JP5040623B2

JP5040623B2 - 自動音量補正装置

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Publication number: JP5040623B2
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Inventors: 正和加藤
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Priority date: 2007-12-04
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Publication date: 2012-10-03
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Description

本発明は、入力信号に対するゲイン（利得）を２乗平均平方根(ＲＭＳ)値（ＲＭＳの推定値を含む）を基に算出する自動音量補正装置に関し、特に、パルス状の信号に対し過剰なゲインがかけられる問題を回避できる、自動音量補正装置に関する。

テレビを見ている際に番組からＣＭ（コマーシャル）に変わった際にＣＭがうるさいため音量を落としたり、音楽を聞いている際に曲ごとの音量差が大きく、いちいちボリュームを変更することがある。このような、音源の音量差による聞き取りづらさや大音量による不快感、音量操作のわずらわしさを軽減するために、従来から、音源の音量レベルに応じてゲインを調節し、出力される音量を一定に保つような処理が使用されている。このような処理を、本明細書では自動音量補正と呼び、この自動音量補正処理を行なう装置を自動音量補正装置と呼ぶ。

このときの音量制御は、人間の聴感に近い基準によって行うほどよりよい音量補正効果が得られるため、入力信号に聴感重み付けを行ったり、信号の２乗平均平方根(ＲＭＳ)値を利用することがある。例えば、ＲＭＳ値を利用した従来技術の自動音量補正装置（ダイナミックレンジ圧縮装置）がある（特許文献１を参照）。

図６は、従来技術のＲＭＳを利用した自動音量補正装置の構成を示す図である。図６に示す自動音量補正装置３はＲＭＳ計算部３０を備えている。

このＲＭＳ計算部３０では、オーディオの入力信号を２乗演算部３１により２乗演算し、２乗された信号をローパスフィルタ３２に通して入力信号の２乗平均値の推定値を計算する。この２乗平均推定値を対数変換部３３により対数変換し、ゲイン（利得）計算部３４により対数（ｄＢ）領域でゲインを計算した後、得られたゲインを逆対数変換部３５により線形領域に逆対数変換する。なお、ゲイン計算部３４では入力された２乗平均推定値の平方根を求めた上でゲインを計算するものとする。これにより、入力信号の２乗平均平方根（ＲＭＳ）に対するゲインが得られるようになっている。

そして、出力信号振幅調整部２２は、入力信号遅延部（ディレイ）２１で遅延させた入力信号に対し、ゲイン計算部３４で算出した平滑化されたゲインを掛けて、出力信号を得る。

しかしながら、上述した従来技術のダイナミックレンジ圧縮装置では、鋭いピークを持つパルス状の信号が入力された際に、ＲＭＳ計算に使用するローパスフィルタ（ＬＰＦ）３２によってこのパルス状の信号がカットされてしまう。このため、ゲイン計算部３４のゲイン計算において入力信号のレベルが小さく評価され、その結果パルス状の信号に過大なゲインがかけられてしまうことがある。

このように、パルス状の信号に過剰なゲインがかけられることによって、パルス部分のオーバーフローが発生しやすくなる。また、オーバーフロー対策のために信号をクリッピングすると歪による音質劣化が発生する可能性がある。
特許第３４９７８１３号公報

上述したように、２乗平均平方根(ＲＭＳ)値を用いる方法では、パルス状の信号に対して過剰なゲインがかけられるため音質が劣化したり、ダイナミックレンジを十分に確保できない問題があった。ここで、ダイナミックレンジが低下してしまうのは、鋭いピークを持つパルス状の信号に過剰なゲインがかけられた場合のオーバーフローを防ぐためにヘッドマージンを大きくとると、信号のレベルを落とすことになるという理由からである。

