JPH0982019A - 音声レベル制御装置及び音声レベル制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 音声記録装置等に用いる音声レベル制御装置
において、入力音声の状況に応じた細かい追従制御を可
能にする。 【解決手段】 ＣＨ１及びＣＨ２の音声信号は固定ゲイ
ンの増幅回路１１，１２により増幅され、可変減衰器１
３により適切なレベルに調整される。そして、ＡＤ変換
回路３，４によりデジタル化されＤＳＰ５に取り込まれ
る。ＤＳＰ５はデシタル音声信号の所定の期間毎のピー
ク値Ｄ３を検出し、マイクロコンピュータ６へ与える。
マイクロコンピュータ６は、ピーク値Ｄ３と所定のしき
い値との大小関係に応じて、複数個の立ち上がり係数と
立ち下がり係数の中から一つの立ち上がり係数又は立ち
下がり係数を選択して減衰器制御用データＤ５を作成
し、可変減衰器１３の減衰量を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、音声信号記録装置
等に用いて好適な音声レベル制御装置及び音声レベル制
御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、音声信号記録装置は、この装置
の記録可能なダイナミックレンジを越えるような大入力
の音声をそのまま記録すると再生音声の品質が著しく低
下するため、このダイナミックレンジを越えたレベルの
音声が入力されたときには、この入力レベルに応じて速
やかに音声増幅回路のゲインを下げ、その後入力レベル
が小さくなったときにはゲインを元の値に復帰させるよ
うに動作する音声レベル制御装置を内蔵している。

【０００３】そして、このような音声レベル制御装置で
は、収録対象が電話あるいは会議等における人の会話で
ある場合には、上記のゲインを元の値に復帰させるとき
の復帰速度を大きく設定しておくことにより、収録対象
の音声を常に一定の大きさで記録できるように構成され
ている。しかし、収録対象が、例えば、拍手のような破
裂音と川のせせらぎのような低レベルの定常音とが混在
する音源である場合には、上記のように復帰速度を大き
く設定しておくと破裂音に応じて川のせせらぎの音のレ
ベルがふわふわしてしまう不自然な収音になるという問
題が生ずる。

【０００４】これに対し、上記の復帰速度を小さく設定
しておけば、このような問題は起きないが、例えば、収
録対象が川のせせらぎで、かつ、この収録の最中に花火
のような破裂音が１回だけ発生したときには、ゲイン
が、この破裂音に応じたレベルに直ちに下げられて川の
せせらぎの音を十分な大きさで収録できず、しかも、復
帰速度が遅いため破裂音が発生する以前のレベルまでゲ
インが戻るのに時間がかかるという問題がある。

【０００５】そこで、従来、アナログの音声レベル制御
装置では、以上のような復帰速度の問題を解決するため
に２重時定数による制御を採用している。これは、瞬間
的な大音量に対してはレベル制御の追従性を速くし、定
常的またはある一定時間以上継続されるエネルギーの大
きな音に対しては追従性を遅くするものであり、ゲイン
制御信号を生成する際の音声の検波回路に、２つの時定
数の異なるアナログの積分回路を組み合わせて用いてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな２重時定数回路を用いた音声レベル制御装置では、
積分時定数が２つしか選べないため、入力音声の状況に
応じた細かい追従制御が不可能であった。また、アナロ
グ回路で構成されているため個々の部品のバラツキによ
る特性の差が無視できなかった。

【０００７】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、入力音声の状況に応じた細かい追従制
御が可能な音声レベル制御装置及び音声レベル制御方法
を提供するものである。

【０００８】また、本発明は部品のバラツキによる影響
を受けることなく、かつＳ／Ｎを向上させた音声レベル
制御装置及び音声レベル制御方法を提供するものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明に係る音声レベル制御装置は、入力される音
声信号のレベルを調整する第１の手段と、第１の手段か
ら出力される音声信号から所定の期間毎のピーク値を検
出する第２の手段と、複数個の立ち上がり係数と立ち下
がり係数とを有し、第２の手段が検出したピーク値と所
定のしきい値との大小関係に応じて一つの立ち上がり係
数又は立ち下がり係数を選択して前記第１の手段に対す
るレベル制御信号を作成する第３の手段とを備えること
を特徴とするものである。

