KR101085488B1 - 음성신호 처리장치 및 음성신호 처리방법 - Google Patents

음성신호 처리장치 및 음성신호 처리방법 Download PDF

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Abstract

이퀼라이저 및 오토레벨 컨트롤부를 이용해 항상 최대의 다이나믹
레인지를 확보한 다음, 레벨 제어를 실시하는 음성신호 처리장치를 제공한다. 레벨 변환기(7)에서 레벨이 변환되고, 이퀼라이저(3)에 의해서 특정의 주파수 특성이 부가된 출력 신호를 오토레벨 컨트롤부(4)에 공급하는 것으로써, 출력신호의 레벨을 입력 신호 레벨에 따라 제어한다. 즉, 출력 신호 레벨이 허용 범위를 초과하지 않게 신호의 증폭률을 자동적으로 제어한다. 특히, 이 음성신호 처리장치는, 레벨변환기(7)와 레벨 변환기(8)의 게인치와 오토레벨 컨트롤부(4)내의 게인 산출기(5)에서 이용하는 파라미터인 임계치(th)를 사용자에 의해 조작부(11)를 통하여 설정된 이퀼라이저(3)의 설정치인 피크 게인(G)에 따라 컨트롤부(10)에서
가변으로 하고 있다.

Description

음성신호 처리장치 및 음성신호 처리방법{Sound signal processing apparatus and method}
도 1은 제 1실시의 형태의 음성신호 처리장치의 블럭도이다.
도 2는 오토레벨 컨트롤부의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 3은 제 2실시의 형태의 음성신호 처리장치의 블럭도이다.
도 4는 게인 산출기의 블럭도이다.
도 5는 음성신호 처리장치의 동작을 설명하기 위한 스펙트럼도이다.
도 6은 제 3실시의 형태의 음성신호 처리장치의 블럭도이다.
도 7은 게인 산출기의 블럭도이다.
도 8은 음성신호 처리장치의 동작을 설명하기 위한 스펙트럼도이다.
도 9는 음성신호 처리장치의 다른 동작을 설명하기 위한 스펙트럼도이다.
도 10은 제 4실시의 형태의 음성신호 처리장치의 블럭도이다.
도 11은 게인 산출기의 블럭도이다.
도 12는 디지털 증폭기의 블럭도이다.
도 13은 디지털 증폭기에 의해 가변되는 출력 레벨을 나타내는 도이다.
도 14는 제 5실시의 형태의 음성신호 처리장치의 블럭도이다.
도 15는 제 6실시의 형태의 음성신호 처리장치의 블럭도이다.
도 16은 종래의 음성신호 처리장치의 블럭도이다.
도 17은 게인 산출기의 블럭도이다.
도 18은 게인 산출기의 임계치를 설명하기 위한 도이다.
도 19는 종래의 음성신호 처리장치의 동작을 설명하기 위한 스펙트럼도이다.
도 20은 종래의 음성신호 처리장치의 블럭도이다.
도 21은 종래의 음성신호 처리장치의 동작을 설명하기 위한 스펙트럼도이다.
* 부호의 설명 *
1, 21, 31. 음성신호 처리장치 3. 이퀼라이저
4. 오토레벨 컨트롤부 5. 게인 산출기
6. 가변 게인 승산기 7, 8. 레벨 변환기
10. 컨트롤부 11. 조작부
본 발명은, 입력된 음성 신호에 임의의 주파수 특성을 부가하는 주파수 특성 부가 수단과 출력 레벨이 허용 범위를 넘지 않게 신호의 증폭률을 자동적으로 제어하는 오토 레벨 컨트롤 수단으로 이루어지는 음성신호 처리장치에 관한 것으로, 특히 주파수 특성 부가수단의 설정치 및 시스템의 레벨 변환 수단의 값에 따라서, 오토 레벨 컨트롤 수단의 파라미터를 제어하고, 항상 최대의 다이나믹 레인지를 확보하면서 신호의 레벨을 컨트롤하는 음성신호처리 장치 및 음성신호 처리방법에 관한 것이다.
음성 신호에 임의의 주파수 특성을 부가하는 주파수 특성 부가 수단인, 소위 이퀄라이저와 출력 레벨이 허용 범위를 넘지 않게 신호의 증폭률을 자동적으로 제어하는 오토레벨 컨트롤 수단을 이용한 음성신호 처리장치가 음성 재생장치 등에 있어서 종래로부터 사용되고 있다.
특히, 오토 레벨 컨트롤 수단에 관한 기술에 대해서는, 본건 출원인에 의한 특개평 9－93063호 공보에 개시되어 있다. 이 공보에서는, 녹음 장치 등에 있어서, 입력신호의 레벨을 일정화하거나 혹은 과대 레벨의 입력을 제한하는 오토 게인컨트롤 회로로 되어 있다.
도 16에는, 종래의 상기 오토 레벨 컨트롤 수단을 이용한 음성신호 처리장치(50)의 구성을 나타낸다. 도 16에 있어서, 종래의 음성신호 처리장치(50)는 입력 단자(51)로부터 입력되는 디지털 음성 입력 신호(Din)에 임의의 주파수 특성을 부가할 수 있는 이퀼라이저(52)와 그 후단의 오토레벨 컨트롤부(53)로 이루어진다. 이 음성신호 처리장치(50)는 이퀼라이저(52)의 출력 신호 레벨을 기본으로, 오토레벨 컨트롤부(53)의 구성 요소인 게인 산출기(54)에서 산출된 게인을 가변 게인 승산기(55)에 준다. 또한, 본 명세서에 있어서 게인(이득)을 나타내는 수치나 기호는, 특별히 언급하지 않는 이상, 그 단위는 dB(데시벨)이라고 한다. 따라서, 음성신호 처리장치(50)는, 이퀼라이저(52)의 출력 신호의 레벨을 제어하고, 시스템의 디지털 음성 출력 신호(Dout)를 얻을 수 있다. 이퀼라이저(52)의 전단에는, 입력 단자(51)에 공급된 디지털 음성 입력 신호(Din) 의 레벨을 변환하는 레벨 변환기(57)가 설치되어 있다. 또, 오토레벨 컨트롤부(53)의 후단에는, 오토레벨 컨트롤부(53)의 출력의 레벨을 변환하는 레벨 변환기(58)가 설치되어 있다. 이 시스템은, 이퀼라이저(52)로 증폭된 신호가, 출력 신호(Dout)가 될 때 허용 범위를 넘어 왜곡되는 것을 막는 효과가 있다.
