JP2017085329A

JP2017085329A - マルチバンドリミッタ、録音装置及びプログラム

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Publication number: JP2017085329A
Application number: JP2015211309A
Authority: JP
Inventors: 宏俊島田; Hirotoshi Shimada; 茂之安達; Shigeyuki Adachi
Original assignee: Teac Corp
Current assignee: Teac Corp
Priority date: 2015-10-27
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2017-05-18
Anticipated expiration: 2035-10-27
Also published as: US20170117865A1; US9899981B2; JP6561772B2

Abstract

【課題】マルチバンドリミッタの不感帯を除去しつつ、周波数特性がフラットなマルチバンドリミット機能を備えるマルチバンドリミッタ、録音装置及びプログラムを提供する。【解決手段】クロスオーバフィルタ部２００は、隣接する帯域間で−６ｄＢでクロスするように入力音声信号を低域成分、中域成分、高域成分に分割する。オーバラップフィルタ部２０２は、入力音声信号を低域成分、中域成分、高域成分にそれぞれ分割する低域フィルタ要素、中域フィルタ要素及び高域フィルタ要素を備え、低域フィルタ要素の高域側カットオフ周波数を中域フィルタ要素の低域側カットオフ周波数以上とし、かつ中域フィルタ要素の高域側カットオフ周波数を高域フィルタ要素の低域側カットオフ周波数以上として低域成分と中域成分が互いにオーバラップするとともに中域成分と高域成分が互いにオーバラップするように分割し、各帯域毎にＣＧ２０４，２０６，２０８でコントロールゲインを設定してリミット処理を行い、加算部２１６で合成する。【選択図】図２

Description

本発明は、マルチバンドリミッタ、録音装置及びプログラムに関する。

入力音を適正に録音するためには、入力音に対するリミッタは重要な機能である。通常のリミッタは、録音される全周波数帯域に対して動作するので、例えば録音したい音声の周波数帯域とは異なる周波数帯域でピークが検出された場合にも、全周波数帯域の音声に対してゲインリダクションが実行される。このため、録音したい音声の周波数帯域の音声も小さくなってしまう。

このような場合の対策として、マルチバンドリミッタが提案されている。マルチバンドリミッタでは、全周波数帯域を複数の帯域に分割し、それぞれの周波数帯域で独立してリミット処理を実行することで、ある周波数帯域の瞬間的なピークによるゲインリダクションが、他の周波数帯域に影響を与えないようにすることができる。

特許文献１には、マルチバンドコンプレッサについて記載されており、従来からの一般的なマルチバンドコンプレッサは、各周波数帯域のコンプレッサが独立して動作していること、独立動作の問題点を解決するために、各周波数帯域で算出される信号レベルからゲイン値を計算し、各周波数帯域で算出されるゲイン値との比較により圧縮処理に用いるゲイン値を制限することが記載されている。

ＷＯ２０１１／０４８７４１号公報

ところで、マルチバンドリミッタの課題は、周波数帯域を分割する際のフィルタのスロープである。隣接する周波数帯域を切り出すためのフィルタは、通常−６ｄＢでクロスするようにする（以下、これを「クロスオーバフィルタ」と称する）ことで、分割した各周波数帯域の合成後において周波数特性がフラットになるようにしている。

しかしながら、このようなクロスオーバフィルタによるフィルタ処理では、クロスする周波数の前後の周波数帯域でリミッタが効かない、いわゆる不感帯が生じてしまう。これは、フィルタによって入力音のレベルが減衰してしまい、本来であれば閾値（スレッショルド）を超えるためゲインを小さくすべきところ、減衰後の信号レベルが閾値以下となりゲインを小さくできないからである。また、フィルタのスロープが急峻でない場合には、同じ周波数の信号が隣り合う周波数帯域の両方に存在することとなり、このとき一方にはリミッタが効くがもう一方にはリミッタが効かず、これらが合成時に加算されると、結果的にリミッタが効いていない周波数帯域が生じ、更に不感帯を拡げてしまう問題がある。

