JP4851884B2 - 音響信号調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、音響信号調整装置に関する。

従来、音響信号を調整する装置として、音響信号の一定時間ごとのピーク値の平均値を算出し、この平均値に従ってコンプレッサの設定を行うことで、再生音量の自動設定を行う技術がある（特許文献１を参照）。

また、ダイナミックレンジを圧縮することで、音源による音量のばらつきを是正する技術がある（特許文献２を参照）。
特許第２９６２１３２号公報 特開２００５-３０２１８６号公報 特開平１１-２５９９７８号公報 特開平４-３６１４１３号公報 特開２００４-２６０５１８号公報 特開２００１-５４０３７号公報 特開２００３-３０４５９０号公報

従来、音源毎に異なる音量のばらつきを是正する技術は存在する。例えば、ダイナミックレンジを圧縮することで、音源による音量のばらつきを是正する技術等である。しかし、単一の音源においても、音量の大きい部分と、小さい部分とがある。例えば、映画作品中の台詞は、音量を下げると聞き取ることが出来ないほど小さい音であることがあり、一方、台詞を聞き取るために音量を上げると、必要以上に大きくなってしまう音もある（作品中の効果音など）。

これは、作品中の効果を狙って、音量のダイナミックレンジを広く設定していることによるが、映画館等の最適な音響空間を想定したダイナミックレンジ設定であり、近隣への音漏れを配慮しなければならない家庭内での視聴や、周囲の騒音がある車内での視聴を考慮したものではない。このため、視聴する環境によっては、聞き取ることができない台詞や音が存在することとなる。

ここで、聞き取ることが出来ない台詞や音を聞こえるようにするために音量を大きくすると、作品中の聞き取りに十分な音量の音響信号まで増幅されてしまうため、頻繁に音量調整をする必要が発生する。たとえ音量調整が自動調整によるものであっても、音量が頻繁に変化することで、聞き苦しいものとなってしまう。

また、音量を圧縮することで音量のばらつきを是正するいわゆるコンプレッサーという装置があるが、コンプレッサーを使用することで適正な音量に圧縮するためには、音源ごとの傾向を踏まえて、知識と経験を持った者が各音源ごとに設定等の操作を行う必要があり、聞き取り困難な音響信号のみを選別して聞き取り易い音量まで増幅することは困難である。このため、コンプレッサー等の装置は音源のマスタリング段階で使用されることが殆どであった。

本発明は、上記した問題に鑑み、入力音響信号中の聞き取りに適した音量にある音響信号の音量を上げることなく、聞き取り困難な音量にある音響信号の音量を、聞き取りに適
した音量まで上げることを課題とする。

本発明は、上記した課題を解決するために、聴取者が話を聞き取るために必要な音量から聴取者が話を聞き取るために適した音量までの範囲にある音響信号の平均音量に基づいて、入力音響信号中の聴取者が話を聞き取るために適した音量より小さい音量の音響信号を増幅することで、入力音響信号中の聞き取りに適した音量にある音響信号の音量を上げることなく、聞き取り困難な音量にある音響信号の音量を、聞き取りに適した音量まで上げることを可能にした。

詳細には、本発明は、音響信号の入力を受け付ける音響信号入力受付手段と、前記音響信号入力受付手段によって入力が受け付けられた入力音響信号において、聴取者が話を聞き取るために必要な音量である最小聞取音量から、聴取者が話を聞き取るために適した音量である好適聞取音量までの範囲にある音響信号の平均音量を算出する平均音量算出手段と、前記平均音量算出手段によって算出された平均音量と前記好適聞取音量との音量差に基づいて、前記入力音響信号を増幅する増幅量を算出するパラメータ算出手段と、前記パラメータ算出手段によって算出された増幅量に基づいて、前記入力音響信号中の前記好適聞取音量より小さい音量の音響信号を増幅することで、前記入力音響信号における前記好適聞取音量より小さい音量の音響信号と前記好適聞取音量より大きい音量の音響信号との音量差を縮める音量差圧縮手段と、を備えることを特徴とする音響信号調整装置である。

ここで、音響信号とは、音響を再生するための情報を信号化したものであって、アナログ音響信号の他、デジタル音響信号もこれに含まれる。また、最小聞取音量は、聴取者が話を聞き取るために必要な音量であり、音響が再生される環境、周囲の騒音等によって異なる。好適聞取音量は、聴取者が話を聞き取るために適した音量であり、音響が再生される環境、周囲の騒音、聴取者の好み等によって異なる。

ここで、単に全ての音響信号を対象として平均音量を算出した場合、聞き取る必要の無いノイズ等の微かな音響や、十分に聞き取りできる音量を持つ音響が平均音量に影響を与え、実際に聞き取る必要があるが聞き取り困難である音響がどの程度の音量であるかを把握することは出来ない。例えば、聞き取り困難である音量の音響があるにも拘らず、音響信号中の極端に大きい音量の音響に影響されて、音響信号全体が聞き取りに十分な音量であると誤認したり、聞き取り困難な音量にあるのは聞き取る必要の無い音響であるにも拘らず、微かなノイズの音量に影響されて、音響信号全体が聞き取り困難な音量であると誤認することがある。