도 16의 오토레벨 컨트롤부(53) 내부의 게인 산출부(54)의 구성을 도 17에 나타낸다. 이퀼라이저(52)로 특정의 주파수 특성이 부가된 출력 신호는 입력 단자(59)로부터 입력되고, 대수(Log) 변환부(60)에서 대수로 변환된 값(x)로 되어 가산기(61)에 공급된다. 가산기(61)에는, 임계치유지부(62)로부터 임계치(th)도 부(負)부호가 부가되어 공급되고 있다. 따라서, 가산기(61)는 상기 대수로 변환된 이퀼라이저의 출력 신호(값x)와 상기 임계치(th)의 차분을 연산한다. 이 종래예에서 말하는 임계치(th)란, 오토레벨 컨트롤부(53)가 출력할 수 있는 최대 레벨을 의미하고, 오토레벨 컨트롤부(53)의 입출력 특성을 나타낸 도 18중의 임계치(th)에 해당하는 것이다. 가산기(61)에 의해 연산된 차분은 －1을 계수로서 승산하는 승산기(63)에 공급된다. 또, 가산기(61)에 의해 연산된 차분은, 스위치(65)의 스위치 전환 제어 신호의 기본으로도 된다. 승산기(63)는 상기 차분에 -1을 승산해 역대수 변환(Anti-Log) 부(64)에 공급한다. 역대수 변환부(64)는, －1이 승산된 상기 값(x)를 역대수치로 되돌리고, 스위치(65)의 피선택 단자(65a)에 공급한다. 스위치(65)는 상기 피선택 단자(65a) 외에 피선택 단자(65b)를 갖고 있다. 피선택 단자(65b)는 계수 1을 보관 유지하고 있는 계수유지부(66)에 접속되고 있다. 이 때문에, 스위치(65)는, 상기 차분에 근거한 변환 제어 신호에 따라서 가동 절편(65c)을 피선택 단자(65a) 또는 피선택 단자(65b)에 전환 접속하는 것에 의해서, 스위치 출력을 상기 역대 수치 또는 계수 1의 어느 쪽으로 한다. 상기 차분은 전술한 것처럼 상기 이퀼라이저의 출력 신호(값x)와 상기 임계치(th)의 차분(x-th)으로서 가산기(61)에 의해 출력되고 있다.
이 차분(x-th)이 0보다 커질 때((x-th)＞0), 즉 상기 값x의 레벨이 임계치(th) 보다 큰 경우, 이 차분은 스위치의 가동 절편(65c)을 피선택 단자(65a)에 접속시키는 전환제어 신호가 되고, 스위치(65)의 가동 절편(65c)을 피선택 단자(65a)에 접속시킨다. 이것에 의해, 게인 산출부(54)는 상기 도 16의 가변 게인 승산기(55)에 대해서, 상기 이퀼라이저의 출력 신호와 임계치(th)와의 차분을 억제하는 값을 준다. 또, 차분(x-th)이 0이하일 때((x-th)≤0), 즉 상기 값x의 레벨이 임계치(th)보다 작은 경우, 이 차분은 스위치(65)의 가동 절편(65c)을 피선택 단자(65b)에 접속시키는 전환 제어신호가 되어, 스위치(65)의 가동 절편(65c)을 피선택 단자(65b)에 접속시킨다. 이것에 의해, 게인 산출기(54)는 상기 도 16의 가변 게인 승산기(55)에 대해서 1배의 게인을 준다.
이러한 구성의 음성신호 처리장치(50)에 있어서, 0 dB플랫의 음성 입력 신호가 들어 온때, 도 19(1)과 같이 피크치에서 G의 게인을 가지는 주파수 특성이, 도 16의 이퀼라이저(52)에 있어서 부가되었다고 한다. 도 19는 어느 순간의 스펙트럼을 나타내고 있고, 횡축은 주파수, 세로축은 레벨이다. 이 때, 도 16의 레벨 변환기(57)의 게인치를 -A, 레벨 변환기(58)의 게인치를 A(G≤A)로 고정치로 한다. 도 16의 출력 신호(Dout)가, 레벨 변환기(58)에 있어서 A의 게인을 부가해도 0 dB 를 넘어 왜곡되지 않게 하려면, 도 17의 임계치(th)는 -A로 할 필요가 있다.
이 계에 있어서, 0 dB 플랫의 신호를 입력했을 때의 도 16중의 (1), (2), (3)에서의 출력이 도 19의 (1), (2), (3)이 된다. 우선 도 16의 레벨 변환기(57)에서 0 dB플랫의 입력 신호가 A만큼 감쇠된 후에, 이퀼라이저(52)에 의해 피크치(G)의 게인을 가지는 주파수 특성이 부가된다(1). 그 후, 출력 신호(56)가 레벨 변환기(58)에 있어서 A의 게인을 부가해도 0 dB 를 넘어 왜곡되지 않게, 도 16의 오토레벨 컨트롤부(53)에 의해 레벨 제어가 행해진다. 이 때, 오토레벨 컨트롤부(53)내의 가변 게인 승산기(55)에 게인 산출부(54)로부터 주어지는 값은, 이퀼라이저(52)의 출력의 피크 레벨이(－A＋G), 도 17의 임계치(th)의 값이 -A이기 때문에, 도 17에 의해서((－A＋G－(－A))×(－1))에서 -G가 되어, 도 19(1)로부터 G만큼 감쇠된 도 19(2)가 된다. 그리고 최종적으로 레벨 변환기(58)에서 도 19(3)에 나타내는 것같이 A만큼 증폭되어 출력된다. 레벨 변환기(57)의 게인 -A, 레벨 변환기(58)의 게인 A 및 도 17의 임계치(th)인 -A는, 이퀼라이저(52)에서 부가되는 특성에 따르지 않고 항상 일정한다. 이 때문에, G＜A인 경우, 신호 처리 과정에 있어서, 도 19(1)에 나타내는 것같이 (A－G)의 다이나믹 레인지 손실이 발생하고 있는 것을 알 수 있다.