図４Ａ及び図４Ｂは、従来のマルチバンドリミッタの周波数特性を示す。周波数帯域を低域（Ｌｏｗ）、中域（Ｍｉｄｄｌｅ）、高域（Ｈｉｇｈ）に３分割し、各帯域のフィルタを−６ｄＢでクロスするようにして信号を分割し（図４Ａ）、各帯域毎にリミット処理を実行し（図４Ｂ）、その後に各帯域の信号を加算して合成する。すなわち、
周波数帯域分割（−６ｄＢクロス）→帯域毎のリミット処理→合成
という流れである。

しかしながら、図４Ａに示すように、隣接する周波数帯域近傍の周波数帯域において信号が減衰するため、本来であれば閾値、つまりリミッタレベルによってリミット処理されるべき信号がリミット処理されないことになり、リミッタが効かなくなってしまう。図４Ｂに、このようにして生じるリミッタの不感帯を示す。リミッタの不感帯が生じると、この部分に音量のピークレベルが存在する場合にこれを制限できず、音量ピークオーバによる録音失敗が生じ得る。

本発明は、マルチバンドリミッタの不感帯を除去しつつ、周波数特性がフラットなマルチバンドリミット機能を備えるマルチバンドリミッタ、録音装置及びプログラムを提供することにある。

本発明は、入力音声信号を少なくとも相対的に低域の第１成分に分割する第１フィルタ要素及び相対的に高域の第２成分に分割する第２フィルタ要素を備え、前記第１フィルタ要素の高域側カットオフ周波数を前記第２フィルタ要素の低域側カットオフ周波数より小さくするとともに所定の減衰量において前記第１成分と前記第２成分の減衰量がクロスするように分割する分割部と、前記入力音声信号を少なくとも相対的に低域の第３成分に分割する第３フィルタ要素及び相対的に高域の第４成分に分割する第４フィルタ要素を備え、前記第３フィルタ要素の高域側カットオフ周波数を前記第４フィルタ要素の低域側カットオフ周波数以上として前記第３成分と前記第４成分が互いにオーバラップするように分割し、前記第３成分に応じて第１コントロールゲインを設定するとともに、前記第４成分に応じて第２コントロールゲインを設定し、前記第１コントロールゲインを用いて前記第１成分のレベルを制限し、前記第２コントロールゲインを用いて前記第２成分のレベルを制限するリミット処理を行うリミット部と、リミット処理された第１成分及びリミット処理された第２成分を合成して出力する合成部を備えるマルチバンドリミッタである。

本発明の１つの実施形態では、前記分割部は、前記入力音声信号を低域成分、中域成分、高域成分にそれぞれ分割し、前記リミット部は、前記入力音声信号を低域成分、中域成分、高域成分にそれぞれ分割する低域フィルタ要素、中域フィルタ要素及び高域フィルタ要素を備え、前記低域フィルタ要素の高域側カットオフ周波数を前記中域フィルタ要素の低域側カットオフ周波数以上とし、かつ前記中域フィルタ要素の高域側カットオフ周波数を前記高域フィルタ要素の低域側カットオフ周波数以上として前記低域成分と前記中域成分が互いにオーバラップするとともに前記中域成分と前記高域成分が互いにオーバラップするように分割し、前記低域成分、前記中域成分及び前記高域成分それぞれにおいてコントロールゲインを設定してリミット処理を行い、前記合成部は、リミット処理された低域成分、中域成分及び高域成分を合成して出力する。

本発明の他の実施形態では、前記分割部は、前記所定の減衰量を−６ｄＢとする。

また、本発明は、上記のマルチバンドリミッタと、前記マルチバンドリミッタからの出力信号を記録する記録部とを備える録音装置である。

また、本発明は、コンピュータのプロセッサを、入力音声信号を少なくとも相対的に低域の第１成分に分割する第１フィルタ要素及び相対的に高域の第２成分に分割する第２フィルタ要素を備え、前記第１フィルタ要素の高域側カットオフ周波数を前記第２フィルタ要素の低域側カットオフ周波数より小さくするとともに所定の減衰量において前記第１成分と前記第２成分の減衰量がクロスするように分割する分割部と、前記入力音声信号を少なくとも相対的に低域の第３成分に分割する第３フィルタ要素及び相対的に高域の第４成分に分割する第４フィルタ要素を備え、前記第３フィルタ要素の高域側カットオフ周波数を前記第４フィルタ要素の低域側カットオフ周波数以上として前記第３成分と前記第４成分が互いにオーバラップするように分割し、前記第３成分に応じて第１コントロールゲインを設定するとともに、前記第４成分に応じて第２コントロールゲインを設定し、前記第１コントロールゲインを用いて前記第１成分のレベルを制限し、前記第２コントロールゲインを用いて前記第２成分のレベルを制限するリミット処理を行うリミット部と、リミット処理された第１成分及びリミット処理された第２成分を合成して出力する合成部として機能させるプログラムである。