本発明は、斯かる実情に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、入力信号に対するゲインを２乗平均平方根(ＲＭＳ)値を基に算出する自動音量補正装置において、鋭いピークを持つパルス状の信号に過剰なゲインがかけられるため音質が劣化することを回避し、ダイナミックレンジを十分に確保できる、自動音量補正装置を提供することにある。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の自動音量補正装置は、入力信号の２乗平均平方根値であるＲＭＳ値を算出するＲＭＳ計算部を有し、該ＲＭＳ値を基に入力信号のゲインを算出する自動音量補正装置であって、前記入力信号のピーク点を検出し、該ピーク点の値を保持値として保持し、所定のホールド期間中は前記保持値をそのまま前記ＲＭＳ計算部に出力すると共に、前記ホールド期間の経過後は、前記保持値を所定の減衰率で減衰させながら前記ＲＭＳ計算部に出力するホールド／リリース処理を行なうホールド／リリース部を、備え、前記ホールド／リリース部は、入力信号と保持値の信号とを比較してレベルの大きい方の信号を保持して出力すると共に、前記入力信号のレベルが前記保持値よりも小さくなった時（入力信号＜保持値になった時）に、所定時間のホールド期間を計数する最大値保持部と、前記最大値保持部の出力を所定時間遅延して出力する遅延部と、前記ホールド期間の間は前記遅延部の出力信号をそのまま保持値の信号として前記最大値保持部に出力すると共に、前記ホールド期間の経過後は前記遅延部の出力信号に所定の減衰率をかけた新たな保持値の信号を生成して前記最大値保持部に出力する減衰部と、を有することを特徴とする。
上記構成からなる本発明の自動音量補正装置では、入力信号の２乗平均平方根(ＲＭＳ)値を計算するＲＭＳ計算部を備え、このＲＭＳ値を基に入力信号のゲインを算出する自動音量補正装置において、入力信号のピーク点の値を検出して保持し、この保持した値を所定のホールド期間はそのまま保持して出力すると共に、ホールド期間の経過後は、保持した値を所定の減衰率で減衰させながらＲＭＳ計算部に出力する。
これにより、従来のＲＭＳを用いる自動音量補正装置において、鋭いピークを持つパルス状の信号に対して過剰なゲインがかけられるため音質が劣化することを回避することができるとともに、過大なゲインがかけられる現象が抑制されるためヘッドマージンを大きく取らなくてよくなることから、ダイナミックレンジを十分に確保できるようになる。

上記構成からなる本発明の自動音量補正装置では、入力信号の２乗平均平方根(ＲＭＳ)値を計算するＲＭＳ計算部を備え、このＲＭＳ値を基に入力信号のゲインを算出する自動音量補正装置において、最大値保持部により入力信号と保持値の信号とを比較して大きい方の信号のレベルを検出して保持し、保持した信号をそのまま出力する。そして、「入力信号＜保持値」になった時に、ホールド期間の計数を開始する。また、遅延部により最大値保持部の出力を遅延して出力する。そして、減衰部では、ホールド期間の間は遅延部の出力をそのまま保持値の信号として最大値保持部に出力し、ホールド期間の経過後は遅延部の出力に所定の減衰率をかけた新たな保持値の信号を生成して最大値保持部に出力する。最大値保持部では、減衰部で生成される保持値の信号を超えるレベルの入力信号が入力されるまで、この減衰部で生成される保持値の信号を選択して出力する。
これにより、入力信号のピーク点を検出し、このピーク点の値を保持値として、ホールド期間中はそのまま出力し、ホールド期間の経過後は、保持値を所定の減衰率で減衰させながら出力することができる。このため、従来のＲＭＳを用いる方法において、鋭いピークを持つパルス状の信号に対して過剰なゲインがかけられるため音質が劣化することを回避でき、ダイナミックレンジを十分に確保できるようになる。

また、本発明の自動音量補正装置は、入力信号を所定の時間遅延させて出力する入力信号遅延部と、入力信号を絶対値の信号に変換する絶対値変換部と、前記絶対値変換部からの出力信号に前記ホールド／リリース処理を施すホールド／リリース部と、前記ホールド／リリース部から出力される信号を２乗演算する２乗演算部と、前記２乗演算部により２乗された信号のフィルタリングを行ない、入力信号の振幅の２乗平均値の推定値を演算するためのローパスフィルタと、前記ローパスフィルタの出力信号を対数領域の信号に変換する対数変換部と、前記対数変換部により対数領域に変換された信号を基にゲイン計算を行なうゲイン計算部と、前記ゲイン計算部で算出された対数領域のゲインを対数領域から線形領域のゲインに逆変換する逆対数変換部と、前記ゲインをアタック／リリース処理により平滑化するアタック／リリース部と、前記アタック／リリース部により平滑化されたゲインを前記入力信号遅延部から出力される信号に掛けて該信号の振幅を調整して出力する出力信号振幅調整部と、を備えることを特徴とする。
上記構成からなる本発明の自動音量補正装置では、入力信号を絶対値に変換し、この絶対値の信号にホールド／リリース処理を施す。また、ホールド／リリース処理を施した信号を２乗演算し、ローパスフィルタを通すことにより２乗平均平方根(ＲＭＳ)値を求める。そして、このＲＭＳ値を基に、ゲインを算出し、算出したゲインを基に、所定の量だけ遅延された入力信号の振幅を調整して出力する。
これにより、従来のＲＭＳを用いる自動音量補正装置において、鋭いピークを持つパルス状の信号に対して過剰なゲインがかけられるため音質が劣化することを回避でき、ダイナミックレンジを十分に確保できるようになる。

