JP4427672B2 - 音響信号の明瞭度、弁別性能向上技術 - Google Patents

音響信号の明瞭度、弁別性能向上技術 Download PDF

Info

Publication number
JP4427672B2
JP4427672B2 JP2006242119A JP2006242119A JP4427672B2 JP 4427672 B2 JP4427672 B2 JP 4427672B2 JP 2006242119 A JP2006242119 A JP 2006242119A JP 2006242119 A JP2006242119 A JP 2006242119A JP 4427672 B2 JP4427672 B2 JP 4427672B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
harmonic
signal
amplitude
original
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2006242119A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2008048372A (ja
Inventor
泰生 佐野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to JP2006242119A priority Critical patent/JP4427672B2/ja
Publication of JP2008048372A publication Critical patent/JP2008048372A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4427672B2 publication Critical patent/JP4427672B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Tone Control, Compression And Expansion, Limiting Amplitude (AREA)

Description

本発明は電子音響装置及び電気情報通信に関するものであり、特定的には音響信号の品質復元に必要な高調波発生器及び方法に関するものである。
高調波発生器を利用した音響信号の品質改善技術では米国、アフェックス・システムズ・リミテッド社の技術（特許文献１参照）が開示されている。
高調波発生器に類似の信号を使用する音響信号の音質改善技術では日本、フィデリックス社の技術（特許文献２参照）が開示されている。
本発明に類似の明瞭度改善技術としては米国、ＢＢＥ・Ｓｏｕｎｄ・Ｉｎｃ社のＢＢＥ Ｏｐｔｉｍａ（非特許文献１参照）と呼ばれる高調波加算技術が存在する。
音響信号に高調波信号を付加する事で聴感上好ましく聞こえる原理はハース効果（ＨＡＡＳ Ｅｆｆｅｃｔ）として周知されている。
ハース効果（ＨＡＡＳ Ｅｆｆｅｃｔ）は音響信号の遅延と加算による高調波発生が理論の基底となっている。作曲や楽曲の録音で使用するユニゾン奏法や音声遅延器の使用は楽曲中の高調波を増大させ楽曲に広がり感や豊かさを与える事が知られている。
ハース効果（ＨＡＡＳ Ｅｆｆｅｃｔ）の原理はハース効果の発見以前、電子音響装置及び電気情報通信が実現する以前より実用化され、建築音響の分野ではフラッターエコーの付加技術として寺院やホールでの人の声の拡大、即ち弁別性能の向上や各種明瞭度改善の為に使用されている。
特開平７−１４０９７９ 特開平９−３０７３８５ ＢＢＥ・Ｓｏｕｎｄ・Ｉｎｃ社 日本語ホームページ、ＢＢＥ Ｏｐｔｉｍａ技術資料
個人用コンピューターや携帯電話機の普及による音響信号の不可逆性圧縮記録再生媒体の普及やＤＶＤ等、広帯域、高品位記録再生媒体の普及によって音響信号の品質に極端な二極化が生じている、本発明はこれらを比較聴取した場合に経験される混濁感を改善し弁別性能を向上させながら明瞭度を改善する装置を安価に提供するものである。
アナログ回路、ディジタル信号処理のいずれで実現した場合でも、組み込み用弁別性能改善回路を極めて安価に提供可能な為、携帯電話機、補聴器への応用を期待するものである。
本発明の基本原理であるハース効果（ＨＡＡＳ Ｅｆｆｅｃｔ）は建築音響の世界、作曲や楽曲の録音で音響信号に広がり感を与える事が確認されている、この事からホームシアター機器やディジタル映像機器における安価で小型、簡便な広がり感強調装置や方向感強調装置を提供するものである。
聴感雑音レベルを増加させることなく効果的に音響機器、音響信号の弁別性能を向上させる為、高域可聴限の高調波信号および微小レベルの可聴帯域内高調波信号を原音響信号の振幅関数として移相しながら加算する。
図１によると、回路２での位相反転を補償する位相反転器（１）、振幅制限と連動し生成する高調波信号の振幅およびスペクトルを制御する高調波発生１回路（２）、非対称振幅制限および原音響信号と高調波発生１回路からの出力を非対称差動演算する事で高調波信号を原音響信号の振幅関数として移相させハース効果を誘発させる事および聴感上有害な可聴帯域内高調波信号を減衰させる高調波発生２回路（３）、生成した高調波成分と原音響信号を加算する加算回路（５）加算回路による位相反転を補償する位相反転器（４）により音響信号の弁別性能の向上を実現する。
高調波発生１回路（２）で可聴帯域内周波数の強調を行う理由は可聴帯域内周波数の強調をラウドネス補償と近似する形で行う事で最終的な音響出力の可聴帯域内周波数特性を大きく変化させずにラウドネス補償と類似の明瞭度改善が可能である事、即ち音質や音色の変化を伴わない弁別性能向上を発明者が実験にて確認した為である。