本発明によれば、不感帯を除去しつつ、周波数特性がフラットなマルチバンドリミット機能を備えるマルチバンドリミッタ、録音装置及びプログラムを得ることができる。本発明によれば、例えばフィールドレコーディング等において、音量レベルのピークオーバによる録音失敗を防ぎつつ、録音すべき音を明瞭に録音し得る。

実施形態の全体構成ブロック図である。実施形態のマルチバンドリミッタの機能ブロック図である。実施形態のクロスオーバフィルタ部のフィルタ特性説明図である。実施形態のオーバラップフィルタ部のフィルタ特性説明図である。実施形態のオーバラップフィルタ部のカットオフ周波数説明図である。従来のマルチバンドリミッタのフィルタ特性説明図である。従来のマルチバンドリミッタのリミッタ特性説明図である。

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。

＜基本原理＞
まず、本実施形態の基本原理について説明する。

既述したように、一般に、マルチバンドリミッタでは、隣接する周波数帯域を切り出すためのフィルタは、−６ｄＢでクロスするようにする。つまり、各周波数帯域で６ｄＢだけ減衰してクロスポイントに達することで、分割した各周波数帯域の信号を合成した後に周波数特性がほぼフラットになる（ハイパスとローパスのクロス点で各々−６ｄＢの減衰量を持たせることで、優れた全体特性とともにクロス周波数でのハイパス側とローパス側の出力が同相になることは公知である）が、他方で、−６ｄＢでクロスするようにすると、フィルタが効かなくなる不感帯が生じてしまう。このことは、入力音声信号を２分割する２ｗａｙクロスオーバ、あるいは入力音声信号を３分割する３ｗａｙクロスオーバを問わない。

そこで、本実施形態では、複数の周波数帯域に分割するためのフィルタとして、従来と同様に−６ｄＢでクロスするようなクロスオーバフィルタを用いるとともに、各周波数帯域におけるリミットレベルを、隣接する周波数帯域で互いにオーバラップするようなフィルタ（以下、これを「オーバラップフィルタ」と称する）を用いて信号を分割（抽出）し、これらの信号に基づいて設定する。オーバラップフィルタを用いることで不感帯を除去し、リミットレベルを適切に設定できる。オーバラップフィルタでは、入力音声信号を少なくとも相対的に低域の第１成分に分割する第１フィルタ要素及び相対的に高域の第２成分に分割する第２フィルタ要素を備え、第１フィルタ要素の高域側カットオフ周波数を第２フィルタ要素の低域側カットオフ周波数以上として第１成分と第２成分が互いにオーバラップするように分割する。勿論、分割すべき周波数帯域は２つ以上とすることができ、３つに分割する場合には、入力音声信号を低域成分、中域成分、高域成分にそれぞれ分割する低域フィルタ要素、中域フィルタ要素及び高域フィルタ要素を備え、低域フィルタ要素の高域側カットオフ周波数を中域フィルタ要素の低域側カットオフ周波数以上とし、かつ中域フィルタ要素の高域側カットオフ周波数を高域フィルタ要素の低域側カットオフ周波数以上として低域成分と中域成分が互いにオーバラップするとともに中域成分と高域成分が互いにオーバラップするように分割する。

そして、オーバラップフィルタで周波数帯域毎にリミットレベルを設定し、従来のクロスオーバフィルタで入力音声信号を少なくとも相対的に低域の第１成分と相対的に高域の第２成分に分割し、周波数帯域毎に設定されたリミットレベルでリミット処理を実行する。各周波数帯域でリミット処理を実行した後、各周波数帯域の信号を合成する。

