JP6650195B2 - 狭帯域デジタル信号処理を行うためのシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、狭帯域デジタル信号をデジタル処理するための方法、およびシステムを提供するものである。具体的には、いくつかの実施形態は、オーディオ信号のデジタル処理に関するものであり、この場合のデジタルコンテンツは、わずか数オクターブに限定されている。

狭帯域オーディオ処理は、様々な適用領域を有する。これらは、極端なファーストレスポンダ（ｆｉｒｓｔ ｒｅｓｐｏｎｄｅｒ）環境における音声通信、様々な身体聴診音、水中聴音装置、電気通信、または利用可能な情報が非常に低品質である場合の、異常なスピーカー／マイクロフォン状況での適用等を含んでいる。これらの状況においては、オーディオコンテンツは、一般的に、数オクターブのみに限定されている。

従来の全スペクトラムオーディオ強化システム、およびその方法は、狭帯域オーディオコンテンツの音響品質を向上させることはできるが、これらの標準的な構成は、十分に利用されない傾向にあり、すぐれた品質を達成するためには不十分である。従って、様々な応用を通して、狭帯域オーディオコンテンツに対する処理および品質の改善を行い、鮮明、かつ解釈が容易なオーディオ出力を生成することには、利点があると考えられる。更に、ユーザが、種々の異なる周波数範囲を有する種々の異なる利用に対するオーディオ処理を、比較較正できるようにすることは、有益であると考えられる。

本発明は、オーディオ信号の狭帯域処理を行うためのシステム、および方法を提供し、明確かつ容易に解釈可能なオーディオ出力を生成することにより、上述した要求を満足させるものである。

従って、広い意味においては、オーディオ入力信号は、まず高域通過フィルタを通してフィルタ処理される。高域通過フィルタは、第１の周波数で共振する共振高域通過フィルタとすることができる。これにより、第１の周波数より高いオーディオ入力信号の周波数成分は、フィルタを通過し、フィルタ処理された信号として、第１の圧縮器に送信される。第１の圧縮器は、動的利得圧縮機能を備え、フィルタ処理された信号を変調させる。

いくつかの実施形態においては、変調された信号は、その後、クリッピングモジュールに送信され、部分処理された信号が生成される。クリッピングモジュールは、変調された信号の利得を制限することにより、部分処理された信号を生成する。別の実施形態においては、第１の圧縮器からのフィルタ処理された信号は、クリッピングモジュールを使用することなく、部分処理された信号として送信される。

いくつかの実施形態においては、部分処理された信号は、送信機に送信され、通信ネットワークを介して受信機に送信される。受信機は、部分処理された信号をスプリッタに送信する。別の実施形態においては、部分処理された信号は、送信機または受信機を使用することなく、スプリッタに直接送信される。

部分処理された信号は、その後、スプリッタの中で、第１の信号と第２の信号とに分離される。第１の信号は、その後、低域通過フィルタを通してフィルタ処理される。低域通過フィルタは、第２の周波数で共振する共振低域通過フィルタを備えることができる。第２の周波数より低い周波数成分は通過する。好適な実施形態、また、予想される機能と直観的に反する実施形態においては、第２の周波数は、第１の周波数よりも低くなるように選択される。これにより、結果として得られる信号を使用して、低周波数信号から使用可能な信号の再構築を行うことができる。第２の信号は、通過モジュールに送信される。この通過モジュールは、第２の信号の利得を調整するようになっている。通過モジュールは、第２の信号にいずれの変調も加えることなく、単純に、そのまま第２の信号を通過させてもよい。更に、利得調整は、静的に調整することができる。フィルタ処理された第１の信号、および利得調整された第２の信号は、次いで、ミキサで混合され、合成信号が生成される。

いくつかの実施形態においては、合成された信号は、その後、トーン制御モジュールによって処理される。トーン制御モジュールは、パラメトリック等化器、または信号を微調整するようになっている他の等化器を備えることができる。少なくとも１つの実施形態においては、トーン制御モジュールから出力される処理された信号は、次に、第２の圧縮器によって変調することができる。変調された信号は、出力信号として送信される。他の実施形態においては、ミキサから出力される合成信号は、トーン制御モジュールまたは第２の圧縮器を使用せずに、出力信号として直接送信することもできる。

本発明の適用分野は、極端なファーストレスポンダ環境におけるか、または利用可能なオーディオコンテンツが乏しいか、または非常に低品質である音声通信を含むことができる。これらの適用分野においては、本発明は、背景雑音をフィルタで除去し、オーディオ周波数を選択的に強化し、鮮明でかつ解釈容易なオーディオ出力を生成することができる。これらの実施形態においては、第１の周波数は、２．５〜３．２ｋＨｚの範囲から選択することができ、第２の周波数は、７００〜１,０００ Ｈｚの範囲から選択することができる。

他の適用分野は、例えば、水中、地下資源探査等のために使用される、水中聴音装置またはソナー、また、これらの用途のための適切な周波数範囲における用途を含むことができる。体聴診に対しては、本発明を、電子聴診器の一部として使用して、例えば、呼吸音を強化することができる。本発明はまた、例えば、心音図または心エコー検査、並びに他の検出方法のための装置の一部として適用することにより、心音を増強することもできる。本発明はまた、コンピュータの一部として組み込み、またはコンピュータに接続して、事前記録された狭帯域オーディオコンテンツの分析に使用することもできる。第１のおよび第２の周波数の範囲、並びに利得制御および圧縮を行う要素は、設定されていてもよいし、オーディオコンテンツの種類に応じて較正することもできる。

