JP6314662B2 - Audio signal processing apparatus and program thereof - Google Patents
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Description
本発明は、音声信号のダイナミックレンジを圧縮するコンプレッサーの音声信号処理に関し、特に、入力されるデジタル音声信号をコンピュータのプロセッサで演算して出力する音声信号処理装置およびそのプログラムに関する。 The present invention relates to audio signal processing of a compressor that compresses the dynamic range of an audio signal, and more particularly, to an audio signal processing device that calculates and outputs an input digital audio signal by a processor of a computer and a program thereof.
音声信号のダイナミックレンジを圧縮するコンプレッサーの音声信号処理は、様々な音響機器で用いられている。音声信号の最小値と最大値の比率に相当するダイナミックレンジを圧縮するとは、音量レベルの小さい音声信号のレベルを増大させる一方で、音量レベルの大きい音声信号のレベルを抑制させる音声信号処理である。その結果として、小さな音量の音声を聞き取り易くなり、また、大きな音量の音声波形がつぶれて聞き取りにくくなるようなことを防止できるという利点がある。 Audio signal processing of a compressor that compresses the dynamic range of an audio signal is used in various acoustic devices. The compression of the dynamic range corresponding to the ratio between the minimum value and the maximum value of the audio signal is an audio signal processing for increasing the level of the audio signal having a low volume level while suppressing the level of the audio signal having a high volume level. . As a result, there is an advantage that it is easy to hear a sound with a low sound volume, and it is possible to prevent a sound waveform with a high sound volume from being crushed and difficult to hear.
楽曲等のコンテンツの音声信号にコンプレッサーの音声信号処理を適用すると、マスキングの原因となる他の騒音等が存在する場合にも、コンテンツの音声を聞き取りやすくなる。しかしながら、楽曲によって音声信号のダイナミックレンジは異なるので、ある一つの楽曲でコンプレッサーの効果が得られるように音声信号処理を調整したとしても、他の楽曲では、小さな音量の音声を聞き取りにくい、あるいは、大きな音量の音声波形がつぶれて聞き取りにくくなるようなことが生じる場合があるという問題がある。また、一つの楽曲の間でも、音声信号のダイナミックレンジが大きく変動することがあり、上記と同様の問題を発生する場合がある。 When the audio signal processing of the compressor is applied to the audio signal of the content such as music, the audio of the content can be easily heard even when other noises that cause masking are present. However, since the dynamic range of the audio signal differs depending on the song, even if the audio signal processing is adjusted so that the compressor effect can be obtained with one song, it is difficult to hear low-volume audio with other songs, or There is a problem that a sound waveform with a large volume may be crushed and become difficult to hear. Also, the dynamic range of the audio signal may fluctuate greatly even between one piece of music, and the same problem as described above may occur.
例えば、従来には、音響信号を表す入力デジタル信号をデジタル的に所定時間だけ遅延するデジタル遅延手段と、前記入力デジタル信号を絶対値変換して、同絶対値変換された値が上昇するときカットオフ周波数が高くなりかつ同絶対値変換された値が下降するときカットオフ周波数が低くなるデジタルローパスフィルタ処理により、同入力デジタル信号のレベル値をデジタル的に検出するデジタルレベル検出手段と、前記デジタル遅延手段の出力に接続され同遅延手段からのデジタル信号と前記デジタルレベル検出手段により検出されたレベル値に対応した値とをデジタル演算して出力するデジタル演算手段とで構成したことを特徴とする音響信号コンプレッサー装置がある（特許文献１）。 For example, conventionally, a digital delay means for digitally delaying an input digital signal representing an acoustic signal by a predetermined time, and an absolute value conversion of the input digital signal, and a cut when the value converted by the absolute value rises. Digital level detection means for digitally detecting the level value of the same input digital signal by digital low-pass filter processing in which the cutoff frequency becomes lower when the off frequency becomes higher and the same absolute value converted value falls, and the digital And a digital operation means connected to the output of the delay means and digitally calculating and outputting a digital signal from the delay means and a value corresponding to the level value detected by the digital level detection means. There is an acoustic signal compressor device (Patent Document 1).
また、従来には、入力音声信号の所定期間内の平均的な信号強度に応じて利得を設定する第１の利得設定手段と、前記第１の利得設定手段で設定された利得で入力音声信号の信号強度を調節する第１の信号増幅手段と、前記第１の信号増幅手段の出力音声信号の瞬時的信号強度に応じて利得を設定する第２の利得設定手段と、前記第１の利得設定手段で設定された利得と前記第２の利得設定手段で設定された利得とを合成する利得算出手段と、前記利得算出手段で算出された利得で入力音声信号の信号強度を調節する第２の信号増幅手段と、を備えた音響装置がある（特許文献２）。 Also, conventionally, a first gain setting means for setting a gain according to an average signal strength within a predetermined period of the input sound signal, and an input sound signal with a gain set by the first gain setting means. First signal amplifying means for adjusting the signal strength of the first signal amplifying means; second gain setting means for setting the gain according to the instantaneous signal strength of the output audio signal of the first signal amplifying means; and the first gain Gain calculating means for combining the gain set by the setting means and the gain set by the second gain setting means; and second for adjusting the signal strength of the input audio signal by the gain calculated by the gain calculating means. There is an acoustic device provided with a signal amplification means (Patent Document 2).
また、従来には、入力信号のレベルに応じて当該入力信号を増幅する際の利得を制御する自動利得制御装置において、入力信号に含まれる雑音成分を検出する雑音検出部と、入力信号の１６ｍ秒程度の短い時間における時間平均を検出する短時間平均レベル検出部と、雑音検出部で検出される雑音成分の大きさに応じて予め用意された複数の利得関数のうちから何れか一つの利得関数を選択する利得関数選択部と、短時間平均レベル検出部で検出される入力信号の短時間平均値及び利得関数選択部で選択された利得関数から入力信号を増幅する際の利得を算出する利得算出部と、利得算出部で算出された利得の変動分を検出するとともに検出した変動分が所定範囲を超える場合に変動を抑制する方向へ利得を補正する利得変動補正部とを備え、雑音検出部は、入力信号の前記短い時間を１６倍した時間における時間平均を検出する長時間平均レベル検出部からなり、利得関数選択部は、長時間平均レベル検出部で検出される入力信号の長時間平均値に応じて予め用意された複数の利得関数のうちから何れか一つの利得関数を選択してなり、長時間平均レベル検出部は、入力信号に含まれる雑音成分の推定値から長時間平均値を検出することを特徴とする自動利得制御装置がある（特許文献３）。 Further, conventionally, in an automatic gain control apparatus that controls the gain when amplifying the input signal according to the level of the input signal, a noise detection unit that detects a noise component included in the input signal, and 16 m of the input signal A short-time average level detection unit that detects a time average in a short time such as about a second, and a gain of any one of a plurality of gain functions prepared in advance according to the magnitude of the noise component detected by the noise detection unit A gain function selection unit for selecting a function, a short-time average value of the input signal detected by the short-time average level detection unit, and a gain for amplifying the input signal from the gain function selected by the gain function selection unit are calculated. A gain calculation unit; and a gain variation correction unit that detects a gain variation calculated by the gain calculation unit and corrects the gain in a direction to suppress the variation when the detected variation exceeds a predetermined range. The noise detection unit includes a long-time average level detection unit that detects a time average in a time obtained by multiplying the short time of the input signal by 16 times, and the gain function selection unit performs detection of the input signal detected by the long-time average level detection unit. A long-time average level detection unit is selected from a plurality of gain functions prepared in advance according to the long-time average value, and the long-time average level detection unit starts from the estimated value of the noise component included in the input signal. There is an automatic gain control device characterized by detecting a time average value (Patent Document 3).
本発明は、上記の従来技術が有する問題を解決するためになされたものであり、その目的は、音声信号のダイナミックレンジを圧縮するコンプレッサーの音声信号処理に関し、音声信号のダイナミックレンジの変動に対応して適切なコンプレッサーの動作を実現し、小さな音量の音声を聞き取り易くするとともに、大きな音量の音声波形がつぶれて聞き取りにくくなるようなことを防止できる音声信号処理装置およびそのプログラムを提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems of the prior art, and an object thereof is related to audio signal processing of a compressor that compresses the dynamic range of an audio signal, and copes with fluctuations in the dynamic range of the audio signal. To provide an audio signal processing apparatus and a program for realizing an appropriate compressor operation, making it easy to hear a sound with a low volume, and preventing a sound waveform with a high volume from being crushed and becoming difficult to hear. is there.