本発明では、最小聞取音量から好適聞取音量までの範囲にある音響信号の平均音量を算出することで、音響信号中の、聞き取る必要があるが聞き取り困難である音響の音量が平均してどの程度の音量であるかを把握することとしている。本発明に拠れば、この平均音量に基づいて算出された増幅量に基づいて、入力音響信号中の好適聞取音量より小さい音量の音響信号を増幅することで、入力音響信号における好適聞取音量より小さい音量の音響信号と好適聞取音量より大きい音量の音響信号との音量差を縮めることが可能となる。

また、前記パラメータ算出手段は、前記入力音響信号における最大音量を制限する閾値を更に算出し、前記音量差圧縮手段は、前記閾値に基づいて、前記入力音響信号の最大音量を制限し、前記増幅量に基づいて、前記入力音響信号を増幅することで、前記入力音響信号における前記好適聞取音量より小さい音量の音響信号と前記好適聞取音量より大きい音量の音響信号との音量差を縮めることを特徴としてもよい。

閾値に従って最大音量を制限することで、入力音響信号の全体を増幅したときに、最大
音量の増幅の幅を抑えることができる。このため、結果として最大音量を殆ど変化させずに入力音響信号における好適聞取音量より小さい音量の音響信号と好適聞取音量より大きい音量の音響信号との音量差を縮めることが可能となる。即ち、本発明に拠れば、ユーザや自動調整によるボリュームコントロールを行うことなく、一定した最大音量のもと、聞き取り易さを高めることが可能となる。

また、前記パラメータ算出手段は、前記平均音量算出手段によって算出された平均音量と前記好適聞取音量との音量差に、所定の係数を乗算することで、前記増幅量を算出することを特徴としてもよい。

ここで、所定の係数とは、算出された平均音量と好適聞取音量との音量差に対して、音響信号の調整後の音響を聴取者が聞いたときに不自然さを感じない程度の増幅量を算出するための係数である。平均音量と好適聞取音量との音量差に所定の係数を乗算して増幅量を算出することで、聴取者にとって自然な音量の変化で、聞き取り困難な音量の音響信号を聞き取り易い音量にまで増幅することが可能となる。

また、前記パラメータ算出手段は、前記入力音響信号中の最大音量から、前記増幅量を減算することで、前記閾値を算出することを特徴としてもよい。

閾値が入力音響信号中の最大音量から増幅量を減算した値であることで、この閾値に従って最大音量を制限した後、入力音響信号全体を増幅量だけ増幅した場合に、制限及び増幅を行う前の最大音量と、制限及び増幅を行った後の最大音量とを、同水準の音量とすることが可能となる。

また、本発明は、前記入力音響信号の音源のカテゴリ毎に、カテゴリ毎の音源の特徴に基づいて、前記増幅量及び前記閾値を前記パラメータ算出手段によって算出するためのカテゴリ情報を保持するカテゴリ情報保持手段と、前記音源のカテゴリを特定するカテゴリ特定手段と、前記カテゴリ特定手段によって特定されたカテゴリのカテゴリ情報を、前記カテゴリ情報保持手段によって保持されるカテゴリ情報から取得するカテゴリ情報取得手段と、を更に備え、前記パラメータ算出手段は、前記カテゴリ情報取得手段によって取得された前記カテゴリ情報に基づいて、前記増幅量及び前記閾値を算出することを特徴としてもよい。

ここで、音源のカテゴリとは、映画、音楽等、音源の種類を示すカテゴリである。但し、このカテゴリは、例えば音楽においてはさらにＰＯＰＳ、ＲＯＣＫ、ＣＬＡＳＳＩＣ等の音楽ジャンルを区別するような詳細なものであってもよい。

このカテゴリを特定し、カテゴリ情報を取得することによって、カテゴリ毎の音源の特徴に基づいて増幅量及び閾値を算出することが可能となる。即ち、本発明に拠れば、入力音響信号の持つカテゴリ毎の特徴を考慮に入れた、音響信号の調整が可能となる。

また、カテゴリ情報保持手段によって保持される前記カテゴリ情報は、前記平均音量と前記好適聞取音量との音量差に対する前記増幅量の割合を示す係数を含み、前記パラメータ算出手段は、前記カテゴリ情報取得手段によって取得された前記カテゴリ情報が含む係数を、前記平均音量と前記好適聞取音量との音量差に乗算することによって、前記増幅量を算出することを特徴としてもよい。

例えば、映画では、作品中の台詞が聞こえないとストーリーが理解できないため、好適聞取音量より小さい音量の音響信号は好適聞取音量付近まで増幅されることが好ましいが、音楽においては、作品中の言葉の意味を把握する必要性は映画に比べて低いため、製作
者の設定した音量差を尊重して、好適聞取音量よりも小さい音量の音響信号を増幅し過ぎないことが好ましい。本発明に拠れば、カテゴリの違いによって、好適聞取音量より小さい音量の音響をどれだけ増幅することが最適であるかが異なったとしても、カテゴリ毎に最適な増幅量を算出することが可能となる。

