JP5136378B2 - 音響処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、音響処理方法に関し、特に入力信号のダイナミックレンジを圧縮する音響処理方法に関する。

従来から、携帯端末などに内蔵されるスピーカを用いて大きな音を再生する場合、クリッピングによる音の歪みを抑えつつ出力する音声を大きくするため、ダイナミックレンジ圧縮という技術が研究されている。

ダイナミックレンジ圧縮とは入力信号の振幅範囲を小さくする技術である。図１は、従来技術におけるダイナミックレンジ圧縮の使用例を示す図である。図１に示すように、まず、ダイナミックレンジ圧縮部１は入力信号に対してダイナミックレンジ圧縮を行う。次に、Ｄ／Ａ変換器２は、デジタルオーディオ信号をアナログオーディオ信号に変換する。次に、アンプ３は、アナログオーディオ信号をスピーカ４駆動用に増幅する。スピーカ４は、アンプ３により増幅されたアナログオーディオ信号を入力し再生する。

このダイナミックレンジ圧縮の一例として、入力信号のＩｎｐｕｔ Ｌｅｖｅｌを測定し、Ｉｎｐｕｔ Ｌｅｖｅｌが大きい部分を減衰させ、小さい部分を増幅する技術が開示されている（非特許文献１）。

図２は、従来技術（非特許文献１）におけるダイナミックレンジ圧縮の例を示す図である。図２に示す例では、音量の大きい部分Aを減衰させ、音量の小さい部分Bを増幅させて入力信号のゲインを制御してダイナミックレンジを圧縮し、クリッピングによる音の歪みを抑えつつ出力する音声を大きくすることができる。
「Dolby DigitalEncoding Technique 第2回『ダイナミック・レンジ・コンプレッションについて』」、［online］、インターネット＜URL:http://www.dolby.co.jp/professional/studio/dvd_authoring03.html＞

しかしながら、従来技術で求めたゲインを入力信号に乗算すると、クリッピングによる音の歪みを抑えることはできるが、時間領域で波形を変形させるので全周波数帯域に影響を及ぼし、音質が低下してしまうという問題がある。この問題について図３及び図４を用いて説明する。図３は、従来技術におけるゲイン制御前後の時間信号波形の一例を示す図である。図３に示すように、ゲイン制御後の時間信号Ｂは、ゲイン制御前の時間信号Ａと比べて振幅範囲が狭くなっている。

図４は、従来技術におけるゲイン制御前後のスペクトル波形の一例を示す図である。図４に示すように、ゲイン制御後のパワースペクトルＢは、ゲイン制御前のパワースペクトルＡと比べて、高周波の領域において増幅される帯域が存在する。この増幅された帯域については、音声を再生した際、異音として知覚されてしまうため、音質が劣化することになる。

そこで、本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、音質劣化を防ぎながら、ダイナミックレンジを圧縮することができる音響処理方法を提供することを目的とする。

本発明の実施の形態における一局面の音響処理方法は、入力信号を周波数変換してスペクトルを算出する周波数変換段階と、前記入力信号の最大振幅を取得する振幅取得段階と、前記最大振幅を用いて目標減衰量を算出する目標減衰量算出段階と、前記スペクトルのピーク帯域を算出するピーク算出段階と、前記目標減衰量と前記ピーク帯域とに基づいて、前記スペクトルの各帯域の減衰量を算出する減衰量算出段階と、前記各帯域の減衰量を用いて前記スペクトルを減衰させることにより前記スペクトルをレベル補正するレベル補正段階と、前記レベル補正段階によりレベル補正されたスペクトルを周波数逆変換して出力信号を算出する周波数逆変換段階とを有する。

また、本発明の実施の形態における他の局面の音響処理方法は、入力信号を周波数変換してスペクトルを算出する周波数変換段階と、前記スペクトルのピーク帯域を算出するピーク算出段階と、前記ピーク帯域のパワースペクトル値を用いて目標減衰量を算出する目標減衰量算出段階と、前記目標減衰量と前記ピーク帯域とに基づいて、前記スペクトルの各帯域の減衰量を算出する減衰量算出段階と、前記各帯域の減衰量を用いて前記スペクトルを減衰させることにより前記スペクトルをレベル補正するレベル補正段階と、前記レベル補正段階によりレベル補正されたスペクトルを周波数逆変換して出力信号を算出する周波数逆変換段階とを有する。

上述の如く、音質劣化を防ぎながら、ダイナミックレンジを圧縮することができる音響処理方法を提供することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を、以下の実施例に基づき図面を参照しつつ説明していく。

［実施例１］
＜主要構成＞
図５は、実施例１における音響処理装置の一構成例を示す図である。図５に示す例では、音響処理装置をＩＰ（Internet Protocol）電話機に適用することを想定している。図５に示す音響処理装置は、パケット受信部１０、デコード部１１、ダイナミックレンジ圧縮部１２、アンプ１３、スピーカ１４を含む。

