JP2018133660A - Audio-signal compensation device, audio-signal compensation method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、音声信号補償装置、音声信号補償方法、及びプログラムに関し、特に、マルチチャンネルで構成された音声信号(音響信号)を騒音環境下で複数のスピーカにより再生するときに、聴感上自然に聞くことができるようにする音声信号補償装置、音声信号補償方法、及びプログラムに関する。 The present invention relates to an audio signal compensation device, an audio signal compensation method, and a program, and more particularly, when a multi-channel audio signal (acoustic signal) is reproduced by a plurality of speakers in a noisy environment, it is naturally natural to hear. The present invention relates to an audio signal compensation device, an audio signal compensation method, and a program that enable listening.
パブリックビューイングや展示会場で番組音を再生する際は、その環境の暗騒音や人が行き交うことにより発せられる騒音のため、再生される音声信号が聞き取りにくくなったり、音質が劣化することがある。そこで、従来より、周囲の騒音のレベルに応じて自動的に信号レベルを調整し、聞きやすい状況を維持する自動音量制御が提案されている(例えば、特許文献1〜3)。これらの特許文献に記載の発明は、騒音のある環境における再生音声信号に対して、マスキングを補償する適応音質音量制御を行うものである。
When playing program sounds in public viewing or at exhibition halls, the sound signals that are played may be difficult to hear or the sound quality may deteriorate due to background noise or noise generated by people coming and going. . Therefore, conventionally, automatic volume control has been proposed that automatically adjusts the signal level according to the level of ambient noise and maintains an easy-to-hear situation (for example,
音質を保持しながら周囲騒音に対して音声信号を補償する方法として、MAEQ(Masking Adaptation EQualizer)法が注目されている(非特許文献1)。MAEQ法は、周波数範囲ごとに騒音によるマスキング量を補償するもので、騒音がない場合でのラウドネスと一致するように補償量を決定するアルゴリズムである。図13に、MAEQ法の概要を示す。図13の左側の図が音声信号と騒音の関係の一例を示しており(横軸が周波数、縦軸が信号レベル)、棒グラフが音声信号の帯域ごとのレベルであり、横線が騒音の帯域ごとのレベルである。そして、帯域ごとに音声信号と騒音のレベル差を求め、そのレベル差に基づいて各帯域の補償量を求める。例えば、補償量は次式(1)で求められる。 A MAEQ (Masking Adaptation EQualizer) method has attracted attention as a method for compensating an audio signal for ambient noise while maintaining sound quality (Non-patent Document 1). The MAEQ method compensates for the masking amount due to noise for each frequency range, and is an algorithm for determining the compensation amount so as to coincide with the loudness when there is no noise. FIG. 13 shows an outline of the MAEQ method. The diagram on the left side of FIG. 13 shows an example of the relationship between the audio signal and noise (the horizontal axis is frequency, the vertical axis is signal level), the bar graph is the level for each audio signal band, and the horizontal line is for each noise band. Level. Then, a level difference between the voice signal and the noise is obtained for each band, and a compensation amount for each band is obtained based on the level difference. For example, the compensation amount is obtained by the following equation (1).
M = 0.0073(S−N)2 − 0.53(S−N) + 7.31 −−−−−(1)
M:帯域ごとの音声信号への補償量[dB]
S:音声信号の帯域レベル[dB]
N:騒音の帯域レベル[dB]
M = 0.0073 (S-N) 2 - 0.53 (S-N) + 7.31 ----- (1)
M: Compensation amount to sound signal for each band [dB]
S: Band level of audio signal [dB]
N: Noise band level [dB]
図13の右側の図は、音声信号(棒グラフ)に、帯域ごとの音声信号の補償量(上向き矢印)を加えた状態を表わしており、破線の横線が、補償後の音声信号の帯域ごとのレベルを示す。この補償により、各帯域で音声信号レベルが騒音レベルを越えるようになり、騒音特性によらず、騒音が無いときと同様に再生音声を聞き取ることができる。 The diagram on the right side of FIG. 13 shows a state in which the audio signal compensation amount (upward arrow) for each band is added to the audio signal (bar graph), and the broken horizontal line indicates the frequency of each audio signal after compensation. Indicates the level. With this compensation, the sound signal level exceeds the noise level in each band, and the reproduced sound can be heard in the same manner as when there is no noise regardless of the noise characteristics.
上記した従来技術では、補償対象となる音声信号が1つであることを想定しているため、音声信号を多チャンネル(多スピーカ)で再生する際、1つ1つのチャンネルの音声信号に対して、それぞれ騒音によるマスキングの補償を行うか、或いは、全チャンネルを足し合わせた1つの音声信号に対してマスキングの補償を行うといった単純な補償を行うと、聴取点で再生された音声信号が足し合わされたとき、音声信号によっては補償に過不足が生じることがある。 In the above-described prior art, since it is assumed that there is one audio signal to be compensated, when reproducing the audio signal with multiple channels (multiple speakers), the audio signal of each channel is processed. If simple compensation such as compensation for noise masking or masking compensation for a single audio signal with all channels added together, the audio signal reproduced at the listening point is added. Depending on the audio signal, the compensation may be excessive or insufficient.
図14に、複数の音声信号に対して補償を行う、従来技術の概念図を示す。従来は、例えば、2つのチャンネルの音声信号a,bについてそれぞれ独立に補償を行い、雑音レベルを越えるように音声信号aに補償量αを加えて信号レベルをa+αとし、音声信号bに補償量βを加えて信号レベルをb+βとしている。そして、音声信号a+αをAチャンネルのスピーカAchから再生し、音声信号b+βをBチャンネルのスピーカBchから再生する。このとき、Aチャンネルの音声とBチャンネルの音声が、互いに独立した音声である場合はこのような補償方法で問題は無いが、両チャンネルが同じ音声であると、聴取点では両チャンネルの音声が足されて一つの音声として聞こえる。 FIG. 14 shows a conceptual diagram of the prior art in which compensation is performed for a plurality of audio signals. Conventionally, for example, the audio signals a and b of the two channels are compensated independently, the compensation amount α is added to the audio signal a so as to exceed the noise level, the signal level is a + α, and the audio signal b is compensated. The signal level is set to b + β by adding β. The audio signal a + α is reproduced from the A channel speaker Ach, and the audio signal b + β is reproduced from the B channel speaker Bch. At this time, when the A channel sound and the B channel sound are independent from each other, there is no problem with such a compensation method. However, when both channels are the same sound, the sound of both channels is heard at the listening point. It is added and heard as one voice.
したがって、複数のチャンネルに同一の成分が小さいレベルで入っている場合に、チャンネルごとに騒音によるマスキングの補償を行ってしまうと、聴取点で足し合わされたときに、必要以上に補償量が大きくなってしまったり、補償が特定の帯域に集中して音質が崩れてしまうという問題が生じる。一方で別々のチャンネルに異なる音響事象が含まれているにもかかわらず、全体を足し合わせた1つの信号に対してマスキングによる補償量を決定すると、個々の音響事象に対するマスキング量が考慮されずに補償が不足してしまうという問題がある。 Therefore, if the same component is contained in multiple channels at a low level, if compensation for noise masking is performed for each channel, the amount of compensation will be larger than necessary when added at the listening point. Or the compensation is concentrated on a specific band and the sound quality deteriorates. On the other hand, even if different acoustic events are included in different channels, the amount of masking for each acoustic event is not considered when the compensation amount by masking is determined for one signal that is added together. There is a problem of lack of compensation.
従って、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、多チャンネルで構成された音声信号を多スピーカで再生する際に、再生された音声信号が聴取点で足し合わされた状態で聞いても聴感上自然に聞くことができる音声信号補償装置、音声信号補償方法、及びプログラムを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention made in view of the above-described problems is that when a multi-channel audio signal is reproduced by a multi-speaker, the reproduced audio signal is added at the listening point. An object of the present invention is to provide an audio signal compensation device, an audio signal compensation method, and a program that can be heard naturally even after listening.
