JPH0351126B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、所定のダイナミツクレンジ内に音声
信号などの可聴波信号レベルを収めるようにした
音声レベル圧縮器に関する。更に詳述すれば、本
発明は一定のダイナミツクレンジ内において可聴
波信号を伝達する際にも、音声信号などのひずみ
や聴感上の異常感を従来に比して著しく軽減させ
るようレベル制御を行う音声レベル圧縮器に関す
る。

従来、音声信号のレベル制御を行うには、充放
電回路の時定数を利用して原信号のレベルに関す
る情報を抽出し、そのレベル情報によつて制御素
子としてのバリオロサ等の可変減衰器の減衰量を
制御し、あるいは、乗算器の増幅度を制御し、も
つてレベル制御の目的を達成していた。

しかし、かかる従来のレベル制御方式では、信
号レベル圧縮伸長の効率が低く、しかもその効率
を高めようとすれば、必然的に充放電回路の時定
数を小さい値にせざるを得ないので、その結果と
してひずみの増大を招いていた。また、充放電回
路の時定数のうち放電時定数の影響により、振幅
の大きいインパルス性信号による制御素子の減衰
量（あるいは増幅度）の変動が“ポンピング”と
呼ばれる信号レベルの変動感を聴感上生じさせて
いた。

更に、本出願人による「音声信号レベル制御方
式」（特公昭57−41861号）では上述の欠点を除去
するために、音声信号の信号波形が零レベルの時
間軸と交差する点を境界として当該音声信号を区
切つて順次の制御区間を設け、それら順次の制御
区間毎に抽出した当該音声信号の振幅のピーク値
もしくは自乗平均値に応じてそれぞれの制御区間
におけるレベル制御信号をそれぞれ形成し、それ
ぞれの制御区間における前記音声信号の信号レベ
ルを当該制御区間における前記レベル制御信号に
より制御するようにした音声信号レベル制御方式
を提供している。

しかし、この制御方式によつても音声信号のレ
ベル制御を高速化することが困難であり、殊にテ
レビ音声のレベル圧縮を行う場合には、画像との
ずれが問題となることも考えられる。

本発明の目的は、上述の点に鑑み、レベル制御
に付随して他のひずみや異常感を生ずることな
く、信号レベルの圧縮伸長を効率よく行い得るよ
うにし、且つ導入された入力信号が出力端子から
出力されるまでの遅延時間を最小にするようにし
た音声レベル圧縮器を提供することにある。

かかる目的を達成するために、本発明では、音
声信号の信号波形が零レベルの時間軸と交差する
点を境界として当該音声信号を区切つて順次の制
御区間を設け、それら順次の制御区間毎に抽出し
た当該音声信号における振幅のピーク値に応じて
それぞれの制御区間におけるレベル制御信号をそ
れぞれ形成し、それぞれの制御区間における音声
信号レベルを当該制御区間におけるレベル制御信
号により制御するようにした音声レベル圧縮器に
おいて、上述したレベル制御信号を記憶しておい
て、最も新しい制御区間における音声信号の信号
レベルを当該制御区間におけるレベル制御信号を
含めた過去ｍ個のレベル制御信号に対し、ピーク
振幅値における最大値もしくは、自乗平均の最大
値あるいは加重平均によりレベル制御信号を決定
するような別個の関数を適応する（ｍ重マルコフ
過程となる）ように構成する。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。

第１図は、本発明を適用した音声レベル圧縮器
の一実施例を示す。ここで、１は入力部、２は制
御区間決定部、３は制御情報抽出部、４は記憶遅
延部、５は圧縮（伸長）比決定・制御信号作成を
行う制御量決定部、６は読出し／書込み制御部、
７は導入した信号間で乗算を行う制御部、８は出
力部を示す。

第１図示の構成において、まず入力部１に入力
音声信号Sinを導入し、所定の処理（例えばアナ
ログ・デジタル変換処理）を行つた後に制御区間
決定部２，制御情報抽出部３および記憶遅延部４
に対して同時に出力信号を送出する。ここで、説
明の都合上、制御区間決定部２および制御情報抽
出部３に導入される信号S_Aを制御用信号と呼び、
記憶遅延部４に導入される信号S_Bを被制御用信号
と呼ぶ。

そして、制御区間決定部２においては、音声信
号の信号波形が零レベルの時間軸と交差する点に
挾まれる１区間ないし複数の区間毎に当該制御用
信号S_Aを区切つて制御区間を順次設定する。