パケット受信部１０は、音声信号を符号化したデータを有するパケットを、ネットワークを介して受信し、受信したパケットをデコード部１１に出力する。デコード部１１は、パケット受信部１０から取得したパケットに含まれるデータを復号化し、復号化した音声信号をダイナミックレンジ圧縮部１２に出力する。なお、このデコード部１１はＩＰ電話機に一般的に用いられるものであるため、その詳細な説明は省略する。

ダイナミックレンジ圧縮部１２は、デコード部１１から入力された音声信号（以下、入力信号という）のダイナミックレンジを圧縮する。ダイナミックレンジ圧縮の仕方については後述する。また、ダイナミックレンジ圧縮部１２は、ダイナミックレンジが圧縮された音声信号をアンプ１３に出力する。

アンプ１３は、ダイナミックレンジ圧縮部１２から入力された音声信号をスピーカ１４駆動用に増幅し、増幅後の音声信号をスピーカ１４に出力する。スピーカ１４は、アンプ１３から入力された音声信号を発音する。

次に、ダイナミックレンジ圧縮部１２について図６を用いて詳細に説明する。図６は、実施例１におけるダイナミックレンジ圧縮部１２の一構成例を示す図である。図６に示すダイナミックレンジ圧縮部１２は、分割部１２１、最大振幅取得部１２２、目標ゲイン算出部１２３、周波数変換部１２４、パワースペクトル算出部１２５、スペクトルピーク算出部１２６、ゲイン算出部１２７、レベル補正部１２８、周波数逆変換部１２９を含む。

分割部１２１は、入力信号を取得してフレーム（一定時間）毎に分割する。分割後のフレームは、分割部１２１により最大振幅取得部１２２及び周波数変換部１２４に出力される。

最大振幅取得部１２２は、分割部１２１から入力されたフレーム内の入力信号における最大振幅値を式（１）により取得する。
Ｐｍａｘ＝ｍａｘ（｜ｘ（ｎ）｜） 式（１）
ここで、Ｐｍａｘはフレーム内の最大振幅値、ｘ（ｎ）はフレーム内の入力信号を表す。また、最大振幅取得部１２２は、取得した最大振幅値Ｐｍａｘを目標ゲイン算出部１２３に出力する。

目標ゲイン算出部１２３は、最大振幅取得部１２２から入力された最大振幅値に基づいて目標減衰量（目標ゲイン値）を条件式（２）により算出する。以下、減衰量は、その単位についてデシベル（ｄＢ）を例にして説明する。

ここで、Ｇ＿ｔａｒｇｅｔは目標減衰量、ＴＨＲ１は第一の閾値を表す。第一の閾値はスピーカの特性に応じて事前に与えられる値である。また、目標ゲイン算出部１２３は、算出した目標減衰量をゲイン算出部１２７に出力する。

次に、周波数変換部１２４は、入力信号に対してフレーム毎に時間周波数変換を行う。時間周波数変換は、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）や高速フーリエ変換（ＦＦＴ）など時間領域を周波数領域に変換できる変換式を用いる。実施例１ではＦＦＴ変換を用いることにする。なお、ＦＦＴ変換は一般的な式を用いるため、その詳細な説明は省略し、ＦＦＴ変換後のスペクトルをＸ（ｆ）と表す。また、周波数変換部１２４は、周波数変換後のスペクトルＸ（ｆ）を入力スペクトルとしてパワースペクトル算出部１２５及びレベル補正部１２８に出力する。

パワースペクトル算出部１２５は、周波数変換部１２４から入力された入力スペクトルからパワースペクトルを式（３）により算出する。

ここで、Ａｍｐ（ｆ）はパワースペクトルを表し、パワースペクトルは対数パワースペクトルを表す。また、パワースペクトル算出部１２５は、算出したパワースペクトルをスペクトルピーク算出部１２６及びゲイン算出部１２７に出力する。

スペクトルピーク算出部１２６は、パワースペクトル算出部１２５から入力されたパワースペクトルに基づいて、スペクトルピークのパワースペクトル値（以下、単にパワー値ともいう）を式（４）により取得する。また、スペクトルピーク算出部１２６は、パワースペクトルに基づいてスペクトルピークの周波数を式（５）により算出する。
Ａｍｐ＿ｐｅａｋ＝ｍａｘ（Ａｍｐ（ｆ）） 式（４）
ｆ＿ｐｅａｋ＝ａｒｇｍａｘ（Ａｍｐ（ｆ）） 式（５）
ここで、Ａｍｐ＿ｐｅａｋはスペクトルピークのパワー値、ｆ＿ｐｅａｋはスペクトルピークの周波数を表す。また、スペクトルピーク算出部１２６は、式（４）及び式（５）により求めたスペクトルピークのパワー値及び周波数をゲイン算出部１２７に出力する。

ゲイン算出部１２７は、パワースペクトル算出部１２５から入力されたパワースペクトルＡｍｐ（ｆ）と、スペクトルピーク算出部１２６から入力されたスペクトルピークのパワー値Ａｍｐ＿ｐｅａｋと、目標ゲイン算出部１２３から入力された目標減衰量Ｇ＿ｔａｒｇｅｔと、第二閾値とに基づいて、各周波数帯域の減衰量（ゲイン値）を以下の条件式（６）により算出する。

