JP3586037B2 - エキスパンダ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、デジタル音響機器に適用され、音響デジタル信号に対して伸長処理を行うエキスパンダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来の音響デジタル信号処理によるエキスパンダ装置の一例の回路構成を示すブロック図であり、１は音響デジタル信号を入力する入力端子、２は絶対値変換回路、３は絶対値変換回路２の出力がスレッショルド・レベル以下であればエキスパンダのレシオに応じたゲインを発生するレベル−ゲイン変換回路、４はアタックタイム，リリースタイムなどの包絡曲線を設定する包絡発生回路、５はゲイン値と入力信号値を乗算する乗算器、６は伸長処理後の音響デジタル信号を出力する出力端子である。
【０００３】
以上のように構成された従来のエキスパンダ装置について、以下にその動作を説明する。
【０００４】
エキスパンダは入力レベルに応じてゲインが変化するダイナミクス特性に関する信号処理装置であって、伸長処理により入力信号の中に含まれる低レベルのノイズ除去，圧縮されすぎている音への明瞭度の増加，ダイナミックレンジの増大などの効果を得るために使用される。
【０００５】
エキスパンダのダイナミクス特性を決定するパラメータにはスレッショルド・レベル，エキスパンダ・レシオがある。スレッショルド・レベルは、エキスパンダ装置が１：１のユニティゲインに到達するポイントであり、これ以上の信号はユニティゲインで通過し、スレッショルド以下の信号はゲイン・リダクションされる。エキスパンダ・レシオはスレッショルド・レベル以下の入力信号のゲイン・リダクションのスロープを決定する。例えば、エキスパンダ・レシオが１：２ならば、入力が６ｄＢ減少したとき、出力は１２ｄＢ減少することになる。
【０００６】
次に式を用いて、従来の音響デジタル信号におけるエキスパンダ処理について説明する。
【０００７】
入力端子１により入力された音響デジタル信号ｘｉｎは、絶対値変換回路２に
より下記の（数１）のようにレベル値ｌｉｎに変換される。
【０００８】
【数１】
【０００９】
任意のエキスパンダ・レシオｒに対応するゲインｇは、入力レベルｌｉｎとスレッショルド・レベルｖｔｈの関係により下記の（数２），（数３）のように分けられることが一般に知られている。
【００１０】
（ｌｉｎ＜ｖｔｈの場合：入力レベルがスレッショルド・レベルｖｔｈ未満の場合）
【００１１】
【数２】
【００１２】
（ｌｉｎ≧ｖｔｈの場合：入力レベルがスレショルド・レベルｖｔｈ以上の場合）
【００１３】
【数３】
【００１４】
前記（数２），（数３）に基づき、レベル−ゲイン変換回路３により、音響デジタル信号がゲインｇに変換される。
【００１５】
以上を整理すると、ゲインｇは下記の（数４）のようになる。
【００１６】
【数４】
【００１７】
以上のような関係式に基づきレベル−ゲイン変換回路３により、エキスパンダ・レシオｒに応じたゲインｇが出力される。そのゲインｇは、包絡発生回路４により適切な包絡曲線を得られるように包絡処理され、ゲイン包絡ｇｅｎｖとして包絡発生回路４から出力される。ゲイン包絡ｇｅｎｖは、入力端子１から加えられた音響デジタル信号ｘｉｎと乗算器５により乗算され、出力端子６からエキスパンダ処理された音響デジタル信号ｘｏｕｔとして出力される。このとき、入出力関係は下記の（数５）のように示される。
【００１８】
【数５】
【００１９】
このようにして、デジタル信号処理においてエキスパンダ処理を実現でき、図４のようなダミナミクス特性を得ることができる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来のような構成では、エキスパンダ動作においてエキスパンダ・レシオが、例えば１：３と緩やかなエキスパンダ特性でも、入力信号が低下すると出力はそのスロープに応じて低下していく。この場合、低レベルでの不必要なレベル変動が生じるという問題があった。また、エキスパンダは、素材音から不必要なかぶり音（不必要に加算された音）や時間経過に伴うノイズなどをリダクションし、必要な音だけを得ることが目的であるため、素材音の状況にあわせて源音が大きく変化しないように、ゲイン・リダクション量を必要最小限に抑えることが要求される。この場合、源音とは何も処理されていない音であり、素材音とは源音にある処理がなされた結果、生じる音のことである。この素材音がエキスパンダ装置の入力音になる。
