JP3056815B2 - オ−ディオ信号のデジタル可変コンプレッサ− - Google Patents
オ−ディオ信号のデジタル可変コンプレッサ−Info
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- JP3056815B2 JP3056815B2 JP9974491A JP9974491A JP3056815B2 JP 3056815 B2 JP3056815 B2 JP 3056815B2 JP 9974491 A JP9974491 A JP 9974491A JP 9974491 A JP9974491 A JP 9974491A JP 3056815 B2 JP3056815 B2 JP 3056815B2
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- Tone Control, Compression And Expansion, Limiting Amplitude (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はデジタル信号処理技術を
利用したオ−ディオ信号のデジタル可変コンプレッサ−
に係り、特にCDやDATなどのように大きな信号対雑
音比をもつものに適用できるオ−ディオ信号のデジタル
可変コンプレッサ−に関する。
利用したオ−ディオ信号のデジタル可変コンプレッサ−
に係り、特にCDやDATなどのように大きな信号対雑
音比をもつものに適用できるオ−ディオ信号のデジタル
可変コンプレッサ−に関する。
【0002】
【従来の技術】カ−オ−ディオ装置においては、エンジ
ン音や風きり音等により、小振幅のオ−ディオ信号部分
で音声が聞こえなくなる。かかる場合、小振幅のオ−デ
ィオ信号部分でボリュ−ムを大にするが、引き続き生じ
る大振幅のオ−ディオ信号部分で、大きな音が出てしま
う。
ン音や風きり音等により、小振幅のオ−ディオ信号部分
で音声が聞こえなくなる。かかる場合、小振幅のオ−デ
ィオ信号部分でボリュ−ムを大にするが、引き続き生じ
る大振幅のオ−ディオ信号部分で、大きな音が出てしま
う。
【0003】このため、従来のコンプレッサ−処理に
は、半導体の2乗特性や入力信号レベルを検出し、その
検出信号で増幅器の増幅度を変化させるアナログコンプ
レッサ−と、一段階のみコンプレッションが可能なDS
P(デジタル・シグナル・プロセッサ)技術を用いたデ
ジタルコンプレッサ−が考案されている。
は、半導体の2乗特性や入力信号レベルを検出し、その
検出信号で増幅器の増幅度を変化させるアナログコンプ
レッサ−と、一段階のみコンプレッションが可能なDS
P(デジタル・シグナル・プロセッサ)技術を用いたデ
ジタルコンプレッサ−が考案されている。
【0004】図5の一点鎖線Aはアナログ方式による従
来の入出力特性、破線BはDSPによる従来の入出力特
性である。アナログ方式では、2乗特性を有する素子を
用いてアナログ的に次式
来の入出力特性、破線BはDSPによる従来の入出力特
性である。アナログ方式では、2乗特性を有する素子を
用いてアナログ的に次式
【数2】 ただし、yは出力、xは入力 の演算を行って、入出力特性に圧縮特性を持たせてい
る。しかしながら上記従来のアナログコンプレッサ−で
は、圧縮量は連続に可変することが可能であるが、音質
特性の劣化が激しい問題がある。又、アナログ方式によ
る入出力特性はアナログ素子によりバラツク問題があ
る。
る。しかしながら上記従来のアナログコンプレッサ−で
は、圧縮量は連続に可変することが可能であるが、音質
特性の劣化が激しい問題がある。又、アナログ方式によ
る入出力特性はアナログ素子によりバラツク問題があ
る。
【0005】このため、DSPを用いてデジタル処理で
オ−ディオ信号に圧縮特性を付加することが行われてい
る。しかし、従来のデジタル方式による入出力特性(図
5のB参照)では、出力が入力に比べて減衰して音質が
悪くなり、しかも有効ビット長が短くなって量子化ノイ
ズの問題が出てくる。
オ−ディオ信号に圧縮特性を付加することが行われてい
る。しかし、従来のデジタル方式による入出力特性(図
5のB参照)では、出力が入力に比べて減衰して音質が
悪くなり、しかも有効ビット長が短くなって量子化ノイ
ズの問題が出てくる。
【0006】そこで、DSPにより(1)式の演算を行
って図5の一点鎖線Aの入出力特性を付加しようとする
と演算が非常に困難となる。その理由は、(a)ニュ-トン
法による近似では除算が必要で、DSPに適当でなく、