【００１０】ここで、しきい値を越える時間にしたがっ
て係数を選択することが好適である。また、しきい値の
上下にヒステリシス幅を設けることにより、しきい値付
近でのレベル変動を抑圧することが望ましい。さらに、
第２の手段をデジタルシグナルプロセッサで構成し、第
３の手段をマイクロコンピュータで構成することによ
り、ソフトウェアで処理することが好適である。これに
より、ハードウェアを簡略化し、特性のバラツキを抑え
ることができる。

【００１１】本発明に係る音声レベル制御方法は、音声
信号の所定期間毎のピーク値を検出し、このピーク値と
所定のしきい値との大小関係に応じて、複数個の立ち上
がり係数と立ち下がり係数の中から一つの立ち上がり係
数又は立ち下がり係数を選択して前記音声信号のレベル
を制御することを特徴とするものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明を適
用した音声レベル制御装置の構成を示すブロック図であ
る。この音声レベル制御装置は、チャンネル１及びチャ
ンネル２の各アナログ入力音声信号のレベルを最適なレ
ベルに調整する電圧制御増幅回路（ＶＣＡ）１，２と、
これらの増幅回路１，２から出力されるアナログ音声信
号Ａ１，Ａ２を所定の周波数、例えば３２ｋＨｚでサン
プリングして約３１．３μｓの周期のディジタル音声信
号を出力するＡＤ変換回路３，４と、これらのＡＤ変換
回路３，４から出力されるデジタル音声信号Ｄ１，Ｄ２
から１／１５０ｓ毎の音声レベルのピーク値Ｄ３を検出
するデジタルシグナルプロセッサ（以下ＤＳＰという）
５と、ＤＳＰ５から出力される音声レベルのピーク値Ｄ
３を用いてゲイン制御用データＤ４を生成するマイクロ
コンピュータ（以下マイコンという）６と、ゲイン制御
用データＤ４をアナログ化して電圧制御増幅回路１，２
のゲイン制御電圧Ａ３に変換するＤＡ変換回路７とから
構成されている。

【００１３】図２は本発明を適用した音声レベル制御装
置の他の構成を示すブロック図である。ここで、図１と
同一の部分には同一の番号が付してある。この音声レベ
ル制御装置は、チャンネル１及びチャンネル２の各アナ
ログ入力音声信号に固定のゲインを与える増幅回路１
１，１２と、増幅回路１１，１２の出力を最適なレベル
に調整する可変減衰器１３とを備えている。つまり、図
１におけるゲイン制御が可能な増幅回路に代えて、ゲイ
ンが固定の増幅回路と減衰量が可変な減衰器とを備えて
いる。また、可変減衰器１３はマイコン６が出力する減
衰器制御用データＤ５により減衰量が調整される。その
他の構成は図１と同一である。以下の説明はこの音声レ
ベル制御装置に関するものである。

【００１４】次に、図３及び図４を参照しながら図２に
おけるＤＳＰの処理について説明する。まず、ステップ
Ｓ１，Ｓ２において入力されるデジタル音声信号Ｄ１，
Ｄ２の絶対値｜Ｄ１｜，｜Ｄ２｜を取り出す。次に、こ
れらの絶対値を比較し、小さくないほうをＫ１とする
（ステップＳ３〜Ｓ５）。そして、Ｋ１をピーク値レジ
スタに書かれている値であるＫ２と比較し、Ｋ２がＫ１
以上でない場合、すなわちＫ１がＫ２を越えていればピ
ーク値レジスタの値をＫ１に書き換える（ステップＳ
６，Ｓ７）。そして、サンプルカウンタの値を１インク
リメントする（ステップＳ８）。

【００１５】次に、サンプルカウンタの値を見て、１／
１５０ｓに対応するサンプル数に達していたら、その時
にピーク値レジスタに書かれている値をＤ３としてマイ
コン６へ出力する（ステップＳ９，Ｓ１０）。そして、
その時のＫ１の値によりピーク値レジスタを更新した
後、サンプルカウンタを０にリセットする（ステップＳ
１１，Ｓ１２）。