上記課題を解決するために本発明に係る音声信号補償装置は、マルチチャンネル音声信号の相互の相関係数を算出するチャンネル信号間相関算出部と、チャンネル音声信号間の前記相関係数が所定の閾値よりも高い全てのチャンネル音声信号の周波数成分同士を足し合わせて高相関チャンネル合成信号を生成する高相関チャンネル合成部と、前記高相関チャンネル合成信号及び高相関チャンネル合成信号生成に用いられなかった各チャンネル音声信号のレベルを算出する音声信号レベル算出部と、前記マルチチャンネル音声信号以外の追加音声信号のレベルを算出する追加音声信号レベル算出部と、前記高相関チャンネル合成信号及び高相関チャンネル合成信号生成に用いられなかった各チャンネル信号のレベルと、前記追加音声信号のレベルから、各チャンネル音声信号の補償量を算出する、マルチチャンネル音声信号補償量算出部と、前記補償量をもとにマルチチャンネル音声信号を補償するマルチチャンネル音声信号補償部と、を有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, an audio signal compensator according to the present invention includes an inter-channel signal correlation calculation unit that calculates a correlation coefficient between multi-channel audio signals, and the correlation coefficient between channel audio signals is a predetermined value. A high correlation channel synthesis unit that generates a highly correlated channel synthesized signal by adding together the frequency components of all channel audio signals that are higher than the threshold, and was not used for the generation of the highly correlated channel synthesized signal and the highly correlated channel synthesized signal. An audio signal level calculation unit that calculates the level of each channel audio signal, an additional audio signal level calculation unit that calculates the level of an additional audio signal other than the multi-channel audio signal, the high correlation channel synthesis signal, and the high correlation channel synthesis The level of each channel signal that was not used for signal generation and the level of the additional audio signal. A multi-channel audio signal compensation amount calculating unit that calculates a compensation amount of each channel audio signal, and a multi-channel audio signal compensation unit that compensates the multi-channel audio signal based on the compensation amount. And
また、前記音声信号補償装置は、前記マルチチャンネル音声信号の相互の相関係数の算出、前記高相関チャンネル合成信号の生成、音声信号のレベルの算出、及び前記マルチチャンネル音声信号の補償量の算出を、予め規定された周波数範囲ごとに行い、前記マルチチャンネル音声信号の周波数特性の補償を行うことが望ましい。 The audio signal compensator calculates a correlation coefficient between the multi-channel audio signals, generates the highly correlated channel synthesized signal, calculates a level of the audio signal, and calculates a compensation amount of the multi-channel audio signal. Is preferably performed for each frequency range defined in advance to compensate for the frequency characteristics of the multi-channel audio signal.
また、前記音声信号補償装置は、前記チャンネル信号間相関算出部が、入力された全てのチャンネル音声信号について、異なる2つのチャンネルの組み合せに対する相関係数を算出することが望ましい。 In the audio signal compensator, it is preferable that the correlation calculation unit between channel signals calculates a correlation coefficient for a combination of two different channels for all input channel audio signals.
また、前記音声信号補償装置は、前記チャンネル信号間相関算出部が、入力されたチャンネル音声信号のうち予め規定したレベルよりも大きいチャンネル又は最大信号レベルから所定範囲内のレベルにあるチャンネルを選択し、前記選択された全てのチャンネルについて、異なる2つのチャンネルの組み合せに対する相関係数を算出することが望ましい。 In the audio signal compensator, the inter-channel signal correlation calculation unit selects a channel that is higher than a predetermined level or a channel that is within a predetermined range from a maximum signal level among the input channel audio signals. It is desirable to calculate a correlation coefficient for a combination of two different channels for all the selected channels.
また、前記音声信号補償装置は、前記チャンネル信号間相関算出部が、入力されたチャンネル音声信号のうち予め規定したレベルよりも大きいチャンネル又は最大信号レベルから所定範囲内のレベルにあるチャンネルを選択し、前記選択されたそれぞれのチャンネルに対して予め規定された相関が高いと想定される事前設定チャンネルセットを求め、その後、前記選択されたチャンネルと対応する前記事前設定チャンネルセット内のチャンネルの組み合せに対する相関係数を算出することが望ましい。 In the audio signal compensator, the inter-channel signal correlation calculation unit selects a channel that is higher than a predetermined level or a channel that is within a predetermined range from a maximum signal level among the input channel audio signals. Determining a preset channel set that is assumed to have a high predefined correlation for each of the selected channels, and then combining the channels in the preset channel set corresponding to the selected channel It is desirable to calculate a correlation coefficient for.
また、前記音声信号補償装置は、前記チャンネル信号間相関算出部が、予め相関の高いチャンネルの組み合わせが明示されている場合に、相関係数計算をスキップして前記高相関チャンネル合成部に加算するチャンネルの組み合わせ情報を出力することが望ましい。 In the audio signal compensation device, the correlation calculation unit between channel signals skips correlation coefficient calculation and adds the correlation coefficient calculation unit to the high correlation channel synthesis unit when a combination of channels having a high correlation is specified in advance. It is desirable to output channel combination information.
また、前記音声信号補償装置は、前記チャンネル信号間相関算出部は、チャンネル音声信号間の相互相関関数を求め、前記相互相関関数の予め規定した時間差内で最も大きい関数値を、前記チャンネル音声信号間の相関係数として用いることが望ましい。 In the audio signal compensator, the inter-channel signal correlation calculating unit obtains a cross-correlation function between the channel audio signals, and sets the largest function value within a predetermined time difference of the cross-correlation function as the channel audio signal. It is desirable to use it as a correlation coefficient.
また、前記音声信号補償装置は、前記高相関チャンネル合成信号及び高相関チャンネル合成信号生成に用いられなかった各チャンネル音声信号のレベルと、前記追加音声信号のレベルに基づいて、マルチチャンネル音声信号の補償を周波数範囲で選択的に行うことが望ましい。 Further, the audio signal compensator is configured to generate a multi-channel audio signal based on a level of each channel audio signal not used for generating the high correlation channel composite signal and the high correlation channel composite signal and a level of the additional audio signal. It is desirable to perform compensation selectively in the frequency range.
また、前記音声信号補償装置は、前記高相関チャンネル合成信号及び高相関チャンネル合成信号生成に用いられなかった各チャンネル信号と、追加音声信号との前記予め規定された周波数範囲ごとのレベル差が予め規定した範囲以内にあるときのみ、補償を行うこと、予め与えられた全体の補償量の上限に合わせて、優先度の高い帯域又はチャンネルから順に補償し、補償量が前記上限を上回った時点で未補償の帯域又はチャンネルへの補償処理を省略すること、又は予め規定したレベルよりも高いチャンネル音声信号を選択し、選択された当該チャンネル全体の予め規定された周波数範囲ごとの平均レベルを算出し、算出した平均レベルと、追加信号の当該周波数範囲ごとのレベルとのレベル差を用いて、補償範囲を決定すること、のいずれかにより補償を行う範囲を選択することが望ましい。 In addition, the audio signal compensator is configured such that a level difference between each channel signal that is not used for generating the high correlation channel combined signal and the high correlation channel combined signal and the additional audio signal for each predetermined frequency range is set in advance. Compensate only when it is within the specified range. Compensate in order from the highest priority band or channel according to the upper limit of the overall compensation amount given in advance, and when the compensation amount exceeds the upper limit. Omit compensation processing for uncompensated bands or channels, or select a channel audio signal that is higher than a pre-defined level, and calculate the average level for each pre-defined frequency range of the entire selected channel. Determining the compensation range using the level difference between the calculated average level and the level of each additional frequency range of the additional signal. It is desirable to select the range to be compensated by either.
また、本発明に係る音声信号補償方法は、マルチチャンネル音声信号の相互の相関係数を算出し、チャンネル音声信号間の前記相関係数が所定の閾値よりも高い全てのチャンネル音声信号の周波数成分同士を足し合わせて高相関チャンネル合成信号を生成し、前記高相関チャンネル合成信号及び高相関チャンネル合成信号生成に用いられなかった各チャンネル音声信号、並びに、前記マルチチャンネル音声信号以外の追加音声信号のレベルを算出し、前記高相関チャンネル合成信号及び高相関チャンネル合成信号生成に用いられなかった各チャンネル信号のレベルと、前記追加音声信号のレベルから、各チャンネル音声信号の補償量を算出し、前記補償量をもとにマルチチャンネル音声信号を補償することを特徴とする。 Also, the audio signal compensation method according to the present invention calculates the mutual correlation coefficient of multi-channel audio signals, and the frequency components of all channel audio signals in which the correlation coefficient between the channel audio signals is higher than a predetermined threshold. A high correlation channel composite signal is generated by adding together, and each channel audio signal not used for generating the high correlation channel composite signal and the high correlation channel composite signal, and additional audio signals other than the multi-channel audio signal A level is calculated, and a compensation amount of each channel audio signal is calculated from the level of each channel signal not used for the generation of the highly correlated channel synthesized signal and the highly correlated channel synthesized signal and the level of the additional audio signal, The multi-channel audio signal is compensated based on the compensation amount.
また、本発明に係るプログラムは、コンピュータを、前記音声信号補償装置として機能させることを特徴とする。 A program according to the present invention causes a computer to function as the audio signal compensation device.
本発明における音声信号補償装置、音声信号補償方法、及びプログラムによれば、複数のチャンネルに含まれる同一の音声信号成分を1つの信号としてとらえることができ、一方でチャンネルごとに異なる音声信号は別々に補償量を決定することで、補償量の過不足を防ぐことができる。したがって、マルチチャンネル音声信号が有するチャンネルのうち複数のチャンネルに同一の成分が含まれる場合でも、聴感上自然に聞くことができる。 According to the audio signal compensation device, the audio signal compensation method, and the program of the present invention, the same audio signal component included in a plurality of channels can be regarded as one signal, while different audio signals for each channel are separated. By determining the compensation amount, it is possible to prevent the compensation amount from being excessive or insufficient. Therefore, even when the same component is included in a plurality of channels among the channels of the multi-channel audio signal, it can be heard naturally in terms of hearing.
