JP2016152509A - 音響信号処理装置および音響信号処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】曲の一部または全体のバランスを考慮した音響信号のレベルの調整が可能な音響信号処理装置および音響信号処理プログラムを提供する。
【解決手段】ヒストグラム生成部２０は、音響信号ＳＩのレベルのヒストグラムを生成する。確率密度関数フィッティング部３０は、ヒストグラムに確率密度関数をフィッティングする。パラメータ調整部４０は、確率密度関数のパラメータを調整する。調整規則算出部５０は、パラメータの調整前の確率密度関数とパラメータの調整後の確率密度関数とに基づいて調整規則を算出する。レベル調整部６０は、音響信号ＳＩのレベルを調整規則に基づいて調整し、調整後の音響信号を音響信号ＳＯとして出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、音響信号のレベルを調整する音響信号処理装置および音響信号処理プログラムに関する。

音響信号のダイナミックレンジを圧縮するためにコンプレッサが用いられる（例えば、特許文献１および２参照）。このようなコンプレッサでは、予め設定されたしきい値を超える信号成分のレベル（振幅）が抑制される。

特許第３１２３０５２号 特許第２９６６８４６号

従来のコンプレッサによると、しきい値を超える信号成分のレベルが局所的に抑制される。そのため、曲の一部または全体のバランスを考慮したレベルの調整を行うことは難しい。

本発明の目的は、曲の一部または全体のバランスを考慮した音響信号のレベルの調整が可能な音響信号処理装置および音響信号処理プログラムを提供することである。

（１）本発明に係る音響信号処理装置は、音響信号のレベルのヒストグラムを生成する生成手段と、ヒストグラムを確率密度関数で近似する近似手段と、確率密度関数のパラメータを調整するための調整手段と、パラメータの調整前の確率密度関数およびパラメータの調整後の確率密度関数に基づいて、音響信号のレベルを調整するための調整規則を算出する算出手段とを備える。

その音響信号処理装置においては、音響信号のレベルのヒストグラムが確率密度関数で近似され、その確率密度関数のパラメータが調整される。パラメータの調整前および調整後の確率密度関数に基づいて調整規則が算出される。この場合、ヒストグラムに近似する確率密度関数は音響信号に含まれる信号成分のレベルの全体的な傾向を示している。したがって、確率密度関数のパラメータの調整により得られる調整規則を用いることにより曲の一部または全体のバランスを考慮した音響信号のレベルの調整が可能となる。

（２）パラメータは、確率密度関数により表される度数分布の平均および分散の少なくとも一方を含み、調整手段は、分散および平均の少なくとも一方を調整可能に構成されてもよい。この場合、分散を調整することにより音響信号のレベルの調整度合いを全体的に変更することができる。また、平均を調整することにより音響信号のレベルを全体的に高くまたは低くすることができる。

（３）調整手段は、確率密度関数により表される度数分布の平均以下のレベルの範囲における分散および度数分布の平均よりも高いレベルの範囲における分散のうち少なくとも一方を調整可能に構成されてもよい。この場合、度数分布の平均以下のレベルの範囲における分散を調整することにより、主として音響信号のリリース成分に関連する信号成分のレベルを調整することができる。また、度数分布の平均よりも高いレベルの範囲における分散を調整することにより、主として音響信号のアタック成分に関連する信号成分のレベルを調整することができる。

（４）本発明に係る音響信号処理プログラムは、音響信号のレベルのヒストグラムを生成する生成ステップと、ヒストグラムを確率密度関数で近似する近似ステップと、確率密度関数のパラメータを調整するための調整ステップと、パラメータの調整前の確率密度関数およびパラメータの調整後の確率密度関数に基づいて、音響信号のレベルを調整するための調整規則を算出する算出ステップとを、コンピュータに実行させるものである。

（５）パラメータは尖度および歪度の少なくとも一方を含み、調整手段は、尖度および歪度の少なくとも一方を調整可能に構成されてもよい。この場合、確率密度関数により表される度数分布の尖度または歪度を調整することにより、音響信号のレベルの特定の範囲における信号成分を強調または抑制することができる。