また、本発明は、前記パラメータ算出手段によって算出された前記増幅量及び前記閾値を、前記音源のカテゴリ毎に保存するパラメータ保存手段と、前記カテゴリ特定手段によって特定されたカテゴリに基づいて、前記パラメータ保存手段によって保存された前記増幅量及び前記閾値のうち前記特定されたカテゴリの前記増幅量及び前記閾値を読み出すパラメータ読出手段と、を更に備え、前記音量差圧縮手段は、前記パラメータ読出手段によって読み出された前記閾値に基づいて、前記入力音響信号の最大音量を制限し、前記パラメータ読出手段によって読み出された前記増幅量に基づいて、前記入力音響信号を増幅することで、前記入力音響信号における前記好適聞取音量より小さい音量の音響信号と前記好適聞取音量より大きい音量の音響信号との音量差を縮めることを特徴としてもよい。

本発明に拠れば、いったん算出した増幅量及び閾値を保存し、必要なときに読み出して利用可能とすることで、音響信号の調整が必要となるたびに、調整のための平均音量、増幅量、閾値等の算出を行う必要がなくなり、即座に音響信号の調整を開始することが可能となる。

また、前記パラメータ保存手段は、前記音源が変更されるときに、前記パラメータ算出手段によって算出された前記増幅量及び前記閾値を前記音源のカテゴリ毎に保存することを特徴としてもよい。

本発明に拠れば、算出した増幅量及び閾値を、音源を変更するタイミングで保存、更新していくことで、保存された増幅量及び閾値を使用した音響信号の調整を行いつつ、調整のための平均音量、増幅量、閾値等の精度を向上させていくことが可能となる。

また、前記音量差圧縮手段は、前記入力音響信号中の前記最小聞取音量より大きい音量の音響信号を増幅することを特徴としてもよい。

本発明に拠れば、聞き取り困難な音量にあるが聞き取る必要の無い音響が増幅されてしまうことを防止し、聞き取る必要のある音響のみを選択的に増幅することが可能となる。

本発明によって、入力音響信号中の聞き取りに適した音量にある音響信号の音量を上げることなく、聞き取り困難な音量にある音響信号の音量を、聞き取りに適した音量まで上げることが可能となる。

本発明に係る音響信号調整装置を、カーナビゲーション・カーオーディオ統合システム（以下、「統合システム」と称する。）として実施した場合の実施の形態について、図面に基づいて説明する。

はじめに、本実施形態における統合システムの構成を説明する。図１は、本実施形態に係る統合システムが搭載される車両４０の概略構造および車両４０内での統合システムの概略構成を示す図である。車載機１は、主に車両４０内のユーザに対して音楽や地図情報（ナビゲーション情報）を提供するために、音楽や映画等のコンテンツの再生及び地図情報データの処理を行う電子機器である。

図２は、本実施形態に係る統合システムの構成の概略を示した図である。統合システムは、車載機１と、パワーアンプ２０と、スピーカ２１と、ＧＰＳ受信機２２と、車速センサ２３とを備える。車載機１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１０、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１１、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）１２、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）１９、表示装置９、入力装置８、ＣＤ／ＤＶＤデッキ１３、ＴＶチューナ１４、ＡＭ／ＦＭチューナ１５、ＭＤデッキ１６、カセットデッキ１７等を有し、これらは電気的に接続されている。

ＣＰＵ３は、中央処理装置であり、ＲＡＭ１０等に展開された命令及びデータを処理することで、ＲＡＭ１０、ＨＤＤ１２、表示装置９等を制御する。ＲＡＭ１０は、主記憶装置であり、ＣＰＵ３によって制御され、各種命令やデータが書き込まれ、読み出される。ＨＤＤ１２は、補助記憶装置であり、主に車載機１の電源を落としても保持したい情報が書き込まれ、読み出される。表示装置９は、出力装置であり、ＣＰＵ３によって制御され、出力された表示データを表示する。入力装置８は、タッチパネルや各種ボタン等の入力装置であり、ユーザによって操作される。入力装置８から入力された内容はＲＡＭ１０に記録され、ＣＰＵ３によって処理される。

なお、ＣＰＵ３は、ＲＡＭ１０又はＲＯＭ１１に展開されたプログラムを解釈及び実行することで、システム制御部４、ナビ制御部７またはパラメータ算出部５として機能する。システム制御部４は、ＲＡＭ１０又はＲＯＭ１１に展開されたシステム制御プログラムを解釈及び実行するＣＰＵ３であり、主に、ユーザに対して音楽サービスを提供するために車載機１を音楽データを処理する装置として機能させるための制御を司る。システム制御部４は、ＣＤ／ＤＶＤデッキ１３、ＴＶチューナ１４、ＡＭ／ＦＭチューナ１５、ＭＤデッキ１６、カセットデッキ１７等からの信号を検知し、デジタル音響信号をＤＳＰ１９に渡す。ＤＳＰ１９に渡されたデジタル音響信号は、ＤＳＰ１９において処理を施され、Ｄ／Ａ変換部でアナログ音響信号に変換される。アナログ音響信号は、パワーアンプ２０で増幅され、スピーカ２１を介して再生される。