【００１６】以上の処理により１／１５０ｓ毎にＬ，Ｒ
チャンネルのサンプルのピーク値Ｄ３が検出され、マイ
コン６へ送られる。

【００１７】図５及び図６はマイコン６の処理を示すフ
ローチャートである。また、図７はアタック動作を説明
するためのタイミング図の一例であり、図８はリカバリ
ー動作を説明するためのタイミング図の一例である。以
下これらの図を参照しなから図２の音声レベル制御装置
におけるマイコン６の処理について説明する。なお、こ
の処理は１／１５０ｓ毎に実行される。

【００１８】まず、図５のステップＳ１において、ＤＳ
Ｐ５から前サンプルの減衰器制御用データで減衰された
Ｄ３（ｔ）の値を入力する。そして、ステップＳ２でこ
の値がゲイン制御のＡＧＣポイントＫにヒステリシス幅
ΔＫを加えた値である（Ｋ＋ΔＫ）を越えているかをど
うかを判断する。

【００１９】ステップＳ２における判断の結果、（Ｋ＋
ΔＫ）を越えていればステップＳ８へ移行し、高速アタ
ック係数Ｃ１（ｔ）、中速アタック係数Ｃ２（ｔ）、及
び低速アタック係数Ｃ３（ｔ）を算出する。Ｃ１（ｔ）
はＣ１（ｔ−１）に高速アタック時定数（＝−Ｘｄｂ／
ｓ）を掛け算したものであり、Ｃ２（ｔ）はＣ２（ｔ−
１）に中速アタック時定数（＝−Ｙｄｂ／ｓ）を掛け算
したものであり、Ｃ３（ｔ）はＣ３（ｔ−１）に低速ア
タック時定数（＝−Ｚｄｂ／ｓ）を掛け算したものであ
る。ここで、Ｘ＞Ｙ＞Ｚである。

【００２０】ステップＳ８で高速、中速、低速のアタッ
ク係数を算出した後、ステップＳ１３でその中の最小値
を選択して減衰係数データＧ（ｔ）とし、ステップＳ１
４で対数変換等を行ない減衰器制御用データＤ５（ｔ）
として出力する。図７の例では、Ｃ１（ｔ）、Ｃ２
（ｔ）、Ｃ３（ｔ）の内、Ｄ（ｔ）が最小になるＣ１
（ｔ）をＧ（ｔ）として選択し、高速アタック係数で急
速にレベルを低下させている。

【００２１】ステップＳ２における判断の結果、（Ｋ＋
ΔＫ）を越えていない場合にはステップＳ３で（Ｋ−Δ
Ｋ）より小さいかどうかを判断する。ステップＳ３にお
いてＤ３（ｔ）が（Ｋ−ΔＫ）より小さいと判断された
場合には、ステップＳ４において前サンプルのゲインデ
ータＧ（ｔ−１）が１であったかどうかを判断する。ゲ
インデータが１であったということは減衰させなかった
ということである。

【００２２】ステップＳ４においてＧ（ｔ−１）が１で
あったと判断された場合には、ステップＳ９でＣ１
（ｔ）＝Ｃ２（ｔ）＝Ｃ３（ｔ）＝１に設定する。この
場合、Ｓ１３においてもＧ（ｔ）＝１が選択されるの
で、減衰させない状態が続く。入力信号のレベルが（Ｋ
−ΔＫ）を下回っている状態が続いているときは、この
ように減衰させずに通過させる。

【００２３】ステップＳ４においてＧ（ｔ−１）が１で
ないと判断れれた場合には、ステップＳ５へ移行し、こ
こでＣ３（ｔ−１）とＣ２（ｔ−１）の大小関係を比較
する。ここで、Ｃ３（ｔ−１）＞Ｃ２（ｔ−１）と判断
された場合には、ステップＳ６においてＣ１（ｔ−１）
とＣ２（ｔ−１）とを比較する。ここで、Ｃ２（ｔ−
１）＞Ｃ１（ｔ−１）と判断された場合、すなわちステ
ップＳ５の判断結果と合わせてＣ３（ｔ−１）＞Ｃ２
（ｔ−１）＞Ｃ１（ｔ−１）と判断された場合には、ス
テップＳ１２へ移行して通常のリカバリー動作を行な
う。

