JPH05508760A - ダイナミックレンジ圧縮 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ’（＋９”’）Ｉｙ７’；。

この発明は音声信号のダイナミックレンジ圧縮に関係しており、音声信号の通常 のＡＭ及びＦＭ放送についての並びに高品質ディジタル音声放送（ＤＡＢ）につ いての使用に適している。

通常のＡＭ及びＦＭ音声送信においては相当量の背景雑音がある。この理由のた めに、非常に低い振幅の信号（小声の信号）は増幅されて送信の残留雑音レベル より相当に上になり、従って受信機において聴取可能になる。この増幅が信号全 体に適用されたとすれば、比較的高い振幅の（大声の）信号の振幅は受容不可能 なほど高くなるであろう、それゆえ、増幅（利得）は大声部分で低減されなけれ ばならない、すなわち、信号全体のダイナミックレンジは小声信号のレベルを高 め且つ大声信号のレベルを低めることによって圧縮されなければならない。すべ ての放送番組が広いダイナミックレンジを持っているわけではな（、大抵の場合 、送信機の過変調を防止するリミタがピークを制御することにより番組ダイナミ ックス（デエナーミク）を圧縮することを可能にすれば十分であると考えられる ０時には特許品の圧縮装置がリミタの前に使用される。しかしながら、これらの 装置は、「本格的な」音楽におけるひどく目立つ効果を持っている０本格的な音 楽のダイナミックレンジ圧縮は通常、例えば、ダイナミックレンジが圧縮される べきである音楽作品に通じており且つ目立たない調整をすることのできるスタジ オマネージャによって行われる。

現在の放送標準ではハイファイファンは、ある程度の圧縮を必要とする放送媒体 の限界のために、−スタジオにおける高品質の原素材、例えばコンパクトディス ク、において演じられた作品の全ダイナミックレンジを受信することができない 。

これは種種の聴取者の要求間の妥協を表している０時には、圧縮の程度は聴取者 の大多数が家庭又は自家用車のどちらにいると予想されるかに依存して一日中で も変更される。どのような方策が採用されても、すべての聴取者を常に満足させ ることは不可能である。

ディジタル音声放送がこれと関連した補助的なデータチャネルを有していて、こ れがダイナミックレンジ又は圧縮関係情報を搬送し得ることが示唆されている。

それゆえ、信号のダイナミックレンジを聴取者の要求に適応させることができる ような回路構成を受信機が装備することが可能であろう０例えば、全ダイナミッ クレンジで送信される信号は、聴取者によりそのように指図されたならば、受信 機が例えば２０ｄＢまでダイナミンクレンジを圧縮することができるような圧縮 制御信号と共に送信され得るであろう。別の方法として、圧縮信号が放送されて ハイファイ受信機を持っている聴取者が圧縮の全部又は一部分だけ信号のダイナ ミックレンジを再伸長するようにその受信機を設定することが可能であろう。圧 縮制御信号は、例えば、２４ビット毎秒の固定レートで送られ得るであろう。

スタジオマネージャの代わりにディジタル信号処理装置（ＤＳＰ）を用いた信号 のダイナミンク圧縮のための技法が開発されてきている。これは信号のダイナミ ックレンジを圧縮し且つ又圧縮の程度を示す制御信号を与えるために使用される ことができる。放送者はその場合原初信号及び制御信号か又は圧縮信号及び制御 信号かを送信することができる。受信機はその場合要求に応じて信号の圧縮又は 再伸長を行うことができる。

この発明の採択実施例はスタジオマネージャの行動に非常に近位している信号の ダイナミックレンジを圧縮するためのシステムを提供する。特にこのシステムは 録音データにおいて再生されている音声標本のかなり先の点を見越して比較０徐 々の利得調整を上下に行う。

ダイナミックレンジ圧縮のための通常の機器は、典型的には数ミリ秒の程度の、 非常に短い先取り時間を信号に組み込んでいるにすぎない。それゆえ、信号の利 得における変更は信号の振幅における変化を生じたときに行われ、そしてこの過 程は所定の圧縮法則に従った迅速利得調整を行う直送式利得ホロワを本質的に含 んでいる。そのような技法においてはクレシェンドが近づいているとき又は信号 の振幅の徐々の低下が近づいているときを検出するために信号の更に先を見るた めの余地がない、それゆえにこの処理法はスタジオマネージャの行動をまねるこ とができない。