従来の技術で音響信号より発生させる高調波信号を使用して音響信号の明瞭度を向上させる場合、聴感上の違和感を防止する目的および自然音における高調波発生原理を模倣する目的から、音響信号と付加する高調波信号の位相に遅延等の時間関数を与える回路を使用する。または発生する高調波信号と音響信号の位相が特定の時間関数となる特異な高調波発生法を使用する。これら従来の技術は高調波信号に時間関数を与える必要性や特異な高調波発生法に起因する高調波信号の大きさから、実用的な回路にまとめた場合は比較的規模の大きな回路を必要とする。
また高調波信号に類似の信号を使用して音響信号の品位を向上させる場合は、音響信号と付加する信号の位相に更に複雑な時間関数を与えて聴感上の違和感を防止している。しかしこれら従来技術は遅延手段を用いるにも関わらずハース効果を誘発する事は不可能である為、弁別性能の向上は行われない。これに対し本発明では音響信号より生成した可聴帯域外信号スペクトル中に奇数次可聴帯域外高調波信号よりも偶数次可聴帯域外高調波信号が多く含有する様制御され、偶数次可聴帯域外高調波信号が原音響信号の振幅関数としての移相を行いハース効果を誘発する事を特徴としている。偶数次高調波発生回路（高調波発生２回路）の非対称差動演算は差動増幅器の特長であるＣＭＲタイム・ディレイ（ＴＩＭ歪み）により原音響信号の振幅関数として移相した偶数次高調波を生成する。
Figure 0004427672
数１は音響信号ｆ（ｔ）をフーリエ級数に展開した物で、この数式は広く周知されている。時間をｔ、角速度をω、Ａ、Ｂが振幅を表現している。正弦項と余弦項が数式中に無限に存在する事から明らかな様に、音響信号と加算する高調波信号や類似の信号との間で時間関数を制御する事は最終的な音響信号で発生する高調波信号の種類を制御する事と等価とみなす事が出来る。本発明では聴感上有害な高調波を発生しないソフトクリップ回路（高調波発生１回路）と偶数次高調波発生回路（高調波発生２回路）を従属接続する事、および原音響信号と高調波信号との非対称差動演算を行う事で原音響信号と高調波信号との間に波形の立ち上がり時間が等しい高調波成分が存在する場合は聴感上有害な小レベルのこれらの除去を行う事で聴感上有用な偶数次高調波信号を効果的に生成する。
ハース効果による信号弁別は通常、遅延時間３０ｍｓｅｃ以上で知覚されるものの、条件によっては１ｍｓｅｃ以下の遅延領域での弁別も確認されている、本発明による遅延時間（移相量）は高域濾過器の遮断周波数（６ｄＢ／ｏｃｔ特性）以上においては数十μ／ｓｅｃの遅延でありハース効果とは無縁と考えられる移相量である。しかし遮断特性がマイナス２０ｄＢ／ｄｅｃ（６ｄＢ／ｏｃｔ特性）であるため数ｍｓｅｃの移相領域は識別可能な音量となる。又、移相が原音響信号の振幅関数となっている事から数十μ／ｓｅｃの移相領域においてはカクテルパーティー効果によってハース効果による信号弁別が可能となる。また、これらハース効果による知覚向上作用は音量の増大と等価である事が既知であるが、この特徴を応用する事で音源のディレクショナルバンドを強調する事無く音響信号の発音源方向を制御可能である。さらに各種音源分離技術を兼用すれば従来のモノーラル、ステレオの各音源から任意の方向感を伴う音源の再合成が可能になり、ラウドスピーカーの指向性能改善技術や制御技術への転用も可能である。ハース効果による知覚向上作用は高調波成分を歪みとしてではなく倍音として知覚される様機能するため携帯電話機や家庭用コンピューター等、音響信号の不可逆性圧縮記録再生媒体における音響信号再生時の弁別性能の低下改善にも最適である。
安価で小型、簡便な事を優先し回路を実現する手段としては図１のアナログ演算器の使用が最良と考えられる。携帯電話機やディジタル家電の様な全ディジタル処理での応用時も本回路構成を応用すれば加算処理、減算処理、ダイオードの係数乗算、回路２における周波数特性の強調に必要な乗算処理の４種類を組み合わせる事で実現可能な為、最良の構成と考えられる。
大胆な音質変更が求められる録音用効果機器や細かな調整が要求されるホームシアター機器には図３の様に高調波のスペクトル調整機能や入力音響信号との加算比の調整機能追加が最良の形態と考えられる。
図１を参照
回路２、回路３は乗算器に置き換えが可能であるが、安価で簡潔な回路を実現する為に乗算器等の特殊部品を使用せずアナログ演算器とダイオード、キャパシター、レジスターの汎用部品で構成した実施例である。 図１の回路動作概要をブロック図としたものである。 録音用効果機器や高品位ホームシアター機器への応用例である。
符号の説明
１ 位相反転１ 回路
２ スペクトル制御および高調波発生１ 回路
３ 差動演算、高調波発生２および可聴限高周波濾過 回路
４ 位相反転２ 回路
５ 原音響信号、生成高調波加算 回路
６ 位相反転１ 回路のブロック図表記
７ スペクトル制御および高調波発生１ 回路のブロック図表記
８ 差動演算、高調波発生２および可聴限高周波濾過 回路のブロック図表記
９ 位相反転２ 回路のブロック図表記
１０ 原音響信号と生成高調波加算 回路のブロック図表記
１１ ＲＭＳ変換回路のブロック図表記
１２ 微分処理、積分処理による包絡線形状調整 回路のブロック図表記
１３ 乗算による入力音響信号のスペクトル制御および高調波発生１ 回路のブロック図表記
１４ 高調波発生１信号の加算量調整 回路のブロック図表記
１５ 差動演算および高調波発生２信号の加算量調整と振幅制限量調整 回路のブロック図表記
１６ 高調波発生２信号の可聴限高周波濾過器の遮断周波数調整 回路のブロック図表記
１７ 原音響信号と生成高調波加算量調整 回路のブロック図表記