まず、本発明のマルチチャンネル音声信号の補償方法の原理について、図1〜図3を用いて簡単に説明する。 First, the principle of the multi-channel audio signal compensation method of the present invention will be briefly described with reference to FIGS.
図1は、チャンネル間相関の高い音声信号を補償する方法を概念的に示した図である。図1(1)に示すように、チャンネル間相関の高い音声信号(例えば、同じ音声信号)は、各チャンネルのスピーカ(Ach,Bch)で再生された後、聴取点においては合成され、一体となった音声として聴取される。 FIG. 1 is a diagram conceptually showing a method for compensating an audio signal having a high correlation between channels. As shown in FIG. 1 (1), an audio signal having a high correlation between channels (for example, the same audio signal) is reproduced by a speaker (Ach, Bch) of each channel, and then synthesized at a listening point. It will be heard as a voice.
したがって、このようなチャンネル間相関の高い音声信号は、別々に補償を行うのではなく、図1(2)に示すように、各チャンネルの音声信号a,bを加算し、足し合わせた信号(a+b)に対してマスキングによる補償量γを決定する。聴取点においては、(a+b)+γの信号レベルがあれば、雑音の影響を受けない十分な再生音声となる。そして、この補償量γを2つのチャンネルに割り当てて、スピーカAch,Bchからそれぞれ再生する。この結果、AchとBchの再生音声は、空間で加算されると適切な補償量となる。なお、チャンネル間相関の低い音声信号、すなわち、互いに独立した音声信号は、従来どおり別々に補償を行えばよい。 Therefore, such an audio signal having a high correlation between channels is not separately compensated, but as shown in FIG. 1 (2), the audio signals a and b of the respective channels are added and added together ( A compensation amount γ by masking is determined for a + b). At the listening point, if there is a signal level of (a + b) + γ, the reproduced sound is sufficiently unaffected by noise. Then, the compensation amount γ is assigned to two channels and reproduced from the speakers Ach and Bch, respectively. As a result, the reproduction sound of Ach and Bch becomes an appropriate compensation amount when added in space. Note that audio signals with low correlation between channels, that is, audio signals that are independent of each other, may be compensated separately as in the past.
よって、マルチチャンネル音声信号の相互の相関係数を算出し、チャンネル音声信号間の相関係数が高いチャンネル音声信号を足し合わせて高相関チャンネル合成信号を生成し、高相関チャンネル合成信号及びそれ以外の各チャンネル音声信号、並びに、雑音のレベルを算出し、それぞれのレベルに基づいて各チャンネル音声信号の補償量を算出し、算出された補償量をもとにマルチチャンネル音声信号を補償することができる。 Therefore, the mutual correlation coefficient of the multi-channel audio signal is calculated, and the channel audio signals having a high correlation coefficient between the channel audio signals are added to generate a highly correlated channel synthesized signal. The level of each channel audio signal and the noise level are calculated, the compensation amount of each channel audio signal is calculated based on each level, and the multi-channel audio signal is compensated based on the calculated compensation amount. it can.
図2、図3は、更に、周波数成分ごとの補償を行う方法を概念的に示した図であり、マルチチャンネル音声信号に、MAEQ法を適用する例を示している。各図は、横軸が周波数、縦軸が信号レベルであり、各処理工程における音声信号を示している。 2 and 3 are diagrams conceptually showing a method of performing compensation for each frequency component, and show an example in which the MAEQ method is applied to a multi-channel audio signal. In each figure, the horizontal axis represents the frequency, and the vertical axis represents the signal level, showing the audio signal in each processing step.
図2において、まず、(a)の段階として、Achの音声信号とBchの音声信号をそれぞれスペクトル分析し、帯域ごとに分割する。 In FIG. 2, first, as the stage (a), the Ach audio signal and the Bch audio signal are each subjected to spectrum analysis and divided into bands.
次に、(b)の段階として、同じ帯域ごとにチャンネル間の相関を計算する。図では、右下がりのハッチングで描いた帯域が信号の相関の高い帯域であり、左下がりのハッチングで描いた帯域が信号の相関の低い帯域である。 Next, as a step (b), the correlation between channels is calculated for each same band. In the figure, a band drawn with right-down hatching is a band with high signal correlation, and a band drawn with left-down hatching is a band with low signal correlation.
(c)の段階では、相関の高い帯域について、Achの音声信号とBchの音声信号を加算する。その後の処理では、高相関帯域の信号は、加算された音声信号を対象として取り扱う。一方、相関の低い帯域の音声信号は、AchとBchをそれぞれ独立した音声信号として取り扱う。 In the stage (c), the Ach audio signal and the Bch audio signal are added for a highly correlated band. In the subsequent processing, the signal in the high correlation band is handled with respect to the added audio signal. On the other hand, the audio signals in the band with low correlation handle Ach and Bch as independent audio signals.
次に、図3において、(d)の段階では、帯域ごとに音声信号を一定レベルに換算し、その後の処理で使用する各帯域における信号レベルを求める。高相関帯域については、AchとBchの加算された音声信号に対してレベル換算を行う。なお、音声信号とは別に、環境騒音の信号レベルを求めておく。環境騒音についても、スペクトルを求めた後に、音声信号と同じ帯域分割を行い、帯域ごとに騒音を一定レベルに換算し、その後の処理で使用する各帯域における騒音レベルを求める。 Next, in FIG. 3, in the stage (d), the audio signal is converted to a constant level for each band, and the signal level in each band used in the subsequent processing is obtained. For the high correlation band, level conversion is performed on the audio signal in which Ach and Bch are added. In addition, the signal level of environmental noise is obtained separately from the audio signal. Regarding the environmental noise, after obtaining the spectrum, the same band division as that of the audio signal is performed, the noise is converted into a constant level for each band, and the noise level in each band used in the subsequent processing is obtained.
(e)の段階では、帯域ごとに音声と騒音のレベル差(信号−雑音比、(S−N)dB)を算出する。低相関帯域では、Ach,Bchそれぞれ独立に音声レベルと騒音レベルを比較し、高相関帯域では、AchとBchの加算された音声レベルと騒音レベルの比較を行う。 In the stage (e), the level difference between voice and noise (signal-noise ratio, (S−N) dB) is calculated for each band. In the low correlation band, the voice level and the noise level are compared independently for each of Ach and Bch, and in the high correlation band, the voice level obtained by adding Ach and Bch is compared with the noise level.
そして、(f)の段階では、帯域ごとに音声と騒音のレベル差に基づく補償量を算出する。補償量の算出式は、例えば、MAEQ法の補償量算出式である式(1)を利用することができる。求めた補償量は、低相関帯域ではそれぞれチャンネル別の補償量として取り扱い、高相関帯域では、両チャンネル(Ach,Bch)共通の補償量として取り扱う。その後の音声再生においては、求められた帯域ごとの補償量を、各チャンネルの音声信号に加えてスピーカにより再生する。 In step (f), a compensation amount based on the level difference between voice and noise is calculated for each band. As the compensation amount calculation formula, for example, Formula (1) that is a compensation amount calculation formula of the MAEQ method can be used. The obtained compensation amount is handled as a compensation amount for each channel in the low correlation band, and is treated as a compensation amount common to both channels (Ach, Bch) in the high correlation band. In subsequent audio reproduction, the obtained compensation amount for each band is reproduced by a speaker in addition to the audio signal of each channel.
このようにして、マルチチャンネルにおける適切な補償・再生が可能となる。 In this way, appropriate compensation / reproduction in multi-channel becomes possible.
以下、本発明の具体的な実施の形態について説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described.
(実施の形態)
複数のスピーカが設置された視聴空間で、聴取エリア全体に一様に騒音が分布している環境において、本発明の音声信号補償装置を用いて音響再生を行う例を、図を用いて説明する。
(Embodiment)
An example of performing sound reproduction using the audio signal compensator of the present invention in an environment where noise is uniformly distributed over the entire listening area in a viewing space where a plurality of speakers are installed will be described with reference to the drawings. .
