JP2016516373A - 「リリース」機能を有する改良ダイナミック圧縮器 - Google Patents

Abstract

圧縮される入力信号を受信する入力端子と、圧縮される信号を増幅係数で増幅し、圧縮された出力信号を得る増幅部と、圧縮された出力信号を供給する出力端子と、入力信号から第１の包絡線信号を得る第１の包絡線検出部と、包絡線信号に依存して増幅器制御信号を生成する増幅器制御部とを備える、ダイナミックレンジ圧縮器が提案される。そのような、よく知られているダイナミックレンジ圧縮器は、その出力信号に、動的に圧縮された信号の信号レベル誤差と関連する歪みを依然として示す。本発明は、これらのレベル誤差を回避することを目的とする。従って、本発明に係るダイナミックレンジ圧縮器は、入力信号から第２の包絡線信号を得る、第２の包絡線検出部と、第１の包絡線信号から第１の予測信号を生成する第１の信号レベル予測部と、第２の包絡線信号から第２の予測信号を生成する第２の信号レベル予測部と、第１及び第２の予測信号を結合して、結合された予測信号を生成する信号結合部とをさらに備える。加えて、増幅器制御部は、結合された予測信号にさらに依存して増幅器制御信号を生成するように構成される。

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルに係るダイナミック圧縮器に関する。このタイプのダイナミック圧縮器は、２０１０年８月２６日付のＤｉｍｉｔｒｉｏｓ Ｇｉａｎｎｏｕｌｉｓによる、ロンドンのクイーンメアリー大学の修士論文「Ａ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ Ｄｉｇｉｔａｌ， Ｐａｒａｍｅｔｅｒ−ａｕｔｏｍａｔｅｄ， Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ」で知られている。

オーディオ信号用の従来のダイナミック圧縮器では、包絡線信号が検出され、利得係数生成器がこれらの包絡線信号を用いて制御される。

包絡線信号に長期減衰（「リリース」）を加える技術がある。というのは、これにより、信号歪みを最小にすることが可能になるからである。

フォワードコントロールで動作するこうした従来のダイナミック圧縮器は、ほとんど時間遅延がないという利点を有するので、ここで具体的に考慮される。この利点は維持されるべきである。

従来のダイナミック圧縮器は、利得係数生成器用のパラメータ調整器を備えていることがあり、パラメータ調整器は、動的に圧縮された信号のレベル値を制御する目的で備えられている。概して、このパラメータ制御は、目標レベル値と利得係数生成器の特性変数圧縮曲線との比較に基づいている。

入力信号との比較において、特性圧縮曲線の適用が、動的に圧縮された信号の平均レベルを低下させる場合には、「自動メイクアップゲイン」として知られ、静的に又は信号に応じて動作し得る、増幅を調整するための技術がある［Ｇｉａｎｎｏｕｌｉｓ、セクション３．４、４２ページ］。

レベル測定が、リリース特性を有する包絡線から得られ、これを目標レベル値との比較のために用いる場合、これには、動的に圧縮された信号の新たなレベル誤差が発生し得るという不利な点があり、その誤差は数ｄＢの大きさのオーダーになるので、場合によっては許容できない。

本発明の目的は、このレベル誤差を低減することである。

プリアンブルに定義されるようなダイナミック圧縮器は、第１の請求項の特徴部分にも特定される。本発明の複数の好ましい実施形態は、請求項２から７に特定される。本発明は以下の通りに機能する。

本発明に係る、２つの異なる包絡線、すなわちリリース特性を有しない第１の包絡線、及びリリース特性を有する第２の包絡線が、入力信号から得られる。これは、２つの関連した包絡線検出器を用いて行われる。ここで、入力信号は第１の包絡線に供給され、第２の包絡線検出器は第１の包絡線検出器に直列に結合され、リリース特性を有しない包絡線信号からリリース特性を有する包絡線信号を生成するように設計される。しかしながら、入力信号が、両方の包絡線検出器に供給され、第２の包絡線検出器が、リリース特性を有する包絡線信号を入力信号から直接生成するように設計されることも可能である。第２の包絡線信号は、入力信号としてダイナミック圧縮器の利得係数生成器にも供給される信号に対応する。