Claims (2)

  1. 音響信号の伝送、増幅、再生の各過程において、伝送帯域制限や雑音レベル増加に伴う原音響信号の明瞭度低下を補償する手段として、ハース効果を誘発するに足りる遅延時間を原音響信号の振幅関数として制御する事によって原音響信号より得られる２種類の高調波群を原音響信号に付加する事で聴感雑音レベルを増加することなく、使用する音響機器の弁別性能を向上させる事を特徴とする音響機器付加回路を有する装置。
  2. 図１の回路構成をとり、その回路動作が回路２での位相反転を補償する位相反転器（１）、振幅制限と連動し生成する高調波信号の振幅およびスペクトルを制御する高調波発生１回路（２）によるソフトクリップ回路動作と、非対称振幅制限および原音響信号と高調波発生１回路（２）からの出力を非対称差動演算する事で高調波信号を原音響信号の振幅関数として移相させハース効果を誘発させる事、および聴感上有害な可聴帯域内高調波信号を減衰させる偶数次高調波発生回路特性を持つ高調波発生２回路（３）、生成した高調波成分と原音響信号を加算する加算回路（５）加算回路による位相反転を補償する位相反転器（４）によって音響信号の明瞭度改善および弁別性能の向上を行う事を特徴とする音響機器付加回路を有する装置。
JP2006242119A 2006-08-11 2006-08-11 音響信号の明瞭度、弁別性能向上技術 Expired - Fee Related JP4427672B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006242119A JP4427672B2 (ja) 2006-08-11 2006-08-11 音響信号の明瞭度、弁別性能向上技術

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006242119A JP4427672B2 (ja) 2006-08-11 2006-08-11 音響信号の明瞭度、弁別性能向上技術

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008048372A JP2008048372A (ja) 2008-02-28
JP4427672B2 true JP4427672B2 (ja) 2010-03-10

Family

ID=39181633

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006242119A Expired - Fee Related JP4427672B2 (ja) 2006-08-11 2006-08-11 音響信号の明瞭度、弁別性能向上技術

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4427672B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101681798B1 (ko) * 2009-08-11 2016-12-01 디티에스 엘엘씨 스피커의 인지성 소리 강도를 증가시키는 시스템
JPWO2011121955A1 (ja) * 2010-03-30 2013-07-04 パナソニック株式会社 オーディオ装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008048372A (ja) 2008-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8873763B2 (en) Perception enhancement for low-frequency sound components
JP4747835B2 (ja) オーディオ再生の効果付加方法およびその装置
US8386242B2 (en) Method, medium and apparatus enhancing a bass signal using an auditory property
CN110506425B (zh) 低音增强
US20100215192A1 (en) Method and device for extension of low frequency output from a loudspeaker
KR20070074645A (ko) 2개의 라우드스피커를 위한 스테레오 확장 네트워크
JP5074115B2 (ja) 音響信号処理装置及び音響信号処理方法
US20150146890A1 (en) Adaptive bass processing system
US8295508B2 (en) Processing an audio signal
TWI690220B (zh) 用於空間音訊信號之串音處理之頻譜缺陷補償
JP2022551872A (ja) スペクトル直交オーディオ成分処理
JP4427672B2 (ja) 音響信号の明瞭度、弁別性能向上技術
JP2010068080A (ja) 音量制御装置
CN115346544A (zh) 音频信号处理方法、装置、存储介质和程序产品
JP5375861B2 (ja) オーディオ再生の効果付加方法およびその装置
JP4335752B2 (ja) 擬似ステレオ信号生成装置および擬似ステレオ信号生成プログラム
JP2008219844A (ja) 高効率低音強調技術
JP2001245399A (ja) 重低音補正システム及びこれを用いた音響装置
WO2010090228A1 (ja) 音響再生装置および音響再生システム
US20170078793A1 (en) Inversion Speaker and Headphone for Music Production
JP2017126944A (ja) 音響装置、電子鍵盤楽器およびプログラム
Vila Digital frequency shifting for electroacoustic feedback suppression
CN115396775A (zh) 一种具备低音增强性能的悬挂式音频装置
Minnaar Non-linear signal processing for low frequency enhancement
JP2004297707A (ja) 電気音響変換再生器とその非線形歪低減方法

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20080311

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080325

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20080325

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20080711

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20080801

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090916

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20091124

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121225

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4427672

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121225

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151225

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees