JP4048499B2

JP4048499B2 - Ａｇｃ回路及びａｇｃ回路の利得制御方法

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Description

本発明は、ＡＧＣ回路及びＡＧＣ回路の利得制御方法に関し、例えば携帯型の記録再生装置であるＩＣレコーダに適用することができる。本発明は、入力信号レベルを入力信号の周期を単位にして検出するようにして、入力信号レベルの移動平均値を基準にした信号レベル検出結果の判定によりリカバリー時定数を切り換えることにより、会話、音楽等の聞き苦しさを改善する。

従来、各種の録音機器においては、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）回路により音声信号の信号レベルを補正するようになされている。すなわち例えば会話を録音した場合、近い人の音声は、大きな信号レベルにより録音されるのに対し、遠い人の音声は、小さな信号レベルにより録音される。これにより何ら信号レベルを補正することなく、近くの人の音声に対して適切な音量により再生すると、遠くの人の音声が小さな音量により再生され、聞き取れなくなる。これに対して、遠くの人の音声に対して適切な音量により再生すると、近くの人の音声が過大な音量により再生され、近くの人の音声を聞き取れなくなる。このためＡＧＣ回路は、この場合、音声信号の信号レベルに応じて音声信号の信号レベルを補正することにより、遠くの人及び近くの人の音声を、ほぼ等しい信号レベルに補正するようになされている。

すなわち図１８は、この種の録音機器の１つであるＩＣレコーダを示すブロック図である。ＩＣレコーダ１において、マイク２は、録音時、録音対象の各種音声Ｓ１を取得して出力し、増幅回路３は、録音時、このマイク２から出力される音声信号Ｓ１を所定利得により増幅して出力する。アナログディジタル変換／ディジタルアナログ変換回路（ＡＤ／ＤＡ）４は、録音時、増幅回路３から出力される音声信号Ｓ１をディジタルアナログ変換処理し、その結果得られる音声データＤ１をディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）５に出力する。また再生時、ディジタルシグナルプロセッサ５から出力される音声データＤ１をアナログディジタル変換処理し、その結果得られる音声信号Ｓ１を増幅回路６に出力する。増幅回路６は、再生時、このアナログディジタル変換/ディジタルアナログ変換回路４から出力される音声信号Ｓ１を所定利得で増幅し、この音声信号Ｓ１によりスピーカ７を駆動する。

ディジタルシグナルプロセッサ５は、録音時、アナログディジタル変換/ディジタルアナログ変換回路４から出力される音声データＤ１をデータ圧縮して符号化データＤ２を生成し、この符号化データＤ２を中央処理ユニット（ＣＰＵ）８に出力する。また再生時、中央処理ユニット８から出力される符号化データＤ２をデータ伸長して音声データＤ１を復号し、この音声データＤ１をアナログディジタル変換/ディジタルアナログ変換回路４に出力する。メモリ９は、例えばフラッシュメモリにより構成され、録音時、中央処理ユニット８の制御によりディジタルシグナルプロセッサ５から出力される符号化データＤ２を記録して保持する。また再生時、同様の中央処理ユニット８の制御により、保持した符号化データＤ２を中央処理ユニット８を介してディジタルシグナルプロセッサ５に出力する。中央処理ユニット８は、このＩＣレコーダ１の動作を制御する制御回路であり、操作子１０の操作に応動して録音、再生等の動作を各部に指示する。

これによりこのＩＣレコーダ１では、マイク２で取得した音声信号Ｓ１を増幅回路３により所定利得で増幅した後、音声データＤ１に変換し、この音声データＤ１をデータ圧縮してメモリ９に記録するようになされている。また再生時、このメモリ９に記録された符号化データＤ２による音声データをディジタルシグナルプロセッサ５でデータ伸長した後、アナログ信号による音声信号Ｓ１に変換し、この音声信号Ｓ１により増幅回路６でスピーカ７を駆動して出力するようになされている。

このような音声信号の一連の処理において、このＩＣレコーダ１では、ディジタルシグナルプロセッサ５によりＡＧＣ回路が構成され、再生時、このディジタルシグナルプロセッサ５において音声データＤ１の信号レベルを補正する。

すなわち図１９は、ディジタルシグナルプロセッサ５の再生時における構成を示すブロック図である。ディジタルシグナルプロセッサ５において、デコーダ１２は、ランダムアクセスメモリにより構成されるバッファメモリ１３を介して、メモリ９に保持されてなる符号化データＤ２を中央処理ユニット８から入力し、この符号化データＤ２をデータ伸長して音声データＤ１を出力する。可変利得増幅回路１４は、ランダムアクセスメモリにより構成されるバッファメモリ１５を介して、デコーダ１２から出力される音声データＤ１を入力し、利得制御回路１６により指示される所定利得で増幅して出力し、バッファメモリ１７は、この可変利得増幅回路１４から出力される音声データＤ１を蓄積してアナログディジタル変換／ディジタルアナログ変換回路４に出力する。

レベル検出回路１８は、利得制御回路１６により出力される音声データＤ１の信号レベルを検出し、利得制御回路１６は、このレベル検出回路１８によるレベル検出結果に基づいて、このレベル検出回路１８で検出される音声データＤ１の信号レベルが所定レベルとなるように可変利得増幅回路１４の利得を設定する。なおディジタルシグナルプロセッサ５は、所定の処理プログラムの実行により、順次入力される音声データＤ１、符号化データＤ２を処理して、このような音声データ、符号化データの処理に係る各種機能ブロックを構成するようになされ、これにより音声信号Ｓ１の信号レベルを補正してＡＧＣ回路の機能を担保するようになされている。

これらによりＡＧＣ回路においては、例えば図２０に示す入出力特性により、音声データＤ１の信号レベルを補正して出力するようになされている。すなわち音声データＤ１の振幅値が所定のしきい値Ｌｔｈ以下の範囲においては、入力された音声データＤ１の信号レベルを何ら抑圧することなく出力し、音声データＤ１の振幅値がしきい値Ｌｔｈを越える場合には、利得を小さくして音声データＤ１の信号レベルを抑圧するようになされている。