또, 상기 도 16에 나타낸 구성의 음성신호 처리장치(50)에, 계 전체의 음량을 제어하는 볼륨을 부가한 경우에 대해 생각해 본다. 도 20과 같이, 도 16의 시스템의 최종단에 볼륨(59)을 설치하고, 독립으로 제어 가능하게 한다. 이 계에서는, 볼륨(59)이 이퀼라이저 및 오토레벨 컨트롤부와 독립하고 있기 때문에, 레벨 제어가 행해지는가 아닌가는, 신호의 입력 레벨에게만 의존한다. 예를 들면 볼륨(59)의 게인치를 -A로 하면, 이 계에 있어서 0 dB를 입력한 때의 도 20중의 (1), (2)에서의 출력은 도 19와 완전히 같게 되고(도 21(1), (2)에 나타낸다), 도 20의 (3)에서의 출력은 도 19(3)을 도 20의 볼륨(59)의 게인치 -A만큼 변화시킨 것이기 때문에 도 21(3)과 같이 된다. 이 경우 레벨 변환기(58)가 가변이면, 레벨 변환기(58)에서 A만큼 올라가므로 볼륨(9)에서 -A만큼 내리는 것을 알고 있으면 레벨 변환기(58)와 볼륨(59)의 게인치를 0 dB로 설정할 수 있다. 레벨 변환기(58)와 볼륨(59)의 게인치를 0 dB로 설정하는 것으로 출력 신호(Dout)는 0 dB를 넘어 왜곡되지 않게 된다. 이 때문에, 레벨 컨트롤부(53)를 움직이고, 도 21(2)에 나타나는 레벨 제어를 실시할 필요는 없다. 그러나, 실제는 레벨 변환기(57)의 게인 -A, 레벨 변환기(58)의 게인 A 및 도 17의 임계치(th)가 항상 일정하기 때문에, 상술한 것 같은 본래 필요없어야 할 레벨 제어를 실시할 가능성이 있다.
[특허 문헌 1]특개평 9－93063호 공보
그런데, 종래의 이퀼라이저 및 오토레벨 컨트롤부에 의한 음성 신호 처리장치에서는, 상술한 것 같은 다이나믹 레인지의 손실이 발생할 가능성이 있는 것 및불필요한 레벨 제어를 실시할 가능성이 있는 것을 문제로서 들고 있고, 이것들은 신호 처리 과정에 있어서의 음질 열화의 원인이 된다.
본 발명에서는, 상기 이퀼라이저 및 오토레벨 컨트롤부를 이용해 항상 최대의 다이나믹 레인지를 확보한 다음, 레벨 제어를 실시하는 음성신호 처리장치 및 음성신호 처리방법의 제공을 목적으로 한다. 또, 항상 최대의 다이나믹 레인지를 확보하면서, 필요 최소한의 레벨 컨트롤만을 실현하는 음성신호 처리장치 및 음성신호 처리방법의 제공을 목적으로 한다.
본 발명과 관련되는 음성신호 처리장치는, 상기 과제를 해결하기 위해서, 입력된 음성 신호의 레벨을 변환하는 제 1레벨변환수단과, 상기 제 1레벨변환수단의 출력신호에 임의의 주파수 특성을 부가하는 주파수 특성 부가 수단과, 상기 주파수 특성 부가수단에서 주파수 특성이 부가된 신호의 레벨을 제어하는 레벨제어수단과, 상기 레벨제어수단의 출력신호의 레벨을 변환하는 제 2레벨변환수단과, 상기 레벨 제어 수단의 파라미터와 상기 제 1 및 제 2레벨 변환 수단의 게인을 가변하는 제어 수단을 갖추고 있다.
본 발명과 관련되는 음성신호 처리방법은, 상기 과제를 해결하기 위해서, 입력된 음성 신호의 레벨을 변환하는 제 1레벨변환공정과, 상기 제 1레벨변환공정에서 레벨변환된 음성신호에 임의의 주파수 특성을 부가하는 주파수 특성 부가 공정과, 상기 주파수 특성 부가 공정에서 주파수 특성이 부가된 신호의 레벨을 제어하는 레벨제어공정과, 상기 레벨제어공정에서 레벨제어된 신호의 레벨을 변환하는 제 2레벨변환공정을 갖추고, 상기 레벨 제어 공정의 파라미터와 상기 제 1 및 제 2레벨 변환 공정에 있어서의 게인을 가변한다.
본 발명은 주파수 특성 부가 수단 및 주파수 특성 부가 공정과 레벨 제어 수단 및 레벨제어 공정을 갖춘 음성신호 처리장치 및 음성신호 처리방법에 있어서, 레벨 제어 수단 및 레벨 제어 공정에서 이용하는 파라미터와 상기 제1 및 제2의 레벨 변환 수단 및 레벨 변환 공정의 값을 고정이 아니라 가변할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 몇개의 최선의 형태를 설명한다. 우선, 제 1실시의 형태로서 도 1에 나타내는, 음성신호 처리장치(1)를 든다. 이 음성신호 처리장치(1)는, 입력 단자(2)로부터의 디지털 음성 입력 신호(Din)에 임의의 주파수 특성을 부가하는 것이 가능한 이퀼라이저(3)와, 그 후단의 오토레벨 컨트롤부(4)로 이루어진다. 또, 이 음성신호 처리 장치(1)는, 이퀼라이저(3)의 전단에 디지털 음성 입력 신호(Din)의 레벨을 변환하는 레벨 변환기(7)를 설치하고 있다. 또, 오토레벨 컨트롤부(4)의 후단에, 오토 레벨 컨트롤 출력의 레벨을 변환하는 레벨 변환기(8)를 설치하고 있다. 또, 음성신호처리 장치(1)는, 조작부(11)를 통하여 사용자에 의해 조작된 이퀼라이저(3)의 설정치에 따라서 오토레벨 컨트롤부(4)의 파라미터와 레벨 변환기(7) 및 레벨 변환기(8)의 값을 가변하는 컨트롤부(10)를 갖추고 있다. 레벨 변환기(8)에 의해서 레벨이 변환된 디지털 음성 출력 신호(Dout)는, 출력 단자(9)로부터 도출된다.