本発明のこれらの目的、およびそれ以外の目的、特徴および利点は、図面、および以下の詳細な説明によって、より明確になると思う。

本発明の本質をより完全に理解するためには、添付図面に関連して行う、以下の詳細な説明を参照するべきである。

狭帯域処理のためのシステムを対象とした、本発明の一つの実施形態を示す図である。 図１に示すシステムの放送に対する変形例を対象とした、本発明の別の実施形態を示す図である。 狭帯域処理のためのシステムを対象とした、本発明の別の実施形態を示す図である。 図３に示すシステムの、放送に対する変形例を意図した、本発明の別の実施形態を示す図である。 狭帯域処理の方法に関する、本発明の別の実施形態を示すブロック図である。 図５に示す方法の、放送に対する変形例を対象とした、別の実施形態を示すブロック図である。 狭帯域処理の方法に関する、本発明の別の実施形態を示すブロック図である。 図７に示す方法の、放送に対する変形例を対象とした、別の実施形態のブロック図である。

図面を通して、同様の部分に対しては、同じ符号を付してある。

添付の図面に示すように、本発明は、狭帯域デジタル信号処理のためのシステムおよび方法を対象としている。

図１は、狭帯域デジタル信号処理のためのシステム１００の少なくとも一つの好適な実施形態を示す。この実施形態においては、システム１００は、一般に、入力装置１０１、高域通過フィルタ１１１、第１の処理モジュール１０５、スプリッタ１２１、共振低域通過フィルタ１２２、通過モジュール１２３、第２の処理モジュール１０６、および最後に、出力装置１０２を備えている。

入力装置１０１は、少なくとも一部分が、入力オーディオ信号２０１を高域通過フィルタ１１１に送信するようになっている。オーディオ信号２０１は、全可聴周波数範囲を備えることができるが、特定の応用においては、可聴周波数範囲２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚの半分より少ない周波数範囲を備えている。入力装置１０１は、オーディオ再生が可能なオーディオ装置の少なくとも一部含備えることができる。入力装置１０１は、例えば、ステレオシステム、携帯型音楽プレーヤ、携帯器、コンピュータ、サウンドまたはオーディオカード、またはオーディオ再生に適した任意の他の装置、またはオーディオ再生に適した電子回路の任意の組み合わせを備えることができる。

高域通過フィルタ１１１は、第１の周波数に基づいて、入力オーディオ信号２０１の高域周波数成分は通過させ、同時に、低域周波数成分は減衰させるようになっている。換言すれば、第１の周波数より高い周波数成分は、フィルタ処理された信号２１１として第１の圧縮器１１２に送信される。音声応用等の、少なくとも１つの実施形態においては、第１の周波数は、２．５〜３．２ｋＨｚの範囲から選択することができる。しかし、第１の周波数は、信号源に応じて変化する可能性がある。第１の周波数は、ユーザによって更に調整可能であり、または静的に設定することもできる。高域通過フィルタ１１１は、共振高域通過フィルタを備えることができる。高域通過フィルタ１１１は、更に、第１の周波数より高い周波数成分を通過させ、第１の周波数より低い周波数成分を減衰させるか、または除去するようになっている任意の回路か、またはこれらの回路の任意の組み合わせを備えることができる。

第１の処理モジュール１０５は、フィルタ処理された信号２１１を処理し、部分処理された信号２０５をスプリッタ１２１に送信するようになっている。従って、第１の処理モジュール１０５は、少なくとも１つの実施形態においては、第１の圧縮器１１２を備えることができる。他の実施形態においても、第１の処理モジュール１０５は、第１の圧縮器１１２を備えることができる。

少なくとも１つの実施形態においては、第１の圧縮器１１２は、フィルタ処理された信号２１１を変調し、変調された信号２１２として、それをクリッピングモジュール１１３に送信するようになっている。他の実施形態においては、第１の圧縮器１１２は、変調された信号２１２を、部分処理された信号２０５として、スプリッタに送信することができる。第１の圧縮器１１２は、自動利得制御器を備えることができる。第１の圧縮器１１２は、標準的なダイナミックレンジを有する圧縮制御（閾値、比、アタック、およびリリース等）機能を備えることができる。閾値によって、第１の圧縮器１１２は、フィルタ処理された信号２１１の振幅が一定の閾値を超えた場合には、フィルタ処理された信号２１１のレベルを低下させることができる。第１の圧縮器１１２は、この比によって決定される値に、利得を減少させることができる。アタックおよびリリースは、第１の圧縮器１１２が、いかに迅速に作動するかを決定する。アタック段階は、第１の圧縮器１１２が、閾値によって決定されるレベルに到達するまで利得を減少させる期間である。リリース段階は、第１の圧縮器１１２が、比によって決まるレベルに利得を増加させる期間である。第１の圧縮器１１２は、出力または変調信号２１２の応答曲線の曲がりを制御するソフトニー（ｓｏｆｔ ｋｎｅｅ）、およびハードニー（ｈａｒｄ ｋｎｅｅ）、または、オーディオ信号の動的圧縮に適した他のダイナミックレンジ圧縮制御機能を備えることができる。第１の圧縮器１１２は、ダイナミックレンジ圧縮を行うようになっている任意の装置、またはダイナミックレンジ圧縮を行うようになっている回路の任意の組み合わせを更に備えることができる。第１の圧縮器１１２は、出力信号または変調信号の応答曲線における制御ベンドに対するソフトニーおよびハードニー、およびオーディオ信号の動的圧縮に対して、適切な他のダイナミックレンジ圧縮制御するようになっている。第１の圧縮器１１２は、ダイナミックレンジ圧縮を行うように構成された任意の装置か、またはダイナミックレンジ圧縮を行うように構成された回路の任意の組み合わせを、更に備えることができる。

