JP2003173187A - 音響信号コンプレッサ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】面白みがなく平板な音となりがちであるという
従来のディジタルコンプレッサの欠点を解消し、構成が
簡単で、入出力関係が固定的でないようなディジタルコ
ンプレッサを提供することを目的とする。 【解決手段】エンベロープフォロワ１０１は入力信号の
振幅レベルを抽出して出力する。変換回路１０２はその
振幅レベルを除数ｙに変換する。除算フィルタ１０３は
被除数ｘと除数ｙからｘ／ｙを演算する。除算フィルタ
１０３は、この除算をフィルタ演算で実行するので、除
数ｙに応じて時定数が変化し、除算結果に達する時間も
異なる。除算結果と入力信号とを乗算し、入力信号のレ
ベルを制限する。これにより、コンプレッサの入出力関
係が固定されてないようなレベル制限の特性を与えるこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、音声信号や楽音信
号などの音響信号のレベルを制限する音響信号コンプレ
ッサ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンプレッサは、音響信号のダイナミッ
クレンジを圧縮する装置である。ディジタルコンプレッ
サは、ディジタル音響信号を入力とするコンプレッサで
ある。ディジタルコンプレッサでは、例えば、入力信号
のレベルを対数変換し、所定のスレショルドとレシオに
応じた変換を施した後、指数変換し、これと入力信号と
を乗算する、というような処理を行なっている。他の方
法として、テーブルを用いる方法や、折れ線近似で振幅
比を決める方法などもある。

【０００３】特開平３−２１８１０９号には、入力信号
を所定時間遅延した信号に、入力信号のレベル値に対応
した値を乗算（入力レベルの小さな音響信号のレベルを
増加させ、かつ入力レベルの大きな音響信号のレベルを
減少させるようにする）することにより、音響信号のダ
イナミックレンジを変更するディジタルコンプレッサが
開示されている。特開平６−３３２４５４号には、複数
チャンネル分累算されたディジタル楽音信号から振幅エ
ンベロープを検出し、入力信号レベルが小さな領域で一
定のゲインを表しかつ入力信号レベルの大きな領域では
徐々に減少するゲインを表す出力信号を出力する非線形
変換回路を介することにより、ダイナミックレンジを変
更する電子楽器が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来のディジタ
ルコンプレッサでは、その特性が固定的であり、電子楽
器などに適用したとき、面白みのない平板な楽音になり
がちであった。近年では、楽音に歪みを与えることによ
り、変化が豊かで効果的な楽音を生成したいという要求
がある。

【０００５】この発明は、上述の従来形における問題点
に鑑み、面白みがなく平板な音となりがちであるという
従来のディジタルコンプレッサの欠点を解消し、構成が
簡単で、入出力関係が固定的でないようなディジタルコ
ンプレッサを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、入力信号の振幅レベルを検
出する手段と、該振幅レベルに基づいて除数を決定する
手段と、被除数を入力し、前記被除数を前記除数で除算
する演算を行なうとともに、該除算をフィルタ演算で実
行する除算フィルタ手段と、前記除算の結果に基づい
て、前記入力信号の振幅を制御する手段とを備えたこと
を特徴とする。

【０００７】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
音響信号コンプレッサ装置において、前記除算フィルタ
手段は、１サンプリング周期で前記除算の演算を複数回
行なうことを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いてこの発明の実
施の形態を説明する。

【０００９】図１は、この発明の実施の形態に係るディ
ジタルコンプレッサの基本構成を示すブロック図であ
る。このコンプレッサは、エンベロープフォロワ１０
１、変換回路１０２、除算フィルタ１０３、および乗算
器１０４を備える。

【００１０】エンベロープフォロワ１０１は、入力信号
のエンベロープレベルを抽出して出力する回路である。
変換回路１０２は、エンベロープフォロワ１０１で抽出
した入力信号のエンベロープのレベルを除数ｙに変換す
る。除算フィルタ１０３は、被除数ｘと変換回路１０２
からの除数ｙを入力し、ｘ／ｙを演算出力する。乗算器
１０４は、除算フィルタ１０３の出力ｚ＝ｘ／ｙと入力
信号ｉｎとを乗算する。乗算器１０４の出力ｏｕｔ＝ｉ
ｎ＊ｚが本コンプレッサの出力となる。通常は、乗算器
１０４の後段にレベル調整のアンプがつながるが、ここ
では省略してある。

