JP4311541B2

JP4311541B2 - Audio signal compression device

Info

Publication number: JP4311541B2
Application number: JP2003346675A
Authority: JP
Inventors: 政一秋保
Original assignee: Alpine Electronics Inc
Current assignee: Alpine Electronics Inc
Priority date: 2003-10-06
Filing date: 2003-10-06
Publication date: 2009-08-12
Anticipated expiration: 2023-10-06
Also published as: JP2005114890A

Description

本発明はオーディオ信号を圧縮して出力するオーディオ信号圧縮装置に係わり、特に、オーディオ信号レベルを検出し、設定レベル以上のオーディオ信号のみを圧縮して出力するオーディオ信号圧縮装置に関する。 The present invention relates to an audio signal compression apparatus that compresses and outputs an audio signal, and more particularly, to an audio signal compression apparatus that detects an audio signal level and compresses and outputs only an audio signal of a set level or higher.

MP3(MPEG-1 Audio Layer３)やWMA等に代表される圧縮オーディオ技術は、人間の持つ聴覚特性を積極的に活用する。すなわち、高レベルスペクトラムに近接する低レベルスペクトラム成分に基づく音は聴感上聞き取れない。そこで、楽曲に含まれる信号の周波数分析を行い、近接する信号成分を分析する事で聴覚上認識が難しい高レベルスペクトラムに近接する低レベルスペクトラム成分の信号を取り除く。これにより、オーディオ信号のデータ量を間引くことが可能となり圧縮を実現している。かかる圧縮技術を採用した音声記録再生装置は既に実用化されている(たとえば特許文献１参照)。
圧縮オーディオにおいて更なる圧縮を実行するために、従来技術では、あらかじめ設定されたレベルより低いオーディオ信号については、前述の隣接するスペクトラム比較を行うことなく取り除いて圧縮率を高くし、これにより記録媒体への楽曲の録音曲数を多くすることが行われている。 Compressed audio technologies represented by MP3 (MPEG-1 Audio Layer 3) and WMA actively utilize human auditory characteristics. That is, the sound based on the low level spectrum component close to the high level spectrum cannot be heard. Therefore, frequency analysis is performed on the signals included in the music, and the signals of the low level spectrum components that are close to the high level spectrum that is difficult to be perceived by hearing are removed by analyzing the adjacent signal components. As a result, the data amount of the audio signal can be thinned and the compression is realized. An audio recording / reproducing apparatus employing such compression technology has already been put into practical use (see, for example, Patent Document 1).
In order to perform further compression in compressed audio, in the prior art, audio signals lower than a preset level are removed without performing the aforementioned adjacent spectrum comparison, and the compression ratio is increased. Increasing the number of songs recorded in

図４はかかる従来技術の圧縮原理説明図であり、レベル検出部１はオーディオ信号ASのレベルを検出し、オーディオ信号ＡＳが所定期間内に設定レベルより大きくなったかを判別して判別結果を圧縮部2に入力する。圧縮部2はオーディオ信号ＡＳが設定レベルより大きければ前記期間内のオーディオ信号をMP3などの圧縮法に従って圧縮して圧縮データを出力し、設定レベルより小さければその期間のオーディオ信号を圧縮せず無音データを出力する。
特開平１１−５３８１９号公報 FIG. 4 is a diagram for explaining the compression principle of the prior art. The level detection unit 1 detects the level of the audio signal AS, determines whether the audio signal AS has become larger than a set level within a predetermined period, and compresses the determination result. Type in part 2. When the audio signal AS is larger than the set level, the compression unit 2 compresses the audio signal within the period according to a compression method such as MP3 and outputs compressed data. When the audio signal AS is smaller than the set level, the audio signal AS is not compressed and silence is generated. Output data.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-53819