【００２１】
これらの問題を解決するため、最大ゲイン・リダクション量を設定するレンジ処理が知られているが、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などのデジタル信号処理では、まだ実現されていなかった。
【００２２】
そこで、本発明の目的は、ＤＳＰなどによるデジタル信号処理においてエキスパンダ装置のレンジ処理をし、かつ短いステップで信号処理を可能にするエキスパンダ装置を提供することである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、音響デジタル信号のエキスパンダ処理において、レベル−ゲイン変換されたゲイン値とレンジ値を比較する比較回路と、比較結果に基づきゲイン値を切り換える切換装置とを含んで構成したものであって、この構成により、音響デジタル信号のエキスパンダ処理において、入力信号が絶対値変換されたレベルをエキスパンダのレシオに対応したゲインに変換し、そのゲインと最大ゲイン・リダクション量を決定するレンジのゲイン値を比較し、比較した結果、大きい方のゲインを選択することにより最大ゲイン・リダクション量を設定できるレンジ処理を行うことができる。
【００２４】
その結果、音響デジタル信号処理の音響ダイナミクス特性の調整においても、エキスパンダ装置の最大ゲイン・リダクション量を決定するレンジ値を操作者が自由に設定，調整でき、源音を大きく変化させることなく効果的なエキスパンダ処理をデジタル信号処理により実現することができ、なおかつ短いステップ数によって実現することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２６】
図１は本発明の一実施形態を説明するためのエキスパンダ装置の回路構成を示すブロック図であり、１は音響デジタル信号ｘｉｎを入力する入力端子、２は絶対値変換回路、３はレベル−ゲイン変換回路、７は比較回路、８は切換回路、９は比較回路７と切換回路８とからなるレンジ処理部であって、さらに４は包絡発生回路、５は入力信号と包絡処理されたゲイン値を乗算する乗算器、６はエキスパンダ処理後の音響デジタル信号ｘｏｕｔを出力する出力端子である。
【００２７】
以上のように構成されたエキスパンダ装置について、以下その動作を説明する。
【００２８】
入力端子１から入力された音響デジタル信号は、絶対値変換回路２により音響レベル値に変換される。音響レベル値はレベル−ゲイン変換回路３により、下記の（数６）に基づき、設定したレシオに応じたエキスパンダ特性のゲイン値ｇに変換される。
【００２９】
【数６】
【００３０】
前記（数６）の関係からレベル−ゲイン変換回路３で変換されたゲインｇは、操作者が設定した最大ゲイン・リダクション量を決定するレンジ値ｇｒａｎｇｅと比較回路７により比較される。この比較回路７と切換回路８からなるレンジ処理部９の論理は以下のように示すことができる。
【００３１】
すなわち、比較回路７により比較した結果、
（Ａ）ｇ≧ｇｒａｎｇｅの場合、切換回路８によりゲインｇをレンジ処理部９から出力する。
【００３２】
（Ｂ）ｇ＜ｇｒａｎｇｅの場合、切換回路８によりレンジ値ｇｒａｎｇｅをレンジ処理部９から出力する。
【００３３】
この処理はＤＳＰにより短いステップ数によって実現することができる。
【００３４】
次に、選択されたゲイン値は、包絡発生回路４により包絡処理されたゲイン包絡値ｇｅｎｖに変換され、乗算器５により音響デジタル信号ｘｉｎと乗算される。乗算された結果はレンジ処理されたエキスパンダ特性を有する音響デジタル信号ｘｏｕｔとして出力端子６から出力される。
【００３５】
以上のような構成によれば、音響デジタル信号処理においても、エキスパンダ装置の最大ゲイン・リダクションを調整するレンジ処理が可能となり、図２に示すダイナミクス特性のように、ゲイン・リダクション量を必要最小限に抑えて効果的な音響ダイナミクス処理が実現される。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、エキスパンダ装置のレンジ処理を音響デジタル信号処理において実現できる。すなわち、素材の状況に合わせて源音が大きく変化しないようにエキスパンダ装置のゲイン・リダクション量を調整することができ、ひいては効果的なダイナミクス特性を得ることを音響デジタル信号処理においても実現することができる。