【００１１】乗算器１０４の乗算結果ｏｕｔは、除算フ
ィルタ１０３の出力ｚと入力信号ｉｎとを乗算して得て
いる。除算フィルタ１０３では、入力信号のエンベロー
プのレベルが大きいほど出力値ｚ＝ｘ／ｙは小さくな
り、入力信号のエンベロープのレベルが小さいほど出力
値ｚ＝ｘ／ｙは大きくなる。これにより、入力信号ｉｎ
のレベルに応じた出力信号ｏｕｔのレベル制限を実現す
ることができる。

【００１２】図２は、図１のディジタルコンプレッサの
具体的な構成例である。このコンプレッサは、全波整流
部２０１、減算器２０２、半波整流部２０３、乗算器２
０４、加算器２０５、遅延回路２０６、乗算器２０７、
乗算器２０８、加算器２０９、減算器２１０、遅延回路
２１１、乗算器２１２、および乗算器２２４を備えてい
る。各加算器および各乗算器は、オーバフロープロテク
ト付きのものであり、所定の上限値または下限値をオー
バフローしたときには、その上限値または下限値を出力
する。付番２０１から２０６の部分が、図１の１０１に
相当するエンベロープフォロワ２２１である。付番２０
８と２０９の部分が、図１の１０２に相当する変換回路
２２２である。付番２１０から２１２の部分が、図１の
１０３に相当する除算フィルタ２２３である。乗算器２
２４が、図１の乗算器１０４に相当する。図２のディジ
タルコンプレッサは、例えばＤＳＰ（ディジタルシグナ
ルプロセッサ）とマイクロプログラムにより構成するこ
とができる。

【００１３】エンベロープフォロワ２２１において、入
力信号は全波整流部２０１に入力する。全波整流部２０
１は、入力信号に対する全波整流、すなわち入力が負の
ときに正に変換する処理を行なう。全波整流部２０１の
出力は、減算器２０２に入力する。減算器２０２は、入
力信号から乗算器２０７の乗算結果を減算して出力す
る。減算器２０２の出力は、半波整流部２０３に入力す
る。半波整流部２０３は、入力信号に対し、正の範囲の
みを通し負の範囲は出力しない。半波整流部２０３の出
力は、乗算器２０４に入力し、乗算係数ａｒと乗算され
る。加算器２０５は、その乗算結果を入力し、乗算器２
０７の乗算結果と加算する。加算器２０５の出力は、遅
延回路２０６に入力する。遅延回路２０６は、入力信号
を１サンプリング周期だけ遅延して出力する遅延回路で
ある。遅延回路２０６の出力は、乗算器２０７に入力
し、乗算係数ｒｒと乗算される。その乗算結果は、減算
器２０２と加算器２０５に入力する。

【００１４】加算器２０２、半波整流部２０３、乗算器
２０４、加算器２０５、遅延回路２０６、および乗算器
２０７は、半波整流器とローパスフィルタ（ＬＰＦ：Lo
w Pass Filter）を兼ねた回路になっている。乗算器
２０４の乗算係数ａｒはアタックレートで、信号の立ち
上がりの時間的変化を決定するパラメータである。乗算
器２０７の乗算係数ｒｒはリリースレイトで、信号が下
がってくる際の時間的変化を決定するパラメータであ
る。乗算係数ａｒおよびｒｒを適宜設定することによっ
て、立ち上がりが速く下りてくるのがゆっくりであるロ
ーパスフィルタ特性が得られる。加算器２０５の出力
を、エンベロープフォロワ２２１の出力ｅｆとして、次
段の変換回路２２２に入力する。

【００１５】変換回路２２２では、エンベロープフォロ
ワ２２１の出力ｅｆを乗算器２０８に入力し乗算係数ｒ
ａｔと乗算する。乗算器２０８の出力は、加算器２０９
に入力し、オフセット値ｏｆｓと加算される。乗算係数
ｒａｔは、コンプレッサのコンプレッションレシオに相
当し、コンプレッサのかかり具合を決めるパラメータで
ある。オフセット値ｏｆｓは、ｋｎｅｅ（コンプレッサ
のかかり具合がハードかソフトか）を決めるパラメータ
である。加算器２０９の出力（すなわち、ｅｆ＊ｒａｔ
＋ｏｆｓ）は、変換回路２２２の出力ｙとして、除算フ
ィルタ２２３の除数端子に入力する。なお、＊は乗算を
意味するものとする。