上記従来技術を採用すると、図５（A）に示すように、始まりが弱音から徐々に音が大きくなるような楽曲は、オーディオ信号レベルが設定レベルａよりも大きくなるまで無音状態とみなされ、その間、圧縮記録装置はオーディオ信号を圧縮せず無音データを出力する。この結果、圧縮したオーディオ信号を復元、再生すると,図５(B)に示すように、いわゆる頭切れが生じ、しかも、途中で突然音が発生して違和感を生じ、さらには、弱音から徐々に音が大きくなる楽曲の雰囲気を味わうことができない問題がある。
以上から、本発明の目的は設定レベル以上のオーディオ信号を圧縮する場合、始まりが弱音から徐々に音が大きくなるような楽曲であっても、復元、再生時に頭切れが生じず、しかも、途中で突然音が発生せず、さらには、弱音から徐々に音が大きくなる楽曲の雰囲気を味わえるようにすることである。 When the above prior art is adopted, as shown in FIG. 5 (A), a music piece whose sound gradually increases from a weak sound is regarded as a silent state until the audio signal level becomes higher than the set level a. Meanwhile, the compression recording device outputs silence data without compressing the audio signal. As a result, when the compressed audio signal is restored and reproduced, as shown in FIG. 5 (B), a so-called head break occurs, and a sudden sound is generated in the middle, causing a sense of incongruity. There is a problem that you cannot taste the atmosphere of a song that makes loud sounds.
From the above, the object of the present invention is that when compressing an audio signal of a set level or higher, even if the music starts with a weak sound and gradually increases in volume, the head does not break during restoration and playback, and in the middle In other words, no sound is suddenly generated, and furthermore, the atmosphere of a musical piece in which the sound gradually increases from a weak sound can be enjoyed.

本発明はオーディオ信号レベルを検出し、設定レベル以上のオーディオ信号を圧縮して出力するオーディオ信号圧縮装置であり、曲間の終わりあるいは曲の先頭を検出する検出部、曲の先頭部でオーディオ信号に前記設定レベル以上となるようにノイズたとえばホワイトノイズを付加するノイズ付加部、ノイズが付加されたオーディオ信号を圧縮する圧縮部を備えている。ノイズを付加することにより、始まりが弱音から徐々に音が大きくなるような楽曲であっても、設定レベル以上とすることが可能となり、ノイズが重畳された低レベル音楽信号を圧縮記録することができる。
また、オーディオ信号圧縮装置は、オーディオ信号レベルが前記設定レベルより大きな第２の設定レベル以上になったことを検出するオーディオ信号レベル検出部を備え、前記ノイズ付加部は、オーディオ信号レベルが第２の設定レベル以上になったとき、あるいは、曲頭から設定時間が経過したとき、ホワイトノイズのオーディオ信号への付加を停止する。
また、オーディオ信号圧縮装置は、前記圧縮部の圧縮レートに基づいて前記設定レベルを可変にする手段を備え、圧縮率が低い程、前記設定レベルを低くする。 The present invention is an audio signal compression device that detects an audio signal level and compresses and outputs an audio signal that is equal to or higher than a set level. The detection unit detects the end of a song or the beginning of a song, and the audio signal at the beginning of a song Further, a noise adding unit for adding noise such as white noise and a compression unit for compressing the audio signal to which the noise is added so as to be equal to or higher than the set level. By adding noise, even a song that begins with a weak sound and gradually increases in volume can be set above the set level, and low-level music signals with superimposed noise can be compressed and recorded. it can.
The audio signal compression apparatus includes an audio signal level detection unit that detects that the audio signal level is equal to or higher than a second setting level that is higher than the setting level, and the noise adding unit has an audio signal level of the second setting level. When the set level is exceeded or when the set time has elapsed from the beginning of the song, the addition of white noise to the audio signal is stopped.
The audio signal compression apparatus further includes means for changing the setting level based on the compression rate of the compression unit, and lowers the setting level as the compression rate is lower.