이 음성신호 처리장치(1)는, 레벨 변환기(7)에서 레벨이 변환되고, 이퀼라이저(3)에 의해 특정의 주파수 특성이 부가된 출력 신호를 오토레벨 컨트롤부(4)에 공급하는 것에 의해, 출력 신호의 레벨을 입력 신호 레벨에 따라 제어한다. 즉, 출력 신호 레벨이 허용 범위를 넘지 않게 신호의 증폭률을 자동적으로 제어한다.
특히, 이 음성신호 처리장치는, 레벨 변환기(7)와 레벨 변환기(8)의 게인치와 오토레벨 컨트롤부(4)에서 이용하는 파라미터를, 사용자에 의해 조작부(11)를 통하여 설정된 이퀼라이저(3)의 설정치인 피크 게인(G)에 따라서 컨트롤부(10)에서 가변으로 하고 있다. 여기서 말하는 피크 게인(G)은, 이퀼라이저(3)에서 설정된 주파수 특성의 제일 게인이 높은 곳이라고 하는 의미이다. 혹은, 주파수 특성의 최대 게인이 되고 있는 곳이라고 바꾸어 말할수도 있다.
또, 음성신호 처리장치(1)가 이퀼라이저(3)의 피크 게인(G)에 근거해 상기 오토레벨 컨트롤부(4)의 파라미터나, 레벨 변환기(7) 및 레벨 변환기(8)의 게인치를 가변으로 하는 것은, 이퀼라이저(3)가 설정된 순간의 타이밍이어도, 혹은 어느 정도의 시간폭을 갖게 해도 괜찮다. 순간의 타이밍에 실시하는 경우, 컨트롤부(10)는 매 싸이클마다 상기 피크 게인(G)을 보고, 상기 파라미터나 레벨 변환기(7) 및 레벨변환기(8)의 게인치를 순간에 가변한다. 어느 정도의 시간폭을 볼 때는, 예를 들면 8 샘플 마다 적분을 실시해 평균 레벨을 본 다음 상기 파라미터나 게인치를 가변한다.
오토레벨 컨트롤부(4)는, 도 2에 나타내는 것같이, 이퀼라이저(3)의 출력 신호 레벨을 후술하는 임계치(th)와 비교하는 비교기(4a)와, 비교기(4a)의 출력에 근거해 상기 이퀼라이저 출력 신호에 가변 게인을 승산하는 가변 게인 승산기(4b)로 이루어진다.
이러한 구성에 의해, 음성신호 처리장치(1)는 이퀼라이저(3)의 출력 신호의 레벨을 제어하고, 시스템의 출력 신호(Dout)를 얻을 수 있다.
이상 설명한 것처럼, 제 1실시의 형태의 음성신호 처리장치(1)에서는, 이퀼라이저(3)의 상기 피크 게인(G)에 따라 컨트롤부(10)가 레벨 변환기(7)와 레벨 변 환기(8)의 게인치를 가변으로 하고 있다. 또, 컨트롤부(10)는, 오토레벨 컨트롤부(4)내의 비교기(4a)에서 이용하는 파라미터인 임계치(th)를, 이퀼라이저(3)의 설정치인 상기 피크 게인(G)에 따라 가변으로 하고 있다. 따라서, 음성신호 처리장치(1)에 있어서, 오토레벨 컨트롤부(4)와 상기 레벨 변환기(7)와, 레벨 변환기(8)로 이루어지는 시스템은, 이퀼라이저(3)에서 증폭되어 출력 단자(9)로부터 출력되는 신호(Dout)가 허용 범위를 넘어 왜곡되는 것을 막을 수 있다.
다음에, 제 2실시의 형태에 대해 설명한다. 이 제 2실시의 형태는 제 1실시의 형태의 음성신호 처리장치(1)와 거의 동일한 구성의 음성신호 처리장치(21)이다. 다른 것은, 오토레벨 컨트롤부(4)의 내부 구성이다.
특히, 이 음성신호 처리장치(21)은, 레벨 변환기(7)와 레벨 변환기(8)의 게인치와 오토레벨 컨트롤부(4)내의 후술하는 게인 산출기(5)에서 이용하는 파라미터인 임계치(th)를 사용자에 의해 조작부(11)를 통하여 설정된 이퀼라이저(3)의 설정치인 피크 게인(G)에 따라 컨트롤부(10)에서 가변으로 하고 있다. 여기서 말하는 피크 게인(G)은, 상술한 것처럼, 이퀼라이저(3)에서 설정된 주파수 특성의 제일 게인이 높은 곳, 혹은 주파수 특성의 최대 게인이 되어 있는 곳이라고 하는 의미이다.
음성신호 처리장치(21)의 오토레벨 컨트롤부(4)는 이퀼라이저(3)의 출력 신호레벨에 근거해 가변 게인을 산출하는 게인 산출기(5)와, 이 게인 산출기(5)에서 산출된 가변 게인이 공급되어 이퀼라이저(3)의 출력 신호에 승산하는 가변 게인 승산기(6)로 이루어진다.