本発明によれば、曲の一部または全体のバランスを考慮した音響信号のレベルの調整が可能となる。

本発明の一実施の形態に係る音響信号処理装置の機能的な構成を示すブロック図である。 図１の音響信号処理装置の各部の動作を説明するための波形図である。 図１の音響信号処理装置の各部の動作を説明するための波形図である。 パラメータ調整部によるパラメータの調整の例を示す図である。 確率密度関数の他の例を示す図である。 音響信号処理装置のハードウエア構成の一例を示すブロック図である。 図６の音響信号処理装置により行われる音響信号処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

（１）音響信号処理装置の機能的な構成および動作
図１は本発明の一実施の形態に係る音響信号処理装置の機能的な構成を示すブロック図である。図１の音響信号処理装置１は、音響信号ＳＩの振幅を調整する効果音付与装置（エフェクタ）として機能する。音響信号ＳＩは、音声または楽音等の音響の時間波形を示すサンプル系列である。以下の説明では、音響信号ＳＩの信号成分のうち正側に振れる信号成分の振幅を正のレベルで表し、負側に振れる信号成分の振幅を負のレベルで表す。音響信号処理装置１は、エンベロープ算出部１０、ヒストグラム生成部２０、確率密度関数フィッティング部３０、パラメータ調整部４０、調整規則算出部５０およびレベル調整部６０を含む。

図２および図３は図１の音響信号処理装置１の各部の動作を説明するための波形図である。図２（ａ）には、音響信号ＳＩが実線で示される。図１のエンベロープ算出部１０は、音響信号ＳＩの絶対値を算出する絶対値算出部と、予め定められた周波数以下の周波数成分のみを通過させるローパスフィルタ（ＬＰＦ）とを含み、音響信号ＳＩのエンベロープ（包絡線）を算出する。図２（ｂ）には、エンベロープ算出部１０の絶対値算出部により算出された音響信号の絶対値が実線で示され、エンベロープ算出部１０のローパスフィルタ（ＬＰＦ）により得られたエンベロープが点線で示される。また、図２（ｃ）には、エンベロープ算出部１０により得られたエンベロープが実線で示される。エンベロープ上のドットはサンプル点を表す。図２（ｃ）の例では、エンベロープはアタック成分ＡＴおよびリリース成分ＲＬを有する。

図１のヒストグラム生成部２０は、エンベロープ算出部１０により算出されたエンベロープのレベルのヒストグラムを生成する。図３（ａ）には、ヒストグラム生成部２０により生成されたヒストグラムの一例が示される。図３（ａ）の横軸は、エンベロープのレベルを表し、縦軸は各レベルの度数を表す。図３（ａ）には、ヒストグラムがドットで示される。

図１の確率密度関数フィッティング部３０は、ヒストグラム生成部２０により生成されたヒストグラムに予め定められた確率密度関数をフィッティングする。それにより、ヒストグラムが確率密度関数で近似される。ヒストグラムへの確率密度関数のフィッティングには、例えば最小二乗法が用いられる。本例では、確率密度関数として次式で表されるガウス分布が用いられる。

ｆ（ｘ）＝Ａ・ｅｘｐ｛−（ｘ−μ）^２／２σ^２｝ …（１）
上式（１）において、ｘは音響信号のレベルであり、Ａは係数である。確率密度関数ｆ（ｘ）はレベルｘの度数を表す。また、μは確率密度関数により表される度数分布の平均を表し、σ^２は確率密度関数により表される度数分布の分散を表す。平均μおよび分散σ^２は確率密度関数ｆ（ｘ）のパラメータである。図３（ｂ）には、ヒストグラムがドットで示され、ヒストグラムにフィッティングされた確率密度関数ｆ（ｘ）が実線で示される。以下、確率密度関数により表される度数分布の平均を確率密度関数の平均と略記し、確率密度関数により表される度数分布の分散を確率密度関数の分散と略記する。

