを設定することで、時間方向の急峻なレベルの変化を緩和することが可能である。
0 < 遅延量n <= オーディオコーデックのフレーム幅 (数式5)
オーディオコーデックのフレーム幅の70%<遅延量n
<オーディオコーデックのフレーム幅 (数式6)
係数設定部124は、ぼかし処理部120による加算に係る重み付け係数rを設定する機能を有する。係数設定部124は、適切な重み付け係数rを設定することで、ぼかし処理の強弱を調整することが可能である。例えば、係数設定部124は、入力された音響信号のオーディオコーデックに基づいて重み付け係数rを設定する。
0.0 < r < 0.4 (数式7)
遅延量設定部123及び係数設定部124は、遅延量n及び重み付け係数rを時間変化させてもよい。この場合、遅延量設定部123及び係数設定部124は、複数のフレーム幅の自動切り替えや、可変ビットレートのオーディオコーデックにも対応可能となる。係数設定部124は、オーディオコーデック情報により、ジョイントステレオ符号化が使用されていないことが判明した場合、重み付け係数rにゼロを設定し、ぼかし処理をオフにしてもよい。
本構成例は、係数設定部124が重み付け係数rを設定するためのパラメータが導入された構成例である。以下、図17及び図18を参照して、本構成例について説明する。
PeakS(i)=(1−k)×PeakS(i−1)
+k×(|L(i)−R(i)|) (数式8)
PeakM(i)=(1−k)×PeakM(i−1)
+k×(|L(i)+R(i)|) (数式9)
t(i)=PeakS(i)/PeakM(i) (数式10)
本構成例は、差分信号のうち聴覚ノイズが生じる帯域を抽出して、ぼかし処理を行う構成例である。以下、図19を参照して、本構成例について説明する。
帯域分割部130は、差分信号計算部110から出力された差分信号を複数の帯域に分割する機能を有する。例えば、帯域分割部130は、ぼかし処理部120によるぼかし処理の対象となる帯域と、対象外となる帯域とに分割する。ぼかし処理の対象となる帯域は、ひとつの連続した帯域であってもよいし、複数の非連続な帯域の集合体であってもよい。ぼかし処理の対象外となる帯域についても同様である。
合成部131は、帯域分割部130により分割された複数の差分信号を合成する機能を有する。詳しくは、合成部131は、ぼかし処理部120によりぼかし処理された帯域の差分信号とぼかし処理部120により分割された複数の帯域のうちぼかし処理部120によるぼかし処理がなされなかった帯域の差分信号とを合成する。合成部131は、これらの信号を単純に加算することで合成し得る。
本実施形態は、ゲイン制御により聴覚ノイズを低減する形態である。まず、図20を参照して、本実施形態の基本構成を説明する。
図20は、本実施形態に係る信号処理装置100の論理的な構成の一例を示すブロック図である。図20に示す構成例を、以下では第1の構成例とも称する。図20に示すように、本構成例に係る信号処理装置100は、差分信号計算部110、ゲインレベル設定部140及びゲイン制御部141を有する。
ゲインレベル設定部140は、差分信号のゲインレベルを設定する機能を有する。例えば、ゲインレベル設定部140は、入力された音響信号の聴覚ノイズの目立ち易さに応じてゲインレベルを設定する。
0.0 <= g(i) <= 1.0 (数式11)
0.25 < g(i) <= 1.0 (数式12)
ゲイン制御部141は、ゲインレベル設定部140により設定されたゲインレベルを用いて差分信号のゲインを制御する機能を有する。例えば、ゲイン制御部141は、ゲインレベル設定部140による設定に基づくゲインレベルの制御を行うことで、ボーカルが目立つ区間においてゲインを低下させ、ボーカルを抑制した時間領域の音響信号を出力することが可能である。ゲインレベル設定部140により設定されたゲインレベルをg(i)とすると、ゲイン制御部141は、下記の数式によりゲインが制御された信号G(i)を計算する。
G(i)=g(i)×S(i) (数式13)
図21は、本実施形態に係る信号処理装置100において実行される信号処理の流れの一例を示すフローチャートである。
以下では、図22を参照して、本実施形態に係る信号処理装置100の効果を説明する。
本構成例は、差分信号のうち聴覚ノイズが生じる帯域を抽出して、ゲイン制御を行う構成例である。以下、図23を参照して、本構成例について説明する。
本実施形態は、上述した第1の実施形態と第2の実施形態とを組み合わせた形態である。以下、図24を参照して、本実施形態に係る信号処理装置100の構成例について説明する。