予測包絡線信号は、２つの包絡線信号、すなわちリリース特性を有しない包絡線信号からの第１の予測包絡線信号、及びリリース特性を有する包絡線信号からの第２の予測包絡線信号のそれぞれから得られ、両方ともダイナミック圧縮器の現在の利得係数から得られる。それぞれの予測包絡線信号は、それぞれの包絡線信号を利得係数値で乗じた結果として、もたらされる。これらの予測包絡線信号は、所与の利得係数値に起因して生じる、圧縮信号の対応する測定可能な複数の包絡線の複数の推定値を与える。しかしながら、実際には、圧縮信号の複数の包絡線は測定されない。予測レベルは、通例の技術を用いて、２つの予測包絡線信号のそれぞれから得られる。利得補正係数は、両方の予測レベル間の差異を算出することによって得られる。これが与える情報は、利得係数値がリリース特性を有する包絡線信号からではなく、リリース特性を有しない包絡線信号から得られた場合に、所与の利得係数値に起因して発生する圧縮信号のレベルを変える量に関するものである。

ダイナミック圧縮器のレベル目標値は、利得補正係数によって補正される。従って、上述のレベル誤差は補償される。

これらの目的及びさらなる目的が、本説明の一部分とみなされる、添付の特許請求の範囲に記載されるようなダイナミック圧縮器の手段によって、達成される。

本発明は、本発明に係るダイナミック圧縮器の実施形態の複数の例を参照することにより、以下の図面の説明の中で、さらに説明される。

ダイナミック圧縮器の例示的な実施形態を示す。

図１のダイナミック圧縮器のレベル予測部の例示的な実施形態を示す。

図１のダイナミック圧縮器の増幅器制御部の例示的な実施形態を示す。

図１のダイナミック圧縮器の様々な信号の挙動を示す。

本発明に係る、ダイナミック圧縮器の第２の例示的な実施形態を示す。

図５に係る、ダイナミック圧縮器の増幅器制御部の例示的な実施形態を示す。

図１は、ダイナミック圧縮器の第１の例示的な実施形態を示す。

図１のダイナミック圧縮器１００は、圧縮される入力信号を受信する入力端子１０２を備える。入力端子１０２は、利得係数で圧縮される入力信号を増幅する目的で備えられ、圧縮された出力信号を得る増幅デバイス１０４の入力に結合される。増幅デバイス１０４の出力は、圧縮された出力信号を生成する出力端子１０６に結合される。

第１の包絡線検出部１０８は、入力信号から第１の包絡線信号を得るために備えられている。この目的のために、第１の包絡線検出部１０８の入力は、ダイナミック圧縮器の入力端子１０２に結合される。第２の包絡線検出部は、入力信号から第２の包絡線信号を得る目的で備えられている。この例示的な実施形態では、第２の包絡線検出部は、第１の包絡線検出部である１０８、及び１１０の一連のブロックによって形成される。さらに、ダイナミック圧縮器１００は、包絡線信号の関数として増幅器制御信号を生成する増幅器制御部１１２を組み込む。このために、増幅器制御部１１２の入力１１３は、第２の包絡線検出部１０８、１１０の出力に結合される。増幅器制御部１１２の出力１１５は、増幅デバイス１０４の制御信号入力１１７に結合される。

ダイナミック圧縮器は、第１の包絡線信号から第１の予測信号を生成する第１のレベル予測部１１４も備えている。このために、第１のレベル予測部１１４の入力は、第１の包絡線検出部１０８の出力に結合される。第２のレベル予測部１１６は、第２の包絡線信号から第２の予測信号を生成する目的で備えられている。このために、第２のレベル予測部１１６の入力は、第２の包絡線検出部１０８、１１０の出力に結合される。

