JP2023103276A - 自動サウンドレベルの調整を有する増幅器 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザによって選択される所望のボリューム利得に従って、再生されるべき少なくとも１つのオーディオ信号に対して適用されるべきボリューム利得を適合させる増幅器及び計算方法を提供する。【解決手段】サウンド取出し設備において、ボリューム管理ユニット２０によりボリューム利得を計算する方法は、少なくとも1つのオーディオ信号ＳＡｕｄｉｏ １～ＳＡｕｄｉｏ Ｎから標準化全低速サウンドレベルＮＳＬＴＮを計算し、最大低速ボリューム利得ＧＶｏｌＬｅｎｔＭａｘ及び最小低速ボリューム利得ＧＶｏｌＬｅｎｔＭｉｎを計算し、所望のボリューム利得ＧＶｏｌｕｍｅｄｅｓｉｒｅ及び最大低速ボリューム利得の中から第１の最小値を決定し、所望のボリューム利得及び最小低速ボリューム利得の中から第２の最小値を決定し、低速ボリューム利得ＧＶｏｌｕｍｅＬｅｎｔ>を決定し、低速ボリューム利得に従って適用されるボリューム利得を計算する。【選択図】図２

Description

本発明は、ユーザによって選択される所望のボリューム利得に従って、再生されるべき少なくとも1つのオーディオ信号に対して増幅器によって適用されるべきボリューム利得を適合させるための方法に関する。

オーディオ放送システムは、非常に異なる内容(音楽、スピーチ、種々雑多なサウンド)を有する非常に異なるオーディオソースを使用する。オーディオシステムによって放送されるサウンドレベルは、放送システムによって再生されるオーディオ信号およびユーザによって選択され、増幅器上で手動によって調整される所望のボリューム利得の両方に依存する。一定の所望のボリューム利得において、放送されるべきオーディオ信号に応じて、知覚されるサウンドレベルは、非常に異なることもある。ユーザは、特にアクションシーンと会話シーンとの間の頻繁なリズム変化を有する映画のサウンドトラックを聞くとき、知覚されるサウンドレベルを所望の限界内に保つように所望のボリューム利得を変更することを絶えず要求される。

本書では、提案される方法は、再生されるべきオーディオ信号に関係なく一定の所望のボリューム利得を用いて平均サウンドレベルを一定に保つことを目的とする。

これらの補正機構は、頭字語AVL(自動ボリュームレベラ)で知られている。

現況技術の方法の大部分は、ユーザが望むボリューム利得を、それをある量だけ減少させるまたは増加させることによって変更する。

文書米国特許第5,666,430号および米国特許第6,195,438号は、平均サウンドレベルを事実上一定に保つための方法を述べる。

本書では、自動利得システムによって導入されるアーチファクト(ハンチング、無音期間中の非常に高い利得など)にしばしば言及される。これらのアーチファクトは、所望のボリューム利得に対するアクションの開始および解放時間を調整し、調整するのが困難である特定のしきい値を確立することによって減らされる。

現況技術では、使用される機構は、サウンドレベルを一定に保とうとし、これは、1曲の音楽の音楽的内容を完全に歪め、または映画を聞くとき、静かな会話中もしくはアクションシーン中のサウンドレベル間の区別をもはやしない。

米国特許第5,666,430号明細書 米国特許第6,195,438号明細書

本発明は、事実上一定の平均サウンドレベルを課すことなくオーディオ信号に特有のダイナミックスを維持するが、しかしサウンドレベルがユーザにとって心地よい割合で変化することを可能にする能力がある増幅器を提案することを目的とする。

そのために、本発明は、前述の種類の増幅器であって、
- 再生されるべき少なくとも1つの信号から標準化全低速サウンドレベルを計算するステップと、
- 最大低速利得または最小低速利得をそれぞれ標準化全低速サウンドレベルで割ることによる、所望のボリューム利得の積の商として最大低速ボリューム利得および最小低速ボリューム利得を計算するステップと、
- 所望のボリューム利得および最大低速ボリューム利得の中から第1の最小値を決定するステップと、
- 最大ボリューム利得を乗じた所望のボリューム利得および最小低速ボリューム利得の中から第2の最小値を決定するステップと、
- 低速ボリューム利得として、第1および第2の前に決定された最小値の最大値を決定するステップと、
- 低速ボリューム利得に従って適用されるボリューム利得を計算するステップとを含むことを特徴とする、増幅器に関する。