ここで、ＤＳＰ１９は、入力されたデジタル音響信号を処理し、例えば、入力音響信号のうち閾値よりも大きい音量の音響信号を圧縮する、いわゆるコンプレッサーとして機能する。ＤＳＰ１９は、システム制御部４によってコンプレッサーの設定値であるＴｈｒｅｓｈｏｌｄ（閾値）、Ｒａｔｉｏ（圧縮率）、Ｇａｉｎ（増幅量）、Ｏｕｔｐｕｔ（最大出力値）を設定され、音響信号圧縮処理の開始を指示されることで、入力音響信号の圧縮を行う。Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄは入力音響信号に対して音量制限がかかる音量の境目を示すパラメータであり、コンプレッサーは、Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄの値を超える音量が検出されたときに、音量制限を行う。Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄを超える音量は、Ｒａｔｉｏに示される比率に応じて圧縮される。Ｇａｉｎは圧縮された音響信号の全体の音量を増幅する増幅量を示すパラメータであり、Ｏｕｔｐｕｔに示された音量を上限として音響信号は増幅される。なお、ここで使用されるコンプレッサーは、音響信号中のノイズを取り除く機能を備えるものであってもよい。

ナビ制御部７は、ＲＡＭ１０又はＲＯＭ１１に展開されたナビ制御プログラムを解釈及び実行するＣＰＵ３であり、主に、ユーザに対してナビゲーションサービスを提供するために車載機１を地図データを処理する装置として機能させるための制御を司る。また、車両４０には、ナビゲーション用のＧＰＳ受信機２２と車両の速度を検出する車速センサ２３が備えられ、それぞれＣＰＵ３に電気的に接続される。更に、上述した音楽データと同様に車両４０のナビゲーションに必要な地図データ等がＨＤＤ１２に記憶されている。そして、システム制御部４が受け取ったこれらからの信号はナビ制御部７に伝えられ、ナビ制御部７は、ＨＤＤ１２にアクセスして、ＧＰＳ受信機２２および車速センサ２３からの
信号と、ＨＤＤ１２内に記憶されている地図データ等に基づいて、車両４０のナビゲーションを行う。尚、該ナビゲーションは、表示部９において、車両４０の現在位置が表示されるとともに、スピーカ２１を通して車両４０内に音声でガイドがアナウンスされる。

パラメータ算出部５は、ＲＡＭ１０又はＲＯＭ１１に展開されたパラメータ算出プログラムを解釈及び実行するＣＰＵ３であり、本実施形態においてコンプレッサーに設定されるパラメータを算出する処理を行う。パラメータ算出処理の詳細については、後述する。

ＨＤＤ１２には、ＲＡＭ１０にロードされる各種プログラムの他、統合システムによって使用される各種データ、例えば、ナビ制御部７による車両４０のナビゲーションに使用されるデータや、カテゴリ毎のコンプレッサー設定パラメータを蓄積したパラメータテーブル、「ＣＤＤＢ」（登録商標：登録４７２０６７５号）に代表される、ＣＤ／ＤＶＤデッキ１３に装着された音楽ＣＤのアルバム名や曲名をデータベース化したタイトルデータベース等が記憶される。

次に、本実施形態において使用されるデータの説明を行う。最小聞取音量とは、聴取者が話を聞き取るために必要な音量である。但し、聴取者が話を聞き取るために適した音量は音響が再生される環境、周囲の騒音等によって異なってくるため、実施の形態によって適宜設定されることが好ましい。単純に予め標準となる値を設定することとしてもよいが、車両周辺の状況、例えば郊外、街中といった場所や、雨天、晴天といった天候、気温、時間、季節等により自動的に設定されることとしてもよい。また、ユーザによって設定された基準となるサンプル音を基に設定し、その値をユーザごとにＨＤＤ１２等の記憶装置に記憶することとしてもよい。更に、記憶されたユーザ毎の最小聞取音量が複数選択される場合は、平均値を取ることとしてもよい。本実施形態では、音響再生時にクリッピングが起きない音量を０ｄＢとすると、最小聞取音量は−７１ｄＢに設定される。

好適聞取音量とは、聴取者が話を聞き取るために適した音量である。但し、聴取者が話を聞き取るために適した音量は音響が再生される環境、周囲の騒音、聴取者の好み等によって異なってくるため、実施の形態によって適宜設定されることが好ましい。単純に予め標準となる値を設定することの他に、車両周辺の状況に基づいた設定や、ユーザ毎に異なる設定が可能であるのは、上述の最小聞取音量の場合と同様である。本実施形態では、音響再生時にクリッピングが起きない音量を０ｄＢとすると、好適聞取音量は−３６ｄＢに設定される。