第１の予測部１１４及び第２の予測部１１６の出力は、信号結合部１１８の対応する入力に結合される。信号結合部１１８は、結合された予測信号を得る目的で第１及び第２の予測信号を結合すべく備えられている。本発明に従って、増幅器制御部１１２は、結合された予測信号の関数として、増幅器制御信号を生成する目的でも備えられている。このために、信号結合部１１８の出力は、増幅器制御部１１２の第２の入力１１９に結合される。

図１に係る例示的な実施形態では、第２の包絡線検出部１１０の入力は、第１の包絡線検出部１０８の出力に結合される。第２の包絡線検出部１１０の入力が、ダイナミック圧縮器の入力端子１０２に直接結合されることも可能であり得る。この場合、第２の包絡線検出部の信号処理は、検出部１０８及び１１０の一連の信号処理と等しい。それらが図１で切り替えられるからである。

第１の予測部１１４は、第１の包絡線信号を、増幅器制御信号の関数として、第１の乗算係数で乗じる乗算部１２０を備えている。このために、乗算部１２０の入力は、第１の包絡線検出部１０８の出力に結合され、乗算部１２０の制御信号入力１２１は、増幅器制御部１１２の出力１１５に結合される。さらに、レベル測定デバイス１２２は、乗算部１２０で乗じられた第１の包絡線信号から、第１の予測信号を得る目的で備えられている。

第２の予測部１１６は、第２の包絡線信号を、増幅器制御信号の関数として、第２の乗算係数で乗じる乗算部１２４を備えている。このために、乗算部１２４の入力は、第２の包絡線検出部１０８、１１０の出力に結合され、乗算部１２４の制御信号入力１２５は、増幅器制御部１１２の出力１１５に結合される。さらに、レベル測定デバイス１２６は、乗算部１２４で乗じられた第２の包絡線信号から、第２の予測信号を得る目的で備えられている。

第１の包絡線検出部１０８などの包絡線検出器は、概して知られており、典型的に整流器及びローパスフィルタを組み込んでいる。ブロック１１０は、これも概して知られているリリース回路を組み込み、リリース回路は、典型的にキャパシタなどの急速に充電されるが放電は緩やかな蓄電要素を組み込んでいる。従って、第２の包絡線検出部１０８、１１０は、リリース特性を有する包絡線検出器である。

図１の例示的な実施形態では、レベル測定デバイス１２２及び１２６は、図２に示されるように、積分回路２０１及び対数回路２０２の直列回路で構築され得る。このようにして、予測信号が、対数領域で変換された複数の予測信号として生成される。この場合、信号結合部１１８は減算回路である。複数の予測信号が非対数領域で生成される場合、信号結合部は除算回路になる。

結合された予測信号１１９が対数領域で生成された場合、増幅器制御部１１２は、図３に示されるようになり得る。図３の増幅器制御部１１２は、信号結合部３０２、第１の変換器３０４、及び第２の変換器３０６を組み込んでいる。第１の変換器３０４は、第２の包絡線検出部１０８、１１０から包絡線信号を受信し、包絡線信号を対数領域に変換するように構成される。このために、変換器３０４の出力は、信号結合部３０２の入力３０８に結合される。増幅器制御部１１２の入力１１９は、信号結合部３０２の第２の入力３１０に結合される。信号結合部３０２の出力３１２は、変換器３０６の入力に結合される。信号結合部３０２の入力信号が、両方とも対数領域にある場合には、信号結合部３０２は加算回路として構成される。第２の変換器３０６は、信号結合部３１２の出力信号を受信し、この出力信号を非対数領域に変換するように構成される。

結合された予測信号が非対数領域で生成された場合、信号結合部３０２は乗算回路として構成され、変換器３０４及び３０６は省略され得る。

さらに、増幅器制御部１１２には別のスケーリング回路３１４があってもよい。これは、増幅器制御部１１２の複数の信号が対数領域にある場合、変換器３０４の出力信号に値Ｇを乗じる乗算回路として実現される。複数の信号が非対数領域の増幅器制御部１１２にある場合には、スケーリング回路３１４は指数回路になり、変換器３０４の出力信号は、値Ｇでべき乗される。このスケーリング回路３１４は、ダイナミック圧縮器の圧縮レベルが、値Ｇを選択することによって必要に応じて設定されることを可能にする。ここで、Ｇは典型的に［−１〜０］の領域にあるが、必ずしもこれに制限されるものではない。Ｇ＝０の場合には、ダイナミック圧縮は生じない。例えば、Ｇ＝−１の場合には、強いダイナミック圧縮が生じる。