本発明は主として、オーディオ信号の聴取品質および主要ダイナミックスを維持するために、サウンドレベルを下限と上限との間に維持することを可能にする。

特定の実施形態によると、増幅器によって適用されるべきボリューム利得を調整するための方法は、下記の特徴、
- 標準化全低速サウンドレベルを計算するためのステップは、再生されるべきそのま
たは各オーディオ信号について、長期間にわたる各ソースのオーディオ信号のレベルの平均などの、オーディオ信号に特有の低速サウンドレベルを計算するステップを含み、
- 本方法は、再生されるべき少なくとも2つのオーディオ信号を含み、標準化全低速サウンドレベルは、低速サウンドレベルの各々の関数であり、
- 長期間は、1秒よりも大きく、
- 適用されるボリューム利得は、長期間よりも厳密に短い短期間にわたるそのまたは各サウンド信号のサウンドレベルの変動に応じて、1以下の値を有するピークボリューム利得を乗じた低速ボリューム利得の積であり、
- ピークボリューム利得の計算は、
- 再生されるべき少なくとも1つの信号から標準化全高速サウンドレベルを計算するステップと、
- 標準化全高速サウンドレベルで割られる、最大ピーク利得を乗じた標準化全低速サウンドレベルの積の商に等しい膨張係数を計算するステップと、
- 膨張係数および値1の最小値としてピークボリューム利得を計算するステップとを含み、
- 標準化全高速サウンドレベルを計算するためのステップは、再生されるべきそのまたは各オーディオ信号について、短期間にわたるソースのオーディオ信号のレベルの平均などの、各オーディオ信号に特有の高速サウンドレベルを計算するステップを含み、
- 本方法は、再生されるべき少なくとも2つのオーディオ信号を含み、標準化全高速サウンドレベルは、高速サウンドレベルの各々の関数であり、
- 短期間は、1秒未満であるという特徴の1つまたは複数を含む。

本発明はさらに、ユーザによって選択される所望のボリューム利得に従って、再生されるべき少なくとも1つのオーディオ信号に対してボリューム利得を適合させるための手段を含む増幅器であって、
- 再生されるべき少なくとも1つの信号から標準化全低速サウンドレベルを計算するための手段と、
- 最大低速利得または最小低速利得をそれぞれ標準化全低速サウンドレベルで割ることによる所望のボリューム利得の積の商として最大低速ボリューム利得および最小低速ボリューム利得を計算するための手段と、
- 所望のボリューム利得および最大低速ボリューム利得の中から第1の最小値を決定するための手段と、
- 最大ボリューム利得を乗じた所望のボリューム利得および最小低速ボリューム利得の中から第2の最小値を決定するための手段と、
- 低速ボリューム利得として、第1および第2の前に決定された最小値の最大値を決定するための手段と、
- 低速ボリューム利得に従って適用されるボリューム利得を計算するための手段とを含む、増幅器に関する。

本発明は、単に例として提供され、図面を参照して行われる下記の説明を読むことでより良く理解されることになる。

本発明によるサウンド取出し設備の概略図である。 所望のボリューム利得および再生されるべき信号から適用されるボリューム利得を計算するための本発明による方法のブロック図である。

図1に例示されるサウンド取出し設備10は、デジタル記録の個別トラックなどの、Nオーディオ信号を作成するためのいくつかのモジュール12.1から12.Nを含む。

オーディオ信号を作成するための各モジュール12.1から12.Nは、G_{Volume applique}と表される、適用されるボリューム利得を作成するためのユニット15.1から15.Nを通じてスピーカ14.1から14.Nに接続され、そのユニットの出力は、特定の増幅ユニット16.1から16.Nに接続される。

適用されるボリューム利得を適用するための各ユニット15.1から15.Nは、入力として受け取られる信号に適用されるべき同じ適用されるボリューム利得G_{Volume applique}を受け取るためにボリューム管理ユニット20に接続される。