本発明によれば、ホワイトノイズを重畳することにより、始まりが弱音から徐々に音が大きくなるような楽曲であっても、設定レベル以上とすることが可能となり、ホワイトノイズが重畳された低レベル音楽信号を圧縮記録できる。この結果、復元、再生時に頭切れが生じず、しかも、ノイズの中から音が出るようになり、突然音が出るという事態をなくせ、さらには、埋もれた音楽信号が聞えるような雰囲気になり、弱音から徐々に音が大きくなる楽曲の雰囲気を味わうことができる。
又、本発明によれば、ノイズ付加部は曲頭から設定時間が経過したとき、あるいは、オーディオ信号レベルが第２の設定レベル以上になったときホワイトノイズのオーディオ信号への付加を停止するため、常時、ホワイトノイズを付加する必要がなく、曲頭以外ではノイズのないクリアな音楽を楽しむことができる。また、曲頭以外での低レベル音楽信号を無音とみなして圧縮しないで済ませることができ、圧縮効率を向上することができる。
又、本発明によれば、圧縮率が低い程、前記第１の設定レベルを低くすることにより、ノイズ付加により音楽の特性を劣化するという弊害を軽減することができる。 According to the present invention, by superimposing white noise, it is possible to set the level to be equal to or higher than a set level even if the music starts with a weak sound and gradually increases in volume. Music signals can be compressed and recorded. As a result, there is no head loss during restoration and playback, and sound can be produced from noise, sudden sound can be eliminated, and an atmosphere that allows you to hear a buried music signal, You can enjoy the atmosphere of music that gradually increases from weak to loud.
Further, according to the present invention, the noise adding unit stops adding white noise to the audio signal when the set time has elapsed from the beginning of the song or when the audio signal level exceeds the second set level. It is not necessary to add white noise at all times, and you can enjoy clear music with no noise other than the beginning of the song. In addition, it is possible to eliminate low-level music signals other than the beginning of music and to compress them as silence, and to improve compression efficiency.
Further, according to the present invention, the lower the compression rate is, the lower the first setting level is, so that the adverse effect of deteriorating the music characteristics due to the addition of noise can be reduced.

従来技術の問題点は、デジタル伝送によるオーディオ信号を圧縮するいわゆるエンコードプロセスにおいて、デジタルゼロデータ（曲間）から徐々に音楽が開始される時に発生する。従って、本発明は、この頭切れを回避する為にあらかじめ設定されたレベルを僅かに超えるいわゆるホワイトノイズ等をデジタルゼロデータが終了した直後（楽曲の開始に同期させて）から発生し、楽曲に足しあわせた上でエンコード処理を行う事を特徴とする。
この結果、あらかじめ設定されたレベルよりも低いこれまでは取り除かれていた楽曲の開始部分についても、楽曲の低いレベルを持つ信号により変調されたホワイトノイズ等がエンコードされる事となり頭切れを引き起こす事無く、高圧縮レートのエンコードを実現する事が出来る。
また、この付加されるホワイトノイズ等の信号は、曲頭から設定時間が経過したとき、あるいは、楽曲があらかじめ設定されたレベルを大きく超えるレベルに達した時点において付加する事が停止される。 A problem of the prior art occurs when music is gradually started from digital zero data (between songs) in a so-called encoding process for compressing an audio signal by digital transmission. Therefore, the present invention generates so-called white noise or the like slightly exceeding a preset level in order to avoid this head break immediately after the digital zero data is finished (synchronized with the start of the music). It is characterized by encoding processing after adding.
As a result, white noise modulated by a signal having a low level of the music is encoded even at the beginning of the music that has been removed so far, which is lower than the preset level. It is possible to achieve high compression rate encoding.
Further, the addition of the signal such as white noise to be added is stopped when a set time elapses from the beginning of the song or when the song reaches a level greatly exceeding a preset level.

図１は第１実施例のオーディオ信号圧縮装置の構成図である。
曲間終了検出部１１はディジタルオーディオ信号ＡＳを入力されて、デジタルゼロデータ（曲間）の終了を検出する。ホワイトノイズ発生部１２は曲間終了信号により、換言すれば、曲が始まると所定レベルのホワイトノイズＷＮを発生する。ホワイトノイズＷＮのレベルは、圧縮開始のための第1設定レベルａ(図５参照)を僅かに超える程度である。なお、ホワイトノイズ発生部１２は曲開始後、設定時間経過したときにホワイトノイズＷＮの発生を停止する。
合成部１３はディジタルオーディオ信号ASとホワイトノイズＷＮを足し合わせて圧縮部14とレベル検出部15に入力する。レベル検出部15は所定期間Ｔ毎に入力オーディオ信号が設定レベル(第1の設定レベルという)ａ以上になったか監視し、圧縮部１４は入力オーディオ信号が該期間内に第1の設定レベル以上となれば、合成部１３から入力する該期間内のオーディオ信号を圧縮して出力し、第1の設定レベル以下であれば無音データを出力する。 FIG. 1 is a block diagram of an audio signal compression apparatus according to the first embodiment.
The inter-song end detector 11 receives the digital audio signal AS and detects the end of the digital zero data (inter-song). In other words, the white noise generating unit 12 generates a white noise WN of a predetermined level when the music starts, according to the end-of-music signal. The level of the white noise WN is slightly higher than the first setting level a (see FIG. 5) for starting compression. Note that the white noise generation unit 12 stops the generation of the white noise WN when a set time elapses after the music starts.
The synthesizer 13 adds the digital audio signal AS and the white noise WN and inputs them to the compressor 14 and the level detector 15. The level detection unit 15 monitors whether the input audio signal becomes a set level (referred to as a first set level) a or more at a predetermined period T, and the compression unit 14 checks that the input audio signal is higher than the first set level within the period. Then, the audio signal within the period input from the synthesizer 13 is compressed and output, and if it is equal to or lower than the first set level, silence data is output.