図１のパラメータ調整部４０は、使用者の操作に基づいて確率密度関数ｆ（ｘ）のパラメータを調整する。使用者の操作については後述する。

図４（ａ），（ｂ），（ｃ）はパラメータ調整部４０によるパラメータの調整の例を示す図である。図４（ａ），（ｂ），（ｃ）において、調整前の確率密度関数が実線で示され、調整後の確率密度関数が点線で示される。

図４（ａ）の例では、矢印で示すように、確率密度関数の分散σ^２が調整される。調整前の分散をσ_１ ^２とすると、上式（１）より調整前の確率密度関数ｆ_１（ｘ）は次式で表される。

ｆ_１（ｘ）＝Ａ・ｅｘｐ｛−（ｘ−μ）^２／２σ_１ ^２｝ …（２）
調整後の分散をσ_２ ^２とすると、上式（１）より調整後の確率密度関数ｆ_２（ｘ）は次式で表される。

ｆ_２（ｘ）＝Ａ・ｅｘｐ｛−（ｘ−μ）^２／２σ_２ ^２｝ …（３）
調整規則算出部５０は、調整前の確率密度関数ｆ_１（ｘ）と調整後の確率密度関数ｆ_２（ｘ）とに基づいて調整規則ｇを算出する。調整前のレベルをｘ_１とし、調整後のレベルをｘ_２とする。ｆ_１（ｘ_１）＝ｆ_２（ｘ_２）が成立するため、上式（２），（３）より次式が成立する。

（ｘ_１−μ）^２／２σ_１ ^２＝（ｘ_２−μ）^２／２σ_２ ^２ …（４）
上式（４）より次式が導かれる。

ｘ_２＝（σ_２／σ_１）・ｘ_１−（σ_２／σ_１）・μ …（５）
本例では、調整前のレベルｘ_１および調整後のレベルｘ_２は正である。ここで、調整前のレベルｘ_１はレベル調整部６０に与えられる音響信号ＳＩのレベルに相当し、調整前のレベルｘ_２はレベル調整部６０から出力される音響信号ＳＯのレベルに相当する。本例では、調整規則ｇは、音響信号ＳＩのレベルと音響信号ＳＯのレベルとの関係を示す関数である。調整規則算出部５０は、上式（５）に基づいて次式の関数ｇ（ｘ）をレベル調整部６０に調整規則ｇとして与える。

ｇ（ｘ）＝（σ_２／σ_１）・ｘ−（σ_２／σ_１）・μ …（５ａ）
上式（５ａ）において、ｘの値は図１の音響信号ＳＩのレベルに相当し、ｇ（ｘ）の値は音響信号ＳＯのレベルに相当する。レベル調整部６０は、調整規則ｇに基づいて音響信号ＳＩのレベルを調整し、調整後の音響信号を音響信号ＳＯとして出力する。この場合、レベル調整部６０は、音響信号ＳＩのレベルを上式（５ａ）のｘに代入することによりｇ（ｘ）の値を音響信号ＳＯのレベルとして算出する。図４（ａ）の例では、確率密度関数の分散σ^２を調整することにより、音響信号のレベルの調整度合いを全体的に変更することができる。

なお、調整規則ｇが音響信号ＳＩのレベルと音響信号ＳＯのレベルとの関係を示すテーブルであってもよい。この場合、調整規則算出部５０は上式（５ａ）のｘの値とｇ（ｘ）の値との関係を示すテーブルをレベル調整部６０に調整規則ｇとして与える。レベル調整部６０は、テーブルから音響信号ＳＩのレベルに等しいｘの値に対応するｇ（ｘ）の値を音響信号ＳＯのレベルとして抽出する。

また、調整規則ｇが音響信号ＳＩのレベルから音響信号ＳＯのレベルを算出するための係数であってもよい。この場合、レベル調整部６０は次式の関係を予め記憶する。

ｇ（ｘ）＝Ａ・ｘ＋Ｂ …（５ｂ）
上式（５ｂ）において、ＡおよびＢは係数である。調整規則算出部５０は上式（５）の係数の値（σ_２／σ_１）および係数の値｛−（σ_２／σ_１）・μ｝をレベル調整部６０に調整規則ｇとして与える。レベル調整部６０は、調整規則算出部５０から与えられた係数の値（σ_２／σ_１）および係数の値｛−（σ_２／σ_１）・μ｝を上式（５ｂ）の係数Ａおよび係数Ｂにそれぞれ代入するとともに音響信号ＳＩのレベルを上式（５ｂ）のｘに代入することによりｇ（ｘ）の値を音響信号ＳＯのレベルとして算出する。