ここで、Ｇ（ｆ）は各周波数帯域の減衰量、ＴＨＲ２は第二閾値を表す。第二閾値は、スペクトルのパワー値を減衰させる範囲を決める値であり、予め与えられる値とする。

ここで、条件式（６）について図７を用いて説明する。図７は、パワースペクトルと減衰量との関係式を示す図である。つまり、図７は、条件式（６）を図式化した図である。図７に示すように、各周波数帯域での減衰量は、各周波数帯域におけるスペクトルのパワー値とスペクトルピークのパワー値との差分に比例して、目標減衰量から小さくなっている。

ただし、各スペクトルのパワー値とスペクトルピークのパワー値の差分が第二閾値以下であることを条件とし、この差分が第二閾値より大きい場合は減衰量を０とする。これより、目標減衰量が決まれば、各スペクトルのパワー値とスペクトルピークのパワー値の差分を求めるだけで各周波数帯域の減衰量を決めることができる。

なお、この差分が第二閾値よりも大きい場合に減衰量を０とする理由は、もともとの入力信号の振幅がそれほど大きくないところを減衰させる必要はないからである。図６に戻り、ゲイン算出部１２７は、算出した各周波数帯域での減衰量Ｇ（ｆ）をレベル補正部１２８に出力する。

レベル補正部１２８は、周波数変換部１２４から入力された入力スペクトルと、ゲイン算出部１２７から入力された各周波数帯域での減衰量とに基づいて、式（７）により、レベル補正後のスペクトルを算出する。

ここで、Ｙ（ｆ）はレベル補正後のスペクトルを表す。図８は、実施例１における入力スペクトルとレベル補正後のスペクトルとの関係を示す図である。図８に示すように、ゲイン算出部１２７により求められた各周波数帯域の減衰量を入力スペクトルから減衰させることでレベル補正後のスペクトルが得られる。

また、図９は、図８に示した例における周波数毎のゲインを示す図である。図９に示すように、実施例１では、各スペクトルピークの周辺においてゲイン制御が行われる。図６に戻り、レベル補正部１２８は、算出したレベル補正後のスペクトルＹ（ｆ）を周波数逆変換部１２９に出力する。

周波数逆変換部１２９は、レベル補正部１２８から入力されたレベル補正後のスペクトルに対して、周波数逆変換（この例ではＩＦＦＴ変換）を行う。また、周波数逆変換部１２９は、周波数逆変換して得られた信号を出力信号としてアンプ１３に出力する。以降、アンプ１３により増幅された音声信号がスピーカ１４より発音される。

＜音響処理＞
次に、実施例１における音響処理について図１０及び図１１を用いて説明する。図１０は、実施例１における音響処理の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１１において、分割部１２１は、入力された入力信号をフレーム毎に分割し、分割したフレームを最大振幅取得部１２２及び周波数変換部１２４に出力する。ステップＳ１２及びステップＳ１３の処理と、ステップＳ１４乃至ステップＳ１６の処理は並行して行うことができ、まずステップＳ１２側の処理について説明する。

ステップＳ１２において、最大振幅取得部１２２は、入力されたフレーム単位の入力信号の最大振幅を式（１）により取得し、取得した最大振幅を目標ゲイン算出部１２３に出力する。ステップＳ１３において、目標ゲイン算出部１２３は、入力された最大振幅を用いて式（２）により目標減衰量を算出し、算出した目標減衰量をゲイン算出部１２７に出力する。

次に、ステップＳ１４側の処理ではステップＳ１４において、周波数変換部１２４は、入力されたフレーム単位の入力信号に対して周波数変行い、入力スペクトルをパワースペクトル算出部１２５及びレベル補正部１２８に出力する。

ステップＳ１５において、パワースペクトル算出部１２５は、入力された入力スペクトルから式（３）を用いてパワースペクトルを算出し、算出したパワースペクトルをスペクトルピーク算出部１２６及びゲイン算出部１２７に出力する。

ステップＳ１６において、スペクトルピーク算出部１２６は、入力されたパワースペクトルからスペクトルピークのパワー値を式（４）により取得し、取得したパワー値をゲイン算出部１２７に出力する。また、スペクトルピーク算出部１２６は、スペクトルピークの周波数を式（５）により算出し、算出した周波数をゲイン算出部１２７に出力する。なお、実施例１においては、スペクトルピークの周波数は算出しなくてもよい。

ステップＳ１７において、ゲイン算出部１２７は、パワースペクトル算出部１２５から入力されたパワースペクトルと、スペクトルピーク算出部１２６から入力されたスペクトルピークのパワー値と、目標ゲイン算出部１２３から入力された目標減衰量とに基づいて、条件式（６）により各周波数帯域の減衰量を算出する。ゲイン算出部１２７の詳細な処理内容については図１１を用いて後述する。また、算出された各周波数帯域の減衰量はレベル補正部１２８に出力される。

ステップＳ１８において、レベル補正部１２８は、周波数変換部１２４から入力された入力スペクトルに対し、ゲイン算出部１２７から入力された各周波数帯域の減衰量を減衰してレベル補正を行い、レベル補正後のスペクトルを周波数逆変換部１２９に出力する。