第1実施例では、曲の先頭でホワイトノイズＷＮを足し合わせて合成信号が曲頭で設定レベル以上になるようにしているため、始まりが弱音から徐々に音が大きくなるような楽曲であっても、設定レベル以上とすることが可能となり、低レベル音楽信号によりレベル変化する合成信号が圧縮記録される。この結果、復元、再生時に頭切れが生じず、何か音が出ている感じになり、しかも、その中から楽音が出るようになり、突然音が出るという事態をなくせ、さらには、曲の先頭であっても埋もれた音楽信号が聞えるような雰囲気になり、弱音から徐々に音が大きくなる楽曲の雰囲気を味わうことができる。また、楽音が大きくなればノイズは楽音に埋もれて聞えなくなり、しかも、設定時間以上になればホワイトノイズの発生を停止するため、以後の第1設定レベル以下の楽音を無音として扱って圧縮率を向上することができる。 In the first embodiment, the white noise WN is added at the beginning of the song so that the composite signal becomes equal to or higher than the set level at the beginning of the song. In addition, it becomes possible to make the level higher than the set level, and a composite signal whose level is changed by a low-level music signal is compressed and recorded. As a result, there is no head cut during restoration and playback, and it feels like some sound is coming out. Even at the beginning, the atmosphere is such that you can hear the buried music signal, and you can enjoy the atmosphere of the music that gradually increases in volume from the weak sound. In addition, if the musical tone becomes louder, the noise will be buried in the musical tone and will not be heard, and if it exceeds the set time, the generation of white noise will be stopped, so the musical tone below the first set level will be treated as silence and the compression rate will be reduced. Can be improved.

図２は第２実施例のオーディオ信号圧縮装置の構成図であり、図1の第1実施例と同一部分には同一符号を付している。第２実施例が第1実施例と異なる点は、
(1)オーディオ信号レベル検出部２１を設け、オーディオ信号ＡＳが第1設定レベルａより大きな第2の設定レベルｂ以上になったか監視する点、
(2)オーディオ信号が第２の設定レベルｂ以上になればホワイトノイズ発生部１２はホワイトノイズの発生を停止する点、
であり、他の動作は第1実施例と同じである。
第2実施例によれば第1実施例と同様の効果が得られる。又、第2実施例によれば、オーディオ信号が第2の設定レベル以上になればホワイトノイズの発生を停止するため、以後の第1設定レベル以下の楽音を無音として扱って圧縮率を向上することができる。 FIG. 2 is a block diagram of the audio signal compression apparatus according to the second embodiment. Components identical with those of the first embodiment shown in FIG. The second embodiment differs from the first embodiment in that
(1) An audio signal level detection unit 21 is provided to monitor whether the audio signal AS is equal to or higher than a second set level b greater than the first set level a.
(2) The point that the white noise generator 12 stops the generation of white noise when the audio signal exceeds the second set level b,
Other operations are the same as those in the first embodiment.
According to the second embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained. In addition, according to the second embodiment, the generation of white noise is stopped when the audio signal exceeds the second set level, so that the musical sound below the first set level is treated as silence and the compression rate is improved. be able to.

