JP6698125B2 - オーディオ処理装置および方法 - Google Patents

オーディオ処理装置および方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6698125B2
JP6698125B2 JP2018145135A JP2018145135A JP6698125B2 JP 6698125 B2 JP6698125 B2 JP 6698125B2 JP 2018145135 A JP2018145135 A JP 2018145135A JP 2018145135 A JP2018145135 A JP 2018145135A JP 6698125 B2 JP6698125 B2 JP 6698125B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrical signals
weights
instantaneous
audio
dynamic range
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018145135A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019062525A (ja
Inventor
バルカイ イタイ
バルカイ イタイ
Original Assignee
新唐科技股▲ふん▼有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 新唐科技股▲ふん▼有限公司 filed Critical 新唐科技股▲ふん▼有限公司
Publication of JP2019062525A publication Critical patent/JP2019062525A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6698125B2 publication Critical patent/JP6698125B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10LSPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L19/00Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
    • G10L19/008Multichannel audio signal coding or decoding using interchannel correlation to reduce redundancy, e.g. joint-stereo, intensity-coding or matrixing
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G1/00Details of arrangements for controlling amplification
    • H03G1/0005Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10LSPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L19/00Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
    • G10L19/04Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis using predictive techniques
    • G10L19/08Determination or coding of the excitation function; Determination or coding of the long-term prediction parameters
    • G10L19/083Determination or coding of the excitation function; Determination or coding of the long-term prediction parameters the excitation function being an excitation gain
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B20/00Signal processing not specific to the method of recording or reproducing; Circuits therefor
    • G11B20/10Digital recording or reproducing
    • G11B20/10009Improvement or modification of read or write signals
    • G11B20/10305Improvement or modification of read or write signals signal quality assessment
    • G11B20/10324Improvement or modification of read or write signals signal quality assessment asymmetry of the recorded or reproduced waveform
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00Gain control in amplifiers or frequency changers
    • H03G3/20Automatic control
    • H03G3/30Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
    • H03G3/3005Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in amplifiers suitable for low-frequencies, e.g. audio amplifiers
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00Gain control in amplifiers or frequency changers
    • H03G3/20Automatic control
    • H03G3/30Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
    • H03G3/3089Control of digital or coded signals
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G7/00Volume compression or expansion in amplifiers
    • H03G7/002Volume compression or expansion in amplifiers in untuned or low-frequency amplifiers, e.g. audio amplifiers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04SSTEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S1/00Two-channel systems
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04SSTEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S1/00Two-channel systems
    • H04S1/002Non-adaptive circuits, e.g. manually adjustable or static, for enhancing the sound image or the spatial distribution
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B20/00Signal processing not specific to the method of recording or reproducing; Circuits therefor
    • G11B20/00007Time or data compression or expansion
    • G11B2020/00014Time or data compression or expansion the compressed signal being an audio signal
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2420/00Details of connection covered by H04R, not provided for in its groups
    • H04R2420/03Connection circuits to selectively connect loudspeakers or headphones to amplifiers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computational Linguistics (AREA)
  • Audiology, Speech & Language Pathology (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Tone Control, Compression And Expansion, Limiting Amplitude (AREA)
  • Stereophonic System (AREA)
  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)