図4は、マルチチャンネル音響再生を行う環境の例を示したものであり、視聴エリアを囲むように10個のスピーカが配置され、各スピーカを図中左上から時計回りにsp1,sp2,・・・,sp10と呼ぶものとする。図4では、聴取者の前面に5つのスピーカ、背面に3つのスピーカ、両側に1つずつのスピーカが配置されている。視聴エリア内にはマイクロホンMを1つ設置しており、本実施例では、マイクロホンMで収録した聴取エリア内の騒音(「追加音声」と言う場合がある。)と、各スピーカで再生する10チャンネル(ch)の音声信号を入力とし、音声信号補償装置100で音声信号を調整し、各スピーカに出力するものとなっている。10チャンネルの音声信号は1chから順にsp1,sp2,sp3,・・・と割り当てられるものとする。ここで、マイクロホンMで収音する騒音は、音声信号再生時に同時に収音した信号に対し、音源分離処理などで騒音成分を取り出す処理を行った信号でもよいし、騒音が定常的な場合には事前に収音しておいた信号を用いてもよい。また、本実施例ではマイクロホンが1つで騒音を収音しているが、実際はマイクロホンを複数本設置し、各マイクロホンでの収音した信号を用いて騒音成分を取り出す処理を行ってもよい。
FIG. 4 shows an example of an environment in which multi-channel sound reproduction is performed. Ten speakers are arranged so as to surround the viewing area, and each speaker is sp1, sp2,. ., Called sp10. In FIG. 4, five speakers are arranged on the front of the listener, three speakers are arranged on the back, and one speaker is arranged on each side. One microphone M is installed in the viewing area, and in this embodiment, the noise in the listening area recorded by the microphone M (sometimes referred to as “additional voice”) and reproduction by each speaker 10. The audio signal of the channel (ch) is input, the audio signal is adjusted by the audio
図5に、本発明の音声信号補償装置100のブロック図を示す。なお、音声信号補償装置100は、音声(音響)再生装置全体の音声補償信号処理部を構成するものであっても良い。音声信号補償装置100は、信号補償量決定部110と、音声信号補償部130で構成される。
FIG. 5 shows a block diagram of the audio
信号補償量決定部110は、マルチチャンネル音声信号とマイクロホンMからの騒音(マルチチャンネル音声信号以外の追加音声信号)を入力とし、決定された補償量を音声信号補償部130に出力する。また、信号補償量決定部110には予め、再生スピーカの特性や再生環境での聴取点までの伝達関数などを入力又は登録しておくことができる。再生スピーカの周波数特性や伝達特性を加味した音声信号を分析に用いることで、再生環境に適した補償量を決定することができる。例えば、再生スピーカの周波数特性が平坦でない場合に、その特性を事前に音声信号に付与してやることで、実際に聴取位置で聞いたときの再生信号と似た信号を得ることができるので、再生環境に合わせた補償量が決定できる。本発明における音声信号は、このような再生スピーカの周波数特性や伝達特性を加味した音声信号も含む。
The signal compensation
音声信号補償部130では、信号補償量決定部110で求めた補償量に基づいて、マルチチャンネル音声信号を補償する。すなわち、各チャンネル音声信号の周波数特性を調整する。音声信号補償部130は、IIR(Infinite impulse response、無限インパルス応答)フィルタを用いたイコライザーとして調整してもいいし、FIR(Finite Impulse Response、有限インパルス応答)フィルタを用いた畳み込みで実現してもよい。音声信号の調整(補償)処理は、公知のデジタル処理等を利用して実現できる。
The audio
図6に、本発明の音声信号補償装置における、実施例1の信号補償量決定部110のブロック図の例を示す。図7には、このブロック図における処理のフローチャートを示す。ここでは、全チャンネル間の相関を調べ周波数範囲ごと(例えば、周波数ビンごと)に補償量を決定する実施例について、周波数領域で相関を求める処理を行う場合を例として、説明する。
FIG. 6 shows an example of a block diagram of the signal compensation
実施例1の信号補償量決定部110は、周波数スペクトル算出部112及び周波数別チャンネル間相関算出部113を有するチャンネル信号間相関算出部111と、高相関チャンネル合成部114と、音声信号レベル算出部115と、追加音声信号レベル算出部116と、補償量算出部117とを、備える。
The signal compensation
チャンネル信号間相関算出部111は、入力された音響信号に対し、全てのチャンネルの組み合わせ間で周波数範囲別の相関を計算する。図4の例では10チャンネルなので各周波数範囲で45通りの組み合わせについて、相関を調べる。
The
まず、周波数スペクトル算出部112には、マルチチャンネル(ここでは10チャンネル)の音声信号が入力される(図7のフローチャートのステップ11[ST11])。そして、周波数スペクトル算出部112は、各音声信号について、周波数スペクトルを計算し(ステップ12[ST12])、周波数別チャンネル間相関算出部113に出力する。
First, a multi-channel (here, 10 channels) audio signal is input to the frequency spectrum calculation unit 112 (step 11 [ST11] in the flowchart of FIG. 7). Then, the frequency
周波数別チャンネル間相関算出部113は、周波数範囲ごとに、全チャンネルの音声信号について、異なる2つのチャンネルの組み合わせ(ここでは45通り)についてそれぞれ相関を計算する(ステップ13[ST13])。
For each frequency range, the inter-frequency
図6のチャンネル信号間相関算出部111の構成は、周波数領域で相関計算を行う場合の例であり、周波数スペクトルを求め、その後クロススペクトル計算などでチャンネル間の相関係数を求めるなどの計算方法が採用される。なお、周波数領域での相関計算は一手法であり、時間領域で相関計算を行う構成(図示せず)を採用しても良い。時間領域で相関を計算する際は、時間領域での2つのチャンネル音声信号を直接演算して相関係数を得るといった、時間軸上のずれを許容しない相関値を求めてもよいし、時間軸上のずれ(時間差τ)を許容したチャンネル音声信号間の相互相関関数を求め、相互相関関数の予め規定した時間差以内での最大の関数値を、そのチャンネル音声信号間の相関係数として用いてもよい。この時間差τを考慮した計算は、スピーカ配置等に基づいて、同じ音声信号を時間をずらせて出力するマルチチャンネル音声再生方法に対応するものである。なお、時間領域で相関計算する場合であっても、デジタルフィルタ等で周波数範囲ごとに分割したあと、時間領域で相関係数や相互相関関数を計算するなどの手法があり、相関計算には任意の手法を採用することができる。
The configuration of the
そして、算出された相関係数が、閾値より高いか低いかを判断する(ステップ14[ST14])。周波数範囲ごとに算出した相関係数が予め規定した閾値よりも高い(又は以上である)場合、例えば、0から1で正規化した相関値が0.8以上(この閾値は適宜設定し得る)の値となるチャンネルの組については、高相関チャンネルセットとして、高相関チャンネル合成部114に出力し、それ以外のチャンネル及び周波数範囲については、低相関チャンネルとして、音声信号レベル算出部115に直接出力する。
Then, it is determined whether the calculated correlation coefficient is higher or lower than a threshold value (step 14 [ST14]). When the correlation coefficient calculated for each frequency range is higher (or higher) than a predetermined threshold, for example, the correlation value normalized from 0 to 1 is 0.8 or higher (this threshold can be set as appropriate). Are output as a highly correlated channel set to the highly correlated
高相関チャンネル合成部114は、高相関チャンネルセットとして入力された当該チャンネル組の当該周波数成分を足し合わせ(ステップ15[ST15])、音声信号レベル算出部115に出力する。例えばある周波数範囲において、1chから10chの信号がそれぞれa,b,c,・・・,jのエネルギーを持ち、1chと2chのチャンネル組のみ相関が閾値より高いと判断されたときは、1chと2chの当該周波数範囲のみ両者のエネルギーを足し合わせ、a+bとする。つまり1chと2chの当該周波数範囲は共通の成分であるとし、両者を足し合わせたa+bという値を用いて1,2chの補償量を決定していく。同様に、1chから10chのうち、1chと2ch、2chと3ch、1chと3chという3つの組み合わせで相関が高くなった場合には、1,2,3chの補償量はa+b+cのエネルギーを用いて決定するものとする。また、1chから10chのうち1chと2ch、2chと3ch、の2つの組み合わせの相関が高かった場合に1,2,3chの補償量はa+b+cのエネルギーを用いて決定してもよいし、1chはa+b、2chはa+b+c、3chはb+cを用いて補償量を決定してもよい。なお、ここまでの説明は信号の加算をエネルギー加算で行ったが、時間波形における振幅値での加算としてもよい。あるいは、エネルギー加算と振幅加算を組み合わせて、例えば加算するチャンネルのスピーカ間距離に応じて、エネルギー加算を行う帯域と振幅加算を行う帯域を分けて使用してもよい。以下の説明でも同様である。
The highly correlated
音声信号レベル算出部115は、周波数範囲ごとの音声信号のレベル計算を行う(ステップ16[ST16])。すなわち、以上の処理により、入力された各チャンネルの音声信号のうち、相関の高い周波数範囲を持つチャンネルは、その当該周波数範囲のみ足し合わされてレベル(パワースペクトル)が算出される。それ以外のチャンネル、周波数範囲についてはチャンネルごとにレベル(パワースペクトル)を算出する。算出された信号レベルは、補償量算出部117に出力される。
The audio signal
一方、騒音信号については単純に周波数範囲ごとのレベルを算出する(ステップ17[ST17])。すなわち、追加音声信号レベル算出部116は、マイクロホンMから追加音声信号が入力され、追加音声信号のパワースペクトルを算出し、その結果を補償量算出部117に出力する。なお、追加音声信号としては、一般には、騒音やノイズが想定されるが、これに限らず、マルチチャンネル音声信号以外の任意の音響信号が含まれてもよい。
On the other hand, for the noise signal, the level for each frequency range is simply calculated (step 17 [ST17]). That is, the additional audio signal
その後、補償量算出部117は、各チャンネルの周波数範囲ごとの音声信号レベルと、周波数範囲ごと騒音レベルを用いて、補償量を決定する(ステップ18[ST18])。上記の処理(ST15)で足し合わされたチャンネルについては足し合わされた値を用いて補償量を決定し、決定された補償量を足し合わせた元のチャンネルに適用するものとする。
Thereafter, the compensation
補償量の決定方法は、特定の方法に限られない。例えば各チャンネルのレベルが騒音に埋もれた周波数範囲だけを判断し、当該周波数範囲のみに対して、騒音とのレベル差に応じて補償量を決定してもよいし、各チャンネルの全周波数帯域で信号レベルと騒音レベルの比が一定になるように補償量を決定してもよい。また、前述のMAEQ法に基づいて周波数範囲ごとに補償量を決定してもよい。 The method for determining the compensation amount is not limited to a specific method. For example, only the frequency range in which the level of each channel is buried in noise may be determined, and the compensation amount may be determined for only the frequency range according to the level difference from the noise, or in the entire frequency band of each channel. The compensation amount may be determined so that the ratio between the signal level and the noise level is constant. Further, the compensation amount may be determined for each frequency range based on the above-described MAEQ method.