【００１６】除算フィルタ２２３の被除数端子にはスレ
ショルドレベルｔｈ（図１の被除数ｘである）が入力す
る。スレショルドレベルｔｈは、加算器２１０に入力す
る。加算器２１０の出力は、遅延回路２１１に入力す
る。遅延回路２１１は、入力信号を１サンプリング周期
だけ遅延して出力する遅延回路である。遅延回路２１１
の出力は、加算器２１０および乗算器２１２に入力す
る。乗算器２１２は、遅延回路２１１の出力に変換回路
２２２からの出力ｙを乗算し、乗算結果を減算器２１０
に入力する。減算器２１０は、スレショルドレベルｔｈ
から乗算器２１２の乗算結果を減算し、遅延回路２１１
からの出力を加算する。減算器２１０の出力は、除算フ
ィルタ２２３の出力として、乗算器２２４に入力する。

【００１７】除算フィルタ２２３は、ＩＩＲ（Infinite
Impulse Response）フィルタを構成しており、その
伝達関数は、 Ｈ（ｚ）＝ｘ／｛１−（１−ｙ）ｚ^-1｝ ＝ｔｈ／［１−｛１−（ｏｆｓ＋ｒａｔ＊ｅｆ）｝ｚ^-1］ となる。充分な時間が経過して安定したときの出力は、
上記の伝達関数Ｈ（ｚ）でｚ^-1＝１と置いて、 Ｈ（ｚ）＝ｔｈ／（ｏｆｓ＋ｒａｔ＊ｅｆ）＝ｘ／ｙ となる。

【００１８】なお、変換回路２２２と除算フィルタ２２
３は、図３の回路でも代替できる。図３の回路では、伝
達関数は、 Ｈ（ｚ）＝ｘ／｛１−ｙｚ^-1｝ ＝ｔｈ／［１−（１−ｏｆｓ−ｒａｔ＊ｅｆ）ｚ^-1］ となる。充分な時間が経過して安定したときの出力は、
上記の伝達関数Ｈ（ｚ）でｚ^-1＝１と置いて、 Ｈ（ｚ）＝ｔｈ／（ｏｆｓ＋ｒａｔ＊ｅｆ）＝ｘ／ｙ となるので、図２の回路と等価であることが判る。

【００１９】図４〜図８を参照して、図２のコンプレッ
サの特性について詳しく説明する。図４〜図８におい
て、図２の回路への入力をｉｎ、出力をｏｕｔ、除数を
ｙ、被除数をｘ（＝ｔｈ）、除算結果をｄとする。充分
な時間が経過した状態（時間→∞）を考慮するものと
し、そのためエンベロープフォロワ２２１は全波整流に
置き換えて、フィルタの特性を求めるものとする。ま
た、除算フィルタ２２３のＤＣ応答（ｚ^-1→１，時間→
∞と等価）でレベルを求めるものとする。入力ｉｎは−
１≦ｉｎ≦１の範囲で有意であるものとし、図２の各部
での演算もこの範囲で有意とする。この範囲外はオーバ
フローとする。

【００２０】図４は、コンプレッションレシオｒａｔ＝
１、オフセット値ｏｆｓ＝０とし、スレショルドレベル
ｔｈ＝ｘのみを変化させるときの出力特性を示す図であ
る。図４（ａ）は、入力ｉｎと除数ｙとの関係を示す。
入力ｉｎを全波整流して絶対値｜ｉｎ｜とし、変換回路
２２２でｙ＝｜ｉｎ｜＊ｒａｔ＋ｏｆｓとするから、変
換回路２２２の出力である除数ｙは図４（ａ）に示すよ
うになる。

【００２１】図４（ｂ）は、入力ｉｎと除算結果ｄの関
係を示す。除算結果ｄ＝ｘ／ｙであり（ｘ＝ｔｈ）、除
数ｙは図４（ａ）に示すとおりであるから、除算結果ｄ
のグラフは図４（ｂ）のようになる。スレショルドレベ
ルｔｈ＝ｘのときの除算結果ｄのグラフを実線４０１に
示し、スレショルドレベルｔｈ＝ｘ’（ただし、ｘ’＜
ｘ）のときの除算結果ｄのグラフを破線４０２に示す。
入力ｉｎの絶対値が小さいほど、図４（ａ）から判るよ
うに除数ｙが小さくなり、除算結果ｄ＝ｘ／ｙは大きく
なる。入力ｉｎの絶対値が被除数ｘより小さいと、除算
結果ｄは１を超えてオーバフローになる。オーバフロー
のときは、除算結果ｄ＝１が出力される。図４（ｂ）の
グラフのｄ＝１の平坦部４０３は、除算結果ｄがオーバ
フローした範囲を示す。