このようなＡＧＣ回路は、いわゆるリカバリー時定数により抑圧した利得を元の利得に戻すようになされ、これにより波形歪み等を防止するようになされている。しかしながらＡＧＣ回路においては、このリカバリー時定数により却って音声信号が聞きづらくなる場合がある。

すなわち図２１に示すように、例えば全体がしきい値Ｌｔｈ以下の一定の信号レベルである入力信号ｉｎにおいて、パルス状に信号レベルが立ち上がってしきい値Ｌｔｈを越えている場合（図２１（Ａ））、ＡＧＣ回路では、このパルス状の信号レベルの立ち上がりにより利得を低減し、この低減した利得がリカバリー時定数ｔＲにより徐々に元の利得に戻ることになる（図２１（Ｂ）及び（Ｃ））。これにより出力信号ｏｕｔの信号レベルにおいては、パルス状の信号レベルの立ち上がりにより急激に信号レベルが低下し、リカバリー時定数ｔＲに応じて徐々に元の信号レベルに戻ることになり、リカバリー時定数ｔＲが長い場合には、この元の信号レベルに戻るまでに長い時間を要することになる。

これにより図２２に示すように、拍手（パチ、パチにより示す）の中で、一定の音量による会話を録音したような場合にあっては、拍手による入力信号ｉｎの信号レベルの立ち上がりにより、音声が間欠的に抑圧され、リカバリー時定数ｔＲが長い場合には、この抑圧の期間が長くなって音切れすることになり、極めて音声を聞きづらくなる（図２２（Ａ）及び（Ｂ））。これに対してリカバリー時定数ｔＲが短い場合には、図２３に示すように、音切れについては防止することができる。しかしながらリカバリー時定数ｔＲが短い場合には、長く響くような音で信号レベルが急激に変化することにより、例えば音楽を再生した場合に、低音の部分でワウフラが発生しているように知覚され、また高音の部分でバリバリと言うようなノイズが知覚される。

これによりＡＧＣ回路においては、従来会話等の音声の録音では、リカバリー時定数が１０〔ｍｓｅｃ〕程度に設定され、音楽の録音ではリカバリー時定数が数秒程度に設定されるようになされている。

またこれにより例えば特開２０００−１５１４４２号公報等には、このようなリカバリー時定数を切り換え可能なＡＧＣ回路の構成が開示されるようになされている。

しかしながらこのように会話と音楽とでリカバリー時定数を切り換える場合にあっても、未だ聞き苦しさが残る問題がある。すなわち会話においては、リカバリー時定数を短くすることにより聞き易くはなるものの、リカバリー時定数により拍手の後等で瞬間的に音量が小さくなり、これにより聞き苦しさが残る。また音楽にあっては、リカバリー時定数を長くすることにより聞き易くはなるものの、リカバリー時定数により拍手の後等で音量が急激に減少して徐々に音量が元に戻るようになり、これにより聞き苦しさが残るようになる。
特開２０００−１５１４４２号公報

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、会話、音楽等の聞き苦しさを改善することができるＡＧＣ回路及びＡＧＣ回路の利得制御方法を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため請求項１の発明においては、入力信号の信号レベルに応じて利得を可変して入力信号の信号レベルを補正するＡＧＣ回路に適用して、前記入力信号の１周期を処理単位に設定して、前記処理単位毎に、前記入力信号の最大振幅により信号レベルを検出して信号レベル検出結果を出力する信号レベル検出手段と、前記信号レベル検出結果に基づいて、前記処理単位毎に、前記利得を可変制御する利得可変手段とを有し、前記利得可変手段は、前記入力信号における信号レベルの立ち上がりにより、信号レベルの立ち上がった前記処理単位で前記利得を低減した後、前記入力信号における信号レベルの立ち下がりにより、リカバリー時定数により立ち下がる場合の信号レベルで前記信号レベル検出結果を判定し、前記信号レベルの立ち下がりが前記リカバリー時定数による立ち下がりより小さい場合、前記信号レベル検出結果に応じた利得に設定し、前記信号レベルの立ち下がりが前記リカバリー時定数による立ち下がりより大きい場合、前記リカバリー時定数により信号レベルが立ち下がるように、前記低減した利得を徐々に前記信号レベル検出結果に応じた利得に戻し、前記信号レベル検出結果の移動平均値を基準にした前記信号レベル検出結果の判定により、前記リカバリー時定数を切り換える。

また請求項２の発明においては、入力信号の信号レベルに応じて利得を可変して入力信号の信号レベルを補正するＡＧＣ回路の利得制御方法に適用して、前記入力信号の１周期を処理単位に設定して、前記処理単位毎に、前記入力信号の最大振幅により信号レベルを検出して信号レベル検出結果を出力する信号レベル検出のステップと、前記信号レベル検出結果に基づいて、前記処理単位毎に、前記利得を可変制御する利得可変のステップとを有し、前記利得可変のステップは、前記入力信号における信号レベルの立ち上がりにより、信号レベルの立ち上がった前記処理単位で前記利得を低減した後、前記入力信号における信号レベルの立ち下がりにより、リカバリー時定数により立ち下がる場合の信号レベルで前記信号レベル検出結果を判定し、前記信号レベルの立ち下がりが前記リカバリー時定数による立ち下がりより小さい場合、前記信号レベル検出結果に応じた利得に設定し、前記信号レベルの立ち下がりが前記リカバリー時定数による立ち下がりより大きい場合、前記リカバリー時定数により信号レベルが立ち下がるように、前記低減した利得を徐々に前記信号レベル検出結果に応じた利得に戻し、前記信号レベル検出結果の移動平均値を基準にした前記信号レベル検出結果の判定により、前記リカバリー時定数を切り換える。

請求項１又は請求項２の構成によれば、例えば瞬間的に信号レベルが立ち上がっているような場合には、この信号レベルが立ち上がった後の信号レベルの立ち下がりに追従するようにリカバリー時定数を短く設定することができ、また全体的に信号レベルが立ち上がっている場合には、リカバリー時定数を長くすることができ、これらにより入力信号の信号レベルの遷移に対応してリカバリー時定数を切り換えることができる。これによりリカバリー時定数により不必要に信号レベルを抑圧しないようにして、また必要に応じてリカバリー時定数により信号レベルを抑圧するようにして、会話、音楽等の聞き苦しさを改善することができる。