Description

本発明は、主にオーディオ処理に関わり、特にダイナミックレンジ処理方法およびシステムに関する。
様々なオーディオ信号処理技術は、オーディオ信号のダイナミックレンジを制御することを含む。そのような処理は、例えば、ダイナミックレンジの圧縮、制限、拡張、または他の適切な操作を含む。オーディオダイナミックレンジを制御するための様々な方法は、当技術分野で知られている。
本明細書で説明される本発明の実施例は、複数の電気信号にそれぞれ対応する複数のオーディオチャンネルを介して、並列に送信される複数の電気信号を受信することを含むオーディオ処理方法を提供する。少なくとも2つが互いに異なる、複数の電気信号にそれぞれ対応する複数の重みを複数の電気信号に割り当てる。瞬時利得が計算され、複数の電気信号に適用される。瞬時利得は、(i)複数の電気信号の複数の瞬時振幅、および(ii)複数の電気信号に割り当てられた複数の重みに依存する。複数の瞬時利得は複数の電気信号に適用され、複数の電気信号は複数の電気信号にそれぞれ対応する複数のオーディオチャンネルを介して送信される。
いくつかの実施例では、複数の重みを割り当てるステップは、少なくとも2つのオーディオチャンネルの間の伝達関数の差を補償するように複数の重みを設定するステップを含む。いくつかの実施例では、瞬時利得を計算および適用するステップは、複数の電気信号のダイナミックレンジを、第一ダイナミックレンジから第一ダイナミックレンジと異なるな第二ダイナミックレンジへマッピングするステップを含む。
一実施例では、瞬間利得を計算するステップは、(i)複数の重みを複数の電気信号に適用して複数の重み付け信号を生成するステップと、(ii)複数の重み付け信号にそれぞれ対応する複数の絶対値を計算するステップと、(iii)複数の絶対値の瞬間最大値に基づいて瞬時利得を計算するステップを含む。
開示された実施例では、複数のオーディオチャンネルの少なくとも2つにおけるそれぞれの共振周波数の差を補償するように複数の重みを設定するステップを含む。別の実施例では、複数の重みを割り当てるステップは、前記複数のオーディオチャンネルの少なくとも2つにおけるそれぞれの非線形応答範囲の差を補償するように複数の重みを設定するステップを含む。
本発明の一実施例によれば、処理回路および複数の利得段を備えるオーディオ処理装置がさらに提供される。処理回路は、複数の電気信号にそれぞれ対応する複数のオーディオチャンネルを介して並列に送信される複数の電気信号を受信し、少なくとも2つが互いに異なる、複数の電気信号にそれぞれ対応する複数の重みを複数の電気信号に割り当る。そのうち、瞬時利得は(i)複数の電気信号の瞬時振幅、および(ii)複数の電気信号に割り当てられた前記複数の重みに依存する。複数の利得段は、複数の電気信号に瞬時利得を適用し、複数の電気信号にそれぞれ対応する複数のオーディオチャンネルを介して複数の電気信号を送信するように構成される。
本発明は、その実施形態の以下の詳細な説明を図面を参照しながら、より完全に理解されるであろう。
本発明の一実施例による非対称マルチチャンネルダイナミックレンジコンプレッサ(DRC)を概略的に示すブロック図。
〔概要〕
本明細書で説明される本発明の実施例は、マルチチャンネルオーディオ信号のダイナミックレンジを制御するための改良された方法およびシステムを提供する。より理解しやすくするために、以下の説明では、最初にステレオダイナミックレンジコンプレッサ(DRC)から説明する。そして開示された技術の原理を普及させ、様々な他のタイプのオーディオ機器およびユースケースに適用される。
例示的な一実施例において、ステレオDRCは、ステレオ信号にそれぞれ対応する右及び左のコンポーネントを含む2つの電気信号を入力として受信する。2つの電気信号は、電気信号にそれぞれ対応する2つのオーディオチャンネル、この実施例では右および左のスピーカーを介して送信される。DRCは、例えばスピーカーを保護するため、または適切なサウンド設計方式の一部として、2つの電気信号のダイナミックレンジを圧縮するように構成される。
この実施例では、DRCは、(i)2つの電気信号の瞬時利得を推定するステップ、(ii)2つの瞬時振幅に基づいて瞬時利得を計算するステップ、及び(iii)瞬時利得を2つの電気信号に適用するステップによってダイナミックレンジを圧縮する。DRCは、瞬時振幅が異なる場合でも、2つの電気信号に同じ瞬時利得を適用することに注意するべきである。例えば、DRCは、2つの瞬時振幅の最大値に基づいて瞬時利得を設定することができる。この種の共有利得(Joint gain)設定は、望ましくないオーディオアーチファクトを回避する。