(b)また、マクロ-リン級数による近似では計算回数が多
すぎて、DSPの処理が追いつかないからである。
って図5の一点鎖線Aの入出力特性を付加しようとする
と演算が非常に困難となる。その理由は、(a)ニュ-トン
法による近似では除算が必要で、DSPに適当でなく、
(b)また、マクロ-リン級数による近似では計算回数が多
すぎて、DSPの処理が追いつかないからである。
【0007】以上から、本願出願人はDSPに、次式 X=1−(1−|x|)2・・・(2) の演算処理を行わせて、入出力特性に圧縮特性を持たせ
た1段階のコンプレッサ−を提案しており(特願平2-16
5656号)、このコンプレッサ−によれば、図5の実線C
に示すように、アナログ方式による圧縮特性Aと同等の
特性をオ−ディオ信号に付加することができ、出力が入
力に比べて減衰することなく、そして、除算を含まず、
しかも少ない計算回数で圧縮特性を付加することでき、
特性劣化は原理的に発生しない。
た1段階のコンプレッサ−を提案しており(特願平2-16
5656号)、このコンプレッサ−によれば、図5の実線C
に示すように、アナログ方式による圧縮特性Aと同等の
特性をオ−ディオ信号に付加することができ、出力が入
力に比べて減衰することなく、そして、除算を含まず、
しかも少ない計算回数で圧縮特性を付加することでき、
特性劣化は原理的に発生しない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た既提案の1段階のデジタルコンプレッサ−では、オ−
ディオ信号に1つの圧縮特性しか付加することができ
ず、このため騒音等の環境により圧縮特性を変更するこ
とができない問題があった。特に、CDやDATなどの
ように大きな信号対雑音比をもつオ−ディオ機器に対
し、その騒音レベルに基づいて圧縮特性を変更して、騒
音レベルに応じた最適のオ−ディオ信号に圧縮特性を付
加することはできい問題があった。以上から本発明の目
的は、圧縮特性を変更できるデジタル可変コンプレッサ
−を提供することである。本発明の別の目的は、圧縮特
性を騒音レベルに基づいて簡単に変更できるデジタル可
変コンプレッサ−を提供することである。本発明の更に
別の目的は、除算を含まず、加減算及び積算のみで所望
の圧縮特性を実現できるデジタル可変コンプレッサ−を
提供することである。
た既提案の1段階のデジタルコンプレッサ−では、オ−
ディオ信号に1つの圧縮特性しか付加することができ
ず、このため騒音等の環境により圧縮特性を変更するこ
とができない問題があった。特に、CDやDATなどの
ように大きな信号対雑音比をもつオ−ディオ機器に対
し、その騒音レベルに基づいて圧縮特性を変更して、騒
音レベルに応じた最適のオ−ディオ信号に圧縮特性を付
加することはできい問題があった。以上から本発明の目
的は、圧縮特性を変更できるデジタル可変コンプレッサ
−を提供することである。本発明の別の目的は、圧縮特
性を騒音レベルに基づいて簡単に変更できるデジタル可
変コンプレッサ−を提供することである。本発明の更に
別の目的は、除算を含まず、加減算及び積算のみで所望
の圧縮特性を実現できるデジタル可変コンプレッサ−を
提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明におい
て、入力オ−ディオ信号をxとする時、次式
て、入力オ−ディオ信号をxとする時、次式
【数3】 の演算を行って、出力オ−ディオ信号Xに圧縮特性を付
加するDSPと、n値を可変する次数切換手段により達
成される。但し、nは整数で騒音レベルに応じて可変さ
れ、nを大きくすれば圧縮比は大きくなる。また、|x
|は入力信号の絶対値である。
加するDSPと、n値を可変する次数切換手段により達
成される。但し、nは整数で騒音レベルに応じて可変さ
れ、nを大きくすれば圧縮比は大きくなる。また、|x
|は入力信号の絶対値である。
【0010】
【作用】入力オ−ディオ信号をxとする時、DSPによ
り次式
り次式
【数4】 の演算を行って、圧縮特性を付加すると共に、次数切換
手段により、騒音レベルに応じてn値を可変することに
より圧縮特性を変更して出力オ−ディオ信号Xを発生す
る。
手段により、騒音レベルに応じてn値を可変することに
より圧縮特性を変更して出力オ−ディオ信号Xを発生す
る。
【0011】
【実施例】図1は本発明の実施例構成図であり、DSP
のブロック内には圧縮特性を付加する場合のシグナルフ
ロ−が示されている。図2はDSP信号処理の演算ステ