따라서, 음성신호 처리장치(21)는 이퀼라이저(3)의 출력 신호의 레벨을 제어하고, 시스템의 출력 신호(Dout)를 얻을 수 있다. 이 오토레벨 컨트롤부(4)와, 상기 레벨 변환기(7)와 레벨 변환기(8)로 이루어지는 시스템은 이퀼라이저(3)에서 증폭되어 출력 단자(9)로부터 출력되는 신호(Dout)가 허용 범위를 넘어 왜곡되는 것을 막는다. 특히, 이 음성신호 처리장치(21)에서는, 이퀼라이저(3)의 상기 피크 게인(G)에 따라서 컨트롤부(10)가 레벨 변환기(7)와 레벨 변환기(8)의 게인치를 가변으로 하고 있다. 또, 컨트롤부(10)는, 오토레벨 컨트롤부(4)내의 게인 산출기(5)에서 이용하는 파라미터인 임계치(th)를 이퀼라이저(3)의 설정치인 상기 피크 게인(G)에 따라 가변으로 하고 있다.
도 3의 오토레벨 컨트롤부(4) 내부의 게인 산출부(5)의 구성을 도 4에 나타낸다. 입력 단자(12)로부터 공급된 이퀼라이저(3)에서 특정의 주파수 특성이 부가된 출력 신호는, 대수(Log) 변환부(13)에서 대수로 변환된 값(x)로 되고 나서 가산기(14)에 공급된다. 가산기(14)에는, 임계치유지부(15)로부터 임계치(th)도 부(負)부호가 부가되어 공급되고 있다. 따라서, 가산기(14)는, 상기 대수로 변환된 이퀼라이저의 출력 신호(값x)와 상기 임계치(th)의 차분(x－th)을 연산한다. 여기서, 임계치(th)는 상술한 것처럼 이퀼라이저(3)의 피크 게인(G)에 따라서 가변으로 된다.
가산기(14)에 의해 연산된 차분은,－1을 계수로서 승산하는 승산기(16)에 공급된다. 또, 가산기(14)에 의해 연산된 차분은, 스위치(18)의 스위치 전환 제어신호의 기본으로도 된다. 승산기(16)는 상기 차분에 -1을 승산하고 나서 역대수 변환(Anti-Log)부(17)에 공급한다. 역대수 변환부(17)는, －1이 승산된 상기 값x를 역대수치에 되돌리고, 스위치(18)의 피선택 단자(18a)에 공급한다. 스위치(18)는, 상기 피선택 단자(18a) 외에 피선택 단자(18b)를 갖추고 있다. 피선택 단자(18b)는, 계수 1을 보관 유지하고 있는 계수유지부(19)에 접속되고 있다. 이 때문에, 스위치(18)는, 상기 차분에 근거한 전환제어 신호에 따라서 가동 절편(18c)을 피선택단자(18a) 또는 피선택 단자(18b)로 전환접속하는 것에 의해서, 스위치 출력을 상기 역대수치 또는 계수 1의 어느쪽으로서 출력 단자(20)로부터 도출한다.
스위치(18)의 변경은 이하와 같이 된다. 상기 차분은, 상기 이퀼라이저의 출력 신호(값x)와 상기 임계치(th)의 차분(x-th)으로서 가산기(14)에 의해 출력되고 있다. 이 차분(x-th)이 0보다 커질 때((x-th)＞0), 즉 상기 값x의 레벨이 임계치(th)보다 큰 경우, 이 차분은 전환 제어신호의 기본이 되므로, 스위치(18)의 가동 절편(18c)을 피선택 단자(18a)에 접속시킨다. 이것에 의해, 게인 산출기(5)는, 상기 도 3의 가변게인 승산기(6)에 대해서, 상기 이퀼라이저의 출력 신호와 임계치(th)와의 차분을 억제하는 값을 준다. 또, 차분(x-th)이 0 이하일 때((x-th)≤0), 즉 상기 값x의 레벨이 임계치(th)보다 작은 경우, 이 차분에 근거한 전환 제어 신호는, 스위치(18)의 가동 절편(18c)을 피선택 단자(18b)에 접속시킨다. 이것에 의해, 게인 산출기(5)는, 상기 도 3의 가변게인 승산기(6)에 대해서 1배의 게인을 준다.
이러한 음성신호 처리장치(21)에 있어서, 0 dB플랫의 음성 입력 신호가 들어 온 때, 도 3의 이퀼라이저(3)에서의 피크 게인이 기준 레벨로부터 G일 때의 동작에 대해서 도 5를 참조하면서 설명한다. 도 5는 어느 순간의 스펙트럼을 나타내고 있고, 횡축은 주파수, 세로축은 레벨이다.
이 음성신호 처리장치(21)는, 컨트롤부(10)의 제어에 의해, 이퀼라이저(3)의 상기 피크 게인(G)에 따라 레벨 변환기(7)와 레벨 변환기(8)의 게인치를 가변으로 하고, 한편 오토레벨 컨트롤부(4)내의 게인 산출기(5)에서 이용하는 파라미터인 임계치(th)를 상기 피크 게인(G)에 따라 가변으로 하고 있다. 이 때문에, 피크치에서 G의 게인을 가지는 주파수 특성이, 도 3의 이퀼라이저(3)에 있어서 부가되었다고 하면, 컨트롤부(10)의 제어에 따라서 도 3의 레벨 변환기(7)의 게인치는 -G가 되고, 레벨 변환기(8)의 게인치는 G가 된다. 또, 상기 게인 산출기(5)에서 이용하는 임계치(th)는 -G가 된다.
이 계에 대해서 0 dB입력했을 때의 도 3중의 (1), (2), (3)에서의 출력은 도 5의 (1), (2), (3) 같이 된다. 레벨 변환기(7)에서 G의 게인만큼 감쇠된 후에, 이퀼라이저(3)에 의해 피크치에서 G의 게인을 가지는 주파수 특성이 부가되고(도 5(1)), 그 후 출력 신호(Dout)가 레벨 변환기(8)에 있어서 G의 게인을 부가했을 경우도 0 dB를 넘어 왜곡되지 않게, 레벨 컨트롤부(4)에서 -G((－G＋G－(－G))×(－1))에서 -G의 레벨 제어가 행해지고(도 5(2)로부터, 레벨 변환기(8)에서 G의 게인만큼 증폭되어 출력된다(도 5(3)). 도 5(3)에 있어서의 최종적인 출력 레벨은 도 16의 계와 같으면서, 도 5와 상기 종래 기술의 설명에서 이용한 도 19를 비교하면, 도 19(1)에서는 (A－G)의 다이나믹 레인지의 손실이 있는데 대해, 도 5(1)에서 는 이 손실은 발생하게 되지 않고, 신호 처리 과정에 있어서의 다이나믹 레인지 손실은 개선되어 있는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 이퀼라이저(3)에서의 피크 게인(G)에 따라서, 도 3의 레벨 변환기(7)와 레벨 변환기(8)의 게인치 및 도 4의 게인 산출기(5)의 임계치(th)를 가변으로 하는 것으로써, 최대의 다이나믹 레인지를 확보한 다음, 레벨 제어가 실현될 수 있다.