この発明のダイナミックレンジ圧縮技法のための典型的な先取り時間は３秒であ ろう、しかしながら、このシステムはピアニシモ楽節のレベルを上げるために又 はフォルティシモのレベルを下げるために約２０秒はどを必要とするが、これは ピアニシモからフォルティシモまでのプログラムにおけるグイナミノク変化が非 常に速くない場合のことであって、速い場合にはより迅速な適応が徐々の変化に 優先する。

この過程の使用はＣＤプレーヤからプログラムチェーンへの３秒の遅延の導入を 意味する。これは処理装置をＣＤ＠御回路と結合して、プレーヤに３秒前に「キ ューアップ」を与え、音声の最初の３秒を処理装置のデータバンファに保持する ことによって回避され得るであろう。

表１は放送者に利用可能な全及び減少ダイナミックレンジに対する多数の選択肢 を要約しており、圧縮データ信号は（広いダイナミックレンジを持ったコンパク トディスク又は他の録音賃料に対してだけでなく）プログラム出力全体に適用さ れたときの各選択肢の潜在的利点及び欠点を伴っている。

表　１ 選　択　肢　利点（＋）及び欠点（−）全及び減小レンジ　すべての聴取者を満 足させない（−）間の妥協　全ダイナミックレンジが活用されない（−）制御信 号を伴った　すべての聴取者を満足させられる（＋）全グイナミノクレ　特別の 受信機処理なしで全レンジがすべての聴取者にンジ　利用可能である（＋） 減小ダイナミックレンジを要求する聴取者は受信機に特別の処理を必要とする（ −） 制御信号が導出されている間すべての送信に遅延（３Ｓ）が導入される（−） 制御信号を伴った　すべての聴取者を満足させられる（＋）減小ダイナミック　 ハイファイ受信機（特別の処理）を持った聴取者にはレンジ　全レンジが利用可 能である（＋）特別の処理なしですべての聴取者に減小ダイナミックレンジが利 用可能である（＋） ダイナミック圧縮器によりすべての送信に遅延（３ｓ）が導入される（−） 制御信号を伴わな　全レンジがすべての聴取者に利用可能である（＋）い全ダイ ナミック　ダイナミックレンジを要求する聴取者は受信機に更にレンジ　多くの 処理を必要とする（−）送信に付加的な遅延はないが、ダイナミックレンジを減 小した受信機は３ｓ遅延を導入する（＋）第１の選択肢、すなわち全及び減小ダ イナミックレンジ要件間の妥協を表す程度にすべての信号を圧縮するというもの は欠点だけを提供する。最も重要なことに、それは他の場合には利用可能である ような全ダイナミックレンジを楽しむことができることをすべての聴取者に与え ない。

第２及び第３の選択肢は遅延を導入するが、これは問題、ギルチャースト（Ｇｉ ｌｃｈｉｒｓｔ）、　Ｎ、　Ｈ，Ｃ，、１９９１を引き起こすことがある。放送 動作における遅延、ＡＥＳ第９０回大会（バリ　１９９１）、ＡＥＳリプリント 第３０３３号、放送者及び聴取者がこれらの問題に耐えることができるような程 度は決定されていない、しかしながら、「芸術的」圧縮過程を用いて達成された 減小ダイナミンクレンジ、及び全ダイナミックレンジは聴取者に利用可能にされ 得る。全ダイナミックレンジが放送されるならば、多くの（あるいはすべての） 携帯用及び移動式受信機は圧縮処理を組み込むことを必要とする。実際にはこれ は大抵の受信機が特別の処理を組み込むことを意味する。圧縮プログラムが放送 されるならば、多分ハイファイ受信機だけが特別の処理を必要とする。

最後の選択肢、すなわち制御信号を伴わないプログラムの全ダイナミックレンジ は、付加的な遅延が受信機の前の放送用チェーンに導入されないので、放送者に は動作上非常に魅力的である。放送センタにおいて存在するのと同し高品質信号 が利用可能であるので、受信機は、思うに、同じ「芸術的」ダイナミンク圧縮方 法を用いてダイナミックレンジを減小することができるであろう、しかしながら 、受信機において必要とされる特別の複雑性は極端に費用がかかるであろう。

