JP4233926B2

JP4233926B2 - 音響信号圧縮装置

Info

Publication number: JP4233926B2
Application number: JP2003162097A
Authority: JP
Inventors: 浩一郎火山; 公男濱崎
Original assignee: Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2003-06-06
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2023-06-06
Also published as: JP2004364104A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は音響信号圧縮装置に係り、特に、広いダイナミックレンジを有する音響信号を高品位にレベル圧縮する音響信号圧縮装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、広いダイナミックレンジを有する音響信号を、テレビやラジオ番組等のダイナミックレンジが制限されたメディアで放送する際に使用されるレベル圧縮技術としてリミッタがある。
【０００３】
図４は、リミッタの動作特性（入、出力音響信号の関係）を示している。
図４から分かるように、リミッタは、入力音響信号がある閾値以上に達した場合、出力音響信号のレベルを抑えることでレベル圧縮を実現している。ここで、入力音響信号が閾値に達した瞬間からリミッタが動作するまでの時間をアタックタイム、リミッタが動作してから動作以前の状態に戻るまでの時間をリリースタイムとそれぞれ呼んでいる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３５３７５３号公報
【特許文献２】
特開平１０−１７３４５６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
リミッタでは、アタックタイムとリリースタイムは可変であることが多い。しかし、入力音響信号がある閾値に達する以前からリミッタを動作させることはできず、そのため、図５（ａ），（ｂ）に示すように、入力音響信号（図５（ａ））はその立上がりの途中からリミッタ動作を受けることになり、波形が崩れて（図５（ｂ））音色等に影響を与えてしまう。
【０００６】
また、光通信システムの受信部に用いられる信号増幅回路において、入力信号のピーク値（または「１」側レベル）とボトム値（または「０」側レベル）との所定分圧値を閾値とする自動閾値設定部と、入力信号と自動閾値設定部からの閾値とを入力として差動増幅を行う自動利得制御増幅部と、ピーク値（または「１」側レベル）とボトム値（または「０」側レベル）とのレベル差から振幅情報を検出して、入力信号の振幅に応じた利得制御信号をフィードフォワード信号として自動利得制御増幅部へ供給するようにした信号増幅回路（特許文献１，２参照）が開示されている。
【０００７】
しかし、これら信号増幅回路では、リミッタの閾値レベル以下に相当する信号まで利得を変えてしまうことになるので、放送の場合のように、広いダイナミックレンジを有する音響信号を、あるレベルを越えたときのみ利得制御したいという要望に対しては適当でない。
【０００８】
本発明の目的は、広いダイナミックレンジを有する音響信号を高品位にレベル圧縮する音響信号圧縮装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明音響信号圧縮装置は、入力音響信号を第１の時間Δｔ₁だけ遅延させる遅延手段と、該遅延手段の後段に配置され、前記入力音響信号のレベルがあらかじめ設定した値に達した時点から利得が単調に減少し、前記入力音響信号のレベルがピークに達した時点からは当該時点での利得を第２の時間Δｔ₂維持した後、単調に増加してもとの利得に戻る利得制御手段とを具えてなることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照し、発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明音響信号圧縮装置の一実施形態をブロック図にて示している。
図１において、１は遅延回路、２は利得制御回路である。
【００１１】
動作につき説明する。
図２（ａ）〜（ｃ）は、図１に（ａ）〜（ｃ）で示す各部位における信号波形を示している。
入力音響信号は遅延回路１に供給されるとともに、利得制御回路２に利得の制御信号として供給される。ここで、遅延回路１の遅延時間をΔｔ₁とする。
【００１２】
利得制御回路２は、遅延回路１を通過した入力音響信号のピークがあらかじめ設定した値を越える入力音響信号のレベルを減少させるためのものである。そのため、利得制御回路２は、入力音響信号があらかじめ設定した値を越えたかどうかを検出する回路を内蔵し、越えた場合にのみ利得を制御して利得制御回路２から出力される音響信号のレベルを減少させるようにしている。
ここで、上記のあらかじめ設定した値とは、もし、従来のように、入力音響信号をリミッタに通すものとすると、リミッタの閾値に相当するレベル値を指している。
【００１３】
いま、図２（ａ）に示す入力音響信号が遅延回路１に入力されたとする。
入力音響信号は、また、利得制御回路２の制御入力（下向きの矢印で示される）としても同回路に供給され、遅延回路１を通過した音響信号のレベルを制御する。遅延回路１を通過した音響信号は図２（ｂ）で示され、図２（ａ）に示す入力音響信号のレベルと変わらないものとする。
【００１４】
利得制御回路２は、同回路が内蔵する入力音響信号があらかじめ設定した値を越えたかどうかを検出する回路によって、図２（ａ）に示す入力音響信号があらかじめ設定した値を越えたことを検出し、検出の時点から利得を単調に減少させる。
【００１５】
図３は、利得制御回路２の利得の変化を示している。
図３において、横軸に示す時点ａ，ｂ，ｃ，ｄは、図２（ａ），（ｂ）に示す時点ａ，ｂ，ｃ，ｄにそれぞれ対応している。
図３に示すように、時点ａにおいて、図２（ａ）に示す入力音響信号がリミッタの閾値を越えたことから、利得の減少が始まる。これは、入力音響信号がピークになる時点ｂまで続き、時点ｂでの利得が時点ｃまで、すなわち、時間長Δｔ₂にわたってそのまま維持される。
【００１６】
遅延回路１の遅延時間はΔｔ₁ であるから、図３（利得制御回路２の利得の変化）と図２（ｂ）（遅延回路１の出力側の信号）とを対照して見ると分かるように、入力音響信号のピークはΔｔ₁ 遅れて利得制御回路２に到達し、その時点では利得の減少が維持されている。
【００１７】
従って、この利得の減少を、利得制御回路２の出力側における音響信号のレベルがあらかじめ設定した値（すなわち、従来使われていたリミッタの閾値）以下（図２（ｃ）参照）になるように設定すると、音色の変化を抑えて音響信号の圧縮をすることが可能となる。
【００１８】
なお、上記において、入力音響信号があらかじめ設定した値を越えている時間が、ピークより後の部分の方が前の部分よりも長い場合を考慮すると、利得制御回路２の利得を減少したままの状態におく時間Δｔ₂を遅延回路１の遅延時間Δｔ₁ の２倍以上に設定することが望ましい。
【００１９】
最後に、本発明者らの実測によれば、Δｔ₁ を５０ｍｓｅｃ、Δｔ₂を５００ｍｓｅｃ〜１ｓｅｃ程度とすることにより、あらゆるジャンルの音響信号で原信号の音質を維持したまま１０ｄＢ程度のレベル圧縮が可能であった。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、広いダイナミックレンジを有する音響信号を高品位にレベル圧縮することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明音響信号圧縮装置の一実施形態をブロック図にて示している。
【図２】図１に示す各部位における信号波形を示している。
【図３】利得制御回路の利得の変化を示している。
【図４】リミッタの動作特性（入、出力音響信号の関係）を示している。
【図５】入力音響信号をリミッタに通すことにより波形が崩れることを示している。
【符号の説明】
１遅延回路
２利得制御回路

Claims

入力音響信号を第１の時間Δｔ₁だけ遅延させる遅延手段と、該遅延手段の後段に配置され、前記入力音響信号のレベルがあらかじめ設定した値に達した時点から利得が単調に減少し、前記入力音響信号のレベルがピークに達した時点からは当該時点での利得を第２の時間Δｔ₂維持した後、単調に増加してもとの利得に戻る利得制御手段とを具えてなることを特徴とする音響信号圧縮装置。