【００３７】
さらに、レンジ値をレベル−ゲイン変換後のゲイン値と直接比較し、大きい方をそのままゲイン値と見なすというアルゴリズムをとっているため、エキスパンダ装置のレンジ処理を短いＤＳＰの処理ステップによって実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を説明するためのエキスパンダ装置の回路構成を示すブロック図である。
【図２】図１の構成のエキスパンダ装置により得られる代表的なダイナミクス特性を示す図である。
【図３】従来のエキスパンダ装置の一例の回路構成を示すブロック図である。
【図４】図３の構成のエキスパンダ装置により得られる代表的なダイナミクス特性を示す図である。
【符号の説明】
１…音響デジタル信号用の入力端子、 ２…絶対値変換回路、 ３…レベル−ゲイン変換回路、 ４…包絡発生回路、 ５…乗算器、 ６…音響デジタル信号用の出力端子、 ７…比較回路、 ８…切換回路、 ９…レンジ処理部。
【産業上の利用分野】
本発明は、デジタル音響機器に適用され、音響デジタル信号に対して伸長処理を行うエキスパンダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来の音響デジタル信号処理によるエキスパンダ装置の一例の回路構成を示すブロック図であり、１は音響デジタル信号を入力する入力端子、２は絶対値変換回路、３は絶対値変換回路２の出力がスレッショルド・レベル以下であればエキスパンダのレシオに応じたゲインを発生するレベル−ゲイン変換回路、４はアタックタイム，リリースタイムなどの包絡曲線を設定する包絡発生回路、５はゲイン値と入力信号値を乗算する乗算器、６は伸長処理後の音響デジタル信号を出力する出力端子である。
【０００３】
以上のように構成された従来のエキスパンダ装置について、以下にその動作を説明する。
【０００４】
エキスパンダは入力レベルに応じてゲインが変化するダイナミクス特性に関する信号処理装置であって、伸長処理により入力信号の中に含まれる低レベルのノイズ除去，圧縮されすぎている音への明瞭度の増加，ダイナミックレンジの増大などの効果を得るために使用される。
【０００５】
エキスパンダのダイナミクス特性を決定するパラメータにはスレッショルド・レベル，エキスパンダ・レシオがある。スレッショルド・レベルは、エキスパンダ装置が１：１のユニティゲインに到達するポイントであり、これ以上の信号はユニティゲインで通過し、スレッショルド以下の信号はゲイン・リダクションされる。エキスパンダ・レシオはスレッショルド・レベル以下の入力信号のゲイン・リダクションのスロープを決定する。例えば、エキスパンダ・レシオが１：２ならば、入力が６ｄＢ減少したとき、出力は１２ｄＢ減少することになる。
【０００６】
次に式を用いて、従来の音響デジタル信号におけるエキスパンダ処理について説明する。
【０００７】
入力端子１により入力された音響デジタル信号ｘｉｎは、絶対値変換回路２に
より下記の（数１）のようにレベル値ｌｉｎに変換される。
【０００８】
【数１】
任意のエキスパンダ・レシオｒに対応するゲインｇは、入力レベルｌｉｎとスレッショルド・レベルｖｔｈの関係により下記の（数２），（数３）のように分けられることが一般に知られている。
【００１０】
（ｌｉｎ＜ｖｔｈの場合：入力レベルがスレッショルド・レベルｖｔｈ未満の場合）
【００１１】
【数２】
（ｌｉｎ≧ｖｔｈの場合：入力レベルがスレショルド・レベルｖｔｈ以上の場合）
【００１３】
【数３】
前記（数２），（数３）に基づき、レベル−ゲイン変換回路３により、音響デジタル信号がゲインｇに変換される。
【００１５】
以上を整理すると、ゲインｇは下記の（数４）のようになる。
【００１６】
【数４】
以上のような関係式に基づきレベル−ゲイン変換回路３により、エキスパンダ・レシオｒに応じたゲインｇが出力される。そのゲインｇは、包絡発生回路４により適切な包絡曲線を得られるように包絡処理され、ゲイン包絡ｇｅｎｖとして包絡発生回路４から出力される。ゲイン包絡ｇｅｎｖは、入力端子１から加えられた音響デジタル信号ｘｉｎと乗算器５により乗算され、出力端子６からエキスパンダ処理された音響デジタル信号ｘｏｕｔとして出力される。このとき、入出力関係は下記の（数５）のように示される。
【００１８】
【数５】