本発明によれば、会話、音楽等の聞き苦しさを改善することができる。

以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施例を詳述する。

（１）実施例の構成
図２は、本発明の実施例に係るＩＣレコーダを示すブロック図である。このＩＣレコーダ１１において、マイク１２は、録音時、録音対象の各種音声信号Ｓ１を取得して出力し、アナログディジタル変換回路（ＡＤ）１４は、録音時、マイク１２から出力される音声信号Ｓ１をディジタルアナログ変換処理し、その結果得られる音声データＤ１をディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）１５に出力する。

ディジタルシグナルプロセッサ１５は、録音時、アナログディジタル変換回路１４から出力される音声データＤ１をデータ圧縮して符号化データＤ２を生成し、この符号化データＤ２を中央処理ユニット（ＣＰＵ）１８に出力する。また再生時、中央処理ユニット１８から出力される符号化データＤ２をデータ伸長して音声データＤ１を復号し、この音声データＤ１の信号レベルを補正してディジタルアナログ変換回路（ＤＡ）１７に出力する。メモリ１９は、例えばフラッシュメモリによるメモリカードで構成され、録音時、中央処理ユニット１８の制御によりディジタルシグナルプロセッサ１５から出力される符号化データＤ２を記録して保持する。また再生時、同様の中央処理ユニット１８の制御により、保持した符号化データＤ２を中央処理ユニット１８を介してディジタルシグナルプロセッサ１５に出力する。中央処理ユニット１８は、このＩＣレコーダ１の動作を制御する制御回路であり、操作ボタン２０の操作に応動して録音、再生等の動作を各部に指示し、また液晶表示パネルによる表示部２１を介して各種操作メニュー等を表示する。

ディジタルアナログ変換回路１７は、再生時、ディジタルシグナルプロセッサ１５から出力される音声データＤ１をディジタルアナログ変換処理し、その結果得られる音声信号Ｓ１によりスピーカ２２を駆動する。

これによりこのＩＣレコーダ１１では、マイク１２で取得した音声信号Ｓ１を音声データＤ１に変換した後、この音声データＤ１をデータ圧縮してメモリ１９に記録するようになされている。また再生時、このメモリ１９に記録された符号化データＤ２による音声データをディジタルシグナルプロセッサ１５でデータ伸長した後、アナログ信号による音声信号Ｓ１に変換し、この音声信号Ｓ１によりスピーカ２２を駆動して出力するようになされている。

このような音声信号の一連の処理において、このＩＣレコーダ１１では、ディジタルシグナルプロセッサ１５によりＡＧＣ回路が構成され、再生時、このディジタルシグナルプロセッサ１５において音声データＤ１の信号レベルを補正するようになされている。

すなわちディジタルシグナルプロセッサ１５は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１５Ａを介して、アナログディジタル変換回路１４、中央処理ユニット１８、ディジタルアナログ変換回路１７との間で音声データＤ１、符号化データＤ２を入出力するようになされ、演算処理手段であるディジタルシグナルプロセッサコア１５Ｂにより所定の処理プログラムを実行して、これら音声データＤ１、符号化データＤ２を処理することにより、音声データＤ１をデータ圧縮して符号化データＤ２を生成するエンコーダ１５ＢＡ、符号化データＤ２をデータ伸長して音声データＤ１を復号するデコーダ１５ＢＢ、音声データＤ１の信号レベルを補正するＡＧＣ回路１５ＢＣの機能ブロックが構成されるようになされている。なおこの実施例においては、この処理プログラムが事前のインストールにより提供されるようになされているが、このような処理プログラムにおいては、ネットワークを介したダウンロードにより、さらには種々の記録媒体により提供するようにしてもよい。なおこのような記録媒体にあっては、メモリカード、磁気ディスク、光ディスク等、種々の記録媒体を適用することができる。

ディジタルシグナルプロセッサ１５は、このＡＧＣ回路１５ＢＣに係る処理において、内蔵のランダムアクセスメモリに設けられたＡＧＣ係数テーブル１５Ｃの利得係数により音声データＤ１の信号レベルを補正するようになされている。なおここでＡＧＣ係数テーブル１５Ｃは、音声データＤ１の信号レベルを補正する利得が入力レベルに対応して順次記録されるようになされ、この実施例においては、この利得が図３に示す入出力特性により定義されるようになされている。すなわちこの入出力特性においては、入力レベルが所定のしきい値Ｌｔｈ以下の範囲においては、入力レベルに比例するように出力レベルを立ち上げ、この比例に係る利得が利得１に設定されるようになされている。また入力レベルがしきい値Ｌｔｈを越える範囲においては、入力レベルの増大により徐々に利得を低下し、出力レベルをしきい値Ｌｔｈに保持するようになされている。

図１及び図５は、このディジタルシグナルプロセッサ１５のＡＧＣ回路１５ＢＣに係る処理手順を示すフローチャートである。ディジタルシグナルプロセッサ１５は、操作ボタン２０の操作によりメモリ１９に記録された符号化データＤ２の再生がユーザーにより指示されると、中央処理ユニット１８の制御により、デコーダ１５ＢＢに係る処理手順、この図１に示す処理手順を開始し、これらの処理手順を同時並列的に実行する。

すなわちディジタルシグナルプロセッサ１５は、この処理手順を開始すると、ステップＳＰ１からステップＳＰ２に移り、この処理に供する一連の変数を初期化する。ここでディジタルシグナルプロセッサ１５は、図４に示すように、音声データＤ１により信号波形がゼロクロス（０クロス）して立ち上がった後、次に０クロスして立ち上るまでを音声データＤ１の１周期として、この周期を単位にして音声データＤ１を処理するようになされており、一連の変数のうちの変数ｉは、処理開始の時点より処理対象に係る音声データの周期を特定する変数である。これによりこのステップＳＰ２における初期化の処理により変数ｉは、値０に設定されるようになされている。