また、本発明の自動音量補正装置は、ステレオ信号の左側チャンネルの入力信号を所定の時間遅延させて出力するＬ側入力信号遅延部と、ステレオ信号の右側チャンネルの入力信号を所定の時間遅延させて出力するＲ側入力信号遅延部と、前記左側チャンネルの入力信号を絶対値の信号に変換するＬ側絶対値変換部と、前記右側チャンネルの入力信号を絶対値の信号に変換するＲ側絶対値変換部と、前記Ｌ側絶対値変換部からの出力信号に前記ホールド／リリース処理を施すＬ側ホールド／リリース部と、前記Ｒ側絶対値変換部からの出力信号に前記ホールド／リリース処理を施すＲ側ホールド／リリース部と、前記Ｌ側ホールド／リリース部によりホールド／リリース処理が行なわれた左側チャンネルの信号と、前記Ｒ側ホールド／リリース部によりホールド／リリース処理が行なわれた左側チャンネルの信号との最大値を取る最大値検出部と、前記最大値検出部から出力される信号を２乗演算する２乗演算部と、前記２乗演算部により２乗された信号のフィルタリングを行ない、入力信号の振幅の２乗平均値の推定値を演算するためのローパスフィルタと、前記ローパスフィルタの出力を基にゲイン計算を行うゲイン計算部と、前記ゲインを平滑化する平滑化部と、前記平滑化されたゲインを前記Ｌ側入力信号遅延部から出力される信号に掛けて該信号の振幅を調整して出力するＬ側出力信号振幅調整部と、前記平滑化されたゲインを前記Ｒ側入力信号遅延部から出力される信号に掛けて該信号の振幅を調整して出力するＲ側出力信号振幅調整部と、を備えることを特徴とする。
上記構成からなる本発明の自動音量補正装置では、ステレオ信号の左側チャンネルの入力信号と右側チャンネルの入力信号のそれぞれを絶対値に変換し、それぞれの絶対値の信号に対しホールド／リリース処理を施す。そして、ホールド／リリース処理を施した左右チャンネルの信号の最大値を取る。そして、この最大値の信号を２乗演算し、ローパスフィルタを通すことにより２乗平均平方根(ＲＭＳ)値を求める。そして、このＲＭＳ値を基に、ゲインを算出する。そして、算出したゲインを基に、所定の量だけ遅延された左右チャンネルの入力信号に対して振幅を調整し出力する。
これにより、従来のＲＭＳを用いるステレオ用の自動音量補正装置において、鋭いピークを持つパルス状の信号に対して過剰なゲインがかけられるため音質が劣化することを回避でき、ダイナミックレンジを十分に確保できるようになる。

また、本発明の自動音量補正装置は、前記ホールド／リリース部における、ホールド期間は、略５ｍｓｅｃであり、前記減衰部の減衰率ｄは、ｄ＝１−ｅ^Ｘ、ただし、Ｘ＝−１／（Ｔｒ×ＦＳ）、ここで、Ｔｒ＝２０ｍｓｅｃ、ＦＳはサンプリングレート、であることを特徴とする。
これにより、従来のＲＭＳを用いる自動音量補正装置において、パルス状の信号に対して過剰なゲインがかけられるため音質が劣化することを回避し、ダイナミックレンジを十分に確保できる効果に加えて、人間の聴覚の特性である、前向性マスキング（鳴っている音が止まった際に徐々に音の感覚が消減するため、その間に発生した音が先行した音にマスキングされる現象）を考慮したホールド／リリース処理が行なえる。

本発明の自動音量補正装置では、入力信号にホールド／リリース処理（パルス状の信号のピーク値を保持して徐々に減衰させる処理）を施した信号を基に２乗平均平方根(ＲＭＳ)値の推定値を求め、このＲＭＳ値によりゲインを算出するようにしたので、これにより、鋭いピークを持つパルス状の信号に対して過剰なゲインがかけられることを回避できる。その結果、信号のオーバーフローの危険性が減り、クリッピングによる音質劣化を回避することができるとともに、ヘッドマージンを大きく取らなくてよいのでダイナミックレンジの低下を抑制できるようになる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係わる自動音量補正装置の構成を示す図である。
図１に示す自動音量補正装置１が、図６に示す自動音量補正装置（ダイナミックレンジ圧縮装置）３と構成上異なるのは、図６に示す自動音量補正装置３に、図１に示す絶対値変換部１１と、ホールド／リリース部１２を新たに追加した点であり、他の構成は図６に示す自動音量補正装置３と同様である。このため、同一の構成部分には同一の符号を付している。なお、図１に示す自動音量補正装置への入力信号、および出力信号はデジタル信号であり、各処理部はデジタル信号を処理するように構成されているが、アナログ信号を用いた回路構成とすることもできる。