ボリューム管理ユニット20は、ユーザがサウンド取出しのためにG_{Volume desire}と表される所望のボリューム利得を調整することを可能にする回転ポテンショメータなどの、制御要素26に接続される。

ボリューム管理ユニット20の構造は、図2にブロック図の形で輪郭を描かれている。

ボリューム管理ユニット20は、S_{Audio 1}・・・S_{Audio N}と表されるオーディオ信号を受け取るために異なるソース12.1から12.Nの出力に接続される。

各オーディオ信号について、ボリューム管理ユニット20は、低速レベル推定器30.1から30.Nおよび高速レベル推定器32.1から32.Nを含む。

各低速レベル推定器30.1から30.Nは、技術的には1から10秒の間に含まれる、数秒の長期間にわたるサウンドレベルの平均から成る、平均低速サウンドレベルを代表する変数を計算することができる。

例えば、各低速レベル推定器30.1から30.Nは、選択された持続時間、例えば5秒の間のオーディオ信号の実効RMS(二乗平均平方根)速度を計算することができる。

有利には、各オーディオ信号S_{Audio 1}からS_{Audio N}は、ユーザによって知覚されるサウンドレベルを均質にするために、各ソースに従って適合される重みフィルタ(weight filter)内で処理される。フィルタは、例えばラウドネス重みフィルタ(重みA、B、CまたはD)であり、それは、人間の聴覚の物理音響的モデル(physico-acoustic model)の一種である。

低速サウンドレベルは、オーディオソースS_{Audio i}についてN_{SL i}によって表される。

各高速レベル推定器32.1から32.Nは、典型的には1秒よりも短い、短期間にわたる平均サウンドレベルを規定することができる。このサウンドレベルは、例えば0.1から1秒の間に含まれる持続時間にわたる信号の実効値である。

高速サウンドレベルは、オーディオソースS_{Audio i}についてN_{SR i}によって表される。

加算器34、36は、低速サウンドレベルおよび高速サウンドレベルをそれぞれ互いに合計するために提供される。

この合計の結果は、標準化全低速サウンドレベルおよび標準化全高速サウンドレベルを得るように、ブロック38、40内で絶対基準レベルNiveauRefAbsoluの逆数を乗じられる。これらはそれぞれ、N_SLTNおよびN_SRTNと表される。それらは、下記の方程式を満たす。

補正モジュール26から得られる所望のボリューム利得G_{Volume desire}は、ブロック42および44内でそれぞれ増幅利得G_LentMaxおよびG_LentMinだけ増やされ、次いでG_VolLentMakと表される最大低速ボリューム利得および最小低速ボリューム利得G_VolLentMinをそれぞれ得るために除算ブロック46および48において標準化全低速サウンドレベルN_SLTNで割られる。これらの最大および最小低速ボリューム利得は、下記の式に対応する。

最大低速ボリューム利得および最小低速ボリューム利得の計算と並行して、G_VolCreteと表されるピークボリューム利得は、爆発音などの、高振幅サウンドを取り出したときサウンドピークの振幅を制限するために決定される。

その計算のために、標準化全低速サウンドレベルN_SLTNは、ブロック50において最大ピーク利得G_creteMaxを乗じられる。

最大ピーク利得G_creteMaxは、例えば2つの値の中から選択される増倍係数によって形成され、1つの値は、最大ピーク利得G_creteMaxが小さい夜間モードに対応し、サウンドピークを低減することを可能にし、もう1つの値は、最大ピーク利得G_creteMaxが大きい昼間レベルに対応し、それ故に高振幅サウンドピークの再生を可能にすることを可能にする。

ブロック52は、高速信号のレベルに関する低速信号のサウンドレベルの振幅膨張係数の計算を引き受ける。この係数は、標準化全高速サウンドレベルN_SRTNで割られる、最大ピーク利得G_CreteMaxを乗じた標準化全低速サウンドレベルN_SLTNの商によって形成される。

ブロック54の出力において、ピークボリューム利得G_CreteMaxは、値1とブロック52からの膨張係数との間の最小値として決定される。それ故に、ピークボリューム利得G_CreteMaxは、下記の式を満たす。