以上のように、クロスオーバフィルタとオーバラップフィルタを組み合わせることで、不感帯を除去しつつ、周波数特性がフラットなマルチバンドリミット機能を実現できる。

なお、マルチバンドリミッタを録音後の編集作業等で使用する場合には、予め入力される音の特性が分かっているので、クロスする周波数をユーザが変更できる設計とすることで不感帯の影響を避けることが可能ともいえるが、例えばフィールド録音等の現場では予め入力される音の特性がわかっていないので、予めクロスする周波数を設定することはできない。本実施形態は、必ずしもこれに限定されるものではないが、フィールド録音等のように予め入力される音の特性が分かっていない場合に特に有効である。

＜構成＞
次に、本実施形態に係る録音装置の具体的な構成について、ＨＤＭＩ端子を備えた録音装置を例にとり説明する。但し、本発明においてＨＤＭＩ端子は必須の構成要素ではない。

録音装置は、ＰＣＭレコーダであり、音声信号を非可逆圧縮しないリニアＰＣＭ：ＷＡＶフォーマットで記録する。但し、ＭＰ３等の非可逆圧縮形式に対応していてもよい。録音装置は、例えばＨＤＭＩ接続されたカメラからのＨＤＭＩ信号に含まれる映像信号を受信し、映像信号についてはＨＤＭＩリピータ機器としてそのままＨＤＭＩ接続されたバックアップ録画機等に出力する。他方、録音装置は、接続されたマイクから入力されたアナログオーディオ信号をデジタル信号に変換し、カメラからのＨＤＭＩ信号のオーディオＣＨにエンベデッドしてＨＤＭＩ接続されたバックアップ録画機等に出力する。

バックアップ録画機は、ＨＤＭＩ接続された録音装置から、カメラで撮影された映像信号と、録音装置で録音されるオーディオ信号をともにＨＤＭＩで受信することとなり、たとえ音声入力端子としてアナログ音声入力端子しか備えていなくとも、ＨＤＭＩ入力端子から高品質のオーディオ信号を入力することができる。

図１は、録音装置の全体構成ブロック図である。録音装置は、ＨＤＭＩ入力端子（ＨＤＭＩＩＮ）１３０、ＨＤＭＩ出力端子（ＨＤＭＩＯＵＴ）１３２、ＨＤＭＩレシーバ１０３、ＨＤＭＩトランスミッタ１４０、ＣＰＵ１０２、ＣＰＬＤ（コンプレックスプログラマブルロジックデバイス）１３４、オーディオＣＯＤＥＣ１０４、及びＰＧＡ（プログラマブルゲインアンプ（ＰＧＡ）１３６を備える。

ＨＤＭＩ入力端子１３０は、ＨＤＭＩケーブルを介してカメラと接続される。

ＨＤＭＩレシーバ１０３は、ＨＤＭＩケーブルを介してカメラから伝送されたＴＭＤＳ信号、ＴＭＤＳクロック信号から、ＬＲＣＫ信号、ＢＣＬＫ（又はＳＣＬＫ）信号、データ信号、及びＭＣＬＫ信号を出力する。ＨＤＭＩレシーバ１０３には、Ｉ２ＣバスでＣＰＵ１０２が接続され、ＣＰＵ１０２はＨＤＭＩレシーバ１０３の動作を制御する。ＨＤＭＩレシーバ１０３は、ＨＤＭＩリピータ機器としてデータ信号に含まれる映像信号をそのままＨＤＭＩトランスミッタ１４０に出力する。他方、ＨＤＭＩレシーバ１０３は、データ信号に含まれるオーディオ信号をＣＰＬＤ１３４に供給する。ＣＰＬＤ１３４は、ＨＤＭＩレシーバ１０３から出力されるオーディオ信号を受け取ってマルチプレクサ（ＭＵＸ）１３６に入力するとともにＣＰＵ１０２に出力する。

他方、マイクから入力されたアナログオーディオ信号は、ＰＧＡ１３６でゲイン調整され、オーディオＣＯＤＥＣ１０４でデジタル信号に変換されてＣＰＬＤ１３４に供給される。ＰＧＡ１３６のゲインは、ＣＰＵ１０２で制御される。ＣＰＬＤ１３４は、マイクから入力されたアナログオーディオ信号をＣＰＵ１０２に供給し、ＣＰＵ１０２においてマルチバンドリミット処理を施して録音する他、必要に応じてＨＤＭＩレシーバ１０３からのオーディオ信号にエンベデッド処理する。エンベデッド（多重化）された信号は、ＨＤＭＩトランスミッタ１４０に出力される。ＨＤＭＩトランスミッタ１４０は、ＨＤＭＩレシーバ１０３からの映像信号、及びＣＰＬＤ１３４でマイクオーディオ信号がエンベデッドされたオーディオ信号をＨＤＭＩ出力端子１３２に供給する。