以上により、多チャンネルの音声信号の騒音に対する補償方法及び補償装置として、全チャンネル間での相関を計算し、周波数範囲ごとの補償量を決定することができる。 As described above, as a compensation method and compensation device for noise of multi-channel audio signals, correlation between all channels can be calculated and a compensation amount for each frequency range can be determined.
(実施例1の変形例1)
上記の実施例1では周波数別チャンネル間相関算出部で、入力された全てのチャンネル音声信号の組み合せについて相関係数を算出したが、相関係数を算出する組み合わせを限定しても良い。すなわち、各音声信号について周波数スペクトルを計算した後、入力されたマルチチャンネル音声信号のチャンネルごとの信号レベルを計算し、予め規定したレベルよりも大きいチャンネル又は最大信号レベルから所定範囲内のレベルにあるチャンネルを選択し、選択されたレベルの大きいチャンネルについて、異なる2つのチャンネルの組み合せに対する相関係数を算出する。高相関チャンネルセットを求めた後の処理は、実施例1と同様である。これにより、聴取時に支配的となるレベルの大きいチャンネル間についてのみ相関係数を求める処理を行うため、処理を効率的に行うことができる。
(
In the first embodiment, the inter-frequency correlation calculation unit calculates the correlation coefficient for all the combinations of the input channel audio signals, but the combinations for calculating the correlation coefficient may be limited. That is, after calculating the frequency spectrum for each audio signal, the signal level for each channel of the input multi-channel audio signal is calculated, and the level is within a predetermined range from a channel higher than a predetermined level or the maximum signal level. A channel is selected, and a correlation coefficient for a combination of two different channels is calculated for the selected channel with a large level. The processing after obtaining the highly correlated channel set is the same as in the first embodiment. As a result, since the process of obtaining the correlation coefficient is performed only between channels having a large level that is dominant during listening, the process can be performed efficiently.
(実施例1の変形例2)
上記の実施例1では周波数別チャンネル間相関算出部で、チャンネル間の相関(相関係数)を算出し、相関係数が予め規定した閾値よりも高いチャンネルの組を、高相関チャンネルセットとしたが、予めチャンネル間相関が高いチャンネルの組み合わせが明示されている場合、例えば、音響メタデータとしてチャンネルの組み合わせが付与された音声信号が入力された場合には、相関係数計算をスキップして、この組み合わせ情報を高相関チャンネル合成部114に出力する。或いは、このチャンネルの組み合わせ情報に基づいて、高相関チャンネル合成部114に加算する音声信号(又はその周波数スペクトル)を出力してもよい。これにより、チャンネルの相関係数を算出する処理を省略できるため、処理時間を短縮することができる。
(
In the first embodiment, the correlation between channels (correlation coefficient) is calculated by the inter-frequency correlation calculation unit, and a set of channels whose correlation coefficient is higher than a predetermined threshold is defined as a highly correlated channel set. However, when a combination of channels having a high correlation between channels is specified in advance, for example, when an audio signal to which a combination of channels is added as acoustic metadata is input, the correlation coefficient calculation is skipped, This combination information is output to highly correlated
全てのチャンネル組での相関を計算するとチャンネルの組み合わせ数が多いので、処理時間が長くなったり、多くの計算資源が必要となったりする。そこで、実時間処理など計算時間・量に制約がある場合には、相関を計算するチャンネル組を自動的に選択することが望ましい。 If the correlations of all the channel pairs are calculated, the number of channel combinations is large, so that the processing time becomes long and a lot of calculation resources are required. Therefore, it is desirable to automatically select a channel set for calculating the correlation when there is a restriction in calculation time and amount such as real-time processing.
図8は、本発明の音声信号補償装置における、実施例2の信号補償量決定部110のブロック図の例であり、一部のチャンネルの相関のみを計算する場合についての信号補償量決定部110を示す。また、図9には、このブロック図における処理のフローチャートを示す。なお、図8、図9においては、周波数領域で相関を求める処理を行う場合を例として説明するが、時間領域で相関計算を行う構成(図示せず)を採用しても良いことは実施例1と同様であり、実施例1で例示した様々な手法を相関係数の算出に利用することができる。
FIG. 8 is an example of a block diagram of the signal compensation
実施例2の信号補償量決定部110は、高レベルチャンネルセット選択部118、周波数スペクトル算出部112及び周波数別チャンネル間相関算出部113を有するチャンネル信号間相関算出部111と、高相関チャンネル合成部114と、音声信号レベル算出部115と、追加音声信号レベル算出部116と、補償量算出部117とを、備える。
The signal compensation
この実施例2では、チャンネル信号間相関算出部111は、入力された音響信号のレベルが高いチャンネルと、当該チャンネルと相関が高いと想定されるチャンネルの組み合わせ間で周波数範囲別の相関を計算する。
In the second embodiment, the inter-channel signal
まず、周波数スペクトル算出部112と高レベルチャンネルセット選択部118には、マルチチャンネル(ここでは10チャンネル)の音声信号が入力される(図9のフローチャートのステップ21[ST21])。そして、周波数スペクトル算出部112は、各音声信号について、周波数スペクトルを計算する(ステップ22[ST22])。
First, multi-channel (here, 10 channels) audio signals are input to the frequency
一方、高レベルチャンネルセット選択部118は、入力された多チャンネル音声信号のチャンネルごとの信号レベルを計算する(ステップ23[ST23])。次いで、計算した信号レベルのうち最大の信号レベルを求め、最大信号レベルから予め規定した差分α(例えば、−3dB)に入るチャンネルをすべて選択する(ステップ24[ST24])。つまり、入力のうちレベルの大きい上位数チャンネルのみを選択し、これを高レベルチャンネルセットとする。なお、レベルの大きいチャンネル音声信号を選択する手段として、予め所定のレベルを設定し、規定したレベルよりも大きいチャンネルを選択しても良い。そして、選択した高レベルチャンネルに対して予め規定した事前設定チャンネルセットの群から該当する事前設定チャンネルセットを選択する。
On the other hand, the high level channel
この事前設定チャンネルセットとは、予め規定した、あるチャンネルに対して相関が高いと想定されるチャンネルの組み合わせである。例えば図4の環境において、スピーカsp2に割り当てられる音声信号(2ch)は、その近傍のスピーカに割りてられる音声信号に共通の成分を多く持つ可能性が高いとして、スピーカ[sp1,sp3]を1つのグループとし、そこに割り当てられるチャンネル[1ch,3ch]をチャンネルセットとして、これが2chに対して予め規定した事前設定チャンネルセットを指す。ステップ24により選択された高レベルチャンネルに対して、それぞれ、対応する予め規定した事前設定チャンネルセット(紐づけられたチャンネルセット)が選択される。つまり、高レベルチャンネルとして2chが選択されると[1ch,3ch]の2つのチャンネルが事前設定チャンネルセットとして追加選択される。このように、高レベルチャンネルとそれに紐づけられた事前設定チャンネルセットが選択される。高レベルチャンネルセット選択部118からは、高レベルチャンネルセット(及び対応する事前設定チャンネルセット)が出力される。
The preset channel set is a combination of channels that are defined in advance and are assumed to have a high correlation with a certain channel. For example, in the environment of FIG. 4, it is assumed that the audio signal (2ch) assigned to the speaker sp2 is likely to have many components common to the audio signals assigned to the nearby speakers, and the speakers [sp1, sp3] are set to 1. The channel [1ch, 3ch] assigned to each group is a channel set, and this indicates a preset channel set defined in advance for 2ch. For each high level channel selected in step 24, a corresponding predefined channel set (linked channel set) is selected. That is, when 2ch is selected as the high-level channel, two channels [1ch, 3ch] are additionally selected as the preset channel set. In this way, the high level channel and the preset channel set associated with it are selected. The high level channel
高レベルチャンネルセット選択部118の出力に基づいて、周波数別チャンネル間相関算出部113には、高レベルチャンネルと当該高レベルチャンネルに紐づけられた事前設定チャンネルセットについて、周波数スペクトルが入力される。なお、高レベルチャンネルセットとして選択されなかったチャンネルの周波数スペクトルについては、周波数スペクトル算出部112から音声信号レベル算出部115に直接出力される。
Based on the output of the high-level channel
周波数別チャンネル間相関算出部113は、選択された高レベルチャンネルとその事前設定チャンネルセット中の組み合わせで周波数範囲ごとに相関を計算する(ステップ25[ST25])。例として、2chのみが高レベルチャンネルとして選択され、その事前設定チャンネルセットとして、[1ch,3ch]が選択された場合には、2chと1ch、2chと3chの音声信号の組み合わせにのみ周波数範囲ごとに相関係数を計算する。