ステップＳ１９において、周波数逆変換部１２９は、入力されたレベル補正後のスペクトルに対して周波数逆変換を行い、周波数逆変換後の信号を出力信号としてアンプ１３に出力する。

次に、実施例１におけるゲイン算出処理について図１１を用いて説明する。図１１は、実施例１におけるゲイン算出処理を示すフローチャートである。なお、図１１に示すステップＳ２０乃至ステップＳ２４の処理は全てゲイン算出部１２７が行う。

ステップＳ２０において、まず、ゲイン算出部１２７は、各スペクトルのパワー値とスペクトルピークのパワー値との差分を算出する。ステップＳ２１において、ステップＳ２０で算出されたパワー値の差分が閾値以下であるか否かを判定する。

ステップＳ２１の判定結果がＹＥＳの場合、ステップＳ２２において、差分が算出されたパワースペクトルに対応する周波数帯域の減衰量を条件式（６）（図７参照）により算出する。また、ステップＳ２１の判定結果がＮＯの場合、ステップＳ２３において、その周波数帯域の減衰量を０とする。

ステップＳ２４において、全ての周波数帯域で減衰量が算出されたかを判定し、判定結果がＮＯの場合ステップＳ２０に戻り、判定結果がＹＥＳである場合ゲイン算出処理を終了し、図１０に示す次のステップＳ１８に進む。

以上、実施例１によれば、周波数領域でスペクトルピークを減衰させることにより、スペクトルの増幅による異音の発生を防ぎながら入力信号のダイナミックレンジを圧縮することができる。

また、スペクトルピークのパワー値における目標減衰量を決定し、各帯域のスペクトルの減衰量は、スペクトルピークのパワー値と各帯域のスペクトルのパワー値との差分と、目標減衰量とに応じて決める。これより、スペクトルピークに近いスペクトルについても音質劣化を防ぎながら減衰させることができる。

［実施例２］
＜主要構成＞
次に、実施例２における音響処理装置について説明する。図１２は、実施例２における音響処理装置の一構成例を示す図である。図１２に示す例では、音響処理装置を携帯端末に適用することを想定している。図１２に示す音響処理装置は、デコード部２０、ダイナミックレンジ圧縮部２１、アンプ１３、スピーカ１４を含む。なお、図１２に示す構成要素において図５に示す構成要素と同様の処理を行うものは同じ符号を付し、その説明を省略する。

図１２に示すように、デコード部２０は、音声通信網から送られてきた音声符号化信号（以下、受信信号という）を受信して、音声信号への復号化を行なう。このデコード部２０は携帯端末に一般的に用いられるものであるため、その詳細な説明は省略する。また、デコード部２０は、復号化した音声信号（入力信号）をダイナミックレンジ圧縮部２１に出力する。

ダイナミックレンジ圧縮部２１は、入力信号に対してダイナミックレンジを圧縮し、レベル補正後の音声信号をアンプ１３に出力する。ダイナミックレンジ圧縮部１２の主要構成については、図６と同様であるため、その説明を省略する。ただし、実施例２にいては、ゲイン算出部１２７の処理内容が実施例１とは異なるので、以下、ゲイン算出部１２７の処理内容を説明する。

ゲイン算出部１２７は、まず、スペクトルピーク算出部１２６から入力されたスペクトルピークの周波数と、目標ゲイン算出部１２７から入力された目標減衰量とから、各周波数帯域の減衰量を決定する。各周波数帯域の減衰量については以下の条件式（８）により決定する。

ここで、Ｓ（ｆ）はスペクトルピークと各スペクトルとの周波数の差分を表し、αは閾値を表す。この閾値αは、スペクトルピークの周波数からどれくらいの周波数帯域までスペクトルを減衰させるかを決める値である。

ここで、図１３は、実施例２における各周波数帯域の減衰量を示す図である。つまり図１３は、条件式（８）を図式化したものになる。これより、スペクトルピーク周辺のスペクトルを減衰させることができるので、スペクトルの増幅による音質劣化を防ぎながらダイナミックレンジを圧縮することができる。

図１４は、実施例２における入力スペクトルとレベル補正後のスペクトルとの関係を示す図である。図１４に示すように、ゲイン算出部１２７により求められた各周波数帯域の減衰量を入力スペクトルから減衰させることで、レベル補正後のスペクトルが得られる。また、図１５は、図１４に示した例における周波数毎のゲインを示す図である。図１５に示すように、実施例２ではスペクトルピーク周辺においてゲイン制御が行われる。

＜音響処理＞
実施例２における音響処理における概要は図１０に示した処理と同様であるため、その説明を省略する。ここでは、実施例２におけるゲイン算出処理について図１６を用いて説明する。

図１６は、実施例２におけるゲイン算出処理の一例を示すフローチャートである。図１６に示す処理において、図１１に示した処理と同様の処理を行うものは同じ符号を付し、その説明を省略する。なお、図１６に示す処理は全てゲイン算出部１２７が行う。