図４（ｂ）の例では、矢印で示すように、確率密度関数の平均μが調整される。調整前の平均をμ_１とすると、上式（１）より調整前の確率密度関数ｆ_１（ｘ）は次式で表される。

ｆ_１（ｘ）＝Ａ・ｅｘｐ｛−（ｘ−μ_１）^２／２σ^２｝ …（６）
調整後の平均をμ_２とすると、上式（１）より調整後の確率密度関数ｆ_２（ｘ）は次式で表される。

ｆ_２（ｘ）＝Ａ・ｅｘｐ｛−（ｘ−μ_２）^２／２σ^２｝ …（７）
ｆ_１（ｘ_１）＝ｆ_２（ｘ_２）が成立するため、上式（６），（７）より次式が成立する。

（ｘ_１−μ_１）^２＝（ｘ_２−μ_２）^２ …（８）
上式（８）より次式が導かれる。

ｘ_２＝ｘ_１−μ_１＋μ_２ …（９）
本例では、調整規則ｇは、音響信号ＳＩのレベルと音響信号ＳＯのレベルとの関係を示す関数である。調整規則算出部５０は、上式（９）に基づいて次式の関数ｇ（ｘ）を調整規則ｇとしてレベル調整部６０に与える。

ｇ（ｘ）＝ｘ−μ_１＋μ_２ …（９ａ）
上式（９ａ）において、ｘの値は図１の音響信号ＳＩのレベルに相当し、ｇ（ｘ）の値は音響信号ＳＯのレベルに相当する。レベル調整部６０は、調整規則ｇに基づいて音響信号ＳＩのレベルを調整し、調整後の音響信号を音響信号ＳＯとして出力する。この場合、レベル調整部６０は、音響信号ＳＩのレベルを上式（９ａ）のｘに代入することによりｇ（ｘ）の値を音響信号ＳＯのレベルとして算出する。図４（ｂ）の例では、確率密度関数の平均μを調整することにより、音響信号のレベルを全体的に高くまたは低くすることができる。

なお、調整規則ｇが音響信号ＳＩのレベルと音響信号ＳＯのレベルとの関係を示すテーブルであってもよい。この場合、調整規則算出部５０は上式（９ａ）のｘの値とｇ（ｘ）の値との関係を示すテーブルをレベル調整部６０に調整規則ｇとして与える。レベル調整部６０は、テーブルから音響信号ＳＩのレベルに等しいｘの値に対応するｇ（ｘ）の値を音響信号ＳＯのレベルとして抽出する。

また、調整規則ｇが音響信号ＳＩのレベルから音響信号ＳＯのレベルを算出するための係数であってもよい。この場合、レベル調整部６０は次式の関係を予め記憶する。

ｇ（ｘ）＝Ｃ・ｘ＋Ｄ …（９ｂ）
上式（９ｂ）において、ＣおよびＤは係数である。調整規則算出部５０は上式（９）の係数の値１および係数の値（−μ_１＋μ_２）をレベル調整部６０に調整規則ｇとして与える。レベル調整部６０は、調整規則算出部５０から与えられた係数の値１および係数の値（−μ_１＋μ_２）を上式（９ｂ）の係数Ｃおよび係数Ｄにそれぞれ代入するとともに音響信号ＳＩのレベルを上式（９ｂ）のｘに代入することによりｇ（ｘ）の値を音響信号ＳＯのレベルとして算出する。

図４（ｃ）の例では、矢印で示すように、確率密度関数のうち平均μ以下のレベルの範囲における分散と平均μよりも高いレベルの範囲における分散とを別個に調整する。調整後の確率密度関数の平均μ以下の範囲における分散をσ_ａ ^２とし、調整後の確率密度関数の平均μよりも高い範囲における分散をσ_ｂ ^２とする。この場合、調整後の確率密度関数ｆ_２ａ（ｘ），ｆ_２ｂ（ｘ）は次式（１０），（１１）で表される。