実際の状況には、信号が送信されるオーディオチャンネルは、伝達関数(例えば、利得、位相、遅延および/またはスペクトル応答)において互いに異なる。以下に詳述するように、「オーディオチャンネル」という用語は、電気信号および/または音響信号が通るチャンネル全体を指す。
本発明のいくつかの実施例では、DRCは、それぞれが互いに異なる重みを2つの電気信号に割り当て、電気信号の瞬時振幅および重みに基づいて瞬時利得を計算する。例示的な実施例では、DRCは、(i)2つの電気信号を電気信号にそれぞれ対応する複数の重みでスケーリングし、(ii)スケーリングされた電気信号の絶対値を計算し、そして(iii)絶対値の最大値をとって、(iv)最後にこの最大値に基づいて瞬時利得を設定する。
2つの電気信号にそれぞれが互いに異なる重みを適用しながら、瞬時利得を計算する様々な他の方法を使用することができる。その重みは、固定または適応されていてもよい。重みの適切な割り当てによって、DRCは、オーディオチャンネルの間の伝達関数の差を補償しながら、ステレオ信号のダイナミックレンジを圧縮することができる。この形の補償は、リスナが感知するオーディオの品質を向上させる。
別の実施例において、開示された技術は、他のタイプのオーディオ機器で実施され、且つ様々な他のタイプのオーディオチャンネルの間の差を補償するために使用され得る。いくつかの非限定的な実施例では、互いに異なるサイズの左右のスピーカーを使用するステレオシステム、スピーカーおよびイヤホンを介してステレオ信号を送信する携帯電話、不均一な左/右聴力を補償する補聴器などを含む。さらに、開示された技術は、2つ以上の信号およびその信号にそれぞれ対応するオーディオチャンネル、例えば、四チャンネルまたは他のマルチチャンネルオーディオシステムに使用されることができる。
〔システムの説明〕
図1は、本発明の一実施例による非対称ステレオオーディオダイナミックレンジコンプレッサ(DRC)20を概略的に示すブロック図である。以下の説明は、単に例としてDRC20の構造および操作を説明する。別の実施例において、ユースケースおよびアプリケーションについては、以下でさらに説明する。
図1の実施例では、DRC20は、ステレオ信号の左および右のコンポーネントをそれぞれ代表する2つの電気信号S1(t)およびS2(t)を入力として受信する。DRC20は、入力信号にそれぞれ対応する適切な利得を入力信号に与える2つの利得段24Aおよび24Bを備える。この実施例では、利得段24Aおよび24Bは可変利得増幅器を備える。あるいは、利得段は、可変減衰器を使用して実現されてもよい。DRCは、一般的に固定利得を有する追加の利得段(図示せず)を備える。
利得段24Aおよび24Bの出力における得られた電気信号は、それぞれ左および右スピーカー28Aおよび28Bに供給される。スピーカー28Aおよび28Bは、左右の出力信号を音響信号に変換する電気音響トランスデューサとして機能する。音響信号は、リスナーに達するまで空気媒体を介して伝導される。
2つの入力信号S1(t)およびS2(t)の各々は、信号によって伝達されるオーディオの瞬時音量の関数として時間関数により変化する瞬時(瞬間的な)振幅を有する。各入力信号は、特定のダイナミックレンジを有する。ダイナミックレンジは、通常、最大絶対値信号振幅と最小絶対値信号振幅との比として定義され、線形または対数(dB)スケールで定義されることができる。
様々な理由により、入力信号のダイナミックレンジが圧縮されること、すなわち、出力信号が出力信号に対応する入力信号よりも小さなダイナミックレンジを有するようにすることが望ましい場合がある。ダイナミックレンジ圧縮は、例えば、スピーカー28Aおよび28Bを保護するため、および/または適切なサウンド設計のために有用である。
さらに、多くの実際的な場合において、信号が送信されるオーディオチャンネルは、伝達関数において互いに異なる。本出願および特許請求の範囲において、「伝達関数の差」という用語は、関連信号帯域幅に亘る利得(線形および/または非線形利得を含む)、位相、遅延および/またはスペクトル応答における差を指す。
ここでの「差」という用語は、必ずしも加算的な差を意味するのではなく、2つの伝達関数が同じでないことを広く示す。オーディオチャンネルの間の差は、加算的、乗法的または他のものであってもよい。
本出願および特許請求の範囲において、「オーディオチャンネル」という用語は、電気信号および/または電気信号から生成される音響信号が通るチャンネル全体を指す。オーディオチャンネルは、例えば、電気信号(DRCの前、DRC内、またはDRC後)を処理する電子回路、電気信号を対応する音響信号に変換する任意の電気音響変換器(例えば、スピーカー28)、音響信号を伝播する物理的媒体、音響信号を電気信号(例えば、記録に使用されるマイクロホン)に変換する任意の電気音響変換器、さらには音響信号に関する聴取者の聴力も含み得る。