本発明の音声信号処理装置は、入力音声信号にゲイン係数を乗算して出力音声信号として出力する乗算器と、入力音声信号の第１実効値ＲＭＳ １ を算出する第１実効値算出器と、入力音声信号の第２実効値ＲＭＳ ２ を算出する第２実効値算出器と、第１実効値ＲＭＳ １ および第２実効値ＲＭＳ ２ が入力されてゲイン係数を演算して乗算器に出力するゲイン係数演算器と、を備え、第２実効値算出器で設定される第２時定数が、第１実効値算出器で設定される第１時定数よりも長い時間に設定されて、ゲイン係数演算器が、所定の初期値MG default と初期設定値Ratiodefaultと第２実効値ＲＭＳ ２ と初期設定値の閾値Thresholdに基づいて、第２実効値ＲＭＳ ２ が相対的に大きくなるにつれて相対的に小さい値に更新されるゲイン上昇値ＭＧ new および圧縮率値Ratio new により、乗算器に出力するゲイン係数を相対的に小さくするように演算して第２実効値ＲＭＳ ２ に対応するゲイン係数を定める連続したゲイン特性カーブを設定し、ゲイン特性カーブにより第１実効値ＲＭＳ １ に応じてゲイン係数を乗算器に出力する。 An audio signal processing apparatus according to the present invention includes a multiplier that multiplies an input audio signal by a gain coefficient and outputs the result as an output audio signal, a first effective value calculator that calculates a first effective value RMS 1 of the input audio signal, A second effective value calculator that calculates the second effective value RMS 2 of the input audio signal, and a gain that receives the first effective value RMS 1 and the second effective value RMS 2 and calculates a gain coefficient to output to the multiplier A second time constant set by the second effective value calculator is set to a time longer than the first time constant set by the first effective value calculator, and a gain coefficient calculation is performed. vessels, based on the threshold value threshold of predetermined initial value MG default and initial setting value Ratiodefault a second effective value RMS 2 and the initial setting value, a relatively small value as the second effective value RMS 2 is relatively large gain increase value MG new new and are updated The shrinkage values Ratio new new, to set the gain characteristic curve consecutive defining an operation to gain coefficient corresponding to the second effective value RMS 2 to relatively reduce the gain coefficient to be output to the multiplier, the gain characteristic curve Thus, the gain coefficient is output to the multiplier in accordance with the first effective value RMS 1 .
好ましくは、本発明の音声信号処理装置は、ゲイン係数演算器が、式（１）により更新されるゲイン上昇値ＭＧ new および式（２）により更新される圧縮率値Ratio new により、第２実効値ＲＭＳ ２ に対応するゲイン係数を定める連続したゲイン特性カーブを設定する。 Preferably, in the audio signal processing device according to the present invention, the gain coefficient calculator has a second effective value based on the gain increase value MG new updated by the equation (1) and the compression ratio value Ratio new updated by the equation (2). A continuous gain characteristic curve that determines the gain coefficient corresponding to the value RMS 2 is set.
また、好ましくは、本発明の音声信号処理装置は、第１実効値算出器が、入力音声信号の音量レベルの低下に対応する第３時定数と、入力音声信号の音量レベルの上昇に対応する第４時定数と、をさらに設定して第１実効値を演算し、第３時定数および第４時定数が、第２実効値算出器で設定される第２時定数よりも短い時間に設定される。 Preferably, in the audio signal processing device according to the present invention, the first effective value calculator corresponds to a third time constant corresponding to a decrease in the volume level of the input audio signal and an increase in the volume level of the input audio signal. The fourth time constant is further set to calculate the first effective value, and the third time constant and the fourth time constant are set to a time shorter than the second time constant set by the second effective value calculator. Is done.
また、好ましくは、本発明の音声信号処理装置は、入力音声信号を遅延させて乗算器に入力する遅延器をさらに備える。 Preferably, the audio signal processing apparatus of the present invention further includes a delay unit that delays the input audio signal and inputs the delayed input audio signal to the multiplier.
また、本発明のプログラムは、入力音声信号にゲイン係数を乗算して出力音声信号として出力するステップを含む信号処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、プログラムは、コンピュータのプロセッサに、入力音声信号の第１実効値ＲＭＳ １ を算出するステップと、入力音声信号の第２実効値ＲＭＳ ２ を算出するステップと、第１実効値ＲＭＳ １ および第２実効値ＲＭＳ ２ が入力されてゲイン係数を演算して乗算器に出力するステップと、を実行させ、第２実効値ＲＭＳ ２ を算出するステップで設定される第２時定数が、第１実効値ＲＭＳ １ を算出するステップで設定される第１時定数よりも長い時間に設定されて、ゲイン係数を演算して乗算器に出力するステップにおいて、所定の初期値MG default と初期設定値Ratiodefaultと第２実効値ＲＭＳ２ と初期設定値の閾値Thresholdに基づいて、第２実効値ＲＭＳ ２ が相対的に大きくなるにつれて相対的に小さい値に更新されるゲイン上昇値ＭＧ new および圧縮率値Ratio new により、乗算器に出力するゲイン係数を相対的に小さくするように演算して第２実効値ＲＭＳ ２ に対応するゲイン係数を定める連続したゲイン特性カーブを設定し、ゲイン特性カーブにより第１実効値ＲＭＳ １ に応じてゲイン係数を乗算器に出力するステップを含む。
また、本発明のプログラムは、前記ゲイン係数を演算して該乗算器に出力するステップにおいて、式（１）により更新される前記ゲイン上昇値ＭＧ new および式（２）により更新される前記圧縮率値Ratio new により、前記第２実効値ＲＭＳ ２ に対応する前記ゲイン係数を定める連続した前記ゲイン特性カーブを設定するステップを含む。
The program of the present invention is a program for causing a computer to perform signal processing including a step of multiplying an input audio signal by a gain coefficient and outputting the result as an output audio signal. Calculating a first effective value RMS 1 , calculating a second effective value RMS 2 of the input audio signal, and calculating the gain coefficient by inputting the first effective value RMS 1 and the second effective value RMS 2. and by executing the steps of: outputting to the multiplier, first the second time constant that is set in the step of calculating the second effective value RMS 2 is set in the step of calculating a first effective value RMS 1 In the step of setting the time longer than the time constant, calculating the gain coefficient and outputting it to the multiplier, the predetermined initial value MG default and the initial set value Ratiodefault Based on the threshold value Threshold of the second effective value RMS 2 and the initial setting value , the gain increase value MG new and the compression ratio value Ratio new updated to a relatively small value as the second effective value RMS 2 becomes relatively large. Accordingly, to set the gain characteristic curve consecutive defining an operation to gain coefficient corresponding to the second effective value RMS 2 to relatively reduce the gain coefficient to be output to the multiplier, first effective value by a gain characteristic curve Outputting a gain coefficient to the multiplier in response to RMS 1 .
In the program of the present invention, in the step of calculating the gain coefficient and outputting it to the multiplier, the gain increase value MG new updated by the equation (1) and the compression rate updated by the equation (2) The step of setting the continuous gain characteristic curve that defines the gain coefficient corresponding to the second effective value RMS 2 by the value Ratio new is included.
以下、本発明の作用について説明する。 The operation of the present invention will be described below.