そうであるならば、それは劣った圧縮アルゴリズムの採用に至り得るであろう。

放送者により創作された「ライブ（生）」プログラム賃料のダイナミックレンジ がすべての聴取者にとって満足であること、及びダイナミックレンジの減小を必 要とするのは（ＣＤのような）広いダイナミックレンジを持った録音賃料だけで あることを仮定すれば、表１に記載された選択肢はＣＤ及び類似の録音資料だけ に通用すると考えられ得るであろう、利点及び欠点の大部分はなお当てはまるで あろうが、第２及び第３選択肢において述べられた遅延は、録音資料の再生中に だけ導入されるであろうから、もはや重要ではないであろう、第４選択肢の場合 には、受信機は永久に遅延（典型的には３秒）を組み込むか又は要求に応じて遅 延を入れたり外したりすることを必要とするであろう、前者の構成はすべての音 声信号を遅延させることになり、従って新しい送信の選択時に、又「オン」に切 換え時に変更されたプログラムの前に遅延が存在することになり、後者は圧縮過 程がオフに切り換えられるときには常に数秒のプログラムの喪失の危険性がある 。

すべての選択肢は利点及び欠点を持っており、従って最良の選択は受信機におけ る処理の費用及び遅延の重要性又は不都合のような要因に依存することになる。

この発明は今言及が行われるべきである添付の諸請求項においてそれの種種の態 様において定義されている。

採択されたダイナミックレンジ圧縮システムのより詳細な説明が今度は諸図面を 参照して与えられるが、この諸図面において、図１は三つのダイナミックレンジ 圧縮法則を示しており、図２は典型的な未圧縮及び圧縮信号レベルのプロットを 示しており、又は図３はこの発明を具体化したシステムの構成図を示している。

この発明のダイナミックレンジ圧縮の方法は技術に通じた人には明らかであるよ うな方法でディジタル信号処理装置（ＤＳＰ）準拠式ハードウェアにおいて実施 されることができる。

この方法は圧縮されるべきである音声データを「窓（ウィンドウ）」で先取りす ることによってスタジオマネージャの規制及び行動をまねしようとする。これは 音声データを遅延装置に通して、時点ｔｏにおける利得が計算されているときに プログラムがｔｏを越えた期間の間音量レベル又は音を調べることができる。

この方法は一連の規則及び「動機づけ」によりこれらに異なった優先権を割り当 てて実施される。最大の優先権は明らかに、通常のシステムにおいては外部リミ タがカットインするようなレベルに又はディジタルシステムにおいてはピークク リンピング及び結果として生じるひどいひずみが生じるようなレベルに音声が達 するのを阻止することである。

この方法は事前設定の圧縮法則を用いて音声データの「窓」又はブロックに対す る理想的な利得を計算することによって機能する。そのような圧縮法則の例は図 １ａ）、ｂ）及びＣ）に示されている。これらは所与の入力レベルに対する所望 の出力レベルを与える。この方法は音声データを窓で先取りしてＤＳＰが接近す る音響レベルの適度の警報を有するようにするごとによって機能する。ＤＳＰは そこで利得の調整を開始して、所定の上方限界を越えるビークレベルを停止し又 は低レベル信号が雑音へと消失するのを停止するために利得におけるある変化が 必要とされるときに滑らかな遷移が行われるようにすることができる０通常その ような方法は音声信号の過渡グイナミノクスを考慮に入れている間に音声データ が圧縮されることを可能にする。

の窓における音響のピークレベルを計算することによって機能する。この方法は 次に事前設定の圧縮法則、例えば図１に示されたもの、を用いてピークレベルの ための理想的利得を計算する。ピークレベルが所定の上方限界を越えているなら ば、利得を減小してピークが到達したときにその限界より下にピークを保つ０通 常の状況においては利得は圧縮法則から導出された理想値にゆっくりと調整され る。利得はピークレベルが到達したときに、ブロックの終わりが到達したときに 、又はブロックが再生された後のある時点においてその理想値に達するように調 整されることができる。ピークレベルが所定の上方限界に達することになってい ない状況においてはこの方法は出力信号に加えられる利得こう配を調整して音楽 の過渡グイナミノクスを維持するのを助けるように構成されることができる。例 えば、利得はグイナミノクスが減損の危険にある場合には平たんに保持されれば よい。