다음에 제 3실시의 형태에 대해 설명한다. 제 3실시의 형태도, 도 6에 나타내는 구성의 음성신호 처리장치(22)이며, 레벨 변환기(7)에서 레벨이 변환되고, 이퀼라이저(3)에 의해 특정의 주파수 특성이 부가된 출력 신호를 오토레벨 컨트롤부(4)에 공급하는 것에 의해, 출력 신호의 레벨을 입력 신호 레벨에 따라 제어한다. 즉, 출력 신호레벨이 허용 범위를 넘지 않게 신호의 증폭률을 자동적으로 제어하는 음성신호 처리장치(22)이다. 도 6에 있어 상기 도 3에 나타낸 음성신호 처리장치(1)와 동일 블록에 대해서는 동일 부호를 교부해 설명을 생략한다. 또, 도 7에는, 게인 산출기(5)의 구성을 나타낸다.
음성신호 처리장치(22)가 상기 도 3에 나타낸 음성신호 처리장치(21)와 다른 것은, 레벨 변환기(8)를 레벨 변환기(7)와 독립해 제어하고 있는 것이다. 즉, 컨트롤부(23)가 레벨 변환기(8)의 값에 따라 도 7의 게인 산출기(5)의 임계치(th)를 가변으로 하고 있는 점이다. 레벨 변환기(7)의 값은, 컨트롤부(23)가 이퀼라이저(3)의 상기 피크 게인(G)에 따라 가변으로 하고 있다.
도 6의 이퀼라이저(3)에서의 피크 게인이 기준 레벨로부터 G일 때, 레벨 변 환기(7)의 게인치는 컨트롤부(23)가 상기 피크 게인에 의해 가변으로 하므로 상기도 3에 나타낸 음성신호 처리장치(21)와 같이 -G로 설정한다.
레벨 변환기(8)에서는, 예를 들면 V(0 dB＜V＜G)만큼 레벨을 변환한다고 한다. 이 계에 대해서 0 dB입력했을 때의 도 6중의 (1), (2), (3)에서의 출력을 도 8 (1), (2), (3)에 나타낸다. 레벨 변환기(7)에서 게인(G)만큼 감쇠된 후에 이퀼라이저(3)에서 피크치로 G의 게인을 가지는 주파수 특성이 부가된다(도 8(1)). 출력 신호(Dout)가, 레벨 변환기(8)에 있어서 V의 게인을 부가했을 경우도 0 dB를 넘어 왜곡되지 않게 하기 위해서는, 임계치(th)를 -V(도 7에 있어서 (－G＋G－(－V))×(－1)로부터)로 설정할 필요가 있고, 도 8(1)로부터 -V의 레벨 제어가 행해지고(도 8(2)), 레벨 변환기(8)에서 게인 V만큼 증폭되어 도 8(3)의 신호를 얻을 수 있다.
또, 동일하게 0 dB입력시에, 예를 들면 레벨 변환기(8)의 게인치를 V＇(V＇＜0dB)로 했을 때의 상기 도 6(1), (2), (3)에서의 출력을 도 9(1), (2), (3)에 나타낸다. 레벨 변환기(7)에서 게인(G)만큼 감쇠된 후에 이퀼라이저(3)에서 피크치로 G의 게인을 가지는 주파수 특성이 부가된다(도 9(1)). 레벨 변환기(8)의 게인치는 V＇(V＇＜0 dB)이고, 이 게인을 부가해도 출력 신호(Dout)가 0 dB를 넘어 왜곡하는 것은 없기 때문에, 레벨 컨트롤부(4)에 있어서 도 9(1)의 신호 레벨을 억제할 필요는 없다. 그 때문에, 이 때의 임계치(th)를 0 dB로 설정하면, 도 9(2)를 얻을 수 있어 레벨 변환기(8)를 통하여, 최종적으로 도 9(3)의 신호가 출력된다. 이것은 입력 신호 레벨이 같아도, 레벨 변환기(8)의 게인치에 의해서 레벨 제어를 실시하는 경우와 실시하지 않는 경우가 있는 것을 나타내고 있다.
종래 기술에서 설명한 도 20의 계에서는, 레벨 제어를 하는지 아닌지는, 신호의 입력 레벨에만 의존하고 있기 때문에, 불필요한 레벨 제어를 행할 가능성이 있던 것에 대해, 도 6의 계에서는, 레벨 제어를 하는지 아닌지는, 신호의 입력 레벨 뿐만 아니라 레벨 변환기(8)의 게인치에도 의존해, 필요 최소한의 레벨 제어만을 실시하는 구성으로 되어 있다.
이상으로부터 제 3실시의 형태의 음성신호 처리장치(22)에서는, 도 8, 도 9의 출력 신호(3)를 얻는 과정에 있어서, 종래의 도 19에 나타낸 것 같은 파라미터 설정에 의한 다이나믹 레인지의 손실이 발생하고 있지 않고, 한편 종래의 도 20의 계와 비교하면 불필요한 레벨 제어도 행하기 때문에, 신호 처리 과정에 있어서의 음질 열화의 개선이 가능해진다.