ップを示す図表である。
のブロック内には圧縮特性を付加する場合のシグナルフ
ロ−が示されている。図2はDSP信号処理の演算ステ
ップを示す図表である。
【0012】図1において、1はオーディオ信号に所定
の圧縮特性を付加する信号処理を行うデジタル・シグナ
ル・プロセッサ(DSP)、2はDSPの信号処理にお
いて用いられる演算式の次数を変更して、圧縮特性を変
更させる次数切換部である。尚、xは入力オーディオ信
号、Xは出力オーディオ信号であり、入力オーディオ信
号xは正規化されており、全ビットオール「1」の数値
(最大値)を1としている。次数切換部2において、2
1は騒音を拾うマイク、22はマイクから入力された信
号に基づいて騒音レベルを検出する騒音レベル検出器、
23は騒音レベル検出器22より入力された騒音レベル
に応じてDSPの信号処理において用いられる演算式の
次数nを切り換える次数切換回路である。尚、次数切換
部2は、予め、騒音レベルと好ましい圧縮特性を付与す
る次数との対応を実験的に求めてメモリに記憶してお
き、騒音レベルに応じた次数をメモリから求めて出力す
る。この場合、雑音レベルが大きくなるほど次数nは大
きくなる。
の圧縮特性を付加する信号処理を行うデジタル・シグナ
ル・プロセッサ(DSP)、2はDSPの信号処理にお
いて用いられる演算式の次数を変更して、圧縮特性を変
更させる次数切換部である。尚、xは入力オーディオ信
号、Xは出力オーディオ信号であり、入力オーディオ信
号xは正規化されており、全ビットオール「1」の数値
(最大値)を1としている。次数切換部2において、2
1は騒音を拾うマイク、22はマイクから入力された信
号に基づいて騒音レベルを検出する騒音レベル検出器、
23は騒音レベル検出器22より入力された騒音レベル
に応じてDSPの信号処理において用いられる演算式の
次数nを切り換える次数切換回路である。尚、次数切換
部2は、予め、騒音レベルと好ましい圧縮特性を付与す
る次数との対応を実験的に求めてメモリに記憶してお
き、騒音レベルに応じた次数をメモリから求めて出力す
る。この場合、雑音レベルが大きくなるほど次数nは大
きくなる。
【0013】DSP1において、11は入力オ−ディオ
信号xの正負を判断する正負判断ステップ、12はx≧
0の時a=1とし、x<0の時a=−1とする定数発生
ステップ、13は入力オ−ディオ信号xの絶対値y1=
|x|を演算する絶対値演算ステップ、14はy2=1
−y1を演算する減算ステップ、15はy2のべき乗を演
算する乗算ステップ、16はy4=1−y3を演算する減
算ステップ、17はX=a・y4を演算する乗算ステッ
プである。
信号xの正負を判断する正負判断ステップ、12はx≧
0の時a=1とし、x<0の時a=−1とする定数発生
ステップ、13は入力オ−ディオ信号xの絶対値y1=
|x|を演算する絶対値演算ステップ、14はy2=1
−y1を演算する減算ステップ、15はy2のべき乗を演
算する乗算ステップ、16はy4=1−y3を演算する減
算ステップ、17はX=a・y4を演算する乗算ステッ
プである。
【0014】乗算ステップ15は、次数切換部2から入
力される騒音レベルに応じた次数n(=2,3・・・)
に基づいて、べき乗演算を実行する。例えば、n=2の
時は、y2*y2を演算し、n=3の時は、y2*y2*y
2を演算し、n=4の時は、y2*y2*y2*y2を演算
をし、n値に応じてべき乗演算するように構成してい
る。尚、*は乗算記号である。
力される騒音レベルに応じた次数n(=2,3・・・)
に基づいて、べき乗演算を実行する。例えば、n=2の
時は、y2*y2を演算し、n=3の時は、y2*y2*y
2を演算し、n=4の時は、y2*y2*y2*y2を演算
をし、n値に応じてべき乗演算するように構成してい
る。尚、*は乗算記号である。
【0015】DSPの信号処理により、x≧0の時は次
式
式
【数5】 で示される出力オ−ディオ信号Xが得られ、x<0の時
は次式
は次式
【数6】 で示される出力オ−ディオ信号Xが得られる。
【0016】実際には、DSP1は図2に示すステップ
に従って圧縮処理を行う。すなわち、入出力オ−ディオ
信号xが入力されると、まずその正負を判断し、x≧0
の場合にはa=1とし、x<0の場合にはa=−1とす
る(ステップ101)。ついで、次式 y1=|x| により入力オ−ディオ信号xの絶対値y1を演算し(ス
テップ102)、以後順次 y2=1−y1 (ステップ103) y3=y2*y2,但し、n=2 (ステップ104) y4=1−y3 (ステップ105) X=a・y4 (ステップ106) を演算する。以上により、x≧0の時は次式