望ましくは、利得変化を滑らかにするために、窓を音響ファイルへと標本化する ために使用される遅延より多い遅れが利得こう配に課せられる。それゆえ、利得 制御信号により生成される利得の増大のレートは窓に対する理想的利得がその窓 の送信後まで到達しないようになっている。

理想的と思われる一つの考え方は音響作品の最大ピークに間して圧縮を適用し、 次に「レンジ持上げ」を行って圧縮作品の全体がダイナミックレンジの最適部分 に置かれるようにするという考え方である。この考え方は処理されている音楽の 特性を考慮していないので不適当である。適度に小さいダイナミックレンジを持 っている静かなソナタは一定の利得を全体的に適用することによってスタジオマ ネージャのガイドラインの範囲内に置かれることができる。問題はこの品目が異 常に大音で鳴り始めたときに発生する。多くの静かな声楽曲を伴った品目は、小 声が大声に対して異なった音声特性を持っているので特に被害を受け、従って、 音声の量が作品の性質に整合しないだけでなく、音声もその音量では不自然に響 くであろう、このために作品をダイナミックレンジの最大音部分までレンジ持上 げすることは悪い考え方である。スタジオマネージャのガイドラインのより良い 模倣はできるだけ小さい利得変化を用いることによって得られる。

明らかである一つの事はディジタル的に計算されたパルス式音符の音量とピーク プログラム計（ＰＰＭ）の変位との間には大きい不一致があることである。一定 音量の一様保持音符が通用されるときには、ディジタルピークとｐｐｍ読みとの 間の関係は定義するのが容易である。しかしながら、音符が短い接続時間（く１ ００ｍ５）を持っているときには、ＰＰＭにおける読みは無期限に保持された同 じ音符に対するそれよりもはるかに小さい、この新しい方法はＰＰＭの特性を非 常によく総合的に扱っており、この応用では不一致は無視可能である。

この発明を具体化した方法の採択された第１及び第２レベルの規則は下に要約さ れている。

第ルベル規則及び利得調整を支配する優先権１、窓における接近するピークが現 在の利得において上方ＰＰＭ限界を越えるならば、利得を滑らかに調整して、ピ ークが上方限界の内側にちょうど入るようにする。

２、すべての他のレベルに対して利得は窓におけるピーク音量に対して決定され たような所定の圧縮規則（圓１を見よ）から計算された理想的利得の方へ滑らか に調整される。

第２レベル規則 この規則は圧縮されている品目の過渡ダイナミックスに対する減損を最小化しよ うと努めるために第２レベル規則に重畳される。

１、音量が上方ＰＰＭ限界を越えそうにないならば、利得は音量の過渡的増大中 子たんに保持される。これは利得減小が既に進行中であるときでさえも適用され る。

２、利得は音符の不自然な一様保持を阻止するのを助けるために音量の過渡的減 小中子たんに保持される。これは利得の増大が進行中であるときでさえも適用さ れる。

次はこの発明を具体化した方法及びシステムの使用から生じる諸特徴である。

１、定義可能な圧縮法則、−棒保持音調に対する入力及び出力レベル間の関係は 最も音楽的に受入れ可能な圧縮法則を使用可能にするためにＰＰＭ値に関して定 義されることができる。

２、内部ＰＰＭシンセサイザ、この方法はレベルが圧縮法則に関して指定される のを可能にするために内部ＰＰＭシンセサイザを組み込んでいる。

３、最大上方及び下方利得こう配制限。典型的には７２　ｄ　Ｂ／ｓｉｎの現在 の最大上方及び下方利得こう配制限は、音響レベルが所定の上方限界を越えよう としているときを除いてはこの方法があまりにも急速に利得を変化させるのを阻 止する。

’ＡｄＢ毎秒の変化率が典型的な利得こう配に対して良好な結果を与えることが 判明している。

４、利得こう配の自動計算。この方法はできるだけゆっくりと利得を変化させな がらダイナミックレンジ圧縮を行うために必要とされる利得こう配を自動的に計 算する。

５、クリンピングの発生を防止するためのリミタ、この方法のＰＰＭ関係音量計 算が音響データにおける鋭いスパイクを見落とした場合に、リミタは０．２５秒 の期間にわたって信号ピークを制限することによりクリッピングが処理ループの 内側で発生しないことを保証する。