このようにして、デジタル信号処理においてエキスパンダ処理を実現でき、図４のようなダミナミクス特性を得ることができる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来のような構成では、エキスパンダ動作においてエキスパンダ・レシオが、例えば１：３と緩やかなエキスパンダ特性でも、入力信号が低下すると出力はそのスロープに応じて低下していく。この場合、低レベルでの不必要なレベル変動が生じるという問題があった。また、エキスパンダは、素材音から不必要なかぶり音（不必要に加算された音）や時間経過に伴うノイズなどをリダクションし、必要な音だけを得ることが目的であるため、素材音の状況にあわせて源音が大きく変化しないように、ゲイン・リダクション量を必要最小限に抑えることが要求される。この場合、源音とは何も処理されていない音であり、素材音とは源音にある処理がなされた結果、生じる音のことである。この素材音がエキスパンダ装置の入力音になる。
【００２１】
これらの問題を解決するため、最大ゲイン・リダクション量を設定するレンジ処理が知られているが、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などのデジタル信号処理では、まだ実現されていなかった。
【００２２】
そこで、本発明の目的は、ＤＳＰなどによるデジタル信号処理においてエキスパンダ装置のレンジ処理をし、かつ短いステップで信号処理を可能にするエキスパンダ装置を提供することである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、音響デジタル信号のエキスパンダ処理において、レベル−ゲイン変換されたゲイン値とレンジ値を比較する比較回路と、比較結果に基づきゲイン値を切り換える切換装置とを含んで構成したものであって、この構成により、音響デジタル信号のエキスパンダ処理において、入力信号が絶対値変換されたレベルをエキスパンダのレシオに対応したゲインに変換し、そのゲインと最大ゲイン・リダクション量を決定するレンジのゲイン値を比較し、比較した結果、大きい方のゲインを選択することにより最大ゲイン・リダクション量を設定できるレンジ処理を行うことができる。
【００２４】
その結果、音響デジタル信号処理の音響ダイナミクス特性の調整においても、エキスパンダ装置の最大ゲイン・リダクション量を決定するレンジ値を操作者が自由に設定，調整でき、源音を大きく変化させることなく効果的なエキスパンダ処理をデジタル信号処理により実現することができ、なおかつ短いステップ数によって実現することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２６】
図１は本発明の一実施形態を説明するためのエキスパンダ装置の回路構成を示すブロック図であり、１は音響デジタル信号ｘｉｎを入力する入力端子、２は絶対値変換回路、３はレベル−ゲイン変換回路、７は比較回路、８は切換回路、９は比較回路７と切換回路８とからなるレンジ処理部であって、さらに４は包絡発生回路、５は入力信号と包絡処理されたゲイン値を乗算する乗算器、６はエキスパンダ処理後の音響デジタル信号ｘｏｕｔを出力する出力端子である。
【００２７】
以上のように構成されたエキスパンダ装置について、以下その動作を説明する。
【００２８】
入力端子１から入力された音響デジタル信号は、絶対値変換回路２により音響レベル値に変換される。音響レベル値はレベル−ゲイン変換回路３により、下記の（数６）に基づき、設定したレシオに応じたエキスパンダ特性のゲイン値ｇに変換される。
【００２９】
【数６】
前記（数６）の関係からレベル−ゲイン変換回路３で変換されたゲインｇは、操作者が設定した最大ゲイン・リダクション量を決定するレンジ値ｇｒａｎｇｅと比較回路７により比較される。この比較回路７と切換回路８からなるレンジ処理部９の論理は以下のように示すことができる。
【００３１】
すなわち、比較回路７により比較した結果、
（Ａ）ｇ≧ｇｒａｎｇｅの場合、切換回路８によりゲインｇをレンジ処理部９から出力する。
【００３２】
（Ｂ）ｇ＜ｇｒａｎｇｅの場合、切換回路８によりレンジ値ｇｒａｎｇｅをレンジ処理部９から出力する。
【００３３】
この処理はＤＳＰにより短いステップ数によって実現することができる。
【００３４】
次に、選択されたゲイン値は、包絡発生回路４により包絡処理されたゲイン包絡値ｇｅｎｖに変換され、乗算器５により音響デジタル信号ｘｉｎと乗算される。乗算された結果はレンジ処理されたエキスパンダ特性を有する音響デジタル信号ｘｏｕｔとして出力端子６から出力される。