図３は、本実施形態で使用されるパラメータテーブルの構造及びサンプルデータを示す図である。パラメータ情報は、映画、音楽等、コンテンツの種類を示すカテゴリＩＤ、平均音量と好適聞取音量との音量差、係数、Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ、Ｒａｔｉｏ、Ｇａｉｎ、Ｏｕｔｐｕｔを含み、カテゴリ毎にＨＤＤ１２上のパラメータテーブルに蓄積される。ここで、カテゴリＩＤの示すカテゴリは、映画、音楽などのコンテンツの種類を示すが、ＰＯＰＳ、ＲＯＣＫ、ＣＬＡＳＳＩＣ等、より詳細なジャンルを示すこととしてもよい。また、平均音量と好適聞取音量との音量差、Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ、Ｒａｔｉｏ、Ｇａｉｎ、Ｏｕｔｐｕｔは、後述するパラメータ算出処理において算出される。

係数は、パラメータ算出処理において平均音量と好適聞取音量との音量差からコンプレッサの設定値であるＧａｉｎが算出される際に使用される係数である。本実施形態において、係数は、平均音量と好適聞取音量との音量差に対するＧａｉｎの割合を示す。平均音量と好適聞取音量との音量差に係数が乗算されることによってＧａｉｎが算出され、係数は予めカテゴリ毎に固有の値が定義されている。これは、カテゴリの違いによって、同じだけの音量差があったとしても、好適聞取音量より小さい音量の音響をどれだけ増幅することが最適であるかが異なるためである。例えば、映画では、作品中の台詞が聞こえない
とストーリーが理解できないため、好適聞取音量より小さい音量の音響信号は好適聞取音量付近まで増幅されることが好ましいが、音楽においては、作品中の言葉の意味を把握する必要性は映画に比べて低いため、製作者の設定した音量差を尊重して、好適聞取音量よりも小さい音量の音響信号を増幅し過ぎないことが好ましい。

なお、本実施形態において、係数は予めカテゴリ毎に定義されることとしているが、係数は、カテゴリのランクづけによって決定されることとしてもよい。即ち、カテゴリ毎の平均音量と好適聞取音量との音量差が大きいものから順にランクを決定し、予めランク毎に定義された係数を、そのランクにあるカテゴリに適用される係数とする。例えば、ランク１のカテゴリに適用される係数は０．５、ランク２のカテゴリに適用される係数は０．３とすれば、音量差が最も大きいカテゴリの係数を０．５、音量差が次に大きいカテゴリの係数を０．３とすることが出来る。ランクを使用した係数の決定方法によれば、平均音量と好適聞取音量との音量差に基づいて増幅の程度を調整することが可能となる。

図４は、本実施形態における音響信号調整処理を示したフローチャートである。本フローチャートに示された処理は、ＣＤ／ＤＶＤデッキ１３からのＤＩＳＣ挿入通知、ＴＶチューナ１４、ＡＭ／ＦＭチューナ１５からの音響信号検出等、音源による音響を再生しようとする制御が検出されることによって開始される。

Ｓ１０１では、モード管理部において、入力される音響信号に係る音源のモードが特定される。システム制御部４は、ＣＤ／ＤＶＤデッキ１３、ＴＶチューナ１４、ＡＭ／ＦＭチューナ１５等の音源からの入力信号を基に、モードの種類を特定する。ここで、モードとは、音源の種類であり、具体的には、ＣＤ／ＤＶＤデッキ１３、ＴＶチューナ１４、ＡＭ／ＦＭチューナ１５等の音源のソースを示す。その後、処理はＳ１０２へ進む。

Ｓ１０２では、音源のカテゴリが特定される。システム制御部４は、ＣＤ／ＤＶＤデッキ１３、ＴＶチューナ１４、ＡＭ／ＦＭチューナ１５等の音源からの入力信号からコンテンツ情報を取得し、このコンテンツ情報を基に、音源のカテゴリを特定する。ここで、カテゴリとは、映画、音楽等の音源の種類をはじめ、音楽のジャンル等の詳細なジャンルを含む区分情報をいう。例えば、ＣＤが挿入された場合、システム制御部４は、ＣＤ／ＤＶＤデッキ１３からディスクに記録されたコンテンツ情報を取得し、このコンテンツ情報を基に、「ＣＤＤＢ」等のデータベースに問い合わせを行い、挿入されたディスクのジャンルを特定する。ここで、ディスクのジャンルとは、ＰＯＰＳ、ＲＯＣＫ、ＣＬＡＳＳＩＣ等のディスクに記録された音響のジャンルをいう。その後、処理はＳ１０３へ進む。

Ｓ１０３では、パラメータが取得される。システム制御部４は、ＨＤＤ１２に記録されたパラメータテーブルを検索し、Ｓ１０２で特定されたカテゴリのパラメータを取得する。但し、Ｓ１０２で特定されたカテゴリに対応するパラメータがパラメータテーブル内にない場合は、パラメータは取得されない。その後、処理はＳ１０４へ進む。