また変数ｋｘａは、後述する変数Ｌｒｅｃｖの更新に供する乗算値であり、この場合、値１に初期化されるようになされている。また変数ｒは、リカバリー時定数を特定する変数であり、この実施例においてリカバリー時定数は、短い時間によるリカバリー時定数ｒＦａｓｔと長い時間によるｒＳｌｏｗとが用意され、この場合、初期化により短い時間によるリカバリー時定数ｒＳｌｏｗを特定するように設定される。なおそれぞれリカバリー時定数ｒＳｌｏｗ及びｒＦａｓｔは、数１０〔ｍｓｅｃ〕及び数〔ｍｓｅｃ〕が割り当てられるようになされている。

変数Ｌａｖｇは、音声データＤ１の信号レベルの平均値を示す変数である。ここで図６に示すように、ディジタルシグナルプロセッサ１５は、変数ｉによる周期を含む音声データＤ１の連続する所定個数の周期について、信号レベルの移動平均値Ｌａｖｇを計算し、この移動平均値Ｌａｖｇを基準にして変数ｉに係る周期の信号レベルＬ１ｃｙｃ（ｉ）の立ち上がりを判定してリカバリー時定数ｒを切り換えるようになされており、この初期化の処理により、この平均値Ｌａｖｇを値０に初期化する。なおこの移動平均値Ｌａｖｇにあっては、この変数ｉによる周期を中央にしてなる前後の所定周期について計算してもよく、この変数ｉによる周期を末尾又は先頭にしてなる所定周期について計算してもよいが、この変数ｉによる周期を末尾にしてなる所定周期について計算する場合には、続く処理に係る周期を含んでいないことにより、その分、先読みに係る音声データＤ１のサンプリング数を無くして処理を簡略化することができる。またこれとは逆に、この変数ｉによる周期を先頭にしてなる所定周期について計算する場合には、先読みに係る音声データＤ１のサンプリング数が増大することにより、処理が煩雑になるものの、音声データＤ１によるこれからの信号レベルの推移を正確に予測することができることにより、ＡＧＣ回路１５ＢＣにおける利得の制御をより適切に実行することができる。因みに、この実施例においては、この変数ｉによる周期を末尾にしてなる所定周期について計算することにより処理を簡略化するようになされている。

また変数Ｌｒｅｃｖは、変数ｉにより指定される１周期についてのリカバリー時定数より決まる信号レベルが割り当てられ、より具体的には、図７（Ａ）及び（Ｂ）にそれぞれリカバリー時定数が短い場合（ｒＦａｓｔ）と長い場合（ｒＳｌｏｗ）を示すように、変数ｉによる周期の信号レベルＬ１ｃｙｃ（ｉ）がリカバリー時定数ｒにより減衰特性を示すものとして、この減衰特性による信号レベルの初期値が変数Ｌｒｅｃｖに割り当てられる。ここでこの実施例においては、この減衰特性による信号レベルが直線的に低下するものとして、減衰特性を一次関数により近似して表し、その分処理を簡略化するようになされている。変数Ｌｒｅｃｖは、この初期化の処理により値０に設定される。

このようにして各変数を初期化すると、ディジタルシグナルプロセッサ１５は、ステップＳＰ３に移り、変数ｉにより指定される周期について、音声データＤ１の信号レベルＬ１ｃｙｃ（ｉ）を検出する（図４（Ｂ））。ここでこの実施例において、この信号レベルには、この変数ｉにより特定される周期の最大振幅値が割り当てられるようになされ、これにより演算処理量を低減して処理を簡略化するようになされている。なおこの１周期における信号レベルにあっては、要は音声データＤ１による１周期中の最大振幅値に応じて変化するものであれば種々の基準値を適用することができ、例えば音声データＤ１の１周期における各サンプル値の２乗加算値、各サンプル値の絶対値の加算値、各サンプル値の平均値、ピーク値の絶対値等を適用することができる。また変数ｉｓｔａｒｔ（ｉ）及びｉｅｎｄ（ｉ）は、それぞれ変数ｉによる周期の開始時点及び終了時点である。

このようにして音声データＤ１の信号レベルＬ１ｃｙｃ（ｉ）を検出すると、続いてディジタルシグナルプロセッサ１５は、ステップＳＰ４に移り、ここで変数Ｌｒｅｃｖによる信号レベルがしきい値Ｌｔｈを越えているか否か判断する。ここで否定結果が得られると、ステップＳＰ５に移る。

ここでディジタルシグナルプロセッサ１５は、この変数ｉによる周期について、移動平均値Ｌａｖｇを計算する。ここでディジタルシグナルプロセッサ１５は、この変数ｉによる周期を末尾にしてなる所定周期について信号レベルの移動平均値Ｌａｖｇを計算するようにして、それまでの移動平均値Ｌａｖｇと、ステップＳＰ３で計算した信号レベルＬ１ｃｙｃ（ｉ）とをそれぞれ重み付け係数０．９及び０．１による重み付けした重み付け加算による近似演算により移動平均値を計算するようになされ、その分、処理を簡略化するようになされている。なおこの移動平均の計算においては、要は、変数ｉにより特定される周期を含む連続する複数周期について、音声データＤ１の平均的な信号レベルを表す値を種々に適用することができ、例えばこれらの周期における音声データＤ１の各サンプル値の２乗加算値、各サンプル値の絶対値の加算値、各サンプル値の平均値、振幅値の平均値等を広く適用することができる。

続いてディジタルシグナルプロセッサ１５は、ステップＳＰ６に移り、ステップＳＰ３で計算した変数ｉによる周期に係る音声データＤ１の信号レベルＬ１ｃｙｃ（ｉ）が、ステップＳＰ４の処理に供した変数Ｌｒｅｃｖによる信号レベルを越えているか否か判断する。しかしてこの場合、変数Ｌｒｅｃｖによる初期値が値０に設定されていることにより、肯定結果が得られ、ディジタルシグナルプロセッサ１５は、ステップＳＰ６からステップＳＰ７に移り、リカバリー時定数ｒにより変数Ｌｒｅｃｖを改めて初期化する。ここでこの初期化の処理においては、図８において（ｎｅｗ）の添え字により示すように、変数ｉによる周期の信号レベルＬ１ｃｙｃ（ｉ）を変数Ｌｒｅｃｖに係る信号レベルに設定して実行される。またＡＧＣ回路１５ＢＣの利得ｋｘを利得１に設定する。

また続くステップＳＰ８において、ステップＳＰ５で計算した平均値ＬａｖｇによりステップＳＰ３で計算した信号レベルＬ１ｃｙｃを割り算して所定のしきい値Ｒａｔｉｏ０により判定することにより、この変数ｉに係る周期の信号レベルが急激に立ち上がっているか否か判断する。ここで音声データＤ１の信号レベルがほぼ一定の信号レベルにより連続している場合には、このステップＳＰ８で否定結果が得られることにより、ディジタルシグナルプロセッサ１５は、ステップＳＰ８からステップＳＰ９に移り、ここでリカバリー時定数ｒを長い時間による時定数ｒＳｌｏｗに設定する。

また続くステップＳＰ１０において、ディジタルシグナルプロセッサ１５は、変数Ｌｒｅｃｖによる信号レベルが、しきい値Ｌｔｈ以下か否か判断する。ここで肯定結果が得られると、ディジタルシグナルプロセッサ１５は、ステップＳＰ１０からステップＳＰ１１に移り、ステップＳＰ３で計算した変数ｉによる周期に係る音声データＤ１の信号レベルＬ１ｃｙｃ（ｉ）によりＡＧＣ係数変換テーブル１５Ｃをアクセスし、この信号レベルＬ１ｃｙｃ（ｉ）に対応する利得Ｇ（Ｌ１ｃｙｃ（ｉ））を利得ｋｘに設定する。

また続くステップＳＰ１２において、この利得ｋｙにより変数ｉによる１周期に係る音声データＤ１の信号レベルｄｉｎ（ｋ）を補正し、これによりこの１周期に係る音声データＤ１についてＡＧＣの処理を実行する。また続くステップＳＰ１３において変数ｉをインクリメントして処理対象を続く１周期に切り換えた後、ステップＳＰ３に戻り、続く１周期について処理を開始する。

これによりディジタルシグナルプロセッサ１５は、図８において周期ｉ−５〜ｉ−３、ｉ−２〜ｉ、ｉ＋２〜ｉ＋４の間のように、連続する各周期で音声データＤ１の信号レベルがしきい値Ｌｔｈ以下で単調増加により連続している場合、ステップＳＰ３−ＳＰ４−ＳＰ５−ＳＰ６−ＳＰ７−ＳＰ８−ＳＰ９−ＳＰ１０−ＳＰ１１−ＳＰ１２−ＳＰ１３−ＳＰ３の処理手順を各周期毎に繰り返し、順次、減衰曲線に係る変数Ｌｒｅｃｖを更新しながら、音声データＤ１の各サンプリング値を値１により乗算して、図９に示すように、入力レベルに比例した出力レベルにより音声データＤ１を出力する。

またこのように各周期の信号レベルがしきい値Ｌｔｈ以下の場合であって、例えば図８における周期ｉ−２、ｉ＋１、ｉ＋２のように、直前の周期に比して信号レベルが立ち下がっている場合、このようなステップＳＰ３−ＳＰ４−ＳＰ５−ＳＰ６−ＳＰ７−ＳＰ８−ＳＰ９−ＳＰ１０−ＳＰ１１−ＳＰ１２−ＳＰ１３−ＳＰ３の処理手順において、ステップＳＰ６で否定結果が得られ、これによりこの場合、ディジタルシグナルプロセッサ１５は、変数Ｌｒｅｃｖの更新処理、変数ｉによる周期の信号レベルの立ち上がり判定を実行することなく、ステップＳＰ６から直接ステップＳＰ１０に移る。

これによりこのように信号レベルＬ１ｃｙｃ（ｉ）がしきい値Ｌｔｈ以下の場合であって、直前の周期に比して信号レベルＬ１ｃｙｃ（ｉ）が立ち下がっている場合、ディジタルシグナルプロセッサ１５は、ステップＳＰ３−ＳＰ４−ＳＰ５−ＳＰ６−ＳＰ１０−ＳＰ１１−ＳＰ１２−ＳＰ１３−ＳＰ３の処理手順の実行により音声データＤ１を入力レベルにより出力する。

これらによりこの場合も、図８に示すように、ディジタルシグナルプロセッサ１５は、入力レベルに対して比例関係による入出力特性により音声データＤ１を出力するようになされている。

これに対してこのようにしてしきい値Ｌｔｈ以下の信号レベルによる音声データＤ１の処理を繰り返して、図１０に示すように、しきい値Ｌｔｈを越えるような信号レベルＬ１ｃｙｃ（ｉ）による周期が到来すると、この場合、ディジタルシグナルプロセッサ１５は、この繰り返しの処理のステップＳＰ７において、このしきい値Ｌｔｈを越える信号レベルＬ１ｃｙｃ（ｉ）を変数Ｌｒｅｃｖに設定し、またステップＳＰ１０において、否定結果が得られることになる。これによりこの場合、ディジタルシグナルプロセッサ１５は、ステップＳＰ１０からステップＳＰ１５に移り、ステップＳＰ７で変数Ｌｒｅｃｖに設定したこの変数ｉによる周期の信号レベルＬ１ｃｙｃ（ｉ）によりＡＧＣ係数変換テーブル１５Ｃをアクセスし、この信号レベルＬ１ｃｙｃ（ｉ）による利得Ｇ（Ｌｒｅｃｖ）を利得ｋｘに設定する。またこの利得ｋｘにより続くステップＳＰ１２でこの周期ｉに係る音声データの信号レベルを補正した後、ステップＳＰ１３からステップＳＰ３に戻る。

これによりこのディジタルシグナルプロセッサ１５は、この場合、図１１に示すように、入出力特性の飽和領域により音声データＤ１の信号レベルを補正して出力するようになされている。

またこのようにしてこのしきい値Ｌｔｈを越える信号レベルＬ１ｃｙｃ（ｉ）を変数Ｌｒｅｃｖに設定した場合、ステップＳＰ３に戻った後のステップＳＰ４において（すなわち結果として変数ｉ＋１による周期である）、変数Ｌｒｅｃｖによる信号レベルがしきい値Ｌｔｈを越えることにより、このステップＳＰ４で肯定結果が得られ、ディジタルシグナルプロセッサ１５は、ステップＳＰ１６に移る。