ステップＳ３０において、ゲイン算出部１２７は、スペクトルピークの周波数と任意のスペクトルの周波数との差分を算出する。ステップＳ３１において、算出した周波数の差分が、所定範囲内であるか否かを判定する。図１３に示す例でいうと所定範囲は−α≦Ｓ（ｆ）≦αである。

ステップＳ３１の判定結果がＹＥＳの場合、ステップＳ３２において条件式（８）によりその周波数帯域の減衰量を算出する。ステップＳ３１の判定結果がＮＯの場合、ステップＳ３３においてその周波数帯域の減衰量を０とする。

以上、全ての周波数帯域の減衰量を算出した場合、ゲイン算出処理を終了する。なお、実施例２におけるゲイン算出処理のその他の例として、条件式（８）の処理をスペクトルピーク帯域周辺だけに行うのではなく、第２、第３などの各スペクトルピークにも同様に条件式（８）により減衰量を算出してもよい。これより、第２、第３などの各スペクトルピークのパワー値が大きい場合であっても、効率よくダイナミックレンジを圧縮することができる。

上述したその他の例の場合、条件式（８）をそのまま適用するのではなく、第２、第３と各スペクトルピークの順に、Ｇ＿ｔａｒｇｅｔ及びαを小さくしてもよい。

以上、実施例２によれば、周波数領域でスペクトルピークを減衰させることにより、スペクトルの増幅による異音の発生を防ぎながら入力信号のダイナミックレンジを圧縮することができる。

また、スペクトルピークのパワー値における目標減衰量を決定し、各帯域のスペクトルの減衰量は、スペクトルピークの周波数と各帯域のスペクトルの周波数との差分と、目標減衰量とに応じて決める。これより、スペクトルピーク周辺のスペクトルについても音質劣化を防ぎながら減衰させることができる。

［実施例３］
＜主要構成＞
次に、実施例３における音響処理装置について説明する。実施例３における音響処理装置の適用例については実施例２と同様とし、主要構成については図６と同様とするため、これらの説明を省略する。ただし、実施例３におけるゲイン算出部１２７の処理内容が実施例１及び２とは異なるため、以下、ゲイン算出部１２７の処理内容について説明する。

ゲイン算出部１２７は、まず、スペクトルピーク算出部１２６から入力されたスペクトルピークのパワー値Ａｍｐ＿ｐｅａｋと、目標ゲイン算出部１２３から入力された目標減衰量Ｇ＿ｔａｒｇｅｔとに基づいて、目標パワー値を式（９）により算出する。
Ａｍｐ＿ｔａｒｇｅｔ＝Ａｍｐ＿ｐｅａｋ−Ｇ＿ｔａｒｇｅｔ 式（９）
ここで、Ａｍｐ＿ｔａｒｇｅｔは目標パワー値を表す。ゲイン算出部１２７は、各周波数帯域のスペクトルのパワー値が目標パワー値を超えないように各周波数帯域の減衰量を算出する。図１７は、実施例３における入力スペクトルとレベル補正後のスペクトルとの関係を示す図である。図１７に示すように、ゲイン算出部１２７により求められた各周波数帯域の減衰量を入力スペクトルから減衰させることでレベル補正後のスペクトルが得られる。また、図１８は、図１７に示した例における周波数毎のゲインを示す図である。図１８に示すように、目標パワー値を超えた各スペクトルピークの周辺においてゲイン制御が行われる。

＜音響処理＞
実施例３における音響処理における概要は図１０に示した処理と同様であるため、その説明を省略する。ここでは、実施例３におけるゲイン算出処理について図１９を用いて説明する。

図１９は、実施例３におけるゲイン算出処理の一例を示すフローチャートである。図１９に示す処理において、図１１に示した処理と同様の処理を行うものは同じ符号を付し、その説明を省略する。なお、図１９に示す処理は全てゲイン算出部１２７が行う。

ステップＳ４０において、ゲイン算出部１２７は、スペクトルピークのパワー値から目標減衰量を減算して目標パワー値を算出する。ステップＳ４１において、任意の周波数帯域におけるスペクトルのパワー値が目標パワー値以上かつスペクトルピークであるか否かを判定する。

ステップＳ４１の判定結果がＹＥＳの場合、ステップＳ４２において、目標パワー値を超えないように、かつ、各スペクトルピークから緩やかな曲線となるようにその周波数帯域周辺の減衰量を算出する。ステップＳ４１の判定結果がＮＯの場合、ステップＳ４１に戻る。以上、全ての周波数帯域の減衰量を算出した場合、ゲイン算出処理を終了する。

以上、実施例３によれば、周波数領域でスペクトルピークを減衰させることにより、スペクトルの増幅による異音の発生を防ぎながら入力信号のダイナミックレンジを圧縮することができる。

また、スペクトルピークのパワー値における目標減衰量を決定し、各周波数帯域のスペクトルの減衰量は、スペクトルピークのパワー値を超えないように、かつ、各スペクトルピークから緩やかな曲線となるようにして決める。これより、スペクトルピーク周辺のスペクトルについても音質劣化を防ぎながら減衰させることができる。

[実施例４]
＜主要構成＞
次に、実施例４における音響処理装置について説明する。実施例４における音響処理装置の適用例については実施例１ないし３の何れかと同様とする。図２０は、実施例４におけるダイナミックレンジ圧縮部の一構成例を示す図である。