Ｓ１０４では、Ｓ１０３でパラメータが取得できたか否かが判定される。システム制御部４は、Ｓ１０３でパラメータが取得できたか否かを判定する。パラメータが取得できた場合、処理はＳ１０８へ進む。パラメータが取得できていない場合、処理はＳ１０５へ進む。Ｓ１０５及びＳ１０６の処理は、コンプレッサーの設定値が設定されていない場合に、パラメータを算出し、コンプレッサーによる圧縮を開始する処理である。

Ｓ１０５では、パラメータが算出される。システム制御部４は、音量が最小聞取音量から好適聞取音量までの範囲にある音響信号平均音量と好適聞取音量との差に基づいて、コンプレッサーのパラメータを算出する。パラメータ算出の詳細な処理については後述する。その後、処理はＳ１０６へ進む。

Ｓ１０６では、コンプレッサーのパラメータが設定され、音響信号圧縮処理の開始が指示される。システム制御部４は、Ｓ１０５で算出されたパラメータに従って、ＤＳＰ１９に対してコンプレッサーのパラメータの設定指示、音響信号圧縮処理の開始指示を行う。音響信号圧縮の詳細な処理については、後述する。その後、処理はＳ１０７へ進む。

Ｓ１０７では、パラメータがパラメータテーブルに保存される。システム制御部４は、Ｓ１０５で算出されたパラメータを、パラメータテーブル上に保存する。なお、保存のタイミングは実施の形態によって適宜最適なタイミングが選択される。例えば、ディスク入れ替え時等、音源が変更されたときに保存されることとしてもよいし、ユーザによるモード切替操作等、モードが変更されたときに保存されることとしてもよい。このようにしてパラメータテーブルを保存することによって、次回同じカテゴリの音源が再生されるときに、平均音量やパラメータの算出を待たずに、保存されたパラメータを使用して音響信号圧縮処理を行うことが可能となる。その後、本フローチャートに示された処理は終了する。

Ｓ１０８及びＳ１０９の処理は、コンプレッサーの設定値が設定されている場合に、コンプレッサーによる圧縮を開始し、パラメータの更新値を算出する処理である。

Ｓ１０８では、コンプレッサーのパラメータが設定され、音響信号圧縮処理の開始が指示される。システム制御部４は、Ｓ１０３で取得されたパラメータに従って、ＤＳＰ１９に対してコンプレッサーのパラメータの設定指示、音響信号圧縮処理の開始指示を行う。処理の詳細はＳ１０６の処理と同様である。その後、処理はＳ１１０へ進む。

Ｓ１０９では、パラメータが算出される。処理の詳細はＳ１０５の処理と同様である。その後、処理はＳ１１０へ進む。

Ｓ１１０では、パラメータテーブルが更新される。システム制御部４は、Ｓ１０９で算出されたパラメータで、パラメータテーブル上に保存されているコンプレッサーの設定値を更新する。なお、更新のタイミングは実施の形態によって適宜最適なタイミングが選択される。例えば、ディスク入れ替え時等、音源が変更されたときに更新されることとしてもよいし、ユーザによるモード切替操作等、モードが変更されたときに更新されることとしてもよい。このようにしてパラメータテーブルを更新することによって、保存されたパラメータを使用して音響信号圧縮処理を行いつつ、パラメータの精度を向上させることが可能となる。その後、本フローチャートに示された処理は終了する。

図５は、本実施形態におけるパラメータ算出処理を示したフローチャートである。本フローチャートに示された処理は、音響信号調整処理において、システム制御部４がパラメータ算出部５を呼び出すことによって開始される。

Ｓ２０１では、入力される音響信号の、所定の音量範囲における平均音量が算出される。パラメータ算出部５は、入力される音響信号のうち、音量が最小聞取音量から好適聞取音量までの範囲にある音響信号の音響信号を所定の間隔でサンプリングし、サンプリングした音響信号の平均音量を算出する。このサンプリング処理及び平均音量の算出処理は、再生中の音響信号に対して行ってもよいし、再生前の音響信号を先読みして行ってもよい。なお、本実施形態において、サンプリングの間隔は１ｍｓｅｃとする。但し、この間隔はＣＰＵ３の周波数等を考慮して実施の形態により適宜最適な間隔が選択されることが好ましい。その後、処理はＳ２０２へ進む。

Ｓ２０２では、入力される音響信号中の最大音量が算出される。パラメータ算出部５は
、入力される音響信号を所定の間隔でサンプリングし、所定の範囲内におけるサンプリングした音響信号の最大音量を算出する。このサンプリング処理及び最大音量の算出処理は、再生中の音響信号に対して行ってもよいし、再生前の音響信号を先読みして行ってもよい。なお、サンプリングの間隔については、Ｓ２０１の処理と同様である。その後、処理はＳ２０３へ進む。

Ｓ２０３では、平均音量と好適聞取音量との音量差が算出される。パラメータ算出部５は、予め設定された好適聞取音量と、Ｓ２０１で算出された平均音量との音量の差を算出する。例えば、Ｓ２０１で算出された平均音量が−５０ｄＢであり、本実施形態において予め設定された好適聞取音量が−３６ｄＢである場合、音量差は１４ｄＢである。その後、処理はＳ２０４へ進む。