ここでディジタルシグナルプロセッサ１５は、リカバリー時定数ｒによる減衰特性により変数Ｌｒｅｃｖを更新する。この場合、ディジタルシグナルプロセッサ１５は、変数Ｌｒｅｃｖの更新に供する乗算値ｋｘａによりリカバリー時定数ｒによる傾きにより直線的に信号レベルが変化する減衰特性を仮定し、この減衰特性において、乗算値ｋｘａにより変数ｉによる周期が開始してこの周期の終了時点ｉｅｎｄ（ｉ）における乗算値ｋｘａを計算する。またこの計算した乗算値ｋｘａにより変数Ｌｒｅｃｖを乗算し、これにより図１２に示すように、変数Ｌｒｅｃｖによる信号レベルがこのリカバリー時定数ｒによる減衰特性により減衰してなる周期ｉの終了時点ｉｅｎｄ（ｉ）の信号レベルＬｒｅｃｖ（ｎｅｗ）を計算する。

ディジタルシグナルプロセッサ１５は、これにより変数Ｌｒｅｃｖを更新してステップＳＰ５に移り、平均値を計算した後、ステップＳＰ６に移る。ここでこのようにして変数Ｌｒｅｃｖを更新して、この処理に係る周期ｉにおける音声データＤ１の信号レベルがこの更新した変数Ｌｒｅｃｖによる信号レベル以上の場合、ディジタルシグナルプロセッサ１５は、ステップＳＰ６からステップＳＰ７に移り、このようにして更新したＬｒｅｃｖを改めて更新し（図１２において、Ｌｒｅｃｖ（ｎｅｗ２）により示す）、また変数ｋｘａを元の値１に戻し、ステップＳＰ８に移る。

これにより図１０に示すように、しきい値Ｌｔｈ以上により単調増加している変数ｉ〜ｉ＋５の期間にあっては、ディジタルシグナルプロセッサ１５は、ステップＳＰ３−ＳＰ４−ＳＰ１６−ＳＰ５−ＳＰ６−ＳＰ７−ＳＰ８−ＳＰ９−ＳＰ１０−ＳＰ１１−ＳＰ１２−ＳＰ１３−ＳＰ３の処理手順の繰り返しにより、ステップＳＰ１６で更新した変数ＬｒｅｃｖをステップＳＰ７で改めて更新しながら、しきい値Ｌｔｈの信号レベルとなるように、音声データＤ１の信号レベルを抑圧して出力するようになされている。

また図１３に示すように、しきい値Ｌｔｈ以上により信号レベルＬ１ｃｙｃが増大した後、信号レベルＬ１ｃｙｃが立ち下がる場合にあって、リカバリー時定数ｒの減衰曲線による変数Ｌｒｅｃｖによる信号レベルの方が、各周期における信号レベルＬ１ｃｙｃより大きい場合は、ディジタルシグナルプロセッサ１５は、ステップＳＰ６で否定結果が得られることにより、ステップＳＰ１６で更新した変数Ｌｒｅｃｖを改めてステップＳＰ７で更新することなく、ステップＳＰ１０に移り、これによりこの場合は、このリカバリー時定数ｒによる減衰曲線において、各周期の終了時点における信号レベルにより変数Ｌｒｅｃｖを逐次更新する。また、ステップＳＰ１５において、この変数Ｌｒｅｃｖによる信号レベルに対応する利得ｋｘがＡＧＣ係数テーブル１５Ｃより選択し、この利得ｋｘにより音声データＤ１の利得を補正する。

また図１４に示すように、このようにしきい値Ｌｔｈ以上により信号レベルＬ１ｃｙｃが増大した後、信号レベルＬ１ｃｙｃが立ち下がる場合にあって、リカバリー時定数ｒの減衰曲線による変数Ｌｒｅｃｖによる信号レベルの方が、各周期における信号レベルＬ１ｃｙｃより小さい場合には（周期ｉ＋１の場合である）、ステップＳＰ６で肯定結果が得られることにより、この場合は、ステップＳＰ１６で更新した変数Ｌｒｅｃｖを改めてステップＳＰ７で更新し、これによりこの周期ｉ＋１については、この周期における音声データＤ１の信号レベルＬ１ｃｙｃに対応する利得により信号レベルを抑圧して出力するようになされている。

これらによりこの実施例においては、音声データＤ１の信号レベルＬ１ｃｙｃがしきい値Ｌｔｈ以上に立ち上がった後において、リカバリー時定数ｒによる減衰特性以上に信号レベルＬ１ｃｙｃが急激に低下する場合に限って、音声データＤ１の信号レベルＬ１ｃｙｃに対応する利得に代えて、リカバリー時定数ｒによる利得により音声データＤ１の信号レベルを補正するようになされている。またこれによりこのような場合に、音声データＤ１の信号レベルＬ１ｃｙｃに比して過大な信号レベルに対応する利得により音声データＤ１の信号レベルを補正することにより、音切れ等の発生が予測されるようになされている。

このためこの実施例においては、このような音切れの発生が予測されるような場合であって、瞬間的に音声データＤ１の信号レベルＬ１ｃｙｃが増大した場合には、図１５に示すように、ステップＳＰ８の処理手順に係る信号レベルＬ１ｃｙｃを平均値Ｌａｖｇにより割り算した値が所定のしきい値Ｒａｔｉｏ０により立ち上がることにより、ディジタルシグナルプロセッサ１５は、ステップＳＰ８からステップＳＰ１７に移り、図１６（Ａ）に示すように、リカバリー時定数ｒを短い時定数ｒＦａｓｔに切り換えた後、ステップＳＰ１０に移る。これに対してこのような瞬間的に音声データＤ１の信号レベルＬ１ｃｙｃが増大したような場合以外の場合にあっては、ステップＳＰ８で否定結果が得られることにより、ステップＳＰ８からステップＳＰ９に移り、図１６（Ｂ）に示すように、リカバリー時定数ｒを長い時定数ｒＳｌｏｗに設定した後、ステップＳＰ１０に移る。

これらによりディジタルシグナルプロセッサ１５は、音声データＤ１の信号レベルの遷移に対応するようにリカバリー時定数を適宜切り換えて音声データＤ１の信号レベルを抑圧するようになされ、その分、従来に比して不必要な信号レベルの抑圧を防止して、従来に比して音声データＤ１を聞き取り易くするようになされている。