オーディオチャンネルの間の伝達関数の差は、いくつかのコンポーネントの組み合わせによって、オーディオチャンネルのコンポーネントのいずれかによって引き起こされる可能性がある。オーディオチャンネルの間の伝達関数の差を形成する原因は、意図的に付けられた場合(例えば、異なるサイズのスピーカー)もあれば、意図しない様々な原因(例えば、不均等な聴力、一つまたは複数のコンポーネントの損傷又は老化)で形成された場合もある。オーディオチャンネルの間の伝達関数の差は、時間的に固定されてもよく、時間と共に変化されてもよい。
いくつかの実施例では、DRC20は、本明細書で説明されるダイナミックレンジ圧縮技術を実行する処理回路を備える。特に、この処理回路は、異なるオーディオチャンネルの間の伝達関数の差を考慮する。図1の例では、処理回路は、重み付けユニット32A、32B、絶対値演算ユニット(ABSユニット)36A、36B、最大値演算ユニット(MAXユニット)40、利得マッピングユニット44、重み制御ユニット48を備える。
図1の例示的な実施例では、重み付けユニット32Aは、入力信号S1(t)を受け取り、これにW1で示される重みを乗算する。ABSユニット36Aは、重み付けされた入力信号の瞬時絶対値、即ち|W1・S1(t)|を計算する。同時に、重み付けユニット32Bは、入力信号S2(t)を受け取り、これにW2で示される重みを乗算する。W2は、一般的にW1とは異なる。2つの重みの差(例えばそれらの間の比)は、S1(t)とS2(t)が通る2つのオーディオチャンネルの伝達関数の間の差を補償することを目的とする。ABSユニット36Bは、重み付けされた入力信号の瞬時絶対値、即ち|W2・S2(t)|を計算する。
ABSユニット36Aおよび36Bの出力は、MAXユニット40に供給される。MAXユニット40は、その入力のうちの最大のもの、即ちM(t)=Max{|W1・S1(t)|,|W2・S2(t)|}を連続的出力する。M(t)は、重み付けされた入力信号の絶対値の最大値を追跡する時変関数である。
利得マッピングユニット44は、M(t)をそれぞれに対応する利得値G(t)に連続に翻訳する。このマッピングは実際のダイナミックレンジ圧縮を適用する。ユニット44によって適用されたM(t)→G(t)は、任意の適切なマッピングを含むことができる。
非限定的な例としてのダイナミックレンジ圧縮方式は、(i)入力信号の瞬時エネルギを予め設定された閾値と比較し、(ii)瞬間エネルギが閾値を超える場合、入力信号を特定の比率で圧縮し、、例えば、dBで表される。このような方式は、例えば家庭用電子オーディオ機器、例えばテレビジョンセットに有用である。1つの実施例では、閾値は−12dBFS(入力信号のフルスケールレベルより12dB下)に設定される。圧縮比は、任意の所望の値、例えば、2:1、4:1または10:1に設定されることができる。この実施例における圧縮比は、一般的には、閾値を超える信号の部分に適用される。あるいは、他の適切なM(t)→G(t)マッピングを使用することもできる。。
M(t)からG(t)へのマッピングは、M(t)からG(t)を得る分析関数として表すことができ、ルックアップテーブルとして、または任意の他の適切な方法で表すことができる。1つの例示的な実施例では、利得マッピングユニット44は、カスケードの線形対dB変換、対数ダイナミックレンジマッピング関数、平滑化フィルタ、およびdB対線形変換のとして実施される。
得られた利得G(t)時変関数である。DRC20の処理回路は、利得段24Aおよび24Bの利得をG(t)に連続に設定する。上記の説明から分かるように、G(t)はそれらのオーディオチチャンネルの伝達関数の差に応じて、異なる入力信号に異なる重みを与えながら計算される。このように、DRC20のダイナミックレンジ圧縮方式は、オーディオチャンネルの間のこの不均等を少なくとも部分的に補償する。
いくつかの実施例では、重み制御ユニット48は、重みW1およびW2の所望の値を指定し、これらの重みを適用する重み付けユニット32Aおよび32Bを構成する。重みW1およびW2は、それぞれの入力信号S1(t)およびS2(t)の瞬時振幅を乗算(スケーリング)するために使用される数値である。W1およびW2は固定されていてもよく、時間とともに適応的に変化してもよい。重み制御ユニット48は、一般的には、S1(t)とS2(t)のオーディオチャンネルの間の伝達関数の差を推定(またはその推定値を提供する)し、この差を補償する重みW1およびW2の値を導出する。重みの設定は、例えば電源投入時に固定されてもよく、または適応性を有してもよい。適応可能な構成では、重み制御ユニット48は、経時的に伝達関数の差を追跡し、重みW1および/またはW2を更新して、この差を連続的に補償することができる。