Ｓ２０４では、コンプレッサーに設定されるパラメータのうち、Ｇａｉｎが算出される。パラメータ算出部５は、Ｓ２０３で算出された音量差に、Ｓ１０２で特定されたカテゴリの係数を乗算して、Ｇａｉｎを算出する。例えば、Ｓ２０３で算出された音量差が１４ｄＢであり、該当するカテゴリの係数が０．５である場合、Ｇａｉｎは７ｄＢである。その後、処理はＳ２０５へ進む。

Ｓ２０５では、コンプレッサーに設定されるパラメータのうち、Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄが算出される。パラメータ算出部５は、Ｓ２０２で算出された最大音量から、Ｓ２０４で算出されたＧａｉｎを減算することで、Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄを算出する。例えば、Ｓ２０２で算出された最大音量が−５ｄＢであり、Ｓ２０４で算出されたＧａｉｎが７ｄＢである場合、Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄは−１２ｄＢである。その後、処理はＳ２０６へ進む。

Ｓ２０６では、コンプレッサーに設定されるパラメータのうち、Ｒａｔｉｏ及びＯｕｔｐｕｔが算出される。パラメータ算出部５は、Ｓ１０２で特定されたカテゴリに応じて、Ｒａｔｉｏ及びＯｕｔｐｕｔを算出する。本実施形態では、Ｒａｔｉｏは７：１、Ｏｕｔｐｕｔは−０．３ｄＢに設定することとする。Ｏｕｔｐｕｔが−０．３ｄＢに設定されるのは、最大音量が０ｄＢに達することによって発生するクリッピングを防止するためである。その後、本フローチャートに示された処理は終了する。

ここで、コンプレッサーによる音響信号圧縮処理の詳細を説明する。図６は、本実施形態におけるコンプレッサーによる音響信号圧縮処理における音響信号の状態遷移を示した図である。図中の左の曲線は平均音量、即ち聞き取り困難な音量にある音響信号５１を表し、右の曲線は最大音量にある音響信号５２を表す。ここで、最小聞取音量から好適聞取音量までの範囲にある音響信号の平均音量は−５０ｄＢ、最大音量は−５ｄＢとし、コンプレッサーの設定値は、Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄが−１２ｄＢ、Ｒａｔｉｏが７：１、Ｇａｉｎが７ｄＢ、Ｏｕｔｐｕｔが−０．３ｄＢとする。

はじめに、コンプレッサーは音響信号の圧縮を行う。音響信号の圧縮では、Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄの値を超える音量の音響信号の音量が制限される。この例では、最大音量にある音響信号５２の音量が−５ｄＢであり、Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄの値である−１２ｄＢを超えているため、超えている音量（７ｄＢ）について、Ｒａｔｉｏに設定された比率まで圧縮される（７ｄＢ×１／７）。即ち、最大音量にある音響信号５２は、音量が−１１ｄＢとなる。

次に、コンプレッサーは増幅処理を行う。増幅処理では、音響信号の全体が、Ｏｕｔｐｕｔを超えない範囲で、Ｇａｉｎに設定された分だけ増幅される。具体的には、平均音量にある音響信号５１の音量は−５０ｄＢから７ｄＢ増幅されて−４３ｄＢとなり、最大音量にある音響信号５２の音量は−１１ｄＢから７ｄＢ増幅されて−４ｄＢとなる。即ち、
音響信号圧縮処理の結果、聞き取り困難な音響信号の平均音量は−５０ｄＢから−４３ｄＢへ増幅され、聞き取りに適した音量にある音響信号の音量は殆ど変化しない。加えて、音響信号が最小聞取音量以下である場合は、ノイズと判断して増幅処理を行わないこととすることで、ノイズが増幅されてしまうことを防止し、ノイズ以外の、聞き取る必要のある音響のみを選択的に増幅することが可能となる。

本実施形態に拠れば、平均音量に基づいて算出された増幅量に基づいて、入力音響信号中の好適聞取音量より小さい音量の音響信号を増幅することで、入力音響信号における好適聞取音量より小さい音量の音響信号と好適聞取音量より大きい音量の音響信号との音量差を縮め、聞き取り困難な音量にある音響信号の音量を、聞き取りに適した音量まで上げることが可能となる。

実施形態に係る統合システムが搭載される車両の概略構造および車両内での統合システムの概略構成を示す図である。 実施形態に係る統合システムの構成の概略を示した図である。 実施形態で使用されるパラメータテーブルの構造及びサンプルデータを示す図である。 実施形態における音響信号調整処理を示したフローチャートである。 実施形態におけるパラメータ算出処理を示したフローチャートである。 実施形態におけるコンプレッサーによる音響信号圧縮処理における音響信号の状態遷移を示した図である。