図24は、本実施形態に係る信号処理装置100の論理的な構成の一例を示すブロック図である。図24に示すように、本実施形態に係る信号処理装置100は、差分信号計算部110、帯域分割部130、ぼかし処理部120、遅延量設定部123、係数設定部124、ぼかしレベル計算部125、ゲインレベル設定部140、ゲイン制御部141及び合成部131を有する。
r(i)=MAX(r1(i),r2(i)) (数式14)
G(i)=g(i)×F(i) (数式15)
図25は、本実施形態に係る信号処理装置100において実行される信号処理の流れの一例を示すフローチャートである。
本実施形態は、信号処理装置100が周波数領域の信号に対してボーカル抑制処理を行う形態である。以下では、図26及び図27を参照して、本実施形態について説明する。
FFT部150は、入力された時間領域の信号を周波数領域の信号へ変換する機能を有する。例えば、FFT部150は、FFTにより時間領域の信号を周波数領域の信号へ変換する。本変換処理には、FFT以外の任意の方式が採用されてもよい。また、入力された音響信号が周波数領域の信号である場合、FFT部150は省略されてもよい。入力された音響信号が周波数領域の信号である場合、上記第1〜第3の実施形態では、周波数領域の信号を時間領域の信号に変換する工程が要される。これに対し、本実施形態に係る信号処理装置100は、本工程を省略可能であるので、処理が効率化される。
本実施形態に係る差分信号計算部110は、周波数領域で差分信号を計算する。例えば、差分信号計算部110は、Lch及びRchについて、対応するスケールファクターバンドのパワーを減算処理することで、差分信号を計算する。差分信号計算部110は、LchからRchを減算してもよいし、RchからLchを減算してもよい。
本実施形態に係るぼかし処理部120は、差分信号計算部110により計算された周波数領域の差分信号に、当該差分信号を処理した周波数領域の信号を加算する。例えば、ぼかし処理部120は、差分信号を処理した信号として、差分信号を遅延させた遅延信号を生成する。そして、ぼかし処理部120は、周波数領域の差分信号に、周波数領域の遅延信号を加算する。以下、図27を参照して、本実施形態に係るぼかし処理部120のシグナルフローの一例を説明する。
IFFT部151は、入力された周波数領域の信号を時間領域の信号へ変換する機能を有する。例えば、IFFT部151は、IFFTにより時間領域の信号を周波数領域の信号へ変換する。本変換処理には、IFFT以外の任意の方式が採用されてもよい。また、出力する信号が周波数領域の信号である場合、IFFT部151は省略されてもよい。
最後に、図28を参照して、本実施形態に係る情報処理装置のハードウェア構成について説明する。図28は、本実施形態に係る情報処理装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。なお、図28に示す情報処理装置900は、例えば、図1、図16、図17、図19、図20、図23、図24及び図26にそれぞれ示した各実施形態に係る信号処理装置100を実現し得る。各実施形態に係る信号処理装置100による情報処理は、ソフトウェアと、以下に説明するハードウェアとの協働により実現される。
以上、図1〜図28を参照して、本開示の一実施形態について詳細に説明した。上記説明したように、本実施形態係る信号処理装置100は、入力された音響信号を形成する第1のチャネルの音響信号及び第2のチャネルの音響信号の差分信号を計算して、差分信号に差分信号を処理した信号を加算する。信号処理装置100は、差分信号に差分信号を処理した信号を加算することにより、時間方向の急峻なレベルの変化を緩和して、耳障りな聴覚ノイズの発生を防ぐことができる。この効果は、入力された音響信号がジョイントステレオ符号化方式等により圧縮されていた場合により顕著に得られる。本実施形態によれば、聴覚ノイズが発生する大きな原因のひとつである時間方向の急峻なレベルの変化を、直接的に緩和することが可能である。このため、本実施形態に係る信号処理装置100は、時間方向の急峻なレベルの変化を間接的に緩和し得る第2の比較例と比較して、聴覚ノイズの発生の防止効果が高く且つ効率的であると考えられる。また、信号処理装置100は、特定音が抑制された差分信号を処理した信号を加算するので、特定音の抑制性能を代償とすることがなく、高い抑制性能を実現することが可能である。
(1)
入力された音響信号を形成する第1のチャネルの音響信号及び第2のチャネルの音響信号の差分信号を計算する差分信号計算部と、
前記差分信号計算部により計算された前記差分信号に前記差分信号を処理した信号を加算する処理部と、
を備える信号処理装置。
(2)
前記処理部は、前記差分信号を処理した信号として、前記差分信号を遅延させた遅延信号を生成する、前記(1)に記載の信号処理装置。
(3)
前記信号処理装置は、前記遅延信号の遅延量を設定する遅延量設定部をさらに備える、前記(2)に記載の信号処理装置。
(4)
前記遅延量設定部は、前記入力された音響信号の圧縮符号化情報を用いて前記遅延量を設定する、前記(3)に記載の信号処理装置。
(5)
前記遅延量設定部は、前記遅延量を前記圧縮符号化情報が示すフレーム幅以下に設定する、前記(4)に記載の信号処理装置。
(6)
前記処理部は、IIR(Infinite impulse response)フィルタを用いて前記遅延信号を生成する、前記(2)〜(5)のいずれか一項に記載の信号処理装置。
(7)
前記処理部は、FIR(Finite impulse response)フィルタを用いて前記遅延信号を生成する、前記(2)〜(5)のいずれか一項に記載の信号処理装置。
(8)
前記信号処理装置は、前記処理部による前記加算に係る重み付け係数を設定する係数設定部をさらに備える、前記(2)〜(6)のいずれか一項に記載の信号処理装置。
(9)
前記係数設定部は、前記入力された音響信号の圧縮符号化情報に基づいて前記重み付け係数を設定する、前記(8)に記載の信号処理装置。
(10)
前記係数設定部は、前記入力された音響信号がモノラルに近い度合に基づいて、前記重み付け係数を設定する、前記(8)又は(9)に記載の信号処理装置。
(11)
前記信号処理装置は、
前記差分信号を複数の帯域に分割する帯域分割部と、
前記帯域分割部により分割された複数の前記差分信号を合成する合成部と、
をさらに備え、
前記処理部は、前記帯域分割部により分割された複数の帯域のうち少なくともひとつの帯域において前記差分信号に前記差分信号を処理した信号を加算し、
前記合成部は、前記処理部により処理された帯域の前記差分信号と前記帯域分割部により分割された複数の帯域のうち前記処理部による処理がなされなかった帯域の前記差分信号とを合成する、前記(1)〜(10)のいずれか一項に記載の信号処理装置。
(12)
前記信号処理装置は、
前記差分信号のゲインレベルを設定するゲインレベル設定部と、
前記ゲインレベル設定部により設定されたゲインレベルを用いて前記差分信号のゲインを制御するゲイン制御部と、
をさらに備える、前記(1)〜(11)のいずれか一項に記載の信号処理装置。
(13)
前記ゲインレベル設定部は、前記入力された音響信号がモノラルに近い度合に基づいて前記ゲインレベルを設定する、前記(12)に記載の信号処理装置。
(14)
前記信号処理装置は、
前記差分信号を複数の帯域に分割する帯域分割部と、
前記帯域分割部により分割された複数の前記差分信号を合成する合成部と、
をさらに備え、
前記ゲイン制御部は、前記帯域分割部により分割された複数の帯域のうち少なくともひとつの帯域において、前記ゲインレベル設定部により設定された前記ゲインレベルを用いて前記差分信号のゲインを制御し、
前記合成部は、前記ゲイン制御部により制御された帯域の前記差分信号と前記帯域分割部により分割された複数の帯域のうち前記ゲイン制御部による制御がなされなかった帯域の前記差分信号とを合成する、前記(12)又は(13)に記載の信号処理装置。
(15)
前記処理部は、前記帯域分割部により分割された複数の帯域のうち少なくともひとつの帯域において前記差分信号に前記差分信号を処理した信号を加算し、
前記ゲイン制御部は、前記ゲインレベル設定部により設定された前記ゲインレベルを用いて前記処理部により処理された信号のゲインを制御し、
前記合成部は、前記ゲイン制御部により制御された信号と前記帯域分割部により分割された複数の帯域のうち前記ゲイン制御部による制御がなされなかった帯域の前記差分信号とを合成する、前記(14)に記載の信号処理装置。
(16)
前記差分信号計算部は、時間領域で前記差分信号を計算する、前記(1)〜(15)のいずれか一項に記載の信号処理装置。
(17)
前記差分信号計算部は、周波数領域で前記差分信号を計算する、前記(1)〜(15)のいずれか一項に記載の信号処理装置。
(18)
入力された音響信号を形成する第1のチャネルの音響信号及び第2のチャネルの音響信号の差分信号を計算することと、
計算された前記差分信号に前記差分信号を処理した信号をプロセッサにより加算することと、
を含む信号処理方法。
(19)
コンピュータを、
入力された音響信号を形成する第1のチャネルの音響信号及び第2のチャネルの音響信号の差分信号を計算する差分信号計算部と、
前記差分信号計算部により計算された前記差分信号に前記差分信号を処理した信号を加算する処理部と、
として機能させるためのプログラム。
110 差分信号計算部
120 ぼかし処理部
121 遅延バッファDB
122 遅延器
123 遅延量設定部
124 係数設定部
125 ぼかしレベル計算部
130 帯域分割部
131 合成部
140 ゲインレベル設定部
141 ゲイン制御部
150 FFT部
151 IFFT部
Claims (19)
- 入力された音響信号を形成する第1のチャネルの音響信号及び第2のチャネルの音響信号の差分信号を計算する差分信号計算部と、
前記差分信号計算部により計算された前記差分信号に前記差分信号を処理した信号を加算する処理部と、
を備える信号処理装置。 - 前記処理部は、前記差分信号を処理した信号として、前記差分信号を遅延させた遅延信号を生成する、請求項1に記載の信号処理装置。
- 前記信号処理装置は、前記遅延信号の遅延量を設定する遅延量設定部をさらに備える、請求項2に記載の信号処理装置。
- 前記遅延量設定部は、前記入力された音響信号の圧縮符号化情報を用いて前記遅延量を設定する、請求項3に記載の信号処理装置。
- 前記遅延量設定部は、前記遅延量を前記圧縮符号化情報が示すフレーム幅以下に設定する、請求項4に記載の信号処理装置。
- 前記処理部は、IIR(Infinite impulse response)フィルタを用いて前記遅延信号を生成する、請求項2に記載の信号処理装置。
- 前記処理部は、FIR(Finite impulse response)フィルタを用いて前記遅延信号を生成する、請求項2に記載の信号処理装置。
- 前記信号処理装置は、前記処理部による前記加算に係る重み付け係数を設定する係数設定部をさらに備える、請求項2に記載の信号処理装置。
- 前記係数設定部は、前記入力された音響信号の圧縮符号化情報に基づいて前記重み付け係数を設定する、請求項8に記載の信号処理装置。
- 前記係数設定部は、前記入力された音響信号がモノラルに近い度合に基づいて、前記重み付け係数を設定する、請求項8に記載の信号処理装置。
- 前記信号処理装置は、
前記差分信号を複数の帯域に分割する帯域分割部と、
前記帯域分割部により分割された複数の前記差分信号を合成する合成部と、
をさらに備え、
前記処理部は、前記帯域分割部により分割された複数の帯域のうち少なくともひとつの帯域において前記差分信号に前記差分信号を処理した信号を加算し、
前記合成部は、前記処理部により処理された帯域の前記差分信号と前記帯域分割部により分割された複数の帯域のうち前記処理部による処理がなされなかった帯域の前記差分信号とを合成する、請求項1に記載の信号処理装置。 - 前記信号処理装置は、
前記差分信号のゲインレベルを設定するゲインレベル設定部と、
前記ゲインレベル設定部により設定されたゲインレベルを用いて前記差分信号のゲインを制御するゲイン制御部と、
をさらに備える、請求項1に記載の信号処理装置。 - 前記ゲインレベル設定部は、前記入力された音響信号がモノラルに近い度合に基づいて前記ゲインレベルを設定する、請求項12に記載の信号処理装置。
- 前記信号処理装置は、
前記差分信号を複数の帯域に分割する帯域分割部と、
前記帯域分割部により分割された複数の前記差分信号を合成する合成部と、
をさらに備え、
前記ゲイン制御部は、前記帯域分割部により分割された複数の帯域のうち少なくともひとつの帯域において、前記ゲインレベル設定部により設定された前記ゲインレベルを用いて前記差分信号のゲインを制御し、
前記合成部は、前記ゲイン制御部により制御された帯域の前記差分信号と前記帯域分割部により分割された複数の帯域のうち前記ゲイン制御部による制御がなされなかった帯域の前記差分信号とを合成する、請求項12に記載の信号処理装置。 - 前記処理部は、前記帯域分割部により分割された複数の帯域のうち少なくともひとつの帯域において前記差分信号に前記差分信号を処理した信号を加算し、
前記ゲイン制御部は、前記ゲインレベル設定部により設定された前記ゲインレベルを用いて前記処理部により処理された信号のゲインを制御し、
前記合成部は、前記ゲイン制御部により制御された信号と前記帯域分割部により分割された複数の帯域のうち前記ゲイン制御部による制御がなされなかった帯域の前記差分信号とを合成する、請求項14に記載の信号処理装置。 - 前記差分信号計算部は、時間領域で前記差分信号を計算する、請求項1に記載の信号処理装置。
- 前記差分信号計算部は、周波数領域で前記差分信号を計算する、請求項1に記載の信号処理装置。
- 入力された音響信号を形成する第1のチャネルの音響信号及び第2のチャネルの音響信号の差分信号を計算することと、
計算された前記差分信号に前記差分信号を処理した信号をプロセッサにより加算することと、
を含む信号処理方法。 - コンピュータを、
入力された音響信号を形成する第1のチャネルの音響信号及び第2のチャネルの音響信号の差分信号を計算する差分信号計算部と、
前記差分信号計算部により計算された前記差分信号に前記差分信号を処理した信号を加算する処理部と、
として機能させるためのプログラム。
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