ｆ_２ａ（ｘ）＝Ａ・ｅｘｐ｛−（ｘ−μ）^２／２σ_ａ ^２｝ （０＜ｘ≦μ）
…（１０）
ｆ_２ｂ（ｘ）＝Ａ・ｅｘｐ｛−（ｘ−μ）^２／２σ_ｂ ^２｝ （μ＜ｘ）
…（１１）
ここで、図２（ｃ）に示すエンベロープにおいて、リリース成分ＲＬのサンプルは主として平均μ以下のレベルを有する。また、リリース成分ＲＬのサンプル数はアタック成分ＡＴのサンプル数に比べて多い。そのため、平均μ以下のレベルのサンプルは主としてリリース成分ＲＬに関連する。一方、平均μよりも高いレベルのサンプルは主としてアタック成分ＡＴに関連する。したがって、図４（ｃ）の例において、確率密度関数の平均μ以下のレベルの範囲における分散の調整により主としてリリース成分ＲＬに関連する信号成分のレベルを調整することができる。また、確率密度関数の平均μよりも高いレベルの範囲における分散の調整により主としてアタック成分ＡＴに関連する信号成分のレベルを調整することができる。

図４（ｃ）の例では、調整後の確率密度関数ｆ_２ａ（ｘ）の分散σ_ａ ^２が調整前の確率密度関数ｆ_１（ｘ）の分散よりも大きく、調整後の確率密度関数ｆ_２ｂ（ｘ）の分散σ_ｂ ^２が調整前の確率密度関数ｆ_１（ｘ）の分散よりも小さい。この場合、リリース成分ＲＬに関連する信号成分のレベルが全体的に抑制され、アタック成分ＡＴに関連する信号成分のレベルも全体的に抑制される。本例では、リリース成分ＲＬに関連する信号成分のレベルとアタック成分ＡＴに関連する信号成分のレベルとを個別に調整することができる。この場合、リリース成分ＲＬに関連する信号成分のレベルのみを調整することも可能であり、アタック成分ＡＴに関連する信号成分のレベルのみを調整することも可能である。

（２）確率密度関数の他の例
確率密度関数フィッティング部３０がパラメータとして歪度および尖度のうち少なくとも一方を有する確率密度関数を用いてもよい。この場合、パラメータ調整部４０において、歪度および尖度のうち少なくとも一方を調整することができる。

図５は確率密度関数の他の例を示す図である。図５の確率密度関数は次式で表されるガンマ分布である。

ここで、ｘ＞０である。上式（１２）において、ｋは形状母数であり、θは尺度母数であり、Γ（ｋ）はガンマ関数である。ガンマ分布は、パラメータとして、平均、分散、歪度および尖度を有する。平均はｋθで表され、分散はｋθ^２で表され、歪度は２／√ｋで表され、尖度は６／ｋで表される。以下、確率密度関数により表される度数分布の歪度を確率密度関数の歪度と略記し、確率密度関数により表される度数分布の尖度を確率密度関数の尖度と略記する。

図５の例では、調整前の確率密度関数ｆ_Ａ（ｘ）が実線で示され、調整後の確率密度関数ｆ_Ｂ（ｘ）が点線で示される。本例では、調整後の確率密度関数ｆ_Ｂ（ｘ）の形状母数ｋは調整前の確率密度関数ｆ_Ａ（ｘ）の形状母数ｋよりも大きい。それにより、調整後の確率密度関数ｆ_Ｂ（ｘ）の歪度は調整前の確率密度関数ｆ_Ａ（ｘ）の歪度よりも小さくなり、調整後の確率密度関数ｆ_Ｂ（ｘ）の尖度も調整前の確率密度関数ｆ_Ａ（ｘ）の尖度よりも小さくなる。このように、確率密度関数の歪度および尖度の少なくとも一方を調整することにより、音響信号の特定のレベルの範囲を強調または抑制することができる。