【００２２】図４（ｃ）は、入力ｉｎと出力ｏｕｔの関
係を示す。出力ｏｕｔは、乗算器２２４で図４（ｂ）の
除算結果ｄに入力ｉｎを乗算した結果である。入力ｉｎ
の絶対値が被除数ｘより小さい範囲ではｄ＝１であるの
で、出力ｏｕｔ＝入力ｉｎである。したがって、この範
囲では傾き１のグラフ４１１のようになり、出力ｏｕｔ
は入力ｉｎにしたがってリニアに変化する。入力ｉｎの
絶対値が大きくなってｘを超えると、除算結果ｄ＝ｘ／
ｙでｙは入力ｉｎの絶対値と等しいので、出力ｏｕｔ＝
ｄ＊ｉｎ＝ｘまたは−ｘとなる。図４（ｃ）のｏｕｔ＝
ｘおよびｏｕｔ＝−ｘの平坦部４１２は、この範囲であ
る。出力ｏｕｔは、入力ｉｎの絶対値が大きくなって
も、所定範囲にレベルが制限され、コンプレッサの動作
が実現されている。また、スレショルドレベルｔｈ＝ｘ
を変化させることにより、平坦部４１２のレベルを変更
制御できる。例えば、スレショルドレベルｔｈ＝ｘ’
（ただし、ｘ’＜ｘ）としたときは、平坦部は破線のグ
ラフ４１３に示すようになり、出力ｏｕｔをより狭い範
囲にレベル制限することができる。この場合、図４
（ｂ）に示した平坦部４０３の範囲も、−ｘからｘまで
の範囲が、より狭い−ｘ’からｘ’までの範囲となり、
これに伴って図４（ｃ）の傾き１のグラフ４１１の範囲
も同様に−ｘ’からｘ’までの範囲となる。

【００２３】図５は、コンプレッションレシオｒａｔ＝
１−ｘ、オフセット値ｏｆｓ＝ｘとし、スレショルドレ
ベルｔｈをオフセット値ｏｆｓと同じ値にして変化させ
るときの出力特性を示す図である。コンプレッションレ
シオｒａｔは、この変化に連動させるものとする。図５
（ａ）は、入力ｉｎと除数ｙとの関係を示す。入力ｉｎ
を全波整流して絶対値｜ｉｎ｜とし、変換回路２２２で
ｙ＝｜ｉｎ｜＊ｒａｔ＋ｏｆｓとするから、変換回路２
２２の出力である除数ｙは図５（ａ）に示すようにな
る。特に、入力ｉｎ＝０のとき、ｙ＝ｏｆｓ＝ｘであ
る。入力｜ｉｎ｜＝１のとき、ｙ＝１−ｘ＋ｘ＝１であ
る。スレショルドレベルｔｈ＝ｘのときの除数ｙのグラ
フを実線５０１に示し、スレショルドレベルｔｈ＝ｘ’
（ただし、ｘ’＜ｘ）のときの除数ｙのグラフを破線５
０２に示す。

【００２４】図５（ｂ）は、入力ｉｎと除算結果ｄの関
係を示す。除算結果ｄ＝ｘ／ｙであり（ｘ＝ｔｈ）、除
数ｙは図５（ａ）に示すとおりであるから、除算結果ｄ
のグラフは図５（ｂ）のようになる。特に、入力ｉｎ＝
０のとき、ｙ＝ｏｆｓ＝ｘとなるから、ｄ＝１である。
また、｜ｉｎ｜＝１のとき、ｙ＝｜ｉｎ｜＊（１−ｘ）
＋ｘ＝１となるから、ｄ＝ｘである。上述のｔｈ＝ｘの
ときの除算結果ｄのグラフを実線５１１に示し、ｔｈ＝
ｘ’（ただし、ｘ’＜ｘ）のときの除算結果ｄのグラフ
を破線５１２に示す。