【００２４】ステップＳ１２では、高速リカバリー係数
Ｃ１（ｔ）、中速リカバリー係数Ｃ２（ｔ）、及び低速
リカバリー係数Ｃ３（ｔ）を算出する。Ｃ１（ｔ）はＣ
１（ｔ−１）に高速リカバリー時定数（＝＋Ｌｄｂ／
ｓ）を加算したものであり、Ｃ２（ｔ）はＣ２（ｔ−
１）に中速リカバリー時定数（＝＋Ｍｄｂ／ｓ）を加算
したものであり、Ｃ３（ｔ）はＣ３（ｔ−１）に低速リ
カバリー時定数（＝＋Ｎｄｂ／ｓ）を加算したものであ
る。ここで、Ｌ＞Ｍ＞Ｎである。

【００２５】ステップＳ１２でリカバリー係数を算出し
た後、前述したステップＳ１３、Ｓ１４の処理により減
衰器制御用データＤ５（ｔ）を出力する。ステップＳ５
でＣ３（ｔ−１）≦Ｃ２（ｔ−１）と判断され、さらに
ステップＳ７でＣ１（ｔ−１）＜Ｃ３（ｔ−１）と判断
された場合、すなわちＣ２（ｔ−１）≧Ｃ３（ｔ−１）
＞Ｃ１（ｔ−１）と判断された場合もステップＳ１２へ
移行し、前述した通常のリカバリー動作を行なう。

【００２６】つまり、Ｃ１（ｔ−１）が、Ｃ１（ｔ−
１）、Ｃ２（ｔ−１）、及びＣ３（ｔ−１）の最小値で
あった場合にはステップＳ１２へ移行し、通常のリカバ
リー動作を行なう。これに対して、Ｃ１（ｔ−１）がこ
れらの値の最小値でなかった場合には、ステップＳ１１
へ移行してスローなリカバリー動作を行なう。ステップ
Ｓ１１では、Ｃ２（ｔ）及びＣ３（ｔ）を算出し、Ｃ１
（ｔ）を算出しない。したがって、次のステップＳ１３
では、Ｃ２（ｔ）及びＣ３（ｔ）の最小値をＧ（ｔ）と
して選択する。

【００２７】以上説明したリカバリー処理によるリカバ
リー動作の一例を図８に示す。この図において、太い実
線で結ばれた×は実際のＤ（ｔ）のレベル変化であり、
細い実線で結ばれた黒丸はＣ１、Ｃ２、Ｃ３の中で選択
されなかった係数によるレベル変化である。この図に示
すように、常にＣ１、Ｃ２、Ｃ３のリカバリー係数の
内、最小値を選択することによりＣ１→Ｃ２→Ｃ３の順
で滑らかにリカバリーが行なわれる。

【００２８】以上Ｄ（ｔ）がヒステリシスの範囲Ｋ±Δ
Ｋから外れている場合について説明した。この範囲に入
っている場合には、ステップＳ１０へ移行し、Ｃ１
（ｔ）＝Ｃ１（ｔ−１）、Ｃ２（ｔ）＝Ｃ２（ｔ−
１）、Ｃ３（ｔ）＝Ｃ３（ｔ−１）に設定する。すなわ
ち、前のサンプルのときと同じ減衰量に設定する。これ
により、ＡＧＣポイント付近でのレベル変動を抑えてい
る。

【００２９】実際のゲイン制御動作では、前述したアタ
ック、リカバリーが連続して行なわれる。そして、アタ
ック回数が多い程係数Ｃ２及びＣ３が下がり、その後の
リカバリーでは係数Ｃ２及びＣ３によるリカバリー時間
が長くなる。