別の信号結合部３１６が、場合によっては、変換器３０４及び信号結合部３１４の間に介在してもよい。対数領域において、この信号結合部３１６は減算回路であり、さもなければ、除算回路である。この信号結合部３１６は、ダイナミック圧縮器のレベル動作点が、必要に応じて設定されることを可能にする。レベル動作点は値Ｔに対応し、対数領域では、Ｔは入力信号のレベル値に基づいたレベル値、さもなければ、入力信号の振幅に基づいた係数である。

図１のダイナミック圧縮器における特定の複数の信号の挙動は、図４に表される。入力端子１０２での入力信号は、時間の関数として、図４のａに示される。図４のａに見られるように、複数の低振幅信号成分が複数の高振幅信号成分と交互に繰り返し、その一方で、複数の休止（ｐａｕｓｅ）、すなわち複数の低振幅部分は、左側では大きい割合を占め、右側では小さい割合を占めている。図４のｂの実線ｂ２は、第１の包絡線検出部１０８の出力信号を示す。包絡線検出部１０８の出力信号は、入力信号ａの振幅減少に速やかに追従することが、図４のｂに見ることができる。図４のｂの破線ｂ１は、第２の包絡線検出部１０８,１１０の出力信号を示す。包絡線検出部１０８,１１０の出力信号のみが、入力信号ａの振幅減少に非常に緩やかに追従していることが、図４のｂに見ることができる。

図４のｃの実線ｃ２は、第１の乗算部１２０の出力信号を示し、破線ｃ１は、第２の乗算部１２４の出力信号を示す。ここで、増幅器制御信号ｆによる乗算の影響が、以下に説明されることにもなるが、明らかになる。乗算部１２０及び１２４の出力信号のリップル は、包絡線検出器１０８又は包絡線検出器１０８、１１０の、どちらの出力信号と比較しても小さい。そこから、乗算部１２４の出力信号は、圧縮された出力信号の仮想の包絡線を有するかのような挙動を示し、乗算部１２０の出力信号は、増幅器制御信号が、リリース特性を有する包絡線信号ｂ１からではなく、リリース特性を有しない包絡線信号ｂ２から得られたと仮定する場合における、圧縮された出力信号の別の仮想の包絡線を有するかのような挙動を示すことが、認められる。

図４のｄの実線ｄ２は、第１の予測部１１４の出力信号を示し、破線ｄ１は、第２の予測部１１６の出力信号を示す。ブロック１１０のリリース特性に起因して、予測部１１４の出力信号ｄ１は、予測部１１６の出力信号ｄ２より大きい。ｄ１及びｄ２の両方の信号は、入力信号の休止（ｐａｕｓｅ）の割合がより小さくなるとすぐに、レベル増大を示す。しかしながら、その増大は、リリース特性を有する包絡線、すなわちｄ１から得られた信号では、より小さい。

図４のｅは、信号結合部１１８の出力信号ｅを示す。図４のｄに見られるように、両方の信号、ｄ１及びｄ２は、入力信号ａの休止（ｐａｕｓｅ）の割合がより小さい期間の間に収束する。これは、信号結合部１１８の出力信号ｅが、この期間にわたってより小さくなることを意味する。

図４のｆは、増幅器制御部１１２の増幅器制御信号ｆを示し、図４のｇは、ダイナミック圧縮器１００の動的に圧縮された出力信号ｇを示す。ダイナミック圧縮は、入力信号ａと比較する限りでは、信号ｇでは低振幅及び高振幅の間の差異がより小さくなったことが認められ得る。