以下では、マイクから入力されデジタル信号に変換されたオーディオ信号をＣＰＵ１０２で処理し（マルチバンドリミット処理を含む）、オーディオデータとしてＳＤカードメモリ等の半導体メモリに録音する場合の処理について説明する。

ＣＰＵ１０２は、フラッシュメモリ１１０及びＳＤＲＡＭ１１１をそれぞれプログラムメモリ及びワーキングメモリとして、処理プログラムを読み出してマルチバンドリミット処理を実行する。ＣＰＵ１０２は、フラッシュメモリ１１０、あるいは図示しないＳＤカードコネクタに装着されたＳＤカードメモリに処理したオーディオデータを記録することで録音する。

図２は、ＣＰＵ１０２が処理プログラムを実行することで実現されるマルチバンドリミット処理の機能ブロック図を示す。従って、図２の各機能は、具体的なハードウェア回路として実現されるのではなく、ＣＰＵ１０２が処理プログラムの各機能モジュールを実行することで実現される。

マルチバンドリミット機能は、クロスオーバフィルタ部２００と、オーバラップフィルタ部２０２と、コントロールゲイン（ＣＧ）２０４，２０６，２０８と、乗算部２１０，２１２，２１４と、加算部２１６から構成される。クロスオーバフィルタ部２００は入力音声信号を低域成分、中域成分、高域成分に分割する分割部として機能し、オーバラップフィルタ部２０２，ＣＧ２０４，２０６，２０８、及び乗算部２１０，２１２，２１４はリミッタ部として機能し、加算部２１６は３つの信号成分を合成する合成部として機能する。

クロスオーバフィルタ部２００は、従来と同様に、隣接する周波数帯域と−６ｄＢでクロスするようなフィルタ特性で入力音声信号を低域（Ｌ）、中域（Ｍ）、高域（Ｈ）に分割する。低域成分は乗算部２１０に出力され、中域成分は乗算部２１２に出力され、高域成分は乗算部２１４に出力される。

オーバラップフィルタ部２０２は、同様に、入力音声信号を低域、中域及び高域に分割するが、クロスオーバフィルタ部２００のように−６ｄＢでクロスするようなフィルタ特性ではなく、隣接する周波数帯域で互いにオーバラップするようなフィルタ特性を有する。

低域成分はＣＧ２０４に出力され、中域成分はＣＧ２０６に出力され、高域成分はＣＧ２０８に出力される。

ＣＧ２０４は、低域成分からコントロールゲインを設定し、乗算部２１０に出力する。具体的には、低域成分の信号レベルを閾値（スレッショルド）と比較し、信号レベルが閾値を超える場合にこれを制限すべくゲイン係数を小さく設定して乗算部２１０に出力する。

低域成分は、オーバラップフィルタ部２０２からの信号であるから、従来のように減衰された後の信号レベルを閾値と比較することがなく、信号レベルが閾値を超える場合に確実にゲイン係数を小さく設定できる。

乗算部２１０は、ＣＧ２０４からのコントロールゲイン係数を低域成分に乗算することでそのレベルを制限し、低域リミッタとして動作する。

ＣＧ２０６は、中域成分からコントロールゲインを設定し、乗算部２１２に出力する。具体的には、中域成分の信号レベルを閾値（スレッショルド）と比較し、信号レベルが閾値を超える場合にこれを制限すべくゲイン係数を小さく設定して乗算部２１２に出力する。

中域成分も、オーバラップフィルタ部２０２からの信号であるから、従来のように減衰された後の信号レベルを閾値と比較することがなく、信号レベルが閾値を超える場合に確実にゲイン係数を小さく設定できる。乗算部２１２は、ＣＧ２０６からのコントロールゲイン係数を中域成分に乗算することでそのレベルを制限し、中域リミッタとして動作する。

ＣＧ２０８は、高域成分からコントロールゲインを設定し、乗算部２１４に出力する。具体的には、高域成分の信号レベルを閾値（スレッショルド）と比較し、信号レベルが閾値を超える場合にこれを制限すべくゲイン係数を小さく設定して乗算部２１４に出力する。