実施例４において、上記実施例と異なるところは、目標減衰量の算出の仕方である。図２０に示すように、目標ゲイン算出部１３０は、スペクトルピーク算出部１２６から入力されたスペクトルピークのパワー値Ａｍｐ＿ｐｅａｋから所定の閾値を減算することにより目標減衰量を算出する。所定の閾値については、上述した第一の閾値同様、スピーカの特性に応じて事前に与えられる値である。なお、目標減衰量が算出された後の処理は上記実施例と同様である。

＜音響処理＞
図２１は、実施例４における音響処理の一例を示すフローチャートである。図２１に示す処理において、図１０と同じ処理を行うものは同じ符号を付し、その説明を省略する。実施例４における音響処理は、ステップＳ５０における目標ゲイン算出処理が、ステップＳ１６におけるスペクトルピーク算出処理の後に行われることが上記実施例とは異なる。目標ゲイン算出処理については、上述したとおりスペクトルピークのパワー値Ａｍｐ＿ｐｅａｋから所定の閾値を減算することにより目標減衰量を算出する。

実施例４におけるゲイン算出処理は、上記実施例で説明したゲイン算出処理のいずれを用いてもよい。以上、実施例４によれば、簡易な構成において上記実施例と同様の効果を得ることができる。なお、正確な音量制御を行いたい場合は、実施例1乃至３のいずれかを用い、簡易な構成で本発明の目的を達成したい場合は実施例４を用いればよい。

次に、上述した各実施例における変形例について説明する。図２２は、本発明における音響処理を適用した変形例を示す図である。図２２に示すように、上述した各実施例で説明した音響処理内容をコンピュータ３１に実行させるためのプログラムとし、このプログラムをサーバ３０からインストールして、コンピュータ３１に実行させることにより上述した音響処理を実現させることも可能である。

また、このプログラムを記録媒体（ＣＤ−ＲＯＭ３２やＳＤカード３４等）に記録し、このプログラムが記録された記録媒体をコンピュータ３１や携帯端末３３に読み取らせて、前述した音響処理を実現させることも可能である。なお、記録媒体は、ＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク等の様に情報を光学的，電気的或いは磁気的に記録する記録媒体、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の様に情報を電気的に記録する半導体メモリ等、様々なタイプの記録媒体を用いることができる。また、本発明は、携帯端末やＩＰ電話機などの小さいスピーカを備えた機器に対して、その効果をより発揮する。

以上、本発明の好適な実施例により本発明を説明した。ここでは特定の具体例を示して本発明を説明したが、特許請求の範囲に定義された本発明の広範な趣旨および範囲から逸脱することなく、これら具体例に様々な修正および変更を加えることができることは明らかである。すなわち、具体例の詳細および添付の図面により本発明が限定されるものと解釈してはならない。