クリッピングモジュール１１３は、少なくとも１つの実施形態においては、変調信号２１２の利得を制限し、部分処理された信号２１３を、スプリッタ１２１に送信するようになっている。具体的には、少なくとも１つの実施形態においては、クリッピングモジュール１１３は、変調された信号２１２の過渡現象を減衰させるか、または除去するようになっている。過渡現象は、オーディオ信号の利得または振幅の短いバーストである。過渡現象は、例えば、変調信号２１２を生成する際に、アタック時間の遅い第１の圧縮器が使用された場合に発生する可能性がある。これにより、部分処理された信号２１３の最小ダイナミックレンジが確保されると考えられる。最小ダイナミックレンジは、更に、帯域幅が狭く、ファイルサイズの小さいことによって、通信ネットワークを通しての信号の送信を容易にすることができる。クリッピングモジュール１１３は、クリッパまたはクリッピング回路を備えることができる。クリッピングモジュール１１３は、直列クリッパ、並列クリッパ、または、オーディオ信号の振幅または利得をクリップまたは制限することができ、またそれに適した回路の任意の組合せを備えることができる。クリッピングモジュール１１３は、ソフトクリッピング機能、またはソフトクリッピングするようになっている装置、または回路を更に備え、信号の伝達特性の中に鋭い点が現れるのを防止することができる。

スプリッタ１２１は、部分処理された信号２１３を、第１の信号２２１と第２の信号２２１’とに分離するようになっている。第１の信号２２１は、低域通過フィルタ１２２に送信され、第２の信号２２１’は、通過モジュール１２３に送信される。少なくとも１つの実施形態においては、スプリッタ１２１は、第１の信号２２１および第２の信号２２１’を、部分処理された信号２１３と実質的に同じ信号（従って、同一の振幅と位相）であるように構成するようになっている。他の実施形態においては、信号劣化に起因するわずかな変形が生ずる可能性がある。

低域通過フィルタ１２２は、第２の周波数に基づいて、第１の信号２２１の低周波数帯域を通過させ、高周波数帯域を減衰させるようになっている。換言すれば、第２の周波数より低い周波数は、フィルタ処理された第１の信号２２２としてミキサ１２４に送信される。少なくとも１つの実施形態（期待される機能の直観と反する実施形態）においては、第２の周波数は、第１の周波数より低い周波数に設定される。音声応用においては、第２の周波数は、７００〜１０００Ｈｚの範囲から選択することができる。第２の周波数は、ユーザによって調整可能であるか、あるいは静的に設定することができる。その結果得られる、フィルタ処理された第１の信号２２２を使用して、低周波数帯域から、使用可能な信号を再構築することができる。

通過モジュール１２３は、第２の信号２２１’を通過させるようになっている。少なくとも１つの実施形態においては、通過モジュール１２３は、第２の信号の利得を調整するとこともできると考えられる。例えば、音声応用においては、希望する結果を得るためには、少量の信号だけで十分である。従って、第２の信号２２１’に対する利得は、低い値に調整されると考えられる。通過モジュール１２３の１つの例は、音声応用におけるシビランス（ｓｉｂｉｌａｎｃｅ：摩擦音）の回復に使用することができる。
他の例は、低域通過フィルタが高周波成分を減衰させすぎた場合に、高周波成分の回復に使用される場合を含むことができる。少なくとも１つの実施形態においては、通過モジュールの、レベルまたは利得の調整は、静的に行われる。利得調整は、行われなくてもよい。他の実施形態においては、動的利得低減、または調整可能利得低減が要求され、使用されることがある。少なくとも１つの実施形態においては、通過モジュール１２３は、何も変調を行わずに、単に信号を通過させるだけであってもよい。

第２の処理モジュール１０６は、フィルタ処理された第１の信号２２２と、利得調整された第２の信号２２３とを処理し、それを出力信号として出力装置１０２に送信するようになっている。従って、第２の処理モジュール１０６は、ミキサ１２４、トーン制御モジュール１２５、第２の圧縮器１２６、およびこれらの任意の組み合わせを備えることができる。

ミキサ１２４は、少なくとも１つの実施形態においては、フィルタ処理された第１の信号２２２と、利得調整された第２の信号２２３とを合成し、合成信号２２４を、トーン制御モジュール１２５に送信するようになっている。いくつかの実施形態においては、この合成信号２２４は、第２の処理モジュール１０６の出力信号２０６として、送信されるようになっている。他の実施形態においては、合成信号２２４は、トーン制御モジュール１２５に更に送信される。ミキサ１２４は、２つ以上の信号を１つの合成信号に合成するようになっている電子ミキサを備えることができる。ミキサ１２４は、同様に、２つ以上の信号を合成するようになっている任意の回路、またはそれら回路の任意の組み合わせを備えることができる。