高域成分も、オーバラップフィルタ部２０２からの信号であるから、従来のように減衰された後の信号レベルを閾値と比較することがなく、信号レベルが閾値を超える場合に確実にゲイン係数を小さく設定できる。乗算部２１４は、ＣＧ２０８からのコントロールゲイン係数を高域成分に乗算することでそのレベルを制限し、高域リミッタとして動作する。

乗算部２０４からのリミット処理された低域成分、乗算部２１０からのリミット処理された中域成分、及び乗算部２１４からのリミット処理された高域成分は、加算部２１６で合成されて出力される。

図３Ａ及び図３Ｂは、本実施形態のマルチバンドリミット処理の特性図である。図３Ａは、クロスオーバフィルタ部２００のフィルタ特性である。図４Ａと同様に、隣接する周波数帯域と−６ｄＢでクロスする特性である。

他方、図３Ｂは、オーバラップフィルタ部２０２のフィルタ特性であり、周波数帯域を低域、中域、高域にそれぞれ分割する低域フィルタ、中域フィルタ、高域フィルタにおいて、低域フィルタと中域フィルタはハッチングで示すオーバラップ部３００で互いにオーバラップし、中域フィルタと高域フィルタはハッチングで示すオーバラップ部４００で互いにオーバラップする。すなわち、オーバラップ部３００の周波数帯域の信号成分は、低域フィルタで抽出されるとともに中域フィルタでも抽出され、オーバラップ部４００の周波数帯域の信号成分は、中域フィルタで抽出されるとともに高域フィルタでも抽出される。低域フィルタのカットオフ周波数をｆＬｃ、中域フィルタの低域側カットオフ周波数をｆＭＬｃ、高域側カットオフ周波数をｆＭＨｃ、高域フィルタのカットオフ周波数をｆＨｃとすると、オーバラップフィルタ部２０２では、
ｆＭＬｃ≦ｆＬｃ
ｆＨｃ≦ｆＭＨｃ
が成立する。より特定的には、
ｆＭＬｃ≦ｆＬｃ＜ｆＨｃ≦ｆＭＨｃ
である。

なお、クロスオーバフィルタ部２００における低域フィルタのカットオフ周波数をｆＬｃ’、中域フィルタの低域側カットオフ周波数をｆＭＬｃ’、高域側カットオフ周波数をｆＭＨｃ’、高域フィルタのカットオフ周波数をｆＨｃ’とすると、
ｆＬｃ’＜ｆＭＬｃ’
ｆＭＨｃ’＜ｆＨｃ’
である。

図３Ｃは、オーバラップフィルタ部２０２を構成するフィルタ要素である低域フィルタ（Ｌ）、中域フィルタ（Ｍ）、高域フィルタ（Ｈ）の周波数特性をそれぞれ分けて示す。また、それぞれのフィルタのカットオフ周波数の大小関係を示す。さらに、クロスオーバフィルタ部２００のフィルタ要素もこれと併せて示す。

オーバラップフィルタ部２０２の低域フィルタにより低域成分が抽出され、中域フィルタにより中域成分が抽出され、高域フィルタにより高域成分が抽出され、それぞれの周波数帯域でコントロールゲインが決定されてリミット処理が実行される。オーバラップ部３００，４００が存在し、この部分では信号成分は減衰しないので、適切なリミッタレベルが設定され、不感帯のないリミッタレベルが得られる。

図３Ａ〜図３Ｃに示されるように、本実施形態では、従来のように
周波数帯域分割（−６ｄＢクロス）→帯域毎のリミット処理→合成
という処理の流れではなく、
周波数帯域分割（−６ｄＢクロス）→周波数帯域分割（オーバラップ）→コントロールゲイン設定→帯域毎のリミット処理→合成
という処理の流れである。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