本発明の音声信号処理装置は、入力音声信号にゲイン係数を乗算して出力音声信号として出力する乗算器と、入力音声信号の第１実効値を算出する第１実効値算出器と、入力音声信号の第２実効値を算出する第２実効値算出器と、第１実効値および第２実効値が入力されてゲイン係数を演算して乗算器に出力するゲイン係数演算器と、を備える。また、本発明のプログラムは、入力音声信号にゲイン係数を乗算して出力音声信号として出力するステップを含む信号処理をコンピュータに実行させるプログラムであり、コンピュータのプロセッサに、入力音声信号の第１実効値を算出するステップと、入力音声信号の第２実効値を算出するステップと、第１実効値および第２実効値が入力されてゲイン係数を演算して乗算器に出力するステップと、を実行させる。 An audio signal processing apparatus according to the present invention includes a multiplier that multiplies an input audio signal by a gain coefficient and outputs the result as an output audio signal, a first effective value calculator that calculates a first effective value of the input audio signal, and an input audio A second effective value calculator that calculates a second effective value of the signal; and a gain coefficient calculator that receives the first effective value and the second effective value, calculates a gain coefficient, and outputs the gain coefficient to the multiplier. The program of the present invention is a program for causing a computer to execute signal processing including a step of multiplying an input audio signal by a gain coefficient and outputting the result as an output audio signal. A step of calculating a value, a step of calculating a second effective value of the input audio signal, a step of inputting the first effective value and the second effective value, calculating a gain coefficient, and outputting the result to the multiplier Let
ここで、第２実効値算出器で設定される第２時定数は、第１実効値算出器で設定される第１時定数よりも長い時間に設定される。したがって、入力音声信号の第１実効値は、入力音声信号の短時間の瞬時的な信号レベルに相当する実効値として算出される。一方で、入力音声信号の第２実効値は、入力音声信号の長時間の平均的な信号レベルに相当する実効値として算出される。そこで、ゲイン係数演算器は、所定の初期値と第２実効値とに基づいて更新されるゲイン上昇値および圧縮率値により、第２実効値に対応するゲイン係数を定める連続したゲイン特性カーブを設定する。そして、ゲイン係数演算器は、このゲイン特性カーブにより第１実効値に応じてゲイン係数を乗算器に出力する。 Here, the second time constant set by the second effective value calculator is set to a time longer than the first time constant set by the first effective value calculator. Therefore, the first effective value of the input sound signal is calculated as an effective value corresponding to the instantaneous signal level of the input sound signal for a short time. On the other hand, the second effective value of the input audio signal is calculated as an effective value corresponding to the long-term average signal level of the input audio signal. Therefore, the gain coefficient calculator calculates a continuous gain characteristic curve that determines the gain coefficient corresponding to the second effective value based on the gain increase value and the compression ratio value that are updated based on the predetermined initial value and the second effective value. Set. Then, the gain coefficient calculator outputs the gain coefficient to the multiplier according to the first effective value using this gain characteristic curve.
つまり、本発明の音声信号処理装置では、平均的な第２実効値に基づいて更新されるゲイン上昇値および圧縮率値により、第２実効値に対応するゲイン係数を定める連続したゲイン特性カーブを設定し、このゲイン特性カーブにより第１実効値に応じてゲイン係数を乗算器に出力するので、第１実効値ならびに第２実効値がともに大きく変動するようなダイナミックレンジの変化が大きい楽曲であっても、入力音声信号に乗算するゲイン係数が滑らかに連続的に変化し、断続的に大きく変化することがない。その結果、従来技術に比べて、入力音声信号のダイナミックレンジの変動に対応して適切なコンプレッサーの動作を実現することができる。入力音声信号に含まれる小さな音量の音声を聞き取り易くするとともに、大きな音量の音声波形がつぶれて聞き取りにくくなるようなことを防止できる。 That is, the audio signal processing apparatus of the present invention, the average gain increase value and the compression ratio value is updated based on the second effective value, a gain characteristic curve contiguous determining the gain coefficient corresponding to the second effective value Since the gain coefficient is set and the gain coefficient is output to the multiplier according to the first effective value, the music has a large dynamic range change in which both the first effective value and the second effective value fluctuate greatly. However, the gain coefficient to be multiplied with the input audio signal changes smoothly and continuously, and does not change greatly intermittently. As a result, it is possible to realize an appropriate compressor operation in response to fluctuations in the dynamic range of the input audio signal as compared with the prior art. It is possible to make it easy to hear a sound with a small volume included in the input sound signal, and to prevent a sound waveform with a large volume from being crushed and becoming difficult to hear.
音声信号処理装置では、第２実効値算出器が算出する入力音声信号の第２実効値が相対的に大きくなるにつれて、ゲイン係数演算器が、ゲイン上昇値および圧縮率値を相対的に小さい値に更新し、乗算器に出力するゲイン係数を相対的に小さくするように演算するように構成するのが好ましい。入力音声信号の第２実効値が相対的に大きくなる場合には、音声信号の平均的な音量レベルが大きく、大きな音量の音声波形がつぶれて聞き取りにくくなる可能性があるので、ゲイン上昇値および圧縮率値を相対的に小さい値に更新し、乗算器で乗算するゲイン係数を実質的に１に近づけて、音声信号を圧縮しない様にするのが好ましいからである。なお、ゲイン係数演算器が出力するゲイン係数は、乗算器において行う乗算処理に適した係数に変換したものであればよく、必ずしも入力音声信号に乗算する係数そのものでなくてもよい。 In the audio signal processing device, as the second effective value of the input audio signal calculated by the second effective value calculator becomes relatively large, the gain coefficient calculator calculates a relatively small value for the gain increase value and the compression ratio value. Preferably, the calculation is performed so that the gain coefficient output to the multiplier is relatively small. When the second effective value of the input sound signal is relatively large, the average sound volume level of the sound signal is large, and a sound waveform with a large sound volume may be crushed and difficult to hear. This is because it is preferable to update the compression rate value to a relatively small value and to make the gain coefficient multiplied by the multiplier substantially close to 1 so that the audio signal is not compressed. Note that the gain coefficient output from the gain coefficient calculator is not limited to the coefficient itself multiplied by the input audio signal, as long as it is converted into a coefficient suitable for the multiplication processing performed in the multiplier.
また、音声信号処理装置では、第１実効値算出器が、入力音声信号の短時間の瞬時的な信号レベルに相当する第１実効値を算出するのに、入力音声信号の音量レベルの上昇に対応する第３時定数と、入力音声信号の音量レベルの低下に対応する第４時定数と、をさらに設定して第１実効値を演算するようにしてもよい。これらの第３時定数および第４時定数は、第２実効値算出器で設定される第２時定数よりも短い時間に設定される。つまり、第１実効値算出器が、急激な音声レベルの変動を招く音声の立ち上がりに対応する第３時定数と、あるいは、立ち下がりに対応する第４時定数と、をさらに設定することで、入力音声信号の第１実効値をより適切に算出することができるので、小さな音量の音声を聞き取り易くなり、さらにダイナミックに変動する音声信号であっても、適切なコンプレッサーの動作を実現することができる。 In the audio signal processing apparatus, the first effective value calculator increases the volume level of the input audio signal in order to calculate the first effective value corresponding to the instantaneous signal level of the input audio signal for a short time. A corresponding third time constant and a fourth time constant corresponding to a decrease in volume level of the input audio signal may be further set to calculate the first effective value. These third time constant and fourth time constant are set to a time shorter than the second time constant set by the second effective value calculator. That is, the first effective value calculator further sets the third time constant corresponding to the rising edge of the voice that causes a sudden change in the audio level, or the fourth time constant corresponding to the falling edge, Since the first effective value of the input sound signal can be calculated more appropriately, it becomes easy to hear a sound of a small volume, and even if the sound signal fluctuates dynamically, an appropriate compressor operation can be realized. it can.
なお、音声信号処理装置は、入力音声信号を遅延させて乗算器に入力する遅延器をさらに備えるようにしてもよい。ゲイン係数演算器においてゲイン係数を演算するのに要する時間に相当する遅延時間を遅延器に設定すれば、コンプレッサーの動作がより適切になり、様々なコンテンツの音声信号にも対応できるようになる。 The audio signal processing apparatus may further include a delay unit that delays the input audio signal and inputs the input audio signal to the multiplier. If the delay time corresponding to the time required to calculate the gain coefficient in the gain coefficient calculator is set in the delay device, the operation of the compressor becomes more appropriate, and it becomes possible to cope with audio signals of various contents.
本発明の音声信号処理装置およびそのプログラムは、音声信号のダイナミックレンジの変動に対応して適切なコンプレッサーの動作を実現し、小さな音量の音声を聞き取り易くするとともに、大きな音量の音声波形がつぶれて聞き取りにくくなるようなことを防止できる。 The audio signal processing apparatus and the program thereof according to the present invention realizes an appropriate compressor operation in response to fluctuations in the dynamic range of the audio signal, makes it easy to hear a low volume sound, and collapses a high volume sound waveform. It is possible to prevent things that are difficult to hear.