이와 같이, 음성신호 처리장치(22)는, 컨트롤부(23)가 이퀼라이저(3)의 피크 게인(G)에 따라 도 6의 레벨 변환기(7)의 게인치를 가변으로 하고, 한층 더 레벨 변환기(8)를 독립으로 제어할 수 있도록 하고, 그 레벨 변환기(8)의 게인치에 따라 컨트롤부(23)가 도 7의 임계치(th)를 가변으로 하는 것에 의해, 최대의 다이나믹 레인지를 확보하면서, 필요 최소한의 레벨 컨트롤만을 실시할 수 있다.
다음에 제 4실시의 형태에 대해 설명한다. 제 4실시의 형태도, 도 10에 나타내는 구성의 음성신호 처리장치(31)이며, 레벨 변환기(7)에서 레벨이 변환되어 이퀼라이저(3)에 따라서 특정의 주파수 특성이 부가된 출력 신호를 오토레벨 컨트롤부(4)에서, 출력 신호의 레벨을 입력 신호 레벨에 따라 제어하고, 출력 신호 레 벨이 허용 범위를 넘지 않는 것같이 신호의 증폭률을 자동적으로 제어하고 있다. 게다가 이 음성신호 처리장치(31)는, 최종단에서 음량을 조절할 수 있는 구성이다. 도 10에 있어 상기 도 3, 도 6에 나타낸 음성신호 처리장치(21, 22)와 동일 블록에 대해서는 동일 부호를 붙이고 설명을 생략 한다.
음성신호 처리장치(31)가 상기 도 6에 나타낸 음성신호 처리장치(22)와 다른 것은, 레벨 변환기(8)의 후단에, D／A변환기(33)와 볼륨(34)을 설치한 것이다. 레벨 변환기(8)의 출력은 D／A변환기(33)에 의해 D／A변환되고, 전자 제어 가능한 볼륨(34)에 인도된다.
도 11에 나타내는 게인 산출기(5)는 컨트롤부(32)의 제어에 따라 레벨 변환기(8)의 게인치에 의해 임계치(th)를 가변한다. 레벨 변환기(8)의 게인치는, 볼륨(34)의 설정치에 의해 가변으로 된다. 볼륨(34)의 설정은, 컨트롤부(32)에 접속되어 있는 조작부(11)를 이용한 사용자에 의한 조작에 따르고 있다. 이 때문에, 컨트롤부(32)는 볼륨(34)의 설정치에 의해 레벨 변환기(8)의 게인치를 가변으로 하고, 레벨 변환기(8)의 값에 의해 게인 산출기(5)의 임계치(th)를 가변한다. 레벨 변환기(7)의 게인치는, 컨트롤부(32)가 이퀼라이저(3)의 상기 피크 게인(G)에 따라 가변으로 하고 있다.
이 구성에 있어서, 도 10의 레벨 변환기(8)의 출력(디지털 출력 신호)(Dout)에서의 신호레벨이 0 dB를 넘을 가능성이 있는 경우는, 레벨 변환기(8)의 게인치와 게인산출기(5)의 임계치(th)의 조합으로 전체의 음량을 조절한다. 또, 도 9에서 설명한 것처럼 0 dB를 넘을 가능성이 없는 경우는 볼륨(34)으로 음량을 조정하면, 디지털 데이터상 최대의 다이나믹 레인지를 확보하면서, 필요 최소한의 레벨 컨트롤만을 실시하도록 음량의 조절법이 가능해진다.
또한, 도 10에 있어서, D／A변환기(33) 및 전자 제어가능한 볼륨(34)은 후술 하는 것같이 컨트롤 단자로부터의 입력에 의해서 출력 레벨을 제어할 수 있는 디지털 증폭기(12)로서 구성할 수도 있다. 디지털 증폭기(12)는 도 12에 나타내는 것같이 전원 전압(Vcc)이 공급되는 단자 및 컨트롤 신호(CNT)가 공급되는 단자를 가지는 컨트롤부(35a)와, 입력 신호(Vin)가 공급되는 단자와 출력 신호(Vout)를 출력하는 단자와 접지(GND)되는 단자를 갖추는 증폭기(35b)를 가진다. 증폭기(35b)는 컨트롤부(35a)의 제어에 기초를 두어 입력 신호(Vin)를 증폭해 출력 신호(Vout)로 한다. 컨트롤부(35a)는, 컨트롤 신호(CNT)에 근거해, 디지털 증폭기로의 공급 전압을 제어하는 것으로써, 도 13에 나타내는 펄스 파형의 진폭 레벨(Vp­p)의 값을 바꾼다. 이 때문에, 디지털 앰프(35)는 출력 레벨을 가변으로 할 수 있다.
다음에 제5의 실시의 형태에 대해 설명한다. 제 5실시의 형태는, 도 14에 나타내는 음성신호 처리 장치(41)이다. 이 음성신호 처리장치(41)는 오토레벨 컨트롤부(4)의 출력 레벨을 컨트롤부(10)에 의해 검출하고, 이 검출 레벨에 근거해 오토레벨 컨트롤부(4)의 파라미터와 레벨 변환기(7)및 레벨 변환기(8)의 게인치를 가능하게 하는, 피드백형의 제어를 실시하고 있다. 상기 도 1에 나타낸 음성신호 처리장치(1)가 이퀼라이저(3)의 설정치에 따라 오토레벨 컨트롤부(4)의 파라미터와 레벨변환기(7) 및 레벨 변환기(8)의 게인치를 가변한 것과는 다른 제어 처리 를 실시하고 있다.
따라서, 음성신호 처리장치(41)에 있어서, 오토레벨 컨트롤부(4)와, 상기 레벨 변환기(7)와 레벨 변환기(8)로 이루어지는 시스템은, 이퀼라이저(3)에서 증폭되어 출력 단자(9)로부터 출력되는 신호(Dout)가 허용 범위를 넘어 왜곡되는 것을 막을 수 있다.
또, 상기 제 2실시의 형태의 음성신호 처리장치(21)에 대한 도 15에 나타내는 음성 신호처리장치(42)(제 6실시의 형태)에서도, 오토레벨 컨트롤부(4)의 출력 레벨을 컨트롤부(10)에 의해 검출하고, 이 검출 레벨에 근거해 오토레벨 컨트롤부(4)의 파라미터와 레벨 변환기(7) 및 레벨 변환기(8)의 게인치를 가변으로 할 수 있다.