（２）実施例の動作
以上の構成において、この実施例に係るＩＣレコーダ１１では（図２）、マイク１２で取得された音声信号Ｓ１がアナログディジタル変換回路により音声データＤ１に変換された後、この音声データＤ１がディジタルシグナルプロセッサ１５の処理によりデータ圧縮されてメモリ１９に記録される。またこのようにして記録された音声データＤ２がディジタルシグナルプロセッサ１５によりデータ伸長された後、ディジタルアナログ変換回路１７によりアナログ信号による音声信号Ｓ１に変換された後、スピーカ２２より出力される。

このようにして処理される音声データＤ１においては、再生時、ディジタルシグナルプロセッサ１５によりデータ伸長された後、同様のディジタルシグナルプロセッサ１５による処理により、このディジタルシグナルプロセッサ１５により構成されるＡＧＣ回路１５ＢＣにより信号レベルが補正され、これにより大きな音量により記録されてなる音声にあては、音量が小さくなるように信号レベルが補正されてスピーカ２２から出力される。これによりユーザーにおいては、このＩＣレコーダ１１の近くの音声にあっても、遠くの音声にあっても、大きな音量の差を感じることなく試聴して使い勝手を向上することができる。

このようなディジタルシグナルプロセッサ１５における音声データＤ１のＡＧＣ回路に係る処理において、音声データＤ１は、信号レベルが０クロスして立ち上がるタイミングを基準にして各周期により区切られ、各周期毎に、最大振幅値により信号レベルＬ１ｃｙｃが検出される（図１及び図５）。またこの信号レベルＬ１ｃｙｃにより、音声データＤ１の各周期毎に、大きな信号レベルによる入力を抑圧する入出力特性（図３）によるＡＧＣ係数テーブル１５Ｃの記録により、利得ｋｘが設定され（図５）、この利得ｋｘにより音声データＤ１の信号レベルが補正される。

またこのとき立ち上がった信号レベルＬ１ｃｙｃが続く周期で低下している場合には、この立ち上がった信号レベルＬ１ｃｙｃを基準にして、リカバリー時定数ｒによる減衰特性による信号レベルＬｒｅｃｖと、続く周期の信号レベルＬ１ｃｙｃとの比較により、このリカバリー時定数ｒによる減衰特性による信号レベルＬｒｅｃｖ、又は続く周期の信号レベルＬ１ｃｙｃに対応する利得ｋｘにより音声データＤ１の信号レベルが補正されて出力される。すなわちこの場合、続く周期の信号レベルＬ１ｃｙｃの低下が小さい場合には、この続く周期の信号レベルＬ１ｃｙｃに対応する利得ｋｘにより、音声データＤ１の信号レベルが補正されて出力される。

これに対して続く周期の信号レベルＬ１ｃｙｃが大きく立ち下がっている場合、リカバリー時定数ｒによる減衰特性による信号レベルＬｒｅｃｖに対応する利得ｋｘにより音声データＤ１の信号レベルが補正されて出力される。これにより例えばこの音声データＤ１における信号レベルＬ１ｃｙｃの立ち上がりがしきい値Ｌｔｈ以上の立ち上がりであって、リカバリー時定数ｒによる信号レベルＬｒｅｃｖもしきい値Ｌｔｈを越えている場合、このＩＣレコーダ１１では、入力信号における信号レベルの立ち上がりにより利得を低減した後、入力信号における信号レベルの急激な立ち下がりにより、リカバリー時定数により低減した利得を徐々に信号レベル検出結果に応じた利得に戻すようになされている。

しかしてこれによりこのように抑圧した利得を除々に戻す場合にあっては、実際の音声データＤ１における信号レベルＬ１ｃｙｃに対して、一時的に過大に利得を抑圧することになり、音切れの発生等によりスピーカ２２で再生される音声データＤ１が聞き苦しくなる。この問題を解決するために、リカバリー時定数ｒを短く設定しておくと、音楽等の鑑賞においてパチパチと言うようなノイズが知覚されるようになる。

このためこのＩＣレコーダ１１においては処理対象の周期を含む所定周期により音声データＤ１の信号レベルについて移動平均値Ｌａｖｇが計算される。またこのようにして計算した移動平均値Ｌａｖｇにより処理対象周期の信号レベルＬ１ｃｙｃが割り算され、これによりこの処理対象周期に係る信号レベルの立ち上がりの程度が検出される。

すなわちこのようにして求められる割り算値にあって、平均値Ｌａｖｇに対して処理対象周期の信号レベルＬ１ｃｙｃが大きい場合、前後の周期にあっては信号レベルＬ１ｃｙｃが小さいのに対し、この処理対象周期において信号レベルＬ１ｃｙｃが大きく立ち上がっているものと判断することができる。この場合、続く周期にあっては、急激に信号レベルＬ１ｃｙｃが立ち下がるものと判断し得、これによりこの場合、リカバリー時定数ｒを短くして、信号レベルが立ち上がった後の信号レベルの立ち下がりに追従するようにリカバリー時定数を短く設定することができ、不必要な信号レベルの抑圧を回避することができる。

これに対して平均値Ｌａｖｇに対して処理対象周期の信号レベルＬ１ｃｙｃがそれ程大きくない場合、処理対象周期の信号レベルＬ１ｃｙｃにあっては、前後の周期に係る信号レベルＬ１ｃｙｃに対して、それ程大きく立ち上がっていない場合と判断することができ、この場合、低減した利得を急激に復帰させることなく、比較的長いリカバリー時定数により利得を戻すようにして、音声データＤ１の信号レベルの遷移に対応して利得を変化させることができる。

これらによりこのようにしてリカバリー時定数ｒを切り換えることにより、音声データＤ１の信号レベルの遷移に対応してリカバリー時定数を切り換えることができ、リカバリー時定数により不必要に信号レベルを抑圧しないようにして、また必要に応じてリカバリー時定数により信号レベルを抑圧するようにして、従来に比して、会話、音楽等の聞き苦しさを改善することができる。

このようにして平均値Ｌａｖｇを求めるにつき、この実施例においては、直前に求めた移動平均値と信号レベル検出結果とによる重み付け加算による近似演算処理により移動平均値を求めるようになされ、これにより演算処理を簡略化することができるようになされている。