【００２５】図５（ｃ）は、入力ｉｎと出力ｏｕｔの関
係を示す。出力ｏｕｔは、乗算器２２４で図５（ｂ）の
除算結果ｄに入力ｉｎを乗算した結果であるから、図５
（ｃ）のグラフ５２１のようになる。入力ｉｎ＝０のと
き出力ｏｕｔ＝０で、入力ｉｎ＝１のとき出力ｏｕｔ＝
ｘである。出力ｏｕｔは、入力ｉｎの絶対値が大きくな
っても、所定範囲にレベルが制限され、コンプレッサの
動作が実現されている。また、スレショルドレベルｔｈ
＝ｘを変化させることにより、レベル制限する範囲を変
更制御できる。例えば、ｔｈ＝ｘ’（ただし、ｘ’＜
ｘ）としたときは、出力ｏｕｔは破線のグラフ５２２に
示すようになり、出力ｏｕｔをより狭い範囲にレベル制
限することができる。

【００２６】図６は、コンプレッションレシオｒａｔ＜
１−ｘ、オフセット値ｏｆｓ＝ｘとし、ｔｈ＝ｏｆｓ＝
固定値として、コンプレッションレシオｒａｔを変化さ
せるときの出力特性を示す図である。図６（ａ）は、入
力ｉｎと除数ｙとの関係を示す。入力ｉｎを全波整流し
て絶対値｜ｉｎ｜とし、変換回路２２２でｙ＝｜ｉｎ｜
＊ｒａｔ＋ｏｆｓとするから、変換回路２２２の出力で
ある除数ｙは図６（ａ）に示すようになる。特に、入力
ｉｎ＝０のとき、ｙ＝ｏｆｓ＝ｘである。入力｜ｉｎ｜
＝１のとき、ｙ＝ｒａｔ＋ｘ＜１である。スレショルド
レベルｔｈ＝ｘのときの除数ｙのグラフを実線６０１に
示す。

【００２７】図６（ｂ）は、入力ｉｎと除算結果ｄの関
係を示す。除算結果ｄ＝ｘ／ｙであり（ｘ＝ｔｈ）、除
数ｙは図６（ａ）に示すとおりであるから、除算結果ｄ
のグラフは図６（ｂ）のグラフ６１１のようになる。特
に、入力ｉｎ＝０のとき、ｙ＝ｏｆｓ＝ｘとなるから、
ｄ＝１である。また、｜ｉｎ｜＝１のとき、ｙ＝｜ｉｎ
｜＊ｒａｔ＋ｘ＝ｒａｔ＋ｘ＜１となるから、ｄ＞ｘで
ある。

【００２８】図６（ｃ）は、入力ｉｎと出力ｏｕｔの関
係を示す。出力ｏｕｔは、乗算器２２４で図６（ｂ）の
除算結果ｄに入力ｉｎを乗算した結果であるから、図６
（ｃ）のグラフ６２１のようになる。入力ｉｎ＝０のと
き出力ｏｕｔ＝０で、入力ｉｎ＝１のとき出力ｏｕｔ＝
ｄ＝ｘ／ｙ＞ｘである。出力ｏｕｔは、入力ｉｎの絶対
値が大きくなっても、所定範囲にレベルが制限され、コ
ンプレッサの動作が実現されている。また、コンプレッ
ションレシオｒａｔを変化させることにより、除算結果
ｄのグラフ６１１や出力ｏｕｔのグラフ６２１の変化の
程度を変更制御でき、これによりコンプレッサのかかり
具合を制御できる。例えば、オフセット値ｏｆｓ＝スレ
ッショルドレベルｔｈ（＝ｘ）を固定値としたままコン
プレッションレシオｒａｔを最小値（＝０）から最大値
（＝１−ｘ）まで変化させることにより、コンプレッサ
がかかっていない状態（ゲイン＝１で一定）から最大に
かかっている状態（図５の実線５２１）まで連続的に変
化させることができる。これが、後に説明するｋｎｅｅ
＝ｓｏｆｔの場合のパラメータｒａｔｉｏに応じたコン
プレッサ特性の変化に対応している。