以上の実施例に加えて、以下の付記を開示する。
（付記１）
入力信号を周波数変換してスペクトルを算出する周波数変換段階と、
前記入力信号の最大振幅を取得する振幅取得段階と、
前記最大振幅を用いて目標減衰量を算出する目標減衰量算出段階と、
前記スペクトルのピーク帯域を算出するピーク算出段階と、
前記目標減衰量と前記ピーク帯域とに基づいて、前記スペクトルの各帯域の減衰量を算出する減衰量算出段階と、
前記各帯域の減衰量を用いて前記スペクトルを減衰させることにより前記スペクトルをレベル補正するレベル補正段階と、
前記レベル補正段階によりレベル補正されたスペクトルを周波数逆変換して出力信号を算出する周波数逆変換段階と
を有する音響処理方法。
（付記２）
入力信号を周波数変換してスペクトルを算出する周波数変換段階と、
前記スペクトルのピーク帯域を算出するピーク算出段階と、
前記ピーク帯域のパワースペクトル値を用いて目標減衰量を算出する目標減衰量算出段階と、
前記目標減衰量と前記ピーク帯域とに基づいて、前記スペクトルの各帯域の減衰量を算出する減衰量算出段階と、
前記各帯域の減衰量を用いて前記スペクトルを減衰させることにより前記スペクトルをレベル補正するレベル補正段階と、
前記レベル補正段階によりレベル補正されたスペクトルを周波数逆変換して出力信号を算出する周波数逆変換段階と
を有する音響処理方法。
（付記３）
前記減衰量算出段階は、
前記ピーク帯域の減衰量を前記目標減衰量とし、前記ピーク帯域以外の帯域の減衰量を前記目標減衰量以下とする付記１又は２記載の音響処理方法。
（付記４）
前記減衰量算出段階は、
前記ピーク帯域と前記ピーク帯域以外の帯域とのパワースペクトル値の差に基づいて、前記ピーク帯域以外の帯域の減衰量を求める付記３記載の音響処理方法。
（付記５）
前記減衰量算出段階は、
前記パワースペクトル値の差が閾値以下である前記ピーク帯域以外の帯域の減衰量を、前記パワースペクトル値の差に比例して前記目標減衰量から小さくする付記４記載の音響処理方法。
（付記６）
前記減衰量算出段階は、
前記パワースペクトル値の差が前記閾値より大きい前記ピーク帯域以外の帯域の減衰量を０とする付記５記載の音響処理方法。
（付記７）
前記減衰量算出段階は、
前記ピーク帯域と前記ピーク帯域以外の帯域との周波数の差に基づいて、前記ピーク帯域以外の帯域の減衰量を求める付記３記載の音響処理方法。
（付記８）
前記減衰量算出段階は、
前記ピーク帯域以外の帯域に含まれる各ピーク帯域と、前記各ピーク帯域以外の帯域との周波数の差に基づいて、前記各ピーク帯域以外の帯域の減衰量を求める付記７記載の音響処理方法。
（付記９）
前記減衰量算出段階は、
前記周波数の差が閾値以下である前記ピーク帯域以外の帯域の減衰量を、前記周波数の差に比例して前記目標減衰量から小さくする付記７記載の音響処理方法。
（付記１０）
前記減衰量算出段階は、
前記周波数の差が閾値以下である前記各ピーク帯域以外の帯域の減衰量を、前記周波数の差に比例して、前記目標減衰量から小さくする付記８記載の音響処理方法。
（付記１１）
前記減衰量算出段階は、
前記周波数の差が前記閾値より大きい前記ピーク帯域以外の帯域の減衰量を０とする付記９記載の音響処理方法。
（付記１２）
前記減衰量算出段階は、
前記周波数の差が前記閾値より大きい前記各ピーク帯域以外の帯域の減衰量を０とする付記１０記載の音響処理方法。
（付記１３）
前記減衰量算出段階は、
前記ピーク帯域のパワースペクトル値から前記目標減衰量を減衰させて目標パワースペクトル値を算出し、前記ピーク帯域以外の帯域のパワースペクトル値が前記目標パワースペクトル値以下となるよう前記ピーク帯域以外の帯域の減衰量を求める付記３記載の音響処理方法。
（付記１４）
コンピュータに、
入力信号を周波数変換してスペクトルを算出する周波数変換段階と、
前記入力信号の最大振幅を取得する振幅取得段階と、
前記最大振幅を用いて目標減衰量を算出する目標減衰量算出段階と、
前記スペクトルのピーク帯域を算出するピーク算出段階と、
前記目標減衰量と前記ピーク帯域とに基づいて、前記スペクトルの各帯域の減衰量を算出する減衰量算出段階と、
前記各帯域の減衰量を用いて前記スペクトルを減衰させることにより前記スペクトルをレベル補正するレベル補正段階と、
前記レベル補正段階によりレベル補正されたスペクトルを周波数逆変換して出力信号を算出する周波数逆変換段階と
を実行させるための音響処理プログラム。
（付記１５）
コンピュータに、
入力信号を周波数変換してスペクトルを算出する周波数変換段階と、
前記スペクトルのピーク帯域を算出するピーク算出段階と、
前記ピーク帯域のパワースペクトル値を用いて目標減衰量を算出する目標減衰量算出段階と、
前記目標減衰量と前記ピーク帯域とに基づいて、前記スペクトルの各帯域の減衰量を算出する減衰量算出段階と、
前記各帯域の減衰量を用いて前記スペクトルを減衰させることにより前記スペクトルをレベル補正するレベル補正段階と、
前記レベル補正段階によりレベル補正されたスペクトルを周波数逆変換して出力信号を算出する周波数逆変換段階と
を実行させるための音響処理プログラム。
（付記１６）
入力信号を周波数変換してスペクトルを算出する周波数変換手段と、
前記入力信号の最大振幅を取得する振幅取得手段と、
前記最大振幅を用いて目標減衰量を算出する目標減衰量算出手段と、
前記スペクトルのピーク帯域を算出するピーク算出手段と、
前記目標減衰量と前記ピーク帯域とに基づいて、前記スペクトルの各帯域の減衰量を算出する減衰量算出手段と、
前記各帯域の減衰量を用いて前記スペクトルを減衰させることにより前記スペクトルをレベル補正するレベル補正手段と、
前記レベル補正手段によりレベル補正されたスペクトルを周波数逆変換して出力信号を算出する周波数逆変換手段と
を備える音響処理装置。
（付記１７）
入力信号を周波数変換してスペクトルを算出する周波数変換手段と、
前記スペクトルのピーク帯域を算出するピーク算出手段と、
前記ピーク帯域のパワースペクトル値を用いて目標減衰量を算出する目標減衰量算出手段と、
前記目標減衰量と前記ピーク帯域とに基づいて、前記スペクトルの各帯域の減衰量を算出する減衰量算出手段と、
前記各帯域の減衰量を用いて前記スペクトルを減衰させることにより前記スペクトルをレベル補正するレベル補正手段と、
前記レベル補正手段によりレベル補正されたスペクトルを周波数逆変換して出力信号を算出する周波数逆変換手段と
を備える音響処理装置。