（３）実施例の効果
以上の構成によれば、入力信号レベルを入力信号の周期を単位にして検出するようにして、入力信号レベルの移動平均値を基準にした信号レベル検出結果の判定によりリカバリー時定数を切り換えることにより、会話、音楽等の聞き苦しさを改善することができる。

また直前に求めた移動平均値と信号レベル検出結果とによる重み付け加算による近似演算処理によりこの移動平均値を求めることにより、簡易な処理により、会話、音楽等の聞き苦しさを改善することができる。

また上述の実施例においては、２種類のリカバリー時定数により音声データの処理を切り換える場合について述べたが、本発明はこれに限らず、３種類以上のリカバリー時定数により処理を切り換えるようにしてもよい。なおこの場合、音声データの信号レベルを平均値により割り算して得られる値を、このリカバリー時定数の種類に対応する複数の判定基準値により判定してこれらのリカバリー時定数を選択することになる。

また上述の実施例においては、本発明を音声データの再生時の処理に適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、音声データの記録時にも広く適用することができる。

また上述の実施例においては、本発明をＩＣレコーダに適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々の記録媒体に音声データを記録再生する各種記録再生装置、さらには音声データをライン出力する各種音声機器等に広く適用することができる。

本発明は、例えばＩＣレコーダに適用することができる。

本発明の実施例に係るＩＣレコーダにおけるディジタルシグナルプロセッサの処理手順を示すフローチャートである。本発明の実施例に係るＩＣレコーダを示すブロック図である。図１の処理によるＡＧＣ回路の入出力特性を示す特性曲線図である。図１の処理の説明に供するタイムチャートである。図１の続きを示すフローチャートである。図１の処理に係る移動平均の説明に供するタイムチャートである。リカバリー時定数の説明に供する略線図である図１の処理手順による変数Ｌｒｅｃｖの説明に供するタイムチャートである。信号レベルが小さい場合の利得の設定の説明に供する特性曲線図である。信号レベルが単調増加する場合の例を示すタイムチャートである。図１０の例による利得の設定の説明に供する特性曲線図である。変数Ｌｒｅｃｖの更新の説明に供するタイムチャートである。信号レベルの立ち下がりが大きい場合を示すタイムチャートである。信号レベルの立ち下がりが小さい場合を示すタイムチャートである。各周期の信号レベルと平均値との関係を示すタイムチャートである。図１５の関係とリカバリー時定数との関係を示す略線図である。音声データの再生の様子を示す信号波形図である。従来のＩＣレコーダを示すブロック図である。図１８のＩＣレコーダにおけるディジタルシグナルプロセッサによる再生時の機能ブロック図である。図１９のＡＧＣ回路による入出力特性を示す特性曲線図である。リカバリー時定数による信号レベルの変化の説明に供する信号波形図である。リカバリー時定数が長い場合の信号レベルの変化の説明に供する信号波形図である。リカバリー時定数が短い場合の信号レベルの変化の説明に供する信号波形図である。

符号の説明

１、１１……ＩＣレコーダ、２、１２……マイク、５、１５……ディジタルシグナルプロセッサ、７、２２……スピーカ、１５Ｃ……ＡＧＣ係数テーブル

Claims

入力信号の信号レベルに応じて利得を可変して前記入力信号の信号レベルを補正するＡＧＣ回路において、
前記入力信号の１周期を処理単位に設定して、前記処理単位毎に、前記入力信号の最大振幅により信号レベルを検出して信号レベル検出結果を出力する信号レベル検出手段と、
前記信号レベル検出結果に基づいて、前記処理単位毎に、前記利得を可変制御する利得可変手段とを有し、
前記利得可変手段は、
前記入力信号における信号レベルの立ち上がりにより、信号レベルの立ち上がった前記処理単位で前記利得を低減した後、
前記入力信号における信号レベルの立ち下がりにより、リカバリー時定数により立ち下がる場合の信号レベルで前記信号レベル検出結果を判定し、
前記信号レベルの立ち下がりが前記リカバリー時定数による立ち下がりより小さい場合、前記信号レベル検出結果に応じた利得に設定し、
前記信号レベルの立ち下がりが前記リカバリー時定数による立ち下がりより大きい場合、前記リカバリー時定数により信号レベルが立ち下がるように、前記低減した利得を徐々に前記信号レベル検出結果に応じた利得に戻し、
前記信号レベル検出結果の移動平均値を基準にした前記信号レベル検出結果の判定により、前記リカバリー時定数を切り換える
ことを特徴とするＡＧＣ回路。
入力信号の信号レベルに応じて利得を可変して前記入力信号の信号レベルを補正するＡＧＣ回路の利得制御方法において、
前記入力信号の１周期を処理単位に設定して、前記処理単位毎に、前記入力信号の最大振幅により信号レベルを検出して信号レベル検出結果を出力する信号レベル検出のステップと、
前記信号レベル検出結果に基づいて、前記処理単位毎に、前記利得を可変制御する利得可変のステップとを有し、
前記利得可変のステップは、
前記入力信号における信号レベルの立ち上がりにより、信号レベルの立ち上がった前記処理単位で前記利得を低減した後、
前記入力信号における信号レベルの立ち下がりにより、リカバリー時定数により立ち下がる場合の信号レベルで前記信号レベル検出結果を判定し、
前記信号レベルの立ち下がりが前記リカバリー時定数による立ち下がりより小さい場合、前記信号レベル検出結果に応じた利得に設定し、
前記信号レベルの立ち下がりが前記リカバリー時定数による立ち下がりより大きい場合、前記リカバリー時定数により信号レベルが立ち下がるように、前記低減した利得を徐々に前記信号レベル検出結果に応じた利得に戻し、
前記信号レベル検出結果の移動平均値を基準にした前記信号レベル検出結果の判定により、前記リカバリー時定数を切り換える
ことを特徴とするＡＧＣ回路の利得制御方法。
前記移動平均値が、直前に求めた移動平均値と前記信号レベル検出結果とによる重み付け加算による近似演算処理値である
ことを特徴とする請求項２に記載のＡＧＣ回路の利得制御方法。