以下、本発明の好ましい実施形態による音声信号処理装置およびそのプログラムについて説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。 Hereinafter, the audio signal processing apparatus and the program thereof according to preferred embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited to these embodiments.
図１は、本発明の好ましい実施形態による音声信号処理装置１について説明する図である。具体的には、音声信号処理装置１は、入力端子２に入力されるデジタル音声信号を、ダイナミックレンジを圧縮・伸張して出力端子３から出力するコンプレッサーであり、図１は、それぞれの内部構成を示すブロック図である。なお、説明に不要な一部の構成や、内部構造等は、図示ならびに説明を省略する。 FIG. 1 is a diagram for explaining an audio signal processing apparatus 1 according to a preferred embodiment of the present invention. Specifically, the audio signal processing apparatus 1 is a compressor that compresses and expands the dynamic range of a digital audio signal input to the input terminal 2 and outputs the compressed signal from the output terminal 3. FIG. FIG. In addition, illustration and description are abbreviate | omitted about the one part structure unnecessary for description, an internal structure, etc.
音声信号処理装置１の入力端子２に入力されるデジタル音声信号は、後述する遅延器１１を経て乗算器４にてゲイン係数が乗算されて、出力端子３からデジタル音声信号として出力される。音声信号処理装置１は、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）で構成され得る。その場合には、ＤＳＰを制御する制御回路としての（図示しない）マイクロコンピュータ（マイコン）が接続され、マイコンがＤＳＰにプログラムをロードさせて実行させるように制御する。 A digital audio signal input to the input terminal 2 of the audio signal processing device 1 is multiplied by a gain coefficient by a multiplier 4 via a delay unit 11 described later, and is output from the output terminal 3 as a digital audio signal. The audio signal processing apparatus 1 can be configured by a digital signal processor (DSP). In that case, a microcomputer (not shown) as a control circuit for controlling the DSP is connected, and the microcomputer controls the DSP to load and execute a program.
本実施例の音声信号処理装置１に入力されるデジタル音声信号は、同期したステレオ音声信号ＬおよびＲのデータの組であるＰＣＭ信号である。ただし、入力されるデジタル音声信号は、１チャンネルのモノラル信号であっても、３チャンネル以上のマルチチャンネル信号であってもよい。入力端子２に入力されたデジタル音声信号は、分岐されて音声信号特定器５に入力される。本実施例の音声信号特定器５は、ステレオ音声信号ＬおよびＲの和信号を生成して、音声信号処理装置１をコンプレッサーとして動作させる対象の音声信号を特定する。これは、ステレオ音声信号ＬおよびＲには同相の成分が多く含まれるので、それらの和信号が、一般的には音声信号Ｌおよび音声信号Ｒの音声信号レベルの変動を反映するものになるからである。したがって、図１は、ステレオ音声信号ＬおよびＲを一つのシグナルフローとしてまとめて図示している。 The digital audio signal input to the audio signal processing apparatus 1 of the present embodiment is a PCM signal that is a set of data of synchronized stereo audio signals L and R. However, the input digital audio signal may be a monophonic signal of one channel or a multichannel signal of three or more channels. The digital audio signal input to the input terminal 2 is branched and input to the audio signal identifier 5. The audio signal specifying unit 5 of the present embodiment generates a sum signal of the stereo audio signals L and R, and specifies a target audio signal that causes the audio signal processing device 1 to operate as a compressor. This is because the stereo audio signals L and R contain many in-phase components, and their sum signal generally reflects the variation in the audio signal level of the audio signal L and the audio signal R. It is. Therefore, FIG. 1 collectively illustrates the stereo audio signals L and R as one signal flow.
なお、音声信号特定器５は、対象とする入力音声信号の信号レベルを特定するものであれば他の手段であってもよく、入力されるデジタル音声信号がモノラル信号であれば、不要である。音声信号特定器５は、例えば、ステレオ音声信号ＬおよびＲのいずれか一方、または、その両方を特定するものであってもよく、デジタル音声信号がマルチチャンネル信号であれば、それらの和信号またはいずれか一つを特定して出力するものであればよい。 The audio signal specifying unit 5 may be other means as long as it can specify the signal level of the target input audio signal, and is unnecessary if the input digital audio signal is a monaural signal. . The audio signal specifying unit 5 may specify, for example, one or both of the stereo audio signals L and R. If the digital audio signal is a multi-channel signal, the sum signal or Any one of which can be specified and output can be used.
音声信号特定器５から出力されたデジタル音声信号は、分岐されて第１実効値算出器６および第２実効値算出器７に入力される。第１実効値算出器６および第２実効値算出器７は、例えば、それぞれ異なる時定数により規定される低域通過フィルタとして構成することができる。第１実効値算出器６は、予め設定される第１時定数に基づいて、入力音声信号の第１実効値ＲＭＳ１を算出する。第２実効値算出器７は、予め設定される第２時定数に基づいて、入力音声信号の第２実効値ＲＭＳ２を算出する。 The digital audio signal output from the audio signal specifying unit 5 is branched and input to the first effective value calculator 6 and the second effective value calculator 7. The first effective value calculator 6 and the second effective value calculator 7 can be configured as, for example, low-pass filters defined by different time constants. The first effective value calculator 6 calculates a first effective value RMS 1 of the input audio signal based on a preset first time constant. The second effective value calculator 7 calculates a second effective value RMS 2 of the input audio signal based on a second time constant set in advance.
第２実効値算出器７における第２時定数（例えば、１ｓｅｃ。）は、第１実効値算出器６で設定される第１時定数（例えば、２５０ｍｓｅｃ。）よりも長い時間に設定される。したがって、入力音声信号の第１実効値ＲＭＳ１は、入力音声信号の短時間の瞬時的な信号レベルに相当する実効値として算出される。一方で、入力音声信号の第２実効値ＲＭＳ2は、入力音声信号の長時間の平均的な信号レベルに相当する実効値として算出される。 The second time constant (for example, 1 sec) in the second effective value calculator 7 is set to a time longer than the first time constant (for example, 250 msec) set by the first effective value calculator 6. Therefore, the first effective value RMS 1 of the input audio signal is calculated as an effective value corresponding to the instantaneous signal level of the input audio signal for a short time. On the other hand, the second effective value RMS 2 of the input sound signal is calculated as an effective value corresponding to the long-term average signal level of the input sound signal.
第１実効値算出器６は、算出した入力音声信号の第１実効値ＲＭＳ１を、ゲイン係数演算器１０のゲイン算出部８に出力する。また、第２実効値算出器７は、算出した入力音声信号の第２実効値ＲＭＳ2を、ゲイン係数演算器１０のパラメータ算出部９に出力する。ゲイン係数演算器１０は、パラメータ算出部９が算出したコンプレッサーのパラメータをゲイン算出部８に入力し、ゲイン算出部８が算出したゲイン係数を乗算器４に出力する。 The first effective value calculator 6 outputs the calculated first effective value RMS 1 of the input audio signal to the gain calculator 8 of the gain coefficient calculator 10. In addition, the second effective value calculator 7 outputs the calculated second effective value RMS 2 of the input audio signal to the parameter calculator 9 of the gain coefficient calculator 10. The gain coefficient calculator 10 inputs the compressor parameters calculated by the parameter calculation unit 9 to the gain calculation unit 8, and outputs the gain coefficients calculated by the gain calculation unit 8 to the multiplier 4.
遅延器１１は、入力音声信号を遅延させて乗算器４に入力する。遅延器１１における遅延時間は、ゲイン係数演算器１０においてゲイン係数を演算するのに要する時間に相当する遅延時間を設定すればよい。なお、ゲイン係数を演算するのに要する時間が比較的に短い場合、あるいは、省略しても不具合がない場合には、遅延器１１は省略してもよい。 The delay unit 11 delays the input audio signal and inputs it to the multiplier 4. The delay time in the delay unit 11 may be set to a delay time corresponding to the time required for the gain coefficient calculator 10 to calculate the gain coefficient. Note that the delay device 11 may be omitted if the time required to calculate the gain coefficient is relatively short, or if there is no problem even if it is omitted.