６、利得特性曲線を滑らかにするだめの遅れ。この方法は利得こう配に遅れを加 えるが、これば圧縮限界の外側の過渡的ダイナミックスの減損を最小化するのを 助ける。利得こう配は前の値と計算値との間の差の若干の小部分を変化きせる。

７６例えば３秒の遅延を伴った、「ライブ」プログラムの圧縮。すべての利得計 算及び出力発生は数秒の遅延を組み込んだ一つの主処理ループの内側で、事前に 品目全体の試聴を必要とすることなく行われるので、この方法はスタジオ又は放 送センタにおいて圧縮を「ライブ（生）で」行うシステムにおける設置のための ユニットとして容易に実現されることができる。

８、品目の開始時におけるデフオールド利得信号の設定、大抵の品目の開始信号 レベルを圧縮されるように適合させるべきレベルを与えるためにデフオールド設 定がシステムへプログラムされる。

この発明を具体化したシステムの構成図が図３に示されており、これは遅延器４ に供給される入力信号２を含んでいる。この遅延器４の出力は利得調整器６への 入力を与えるが、この調整器は又別の入力により利得調整信号を受けて、利得調 整された出力８を供給する。記憶装置１０は入力２に結合されていて、少なくと も遅延器４により遅延が課せられているかぎりデータのブロックを記憶する。

この遅延は典型的には３秒の長さである。入力２により受信された音声データは 、例えば０．２５秒の持続時間の、より小さいブロックにおいて記憶装置１０へ 読み込まれる。各ブロックが読み込まれるにつれて、現存するブロックは記憶装 置を通して押しやられるが、若干のものはその端部が失われる。

ピーク包絡線検出器１２はブロックにおける信号レベル、すなわち、ブロックと 同じＰＰＭ読みを与えるような１キロヘルツにおける一様保持正弦波のディジタ ルレベル、にＰＰＭ関係づけされる配列を生成する。ＰＰＭの特性はＰＰＭの遅 延及び釈放時間を模擬することによって合成される。しかしながら、模擬されな い一つの事はＰＰＭの行過ぎ特性であり、従ってシステムが多くの短持続時間ピ ークを持った音楽を処理しているときでは０．５ｄＢまでの実際及び合成ＰＰＭ 値間に不一致があるであろう。

ピーク高検出器１４は窓走査ルーチンを行うが、これは記憶装置１０からの遅延 した音声を調べて、システムにより生成された現在の利得を用いて所定の上方限 界を越える最初のピーク包絡線を見つけるものである。この点の位置は窓におけ る最高ピークの位置及び大きさであるように記録される。ピークしきい値設定器 １６はピークが所定の上方限界を越えたときを決定するために使用される。

ピークが所定の上方限界を越えたならば、ブロックにおけるそれの位置がピーク しきい値設定器１６により利得こう置針算器１８に供給され且つ理想的利得計算 器２０は適用可能な圧縮法則に従って、所定の限界を越えるピークを阻止するた めに利得に対してどのような調整が行われるべきかを計算する。

利得こう置針算器１８は次に利得に対して行われる必要のある調整のレートを計 算して、制御信号を利得調整器６に供給し、必要な調整を行う。

これは、所定の上方限界を越える最初のピークが出力に到達する時点までに利得 が既に、窓における最大ピークを所定の限界の下に持ってくるのに必要とされる レベルまで低くされていることを保証する。

他方、窓における最高ピークが現存の利得設定値において所定の上方限界より小 さければ、それの位置及び大きさは理想的利得計算器２０及び利得こう置針算器 １８へ直接送られる。これらはそこで利得調整器６のための利得調整の所要レー トを計算する。利得調整器６のためのこの制御信号は利得を窓のための理想的利 得の方へ徐々に移動させる。それはこの理想的利得の方へ所望の任意のレートで 移動するように設定されることができるが、少なくとも標本他意持続時間の長さ をとることが望ましい。

理想的利得計算器２０は図１に例が与えられている事前設定の圧縮法則を用いて 動作する。現在の利得設定値における信号の入力値は入力／出力関係が定義され ている一連の点と比較される。理想的利得はそれらの間の関係を補間することに よって見いだされる。