The inter-frequency
このように、信号レベルが大きいチャンネルとそのチャンネルと予め紐づけられた事前設定チャンネル間の相関係数が周波数別に計算される。そして、周波数別に算出した相関係数が予め規定した閾値より高い(又は以上である)かが判断され(ステップ26[ST26])、相関値が高いチャンネルの組については、高相関チャンネルセットとして、高相関チャンネル合成部114に出力し、それ以外のチャンネル及び周波数範囲については、低相関チャンネルとして、音声信号レベル算出部115に直接出力する。
In this way, a correlation coefficient between a channel having a high signal level and a preset channel associated with the channel in advance is calculated for each frequency. Then, it is determined whether the correlation coefficient calculated for each frequency is higher (or higher) than a predetermined threshold (step 26 [ST26]), and a set of channels having a high correlation value is set as a highly correlated channel set, It outputs to the high correlation channel synthetic |
これ以降の処理は実施例1と同様にして補償量を決定すればよい。すなわち、高相関チャンネル合成部114は、高相関チャンネルセットとして入力された当該チャンネル組の当該周波数成分を足し合わせ(ステップ27[ST27])、音声信号レベル算出部115に出力する。
In the subsequent processing, the compensation amount may be determined in the same manner as in the first embodiment. That is, the highly correlated
例えば、図4において、1chと5chが高レベルチャンネルとして選択され、1chに対する予め規定した相関が高いと想定される事前設定チャンネルセットが[10ch,2ch,5ch]であり、5chに対する予め規定した相関が高いと想定される事前設定チャンネルセットが[1ch,4ch,6ch]であるとする。ここでお互いの事前設定チャンネルセットに対して、1chと5chが選択されている。この場合、1chと5ch、5chと6chの相関がそれぞれ高いと判断される場合があるが、その時は実施例1のときと同様に3つのチャンネル全てを加算してもよいし、1chについては1chと5chの加算を補償のための信号レベルとし、5chについては1chと5chと6chの加算を補償のための信号レベルとし、6chについては5chと6chの加算を補償のための信号レベルとする等、それぞれ分けて処理してもよい。 For example, in FIG. 4, 1ch and 5ch are selected as high-level channels, and a preset channel set that is assumed to have a high predefined correlation for 1ch is [10ch, 2ch, 5ch], and a predefined correlation for 5ch. It is assumed that the preset channel set that is assumed to be high is [1ch, 4ch, 6ch]. Here, 1ch and 5ch are selected for each preset channel set. In this case, it may be determined that the correlation between 1ch and 5ch, 5ch and 6ch is high, but in that case, all three channels may be added in the same way as in the first embodiment. 5ch is the signal level for compensation, 5ch is the signal level for compensation, 5ch is the signal level for compensation, 6ch is the signal level for compensation, and so on. These may be processed separately.
音声信号レベル算出部115は、周波数範囲ごとの音声信号のレベル計算を行う(ステップ28[ST28])。算出された信号レベル(パワースペクトル)は、補償量算出部117に出力される。
The audio signal
また、追加音声信号レベル算出部116は、追加音声信号(騒音、ノイズ)が入力され、追加音声信号の周波数範囲ごとに信号レベル(雑音のパワースペクトル)を算出し(ステップ29[ST29])、その結果を補償量算出部117に出力する。
The additional audio signal
その後、補償量算出部117は、各チャンネルの周波数範囲ごとの音声信号レベルと、周波数範囲ごと騒音レベルを用いて、補償量を決定する(ステップ30[ST30])。上記の処理(ST27)で足し合わされたチャンネルについては足し合わされた値を用いて補償量を決定し、決定された補償量を足し合わせた元のチャンネルに適用する。
Thereafter, the compensation
実施例2の説明に当たり、図4のスピーカ10台を設置した環境を例として、予め規定された事前設定チャンネルセットを説明したが、事前設定チャンネルセットは、22.2マルチチャンネル音響においても設定できる。 In the description of the second embodiment, the preset preset channel set has been described by taking as an example the environment in which ten speakers of FIG. 4 are installed, but the preset channel set can also be set in 22.2 multi-channel sound. .
図10に22.2マルチチャンネル音響のチャンネル配置を示す。チャンネル(スピーカ)は、上層、中層、下層の3層に配置されており、また、前面、中間面、後ろ面をそれぞれグループとしても良い。 FIG. 10 shows the channel arrangement of 22.2 multi-channel sound. The channels (speakers) are arranged in three layers, an upper layer, a middle layer, and a lower layer, and the front surface, the intermediate surface, and the rear surface may be grouped.
22.2マルチチャンネル音響において相関が高いと想定される事前設定チャンネルセットを、表1〜表7にまとめる。事前設定チャンネルセットは対象のチャンネル1つにつき1つのセットが設定される。そのため、22.2マルチチャンネル音響では、22セットの事前設定チャンネルセットが設定されるものとなる。 The preset channel sets that are assumed to be highly correlated in 22.2 multi-channel sound are summarized in Tables 1-7. One preset channel set is set for each target channel. Therefore, in 22.2 multi-channel sound, 22 preset channel sets are set.
表1は、22の各チャンネルについて規定された、基本的なチャンネルセットの一例を示したものである。 Table 1 shows an example of a basic channel set defined for each of the 22 channels.
また、前面、後ろ面、中間面ごとの組み合わせで、事前設定チャンネルセットを規定することができる。表2は前面スピーカを用いるチャンネルであり、表3は中間面のスピーカを用いるチャンネルであり、表4は後面スピーカを用いるチャンネルであって、それぞれのグループで事前設定チャンネルセットを規定しても良い。例えば、表2において、FLチャンネルについて予め規定されたセットは、FLチャンネル以外のFR,FC,FLc,FRc,TpFL,TpFR,TpFC,BtFL,BtFC,BtFRの各チャンネルを事前設定チャンネルセットとする。すなわち、各表において、自身のチャンネル以外をそのチャンネルの事前設定チャンネルセットとする。 In addition, a preset channel set can be defined by a combination of the front surface, the rear surface, and the intermediate surface. Table 2 is a channel using a front speaker, Table 3 is a channel using an intermediate speaker, and Table 4 is a channel using a rear speaker, and a preset channel set may be defined for each group. . For example, in Table 2, the set defined in advance for the FL channel is a preset channel set for each channel of FR, FC, FLc, FRc, TpFL, TpFR, TpFC, BtFL, BtFC, and BtFR other than the FL channel. That is, in each table, a channel set other than its own channel is set as a preset channel set for the channel.
また、表1の事前設定チャンネルセットにおけるそれぞれのチャンネルに、表2〜表4のチャンネルセットを加えてもよい。 Further, the channel sets shown in Tables 2 to 4 may be added to the respective channels in the preset channel set shown in Table 1.
また、上層、中層、下層ごとの組み合わせで、事前設定チャンネルセットを規定することができる。表5は中層スピーカを用いるチャンネルであり、表6は上層スピーカを用いるチャンネルであり、表7は下層スピーカを用いるチャンネルであって、それぞれのグループで事前設定チャンネルセットを規定しても良い。表2〜表4と同様に、各表において、自身のチャンネル以外をそのチャンネルの事前設定チャンネルセットとする。 In addition, the preset channel set can be defined by a combination of each of the upper layer, the middle layer, and the lower layer. Table 5 shows channels using middle-layer speakers, Table 6 shows channels using upper-layer speakers, and Table 7 shows channels using lower-layer speakers. Each group may define a preset channel set. Similarly to Tables 2 to 4, in each table, a channel other than its own channel is set as a preset channel set of the channel.
また、表1の事前設定チャンネルセットにおけるそれぞれのチャンネルに、表5〜表7のチャンネルセットを加えてもよい。 Further, the channel sets in Tables 5 to 7 may be added to the respective channels in the preset channel set in Table 1.
実施例1,2における説明で使用した「周波数範囲」は、図6、図8に示すように、スペクトルの周波数ビンであったが、図11に示すように補償処理を予め定められた周波数帯域(例えば、100Hzごと、1/3オクターブバンドごと等に設定)としてもよい。 The “frequency range” used in the description of the first and second embodiments is a spectrum frequency bin as shown in FIGS. 6 and 8, but a frequency band in which compensation processing is predetermined as shown in FIG. (For example, it is set every 100 Hz, every 1/3 octave band, etc.).