図１において、オーディオ信号が入力信号Ｉｎとして入力され、入力信号Ｉｎは絶対値変換部１１および入力信号遅延部（ディレイ）２１にそれぞれ入力される。ここで、後述するようにゲイン計算の過程では入力信号の時間平均をとる処理があり、算出されたゲインは入力信号に対して遅延する。入力信号遅延部２１は、入力信号を遅延させることにより、このゲイン算出の遅延を補償するものである。入力信号を遅延させずにゲインを乗ずると、入力信号のレベルが急変した際にゲインが追従しなくなり、過大なゲインによって大振幅信号を出力してしまったり、入力信号が小さいにもかかわらずゲインが小さくて音が聞こえないといった問題が生じるが、入力信号遅延部２１を設けることにより、このような問題が解消される。なお、説明を簡単にするために、図１には単一のチャンネルしか示されていないが、２チャンネル、４チャンネル、５．１チャンネルの場合は、それぞれのチャンネルに対応して本発明の自動音量補正装置が設備されるものである。

図１において、絶対値変換部１１に入力された入力信号Ｉｎは絶対値の信号に変換される。そして、絶対値変換部１１から出力される絶対値の信号は、ホールド／リリース部１２に入力される。

このホールド／リリース部１２では、入力信号Ｉｎと、ホールド／リリース部１２内で保持している保持値の信号とを比較し、信号レベルが大きいほうの信号を保持して出力する。この保持値の信号は、ホールド／リリース部１２の出力信号に所定の減衰率ｄを乗じて生成される。ホールド／リリース部１２は、所定時間のホールド期間の経過後に、保持した信号を減衰させながら２乗平均推定部３０に出力する（なお、ホールド／リリース部１２の詳細については、後述する）。

ホールド／リリース部１２から出力される信号は、２乗平均推定部３０に入力される。この２乗平均推定部３０では、ホールド／リリース部１２から出力される信号を２乗演算部３１により２乗演算する。２乗演算部３１により２乗された信号はローパスフィルタ（ＬＰＦ）３２に入力される。ローパスフィルタ３２は入力された信号の低周波成分のみを出力するものであるが、その処理は、入力された信号の平均値を推定していることと等価である。入力信号の時間平均をそのまま計算すると演算量が多くなってしまうため、平均値を推定するという代用的な方法を用いている。このように、２乗演算部３１とローパスフィルタ３２により、入力信号の振幅の２乗平均値の推定値を演算する。

そして、この２乗平均推定値は対数変換部３３に出力され、対数変換部３３により１０を底とする対数（ｄＢ）に変換され、ｄＢ出力値としてゲイン計算部３４に出力される。

ゲイン計算部３４は、対数変換部３３から入力した対数（ｄＢ）領域の２乗平均推定値を基にゲイン計算を行なう。このとき、ゲイン計算部３４は、ゲイン計算を入力信号Ｉｎの２乗平均平方根（ＲＭＳ）に基づいて行うために、次のようなゲインテーブルを利用する。即ち、ゲイン計算部３４への入力は「２乗平均」の推定値なので、ゲインテーブルにより擬似的に「平方根」の演算を行うようにする。このゲインテーブルには、例えばゲイン計算部３４への入力値「−１０ｄＢ」のゲインとして、その平方根である「−５ｄＢ」に対するゲインの値が格納されている。また、小さい入力値に対しては大きなゲインが、大きい入力値に対しては小さなゲインが格納されている。そして、ゲイン計算部３４で求めた対数領域のゲイン値は、逆対数変換部３５により対数領域から線形領域へ逆変換される。

次いで、得られたゲイン値はアタック／リリース部３６へ出力され、このアタック／リリース部３６では、ゲインが下降（入力信号Ｉｎが増加）する際にはそのゲイン下降速度を抑制するアタック処理と、ゲインが上昇（入力信号Ｉｎが減少）する際にはそのゲイン上昇速度を抑制するリリース処理とを行う。このように、アタック／リリース部３６は、ゲインの変化を平滑化することで、入力信号のレベルが急激に変化しゲインも急激に変化した際に、出力信号に違和感を与えるような歪みが発生してしまうことを防止する。