符号の説明

１ 車載機
３ ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）
４ システム制御部
５ パラメータ算出部
７ ナビ制御部
８ 入力装置
９ 表示装置
１０ ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）
１１ ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）
１２ ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）
１３ ＣＤ／ＤＶＤデッキ
１４ ＴＶチューナ
１５ ＡＭ／ＦＭチューナ
１６ ＭＤデッキ
１７ カセットデッキ
１９ ＤＳＰ
２０ パワーアンプ
２１ スピーカ
２２ ＧＰＳ受信機
２３ 車速センサ
４０ 車両
５１ 平均音量にある音響信号
５２ 最大音量にある音響信号

Claims (9)

1. 音響信号の入力を受け付ける音響信号入力受付手段と、
   前記音響信号入力受付手段によって入力が受け付けられた入力音響信号において、聴取者が話を聞き取るために必要な音量である最小聞取音量から、聴取者が話を聞き取るために適した音量である好適聞取音量までの範囲にある音響信号の平均音量を算出する平均音量算出手段と、
   前記平均音量算出手段によって算出された平均音量と前記好適聞取音量との音量差に基づいて、前記入力音響信号を増幅する増幅量を算出するパラメータ算出手段と、
   前記パラメータ算出手段によって算出された増幅量に基づいて、前記入力音響信号中の前記好適聞取音量より小さい音量の音響信号を増幅することで、前記入力音響信号における前記好適聞取音量より小さい音量の音響信号と前記好適聞取音量より大きい音量の音響信号との音量差を縮める音量差圧縮手段と、
   を備えることを特徴とする音響信号調整装置。
2. 前記パラメータ算出手段は、前記入力音響信号における最大音量を制限する閾値を更に算出し、
   前記音量差圧縮手段は、前記閾値に基づいて、前記入力音響信号の最大音量を制限し、前記増幅量に基づいて、前記入力音響信号を増幅することで、前記入力音響信号における前記好適聞取音量より小さい音量の音響信号と前記好適聞取音量より大きい音量の音響信号との音量差を縮める
   ことを特徴とする請求項１に記載の音響信号調整装置。
3. 前記パラメータ算出手段は、前記平均音量算出手段によって算出された平均音量と前記好適聞取音量との音量差に、所定の係数を乗算することで、前記増幅量を算出することを特徴とする請求項２に記載の音響信号調整装置。
4. 前記パラメータ算出手段は、前記入力音響信号中の最大音量から、前記増幅量を減算することで、前記閾値を算出することを特徴とする請求項３に記載の音響信号調整装置。
5. 前記入力音響信号の音源のカテゴリ毎に、カテゴリ毎の音源の特徴に基づいて、前記増幅量及び前記閾値を前記パラメータ算出手段によって算出するためのカテゴリ情報を保持するカテゴリ情報保持手段と、
   前記音源のカテゴリを特定するカテゴリ特定手段と、
   前記カテゴリ特定手段によって特定されたカテゴリのカテゴリ情報を、前記カテゴリ情報保持手段によって保持されるカテゴリ情報から取得するカテゴリ情報取得手段と、
   を更に備え、
   前記パラメータ算出手段は、前記カテゴリ情報取得手段によって取得された前記カテゴリ情報に基づいて、前記増幅量及び前記閾値を算出する
   ことを特徴とする請求項４に記載の音響信号調整装置。
6. カテゴリ情報保持手段によって保持される前記カテゴリ情報は、前記平均音量と前記好適聞取音量との音量差に対する前記増幅量の割合を示す係数を含み、
   前記パラメータ算出手段は、前記カテゴリ情報取得手段によって取得された前記カテゴリ情報が含む係数を、前記平均音量と前記好適聞取音量との音量差に乗算することによって、前記増幅量を算出する
   ことを特徴とする請求項５に記載の音響信号調整装置。
7. 前記パラメータ算出手段によって算出された前記増幅量及び前記閾値を、前記音源のカテゴリ毎に保存するパラメータ保存手段と、
   前記カテゴリ特定手段によって特定されたカテゴリに基づいて、前記パラメータ保存手段によって保存された前記増幅量及び前記閾値のうち前記特定されたカテゴリの前記増幅量及び前記閾値を読み出すパラメータ読出手段と、
   を更に備え、
   前記音量差圧縮手段は、前記パラメータ読出手段によって読み出された前記閾値に基づいて、前記入力音響信号の最大音量を制限し、前記パラメータ読出手段によって読み出された前記増幅量に基づいて、前記入力音響信号を増幅することで、前記入力音響信号における前記好適聞取音量より小さい音量の音響信号と前記好適聞取音量より大きい音量の音響信号との音量差を縮める
   ことを特徴とする請求項６に記載の音響信号調整装置。
8. 前記パラメータ保存手段は、前記音源が変更されるときに、前記パラメータ算出手段によって算出された前記増幅量及び前記閾値を前記音源のカテゴリ毎に保存することを特徴とする請求項７に記載の音響信号調整装置。
9. 前記音量差圧縮手段は、前記入力音響信号中の前記最小聞取音量より大きい音量の音響信号を増幅することを特徴とする請求項１から請求項８の何れかに記載の音響信号調整装置。

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