図１の調整規則算出部５０は、パラメータの調整前の確率密度関数ｆ_Ａ（ｘ）とパラメータの調整後の確率密度関数ｆ_Ｂ（ｘ）とに基づいて調整規則ｇを算出する。レベル調整部６０は、調整規則ｇに基づいて音響信号ＳＩのレベルを調整し、調整後の音響信号を音響信号ＳＯとして出力する。

（３）音響信号処理装置のハードウエア構成
図６は音響信号処理装置１のハードウエア構成の一例を示すブロック図である。音響信号処理装置１は、例えばパーソナルコンピュータ、スマートデバイスまたはタブレット端末等により構成される。図６の音響信号処理装置１は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）１１０、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）１２０、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１３０、記憶装置１４０、表示装置１５０、入力装置１６０および出力装置１７０を含む。

ＲＯＭ１２０は、例えば不揮発性メモリからなり、システムプログラムおよび音響信号処理プログラム等のコンピュータプログラムを記憶する。ＲＡＭ１３０は、例えば揮発性メモリからなり、ＣＰＵ１１０の作業領域として用いられるとともに、各種データを一時的に記憶する。ＣＰＵ１１０は、ＲＯＭ１２０に記憶された音響信号処理プログラムをＲＡＭ１３０上で実行することにより後述する音響信号処理を行う。この場合、図１のエンベロープ算出部１０、ヒストグラム生成部２０、確率密度関数フィッティング部３０、パラメータ調整部４０、調整規則算出部５０およびレベル調整部６０の機能が実現される。

記憶装置１４０は、ハードディスク、光学ディスク、磁気ディスクまたはメモリカード等の記憶媒体を含む。この記憶装置１４０には、上記の調整規則ｇが記憶される。音響信号処理プログラムが記憶装置１４０に記憶されてもよい。なお、音響信号処理プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に格納された形態で提供されてＲＯＭ１２０または記憶装置１４０にインストールされてもよく、電話回線またはインターネット等の通信網を介した配信の形態で提供されてＲＯＭ１２０または記憶装置１４０にインストールされてもよい。また、音響信号処理プログラムが通信網に接続されたサーバに格納され、ＣＰＵ１１０がサーバに格納された音響信号処理プログラムを実行してもよい。

表示装置１５０は、液晶表示装置等からなる。入力装置１６０は、タッチパネル、マウス、キーボード、各種ボタン、音響信号入力端子等を含む。本実施の形態では、表示装置１５０および入力装置１６０がタッチパネルディスプレイＴＰとして一体化されている。出力装置１７０は、音響信号出力端子およびヘッドフォン等を含む。出力装置１７０がスピーカを含んでもよい。出力装置１７０からは音響信号処理により得られた音響信号ＳＯが出力される。

（４）音響信号処理
図７は図６の音響信号処理装置１により行われる音響信号処理を示すフローチャートである。図７の音響信号処理は、図６のＣＰＵ１１０がＲＯＭ１２０または記憶装置１４０に記憶された音響信号処理プログラムを実行することにより行われる。

まず、ＣＰＵ１１０は、音響信号ＳＩを取得する（ステップＳ１）。この場合、曲全体に対応する音響信号ＳＩが取得されてもよく、曲の一部のパートに対応する音響信号ＳＩが取得されてもよい。取得された音響信号ＳＩは記憶装置１４０に記憶される。音響信号ＳＩは、入力装置１６０を用いて入力されてもよく、または記憶装置１４０に予め記憶されてもよい。

次に、ＣＰＵ１１０は、音響信号ＳＩのエンベロープを算出し（ステップＳ２）、エンベロープのレベルのヒストグラムを生成する（ステップＳ３）。また、ＣＰＵ１１０は、ヒストグラムに確率密度関数をフィッティングし（ステップＳ４）、得られた確率密度関数を変形操作前の確率密度関数として表示装置１５０の画面上に曲線で表示させる（ステップＳ５）。