従来技術におけるダイナミックレンジ圧縮の使用例を示す図である。 従来技術におけるダイナミックレンジ圧縮の例を示す図である。 従来技術におけるゲイン制御前後の時間信号波形の一例を示す図である。 従来技術におけるゲイン制御前後のスペクトル波形の一例を示す図である。 実施例１における音響処理装置の一構成例を示す図である。 実施例１におけるダイナミックレンジ圧縮部の一構成例を示す図である。 パワースペクトルと減衰量との関係式を示す図である。 実施例１における入力スペクトルとレベル補正後のスペクトルとの関係を示す図である。 図８に示した例における周波数毎のゲインを示す図である。 実施例１における音響処理の一例を示すフローチャートである。 実施例１におけるゲイン算出処理を示すフローチャートである。 実施例２における音響処理装置の一構成例を示す図である。 実施例２における各周波数帯域の減衰量を示す図である。 実施例２における入力スペクトルとレベル補正後のスペクトルとの関係を示す図である。 図１４に示した例における周波数毎のゲインを示す図である。 実施例２におけるゲイン算出処理の一例を示すフローチャートである。 実施例３における入力スペクトルとレベル補正後のスペクトルとの関係を示す図である。 図１７に示した例における周波数毎のゲインを示す図である。 実施例３におけるゲイン算出処理の一例を示すフローチャートである。 実施例４におけるダイナミックレンジ圧縮部の一構成例を示す図である。 実施例４における音響処理の一例を示すフローチャートである。 本発明における音響処理を適用した変形例を示す図である。

符号の説明

１、１２、２１ ダイナミックレンジ圧縮部
２、１３ Ｄ／Ａ変換器
３、１４ アンプ
４ スピーカ
１０ パケット受信部
１１、２０ デコード部
１２１ 分割部
１２２ 最大振幅取得部
１２３、１３０ 目標ゲイン算出部
１２４ 周波数変換部
１２５ パワースペクトル算出部
１２６ スペクトルピーク算出部
１２７ ゲイン算出部
１２８ レベル補正部
１２９ 周波数逆変換部
３０ サーバ
３１ 情報処理装置
３２ ＣＤ−ＲＯＭ
３３ 携帯端末
３４ ＳＤカード

Claims (8)

1. 入力信号を周波数変換してスペクトルを算出する周波数変換段階と、
   前記入力信号の最大振幅を取得する振幅取得段階と、
   前記最大振幅を用いて目標減衰量を算出する目標減衰量算出段階と、
   前記スペクトルのピーク帯域を算出するピーク算出段階と、
   前記目標減衰量と前記ピーク帯域とに基づいて、前記スペクトルの各帯域の減衰量を算出する減衰量算出段階と、
   前記各帯域の減衰量を用いて前記スペクトルを減衰させることにより前記スペクトルをレベル補正するレベル補正段階と、
   前記レベル補正段階によりレベル補正されたスペクトルを周波数逆変換して出力信号を算出する周波数逆変換段階と
   を有する音響処理方法。
2. 入力信号を周波数変換してスペクトルを算出する周波数変換段階と、
   前記スペクトルのピーク帯域を算出するピーク算出段階と、
   前記ピーク帯域のパワースペクトル値を用いて目標減衰量を算出する目標減衰量算出段階と、
   前記目標減衰量と前記ピーク帯域とに基づいて、前記スペクトルの各帯域の減衰量を算出する減衰量算出段階と、
   前記各帯域の減衰量を用いて前記スペクトルを減衰させることにより前記スペクトルをレベル補正するレベル補正段階と、
   前記レベル補正段階によりレベル補正されたスペクトルを周波数逆変換して出力信号を算出する周波数逆変換段階と
   を有する音響処理方法。
3. 前記減衰量算出段階は、
   前記ピーク帯域の減衰量を前記目標減衰量とし、前記ピーク帯域以外の帯域の減衰量を前記目標減衰量以下とする請求項１又は２記載の音響処理方法。
4. 前記減衰量算出段階は、
   前記ピーク帯域と前記ピーク帯域以外の帯域とのパワースペクトル値の差に基づいて、前記ピーク帯域以外の帯域の減衰量を求める請求項３記載の音響処理方法。
5. 前記減衰量算出段階は、
   前記パワースペクトル値の差が閾値以下である前記ピーク帯域以外の帯域の減衰量を、前記パワースペクトル値の差に比例して前記目標減衰量から小さくする請求項４記載の音響処理方法。
6. 前記減衰量算出段階は、
   前記ピーク帯域と前記ピーク帯域以外の帯域との周波数の差に基づいて、前記ピーク帯域以外の帯域の減衰量を求める請求項３記載の音響処理方法。
7. 前記減衰量算出段階は、
   前記周波数の差が閾値以下である前記ピーク帯域以外の帯域の減衰量を、前記周波数の差に比例して前記目標減衰量から小さくする請求項６記載の音響処理方法。
8. 前記減衰量算出段階は、
   前記ピーク帯域のパワースペクトル値から前記目標減衰量を減衰させて目標パワースペクトル値を算出し、前記ピーク帯域以外の帯域のパワースペクトル値が前記目標パワースペクトル値以下となるよう前記ピーク帯域以外の帯域の減衰量を求める請求項３記載の音響処理方法。

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