非限定的な一例では、スピーカー28Aは共振周波数f1を有し、スピーカー28Bはf1と異なる異なる共振周波数f2を有する。このような実施例では、入力信号S1(t)がf1付近の周波数の実質的なエネルギーレベルを含む場合、重み制御ユニット48は、W1をスピーカー28Aの共振による歪みを防止する値に設定する。同様に、入力信号S2(t)がf2付近の周波数の実質的なエネルギーレベルを含む場合、重み制御ユニット48はW2を歪みを回避する値に設定する。どちらの場合でも、共振効果が瞬時利得G(t)に深刻な影響を与えることを防止することができる。
別の非限定的な例では、スピーカー28Aおよび28Bが、線形応答から非線形応答への遷移点において互いに異なる状況を考慮する。スピーカーの性能は、一般的に「小信号」と「大信号」の2種類に分類される。小信号範囲内の信号の場合、スピーカー応答は線形応答としてモデル化することができる。高エネルギーの信号の場合、大きな信号範囲内に、スピーカーの応答を線形応答として十分な精度でモデル化することができない。TLsは、スピーカーの小信号(線形)及び大信号(非線形)応答間の変換の瞬時信号のエネルギーレベルを示すものとする。
Tls(A)およびTls(B)はそれぞれスピーカー28Aおよび28BのTlsとされる。TlsA<TlsBのシナリオ例を考えてみよう。このシナリオでは、スピーカー28Aは、より低い信号レベルでそれの非線形範囲に移行し、スピーカー28Bは依然としてそれの線形範囲内にある。S1(t)>Tls(A)またはS2(t)>Tls(B)の場合、このシナリオにおいての設計目標は、両方の信号(S1(t)およびS2(t))の瞬時利得を低減することである。この状態は、各入力信号の瞬時振幅を対応するスピーカーのTlsと照合し、いずれかのスピーカーがそれの非線形範囲に移行すると予想される場合のみに、瞬間利得(両方の信号に適用される)を低減する。
このような実施例では、S1(t)>Tls(A)である場合、重み制御ユニット48は、W1を、スピーカー28Aにおける非線形性による歪みを防止する値に設定する。同様に、S2(t)>Tls(B)である場合、重み制御ユニット48は、W2を、スピーカー28Bにおける非線形性による歪みを防止する値に設定する。いずれの場合でも、スピーカーの非線形性は、瞬時利得G(t)に深刻な影響を与えることが防止される。
〔他のアプリケーション、ユースケース、バリエーション〕
図1に示されたDRC20の構成は、単に概念を明確にするために示されている構成例である。別の実施例では、任意の他の適切な構成を使用することができる。例えば、DRC20は、入力信号および重みに基づいて他の適切な方法で瞬間利得G(t)を計算することができる。図1の例では、入力信号にそれぞれの重みを乗算することによって重み付けされている。代替的には、例えば、入力信号に加算する、または他の適切な関数を使用することによって、重みを他の方法で入力信号に適用することができる。
別の例として、重み付けユニット32Aおよび32Bは、ABSユニット36Aおよび36Bのそれぞれの出力(入力ではなく)に配置されてもよい。ダイナミックレンジ圧縮は一般的に線形演算ではないので、様々な演算が実行される順序は単なる設計選択ではなく、有意義なものである。
いくつかの実施例では、ABSユニット36Aおよび36Bの各々は、重み付けされた入力信号の自乗平均根(Root−Mean Square、RMS)値を計算するユニット、または重み付けされた入力信号のピーク値を出力するピーク検出ユニット、またはリセットされるまで重み付けされた入力信号のピーク値にラッチするピーク保持ユニットに代替されることができる。このようなユニットは、重み付けされた入力信号と瞬時利得の適用(例えば、予測(look ahead)制限または圧縮)との間にある程度の「予測」または遅延を導入する可能性がある。
さらに別の例として、DRC20は、2つ以上のチャンネル、例えば、四チャンネルオーディオ信号のコンポーネントを搬送する4つのそれぞれの入力信号を処理する4つのチャンネルを備えることができる。そのような実施例では、DRCは、通常、4つの入力信号に4つの重みをそれぞれ適用し、その重みのうちの少なくとも2つが互いに異なる。
図1に示すように、処理回路は例示的にユニット32A、32B、36A、36B、40、44および48に分割される。別の実施例では、任意の他の分割を使用することができる。開示された技術の理解のために必須ではない処理回路の部品および一般的なDRC20の部品は、明瞭化のために図から省略されている。