窓における最大ピークが入力信号の雑音しきい値の下にある通常の状況において は理想的利得はゼロとして定義される。利得こう置針算器１８はピーク高検出器 １４が音声データの窓を走査したときにこの検出器により生成された時間（距離 ）、及び理想的利得計算器２０の出力値を用い、それに応答してブロック長当り のデシベル単位で対数こう配を生成する。この利得こう配は次に事前設定の利得 限界内にあることを検査され、そしてシステムが音楽のダイナミックスを減損す る危険がある場合には、すなわち利得こう配の極性が音響データの瞬時包絡線に 対して反対の方間に移動している場合にはゼロにされるであろう、利得こう置針 算器１８はそのような状況においては利得を平たんに保持する。

利得調整に付加的な遅延を含むように利得こう置針算器１８と利得調整器６との 間に更なる遅延を与えることができる。

次に利得調整器６における現在の利得設定値及び利得こう配から新しい利得が計 算される。利得に適用され得る減衰には制限がないが、最大値、例えば１０ｄＢ は大抵の適用に対して十分である。利得は又、ディジタル領域内にクリ７ビング を生しさせる危険がある場合には制限される。

０．２５秒ブロックのデータの記憶装置１０への移動のために、適用されている 利得こう配は遅延期間の全体にわたって変化し、且つこの期間の各ブロックに適 用されるべき利得こう配はこのブロックが遅延器４から出て来たときに実際上実 現されるにすぎない、それゆえ、データの移動のために３秒ブロックに対する調 整の平滑化がある。これはシステムにより処理されるときの音楽における任意の 音調ひずみを最小化する。

図３に関して説明されたシステムは明らかにこの発明を具体化した基本的システ ムにすぎず、論述された方法の種々の特徴を実現するために種々の変更が可能で ある。

そのようなシステムが放送送出前に音声信号を圧縮するために使用されるとすれ ば、上に論述された送信のための種々の可能性を利用することができるであろう 、第１に、信号は全及び減小ダイナミックレンジ間のどこかの、その圧縮形式に おいて送信されることができるであろう、第２に、信号は利得調整器６により行 われる利得調整を伴うことなく且つ別のデータチャネルにおける利得こう置針算 器１８からの制御信号を伴って送信されることができるであろう、第３に、信号 はその利得を調整されて且つ別のデータチャネルにおける制御信号を伴って送信 されることができるであろうし、そして最後に、信号はその全ダイナミックレン ジで且つ制御信号なしで送信されることができるであろうし、又受信機には受信 信号を圧縮するための選択肢をリミタに与えるために図３のものに類似した回路 部を準備すればよいであろう。

実験により判明したことであるが２０秒の窓長がスタジオマネージャの手法に類 似し、た圧縮を生じることになる。この長さの遅延は、この大きさの遅延が容易 に通常のラジオ運用に組み入れられ得ないので、放送前に作品全体を試聴するこ とを必要とするであろう、音楽はコンピュータに記録され、処理され、再生さ娠 そして放送のために（例えばディジタル音声テープに）再録音されなければなら ないであろう、より簡単な選択肢は、音楽を「ライブ（生）でＪ圧縮することが できるような、はるかに短い遅延を組み込んだ処理装置をコンパクトディスクプ レーヤと送信チェーンとの間に挿入することであろう、約３秒の遅延は通常のラ ジオ番組作成操作に組み入れるのにあまり困難ではないであろう。

ダイナミックレンジ圧縮技法の開発中これは異なった形式の音楽の多くの試験作 品について使用され、そしてこの技法に対して特に困難であるユニの場所が発見 された。明らかに短い先取り時間で動作しているときには、この技法の鋭敏さは 音量の突然の上昇が発生したときに制限される０問題は又静かなピアノ作品を圧 縮するときに生じたが、これはピアノ和音がゆっくりとしだいに弱まるときにこ の技法がしばいａり得を上げようとして、不自然な一様保持（サスティン）を生 じる結果になるからであった。これと戦うために、減衰する音符を認識する少し の符号が書かれていて、計算された利得が正であるならば、その期間中利得を平 たんに保持した。これはこの問題に対処したが、「より跳躍性の」利得特性を導 入した。しかしながら、この場合における利得の急速な変化は大抵聞き取れず、 ピアノ音符の自然な包絡線の保持をかなり改善した。