これと同時に、制御情報抽出部３では、制御区
間決定部２により設定された制御区間内における
入力音声信号のピーク振幅値を抽出すると共に、
過去ｍ個のピーク値を逐次記憶していく。

そして、これらｍ個のピーク値に対してその最
大値を求め、あるいは自乗平均値の最大値もしく
は加重平均を求めることによりレベル制御信号S_L
（図示せず）を形成する。すなわち、制御情報抽
出部３からのかかる抽出出力を圧縮／伸長比決定
部（すなわち、制御量決定部）５に導き、信号レ
ベル値に対応して予め順次に設定されている圧縮
（伸長）比のうち、入力される抽出レベル情報に
対応した圧縮（伸長）比を選定し、その圧縮（伸
長）比に対応し且つそれぞれの制御区間内におい
ては変化することのない一定の圧縮／伸長制御信
号S_Cを形成し、これを制御部７に送出する。

また被制御信号S_Bを記憶遅延部４に導入して、
圧縮／伸長制御信号S_Cが抽出されるまでの一定時
間だけ遅延を行う。

そして、制御区間に対応して記憶遅延部４に記
憶されている被制御用信号S_Bを制御量決定部５か
らの圧縮／伸長制御信号S_Cの始端に対応して読出
し（S_B′）、制御部７に導入する。

制御部７においては、上述した圧縮／伸長制御
信号S_Cと被制御信号S_B′との乗算を行い、もつて
引き続く制御区間毎に入力音声信号Sinのレベル
制御を行う。すなわち、制御部７からの乗算出力
を出力部８に導入し、レベル制御された出力信号
として順次に取出す。

第２図は、第１図に示した音声レベル圧縮器を
デジタル形音声レベル圧縮器に適用した詳細な構
成例を示す。第２図示の構成においては、まず入
力音声信号sinをAD変換器９を用いてデジタル信
号に変換する。一般的に、音声信号に対しては
50KHzのサンプリングによる16ビツト程度のデジ
タル信号とすればよいので、800Kビツト／秒程
度のＡ／Ｄ変換出力音声信号が得られる。

Ａ／Ｄ変換器９から送出される一方の信号S_B
を、ランダム・アクセス・メモリ（RAM）１
０，書き込みアドレスカウンタ１３および読み出
しアドレスカウンタ１４から成る記憶遅延部に導
入すると同時に、他方の信号S_Aをピーク値検出
部１１および零交差点検出部１２に供給する。

零交差点検出部１２においては、デジタル入力
信号の正負を表わすサインビツトが正から負へ、
および負から正へ変化するのに応じて出力パルス
を発生させ、もつてピーク値検出部１１、ｍ区間
のピーク値保持レジスタ１５、制御量決定部１６
に制御区間情報を与える。ここで、ｍの値はスピ
ーチ，音楽等のソースにより異なるが、概ね８〜
30となる。

制御量決定部１６は、零交差点検出部１２から
送出される制御区間情報に同期して、ｍ区間ピー
ク値保持レジスタ１５に記憶されているｍ個のピ
ーク値の最大値もしくは加重平均値を算出し、も
つてレベル制御信号S_Lを送出し、圧縮入出力特性
を書き込んだ制御量用ROM１７のアドレスを指
定し、その制御量用ROM１７の出力信号（すな
わち、圧縮／伸長制御信号）S_Cを乗算器１８の乗
数として与える。

一方、RAM１０と書き込みアドレスカウンタ
１３と読み出しアドレスカウンタ１４とにより構
成される記憶遅延部は、書き込み時と読み出し時
に所定の時間遅れが生ずるよう構成する。すなわ
ち、各カウンタ１３および１４は、それぞれの初
期値を任意に設定することにより、遅延時間を任
意に設定してリングカウンタとなるように使用す
る。また、RAM１０は順次書き変えられるよう
に構成する。

乗算器１８は、Ｄ／Ａ変換器１９の取り込みタ
イミングに同期してRAM１０から遅延デジタル
音声信号を読み出し、これを被乗数とし、制御量
用ROM１７の出力信号S_Cである乗数との乗算を
行い、ダイナミツクレンジを圧縮した音声信号を
Ｄ／Ａ変換器１９から出力する。なお、区間制御
とその区間における制御量（乗数）との同期は、
中央制御２０によつて行う。

第３図１〜４は、レベル制御信号S_Lの具体例を
説明する図である。換言すれれ本図は、ｍ＝８の
多重マルコス過程となるようにしてピーク値を決
定する方法を示す図である。