【００２９】図７は、スレショルドレベルｔｈ＝ｘを固
定値とし、除数ｙの入力ｉｎに対するグラフが（ｘ，
ｘ）を通るようにオフセット値ｏｆｓを決定して、コン
プレッションレシオｒａｔを変化させるときの出力特性
を示す図である。図７（ａ）は、入力ｉｎと除数ｙとの
関係を示す。（ｘ，ｘ）を通るようにすることから、ｉ
ｎとｙとの関係式は、ｉｎが０から１の範囲でｙ−ｘ＝
ｒａｔ＊（ｉｎ−ｘ）となる。これより、ｙ＝ｒａｔ＊
（ｉｎ−ｘ）＋ｘ＝ｒａｔ＊ｉｎ＋（１−ｒａｔ）＊ｘ
であるから、ｏｆｓ＝（１−ｒａｔ）＊ｘである。特
に、ｒａｔ＝１のときは図４の場合と同じであり、図７
（ａ）のグラフ７０１は図４（ａ）と、図７（ｂ）のグ
ラフ７１１（平坦部７１４も含む）は図４（ｂ）のグラ
フ４０１（平坦部４０３も含む）と、図７（ｃ）のグラ
フ７２１および７２２は図４（ｃ）のグラフ４１１およ
び４１２と、それぞれ同じである。

【００３０】図７では他にｒａｔ＝０．５の場合と０．
２５の場合を図示した。上記のｉｎとｙとの関係式よ
り、これらの場合のｙのグラフは図７（ａ）の７０２，
７０３に示すようになる。除算結果ｄ＝ｘ／ｙであり、
ｙ＜ｘの範囲では除算結果ｄがオーバフローし、図７
（ｂ）の除算結果ｄのグラフでｄ＝１の平坦部７１４を
形成している。平坦部７１４の外側では、除算結果ｄは
７１１，７１２に示すとおりとなる。

【００３１】図７（ｃ）は、入力ｉｎと出力ｏｕｔの関
係を示し、図７（ｂ）の除算結果ｄに入力ｉｎを乗算し
た結果である。図７（ｂ）の平坦部７１４の範囲、すな
わち−ｘからｘまでの範囲では傾き１のグラフ７２１の
ようになり、出力ｏｕｔは入力ｉｎにしたがってリニア
に変化する。その外側の範囲では、ｒａｔの値に応じた
グラフ７２３，７２４のようになる。特に、オーバフロ
ーする−ｘからｘまでの範囲は変更することなくリニア
な特性とし、−ｘからｘまでの範囲の外側では、コンプ
レッションレシオｒａｔの値を変更することにより、コ
ンプレッションのかかり具合を制御できる。すなわち、
コンプレッションレシオｒａｔ＝０はコンプレッサがか
かっていない状態であり、ｒａｔ＝１はコンプレッサが
最大にかかっている状態（図７の実線７２２）である。
これが、後に説明するｋｎｅｅ＝ｈａｒｄの場合のパラ
メータｒａｔｉｏに応じたコンプレッサ特性の変化に対
応している。

【００３２】図８は、スレショルドレベルｔｈ＝ｘを固
定値とし、除数ｙの入力ｉｎに対するグラフが（１，
１）を通るようにして、オフセット値ｏｆｓを変化させ
る（すなわち、ｋｎｅｅが可変）ときの出力特性を示す
図である。コンプレッションレシオｒａｔは、オフセッ
ト値ｏｆｓに連動して変化させる。図８（ａ）は、入力
ｉｎと除数ｙとの関係を示す。（１，１）を通るように
することから、ｉｎとｙとの関係式は、ｉｎが０から１
の範囲でｙ＝（１−ｏｆｓ）ｉｎ＋ｏｆｓとなる。した
がって、ｒａｔ＝１−ｏｆｓである。

【００３３】特に、ｏｆｓ＝０のときは図４で説明した
のと同様であるから、図８（ａ）のグラフ８０１は図４
（ａ）と、図８（ｂ）のグラフ８１１（平坦部８１４も
含む）は図４（ｂ）のグラフ４０１（平坦部４０３も含
む）と、図８（ｃ）のグラフ８２１および８２２は図４
（ｃ）のグラフ４１１および４１２と、それぞれ同じで
ある。また、ｏｆｓ＝ｘの場合は、図５で説明したのと
同様であるから、図８（ａ）のグラフ８０３は図５
（ａ）のグラフ５０１と、図８（ｂ）のグラフ８１３は
図５（ｂ）のグラフ５１１と、図８（ｃ）のグラフ８２
４は図５（ｃ）のグラフ５２１と、それぞれ同じであ
る。