図２は、音声信号処理装置１のゲイン係数演算器１０の動作を説明するグラフである。図２の横軸は、入力音声信号の第２実効値ＲＭＳ2であり、図２の縦軸はこれに対応するゲイン上昇値ＭＧである。また、図３は、音声信号処理装置１のコンプレッサーとしての動作を定めるゲイン特性カーブを説明するグラフである。図３の横軸は、入力音声信号の第１実効値ＲＭＳ1であり、図３の縦軸はこれに対応する乗算器４における出力値に相当する値である。以下では、図２および図３を用いて、ゲイン係数演算器１０の動作を中心に説明する。 FIG. 2 is a graph for explaining the operation of the gain coefficient calculator 10 of the audio signal processing apparatus 1. The horizontal axis in FIG. 2 is the second effective value RMS 2 of the input audio signal, and the vertical axis in FIG. 2 is the gain increase value MG corresponding thereto. FIG. 3 is a graph illustrating a gain characteristic curve that defines the operation of the audio signal processing apparatus 1 as a compressor. The horizontal axis in FIG. 3 is the first effective value RMS 1 of the input audio signal, and the vertical axis in FIG. 3 is a value corresponding to the output value in the multiplier 4 corresponding thereto. Hereinafter, the operation of the gain coefficient calculator 10 will be mainly described with reference to FIGS. 2 and 3.
ゲイン係数演算器１０のパラメータ算出部９は、所定の初期値と入力音声信号の第２実効値ＲＭＳ2とに基づいて、ゲイン上昇値ＭＧ（Makeup Gain）および圧縮率値Ratioを演算する。ゲイン上昇値ＭＧならびに圧縮率値Ratioは、コンプレッサーの動作を定めるゲイン特性カーブを規定するパラメータである。 The parameter calculation unit 9 of the gain coefficient calculator 10 calculates a gain increase value MG (Makeup Gain) and a compression ratio value Ratio based on a predetermined initial value and the second effective value RMS 2 of the input audio signal. The gain increase value MG and the compression ratio value Ratio are parameters that define a gain characteristic curve that determines the operation of the compressor.
例えば、図３のグラフにおけるゲイン特性カーブＡは、入力音声信号の第１実効値ＲＭＳ１に対して乗算器４における出力ゲイン値がほぼ比例する関係を示している。つまり、ゲイン特性カーブＡは、ほぼ直線であり、コンプレッサーの動作を実質的に行わない場合に相当し、乗算器４は、入力音声信号に乗算するゲイン係数を実質的に１に近づけて、音声信号を圧縮しない様にする。 For example, the gain characteristic curve A in the graph of FIG. 3 shows a relationship in which the output gain value in the multiplier 4 is substantially proportional to the first effective value RMS 1 of the input audio signal. That is, the gain characteristic curve A is substantially a straight line, which corresponds to a case where the operation of the compressor is not substantially performed. The multiplier 4 makes the gain coefficient multiplied by the input audio signal substantially close to 1, Do not compress the signal.
一方で、図３のグラフにおけるゲイン特性カーブＢまたはＣは、コンプレッサーの動作をそれぞれ行う場合であって、入力音声信号の第１実効値ＲＭＳ１に対して乗算器４における出力ゲイン値が比例しない関係を示している。ゲイン特性カーブＢまたはＣでは、第１実効値ＲＭＳ１が小さい場合には、ゲイン特性カーブＡに比べて相対的に大きな出力信号が得られ、第１実効値ＲＭＳ１が大きい場合には、音声信号がクリップしないように乗算器４における出力ゲイン値を抑えるようにゲイン特性カーブが定められている。 On the other hand, the gain characteristic curve B or C in the graph of FIG. 3 is a case where the operation of the compressor is performed, and the output gain value in the multiplier 4 is not proportional to the first effective value RMS 1 of the input audio signal. Showing the relationship. In the gain characteristic curve B or C, when the first effective value RMS 1 is small, a relatively large output signal is obtained compared to the gain characteristic curve A, and when the first effective value RMS 1 is large, the sound is The gain characteristic curve is determined so as to suppress the output gain value in the multiplier 4 so that the signal is not clipped.
つまり、ゲイン特性カーブは、基準となるほぼ直線のゲイン特性カーブＡから上側へ離隔して、折れ曲がりが大きくなるほど、コンプレッサーの動作として音声信号の伸張・圧縮が強くなることを意味する。図３の場合には、ゲイン特性カーブＢよりもゲイン特性カーブＣの方が、出力音声信号の変化は大きくなっている。 In other words, the gain characteristic curve is separated upward from the substantially linear gain characteristic curve A serving as a reference, and the greater the bending, the stronger the expansion / compression of the audio signal as the operation of the compressor. In the case of FIG. 3, the change in the output audio signal is larger in the gain characteristic curve C than in the gain characteristic curve B.
ゲイン上昇値ＭＧは、図３のグラフにおけるゲイン特性カーブＡを基準にしたときのゲイン特性カーブＣの場合に、例えば、図示する矢印Ｘ１に相当するゲイン上昇の値に相当する。ゲイン係数演算器１０のパラメータ算出部９は、ゲイン上昇値ＭＧを、以下の式（１）により計算する。ここで、MGnewは、ゲイン上昇値ＭＧの更新値であり、MGdefaultは、ゲイン上昇値ＭＧの初期設定値である。 The gain increase value MG corresponds to, for example, a gain increase value corresponding to the arrow X1 shown in the case of the gain characteristic curve C with reference to the gain characteristic curve A in the graph of FIG. The parameter calculation unit 9 of the gain coefficient calculator 10 calculates the gain increase value MG by the following equation (1). Here, MG new is an updated value of the gain increase value MG, and MG default is an initial set value of the gain increase value MG.
つまり、ゲイン上昇値ＭＧは、入力音声信号の第２実効値ＲＭＳ2に基づいて更新され、初期設定値MGdefaultを２０ｄＢに設定した場合には、第２実効値ＲＭＳ2に対して図２に示すようなグラフになる。ゲイン上昇値ＭＧは、入力音声信号が相対的に小さいことを示す第２実効値ＲＭＳ2のレベル（−４５ｄＢ以下）の場合には、ほぼ２０ｄＢに保たれる一方で、入力音声信号が相対的に大きくなってくると、第２実効値ＲＭＳ2のレベルが最大になる場合（第２実効値ＲＭＳ2がレベル０ｄＢ）に０ｄＢになるように順次下がっていくことになる。 That is, the gain increase value MG is updated based on the second effective value RMS 2 of the input audio signal, and when the initial setting value MG default is set to 20 dB, the gain increasing value MG is compared with the second effective value RMS 2 in FIG. The graph is as shown. The gain increase value MG is maintained at approximately 20 dB when the level of the second effective value RMS 2 (−45 dB or less) indicating that the input sound signal is relatively small, while the input sound signal is relatively low. If becomes larger, the results in the case where the second effective value RMS 2 level is maximized (second effective value RMS 2 levels 0dB) going down sequentially so that 0dB to.
また、圧縮率値Ratioは、音声信号の圧縮率に相当するパラメータである。圧縮率値Ratioが大きくなると、例えば、図３のグラフにおけるゲイン特性カーブＢの場合に、所定以上の大きな音声信号レベルに対応して、音声信号を圧縮する図示する直線部分Ｙ１の傾きが小さくなる。ゲイン特性カーブＢの場合の直線部分Ｙ１の傾きは、コンプレッサーの動作を実質的に行わないゲイン特性カーブＡの場合の傾きよりも、小さく緩やかになっており、圧縮率値Ratioが大きくなっている場合である。また、ゲイン特性カーブＣの場合の直線部分Ｙ２の傾きは、ゲイン特性カーブＢの場合の直線部分Ｙ１の傾きよりもさらに小さく緩やかになっており、圧縮率値Ratioがさらに大きくなっている場合である。 The compression ratio value Ratio is a parameter corresponding to the compression ratio of the audio signal. When the compression ratio value Ratio increases, for example, in the case of the gain characteristic curve B in the graph of FIG. 3, the slope of the straight line portion Y <b> 1 that compresses the audio signal decreases corresponding to a large audio signal level that is greater than or equal to a predetermined value. . The slope of the straight line portion Y1 in the case of the gain characteristic curve B is smaller and gentler than the slope of the gain characteristic curve A in which the compressor operation is not substantially performed, and the compression ratio value Ratio is large. Is the case. In addition, the slope of the straight line portion Y2 in the case of the gain characteristic curve C is smaller and gentler than the slope of the straight line portion Y1 in the case of the gain characteristic curve B, and the compression ratio value Ratio is further increased. is there.