図５は、本発明に係る、ダイナミック圧縮器の第２の例示的な実施形態を示す。図５に係るダイナミック圧縮器は、図１に係るダイナミック圧縮器と多数の類似点を示す。ダイナミック圧縮器の類似の複数の要素は、両方の図において、同じ参照番号で示される。 差異は、図５に５１０で示される第２の包絡線検出部、及び図５に５１２で示される増幅器制御部の別の設計にある。包絡線検出部５１０は、図１のブロック１０８及び１１０の直列回路で構成され、同様に動作する。また、包絡線検出部１０８の出力は、増幅器制御部５１２の第３の入力５１７にも結合されることが、分かる。一方、増幅器制御部５１２は、結合された予測信号１１９が対数領域で生成される場合に、図６に示される増幅器制御部のようになり得る。図６の増幅器制御部５１２は、図３の増幅器制御部１１２の発展型である。図３の増幅器制御部１１２及び図６の増幅器制御部５１２の両方で、同じ参照番号を有する複数の要素は、同一である。増幅器制御部５１２は、信号ブロック５２４、信号結合部５２０、及び信号結合部５２２も備えている。信号ブロック５２４の入力５２６は、増幅器制御部５１２の入力５１７に結合される。信号ブロック５２４の１つの出力５２８は、信号結合部３１６及び５２０の両方のそれぞれの１つの入力に結合される。信号結合部５２０の出力は、信号結合部５２２の入力に結合される。スケーリング回路３１４の出力は、信号結合部５２２の第２の入力に結合される。信号結合部５２２の出力は、信号結合回路３０２の入力３０８に結合される。

信号ブロック５２４は、レベル測定部１２２及び１２６が既に示されている図２の信号ブロックのように見え得る。従って、信号ブロックは、積分回路及び対数回路の直列回路も備え得る。

対数領域の信号結合部５２０は、減算回路であり、信号結合部５２２は加算回路である。増幅器制御部１１２と同様に、信号ブロック５２４並びに信号結合部３１６、５２０及び５２２は、ダイナミック圧縮器のレベル動作点が、必要に応じて設定されることを可能にする。一方、レベル動作点は、値Tに対応する。しかしながら、図３に係る増幅器制御部１１２を用いた図１の回路と比べて、図６に係る増幅器制御部５１２を用いた図５の回路は、入力信号の実際のレベルとレベル動作点Tとの間の差異が考慮されることも可能にする。ここでTは、信号レベル値０に基づいたレベル値である。従って、既知の入力信号レベルない場合にも、有利にTは設定され得る。

本発明の主題の多くの変更、変形、変化並びに他の用途及び適用は、これらの複数の好ましい実施形態を開示する本明細書及び添付の複数の図面を考慮した後、当業者には明らかになるであろう。そのような複数の変更、変形、変化並びに他の用途及び適用の全ては、本発明の範囲から逸脱するものではなく、本発明に包含されるものとみなされる。

複数の好ましい実施形態の様々な形で説明された複数の要素及び複数の特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく、相互に組み合わせられ得る。

当業者であれば、上述の説明の教示から始めて本発明を実施することが可能であるので、さらなる実装の詳細は説明されない。

Claims (13)