トーン制御モジュール１２５は、少なくとも１つの実施形態においては、合成信号２２４を処理し、処理信号２２５として第２の圧縮器１２６に送信する。いくつかの実施形態においては、処理信号２２５は、出力信号２０６として送信される。他の実施の形態においては、処理信号２２５は、さらに第２の圧縮器１２６に送信される。少なくとも１つの実施形態においては、トーン制御モジュール１２５は、パラメトリック等化器を備えている。また、パラメトリック等化器は、１つ、２つ、３つ、または４つの帯域を備えることができる。他の実施形態においては、トーン制御モジュール１２５は、グラフィック等化器を備えることができる。トーン制御モジュール１２５は、更に、オーディオ信号の等化のための適切な任意の装置、または等化のための適切な回路の任意の組み合わせであってもよい。

第２の圧縮器１２６は、少なくとも１つの実施形態においては、処理信号２２５を変調し、それを出力信号２２６として、出力装置１０２に送信するようになっている。第２の圧縮器１２６は、第１の圧縮器１１２と同様の構造、および／または構成であってもよい。従って、第２の圧縮器１２６は、ダイナミック圧縮または静的圧縮またはレベル調整を行うように構成されている任意の装置、または同様に構成されている回路の任意の組み合わせを備えることができる。

出力装置１０２は、出力信号２２６を更に処理するように構成することができる。出力装置１０２はまた、出力信号２２６を再生するように構成することもできる。

図２は、放送用途における、狭帯域デジタル信号処理のためのシステム２００の少なくとも１つの好適な実施形態を示す。従って、この実施形態においては、システム２００は、図１に示すシステム１００と同じか、または同様の構成要素を備えている。
すなわち、これらは、入力装置１０１、高域通過フィルタ１１１、第１の圧縮器１１２、クリッピングモジュール１１３、スプリッタ１２１、共振低域通過フィルタ１２２、通過モジュール１２３、ミキサ１２４、トーン制御モジュール１２５、第２の圧縮器１２６、および出力装置１０２である。図２のシステム１００に示す放送用実施形態においては、これらの構成要素は、事前送信モジュール１１０と事後送信モジュール１２０とに分割することができる。従って、システム２００は、事前送信モジュール１１０と事後送信モジュール１２０との間に、送信機１３１、通信ネットワーク１３２、および受信機１３３を追加的に含むことができる。

実際、システム２００に示す実施形態においては、本発明の様々な構成要素は、少なくとも２つのモジュールに分割され、これにより、事前送信モジュール（またはモジュール１１０）、および事後送信モジュール（またはモジュール１２０）は、互いに通信しあう、異なる場所に配置されるか、または互いに通信しあう異なる装置内に埋め込むことができる。ネットワーク１３２は、有線、または無線ネットワークを備えることができ、これらは、セルラ、衛星、地上ネットワーク、種々のＬＡＮ、ＷＡＮ、無線ローカルネットワーク、ＮＦＣ（ｎｅａｒ ｆｉｅｌｄ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（近距離無線通信技術））等である。無線ローカルネットワーク、ＮＦＣには、限定的でない例として、ＷｉＦｉ、Ｂｌｕｅｔｈｏｏｔｈ、赤外線通信技術、更には、ディジタルオーディオ信号の伝送に適した他の任意の技術が含まれる。従って、送信機１３１、および対応する受信機１３３は、部分処理された信号２１３を、それぞれ、事前送信モジュール１１０から受信、および事後送信モジュール１２０に送信するようになっている。図２に示す実施形態においては、部分処理された信号２１３は、クリッピングモジュール１１３から送信機１３１に送信され、ネットワーク１３２を介して受信機１３３に送信され、次いで、スプリッタ１２１に送信される。

図３は、狭帯域デジタル信号処理に対するシステム３００の、少なくとも１つの好適な実施形態を示す。一般的に言えば、システム３００は、システム１００の実施形態を、より簡単にした変形例であり、上記で説明したシステム１００より少ない数の構成要素を有する。従って、システム３００は、入力装置１０１、高域通過フィルタ１１１、第１の圧縮器１１２、スプリッタ１２１、低域通過フィルタ１２２、通過モジュール１２３、ミキサ１２４、および出力装置１０２を備えている。しかし、システム３００の実施形態は、クリッピングモジュール１１３、トーン制御モジュール１２５、第２の圧縮器１２６、およびそれらの任意の組合せを追加的に備えることができる。

また、少なくとも１つの実施形態においては、システム３００における構成要素は、上記のシステム１００における構成要素と、同様、または同じである。しかし、第１の圧縮器１１２からの変調信号２１２は、スプリッタ１２１に直接送信される。更に、ミキサ１２４からの合成信号２２４は、出力装置１０２に直接送信される。

図４は、図３に示すシステムの放送用変形例の少なくとも１つの好適な実施形態を示す。この実施形態においては、システム４００は、事前送信モジュール１１０’、および事後送信モジュール１２０’を備えている。事前送信モジュール１１０’は、高域通過フィルタ１１１および第１の圧縮器１１２を備えている。事後送信モジュール１２０’は、スプリッタ１２１、低域通過フィルタ１２２、通過モジュール１２３、およびミキサ１２４を備えている。構成面からは、構成要素は、少なくとも１つの実施形態においては、上述のシステム３００およびシステム２００において説明した構成要素である。

図５は、狭帯域処理に対する方法の別の実施形態を示す。この方法は、種々の実施形態において、上記で説明したシステムにおける構成要素を組み入れている。この実施形態においては、入力オーディオ信号は、最初に、ステップ５０１において、高域通過フィルタを使用してフィルタ処理される。少なくとも１つの実施形態においては、高域通過フィルタは、共振フィルタを備え、この共振フィルタは、第１の周波数より高い周波数成分を通過させ、第１の周波数より低い周波数成分を減衰させる。また、第１の周波数は、２．５ 〜３．２ ｋＨｚの範囲から選択することができる。