次に、ＣＰＵ１１０は、使用者による画面上の確率密度関数の変形操作が検出されたか否かを判定する（ステップＳ６）。使用者は、画面上に表示される確率密度関数の曲線を指またはマウス等で変形させることにより確率密度関数のパラメータを調整することができる。

確率密度関数の変形操作が検出された場合には、ＣＰＵ１１０は、変形操作に基づいて確率密度関数のパラメータを調整する（ステップＳ７）。次いで、ＣＰＵ１１０は、パラメータの調整前の確率密度関数とパラメータの調整後の確率密度関数とに基づいて調整規則ｇを算出し（ステップＳ８）、算出した調整規則ｇを記憶装置１４０に記憶させる（ステップＳ９）。その後、ＣＰＵ１１０は、記憶装置１４０に記憶された調整規則ｇに基づいて音響信号ＳＩのレベルを調整し、調整後の音響信号を音響信号ＳＯとして出力装置１７０から出力する（ステップＳ１０）。

ステップＳ１０における音響信号ＳＩのレベルの調整は、ステップＳ９に続けて行われてもよく、使用者により調整が指示された場合に行われてもよい。本実施の形態では、記憶装置１４０に記憶される調整規則ｇを用いて、入力装置１６０により入力される任意の音響信号のレベルを調整することができ、または記憶装置１４０に記憶された任意の音響信号のレベルを調整することができる。すなわち、調整規則ｇを算出するために用いられた音響信号とレベルの調整の対象となる音響信号とが異なっていてもよい。

また、曲のパートごとに調整規則ｇが算出され、各パートに対応付けて調整規則ｇが記憶装置１４０に記憶されてもよい。それにより、曲の各パートの音響信号のレベルを異なる調整規則ｇで調整することができる。

（５）実施の形態の効果
本実施の形態に係る音響信号処理装置１および音響信号処理プログラムによれば、音響信号のレベルのヒストグラムに確率密度関数がフィッティングされ、その確率密度関数の曲線が表示される。使用者は確率密度関数に変形操作を行うことにより確率密度関数のパラメータを調整することができる。パラメータの調整前および調整後の確率密度関数に基づいて調整規則が算出される。この場合、ヒストグラムは音響信号の信号成分のレベルの全体的な傾向を示している。したがって、確率密度関数のパラメータの調整により得られる調整規則を用いて音響信号のレベルを調整することにより曲の一部または全体のバランスを考慮した音響信号のレベルの調整が可能となる。

（６）請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。

上記実施の形態では、ヒストグラム生成部２０が生成手段の例であり、確率密度関数フィッティング部３０が近似手段の例であり、パラメータ調整部４０が調整手段の例であり、調整規則算出部５０が算出手段の例である。また、図７のステップＳ３が生成ステップの例であり、ステップＳ４が近似ステップの例であり、ステップＳ６，Ｓ７が調整ステップの例であり、ステップＳ８が算出ステップの例である。

請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることができる。

（７）他の実施の形態
（７−１）上記実施の形態において、音響信号処理装置１がエンベロープ算出部１０を含まなくてもよい。この場合、確率密度関数はレベル０を中心として正側および負側に形成される。例えば、確率密度関数がガウス分布の場合には、レベルの平均μが０となる。したがって、確率密度関数は次式で表される。

ｆ（ｘ）＝Ａ・ｅｘｐ（−ｘ^２／２σ^２） …（１３）
ここで、確率密度関数の分散σ^２が調整される。この場合、調整前の分散σ^２をσ_１ ^２とすると、上式（１３）より調整前の確率密度関数ｆ_１（ｘ）は次式で表される。

ｆ_１（ｘ）＝Ａ・ｅｘｐ（−ｘ^２／２σ_１ ^２） …（１４）
調整後の分散σ^２をσ_２ ^２とすると、上式（１３）より調整後の確率密度関数ｆ_２（ｘ）は次式で表される。

ｆ_２（ｘ）＝Ａ・ｅｘｐ（−ｘ^２／２σ_２ ^２） …（１５）
調整前のレベルをｘ_１とし、調整後のレベルをｘ_２とすると、ｆ_１（ｘ_１）＝ｆ_２（ｘ_２）が成立するため、上式（１４），（１５）より次式が成立する。