【００３５】
以上のような構成によれば、音響デジタル信号処理においても、エキスパンダ装置の最大ゲイン・リダクションを調整するレンジ処理が可能となり、図２に示すダイナミクス特性のように、ゲイン・リダクション量を必要最小限に抑えて効果的な音響ダイナミクス処理が実現される。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、エキスパンダ装置のレンジ処理を音響デジタル信号処理において実現できる。すなわち、素材の状況に合わせて源音が大きく変化しないようにエキスパンダ装置のゲイン・リダクション量を調整することができ、ひいては効果的なダイナミクス特性を得ることを音響デジタル信号処理においても実現することができる。
【００３７】
さらに、レンジ値をレベル−ゲイン変換後のゲイン値と直接比較し、大きい方をそのままゲイン値と見なすというアルゴリズムをとっているため、エキスパンダ装置のレンジ処理を短いＤＳＰの処理ステップによって実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を説明するためのエキスパンダ装置の回路構成を示すブロック図である。
【図２】図１の構成のエキスパンダ装置により得られる代表的なダイナミクス特性を示す図である。
【図３】従来のエキスパンダ装置の一例の回路構成を示すブロック図である。
【図４】図３の構成のエキスパンダ装置により得られる代表的なダイナミクス特性を示す図である。
【符号の説明】
１…音響デジタル信号用の入力端子、 ２…絶対値変換回路、 ３…レベル−ゲイン変換回路、 ４…包絡発生回路、 ５…乗算器、 ６…音響デジタル信号用の出力端子、 ７…比較回路、 ８…切換回路、 ９…レンジ処理部。
Claims (1)
- 音響信号を絶対値変換するための絶対値変換手段と、エキスパンダのレシオに応じたゲインを発生させるレベル−ゲイン変換手段と、レベル−ゲイン変換手段によって発生されたゲインとレンジゲインの大きさを比較する比較手段と、その比較した結果、大きい方のゲインを出力する切換手段と、切換手段から出力されたゲインに対して包絡処理を行って包絡曲線を設定する包絡発生手段と、前記音響信号と包絡発生手段の出力を乗算する乗算手段とを備えたことを特徴とするエキスパンダ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10144796A JP3586037B2 (ja) | 1996-04-23 | 1996-04-23 | エキスパンダ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10144796A JP3586037B2 (ja) | 1996-04-23 | 1996-04-23 | エキスパンダ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09289496A JPH09289496A (ja) | 1997-11-04 |
| JP3586037B2 true JP3586037B2 (ja) | 2004-11-10 |
Family
ID=14300955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10144796A Expired - Fee Related JP3586037B2 (ja) | 1996-04-23 | 1996-04-23 | エキスパンダ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3586037B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101986386B (zh) * | 2009-07-29 | 2012-09-26 | 比亚迪股份有限公司 | 一种语音背景噪声的消除方法和装置 |
-
1996
- 1996-04-23 JP JP10144796A patent/JP3586037B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09289496A (ja) | 1997-11-04 |
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