第１の周波数より高い周波数成分を含む、フィルタ処理された信号は、その後、ステップ１００１において、第１の処理モジュールによって処理され、部分処理された信号が生成される。このステップは、ステップ５０２において第１の圧縮器を使用して、フィルタ処理された信号を変調し、変調信号を生成するステップを備えている。第１の圧縮器は、自動利得制御器、またはダイナミックレンジ圧縮が可能な他の装置、またはダイナミックレンジ圧縮が可能な回路の組み合わせを備えることができる。いくつかの実施形態においては、第１の圧縮器は、静的レベル調整が可能な任意の装置、または静的レベルの調整が可能な回路の任意の組み合わせを備えることができる。変調信号は、部分処理された信号として送信することができるか、または更に、ステップ５０３において、クリッピングモジュールに送信して、変調信号の利得を制限し、部分処理された信号を生成することができる。クリッピングモジュールは、オーディオ信号の振幅または利得を制限するようになっている、クリッパまたはクリッピング回路を備えることができる。クリッピングモジュールは、ソフトクリッピング機能を更に備え、信号の伝達特性の中に鋭い点が現れるのを防止することができる。

部分処理された信号は、その後、ステップ５０４において、スプリッタを使用して、第１の信号と第２の信号とに分離される。少なくとも１つの実施形態においては、スプリッタは、第１のおよび第２の信号を、部分処理された信号と実質的に同じ信号とするように構成されている。換言すれば、部分処理された信号は、スプリッタのところで、第１の信号と第２の信号とに分岐される。

第１の信号は、ステップ５０５において、低域通過フィルタを使用してフィルタ処理される。少なくとも１つの実施形態においては、低域通過フィルタは、第２の周波数より低い周波数成分を通過させ、第２の周波数より高い周波数成分を減衰させる共振フィルタを備えている。また、予想される機能と直観に反することであるが、第２の周波数は、第１の周波数よりも低く設定される。少なくとも１つの実施形態においては、第２の周波数は更に、７００〜１０００Ｈｚの範囲から選択することができる。

第２の信号は、ステップ５０６において、通過モジュールを通過する。少なくとも１つの実施形態においては、第２の信号の利得は、調整される。利得調整は、行われなくてもよい。または、下方または上方に調整することもできる。いくつかの実施形態においては、利得調整は、動的であっても、または静的であってもよい。更に他の実施形態においては、通過モジュールは、利得調整要素を含んでいなくてもよい。従って、通過モジュールは、信号を動的または静的に利得調整するための装置または回路を備えることができる。

フィルタ処理された第１の信号、および利得調整された第２の信号は、ステップ１００２において、第２の処理モジュールを使用して処理される。このステップは、フィルタ処理された第１の信号と、利得調整された第２の信号とを合成し、合成信号を生成するステップを更に備えることができる。ミキサは、少なくとも２つの信号を合成して、合成信号を出力するようになっている。合成信号は、出力信号として送信することもできるし、またはトーン制御モジュールを使用して、調整された信号を生成することもできる。トーン制御モジュールは、オーディオ信号の等化のための適切な任意の装置、またはオーディオ信号の等化のための適切な回路の任意の組み合わせを備えることができる。少なくとも１つの実施形態においては、トーン制御モジュールは、パラメトリック等化器を備えている。パラメトリック等化器は、１つ、２つ、３つ、または４つの帯域を備えることができる。
他の実施形態においては、トーン制御モジュールは、グラフィック等化器、または他の等化器を備えることができる。調整された信号は、出力信号として出力することができる。または、第２の圧縮器で変調して出力信号を生成することもできる。第２の圧縮器は、ダイナミックレンジ圧縮または静的圧縮することができる任意の装置、またはダイナミックレンジ圧縮または静的圧縮することができる回路の任意の組み合わせを備えることができる。

最後に、ステップ５１０において、出力信号は、出力装置に送信される。出力装置は、追加の処理を行うように構成することもできる。または出力信号を再生するように構成することもできる。

図６は、狭帯域処理のための方法の放送用変形例に関する別の実施形態を示す。この実施形態の構成要素は、上記で説明したものと同じ、または同様とすることができる。

図６に示す実施形態においては、入力オーディオ信号は、ステップ５０１において、高域通過フィルタを使用して、フィルタ処理される。少なくとも１つの実施形態においては、高域通過フィルタは、第１の周波数より高い周波数成分を通過させ、第１の周波数より低い周波数成分を減衰させる共振フィルタを備えている。更に、第１の周波数は、２．５ 〜３．２ｋＨｚの範囲から選択することができる。

フィルタ処理された信号は、ステップ１００１において、第１の処理モジュールによって処理される。このステップは、第１の圧縮器によって変調を行うステップ、クリッピングモジュールによって利得を制限するステップ、またはそれらの組み合わせによって部分処理された信号を生成するステップを備えることができる。

部分処理された信号は、その後、ステップ６０１において、送信機を使用して送信される。送信機は、有線または無線の通信ネットワーク、またはプラットフォームを通して信号を送信することができる任意の装置、または同様のことができる回路の組み合わせを備えることができる。部分処理された信号は、ステップ６０２において、受信機で受信される。受信機は、送信機によって送信される部分処理された信号を受信することができる任意の回路、または同様のことができる回路の組み合わせを備えることができる。