−ｘ_１ ^２／２σ_１ ^２＝−ｘ_２ ^２／２σ_２ ^２ …（１６）
上式（１６）より次式が導かれる。

ｘ_２＝√（σ_２ ^２／σ_１ ^２）・ｘ_１ …（１７）
本例では、上式（１７）の係数√（σ_２ ^２／σ_１ ^２）が調整規則ｇである。この場合、調整規則算出部５０はレベル調整部６０に調整規則ｇとして係数√（σ_２ ^２／σ_１ ^２）を与える。レベル調整部６０は、音響信号ＳＩに係数√（σ_２ ^２／σ_１ ^２）を乗算し、乗算結果を音響信号ＳＯとして出力する。

なお、調整規則算出部５０が音響信号ＳＩと音響信号ＳＯとの関係を示す関数を調整規則ｇとしてレベル調整部６０に与えてもよい。この場合、調整規則算出部５０は、上式（１７）に基づいて次式の関数ｇ（ｘ）をレベル調整部６０に調整規則ｇとして与える。

ｇ（ｘ）＝√（σ_２ ^２／σ_１ ^２）・ｘ …（１７ａ）
上式（１７ａ）において、ｘの値は図１の音響信号ＳＩのレベルに相当し、ｇ（ｘ）の値は音響信号ＳＯのレベルに相当する。レベル調整部６０は、音響信号ＳＩのレベルを上式（１７ａ）のｘに代入することによりｇ（ｘ）の値を音響信号ＳＯのレベルとして算出する。また、調整規則ｇが音響信号ＳＩのレベルと音響信号ＳＯのレベルとの関係を示すテーブルであってもよい。

（７−２）確率密度関数は上記実施の形態のガウス分布またはガンマ分布に限定されず、他の分布を用いることができる。また、確率密度関数のパラメータとして、他の高次統計量を用いることができる。

（７−３）ヒストグラムを確率密度関数で近似するために、線形結合法等の他の近似方法を用いてもよい。

（７−４）図１の各構成要素の一部または全てが電子回路等のハードウエアにより構成されてもよい。

本発明は、音響信号のレベルを調整するため等に利用することができる。

１…音響信号処理装置，１０…エンベロープ算出部，２０…ヒストグラム生成部，３０…確率密度関数フィッティング部，４０…パラメータ調整部，５０…調整規則算出部，６０…レベル調整部，１１０…ＣＰＵ，１２０…ＲＯＭ，１３０…ＲＡＭ，１４０…記憶装置，１５０…表示装置，１６０…入力装置，１７０…出力装置，ＴＰ…タッチパネルディスプレイ

Claims (4)

1. 音響信号のレベルのヒストグラムを生成する生成手段と、
   前記ヒストグラムを確率密度関数で近似する近似手段と、
   前記確率密度関数のパラメータを調整するための調整手段と、
   パラメータの調整前の確率密度関数およびパラメータの調整後の確率密度関数に基づいて、前記音響信号のレベルを調整するための調整規則を算出する算出手段とを備える、音響信号処理装置。
2. 前記パラメータは、前記確率密度関数により表される度数分布の平均および分散の少なくとも一方を含み、
   前記調整手段は、前記分散および前記平均の前記少なくとも一方を調整可能に構成される、請求項１記載の音響信号処理装置。
3. 前記調整手段は、前記確率密度関数により表される度数分布の平均以下のレベルの範囲における分散および前記度数分布の前記平均よりも高いレベルの範囲における分散のうち少なくとも一方を調整可能に構成される、請求項２記載の音響信号処理装置。
4. 音響信号のレベルのヒストグラムを生成する生成ステップと、
   前記ヒストグラムを確率密度関数で近似する近似ステップと、
   前記確率密度関数のパラメータを調整するための調整ステップと、
   パラメータの調整前の確率密度関数およびパラメータの調整後の確率密度関数に基づいて、前記音響信号のレベルを調整するための調整規則を算出する算出ステップとを、コンピュータに実行させる、音響信号処理プログラム。

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