次いで、出力信号振幅調整部２２は、アタック／リリース部３６により算出した平滑化されたゲインを入力信号遅延部（ディレイ）２１において所定の量だけ遅延された入力信号に掛けて、振幅調整された出力信号Ｏｕｔを出力する。

図２は、ホールド／リリース部１２の回路構成を示す図である。
図２に示すように、ホールド／リリース部１２は、入力信号Ｉｎと、保持値Ｈｏｌｄの信号とを比較し、大きい方の信号を最大値として保持する最大値保持部４１と、１サンプリングタイムの遅延部（Ｚ^−１）４２と、減衰率ｄ（ｄ≦１）を持つ減衰部４３とで構成されている。

図２において、最大値保持部４１は、入力信号Ｉｎのレベルと保持値Ｈｏｌｄのレベルとを比較する比較器４１Ａと、入力信号Ｉｎとホールド信号のうちの大きいほうの信号を保持して出力するホールド部４１Ｂと、ホールド部４１Ｂにおける信号のホールド時間Ｔを計数するホールドカウンタ４１Ｃとを有している。

上記構成において、入力信号Ｉｎが保持値Ｈｏｌｄの信号より大きければ、入力信号Ｉｎのレベルをホールド部４１Ｂに保持値としてホールドする。ただし、ホールド中にさらに大きな信号の入力があった場合はホールド部４１Ｂの保持値を入れ替え、改めてホールドを開始する。

また、最大値保持部４１の出力信号Ｏｕｔは、1サンプリングタイムの遅延部４２に入力され、減衰部４３に出力される。減衰部４３に入力された信号は減衰率ｄをかけられ、新たな保持値Ｈｏｌｄとして最大値保持部４１に向けて出力される。最大値保持部４１は、新たな保持値Ｈｏｌｄと次サンプルの入力信号Ｉｎとを比較し、大きいほうの信号をホールド部４１Ｂに保持する。

そして、ホールド部４１Ｂに新たな保持値がホールドされた後に、保持値Ｈｏｌｄが入力信号Ｉｎよりも大きくなった時は、ホールドカウンタ４１Ｃにより、ホールド期間Ｔを計数する。このホールド期間中は減衰部４３における減衰率を１とし、最大値保持部４１内の保持値が減衰しないようにする。これにより、最大値保持部４１では、新たな保持値をホールド期間中、そのまま保持することができる。

すなわち、「Ｉｎ≧Ｈｏｌｄ」のとき、ホールドカンタ４１Ｃにホールドタイム（ホールド期間Ｔ）をセットする。「Ｉｎ＜Ｈｏｌｄ」のとき、ホールドカンタ４１Ｃのカウント値をデクリメントする。そして、ホールドカンタ４１Ｃのカウント値が１以上のときは、減衰部４３における減衰率を１として信号を減衰させない（ホールド状態）。

なお、上記ホールド／リリース部１２における、ホールド期間Ｔは、例えば、５ｍｓｅｃとし、減衰率ｄを

ｄ＝１−ｅ^Ｘ、とすることができる。
ただし、Ｘ＝−１／（Ｔｒ×ＦＳ）である。
（Ｔｒ＝２０ｍｓｅｃ：リリース時間、ＦＳはサンプリングレート）

また、図３は、ホールド／リリース部１２におけるホールド／リリース処理の詳細な動作を説明するための図である。以下、図３を参照して、その動作について説明する。

図３において、時刻ｔ０〜ｔ１までの区間は、「保持値Ｈｏｌｄ＜入力信号Ｉｎ」であり、最大値保持部４１からの出力値（出力信号Ｏｕｔのレベル）は、入力値（入力信号Ｉｎの振幅レベル）と同じになる。

その後、入力信号Ｉｎのレベルが低下し、時刻ｔ１〜ｔ２の区間では、最大値保持部４１におけるホールド期間であり、最大値保持部４１は、一定時間Ｔ（ホールド期間）の間、ピーク値（図中のａで示す信号）をそのまま保持して出力する。そして、一定時間Ｔ（ホールド期間Ｔ）を経過し、時刻ｔ２からリリース期間に入る。

このリリース期間では、最大値保持部４１からの出力信号Ｏｕｔが遅延部４２によって遅延された信号に、減衰部４３により減衰率ｄをかけた保持値Ｈｏｌｄが生成される。最大値保持部４１では、入力信号Ｉｎと、減衰部４３から出力される保持値Ｈｏｌｄとを比較し、大きい方の信号（このリリース期間では、次第に減衰する保持値Ｈｏｌｄ）を保持して出力する。従って、リリース期間では、符号ｂで示すように、次第に減衰する信号が最大値保持部４１から出力される。