受信機によって受信された、部分処理された信号は、その後、ステップ５０４において、スプリッタを使用して、第１の信号と第２の信号とに分離される。

第１の信号は、ステップ５０５において、低域通過フィルタを使用して、フィルタ処理される。少なくとも１つの実施形態においては、低域通過フィルタは、第２の周波数より低い周波数成分を通過させ、第２の周波数より高い周波数成分を減衰させる共振フィルタを備えている。また、予想される機能と直観に反することであるが、第２の周波数は、第１の周波数より低く設定される。少なくとも１つの実施形態においては、第２の周波数は更に、７００〜１０００Ｈｚの範囲から選択することができる。

第２の信号は、ステップ５０６において通過モジュールを通過する。少なくともとも１つの実施形態においては、第２の信号の利得は、ステップ５０６において、通過モジュールを使用して調整される。

フィルタ処理された第１の信号、および利得調整された第２の信号は、次いで、ステップ１００２において、第２の処理モジュールを使用して処理される。このステップは、ミキサを使用して２つの信号を合成し、トーン制御モジュールを使用して更に処理し、第２の圧縮器を使用して変調するステップと、それらを組み合わせて出力信号を生成するステップを備えることができる。最後に、第２の処理モジュールは、ステップ５１０において、出力信号を出力装置に送信する。

図７は、狭帯域処理するための方法に関する別の実施形態を示す。この実施形態の構成成分は、上記で説明したものと同じか、または同様とすることができる。

図７に示す実施形態においては、入力オーディオ信号は、ステップ７０１において、高域通過フィルタを使用してフィルタ処理される。少なくとも１つの実施形態においては、高域通過フィルタは、第１の周波数より高い周波数成分を通過させ、第１の周波数より低い周波数成分を減衰させる共振フィルタを備えている。また、第１の周波数は、２．５〜３．２ｋＨｚの範囲から選択することができる。

フィルタ処理された信号は、その後、ステップ７０２において、第１の圧縮器によって変調され、部分処理された信号が生成される。部分処理された信号は、その後、ステップ７０３において、スプリッタを使用して、第１の信号と、第２の信号とに分離される。

第１の信号は、ステップ７０４において、低域通過フィルタを使用してフィルタ処理される。少なくとも１つの実施形態においては、低域通過フィルタは、第２の周波数より低い周波数成分を通過させ、第２の周波数より高い周波数成分を減衰させる共振フィルタを備えている。また、予想される機能と直観的に反することであるが、第２の周波数は、第１の周波数よりも低く設定される。少なくとも１つの実施形態においては、第２の周波数は更に、７００〜１０００Ｈｚの範囲から選択することができる。

第２の信号は、ステップ７０５において、通過モジュールを通過する。少なくとも１つの実施形態においては、第２の信号の利得は、通過モジュールを使用して調整される。
フィルタ処理された第１の信号、および利得調整された第２の信号は、ステップ７０６において、ミキサ中で合成される。最後に、ステップ７０７において、合成された信号は、出力信号として送信される。

図８は、狭帯域処理のための方法を放送用変形例に適用した別の実施形態を示す。この実施形態の構成成分は、上記で説明したものと同じ、または同様とすることができる。

図８に示す実施形態においては、入力オーディオ信号は、ステップ７０１において、高域通過フィルタを使用して、フィルタ処理される。少なくとも１つの実施形態においては、高域通過フィルタは、第１の周波数より高い周波数成分を通過させ、第１の周波数より低い周波数成分を減衰させる共振フィルタを備えている。また、第１の周波数は、２．５ 〜３．２ ｋＨｚの範囲から選択することができる。フィルタ処理された信号は、その後、ステップ７０２において、第１の圧縮器によって変調され、部分処理された信号が生成される。

部分処理された信号は、その後、ステップ８０１において、送信機を使用して送信される。送信機は、有線または無線通信ネットワーク、または無線プラットフォームを通して信号を送信することができる任意の装置、または同様のことができる回路の任意の組み合わせを備えることができる。部分処理された信号は、ステップ８０２において、受信機を使用して受信される。受信機は、送信機によって送信された、部分処理された信号を受信することができる任意の装置、または送信機によって送信された、部分処理された信号を受信することができる回路の任意の組み合わせを備えることができる。

受信機によって受信された、部分処理された信号は、その後、ステップ７０３において、スプリッタを使用して、第１の信号と第２の信号とに分離される。

第１の信号は、ステップ７０４において、低域通過フィルタを使用してフィルタ処理される。少なくとも１つの実施形態においては、低域通過フィルタは、第２の周波数より低い周波数成分を通過させ、第２の周波数より高い周波数成分を減衰させる共振フィルタを備えている。また、予想される機能とは直観的に反することであるが、第２の周波数は、第１の周波数よりも低く設定される。少なくとも１つの実施形態においては、第２の周波数は更に、７００〜１０００Ｈｚの範囲から選択することができる。

第２の信号は、ステップ７０５において、通過モジュールを通過する。第２の信号の利得は、通過モジュールを使用して調整される。フィルタ処理された第１の信号および利得調整された第２の信号は、ステップ７０６において、ミキサの中で合成される。最後に、合成された信号は、ステップ７０７において、出力信号として送信される。

上記の方法は、少なくとも１つの実施形態においては、ステップを、順番に従って完了することができるが、他の任意の順序に従って完了することも可能である。少なくとも１つの実施形態においては、上記の方法は、ステップを、それだけを排他的に実行することができるが、他の実施形態においては、ここで説明した方法の１つ以上のステップを飛び越すこともできる。