ゲイン係数演算器１０のパラメータ算出部９は、圧縮率値Ratioを、以下の式（２）により計算する。ここで、Rationewは、圧縮率値Ratioの更新値であり、Ratiodefaultは、圧縮率値Ratioの初期設定値であり、Thresholdは、初期設定値の閾値である。
その結果、ゲイン係数演算器１０は、例えば、図３のグラフに例示するゲイン特性カーブＡ、Ｂ、Ｃのように、入力音声信号の平均的な音声信号レベルに相当する第２実効値ＲＭＳ2に適した異なるゲイン特性カーブを設定することができる。ゲイン特性カーブＡは、入力音声信号の平均的な音声信号レベルである第２実効値ＲＭＳ2が大きい場合に適し、一方、ゲイン特性カーブＣは、入力音声信号の平均的な音声信号レベルである第２実効値ＲＭＳ2が小さい場合に適する。 As a result, the gain coefficient calculator 10 has a second effective value RMS 2 corresponding to the average audio signal level of the input audio signal, such as the gain characteristic curves A, B, and C illustrated in the graph of FIG. It is possible to set different gain characteristic curves suitable for each. The gain characteristic curve A is suitable when the second effective value RMS 2 that is the average voice signal level of the input voice signal is large, while the gain characteristic curve C is the average voice signal level of the input voice signal. This is suitable when the second effective value RMS 2 is small.
パラメータ算出部９は、式（１）および式（２）によりゲイン上昇値ＭＧならびに圧縮率値Ratioを算出し、ゲイン係数演算器１０のゲイン算出部８に出力する。ゲイン算出部８は、式（１）および式（２）により定まったゲイン特性カーブに基づいて、第１実効値ＲＭＳ１に対応するゲイン係数を算出することができる。 The parameter calculation unit 9 calculates the gain increase value MG and the compression ratio value Ratio according to the equations (1) and (2), and outputs them to the gain calculation unit 8 of the gain coefficient calculator 10. The gain calculation unit 8 can calculate a gain coefficient corresponding to the first effective value RMS 1 based on the gain characteristic curve determined by the equations (1) and (2).
この音声信号処理装置１では、第２実効値算出器７が算出する入力音声信号の第２実効値ＲＭＳ2が相対的に大きくなるにつれて、ゲイン係数演算器１０のゲイン算出部８は、式（１）および式（２）によりゲイン上昇値ＭＧならびに圧縮率値Ratioを相対的に小さい値に更新することになる。したがって、入力音声信号の第２実効値ＲＭＳ2が相対的に大きくなると、この音声信号処理装置１は、例えばゲイン特性カーブＢ、Ｃのように大きく圧縮・伸張を行うようにする場合から、ゲイン特性カーブＡのように乗算器で乗算するゲイン係数を実質的に１に近づけて、音声信号を圧縮・伸張しない様に信号処理することになる。 In the audio signal processing apparatus 1, as the second effective value RMS 2 of the input audio signal calculated by the second effective value calculator 7 becomes relatively large, the gain calculating unit 8 of the gain coefficient calculator 10 calculates the equation ( The gain increase value MG and the compression ratio value Ratio are updated to relatively small values by 1) and equation (2). Therefore, when the second effective value RMS 2 of the input audio signal becomes relatively large, the audio signal processing device 1 starts gain gain from the case of performing large compression / expansion as in the gain characteristic curves B and C, for example. As in the characteristic curve A, the gain coefficient multiplied by the multiplier is made substantially close to 1, and signal processing is performed so that the audio signal is not compressed or expanded.
一方で、第２実効値算出器７が算出する入力音声信号の第２実効値ＲＭＳ2が相対的に小さくなるにつれて、ゲイン係数演算器１０のパラメータ算出部９は、式（１）および式（２）によりゲイン上昇値ＭＧならびに圧縮率値Ratioを相対的に大きい値に更新することになる。したがって、入力音声信号の第２実効値ＲＭＳ2が相対的に小さくなるとこの音声信号処理装置１は、例えばゲイン特性カーブＡのように乗算器で乗算するゲイン係数が実質的に１に近い場合から、ゲイン特性カーブＢ、Ｃのように大きく圧縮・伸張を行うように様に信号処理することになる。 On the other hand, as the second effective value RMS 2 of the input audio signal calculated by the second effective value calculator 7 becomes relatively small, the parameter calculation unit 9 of the gain coefficient calculator 10 calculates the equations (1) and ( According to 2), the gain increase value MG and the compression ratio value Ratio are updated to relatively large values. Therefore, when the second effective value RMS 2 of the input sound signal becomes relatively small, the sound signal processing apparatus 1 starts from the case where the gain coefficient multiplied by the multiplier is substantially close to 1, as in the gain characteristic curve A, for example. Then, the signal processing is performed so that the compression / expansion is greatly performed as in the gain characteristic curves B and C.
ゲイン算出部８は、第１実効値ＲＭＳ１に応じて乗算器４に出力するゲイン係数を、音声信号を圧縮・伸張しない図３のグラフにおけるゲイン特性カーブＡを基準にして、増加させる出力ゲイン値（例えば、Ｘ１またはＸ２）として、ゲイン特性カーブから導くことが出来る。ゲイン算出部８は、増加させる出力ゲイン値がＸであれば、入力音声信号に対して実質的に増加するゲイン値がＸになるような乗算処理に適した係数を、乗算器４に出力する。例えば、ゲイン算出部８は、増加させる出力ゲイン値Ｘが約６ｄＢであれば、乗算器４が、乗算器４に入力される音声信号を約２倍して出力するようなゲイン係数を、乗算器４に出力すればよい。 The gain calculation unit 8 increases the gain coefficient output to the multiplier 4 according to the first effective value RMS 1 with reference to the gain characteristic curve A in the graph of FIG. 3 where the audio signal is not compressed / expanded. A value (for example, X1 or X2) can be derived from the gain characteristic curve. If the output gain value to be increased is X, the gain calculation unit 8 outputs to the multiplier 4 a coefficient suitable for multiplication processing such that the gain value that substantially increases with respect to the input audio signal is X. . For example, if the output gain value X to be increased is about 6 dB, the gain calculation unit 8 multiplies the gain coefficient such that the multiplier 4 outputs the audio signal input to the multiplier 4 by about twice. What is necessary is just to output to the device 4.
つまり、ゲイン係数演算器１０は、音声信号の平均的な第２実効値ＲＭＳ2に基づいて更新されるゲイン上昇値ＭＧならびに圧縮率値Ratioにより、瞬時的な第１実効値ＲＭＳ1に対応するゲイン係数を定める連続したゲイン特性カーブを設定し、このゲイン特性カーブにより第１実効値ＲＭＳ1に応じてゲイン係数を乗算器４に出力する。したがって、第１実効値ＲＭＳ1ならびに第２実効値ＲＭＳ２がともに大きく変動するようなダイナミックレンジの変化が大きい楽曲であっても、入力音声信号に乗算するゲイン係数が滑らかに連続的に変化し、断続的に大きく変化することがなくなるという利点がある。入力音声信号に乗算するゲイン係数が断続的に大きく変化すれば、出力される音声信号の歪が著しく大きくなるからである。 That is, the gain coefficient calculator 10 corresponds to the instantaneous first effective value RMS 1 by the gain increase value MG and the compression ratio value Ratio that are updated based on the average second effective value RMS 2 of the audio signal. A continuous gain characteristic curve that determines the gain coefficient is set, and the gain coefficient is output to the multiplier 4 according to the first effective value RMS 1 by this gain characteristic curve. Therefore, the gain coefficient to be multiplied by the input audio signal changes smoothly and continuously even for music with a large dynamic range change in which both the first effective value RMS 1 and the second effective value RMS 2 vary greatly. There is an advantage that it does not change greatly intermittently. This is because if the gain coefficient to be multiplied with the input audio signal is changed greatly and intermittently, the distortion of the output audio signal is remarkably increased.