その後、時刻ｔ３に至り、「保持値Ｈｏｌｄ＜入力信号Ｉｎ」になると、最大値保持部４１からの出力値（出力信号Ｏｕｔのレベル）は、入力値（入力信号Ｉｎの振幅レベル）と同じになる。

その後、時刻ｔ４に至り、入力信号Ｉｎのレベルが低下し、時刻ｔ４〜ｔ５の区間では、最大値保持部４１におけるホールド期間となり、最大値保持部４１は、一定時間Ｔ（ホールド期間Ｔ）の間、ピーク値（図中のｃで示す信号）を保持して出力する。そして、一定時間Ｔ（ホールド期間Ｔ）を経過し、時刻ｔ５からリリース期間に入る。このリリース区間では、符号ｄで示すように、次第に減衰する信号が最大値保持部４１から出力される。以後、前述した動作と同様な動作が繰り返される。

このように、本発明の自動音量補正装置では、入力信号Ｉｎの絶対値にホールド／リリース処理を施すように構成されている。これにより、入力信号のレベルが低下する際に徐々にレベルが低下するようになり、パルス状の信号は、ホールド／リリースの効果によって徐々に減衰するようになる。このホールド／リリース処理においては、人間の聴覚の特性である、前向性マスキングを参考にしている。前向性マスキングとは、鳴っている音が止まった際に徐々に音の感覚が消減するため、その間に発生した音が先行した音にマスキングされる現象である。

図４は、前向性マスキングについて説明するための図である（引用文献、；Eツヴィッカー（著）、山田由紀子（訳）、“心理音響学”、“西村書店”、ｐｐ１３３（１９９２））。

図４では、「マスキングにおける時間効果に関するグラフ（マスキングノイズ開始後の時間Δｔ、ないしは停止後の時間ｔｖに関連した試験音のレベルＳＬγ（静寂時最小可聴値より上）が図示されている。図４に示すように、人間の聴覚には前向性マスキングの現象があり、ホールド／リリース処理においても、この現象を利用することができる。

以上説明したように、本発明の自動音量補正装置では、入力信号Ｉｎの絶対値にホールド／リリース処理を施すと共に、２乗演算部３１、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）によって２乗平均推定値を算出するように構成されている。

このホールド／リリース処理によって、パルス状の信号のエネルギーが大きくなるため、２乗平均推定値も、より大きく算出されるようになる。もともとエネルギーの大きい区間は、ホールド／リリース処理によるエネルギー増加は少ない。このように、パルスの信号の２乗平均推定値が大きくなったため、算出されるゲイン値が小さくなり、パルス状の信号に過剰なゲインがかかる問題を回避できる。

［第２の実施の形態］
第１の実施の形態では、本発明の自動音量補正装置における基本的な構成を説明するために、単一のチャンネルの場合の例について説明したが、本発明の第２の実施の形態では、ステレオ用の２チャンネルの自動音量補正装置の例について説明する。

図５は、本発明の第２の実施の形態に係わる自動音量補正装置の構成を示す図である。
図５に示す自動音量補正装置２においては、ステレオ信号の左側チャンネルの入力信号Ｌｉｎと、右側チャンネルの入力信号Ｒｉｎが入力される。

左側チャンネルの入力信号Ｌｉｎは、Ｌ側入力信号遅延部（ディレイ）２１ＬとＬ側絶対値変換部１１Ｌにそれぞれ入力される。また、右側チャンネルの入力信号Ｒｉｎは、Ｒ側入力信号遅延部（ディレイ）２１ＲとＲ側絶対値変換部１１Ｒにそれぞれ入力される。

そして、左側チャンネルの入力信号ＬｉｎはＬ側絶対値変換部１１Ｌにより絶対値検出が行なわれ、Ｌ側ホールド／リリース部１２Ｌにより上述したホールド／リリース処理が行なわれる。同様にして、右側チャンネルの入力信号ＲｉｎはＲ側絶対値変換部１１Ｒにより絶対値検出が行なわれ、Ｒ側ホールド／リリース部１２Ｒによりホールド／リリース処理が行なわれる。

そして、最大値検出部１３により、Ｌ側ホールド／リリース部１２Ｌによりホールド／リリース処理が行なわれた左側チャンネルの信号と、Ｒ側ホールド／リリース部１２Ｒによりホールド／リリース処理が行なわれた左側チャンネルの信号との最大値を取る。