様々な実施例では、図1に示す異なるDRC部品は、ディスクリート部品、および/または特定用途向け集積回路(ASIC)、またはフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)の内の適切な任意のハードウェアまたはファームウェアを使用して実施することができる。あるいは、DRC20のいくつかの部品は、ソフトウェアで実施されてもよく、またはソフトウェアとハードウェア部品の組み合わせを用いて実施されてもよい。
いくつかの実施例では、DRC20の部品のいくつかまたはすべてが、汎用プログラマブルプロセッサ、例えばデジタル信号プロセッサ(DSP)デバイスで実施され、ここで説明される機能を実行するようにソフトウェアでプログラムされる。ソフトウェアは、例えば、ネットワークを介して電子形式でプロセッサにダウンロードされてもよく、あるいは、磁気的、光学的、または電子的メモリなどの非一時的有形媒体上に提供され、および/または記憶されてもよい。
上記の説明は、主に入力信号のダイナミックレンジの圧縮に関するものである。別の実施例では、開示された技術は、オーディオチャンネルの間の伝達関数の差を補償しながら、ダイナミックレンジの他の適切な修正を適用するために同様の方法で使用することができる。例えば、開示された技術は、ダイナミックレンジのハード制限またはソフト制限、またはダイナミックレンジの拡大に使用することができる。別の例として、開示された技術は、ダイナミックレンジをデエッシング(de−essing)するために使用することができる(「除雑音(desibilizing)」とも称される)。デエッシングは、ダイナミックレンジに周波数選択(例えば、フィルタリング)の操作の一例である。さらに別の例として、開示された技術は、ダイナミックレンジをゲート制御に使用され、すなわち、入力信号が閾値以下である場合に出力信号をゼロに設定するために使用されることができる。さらに、開示された技術は、他の適切な動作を入力信号のダイナミックレンジに適用するために使用されることができる。
上記の説明は、主に一対のスピーカーを用いてステレオオーディオ信号を放音する用途に関するものである。この選択は、単に概念を明確にするために行われたものである。代替的な実施例では、開示された技術は、伝達関数の差を起こしやすい様々な種類のオーディオチャンネルとともに使用することができる。
例えば、2つのイヤホン(ユーザの耳のそれぞれに1つずつ)を有する補聴器を考慮する。このような用途では、2つのオーディオチャンネルは、ユーザの聴力が一方が他方よりも良好であり得るので、伝達関数が異なることがある。開示された技術は、このような補聴器におけるダイナミックレンジ圧縮(または他のマッピング)のために使用され得ると同時に、聴力の不均等を補償する。
別の例として、移動通信装置(例えば、携帯電話)のステレオ信号を再生するアプリケーションを考慮する。1つのオーディオチャンネル(例えば、左側)は、デバイスの内部スピーカーを電気音響変換器として使用され、他のオーディオチャンネルは、デバイスのイヤホンを変換器として使用される。開示された技術は、スピーカーとイヤピースとの間の伝達関数の差を同時に補償しながら、このような装置におけるダイナミックレンジ圧縮(または他のマッピング)に使用されることができる。
さらに、開示された技術は、伝達関数が異なるオーディオチャンネルを有する任意の他の適切なシステム、アプリケーションまたはユースケースで使用されることができる。
本明細書に記載された実施例は主に、電気音響性能が異なる2つのステレオスピーカー用のダイナミックレンジ処理のための統合デバイスに対処するが、本明細書に記載の方法およびシステムは、公告(PA)システム、ライブコンサートのラウドスピーカー、補聴器、その他多数のものが含み得る。
したがって、上述した実施例は例として引用されたものであり、本発明はこれまでに特に示されて記載されたものに限定されないことが理解されよう。むしろ、本発明の範囲は、上述の様々な特徴の組み合わせおよび部分的な組み合わせ、かつ先行技術に開示されていないそれらの変形および修正が含まれることは、前述した説明を読んだ当業者が理解される。本出願において参考として援用される文書は、本出願の一部としてみなされるが、本明細書において明示的または暗示的になされた定義と矛盾するように定義される用語がある場合に、本明細書によって定義されたもののみを参考すべきである。
20:非対称マルチチャンネルダイナミックレンジコンプレッサ(DRC)
24A、24B:利得段
28A:左スピーカー
28B:右スピーカー
32A、32B:重み付けユニット
36A、36B:絶対値計算ユニット
40:最大値計算ユニット
44:利得マッピングユニット
48:重み制御ユニット
S1(t)、S2(t):入力信号