例えば、本実施形態では、ＣＰＵ１０２がプログラムメモリに記憶された処理プログラムを読み出して実行することでマルチバンドリミット処理を実現しており、ＣＰＵ１０２をマルチバンドリミッタとして機能させているが、ＤＳＰで実現してもよく、あるいはデジタルフィルタ回路等の特定のハードウェア回路として実現してもよい。フィルタとしては、位相特性の線形性が維持されるＦＩＲ（有限インパルス応答）フィルタを使用するのが好適であるが、これに限定されない。但し、ＦＩＲフィルタは、必要な特性を得るためには次数を高くする必要があり、処理能力が相対的に低いＣＰＵあるいはＤＳＰでは実現することが困難な場合ある。このような場合、ＦＩＲフィルタではなくＩＩＲ（無限インパルス応答）フィルタを用いることが好適であり、ＩＩＲフィルタではＦＩＲフィルタに比べて位相特性が線形でないため分割後に合成を行うと周波数特性がフラットでなくなるが、本実施形態のようにオーバラップフィルタ部２０２で分割された音声信号からコントロールゲインだけを設定し、実際のリミット処理はクロスオーバフィルタ部２００で分割された信号に対して実行することで周波数特性をフラットに維持できる。

２次ＩＩＲフィルタによるＬＰＦ（ローパスフィルタ）を通過した信号は、ＬＰＦのカットオフ周波数と一致する周波数の信号に対して位相が９０度遅れる。同様に、２次ＩＩＲフィルタによるＨＰＦ（ハイパスフィルタ）を通過した信号は、ＨＰＦのカットオフ周波数と一致する周波数の信号に対して位相が９０度進む。このとき、カットオフ周波数は３ｄＢ低下する。よって、オーバラップフィルタとトリミングフィルタを直列に通すと、各フィルタのカットオフ周波数の違いから、位相関係が崩れてしまう。オーバラップフィルタは、リミッタのコントロールゲインを算出するためであり、レベルさえ検出できればよい。クロスオーバフィルタにおいても、位相関係を考慮すると、カットオフ周波数でクロスさせることが望ましい。しかし、カットオフ周波数でクロスさせると、−３ｄＢのポイントであるため、再合成時にゲインアップしてしまう。そこで、ＬＰＦとＨＰＦを、それぞれ同じカットオフ周波数で２段直列に接続する。同じカットオフ周波数で２段通過させると、カットオフ周波数において６ｄＢ低下するとともに、９０度×２＝１８０度の位相ずれが生じる。位相関係が明確なカットオフ周波数において、かつ、それが−６ｄＢのポイントでクロスさせることができる。また、ＬＰＦ×２で１８０度の遅れ、ＨＰＦ×２＝１８０度の進みとなるため、再合成時に位相関係が元に戻る。

なお、処理プログラムは、予めフラッシュメモリに記憶しておく他に、インターネット等のネットワーク経由でサーバからダウンロードして録音装置のメモリに格納してもよい。処理プログラムは録音用のアプリケーションとして提供されてもよく、この場合には当該録音用のアプリケーションをダウンロードして実行する機器は専用の録音装置である必要はなく、ＣＰＵ、メモリ、入出力インタフェース、通信インタフェースを備える任意の携帯情報端末、例えばスマートフォンであってもよい。

また、本実施形態において、ＣＰＬＤ１３４は、エンベデッド処理等に必要であるが、単に録音する場合にはＣＰＬＤ１３４は不要である。

また、本実施形態では、クロスオーバフィルタ部２００及びオーバラップフィルタ部２０２で入力音を低域、中域、高域の３つの周波数帯域に分割しているが、これに限定されるものではなく、２つの周波数帯域に分割してもよく、あるいは４つ以上の周波数帯域に分割してもよい。２つに分割する場合、図２の構成においてクロスオーバフィルタ部２００で入力信号を低域成分及び高域成分に分割し、オーバラップフィルタ部２０２で入力音声信号を低域成分及び高域成分に分割し、ＣＧ２０４、２０８でそれぞれ低域及び高域のコントロールゲインを設定し、乗算部２１０でクロスオーバフィルタ部２００からの低域成分のレベルをＣＧ２０４からのコントロールゲインで制限し、乗算部２１４でクロスオーバフィルタ部２００からの高域成分のレベルをＣＧ２０８からのコントロールゲインで制限すればよい。この場合において、第１フィルタ要素及び第２フィルタ要素はクロスオーバフィルタ部２００での低域フィルタ及び高域フィルタにそれぞれ対応し、第３フィルタ要素及び第４フィルタ要素はオーバラップフィルタ部２０２での低域フィルタ及び高域フィルタにそれぞれ対応する。クロスオーバフィルタ部２００での帯域分割数とオーバラップフィルタ部２０２での帯域分割数は同一である。