に従って圧縮処理を行う。すなわち、入出力オ−ディオ
信号xが入力されると、まずその正負を判断し、x≧0
の場合にはa=1とし、x<0の場合にはa=−1とす
る(ステップ101)。ついで、次式 y1=|x| により入力オ−ディオ信号xの絶対値y1を演算し(ス
テップ102)、以後順次 y2=1−y1 (ステップ103) y3=y2*y2,但し、n=2 (ステップ104) y4=1−y3 (ステップ105) X=a・y4 (ステップ106) を演算する。以上により、x≧0の時は次式
【数7】 で示されるオ−ディオ信号Xを出力し、x<0の時は次
式
式
【数8】 で示されるオ−ディオ信号Xを出力する。
【0017】(2)式におけるXとxの関係は図3の一
点鎖線Cに示すようになり、(1)式におけるアナログ
方式のXとxの関係Dと類似している。これより、本発
明の入出力特性はアナログ方式と類似の入出力特性を得
られることが予想される。
点鎖線Cに示すようになり、(1)式におけるアナログ
方式のXとxの関係Dと類似している。これより、本発
明の入出力特性はアナログ方式と類似の入出力特性を得
られることが予想される。
【0018】図4は本発明の対数表示による入出力特性
を実線Eにより示すもので、従来のアナログ方式及びデ
ジタル方式の入出力特性A,Bと対比させて示してあ
る。これより明らかなように、本発明によれば、騒音レ
ベルに基づいてn値を可変することにより、アナログ方
式の入出力特性Aにより近ずけることができ、又、検出
された騒音レベルに基づいて次数nを切り換えることに
より、騒音レベルに応じた最適な圧縮比を有する圧縮特
性をオ−ディオ信号に付加できる。
を実線Eにより示すもので、従来のアナログ方式及びデ
ジタル方式の入出力特性A,Bと対比させて示してあ
る。これより明らかなように、本発明によれば、騒音レ
ベルに基づいてn値を可変することにより、アナログ方
式の入出力特性Aにより近ずけることができ、又、検出
された騒音レベルに基づいて次数nを切り換えることに
より、騒音レベルに応じた最適な圧縮比を有する圧縮特
性をオ−ディオ信号に付加できる。
【0019】尚、本願発明の実施例においてnは、1以
上の正の整数を使用しているが、nの値を0を越え、1
未満の数とすることにより、エクスパンダ−として応用
範囲を広げることも可能であるが、現在の音響用DSP
では演算速度の関係で、実時間処理をすることはできな
い。しかし、将来的には実現することができる。
上の正の整数を使用しているが、nの値を0を越え、1
未満の数とすることにより、エクスパンダ−として応用
範囲を広げることも可能であるが、現在の音響用DSP
では演算速度の関係で、実時間処理をすることはできな
い。しかし、将来的には実現することができる。
【0020】又、以上では、騒音レベルに応じて次数を
決定した場合であるが、操作部に切換スイッチを設けて
数段階に切換可能となるように構成し、ユーザ操作で好
みの圧縮特性を付与した音を聞けるようにしてもよい。
決定した場合であるが、操作部に切換スイッチを設けて
数段階に切換可能となるように構成し、ユーザ操作で好
みの圧縮特性を付与した音を聞けるようにしてもよい。
【0021】更に、騒音と車速とは相関があるから、予
め車速と好ましい圧縮特性を付与する次数との対応を実
験的に求めてメモリに記憶して置き、車速を検出し、該
車速に応じた次数を求めるように構成することも可能で
ある。
め車速と好ましい圧縮特性を付与する次数との対応を実
験的に求めてメモリに記憶して置き、車速を検出し、該
車速に応じた次数を求めるように構成することも可能で
ある。
【0022】
【発明の効果】以上本発明によれば、入力用オ−ディオ
信号xとする時、次式
信号xとする時、次式
【数9】 の演算を行って、出力オ−ディオ信号Xに圧縮特性を付
加すると共に、n値を可変することにより圧縮特性を変
更するように構成したから、除算を含まず、しかも加減
算及び乗算を行うだけでよく、DSP処理に好適であ
る。又、本発明によればアナログ方式による圧縮特性と
同等の特性をオ−ディオ信号に付加することができると
共に、騒音レベル等に基づいてn値を可変することによ
り圧縮特性を変更するように構成したから、騒音に応じ
た最適の圧縮比を有する圧縮特性をオ−ディオ信号に付
加でき、CDやDATなどのように大きな信号対雑音比
をもつオ−ディオ機器を使用しても、出力が入力に比べ
て減衰することがなく、ノイズの問題はない。