【００３０】以上説明した処理の要点を整理すると以下
のようになる。 Ｄ（ｔ）が（Ｋ＋ΔＫ）を越えた時には、高速アタ
ック係数Ｃ１でアタックを行ない、急速に入力レベルを
下げ、歪みを抑える。

【００３１】 ＡＧＣポイントＫにはヒステリシス±
ΔＫを設けて、ＡＧＣポイント付近のレベル変動を抑え
る。 Ｄ（ｔ）が（Ｋ−ΔＫ）より下がった時には、Ｃ１
（高速）→Ｃ２（中速）→Ｃ３（低速）と係数を変化さ
せ、徐々にリカバリーを行なうことで、聴感上の変化を
滑らかにする。

【００３２】 のアタックとのリカバリーには相
関性があり、（Ｋ＋ΔＫ）を越えるレベルが大きい程、
また越える回数が多い程、その後のリカバリー時間が長
くなる。逆に、越えるレベルが小さい程、また越える回
数が少ないほど、リカバリー時間が短くなる。これによ
って、従来のアナログのレベル制御装置と同様な多重時
定数の効果を実現している。

【００３３】なお、前記実施の形態ではＣ１、Ｃ２、Ｃ
３の３個の係数を用いたが、４個以上の係数を用いた場
合も同様にして実現できる。また、以上に説明した実施
の形態は、２チャンネルの音声を記録するものである
が、本発明は、これ以外の任意のチャンネル数の音声を
記録する装置にも適用することができる。

【００３４】なお、本発明を適用できる音声記録装置と
しては、アナログ録音あるいはデジタル録音を問わず様
々な装置が挙げられるが、この他にビデオテープレコー
ダあるいはビデオディスク等のように画像と共に音声を
記録する装置にも適用できる。

【００３５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、入力音声の状況に応じた細かい追従制御が可能と
なる。また、部品のバラツキによる影響を受けることな
く、かつＳ／Ｎを向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した音声レベル制御装置の構成を
示すブロック図である。

【図２】本発明を適用した音声レベル制御装置の他の構
成を示すブロック図である。

【図３】ＤＳＰの処理を示すフローチャートの一部であ
る。

【図４】ＤＳＰの処理を示すフローチャートの残りの一
部である。

【図５】マイコンの処理を示すフローチャートの一部で
ある。

【図６】マイコンの処理を示すフローチャートの残りの
一部である。

【図７】アタックを動作を説明するためのタイミング図
である。

【図８】リカバリーを動作を説明するためのタイミング
図である。

【符号の説明】

１，２…電圧制御増幅回路、５…ＤＳＰ、６…マイコ
ン、１３…可変減衰器

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力される音声信号のレベルを調整する
   第１の手段と、 前記第１の手段から出力される音声信号から所定の期間
   毎のピーク値を検出する第２の手段と、 複数個の立ち上がり係数と立ち下がり係数とを有し、前
   記第２の手段が検出したピーク値と所定のしきい値との
   大小関係に応じて一つの立ち上がり係数又は立ち下がり
   係数を選択して前記第１の手段に対するレベル制御信号
   を作成する第３の手段と、 を備えることを特徴とする音声レベル制御装置。
2. 【請求項２】 しきい値を越える時間にしたがって係数
   を選択する請求項１に記載の音声レベル制御装置。
3. 【請求項３】 しきい値の上下にヒステリシス幅を設け
   た請求項１に記載の音声レベル制御装置。
4. 【請求項４】 第２の手段をデジタルシグナルプロセッ
   サで構成した請求項１に記載の音声レベル制御装置。
5. 【請求項５】 第３の手段をマイクロコンピュータで構
   成した請求項１に記載の音声レベル制御装置。
6. 【請求項６】 音声信号の所定期間毎のピーク値を検出
   し、前記ピーク値と所定のしきい値との大小関係に応じ
   て、複数個の立ち上がり係数と立ち下がり係数の中から
   一つの立ち上がり係数又は立ち下がり係数を選択して前
   記音声信号のレベルを制御することを特徴とする音声レ
   ベル制御方法。