１０２ＣＰＵ、１１０フラッシュメモリ、１１１ＳＤＲＡＭ、１３４ＣＰＬＤ、２００クロスオーバフィルタ部、２０２オーバラップフィルタ部、２０４，２０６，２０８ＣＧ（コントロールゲイン）、２１０，２１２，２１４乗算部、２１６加算部、３００，４００オーバラップ部。

Claims

入力音声信号を少なくとも相対的に低域の第１成分に分割する第１フィルタ要素及び相対的に高域の第２成分に分割する第２フィルタ要素を備え、前記第１フィルタ要素の高域側カットオフ周波数を前記第２フィルタ要素の低域側カットオフ周波数より小さくするとともに所定の減衰量において前記第１成分と前記第２成分の減衰量がクロスするように分割する分割部と、
前記入力音声信号を少なくとも相対的に低域の第３成分に分割する第３フィルタ要素及び相対的に高域の第４成分に分割する第４フィルタ要素を備え、前記第３フィルタ要素の高域側カットオフ周波数を前記第４フィルタ要素の低域側カットオフ周波数以上として前記第３成分と前記第４成分が互いにオーバラップするように分割し、前記第３成分に応じて第１コントロールゲインを設定するとともに、前記第４成分に応じて第２コントロールゲインを設定し、前記第１コントロールゲインを用いて前記第１成分のレベルを制限し、前記第２コントロールゲインを用いて前記第２成分のレベルを制限するリミット処理を行うリミット部と、
リミット処理された第１成分及びリミット処理された第２成分を合成して出力する合成部と、
を備えるマルチバンドリミッタ。
請求項１記載のマルチバンドリミッタにおいて、
前記分割部は、前記入力音声信号を低域成分、中域成分、高域成分にそれぞれ分割し、
前記リミット部は、前記入力音声信号を低域成分、中域成分、高域成分にそれぞれ分割する低域フィルタ要素、中域フィルタ要素及び高域フィルタ要素を備え、前記低域フィルタ要素の高域側カットオフ周波数を前記中域フィルタ要素の低域側カットオフ周波数以上とし、かつ前記中域フィルタ要素の高域側カットオフ周波数を前記高域フィルタ要素の低域側カットオフ周波数以上として前記低域成分と前記中域成分が互いにオーバラップするとともに前記中域成分と前記高域成分が互いにオーバラップするように分割し、前記低域成分、前記中域成分及び前記高域成分それぞれにおいてコントロールゲインを設定してリミット処理を行い、
前記合成部は、リミット処理された低域成分、中域成分及び高域成分を合成して出力する、
マルチバンドリミッタ。
請求項１，２のいずれかに記載のマルチバンドリミッタにおいて、
前記分割部は、前記所定の減衰量を−６ｄＢとする、
マルチバンドリミッタ。
請求項１〜３のいずれかに記載のマルチバンドリミッタと、
前記マルチバンドリミッタからの出力信号を記録する記録部と、
を備える録音装置。
コンピュータのプロセッサを、
入力音声信号を少なくとも相対的に低域の第１成分に分割する第１フィルタ要素及び相対的に高域の第２成分に分割する第２フィルタ要素を備え、前記第１フィルタ要素の高域側カットオフ周波数を前記第２フィルタ要素の低域側カットオフ周波数より小さくするとともに所定の減衰量において前記第１成分と前記第２成分の減衰量がクロスするように分割する分割部と、
前記入力音声信号を少なくとも相対的に低域の第３成分に分割する第３フィルタ要素及び相対的に高域の第４成分に分割する第４フィルタ要素を備え、前記第３フィルタ要素の高域側カットオフ周波数を前記第４フィルタ要素の低域側カットオフ周波数以上として前記第３成分と前記第４成分が互いにオーバラップするように分割し、前記第３成分に応じて第１コントロールゲインを設定するとともに、前記第４成分に応じて第２コントロールゲインを設定し、前記第１コントロールゲインを用いて前記第１成分のレベルを制限し、前記第２コントロールゲインを用いて前記第２成分のレベルを制限するリミット処理を行うリミット部と、
リミット処理された第１成分及びリミット処理された第２成分を合成して出力する合成部
として機能させるプログラム。