その結果、従来技術に比べて、入力音声信号のダイナミックレンジの変動に対応して適切なコンプレッサーの動作を実現することができる。楽曲等のコンテンツの音声信号にコンプレッサーの音声信号処理を適用すると、マスキングの原因となる他の騒音等が存在する場合にも、コンテンツの音声が聞き取りやすくなるとともに、大きな音量の音声波形がつぶれて聞き取りにくくなるようなことを防止できる。 As a result, it is possible to realize an appropriate compressor operation in response to fluctuations in the dynamic range of the input audio signal as compared with the prior art. When compressor audio signal processing is applied to the audio signal of content such as music, even if there is other noise that causes masking, the audio of the content is easy to hear, and the audio waveform of high volume is crushed It is possible to prevent things that are difficult to hear.
なお、急激に変動する音声信号に対応するには、音声信号処理装置１の第１実効値算出器６が第１実効値ＲＭＳ1を算出するのに、さらに工夫を要するのが好ましい。つまり、第１実効値算出器６において、入力音声信号の短時間の瞬時的な信号レベルに相当する入力音声信号の音量レベルの上昇に対応する第３時定数と、入力音声信号の音量レベルの低下に対応する第４時定数と、をさらに設定して第１実効値ＲＭＳ1を演算するようにしてもよい。音声信号は、振幅値がゼロから鋭く立ち上がるのに比べて、振幅値がゼロに収束するのに長い時間を要するという特性があるからである。 In order to cope with an audio signal that fluctuates rapidly, it is preferable that the first effective value calculator 6 of the audio signal processing device 1 needs further ingenuity to calculate the first effective value RMS 1 . That is, in the first effective value calculator 6, the third time constant corresponding to the increase in the volume level of the input audio signal corresponding to the instantaneous signal level of the input audio signal for a short time, and the volume level of the input audio signal The first effective value RMS 1 may be calculated by further setting a fourth time constant corresponding to the decrease. This is because the audio signal has a characteristic that it takes a long time for the amplitude value to converge to zero, compared to the amplitude value rising sharply from zero.
これらの第３時定数および第４時定数は、第２実効値算出器７で設定される第２時定数よりも短い時間に設定される。例えば、急激な音声レベルの変動を招く音声の立ち上がりに対応する第３時定数を１６ｍｓｅｃと設定し、あるいは、音声の立ち下がりに対応する第４時定数を２３０ｍｓｅｃと設定することができる。第１実効値算出器６は、入力音声信号の第１実効値ＲＭＳ1をより適切に算出することができるので、さらにダイナミックに変動する音声信号であっても、音声信号処理装置１は適切なコンプレッサーの動作を実現することができる。 These third time constant and fourth time constant are set to a time shorter than the second time constant set by the second effective value calculator 7. For example, the third time constant corresponding to the rise of the voice that causes a sudden change in the voice level can be set to 16 msec, or the fourth time constant corresponding to the fall of the voice can be set to 230 msec. Since the first effective value calculator 6 can more appropriately calculate the first effective value RMS 1 of the input audio signal, the audio signal processing apparatus 1 is appropriate even for an audio signal that varies more dynamically. The operation of the compressor can be realized.
また、上記実施例では、音声信号処理装置１をデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）で構成しているが、もちろん、コンプレッサーの動作を実現す音声信号処理装置１は、音声信号を取り扱う演算能力を有する他の（図示しない）プロセッサのみで構成してもよい。その場合にも、コンピュータのプロセッサには、以下に説明するプログラムがロードされて実行される。したがって、以下では、上述の図１〜図３の図示における図番、ならびに、式（１）および（２）を共通に用いて説明し、コンプレッサーのプログラムのフローチャートは省略する。 In the above-described embodiment, the audio signal processing device 1 is configured by a digital signal processor (DSP). Of course, the audio signal processing device 1 that realizes the operation of the compressor has an arithmetic capability for handling the audio signal. It may be configured only by a processor (not shown). Even in this case, a program described below is loaded and executed on the processor of the computer. Therefore, in the following description, description will be made by using the figure numbers in the above-described FIGS.
このコンプレッサーのプログラムは、プロセッサに、入力音声信号の第１実効値ＲＭＳ1を算出するステップＳ１と、入力音声信号の第２実効値ＲＭＳ2を算出するステップＳ２と、第１実効値ＲＭＳ1および第２実効値ＲＭＳ2が入力されてゲイン係数を演算して乗算器４に出力するステップＳ３と、を実行させる。第２実効値ＲＭＳ2を算出するステップＳ２では、上述したように、設定される第２時定数が、第１実効値ＲＭＳ1を算出するステップＳ１で設定される第１時定数よりも長い時間に設定される。 The compressor program causes the processor to calculate a first effective value RMS 1 of the input audio signal, a step S2 of calculating a second effective value RMS 2 of the input audio signal, a first effective value RMS 1 and a step S3 of the second effective value RMS 2 outputs is inputted to the multiplier 4 and calculates the gain coefficient, thereby to perform. At step S2 to calculate a second effective value RMS 2, as described above, the second time constant being set is longer than the first time constant that is set in step S1 of calculating a first effective value RMS 1 Set to
また、ゲイン係数を演算して乗算器４に出力するステップＳ３において、所定の初期値と第２実効値ＲＭＳ2とに基づいて更新されるゲイン上昇値ＭＧならびに圧縮率値Ratioにより、第１実効値ＲＭＳ1に対応するゲイン係数を定める連続したゲイン特性カーブを設定し、ゲイン特性カーブにより第１実効値ＲＭＳ1に応じてゲイン係数を乗算器４に出力するステップＳ４をさらに含む。最後に、プログラムは、プロセッサに、入力音声信号にゲイン係数を乗算して出力音声信号として出力するステップＳ５を実行させる。 Further, in step S3 to be outputted to the multiplier 4 and calculates the gain coefficient by the gain increase value MG and compressibility values Ratio is updated based on the predetermined initial value and the second effective value RMS 2, first effective further comprising the step S4 of setting the gain characteristic curve consecutive defining a gain coefficient, and outputs a gain coefficient to the multiplier 4 in response to the first effective value RMS 1 by the gain characteristic curve corresponding to the value RMS 1. Finally, the program causes the processor to execute step S5 of multiplying the input audio signal by the gain coefficient and outputting it as an output audio signal.
もちろん、プロセッサは、上記ステップＳ３およびＳ４において、上記の式（１）および（２）に基づいて演算するので、第２実効値ＲＭＳ2が相対的に大きくなるにつれて、ゲイン上昇値ＭＧならびに圧縮率値Ratioを相対的に小さい値に更新し、乗算器４に出力するゲイン係数を相対的に小さくするように演算する。したがって、入力音声信号の第２実効値ＲＭＳ2が相対的に大きくなる場合であって、音声信号の平均的な音量レベルが大きく、大きな音量の音声波形がつぶれて聞き取りにくくなる可能性がある場合にも、ゲイン上昇値ＭＧならびに圧縮率値Ratioを相対的に小さい値に更新し、乗算器４で乗算するゲイン係数を実質的に１に近づけて、音声信号を伸張しない様にすることができる。 Of course, the processor, in step S3 and S4, since the calculation based on the above equation (1) and (2), as the second effective value RMS 2 is relatively large, the gain increase value MG and the compression ratio The value Ratio is updated to a relatively small value, and the gain coefficient output to the multiplier 4 is calculated to be relatively small. Therefore, when the second effective value RMS 2 of the input sound signal is relatively large, the average sound volume level of the sound signal is large, and a sound waveform with a large sound volume may be crushed and difficult to hear. In addition, the gain increase value MG and the compression ratio value Ratio are updated to relatively small values, and the gain coefficient multiplied by the multiplier 4 can be made substantially close to 1, so that the audio signal is not expanded. .