図11に、本発明の音声信号補償装置における、実施例3の信号補償量決定部110のブロック図の例を示す。実施例3は、予め定められた周波数帯域で、且つ一部のチャンネルの相関のみを計算して補償処理を行う場合の信号補償量決定部110である。
FIG. 11 shows an example of a block diagram of the signal compensation
実施例3の信号補償量決定部110は、高レベルチャンネルセット選択部118、帯域分割部119及び帯域別チャンネル間相関算出部120を有するチャンネル信号間相関算出部111と、高相関チャンネル合成部114と、音声信号レベル算出部115と、追加音声信号レベル算出部116と、補償量算出部117とを、備える。
The signal compensation
実施例3では、チャンネル信号間相関算出部111は、各チャンネルを予め定められた周波数帯域で分割し、入力された音響信号のレベルが高いチャンネルと、当該チャンネルと相関が高いと想定される事前設定チャンネルの組み合わせ間で帯域別の相関を計算する。
In the third embodiment, the inter-channel signal
まず、帯域分割部119と高レベルチャンネルセット選択部118には、マルチチャンネルの音声信号が入力される。そして、高レベルチャンネルセット選択部118は、実施例2と同様に、入力された多チャンネル音声信号のチャンネルごとの信号レベルを計算して、信号レベルの大きい上位数チャンネルを選択し、選択した高レベルチャンネルに対して予め規定した事前設定チャンネルセットの群から該当する事前設定チャンネルセットを選択する。これにより、高レベルチャンネルとそれに紐づけられた事前設定チャンネルセットが選択される。また、帯域分割部119では、各チャンネルを予め定められた周波数帯域で分割する。
First, a multi-channel audio signal is input to the
高レベルチャンネルセット選択部118の出力に基づいて、帯域別チャンネル間相関算出部120には、高レベルチャンネルと当該高レベルチャンネルに紐づけられた事前設定チャンネルセットについて、帯域別の音声信号が入力される。なお、高レベルチャンネルセットとして選択されなかったチャンネルの音声信号については、帯域分割部119から音声信号レベル算出部115に直接出力される。
Based on the output of the high-level channel
帯域別チャンネル間相関算出部120は、高レベルチャンネルと選択された事前設定チャンネルセット中の組み合わせで周波数帯域ごとに相関を計算する。そして、帯域ごとに算出した相関係数が予め規定した閾値より高い(又は以上である)かが判断され、相関値が高いチャンネルの組については、高相関チャンネルセットとして、高相関チャンネル合成部114に出力し、それ以外のチャンネル及び周波数帯域については、低相関チャンネルとして、音声信号レベル算出部115に直接出力する。
The inter-band
高相関チャンネル合成部114は、高相関チャンネルセットとして入力された当該チャンネル組の帯域成分を足し合わせ、音声信号レベル算出部115に出力する。
The highly correlated
音声信号レベル算出部115は、帯域ごとの音声信号のレベル計算を行い、算出された信号レベルは、補償量算出部117に出力される。
The audio signal
また、追加音声信号レベル算出部116は、追加音声信号(騒音、ノイズ)が入力され、追加音声信号の帯域ごとに信号レベル(雑音レベル)を算出し、その結果を補償量算出部117に出力する。
The additional audio signal
その後、補償量算出部117は、各チャンネルの帯域ごとの音声信号レベル(足し合わされたチャンネルについては足し合わされた信号レベル)と、帯域ごとの騒音レベルを用いて、補償量を決定する。決定された補償量をそれぞれの元のチャンネルの各帯域に適用する。
Thereafter, the compensation
なお、実施例3においては、実施例2と同様に高レベルチャンネルセットを選択して処理を行ったが、実施例1のように、高レベルチャンネルセット選択を行わずに、全チャンネルについて周波数帯域別に相関を求めても良く、また、その変形例に示したような手法を利用しても良い。 In the third embodiment, the high-level channel set is selected and processed in the same manner as in the second embodiment. However, as in the first embodiment, the frequency band is set for all channels without selecting the high-level channel set. A correlation may be obtained separately, and a technique as shown in the modification may be used.
実施例1〜3の補償量算出部117においては、各チャンネル音声信号の周波数範囲ごとレベルと、騒音の周波数範囲ごとレベルを用いて、全周波数領域で各周波数範囲の補償量を決定していた。
In the compensation
実施例4では、補償量を決定する際に、各チャンネル音声信号(又は合成信号)のレベルと、追加音声信号(雑音)のレベルに基づいて、マルチチャンネル音声信号の補償を周波数範囲で選択的に行う。例えば、各チャンネル音声信号と騒音との周波数範囲ごとのレベル差から、補償を行うレベル差の範囲を設定することで、元の信号が騒音に対して小さい場合は補償を行わない。この選択的な補償により、騒音に対して十分に小さい信号が過剰に補償され、音色が急激に不自然に変化したり、その他のチャンネルの音声の聞き取りを妨害することを防ぐことができる。 In the fourth embodiment, when determining the compensation amount, the multi-channel audio signal is selectively compensated in the frequency range based on the level of each channel audio signal (or synthesized signal) and the level of the additional audio signal (noise). To do. For example, by setting a level difference range for compensation from the level difference of each channel audio signal and noise for each frequency range, no compensation is performed when the original signal is small relative to noise. By this selective compensation, a sufficiently small signal with respect to noise is excessively compensated, and it is possible to prevent the timbre from abruptly changing unnaturally or disturbing the listening of the sound of other channels.
図12は、音声信号と騒音との周波数範囲ごとのレベル差に基づいて、選択補償を行った例である。図12の横軸は周波数[Hz]、縦軸はレベル[dB]で、粗い破線が元の音声信号(「補償なし」で表示)であり、細い実線が「騒音」のレベルであり、太い実線が「選択補償」を行った後の音声信号である。また、全周波数領域を一定の割合で補償する従来の補償方法(「一括調整」と言うことがある。)を行った場合の信号を、細かい破線で示している。なお、選択補償と一括調整の補償は、全時間でのマルチチャンネル全体での総エネルギーが一致するように設定されている。 FIG. 12 shows an example in which selective compensation is performed based on the level difference between the audio signal and noise for each frequency range. The horizontal axis of FIG. 12 is frequency [Hz], the vertical axis is level [dB], the rough broken line is the original audio signal (displayed as “no compensation”), and the thin solid line is the “noise” level, which is thick. The solid line is the audio signal after performing “selection compensation”. In addition, a signal when a conventional compensation method (sometimes referred to as “collective adjustment”) for compensating the entire frequency region at a constant rate is indicated by a fine broken line. Note that the selection compensation and the compensation for the batch adjustment are set so that the total energy of the entire multi-channels in all times coincides.
本実施例によれば、図12で、音声信号と騒音とのレベル差が小さい約2800Hz以下の領域Iでは、騒音に埋もれないように音声信号を補償する。一方、音声信号が騒音よりもはるかに小さい約2900Hzから3600Hzの領域IIでは、音声信号と騒音とのレベル差が、補償を行うレベル差の範囲を越えているから、補償を行わない。 According to the present embodiment, in FIG. 12, in the region I of about 2800 Hz or less where the level difference between the audio signal and the noise is small, the audio signal is compensated so as not to be buried in the noise. On the other hand, in the region II of about 2900 Hz to 3600 Hz where the audio signal is much smaller than the noise, the level difference between the audio signal and the noise exceeds the range of the level difference to be compensated, and therefore no compensation is performed.
補償範囲の設定の方法としては、例えば、予め騒音の帯域ごとレベルより9dB小さい信号までといったように値で指定してもよいし、全体の補償量を指定しておいて、優先度の高い帯域又はチャンネル(例えば、レベルの大きい帯域又はチャンネル)から順に補償し、補償量が上限を上回った時点で未補償の帯域又はチャンネルへの補償処理を省略するといったことをしてもよい。また、音声信号のうちレベルの大きい上位数チャンネルを選択し、選択したチャンネルの帯域ごとの平均レベルを計算し、騒音の帯域ごとのレベルとのレベル差を用いて補償範囲を決定してもよい。これは例えば、レベルの大きい上位数チャンネルの帯域ごとの平均レベルのうちノイズのレベルを下回る帯域全体の平均レベル差を補償範囲とすることで、少なくともレベルの大きい上位数チャンネルの信号は補償範囲に含まれるような補償範囲を設定することができる。 As a method of setting the compensation range, for example, it may be designated by a value such as up to a signal 9 dB lower than the level for each noise band, or the entire compensation amount may be designated, and a high priority band. Alternatively, compensation may be performed in order from a channel (for example, a band or channel with a large level), and compensation processing for an uncompensated band or channel may be omitted when the compensation amount exceeds the upper limit. Alternatively, a higher number of higher-level channels may be selected from the audio signal, an average level for each band of the selected channel may be calculated, and a compensation range may be determined using a level difference from the level for each noise band. . This is because, for example, the average level difference of the entire band below the noise level among the average levels of the high-level several channels with high levels is used as the compensation range, so that at least the signals of the high-level several channels with high levels are within the compensation range. A compensation range that is included can be set.