適用されるボリューム利得G_{Volume applique}を計算するために、ブロック60は、前に計算されたピークボリューム利得G_VolCreteと最大低速ボリューム利得G_VolLentMaxおよび最小低速ボリューム利得G_VolLentMinから計算された低速ボリューム利得G_{Volume Lent}との間の積、ならびに制御要素26から所望のボリューム利得G_{Volume desire}を得る。

そのために、所望のボリューム利得G_{Volume desire}は、ブロック72内でG_maxVolumeと表される最大ボリューム利得を乗じられる。

第1のブロック74は、所望のボリューム利得G_{Volume desire}と最大低速ボリューム利得G_VolLentMaxとの間の最小値を決定する。

第2のブロック76は、最大ボリューム利得G_maxvolumeを乗じた所望のボリューム利得G_{Volume desire}と最小低速ボリューム利得G_VolLentMinとの間の最小値を決定する。

これらの2つの得られた最小値の間の最大値は、低速ボリューム利得G_{Volume Lent}を形成するためにブロック78によって決定される。それ故に、ボリューム利得は、下記の式を満たす。

最後に、適用されるボリューム利得は、下記の式によってブロック60の出力に提供される。

低速ボリューム利得G_{Volume Lent}は、ブロック42および44内でそれぞれ利得G_LentMaxおよびG_LentMinを介して設定される所望の上限と下限との間にサウンドレベルを保つことを可能にすることが、理解されるであろう。実際、非常に高いサウンドレベルについては、低速ボリューム利得G_{Volume Lent}は、G_VolLentMaxによって与えられる値をとり、それは、サウンドレベルが、あまりに高いときは、さらにより小さい。逆に、もしサウンドレベルが、あまりに低いならば、低速ボリューム利得G_{Volume Lent}は、G_{Volume desire}に対するボリューム利得を所望の最大値に制限するために、G_maxVolume×G_{Volume desire}によって与えられる利得の限界内でG_VolLentMinによって与えられる値をとる。

10 サウンド取出し設備
12.1～12.N オーディオ信号を作成するためのモジュール
14.1～14.N スピーカ
15.1～15.N 適用されるボリューム利得を作成するためのユニット
16.1～16.N 特定の増幅ユニット
20 ボリューム管理ユニット
26 補正モジュール、制御要素
30.1～30.N 低速レベル推定器
32.1～32.N 高速レベル推定器
34,36 加算器
38,40,42,44 ブロック
46,48 除算ブロック
50,52,54,60,72 ブロック
74 第1のブロック
76 第2のブロック
78 ブロック

Claims (10)