図３は第３実施例のオーディオ信号圧縮装置の構成図であり、図1の第1実施例と同一部分には同一符号を付している。第３実施例が第1実施例と異なる点は、
(1)圧縮レートに応じたノイズレベルを求めてホワイトノイズ発生部１２に通知する圧縮レート・ノイズレベル変換部３１を設けた点、
(2)ホワイトノイズ発生部１２は通知された圧縮レートに応じたレベルのホワイトノイズＷＮを発生する点、
(3)レベル検出部１５は圧縮レートに応じたレベルを第１設定レベルａとしている点、
であり、他の動作は第1実施例と同じである。
圧縮レートが高い程、原音の特徴が失われ、圧縮レートが低い程、原音に忠実なクリアな音を再生できる。そこで、圧縮レートが低ければ、足し合わせるホワイトノイズのレベルを低くし、かつ、無音と判定する第1設定レベルａを低くする。
第3実施例によれば、第1実施例と同様の効果が得られる。また、第3実施例によれば、圧縮レートが低い程、ホワイトノイズレベルおよび第1設定レベルａを低くしたから原音により忠実な音を再生することができる。
・変形例
以上の実施例では、ホワイトノイズを重畳した場合であるが、本発明はホワイトノイズに限らず他のノイズを重畳してもよい。
以上の実施例において、曲間終了検出部１１は曲間の終わりを検出したが、曲の先頭を検出するように構成することもできる。 FIG. 3 is a block diagram of the audio signal compression apparatus according to the third embodiment. Components identical with those of the first embodiment shown in FIG. The third embodiment differs from the first embodiment in that
(1) A compression rate / noise level conversion unit 31 for obtaining a noise level corresponding to the compression rate and notifying the white noise generation unit 12 is provided.
(2) The white noise generator 12 generates white noise WN at a level corresponding to the notified compression rate,
(3) The level detector 15 sets the level according to the compression rate as the first setting level a,
Other operations are the same as those in the first embodiment.
The higher the compression rate, the more the characteristics of the original sound are lost, and the lower the compression rate, the clearer sound that is faithful to the original sound can be reproduced. Therefore, if the compression rate is low, the level of white noise to be added is lowered, and the first setting level a for determining silence is lowered.
According to the third embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained. Further, according to the third embodiment, the lower the compression rate, the lower the white noise level and the first setting level a, so that it is possible to reproduce a sound that is more faithful to the original sound.
-Modification In the above embodiment, white noise is superimposed, but the present invention is not limited to white noise, and other noise may be superimposed.
In the embodiment described above, the end-of-song end detection unit 11 detects the end of the between-songs, but may be configured to detect the beginning of a song.

第１実施例のオーディオ信号圧縮装置の構成図である。It is a block diagram of the audio signal compression apparatus of 1st Example. 第２実施例のオーディオ信号圧縮装置の構成図である。It is a block diagram of the audio signal compression apparatus of 2nd Example. 第３実施例のオーディオ信号圧縮装置の構成図である。It is a block diagram of the audio signal compression apparatus of 3rd Example. 従来技術の圧縮原理説明図である。It is a compression principle explanatory drawing of a prior art. 従来技術の説明図である。It is explanatory drawing of a prior art.

Explanation of symbols

１１曲間終了検出部
１２ホワイトノイズ発生部
１３合成部
１４圧縮部
１５レベル検出部
11 Inter-song end detection unit 12 White noise generation unit 13 Composition unit 14 Compression unit 15 Level detection unit

Claims

In an audio signal compression device that detects an audio signal level and compresses and outputs an audio signal of a set level or higher,
A detection unit that detects the end of a song or the beginning of a song,
A noise adding unit for adding noise slightly exceeding the set level until a set time elapses from the beginning of the song to the audio signal ;
A compression unit that compresses an audio signal with added noise;
An audio signal compression apparatus comprising:

In an audio signal compression device that detects an audio signal level and compresses and outputs an audio signal of a set level or higher,
A detection unit that detects the end of a song or the beginning of a song,
A noise adding unit that adds noise slightly exceeding the set level from the beginning of the song to the audio signal;
An audio signal level detection unit for detecting that the level of the audio signal to which the noise has been added is equal to or higher than a second setting level greater than the setting level;
The noise adding unit stops adding noise to the audio signal when the audio signal level is equal to or higher than the second set level.
An audio signal compression apparatus characterized by the above .

Means for varying the setting level based on a compression rate of the compression unit;
The lower the compression rate, the lower the setting level,
The audio signal compression apparatus according to claim 1.