続いて、最大値検出部１３からの出力信号を２乗平均推定部３０に入力する。この２乗平均推定部３０では、最大値検出部１３からの出力信号を２乗演算部１４により２乗演算し、２乗された信号はローパスフィルタ（ＬＰＦ）１５に入力される。この２乗演算部１４とローパスフィルタ１５により、入力信号の振幅の２乗平均値の推定値を演算する。

続いて、リリース部１６は、ローパスフィルタ１５から出力される２乗平均推定値を入力として、その入力値が小さくなった際に徐々にその値を小さくするリリース処理を行う。

それから、ゲイン計算部１７により、入力信号に対するゲイン計算を行なう。このゲイン計算部１７では、入力信号に対して対数変換を行い、対数領域においてゲイン計算を行ない、求めたゲインを逆対数変換して出力する。ここで、ゲイン計算においては、第１の実施の形態と同様のゲインテーブルを用いて、入力信号Ｉｎの２乗平均平方根（ＲＭＳ）に基づくゲイン計算を行う。続いて、アタック部１８により、ゲインの平滑化が行われる。

そして、Ｌ側出力信号振幅調整部２２Ｌは、アタック部１８によって平滑化されたゲインをＬ側入力信号遅延部（ディレイ）２１Ｌにより所定の量だけ遅延された後の入力信号に掛けて、出力信号Ｌｏｕｔとして出力する。

同様にして、Ｒ側出力信号振幅調整部２２Ｒは、アタック部１８によって平滑化されたゲインをＲ側入力信号遅延部（ディレイ）２１Ｒにより所定の量だけ遅延された後の入力信号に掛けて、出力信号Ｒｏｕｔとして出力する。

図５に示す第２の実施の形態の自動音量補正装置は、図１に示す第１の実施の形態の自動音量補正装置と比較して、入力信号がステレオであり、左右チャンネルに信号の最大値を取ってからゲインを計算するようにした点と、対数変換、逆対数変換をゲイン計算部１７に含ませた点が異なる（ただし、ゲインは第１の実施の形態と同様に対数領域で計算している。）また、アタック／リリースブロックが分割され、ゲイン計算の前にリリース処理が行われている点が異なっている。

しかしながら、ＲＭＳの近似量を取る信号に対して、ホールド／リリース処理を行う考え方については、第１の実施の形態の自動音量補正装置と同じである。

従って、第２の実施の形態にいても、ホールド／リリース処理によって、パルス状の信号のエネルギーが大きくなるため、ＲＭＳ値も、より大きく算出されるようになる。このように、パルスの信号のＲＭＳ値が大きくなるため、算出されるゲイン値が小さくなり、パルス状の信号に過剰なゲインがかかる問題を回避できる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の自動音量補正装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

例えば、ローパスフィルタ３２の出力信号から直接平方根を計算する平方根演算部を設けるとともに、ゲイン計算部３４のゲインテーブルは平方根を考慮しない形にしてもよい。この場合、２乗演算部３１とローパスフィルタ３２と前記平方根演算部とでＲＭＳ計算部が構成されることになる。なお、上記第１及び第２の実施の形態の場合は、２乗演算部３１とローパスフィルタ３２とゲイン計算部３４（の一部）とでＲＭＳ計算部が構成されているとみることができる。

本発明の第１の実施の形態に係わる自動音量補正装置の構成を示す図である。ホールド／リリース部の構成例を示す図である。ホールド／リリース部におけるホールド／リリース処理の詳細な動作を説明するための図である。前向性マスキングについて説明するための図である。本発明の第２の実施の形態に係わる自動音量補正装置の構成を示す図である。従来の自動音量補正装置の構成を示す図である。

符号の説明

１、２、３・・・自動音量補正装置、１１・・・絶対値変換部、１１Ｌ・・・Ｌ側絶対値変換部、１１Ｒ・・・Ｒ側絶対値変換部、１２・・・ホールド／リリース部、１２Ｌ・・・Ｌ側ホールド／リリース部、１２Ｒ・・Ｒ側ホールド／リリース部、１３・・・最大値検出部、１４、３１・・・２乗演算部、１５、３２・・・ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、１６・・・リリース部、１７・・・ゲイン計算部、１８・・・アタック部、２１・・・入力信号遅延部、２１Ｌ・・・Ｌ側入力信号遅延部、２１Ｒ・・・Ｒ側入力信号遅延部、２２・・・出力信号振幅調整部、２２Ｌ・・・Ｌ側出力信号振幅調整部、２２Ｒ・・・Ｒ側出力信号振幅調整部、３０・・・２乗平均推定部、３３・・・対数変換部、３４・・・ゲイン計算部、３５・・・逆対数変換部、３６・・・アタック／リリース部、４１Ａ・・・比較器、４１Ｂ・・・ホールド部、４１Ｃ・・・ホールドカンタ、４２・・・遅延部、４３・・・減衰部