ここで説明した、本発明の好適な実施形態の詳細に対しては、多くの修正、変形、および変態が可能である。従って、上記で説明し、添付図面で示したすべての事項は、例示の目的のためであって、限定的意図を有しないものである。本発明の範囲は、専ら添付の特許請求の範囲と、それらの法的均等物によって決定されるべきものである。

優先権の主張
本出願は、合衆国コード３５、１１９（ｅ）節に基づいて、合衆国特許および登録商標局において現在係属中の仮特許出願（シリアル番号６１／８３４、０７１（２０１３年６月１２日出願））に対する優先権を主張するものであり、前記仮出願は、参照用として、本明細書に組み込まれる。

以上をもって、本発明の説明を終了する。

１００ システム
１０１ 入力装置
１０２ 出力装置
１０５ 第１の処理モジュール
１０６ 第２の処理モジュール
１１０、１１０’ 事前送信モジュール
１１１ 高域通過フィルタ
１１２ 第１の圧縮器
１１３ クリッピングモジュール
１２０、１２０’ 事後送信モジュール
１２１ スプリッタ
１２２ 共振低域通過フィルタ
１２３ 通過モジュール
１２４ ミキサ
１２５ トーン制御モジュール
１２６ 第２の圧縮器
１３１ 送信機
１３２ 通信ネットワーク
１３３ 受信機
２００ システム
２０１ 入力オーディオ信号
２０５ 部分処理された信号＊
２０６ 出力信号
２１１ フィルタ処理信号
２１２ 変調された信号
２１３ 部分処理された信号
２２１ 第１の信号
２２１’ 第２の信号
２２２ フィルタ処理された第１の信号
２２３ 利得調整された第２の信号
２２４ 合成信号
２２５ 処理信号
２２６ 出力信号
３００ システム
４００ システム

Claims (29)