【００３４】図８では他にｏｆｓを０＜ｏｆｓ＜ｘの範
囲にとった場合を示した。この場合、入力ｉｎと除数ｙ
との関係式は上述の通りであるから、除数ｙのグラフは
図８（ａ）の８０２に示すようになる。図８（ｂ）の除
算結果ｄ＝ｘ／ｙのグラフでは、除数ｙが固定値ｔｈ＝
ｘより小さくなる範囲でオーバフローが起こり、この範
囲でｄ＝１となる。この範囲は、−（ｘ−ｏｆｓ）／
（１−ｏｆｓ）から（ｘ−ｏｆｓ）／（１−ｏｆｓ）ま
での範囲である。この範囲の外側では、グラフ８１２に
示すようになる。

【００３５】図８（ｃ）は、入力ｉｎと出力ｏｕｔの関
係を示し、図８（ｂ）の除算結果ｄに入力ｉｎを乗算し
た結果である。図８（ｂ）の平坦部の範囲、すなわち−
（ｘ−ｏｆｓ）／（１−ｏｆｓ）から（ｘ−ｏｆｓ）／
（１−ｏｆｓ）までの範囲では傾き１のグラフになり、
出力ｏｕｔは入力ｉｎにしたがってリニアに変化する。
その外側の範囲では、グラフ８２３のようになる。本例
では、オフセット値ｏｆｓの値を変更することにより、
図８（ｃ）のように特性を変更して、コンプレッサが最
大にかかっている状態におけるゲイン変化特性（図８
（ｃ）のような）の肩のなだらかさを制御することがで
きる。この肩のなだらかさを制御するパラメータは、ｋ
ｎｅｅと呼ばれている。

【００３６】上述の図４〜図８では充分な時間が経過し
た後のコンプレッサの特性を説明したが、実際には除算
フィルタ部分で出力が安定するまでの時間遅れがあり、
またエンベロープフォロワ部分でも同様の時間遅れがあ
る。特に、図２（あるいは図３）の除算フィルタでは、
ＬＰＦの係数に除数ｙを与えた形で構成しているので、
除数ｙに応じて時定数が変化し、除算結果に達する時間
も異なる。除数ｙが大きいほど時定数は小さくなり、除
算結果に至る到達時間も速くなる。また、除数ｙが小さ
いほど時定数が大きくなり、除算結果に至る到達時間は
遅くなる。したがって、入力信号のエンベロープレベル
が大きくなったときにこれを押え込むのは速いが、小さ
いレベルでの変動にはゆっくり追従する。レベルが１／
１００程度の変化をしたとき時定数は2.3ms程度（サン
プリング周波数が44.1kHzのとき）なので、実用上問題
はない。却って、この時間遅れにより、入力が変化した
とき少しオーバシュート気味に変化した後に安定した結
果に到達するので、従来のコンプレッサでは得ることが
できない変化が豊かで効果的な楽音を生成できる。

【００３７】なお、図２の各部は、所定のサンプリング
クロックに同期して動作しており、１サンプリング周期
で１回動作するように構成されているが、除算フィルタ
２２３での処理を１サンプリング周期で複数回行なうこ
とにより応答速度を上げることができる。これは一種の
オーバサンプリングで、時定数はその回数分の１とな
る。

【００３８】以上のようにして、図２のコンプレッサに
おいては、上述したような各種のパラメータを設定する
ことによりその特性を制御できる。実際に電子楽器の効
果付与装置などに適用した場合は、ユーザが適当な操作
子で以下のような値を設定できるようにし、これらの設
定値から上述の各種のパラメータ値を決めればよい。例
えば、図６のようにｔｈ＝ｏｆｓを固定値としてｒａｔ
を変化させる例であれば、 （１）ｒａｔｉｏ：１〜∞の範囲 （２）ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ：−４８〜−６（ｄＢ）の範
囲 （３）ｋｎｅｅ：ｓｏｆｔまたはｈａｒｄの別の３つの
値をユーザに設定させ、（１）ｋｎｅｅ＝ｓｏｆｔのと
きは ｒａｔ＝（１−ｔｈ）＊（ｒａｔｉｏ−１）／ｒａｔｉ
ｏ ｏｆｓ＝ｔｈ ｔｈ＝ｐｏｗ（１０，ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ／２０） （２）ｋｎｅｅ＝ｈａｒｄのときは ｒａｔ＝（ｒａｔｉｏ−１）／ｒａｔｉｏ ｏｆｓ＝ｔｈ＊（１−ｒａｔ） ｔｈ＝ｐｏｗ（１０，ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ／２０） とすればよい。ｐｏｗはｄＢ値をリニア値に変換する関
数である。他の図の特性に対しても同様にすればよい。