Claims (10)

  1. 複数の電気信号にそれぞれ対応する複数のオーディオチャネルを介して、並列に送信される前記複数の電気信号を受信するステップと、
    少なくとも2つが互いに異なる、前記複数の電気信号にそれぞれ対応する複数の重みを前記複数の電気信号に割り当てるステップと、
    (i)前記複数の電気信号の複数の瞬時振幅、および(ii)前記複数の電気信号に割り当てられた前記複数の重みに依存する、前記複数の電気信号に適用される瞬時利得を計算するステップと、
    前記複数の電気信号に前記瞬時利得を適用し、前記複数の電気信号にそれぞれ対応する前記複数のオーディオチャネルを介して前記複数の電気信号を送信するステップと、を含む
    前記瞬時利得を計算するステップは、(i)前記複数の重みを前記複数の電気信号に適用して複数の重み付け信号を生成するステップと、(ii)前記複数の重み付け信号にそれぞれ対応する複数の絶対値を計算するステップと、(iii)前記複数の絶対値の瞬間最大値に基づいて前記瞬時利得を計算するステップを含むことを特徴とする、オーディオ処理方法。
  2. 前記複数の重みを割り当てるステップは、前記複数のオーディオチャネルの少なくとも2つの間の伝達関数の差を補償するように複数の前記重みを設定するステップを含むことを特徴とする、請求項1に記載のオーディオ処理方法。
  3. 前記瞬時利得を計算および適用するステップは、前記複数の電気信号のダイナミックレンジを、第一ダイナミックレンジから前記第一ダイナミックレンジと異なる第二ダイナミックレンジへマッピングするステップを含むことを特徴とする、請求項1に記載のオーディオ処理方法。
  4. 前記複数の重みを割り当てるステップは、前記複数のオーディオチャネルの少なくとも2つにおけるそれぞれの共振周波数の差を補償するように前記複数の重みを設定するステップを含むことを特徴とする、請求項1に記載のオーディオ処理方法。
  5. 前記複数の重みを割り当てるステップは、前記複数のオーディオチャネルの少なくとも2つにおけるそれぞれの非線形応答範囲の差を補償するように前記複数の重みを設定するステップを含む、請求項1に記載のオーディオ処理方法。
  6. 処理回路および複数の利得段を備えるオーディオ処理装置であって、
    前記処理回路は、複数の電気信号にそれぞれ対応する複数のオーディオチャネルを介して並列に送信される前記複数の電気信号を受信するステップと、
    少なくとも2つが互いに異なる、前記複数の電気信号にそれぞれ対応する複数の重みを前記複数の電気信号に割り当てるステップと、
    (i)前記複数の電気信号の瞬時振幅、および(ii)前記複数の電気信号に割り当てられた前記複数の重み、に依存する前記瞬時利得を前記複数の電気信号に適用するステップと、を実行するように構成され、
    前記複数の利得段は、前記複数の電気信号に前記瞬時利得を適用し、前記複数の電気信号にそれぞれ対応する複数のオーディオチャネルを介して前記複数の電気信号を送信するように構成される
    前記処理回路は、(i)前記複数の重みを前記複数の電気信号に適用して複数の重み付け信号を生成するステップと、(ii)前記複数の重み付け信号にそれぞれ対応する複数の絶対値を計算するステップと、(iii)前記複数の絶対値の瞬間最大値に基づいて前記瞬時利得を計算するステップによって前記瞬時利得を計算することを特徴とする、オーディオ処理装置。
  7. 前記処理回路は、前記複数のオーディオチャネルの少なくとも2つの間の伝達関数の差を補償するように前記複数の重みを設定するように構成されることを特徴とする、請求項
    に記載のオーディオ処理装置。
  8. 前記瞬時利得を計算および適用する場合に、前記処理回路は、前記複数の電気信号のダイナミックレンジを、第一ダイナミックレンジから前記第一ダイナミックレンジと異なる第二ダイナミックレンジへマッピングするように構成されることを特徴とする、請求項7に記載のオーディオ処理装置。
  9. 前記処理回路は、前記複数のオーディオチャネルの少なくとも2つにおけるそれぞれの共振周波数の差を補償するように前記複数の重みを設定するように構成されることを特徴とする、請求項7に記載のオーディオ処理装置。
  10. 前記処理回路は、前記複数のオーディオチャネルの少なくとも2つにおけるそれぞれの非線形応答範囲の差を補償するように前記複数の重みを設定するように構成されることを特徴とする、請求項7に記載のオーディオ処理装置。
JP2018145135A 2017-09-25 2018-08-01 オーディオ処理装置および方法 Active JP6698125B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/713,757 2017-09-25
US15/713,757 US10491179B2 (en) 2017-09-25 2017-09-25 Asymmetric multi-channel audio dynamic range processing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019062525A JP2019062525A (ja) 2019-04-18
JP6698125B2 true JP6698125B2 (ja) 2020-05-27