1. 入力オーディオ信号を狭帯域デジタル信号処理するためのシステムであって、
   前記入力オーディオ信号をフィルタ処理して、フィルタ処理された信号を生成するようになっている高域通過フィルタと、
   前記フィルタ処理された信号を処理して、部分処理された信号を生成するようになっている第１の処理モジュールと、
   前記部分処理された信号を第１の信号と第２の信号とに分離するようになっているスプリッタと、
   前記第１の信号をフィルタ処理するようになっている低域通過フィルタと、
   前記第２の信号の利得を調整するようになっている通過モジュールと、
   前記フィルタ処理された第１の信号および利得調整された第２の信号を処理して、出力信号を生成するようになっている第２の処理モジュールとを備え、
   前記第２の処理モジュールは、前記フィルタ処理された第１の信号および利得調整された第２の信号を合成し、合成信号を生成するようになっているミキサと、前記合成信号を処理して処理信号を生成するようになっているトーン制御モジュールと、前記処理信号を変調して出力信号を生成するようになっている第２の圧縮器を備えていることを特徴とするシステム。
2. 前記第１の処理モジュールは、前記フィルタ処理された信号を変調して、前記部分処理された信号を生成するようになっている第１の圧縮器を備えていることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
3. 前記第１の処理モジュールは、前記フィルタ処理された信号を変調して、変調信号を生成するようになっている第１の圧縮器と、前記変調信号の利得を調整して部分処理された信号を生成するようになっているクリッピングモジュールとを備えていることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
4. 前記高域通過フィルタは、第１の周波数に基づいて、前記入力オーディオ信号をフィルタ処理するようになっていることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
5. 前記第１の周波数は、調整可能であることを特徴とする、請求項４に記載のシステム。
6. 前記第１の周波数は、２．５ 〜３．２ ｋＨｚの範囲から選択されていることを特徴とする、請求項４に記載のシステム。
7. 前記低域通過フィルタは、第２の周波数に基づいて、前記第１の信号をフィルタ処理するようになっていることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
8. 前記第２の周波数は、調整可能であることを特徴とする、請求項７に記載のシステム。
9. 前記第２の周波数は、前記第１の周波数より低いことを特徴とする、請求項７に記載のシステム。
10. 前記第２の周波数は、７００〜１０００Ｈｚの範囲から選択されていることを特徴とする、請求項７に記載のシステム。
11. 前記トーン制御モジュールは、パラメトリック等化器を備えていることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
12. 入力オーディオ信号を狭帯域デジタル信号処理するためのシステムであって、
    前記入力オーディオ信号を受信して部分処理した信号を生成するようになっている事前送信モジュールであって
    ・前記入力オーディオ信号をフィルタ処理して、フィルタ処理された信号を生成するようになっている高域通過フィルタと、
    ・前記フィルタ処理された信号を処理して前記部分処理された信号を生成するようになっている第１の処理モジュールとを備える事前送信モジュールと、
    前記部分処理された信号を送信するようになっている送信機と、
    前記部分処理された信号を受信するようになっている受信機と、
    前記部分処理された信号を更に処理して出力信号を生成するようになっている事後送信モジュールであって、
    ・前記受信信号を第１の信号と第２の信号とに分離するようになっているスプリッタと、
    ・前記第１の信号をフィルタ処理して、フィルタ処理された第１の信号を生成するようになっている低域通過フィルタと、
    ・前記第２の信号の利得を調整して、利得調整された第２の信号を生成するようになっている通過モジュールと、
    ・前記フィルタ処理された第１の信号および利得調整された第２の信号を処理して、出力信号を生成するようになっている第２の処理モジュールとを備える事後送信モジュールとを備え、
    前記第２の処理モジュールは、前記フィルタ処理された第１の信号および利得調整された第２の信号を合成し、合成信号を生成するようになっているミキサと、前記合成信号を処理して処理信号を生成するようになっているトーン制御モジュールと、前記処理信号を変調して出力信号を生成するようになっている第２の圧縮器を備えていることを特徴とするシステム。
13. 前記第１の処理モジュールは、前記フィルタ処理された信号を変調して、部分処理された信号を生成するようになっている第１の圧縮器を備えていることを特徴とする、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記第１の処理モジュールは、前記フィルタ処理された信号を変調して変調信号を生成するようになっている第１の圧縮器と、
    前記変調信号の利得を調整して前記部分処理された信号を生成するようになっているクリッピングモジュールとを備えていることを特徴とする、請求項１２に記載のシステム。
15. 前記高域通過フィルタは、第１の周波数に基づいて前記入力オーディオ信号をフィルタ処理するようになっていることを特徴とする、請求項１２に記載のシステム。
16. 前記第１の周波数は、２．５ 〜３．２ ｋＨｚの範囲から選択されていることを特徴とする、請求項１５に記載のシステム。
17. 前記低域通過フィルタは、第２の周波数に基づいて、前記第１の信号をフィルタ処理するようになっていることを特徴とする、請求項１２に記載のシステム。
18. 前記第２の周波数は、前記第１の周波数より低いことを特徴とする、請求項１７に記載のシステム。
19. 前記第２の周波数は、７００〜１０００Ｈｚの範囲から選択されていることを特徴とする、請求項１７に記載のシステム。
20. 入力オーディオ信号を狭帯域デジタル信号処理するための方法であって、
    高域通過フィルタを使用して前記入力オーディオ信号をフィルタ処理し、フィルタ処理された信号を生成するステップと、
    第１の処理モジュールを使用して、前記フィルタ処理された信号を処理し、部分処理された信号を生成するステップと、
    前記部分処理された信号を第１の信号と第２の信号とに分離するステップと、
    低域通過フィルタを使用して、前記第１の信号をフィルタ処理し、フィルタ処理された第１の信号を生成するステップと、
    通過モジュールを使用して、前記第２の信号の利得を調整し、利得調整された第２の信号を生成するステップと、
    第２の処理モジュールを使用して、フィルタ処理された第１の信号および利得調整された第２の信号を処理し、出力信号を生成するステップとを備え、
    前記フィルタ処理された第１の信号および利得調整された第２の信号を処理するステップは、前記フィルタ処理された第１の信号および利得調整された第２の信号を、ミキサを使用して合成し、前記合成信号を生成するステップと、前記合成信号を、トーン制御モジュールを使用して処理し、前記処理信号を生成するステップと、前記処理信号を、第２の圧縮器を使用して変調し、前記出力信号を生成するステップとを備えていることを特徴とする方法。
21. 送信機を使用して、前記部分処理された信号をクリッピングモジュールから送信するステップと、スプリッタと通信する受信機を使用して、前記部分処理された信号を受信するステップとを更に備えることを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
22. 前記フィルタ処理された信号を、第１の処理モジュールを使用して処理するステップは、前記フィルタ処理された信号を、第１の圧縮器を使用して変調し、部分処理された信号を生成するステップを更に備えることを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
23. 前記フィルタ処理された信号を、第１の処理モジュールを使用して処理するステップは、前記フィルタ処理された信号を、第１の圧縮器を使用して変調するステップと、前記変調された信号の利得を、クリッピングモジュールを使用して制限し、前記部分処理された信号を生成するステップとを更に備えることを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
24. 前記高域通過フィルタは、前記入力オーディオ信号を、第１の周波数に基づいてフィルタ処理するようになっていることを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
25. 前記第１の周波数は、２．５ 〜３．２ｋＨｚの範囲から選択されることを特徴とする、請求項２４に記載の方法。
26. 前記低域通過フィルタは、前記第１の信号を、第２の周波数に基づいてフィルタ処理するようになっていることを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
27. 前記第２の周波数は、前記第１の周波数よりも低いことを特徴とする、請求項２６に記載の方法。
28. 前記第２の周波数は、７００〜１０００Ｈｚの範囲から選択されることを特徴とする、請求項２６に記載の方法。
29. 入力オーディオ信号を狭帯域デジタル信号処理するためのシステムであって、
    前記入力オーディオ信号をフィルタ処理して、フィルタ処理された信号を生成するようになっている高域通過フィルタと、
    前記フィルタ処理された信号を処理して、部分処理された信号を生成するようになっている第１の処理モジュールと、
    前記部分処理された信号を第１の信号と第２の信号とに分離するようになっているスプリッタと、
    前記第１の信号をフィルタ処理するようになっている低域通過フィルタと、
    前記第２の信号の利得を調整するようになっている通過モジュールと、
    前記フィルタ処理された第１の信号および利得調整された第２の信号を処理して、出力信号を生成するようになっている第２の処理モジュールとを備え、
    前記第１の処理モジュールは、前記フィルタ処理された信号を変調して、前記部分処理された信号を生成するようになっている第１の圧縮器を備え、
    前記第２の処理モジュールは、前記フィルタ処理された第１の信号および利得調整された第２の信号を合成し、出力信号を生成するようになっているミキサを備えていることを特徴とするシステム。

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