【００３９】これによりユーザは、ｒａｔｉｏを所望の
値に設定することでコンプレッサのかかり具合を調整で
き、ｔｈｒｅｓｈｏｌｄを所望の値に設定することでコ
ンプレッサのかかるレベルを調整することができる。ま
た、ユーザは、コンプレッサのかかり方について、ソフ
トかハードかを選択できる。また、図４〜図８の各特性
を組み合わせてもよいし、切り替え可能（例えば、モー
ド切り替え手段を設け、第１のモードのときは図４の特
性、第２のモードのときは図５の特性、…というように
する）にしてもよい。

【００４０】図９は、本発明のコンプレッサを適用する
電子楽器の構成例を示す。この電子楽器は、マイコン９
０１、演奏入力部９０２、パネル９０３、各種入出力
（Ｉ／Ｏ）インタフェース９０４、音源９０５、エフェ
クタ９０６、ディジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）９０
７、およびサウンドシステム９０８を備える。

【００４１】マイコン９０１は、この電子楽器全体の動
作を制御する処理装置である。演奏入力部９０２は、ユ
ーザが演奏操作する鍵盤などの操作子である。パネル９
０３は、各種の設定を行なうための操作子や表示部を備
えており、例えば上述のｒａｔｉｏやｔｈｒｅｓｈｏｌ
ｄやｋｎｅｅを設定する操作子を含む。音源９０５は、
マイコン９０１からの指示に応じてディジタル楽音信号
を発生する音源であり、その方式は任意である。例え
ば、波形メモリ音源、ＦＭ音源、あるいは物理モデル音
源などでもよいし、外部からの波形入力でもよい。エフ
ェクタ９０６は、音源９０５から出力される楽音信号に
対して効果を付与するエフェクタであり、本発明に係る
コンプレッサを含む。エフェクタ９０６の出力は、ディ
ジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）９０７でアナログ楽音
信号に変換され、サウンドシステム９０８により放音さ
れる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、除算フィルタを用いて除算演算を行なうようにして
いるので、テーブルが不要であり、該除算フィルタの構
成も非常に単純なもので済むので、簡単な構成で様々な
制御が可能なコンプレッサを実現することができる。さ
らに、除算フィルタにおける時間遅れがあるため、固定
的な入出力関係でなく、従来のコンプレッサでは得るこ
とができない変化が豊かで効果的な楽音を生成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るコンプレッサのブロ
ック図

【図２】実施の形態のコンプレッサの構成例を示す図

【図３】変換回路と除算フィルタの別の構成例を示す図

【図４】実施の形態のコンプレッサの特性の例（その
１）を示す図

【図５】実施の形態のコンプレッサの特性の例（その
２）を示す図

【図６】実施の形態のコンプレッサの特性の例（その
３）を示す図

【図７】実施の形態のコンプレッサの特性の例（その
４）を示す図

【図８】実施の形態のコンプレッサの特性の例（その
５）を示す図

【図９】本発明の適用例である電子楽器の構成例を示す
図

【符号の説明】

１０１，２２１……エンベロープフォロワ、１０２，２
２２……変換回路、１０３，２２３……除算フィルタ、
１０４，２０４，２０７，２０８，２１２，２２４……
乗算器、２０１……全波整流部、２０２，２１０……減
算器、２０３……半波整流部、２０５，２０９……加算
器、２０６，２１１……遅延回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力信号の振幅レベルを検出する手段と、 該振幅レベルに基づいて除数を決定する手段と、 被除数を入力し、前記被除数を前記除数で除算する演算
   を行なうとともに、該除算をフィルタ演算で実行する除
   算フィルタ手段と、 前記除算の結果に基づいて、前記入力信号の振幅を制御
   する手段とを備えたことを特徴とする音響信号コンプレ
   ッサ装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の音響信号コンプレッサ装
   置において、 前記除算フィルタ手段は、１サンプリング周期で前記除
   算の演算を複数回行なうことを特徴とする音響信号コン
   プレッサ装置。