加すると共に、n値を可変することにより圧縮特性を変
更するように構成したから、除算を含まず、しかも加減
算及び乗算を行うだけでよく、DSP処理に好適であ
る。又、本発明によればアナログ方式による圧縮特性と
同等の特性をオ−ディオ信号に付加することができると
共に、騒音レベル等に基づいてn値を可変することによ
り圧縮特性を変更するように構成したから、騒音に応じ
た最適の圧縮比を有する圧縮特性をオ−ディオ信号に付
加でき、CDやDATなどのように大きな信号対雑音比
をもつオ−ディオ機器を使用しても、出力が入力に比べ
て減衰することがなく、ノイズの問題はない。
【図1】本発明の実施例構成図である。
【図2】信号処理の演算順序を示す図表である。
【図3】本発明の入出力特性図である。
【図4】次数を変えた場合の本発明の対数表示による入
力特性図である。
力特性図である。
【図5】従来の対数表示によるアナログ方式、デジタル
方式の入力特性図である。
方式の入力特性図である。
【符号の説明】 1・・・DSP(デジタルシグナルプロセッサ) 2・・・次数切換部 22・・騒音レベル検出器 23・・次数切換回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 14/00 - 14/06 H03G 7/00 H04B 1/64
Claims (1)
- 【請求項1】 入力オ−ディオ信号をxとする時、デジ
タル信号処理により次式、 【数1】 の演算を行って、出力オ−ディオ信号Xに圧縮特性を付
加すると共に、n値を可変することにより圧縮特性を変
更することを特徴とするオ−ディオ信号のデジタル可変
コンプレッサ−。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9974491A JP3056815B2 (ja) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | オ−ディオ信号のデジタル可変コンプレッサ− |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9974491A JP3056815B2 (ja) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | オ−ディオ信号のデジタル可変コンプレッサ− |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05344078A JPH05344078A (ja) | 1993-12-24 |
JP3056815B2 true JP3056815B2 (ja) | 2000-06-26 |
Family
ID=14255524
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9974491A Expired - Lifetime JP3056815B2 (ja) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | オ−ディオ信号のデジタル可変コンプレッサ− |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3056815B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7617109B2 (en) * | 2004-07-01 | 2009-11-10 | Dolby Laboratories Licensing Corporation | Method for correcting metadata affecting the playback loudness and dynamic range of audio information |
JP5098999B2 (ja) * | 2008-12-25 | 2012-12-12 | 株式会社Jvcケンウッド | 信号レベル調整装置 |
-
1991
- 1991-04-05 JP JP9974491A patent/JP3056815B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05344078A (ja) | 1993-12-24 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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