1. サウンドレベルを調整するための制御要素を使用することによってユーザによって決定される所望のボリューム利得(G_{Volume desire})に従って、再生対象の少なくとも1つのオーディオ信号(S_{Audio 1}からS_{Audio N})に対して適用されるボリューム利得(G_{Volume applique})を計算するための方法であって、
   前記少なくとも1つのオーディオ信号(S_{Audio 1}からS_{Audio N})の1秒以上の期間におけるサウンドレベルの平均に基づいて、標準化全低速サウンドレベル(N_SLTN)を計算するステップであって、
   である、ステップと、
   前記標準化全低速サウンドレベル(N_SLTN)で割られる、最大低速利得(G_LentMax)、最小低速利得(G_LentMin)それぞれによる前記所望のボリューム利得(G_{Volume desire})の積の商として最大低速ボリューム利得(G_VolLentMax)および最小低速ボリューム利得(G_VolLentMin)を計算するステップと、
   前記所望のボリューム利得(G_{Volume desire})および前記最大低速ボリューム利得(G_VolLentMax)の中から第1の最小値を決定するステップと、
   最大ボリューム利得(G_maxVolume)を乗じた前記所望のボリューム利得(G_{Volume desire})および前記最小低速ボリューム利得(G_VolLentMin)の中から第2の最小値を決定するステップと、
   低速ボリューム利得(G_{Volume Lent})として、前記第1の最小値および第2の最小値のうちの最大値を決定するステップと、
   前記決定された低速ボリューム利得(G_{Volume Lent})に従って前記適用されるボリューム利得(G_{Volume applique})を計算するステップとを含む、方法。
2. 前記標準化全低速サウンドレベル(N_SLTN)を計算するための前記ステップが、再生対象の各オーディオ信号(S_{Audio 1}からS_{Audio N})について、長期間にわたる各ソースの前記オーディオ信号のレベルの平均などの、前記オーディオ信号に特有の低速サウンドレベル(N_{SL 1}、・・・、N_{SL N})を計算するステップを含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
3. 前記方法が、再生対象の少なくとも2つのオーディオ信号(S_{Audio 1}からS_{Audio N})を含み、前記標準化全低速サウンドレベル(N_SLTN)が、前記低速サウンドレベル(N_{SL 1}、・・・、N_{SL N})の各々の関数であることを特徴とする、請求項2に記載の方法。
4. 前記長期間が、1秒よりも大きいことを特徴とする、請求項2または3に記載の方法。
5. 前記適用されるボリューム利得(G_{Volume applique})が、前記長期間よりも厳密に短い短期間にわたる前記または各サウンド信号(S_{Audio 1}からS_{Audio N})のサウンドレベルの変動に応じて1以下の値を有するピークボリューム利得(G_VolCrete)を乗じた前記低速ボリューム利得(G_{Volume Lent})の積であることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記ピークボリューム利得(G_VolCrete)の前記計算が、
   再生対象の前記信号(S_{Audio 1}からS_{Audio N})から標準化全高速サウンドレベル(N_SRTN)を計算するステップであって、
   である、ステップと、
   前記標準化全高速サウンドレベル(N_SRTN)で割られる、最大ピーク利得(G_CreteMax)を乗じた前記標準化全低速サウンドレベル(N_SLTN)の積の商に等しい膨張係数を計算するステップと、
   前記膨張係数および値1の最小値として前記ピークボリューム利得(G_VolCrete)を計算するステップとを含むことを特徴とする、請求項5に記載の方法。
7. 前記標準化全高速サウンドレベル(N_SRTN)を計算するための前記ステップが、再生対象の各オーディオ信号(S_{Audio 1}からS_{Audio N})について、前記短期間にわたるソースのオーディオ信号のレベルの平均などの、各オーディオ信号に特有の高速サウンドレベル(N_{SR 1}、・・・、N_{SR N})を計算するステップを含むことを特徴とする、請求項6に記載の方法。
8. 前記方法が、再生対象の少なくとも2つのオーディオ信号(S_{Audio 1}からS_{Audio N})を含み、前記標準化全高速サウンドレベル(N_SRTN)が、前記高速サウンドレベル(N_{SR 1}からN_{SR N})の各々の関数であることを特徴とする、請求項7に記載の方法。
9. 前記短期間が、1秒未満であることを特徴とする、請求項5から8のいずれか一項に記載の方法。
10. サウンドレベルを調整するための制御要素を使用することによってユーザによって決定される所望のボリューム利得(G_{Volume desire})に従って、再生対象の少なくとも1つのオーディオ信号(S_{Audio 1}からS_{Audio N})に適用されるボリューム利得(G_{Volume applique})を適合させるための手段を含む増幅器であって、
    前記少なくとも1つのオーディオ信号(S_{Audio 1}からS_{Audio N})の1秒以上の期間におけるサウンドレベルの平均に基づいて、標準化全低速サウンドレベル(N_SLTN)を計算するための手段と、
    前記標準化全低速サウンドレベル(N_SLTN)で割られる、最大低速利得(G_LenMax)、最小低速利得(G_LenMin)それぞれによる前記所望のボリューム利得(G_{Volume desire})の積の商として最大低速ボリューム利得(G_VolLenMax)および最小低速ボリューム利得(G_VolLenMin)を計算するための手段と、
    前記所望のボリューム利得(G_{Volume desire})および前記最大低速ボリューム利得(G_VolLenMax)の中から第1の最小値を決定するための手段と、
    最大ボリューム利得(G_maxVolume)を乗じた前記所望のボリューム利得(G_{Volume desire})および前記最小低速ボリューム利得(G_VolLenMin)の中から第2の最小値を決定するための手段と、
    低速ボリューム利得(G_{Volume Lent})として、前記第1の最小値および第2の最小値のうちの最大値を決定するための手段と、
    前記決定された低速ボリューム利得(G_{Volume Lent})に従って適用される前記ボリューム利得(G_{Volume applique})を計算するための手段とを含む、増幅器。