もちろん、プロセッサは、上記ステップＳ１において、上述の実施例と同様に、入力音声信号の短時間の瞬時的な信号レベルに相当する第１実効値ＲＭＳ1を算出するのに、入力音声信号の音量レベルの上昇に対応する第３時定数と、入力音声信号の音量レベルの低下に対応する第４時定数と、をさらに設定して第１実効値を演算するようにしてもよい。入力音声信号の第１実効値ＲＭＳ1をより適切に算出することができるので、小さな音量の音声を聞き取り易くなり、さらにダイナミックに変動する音声信号であっても、適切なコンプレッサーの動作を実現することができる。 Of course, in step S1, the processor calculates the first effective value RMS 1 corresponding to the short-term instantaneous signal level of the input audio signal in the same manner as in the above-described embodiment. The first effective value may be calculated by further setting a third time constant corresponding to an increase in level and a fourth time constant corresponding to a decrease in volume level of the input audio signal. Since the first effective value RMS 1 of the input sound signal can be calculated more appropriately, it becomes easy to hear a sound of a small volume, and an appropriate compressor operation is realized even for a sound signal that fluctuates dynamically. be able to.
なお、このコンプレッサーのプログラムは、コンピュータのプロセッサに限らず、デジタル音声信号を取り扱うことが出来るプロセッサを搭載する電子機器で実行可能である。例えば、携帯電話、スマートフォン、等の音声信号専用のプロセッサを備えていないものであっても、ＣＰＵにおいてデジタル音声信号の演算能力をそなえていればよい。 The compressor program is not limited to a computer processor, and can be executed by an electronic device equipped with a processor capable of handling digital audio signals. For example, even if a processor such as a mobile phone or a smartphone that does not have a dedicated audio signal processor is used, it is sufficient that the CPU has a digital audio signal calculation capability.
本発明の音声信号処理装置およびそのプログラムは、ステレオ音声信号を再生するステレオ装置のみならず、マルチチャンネルサラウンド音声再生装置を含む音響再生システム、あるいは、持ち運びが可能なポータブル機器、スマートフォンなどの電子機器にも適用が可能である。 The audio signal processing device and the program thereof according to the present invention include not only a stereo device that reproduces a stereo audio signal, but also an acoustic reproduction system including a multi-channel surround audio reproduction device, or a portable device that can be carried, an electronic device such as a smartphone. It can also be applied to.
１ 音声信号処理装置
２ 入力端子
３ 出力端子
４ 乗算器
５ 音声信号特定器
６ 第１実効値算出器
７ 第２実効値算出器
８ ゲイン算出部
９ パラメータ算出部
１０ ゲイン係数演算器
１１ 遅延器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Audio | voice signal processing apparatus 2 Input terminal 3 Output terminal 4 Multiplier 5 Audio | voice signal specific | specification device 6 1st effective value calculator 7 2nd effective value calculator 8 Gain calculation part 9 Parameter calculation part 10 Gain coefficient calculator 11 Delay device
Claims (6)
該第２実効値算出器で設定される第２時定数が、該第１実効値算出器で設定される第１時定数よりも長い時間に設定されて、
該ゲイン係数演算器が、所定の初期値MG default と初期設定値Ratiodefaultと該第２実効値ＲＭＳ ２ と初期設定値の閾値Thresholdに基づいて、該第２実効値ＲＭＳ ２ が相対的に大きくなるにつれて相対的に小さい値に更新されるゲイン上昇値ＭＧ new および圧縮率値Ratio new により、該乗算器に出力する該ゲイン係数を相対的に小さくするように演算して該第２実効値ＲＭＳ ２ に対応する該ゲイン係数を定める連続したゲイン特性カーブを設定し、該ゲイン特性カーブにより該第１実効値ＲＭＳ １ に応じて該ゲイン係数を該乗算器に出力する、
音声信号処理装置。 A multiplier that multiplies an input audio signal by a gain coefficient and outputs the result as an output audio signal; a first effective value calculator that calculates a first effective value RMS 1 of the input audio signal; and a second effective value of the input audio signal A second effective value calculator for calculating the value RMS 2 , and a gain coefficient calculator for inputting the first effective value RMS 1 and the second effective value RMS 2 , calculating the gain coefficient, and outputting the result to the multiplier And comprising
The second time constant set by the second RMS calculator is set to a time longer than the first time constant set by the first RMS calculator;
The gain coefficient computing unit relatively increases the second effective value RMS 2 based on the predetermined initial value MG default , the initial set value Ratio default , the second effective value RMS 2 and the threshold value Threshold of the initial set value . As the gain increase value MG new and the compression ratio value Ratio new updated to a relatively small value as the value increases, the gain coefficient output to the multiplier is calculated to be relatively small, and the second effective value RMS 2 is calculated . A continuous gain characteristic curve that defines the gain coefficient corresponding to is set, and the gain coefficient is output to the multiplier according to the first effective value RMS 1 by the gain characteristic curve.
Audio signal processing device.
請求項１に記載の音声信号処理装置。 The gain coefficient calculator calculates the gain corresponding to the second effective value RMS 2 by the gain increase value MG new updated by the equation (1) and the compression ratio value Ratio new updated by the equation (2). Set the continuous gain characteristic curve that determines the coefficient,
The audio signal processing apparatus according to claim 1.
請求項１または２に記載の音声信号処理装置。 Wherein the first effective value calculator, and a third time constant corresponding to the increase in the volume level of the input audio signal, further set the fourth time constant corresponding to the reduction of the sound volume level of the input audio signal, the The first RMS value RMS 1 is calculated, and the third time constant and the fourth time constant are set to a time shorter than the second time constant set by the second RMS value calculator,
The audio signal processing device according to claim 1.
請求項１から３のいずれかに記載の音声信号処理装置。 A delay unit that delays the input audio signal and inputs the delayed signal to the multiplier;
The audio signal processing apparatus according to claim 1.
該プログラムは、該コンピュータのプロセッサに、
該入力音声信号の第１実効値ＲＭＳ １ を算出するステップと、該入力音声信号の第２実効値ＲＭＳ ２ を算出するステップと、該第１実効値ＲＭＳ １ および該第２実効値ＲＭＳ ２ が入力されて該ゲイン係数を演算して乗算器に出力するステップと、を実行させ、
該第２実効値ＲＭＳ ２ を算出するステップで設定される第２時定数が、該第１実効値ＲＭＳ １ を算出するステップで設定される第１時定数よりも長い時間に設定されて、
該ゲイン係数を演算して該乗算器に出力するステップにおいて、所定の初期値MG default と初期設定値Ratiodefaultと該第２実効値ＲＭＳ２ と初期設定値の閾値Thresholdに基づいて、該第２実効値ＲＭＳ ２ が相対的に大きくなるにつれて相対的に小さい値に更新されるゲイン上昇値ＭＧ new および圧縮率値Ratio new により、該乗算器に出力する該ゲイン係数を相対的に小さくするように演算して該第２実効値ＲＭＳ ２ に対応する該ゲイン係数を定める連続したゲイン特性カーブを設定し、該ゲイン特性カーブにより該第１実効値ＲＭＳ １ に応じて該ゲイン係数を該乗算器に出力するステップを含む、
プログラム。 A program for causing a computer to perform signal processing including a step of multiplying an input audio signal by a gain coefficient and outputting the result as an output audio signal,
The program is stored in the processor of the computer.
A step of calculating a first effective value RMS 1 of the input sound signal; a step of calculating a second effective value RMS 2 of the input sound signal; and the first effective value RMS 1 and the second effective value RMS 2 And calculating the gain coefficient and outputting it to a multiplier,
The second time constant set in the step of calculating the second effective value RMS 2 is set to a time longer than the first time constant set in the step of calculating the first effective value RMS 1 ;
In the step of calculating the gain coefficient and outputting it to the multiplier , the second effective value is based on a predetermined initial value MG default , an initial set value Ratio default , the second effective value RMS 2 and a threshold value Threshold of the initial set value . the gain increase is updated to a relatively small value value MG new new and compressibility values ratio new new as the value RMS 2 becomes relatively large, calculation as to relatively reduce the gain coefficient to be output to the multiplier Then, a continuous gain characteristic curve that determines the gain coefficient corresponding to the second effective value RMS 2 is set, and the gain coefficient is output to the multiplier according to the first effective value RMS 1 by the gain characteristic curve. Including the step of
program.
請求項５に記載のプログラム。
The program according to claim 5.
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