또, 오토레벨 컨트롤부(4)의 출력 레벨을 컨트롤부에 의해 검출해, 이 검출 레벨에 근거해, 레벨 변환기(7, 8)의 게인치를 가변으로 한다고 하는 제어를, 상기 제 3실시의 형태의 음성신호 처리장치(22)에 준용해도 괜찮고, 제 4실시의 형태의 음성신호 처리 장치(31)에 준용해도 괜찮다.
본 발명에 의하면, 주파수 특성 부가 수단과 레벨 제어 수단을 갖춘 음성신호 처리장치에 있어서, 레벨 제어 수단에서 이용하는 파라미터와 상기 제1 및 제2의 레벨 변환 수단의 값을, 고정이 아니라 가변할 수 있으므로, 항상 최대의 다이나믹 레인지를 확보한 채로, 출력레벨이 허용 범위를 넘지 않게 신호의 증폭률을 자동적으로 제어할 수 있다. 게다가 파라미터의 가변 방법에 따라서는, 필요 최소한의 레벨 제어만을 실시하는 레벨 제어 수단을 갖춘 음성신호 처리장치를 실현할 수 있다. 이것에 의해, 종래의 방법에 따라 생기고 있던 신호 처리 과정에 있어서의 음질 열화의 개선이 가능해진다.
본 발명에 의하면, 주파수 특성 부가 공정과 레벨 제어 공정을 갖춘 음성신호 처리방법에 있어서, 레벨 제어 공정에서 이용하는 파라미터와 상기 제1 및 제2의 레벨 변환 공정의 값에 있어서의 게인을 고정이 아니라 가변할 수 있으므로, 항상 최대의 다이나믹 레인지를 확보한 채로, 출력레벨이 허용 범위를 넘지 않게 신호의 증폭률을 자동적으로 제어할 수 있다. 이것에 의해, 종래의 방법에 따라 생기고 있던 신호 처리 과정에 있어서의 음질 열화의 개선이 가능해진다.

Claims (9)

  1. 입력된 음성 신호의 레벨을 변환하는 제 1레벨변환수단과,
    상기 제 1레벨변환수단의 출력신호에 임의의 주파수 특성을 부가하는 주파수 특성 부가 수단과, 상기 주파수 특성 부가수단에서 주파수 특성이 부가된 신호의 레벨을 제어하는 레벨제어수단과, 상기 레벨제어수단의 출력신호의 레벨을 변환하는 제 2레벨변환수단과, 상기 레벨 제어 수단의 파라미터와 상기 제 1 및 제 2레벨 변환 수단의 게인을 가변하는 제어 수단을 갖추어 구성되는 음성신호 처리장치에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 주파수 특성 부가 수단에서 부가된 주파수 특성의 최대 게인에 기초하여 상기 제 1레벨 변환수단의 게인을 가변으로 하고, 상기 제 2레벨 변환 수단의 게인에 근거해 상기 레벨 제어 수단의 파라미터를 가변하는 것을 특징으로 하는 음성신호 처리장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 주파수 특성 부가수단에서 부가된 주파수 특성의 최대 게인에 기초하여 상기 레벨 제어 수단의 파라미터와 상기 제 1 및 제 2레벨 변환수단의 게인을 가변하는 것을 특징으로 하는 음성신호 처리장치.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2레벨 변환 수단의 후단에 볼륨 수단을 더 갖추고,
    상기 제어수단은 상기 볼륨 수단의 설정치에 근거해 상기 제 2레벨 변환 수단의 게인을 가변하고, 상기 제 2레벨 변환 수단의 게인에 근거해 상기 레벨 제어수단의 파라미터를 가변하고, 한편 상기 주파수 특성 부가수단에서 부가된 주파수 특성의 최대 게인에 근거해 상기 제 1레벨 변환 수단의 게인을 가변하는 것을 특징으로 하는 음성신호 처리장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 볼륨 수단은, 디지털 앰프에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 음성신호 처리장치.
  6. 입력된 음성 신호의 레벨을 변환하는 제 1레벨변환공정과, 상기 제 1레벨변환공정에서 레벨변환된 음성신호에 임의의 주파수 특성을 부가하는 주파수 특성 부가 공정과, 상기 주파수 특성 부가 공정에서 주파수 특성이 부가된 신호의 레벨을 제어하는 레벨제어공정과, 상기 레벨제어공정에서 레벨제어된 신호의 레벨을 변환하는 제 2레벨변환공정을 갖추고, 상기 레벨 제어 공정의 파라미터와 상기 제 1 및 제 2레벨 변환 공정에 있어서의 게인을 가변하도록 구성된 음성신호 처리방법에 있어서,
    상기 주파수 특성 부가 공정에서 부가된 주파수 특성의 최대 게인에 근거해 상기 제 1레벨 변환 공정의 게인을 가변으로 하고, 상기 제 2레벨 변환 공정의 게인에 근거해 상기 레벨제어 공정의 파라미터를 가변하는 것을 특징으로 하는 음성신호 처리방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 주파수 특성 부가공정에서 부가된 주파수 특성의 최대 게인에 근거해 상기 레벨제어 공정의 파라미터와 상기 제 1 및 제 2레벨 변환 공정의 게인을 가변하는 것을 특징으로 하는 음성신호 처리방법.
  8. 삭제
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 제 2레벨 변환 공정에 이어서 볼륨 공정을 더 갖추고, 상기 볼륨 공정의 설정치에 근거해 상기 제 2레벨 변환 공정의 게인을 가변하고, 상기 제 2레벨 변환 공정의 게인에 근거해 상기 레벨 제어 공정의 파라미터를 가변하고, 한편 상기 주파수 특성 부가 공정에서 부가된 주파수 특성의 최대 게인에 근거해 상기 제 1레벨 변환 공정의 게인을 가변하는 것을 특징으로 하는 음성신호 처리방법.
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