Claims

入力信号の２乗平均平方根値であるＲＭＳ値を算出するＲＭＳ計算部を有し、該ＲＭＳ値を基に入力信号のゲインを算出する自動音量補正装置であって、
前記入力信号のピーク点を検出し、該ピーク点の値を保持値として保持し、所定のホールド期間中は前記保持値をそのまま前記ＲＭＳ計算部に出力すると共に、前記ホールド期間の経過後は、前記保持値を所定の減衰率で減衰させながら前記ＲＭＳ計算部に出力するホールド／リリース処理を行なうホールド／リリース部を、
備え、
前記ホールド／リリース部は、
入力信号と保持値の信号とを比較してレベルの大きい方の信号を保持して出力すると共に、前記入力信号のレベルが前記保持値よりも小さくなった時（入力信号＜保持値になった時）に、所定時間のホールド期間を計数する最大値保持部と、
前記最大値保持部の出力を所定時間遅延して出力する遅延部と、
前記ホールド期間の間は前記遅延部の出力信号をそのまま保持値の信号として前記最大値保持部に出力すると共に、前記ホールド期間の経過後は前記遅延部の出力信号に所定の減衰率をかけた新たな保持値の信号を生成して前記最大値保持部に出力する減衰部と、
を有することを特徴とする自動音量補正装置。
入力信号を所定の時間遅延させて出力する入力信号遅延部と、
入力信号を絶対値の信号に変換する絶対値変換部と、
前記絶対値変換部からの出力信号に前記ホールド／リリース処理を施すホールド／リリース部と、
前記ホールド／リリース部から出力される信号を２乗演算する２乗演算部と、
前記２乗演算部により２乗された信号のフィルタリングを行ない、入力信号の振幅の２乗平均値の推定値を演算するためのローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタの出力信号を対数領域の信号に変換する対数変換部と、
前記対数変換部により対数領域に変換された信号を基にゲイン計算を行なうゲイン計算部と、
前記ゲイン計算部で算出された対数領域のゲインを対数領域から線形領域のゲインに逆変換する逆対数変換部と、
前記ゲインをアタック／リリース処理により平滑化するアタック／リリース部と、
前記アタック／リリース部により平滑化されたゲインを前記入力信号遅延部から出力される信号に掛けて該信号の振幅を調整して出力する出力信号振幅調整部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の自動音量補正装置。
ステレオ信号の左側チャンネルの入力信号を所定の時間遅延させて出力するＬ側入力信号遅延部と、
ステレオ信号の右側チャンネルの入力信号を所定の時間遅延させて出力するＲ側入力信号遅延部と、
前記左側チャンネルの入力信号を絶対値の信号に変換するＬ側絶対値変換部と、
前記右側チャンネルの入力信号を絶対値の信号に変換するＲ側絶対値変換部と、
前記Ｌ側絶対値変換部からの出力信号に前記ホールド／リリース処理を施すＬ側ホールド／リリース部と、
前記Ｒ側絶対値変換部からの出力信号に前記ホールド／リリース処理を施すＲ側ホールド／リリース部と、
前記Ｌ側ホールド／リリース部によりホールド／リリース処理が行なわれた左側チャンネルの信号と、前記Ｒ側ホールド／リリース部によりホールド／リリース処理が行なわれた左側チャンネルの信号との最大値を取る最大値検出部と、
前記最大値検出部から出力される信号を２乗演算する２乗演算部と、
前記２乗演算部により２乗された信号のフィルタリングを行ない、入力信号の振幅の２乗平均値の推定値を演算するためのローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタの出力を基にゲイン計算を行うゲイン計算部と、
前記ゲインを平滑化する平滑化部と、
前記平滑化されたゲインを前記Ｌ側入力信号遅延部から出力される信号に掛けて該信号の振幅を調整して出力するＬ側出力信号振幅調整部と、
前記平滑化されたゲインを前記Ｒ側入力信号遅延部から出力される信号に掛けて該信号の振幅を調整して出力するＲ側出力信号振幅調整部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の自動音量補正装置。
前記ホールド／リリース部における、ホールド期間は、略５ｍｓｅｃであり、
前記減衰部の減衰率ｄは、
ｄ＝１−ｅ^Ｘ、ただし、Ｘ＝−１／（Ｔｒ×ＦＳ）、
ここで、Ｔｒ＝２０ｍｓｅｃ、ＦＳはサンプリングレート、
であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の自動音量補正装置。