この方法の最後の主要な開発は使用者定義可能な圧縮法則の包含であった。これ は入力／出力関係がある確度で定義されることを可能にする。最初、ＰＰＭ、２ 及び６の圧縮限界の外側の音楽を圧縮するだけである圧縮法則が使用された（図 １ａに示されたように第１法則）、シかしながら、この法則はこれらの限界の外 側の音楽のグイナミノクスをあまりにも多くそこなう傾向があった。例外的に広 いダイナミンクレンジを持った品目を圧縮しようとするときには、第３法則（図 ＩＣを見よ）に類似した圧縮法則がこの品目の総合的な平衡を保持するために必 要とされる。しかしながら、この法則はより小さいダイナミンクレンジの品目を 、スタジオマネージャのガイドラインを満たすために必要とされるよりも多く圧 縮させる。これら二つの法則についての実験後、より小さいダイナミツフレいて 不都合に機能した。放送の目的のために、すべてにうまく対処する法則が必要と され、従って第３法則が最もよい競争者であるように思われる。

図２はカール・オルフによるカーミナ・プラーナからの「オー・フオルツーナ」 た利得を、且つ第３のものは圧縮された品目を示している。これらの図表は明ら 保つように且つ圧縮法則から定義されたようなピークに対する理想的利得に向か しかし大音の突然の過渡現象が音楽に生じたときには必然的に若干の過渡的ダイ 置を最適化することを可能にするであろう、しかし大多数の状況に対しては、こ の方法は一組のパラメータにうまく対処するはずである。

第３図 要　約　書 音声信号は、典型的には数秒の長さの、音声信号のブロックをまず標本化するシ ステムにより圧縮されたそれのダイナミックレンジを持っている。このブロック における信号のレベルが解析されて理想的レベルがそのブロックに対して計算さ れる０次に、そのブロックに適用される利得を、計算された理想的信号レベルを 与えるために必要とされる利得の方へ調整する利得制御信号が導出される。

国際調査報告 嶺−ｊＡ＋７１＋１１＋ＰＣＴ／ＧＢ９２１００５０２”””−’＝”””’　 ＰＣＴ／ＧＢ　９２１００５０２

Claims (29)