実施例4の選択補償は、例えば、補償量算出部117で、補償を行うチャンネル及び周波数範囲(又は、補償を行わないチャンネル及び周波数範囲)を求め、これを音声信号補償部130に出力し、音声信号補償部130にて実行される。この選択補償は、実施例1〜3のいずれのマルチチャンネル信号間相関算出部の処理と組み合わせることができる。
In the selection compensation of the fourth embodiment, for example, the compensation
以上より、本発明の音声信号補償装置によって、多チャンネル音声信号を騒音環境下で再生するときに、複数チャンネルに共通の信号が含まれている場合にも相関に応じて複数チャンネルをまとめて補償することで、聴感上自然に聞くことができる。 As described above, when a multi-channel audio signal is reproduced in a noisy environment by the audio signal compensator of the present invention, even when a common signal is included in multiple channels, the multiple channels are compensated collectively according to the correlation. By doing so, you can hear it naturally.
なお、上述した音声信号補償装置として機能させるためにコンピュータを好適に用いることができ、そのようなコンピュータは、音声信号補償装置の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを該コンピュータの記憶部に格納しておき、該コンピュータのCPUによってこのプログラムを読み出して実行させることで実現することができる。なお、このプログラムは、コンピュータ読取り可能な記録媒体に記録可能である。 Note that a computer can be suitably used to cause the above-described audio signal compensation apparatus to function, and such a computer stores a program describing processing contents for realizing each function of the audio signal compensation apparatus. This program can be realized by reading out and executing this program by the CPU of the computer. This program can be recorded on a computer-readable recording medium.
(発明の効果の検証)
複数のコンテンツについて、実際に、本発明のマルチチャンネル音声補償(実施例4の選択補償を含む)を行った場合と、従来技術の一括調整による補償との比較を行った。評価者6名により6個のコンテンツについて、補償前の音声と、本発明による補償後の音声と、従来の一括調整による補償後の音声とを比較し、いずれの音声が聞き取り易いかを評価した。
(Verification of the effect of the invention)
For a plurality of contents, the case where the multi-channel audio compensation of the present invention (including the selective compensation of the fourth embodiment) was actually performed and the compensation by the collective adjustment of the conventional technology were compared. Six evaluators compared the uncompensated voice, the compensated voice according to the present invention, and the compensated voice by the conventional batch adjustment for six contents, and evaluated which voice is easy to hear. .
結果は、本発明による補償手法と一括調整は、ともに全コンテンツで補償前よりも聞き取りが改善したが、本発明による補償手法がより聞き取り易いとの回答が延べ34件であったのに対し、一括調整による補償が聞き取り易いとの回答は延べ2件であった。これにより、本発明の補償方法の効果が高いことが検証された。 As a result, both the compensation method according to the present invention and the collective adjustment improved the listening in all contents compared to before compensation, but there were a total of 34 responses that the compensation method according to the present invention is easier to hear. A total of two respondents said that compensation by collective adjustment was easy to hear. Thereby, it was verified that the effect of the compensation method of the present invention is high.
上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、実施形態に記載の複数の構成ブロックを1つに組み合わせたり、あるいは1つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。 Although the above embodiment has been described as a representative example, it will be apparent to those skilled in the art that many changes and substitutions can be made within the spirit and scope of the invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited by the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the claims. For example, a plurality of constituent blocks described in the embodiments can be combined into one, or one constituent block can be divided.
100 音声信号補償装置
110 信号補償量決定部
111 チャンネル信号間相関算出部
112 周波数スペクトル演算部
113 周波数別チャンネル間相関演算部
114 高相関チャンネル合成部
115 音声信号レベル算出部
116 追加音声信号レベル算出部
117 補償量算出部
118 高レベルチャンネルセット選択部
119 帯域分割部
120 帯域別チャンネル間相関演算部
130 音声信号補償部
DESCRIPTION OF
Claims (11)
チャンネル音声信号間の前記相関係数が所定の閾値よりも高い全てのチャンネル音声信号の周波数成分同士を足し合わせて高相関チャンネル合成信号を生成する高相関チャンネル合成部と、
前記高相関チャンネル合成信号及び高相関チャンネル合成信号生成に用いられなかった各チャンネル音声信号のレベルを算出する音声信号レベル算出部と、
前記マルチチャンネル音声信号以外の追加音声信号のレベルを算出する追加音声信号レベル算出部と、
前記高相関チャンネル合成信号及び高相関チャンネル合成信号生成に用いられなかった各チャンネル信号のレベルと、前記追加音声信号のレベルから、各チャンネル音声信号の補償量を算出する、マルチチャンネル音声信号補償量算出部と、
前記補償量をもとにマルチチャンネル音声信号を補償するマルチチャンネル音声信号補償部と、
を有する音声信号補償装置。 A correlation calculation unit between channel signals for calculating a correlation coefficient between multi-channel audio signals;
A highly correlated channel combining unit that generates a highly correlated channel combined signal by adding together the frequency components of all the channel sound signals whose correlation coefficient between channel sound signals is higher than a predetermined threshold;
An audio signal level calculation unit that calculates the level of each channel audio signal that was not used for generating the highly correlated channel synthesized signal and the highly correlated channel synthesized signal;
An additional audio signal level calculation unit for calculating the level of an additional audio signal other than the multi-channel audio signal;
A multi-channel audio signal compensation amount that calculates a compensation amount of each channel audio signal from the level of each channel signal that was not used to generate the highly correlated channel synthesized signal and the highly correlated channel synthesized signal and the level of the additional audio signal A calculation unit;
A multi-channel audio signal compensator for compensating a multi-channel audio signal based on the compensation amount;
An audio signal compensator comprising:
前記高相関チャンネル合成信号及び高相関チャンネル合成信号生成に用いられなかった各チャンネル信号と、追加音声信号との前記予め規定された周波数範囲ごとのレベル差が予め規定した範囲以内にあるときのみ、補償を行うこと、
予め与えられた全体の補償量の上限に合わせて、優先度の高い帯域又はチャンネルから順に補償し、補償量が前記上限を上回った時点で未補償の帯域又はチャンネルへの補償処理を省略すること、又は
予め規定したレベルよりも高いチャンネル音声信号を選択し、選択された当該チャンネル全体の予め規定された周波数範囲ごとの平均レベルを算出し、算出した平均レベルと、追加信号の当該周波数範囲ごとのレベルとのレベル差を用いて、補償範囲を決定すること、
のいずれかにより補償を行う範囲を選択することを特徴とする、音声信号補償装置。 The audio signal compensator according to claim 8,
Only when the level difference for each predefined frequency range between each channel signal that was not used to generate the highly correlated channel synthesized signal and the highly correlated channel synthesized signal and the additional audio signal is within a predefined range, Providing compensation,
Compensating in order from the highest priority band or channel in accordance with the upper limit of the overall compensation amount given in advance, and omitting compensation processing to the uncompensated band or channel when the compensation amount exceeds the upper limit Or select a channel audio signal that is higher than a predetermined level, calculate an average level for each of the selected frequency ranges of the entire selected channel, and calculate the calculated average level for each frequency range of the additional signal. Determining the compensation range using the level difference from the level of
An audio signal compensation device, wherein a compensation range is selected by any of the above.
チャンネル音声信号間の前記相関係数が所定の閾値よりも高い全てのチャンネル音声信号の周波数成分同士を足し合わせて高相関チャンネル合成信号を生成し、
前記高相関チャンネル合成信号及び高相関チャンネル合成信号生成に用いられなかった各チャンネル音声信号、並びに、前記マルチチャンネル音声信号以外の追加音声信号のレベルを算出し、
前記高相関チャンネル合成信号及び高相関チャンネル合成信号生成に用いられなかった各チャンネル信号のレベルと、前記追加音声信号のレベルから、各チャンネル音声信号の補償量を算出し、
前記補償量をもとにマルチチャンネル音声信号を補償することを特徴とする、音声信号補償方法。 Calculate the correlation coefficient of multi-channel audio signals,
Generating a highly correlated channel composite signal by adding together the frequency components of all channel audio signals whose correlation coefficient between channel audio signals is higher than a predetermined threshold;
Calculating the level of each channel audio signal that was not used to generate the high correlation channel synthesis signal and the high correlation channel synthesis signal, and the additional audio signal other than the multi-channel audio signal;
The amount of compensation of each channel audio signal is calculated from the level of each channel signal that was not used for generating the high correlation channel synthesis signal and the high correlation channel synthesis signal and the level of the additional audio signal,
Compensating a multi-channel audio signal based on the compensation amount, a method of compensating an audio signal.
The program for functioning a computer as an audio | voice signal compensation apparatus as described in any one of Claims 1 thru | or 9.
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