本図１は入力された音声信号Sin（50Hz〜10K
Hz）を示す。従つて、この音声信号における最長
周期は20ミリ秒、零レベルクロス点に挾まれた制
御区間の最長周期は10ミリ秒となる。本図２に示
したT₁，T₂，…Ｔはそれぞれ制御区間決定部２
（第１図参照）によつて決定される制御区間を示
す。なお、制御区間T₁より以前の音声信号は零
レベルを維持しているものとする。

第３図３は、同図２に示した各制御区間内にお
けるピーク電圧値を示す。ここで〜は、各々
の制御区間名を表わしているものとする。

第３図４は、各々の制御区間におけるレベル制
御信号S_L（第２図参照）を示す。既に述べたとお
り、第１制御区間以前のピーク電圧値は零であ
ることから、第１制御区間におけるレベル制御
信号S_Lは、第１制御区間における電圧値そのも
のとなる。

同様にｍ＝８（第２図に示すｍ区間ピーク値保
持レジスタ１５参照）であることから、第２制御
区間のレベル制御信号S_Lは、第１制御区間に
おけるピーク電圧と同じ値を採る。

以下、同様にして第３区間ないし第10区間
におけるレベル制御信号S_Lは、第３制御区間のピ
ーク電圧と同じ値を有する。

ところが、第11区間におけるレベル制御信号
S_Lは、第５制御区間のピーク電圧と同じ値を採
る。その理由は、ｍ＝８に設定してあるので、第
４区間ないし第11区間（統計、８区間分）に
おいては、第５区間におけるピーク電圧が最大
ピーク電圧値となるからである。よつて、第12区
間における制御レベル信号S_Lも、同様に、第５
制御区間におけるピーク電圧値を有する。

以上述べたとおり、本発明によれば、入力音声
信号を順次の制御区間毎に区切り、それぞれの制
御区間内においては一定で変化のないレベル制御
を行うことになるので、制御レベルの変化は入力
音声信号波形が零レベルとなる各制御区間の境界
のみで生ずることになる。

従つて、レベル制御された出力音声信号の制御
区間内における信号波形は入力音声信号の信号波
形と全く相似となり、信号波形の変化は信号波形
自体が零レベルとなる各制御区間の境界において
のみ生ずることになる。かくして、聴感上何らの
異常感も生じることがない。すなわち、各制御区
間の境界ではレベル制御された出力音声信号波形
が零レベルとなり、その前後における信号波形の
傾斜のみが入力音声信号波形とは相違することに
なるので、従来に比べ、レベル制御に付随して生
ずるひずみや異常感は大幅に軽減されることにな
る。

また、従来から知られているレベル制御、すな
わちアナログ信号の形態のままにて信号波形のレ
ベル変化に追随して行うレベル制御に比べて、本
発明の如く信号波形の零交差点毎にデジタル乗算
を行う形態のレベル制御においては極めて速いレ
ベル制御が可能となるので、信号レベルの圧縮，
伸長の効率を極めて大とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である音声レベル圧
縮器を示すブロツク図、第２図は第１図の詳細回
路図、第３図１〜４は、レベル制御信号S_Lの具体
例を説明する図である。 １……入力部、２……制御区間決定部、３……
制御情報抽出部、４……記憶遅延部、５……制御
量決定部、６……読出し／書込み制御部、７……
…制御部、８……出力部、９……Ａ／Ｄ変換器、
１０……ランダム・アクセス・メモリ、１１……
ピーク値検出器、１２……零交差点検出器、１３
……書込みアドレスカウンタ、１４……読出しア
ドレスカウンタ、１５……ｍ区間ピーク値保持レ
ジスタ、１６……制御量決定部、１７……制御量
用ROM、１８……乗算器、１９……Ｄ／Ａ変換
器、２０……中央制御部、S_A，S_B，S_B′，S_C，
S_L，Sin……信号。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可聴波信号の零レベルクロス点に挾まれた単
   位区間を検出する手段と、 前記単位区間を１単位区間だけ逐次ずらしなが
   ら、連続するｍ個の前記単位区間内でピーク振幅
   値を検出して所定の演算処理を施す制御手段と、 前記可聴波信号を所定期間だけ遅延させる遅延
   手段と、 前記制御手段から出力されるレベル制御信号を
   乗数とし、前記遅延手段から出力される可聴波信
   号を被乗数として乗算を行う乗算手段を備え、 前記可聴波信号のダイナミツクレンジを圧縮す
   るようにしたことを特徴とする音声レベル圧縮
   器。