【特許請求の範囲】
1. １．音声信号のブロックを標本化する段階、音声信号のこのブロックに対する理 想的信号レベルを導出する段階、及びこのブロックに適用される利得を前記の理 想的信号レベルの方へ調整するための利得制御信号を導出する段階、を含んでい る音声信号のダイナミックレンジを圧縮するための方法。
2. ２．理想的レベルを導出する段階が、前記のブロックにおける最大信号振幅を決 定してこれから理想的レベルを導出することを含んでいる、請求項１に記載の音 声信号のダイナミックレンジを圧縮するための方法。
3. ３．理想的レベルが所定の圧縮法則から導出される、請求項１又は２に記載の音 声信号のダイナミックレンジを圧縮するための方法。
4. ４．ブロックの一部分が所定の振幅限界を越えたときに適用される利得を減小す るための更なる利得制御信号を導出する段階を含んでいる、請求項１，２又は３ に記載の音声信号のダイナミックレンジを圧縮するための方法。
5. ５．利得が所定の振幅限界を越える信号レベルを阻止するために十分な時間減小 される、請求項４に記載の音声信号のダイナミックレンジを圧縮するための方法 。
6. ６．少なくとも音声信号の前記のブロックの終わりまでは理想的レベルに達しな いように利得制御信号が導出される、先行するいずれか一つの請求項に記載の音 声信号のダイナミックレンジを圧縮するための方法。
7. ７．音声信号の前記のブロックの実質上終わりまでに理想的レベルに達するよう に利得制御信号が導出される、先行するいずれか一つの請求項に記載の音声信号 のダイナミックレンジを圧縮するための方法。
8. ８．７２ｄＢ毎分の量大率で利得を調整するように利得制御信号が導出される、 先行するいずれか一つの請求項に記載の音声信号のダイナミックレンジを圧縮す るための方法。
9. ９．音声信号の前記のブロックにおける振幅の過渡的増大及び減小中レベルを実 質上一定に保持するように利得制御信号が導出される、先行するいずれか一つの 請求項に記載の音声信号のダイナミックレンジを圧縮するための方法。
10. １０．音声信号の連続した下位ブロックを標本化してこれにより重なりブロック を標本化する段階、及び各重なりブロックに対する利得制御信号を導出する段階 、を含んでいる、先行するいずれか一つの請求項に記載の音声信号のダイナミッ クレンジを圧縮するための方法。
11. １１．音声信号がディジタル信号である、先行するいずれか一つの請求項に記載 の音声信号のダイナミックレンジを圧縮するための方法。
12. １２．音声信号がアナログ信号である、請求項１ないし１０のいずれか一つに記 載の音声信号のダイナミックレンジを圧縮するための方法。
13. １３．音声信号のブロックを標本化するための装値、音声信号のこのブロックに 対する理想的信号レベルを導出するための装置、及びこのブロックに適用される 利得を理想的信号レベルの方へ調整するための利得制御信号を導出するための装 置、を備えている音声信号のダイナミックレンジを圧縮するためのシステム。
14. １４．理想的信号レベル導出装置が、前記のブロックにおける最大音声信号振幅 を決定するための装置を含んでいる、請求項１３に記載の音声信号のダイナミッ クレンジを圧縮するためのシステム。
15. １５．理想的信号レベル導出装置が理想的レベルを導出するために所定の圧縮法 則に従って動作する、請求項１３又は１４に記載の音声信号のダイナミックレン ジを圧縮するためのシステム。
16. １６．音声信号のブロックの振幅が所定の限界を越えたときを検出するための装 置、及び音声信号のその一部分に適用される利得がそれの振幅を所定の限界より 下に減小させるように利得制御信号を調整するための装置、を含んでいる、請求 項１３，１４又は１５に記載の音声信号のダイナミックレンジを圧縮するための システム。
17. １７．利得制御信号導出装置が、少なくとも音声信号の前記のブロックの終わり までは理想的信号レベルに達しないように動作する、請求項１６に記載の音声信 号のダイナミックレンジを圧縮するためのシステム。
18. １８．利得制御信号導出装置が、音声信号の前記のブロックの実質上終わりまで が理想的信号レベルに達するように動作する、請求項１６に記載の音声信号のダ イナミックレンジを圧縮するためのシステム。
19. １９．利得制御信号導出装置が、実質上７２ｄＢ毎分で利得を調整する利得制御 信号を生成するように動作する、請求項１３ないし１８のいずれか一つに記載の 音声信号のダイナミックレンジを圧縮するためのシステム。
20. ２０．利得制御信号導出装置が、音声信号の前記のブロックにおける振幅の過渡 的増大及び減小中信号レベルを実質上一定に保持する利得制御信号を生成するよ うに動作する、請求項１３ないし１９のいずれか一つに記載の音声信号のダイナ ミックレンジを圧縮するためのシステム。
21. ２１．標本化装置が音声信号の連続した下位ブロックを標本化してこれにより音 声信号の重なりブロックを標本化し、且つ利得制御信号導出装置が各重なりブロ ックに対する利得制御信号を導出する、請求項１３ないし２０のいずれか一つに 記載の音声信号のダイナミックレンジを圧縮するためのシステム。
22. ２２．音声信号がディジタル信号である、請求項１３ないし２１のいずれか一つ に記載の音声信号のダイナミックレンジを圧縮するためのシステム。
23. ２３．音声信号がアナログ信号である、請求項１３ないし２１のいずれか一つに 記載の音声信号のダイナミックレンジを圧縮するためのシステム。
24. ２４．請求項１３ないし２３のいずれか一つに記載のダイナミックレンジ圧縮シ ステムを含んでいる送信機。
25. ２５．未圧縮の音声信号及びこれから導出された利得制御信号を送信するために 動作可能である、請求項２４に記載の送信機。
26. ２６．圧縮音声信号及び音声信号を圧縮した対応する利得制御信号を送信するた めに動作可能である、請求項２４に記載の送信機。
27. ２７．請求項１３ないし２３のいずれか一つに記載のダイナミックレンジ圧縮シ ステムを含んでいる受信機。
28. ２８．請求項２５の送信機により送信された未圧縮音声信号及び利得制御信号に 応答し、受信利得制御信号に依存して受信音声信号を圧縮するために動作可能で ある受信機。
29. ２９．請求項２６の送信機により送信された圧縮音声信号及び利得制御信号に応 答し、圧縮音声信号を実質上その全ダイナミックレンジに伸長するために動作可 能である受信機。