1. ダイナミックレンジ圧縮器であって、
   （ａ）圧縮される入力信号を受信する入力端子と、
   （ｂ）圧縮される前記入力信号を増幅係数によって増幅し、圧縮された出力信号を得る増幅部と、
   （ｃ）前記圧縮された出力信号を供給する出力端子と、
   （ｄ）第１の包絡線信号を前記入力信号から得る第１の包絡線検出部と、
   （ｅ）包絡線信号に依存して増幅器制御信号を生成する増幅器制御部とを備え、
   前記ダイナミックレンジ圧縮器は、
   （ｆ）前記入力信号から第２の包絡線信号を得る第２の包絡線検出部と、
   （ｇ）前記第１の包絡線信号から第１の予測信号を生成する第１の信号レベル予測部と、
   （ｈ）前記第２の包絡線信号から第２の予測信号を生成する第２の信号レベル予測部と、
   （ｉ）前記第１の予測信号及び前記第２の予測信号を結合して、結合された予測信号を生成する信号結合部とをさらに備え、
   前記増幅器制御部は、前記結合された予測信号にさらに依存して、前記増幅器制御信号を生成するダイナミックレンジ圧縮器。
2. 前記増幅器制御部は、前記第２の包絡線信号及び前記結合された予測信号に依存して、前記増幅器制御信号を生成する、請求項１に記載のダイナミックレンジ圧縮器。
3. 前記増幅器制御部は、前記第１の包絡線信号、前記第２の包絡線信号、及び前記結合された予測信号に依存して前記増幅器制御信号を生成する、請求項１に記載のダイナミックレンジ圧縮器。
4. 前記第１の信号レベル予測部は、
   （ａ）前記第１の包絡線信号を、前記増幅器制御信号に依存する第１の乗算係数で乗じる第１の乗算部と、
   （ｂ）前記第１の乗算部で乗算された前記第１の包絡線信号から、前記第１の予測信号を得る第１の信号レベル測定部とを備える、請求項１から３の何れか一項に記載のダイナミックレンジ圧縮器。
5. 前記第２の信号レベル予測部は
   （ａ）前記第２の包絡線信号を、前記増幅器制御信号に依存する第２の乗算係数で乗じる第２の乗算部と、
   （ｂ）前記第２の乗算部で乗算された前記第２の包絡線信号から、前記第２の予測信号を得る第２の信号レベル測定部とを備える、請求項４に記載のダイナミックレンジ圧縮器。
6. 前記第１の包絡線検出部は、リリース挙動を有していない包絡線信号として、前記第１の包絡線信号を得る、請求項１から５の何れか一項に記載のダイナミックレンジ圧縮器。
7. 前記第２の包絡線検出部は、リリース挙動を示す包絡線信号として、前記第２の包絡線信号を得る、請求項６に記載のダイナミックレンジ圧縮器。
8. 前記第１の乗算係数及び前記第２の乗算係数は、等しい値を有する、請求項５に記載のダイナミックレンジ圧縮器。
9. 前記増幅器制御部は、前記増幅器制御信号を得るための、前記包絡線信号と前記結合された予測信号とを結合する信号結合部を備える、請求項１又は２に記載のダイナミックレンジ圧縮器。
10. （ａ）前記第１の予測信号及び前記第２の予測信号は、対数領域に変換された予測信号であり、前記結合された予測信号は、対数領域で変換された結合された予測信号であり、
    （ｂ）前記増幅器制御部は、前記包絡線信号を受信し、前記包絡線信号を対数領域で変換された包絡線信号に変換する、第１の変換器を備え、
    （ｃ）前記増幅器制御部の前記信号結合部は、対数領域で変換された前記結合された予測信号と、対数領域で変換された前記包絡線信号とを結合し、対数領域で変換された結合信号を生成し、
    （ｄ）前記増幅器制御部は、前記結合信号を非対数領域に変換する第２の変換器をさらに備え、
    （ｅ）前記増幅部は、前記増幅器制御信号として、非対数の前記結合信号を供給する、請求項５及び９に記載のダイナミックレンジ圧縮器。
11. 前記増幅器制御部の前記信号結合部は、目標値をさらに結合して、対数領域に変換された前記結合信号を得る、請求項１０に記載のダイナミックレンジ圧縮器。
12. 前記増幅器制御部は、前記第１の包絡線信号の信号レベルを測定し、得られた前記信号レベルの信号を対数領域で変換された信号レベルの信号に変換する信号レベル測定部をさらに備え、
    前記増幅器制御部の前記信号結合部は、対数領域で変換された信号レベルの前記信号をさらに結合し、対数領域で変換された前記結合信号を生成する、請求項３及び、請求項１０又は１１のうちの１つに記載のダイナミックレンジ圧縮器。
13. 前記ダイナミックレンジ圧縮器は、フォワードコントロールされたダイナミックレンジ圧縮器である、請求項１から１２の何れか一項に記載のダイナミックレンジ圧縮器。

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