Family

ID=65808168

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018145135A Active JP6698125B2 (ja) 2017-09-25 2018-08-01 オーディオ処理装置および方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10491179B2 (ja)
JP (1) JP6698125B2 (ja)
KR (1) KR102122638B1 (ja)
CN (1) CN109561372B (ja)
TW (1) TWI657435B (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11032642B1 (en) * 2020-03-10 2021-06-08 Nuvoton Technology Corporation Combined frequency response and dynamic range correction for loudspeakers
US11317203B2 (en) * 2020-08-04 2022-04-26 Nuvoton Technology Corporation System for preventing distortion of original input signal
CN114125658B (zh) * 2020-08-25 2023-12-19 上海艾为电子技术股份有限公司 动态范围控制电路、音频处理芯片及其音频处理方法
CZ2021188A3 (cs) * 2021-04-15 2022-08-24 KV2 Audio International spol. s.r.o. Kompresor dynamického rozsahu audiosignálu

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002536930A (ja) 1999-02-05 2002-10-29 ザ ユニバーシテイ オブ メルボルン 適応ダイナミックレンジ最適化サウンドプロセッサ
DE10119277A1 (de) * 2001-04-20 2002-10-24 Alcatel Sa Verfahren zur Maskierung von Geräuschmodulationen und Störgeräuschen bei der Sprachübertragung
US7072477B1 (en) 2002-07-09 2006-07-04 Apple Computer, Inc. Method and apparatus for automatically normalizing a perceived volume level in a digitally encoded file
EP1448022A1 (en) 2003-02-14 2004-08-18 GN ReSound A/S Dynamic Compression in a hearing aid
CN100353813C (zh) * 2003-09-01 2007-12-05 联发科技股份有限公司 立体声的人声消除方法及相关装置
ATE457115T1 (de) * 2006-03-31 2010-02-15 Widex As Hörgerät und verfahren zur schätzung der dynamischen verstärkungsbegrenzung in einem hörgerät
RU2417514C2 (ru) 2006-04-27 2011-04-27 Долби Лэборетериз Лайсенсинг Корпорейшн Регулировка усиления звука с использованием основанного на конкретной громкости обнаружения акустических событий
JP4835298B2 (ja) * 2006-07-21 2011-12-14 ソニー株式会社 オーディオ信号処理装置、オーディオ信号処理方法およびプログラム
US8385556B1 (en) * 2007-08-17 2013-02-26 Dts, Inc. Parametric stereo conversion system and method
CN102017402B (zh) * 2007-12-21 2015-01-07 Dts有限责任公司 用于调节音频信号的感知响度的系统
US8085941B2 (en) * 2008-05-02 2011-12-27 Dolby Laboratories Licensing Corporation System and method for dynamic sound delivery
US8229125B2 (en) * 2009-02-06 2012-07-24 Bose Corporation Adjusting dynamic range of an audio system
CN101695148B (zh) * 2009-10-23 2012-09-05 中国科学院声学研究所 一种用于数字助听器的多通道宽动态范围压缩系统
US8600076B2 (en) 2009-11-09 2013-12-03 Neofidelity, Inc. Multiband DRC system and method for controlling the same
US9130527B2 (en) 2010-08-18 2015-09-08 Dolby Laboratories Licensing Corporation Method and system for controlling distortion in a critical frequency band of an audio signal
JP5834088B2 (ja) * 2010-11-29 2015-12-16 ニュアンス コミュニケーションズ インコーポレイテッドNuance Communications,Inc. 動的マイクロフォン信号ミキサ
JP6162254B2 (ja) * 2013-01-08 2017-07-12 フラウンホーファー−ゲゼルシャフト・ツール・フェルデルング・デル・アンゲヴァンテン・フォルシュング・アインゲトラーゲネル・フェライン 背景ノイズにおけるスピーチ了解度を増幅及び圧縮により向上させる装置と方法
FR3020711B1 (fr) * 2014-05-02 2016-05-13 3Db Methode de compression et compresseur de dynamique audio

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019062525A (ja) 2019-04-18
KR20190035460A (ko) 2019-04-03
CN109561372A (zh) 2019-04-02
US10491179B2 (en) 2019-11-26
US20190097595A1 (en) 2019-03-28
KR102122638B1 (ko) 2020-06-15
CN109561372B (zh) 2021-03-19
TW201916006A (zh) 2019-04-16
TWI657435B (zh) 2019-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6698125B2 (ja) オーディオ処理装置および方法
EP2695394B1 (en) Integrated psychoacoustic bass enhancement (pbe) for improved audio
JP4402977B2 (ja) 補聴器における動的圧縮
US6876750B2 (en) Method and apparatus for tuning digital hearing aids
CN1672462B (zh) 音频系统中的小电动转换器的信号强度信息相关控制
JP2000152374A (ja) 自動スピ―カ・イコライザ
US20100215192A1 (en) Method and device for extension of low frequency output from a loudspeaker
JP2010507329A (ja) オーディオ変換器のメモリレス非直線歪みを保証するシステム及び方法
US9552826B2 (en) Frequency characteristic modification device
JP6251054B2 (ja) 音場補正装置及びその制御方法、プログラム
Denk et al. Equalization filter design for achieving acoustic transparency in a semi-open fit hearing device
JP5682539B2 (ja) 音響再生装置
EP3603106B1 (en) Dynamically extending loudspeaker capabilities
CN102576560B (zh) 电子音频设备
JPWO2009008068A1 (ja) 自動音場補正装置
CN111741409A (zh) 扬声器的非线性补偿方法、扬声器设备、装置和存储介质
CN104793525A (zh) 具有限制模块的放大器设备
US20120076324A1 (en) System and methods for applying bass compensation in an automobile
JP2000099039A (ja) 拡声音の明瞭度改善方法及び装置
JP7371065B2 (ja) オーディオ処理装置、およびオーディオ処理方法
US20230069729A1 (en) Method and associated device for transforming characteristics of an audio signal
WO2014130738A1 (en) Sound enhancement for powered speakers
US9473869B2 (en) Audio signal processing device
CN117412222A (zh) 基于广义传递函数的空间自适应声辐射校准方法及系统
Niewiarowicz et al. Subjective Evaluation of Directional Properties of Loudspeaker Systems with the Analog and Digital Crossover Networks

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180801

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190726

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190828

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191118

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20191203

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191216

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200403

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200427

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6698125

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250