JP4739887B2 - Audio playback device - Google Patents
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Description
本発明は、オーディオ再生装置に関し、特に携帯型または家庭用の音響再生装置等で、MP3(MPEG Audio Layer 3)などの情報圧縮型の音楽/音声データの再生に適用される、オーディオ再生装置に関する。 The present invention relates to an audio playback device, and more particularly to an audio playback device applied to playback of information compression type music / audio data such as MP3 (MPEG Audio Layer 3) in a portable or home acoustic playback device or the like. .
近年、インターネットやディジタル地上波放送等の通信分野、またはDVD等のAV機器の急速な普及に伴い、高音質のオーディオ符号化・復号化技術に対する需要が高まっている。 In recent years, with the rapid spread of AV devices such as the Internet and digital terrestrial broadcasting, or DVDs, demand for high-quality audio encoding / decoding technology is increasing.
図27は従来のオーディオ再生装置の構成を示す図である。オーディオ再生装置100は、デコード部101、逆量子化部102、スケールファクタ演算部103、帯域合成フィルタ部104、アンプ105、スピーカ106から構成される。
FIG. 27 is a diagram showing the configuration of a conventional audio playback apparatus. The audio reproduction device 100 includes a
デコード部101は、情報圧縮されたオーディオ信号のビットストリームを受信して、量子化データとスケールファクタとにデコードする。量子化データは、オーディオ信号を周波数帯域毎に量子化したデータであり(最大値を1として正規化して量子化されたデータ)、スケールファクタは、量子化ステップ幅を一様に増減するスケーリングを行う際に、圧縮率や音質を変更するために用いる量子化制御係数(スケーリングの倍率)である。
The
逆量子化部102は、量子化データを周波数帯域毎に逆量子化して、オーディオ信号を再現した逆量子化データを生成する。スケールファクタ演算部103は、周波数帯域毎の逆量子化データに対して、周波数帯域毎に対応するスケールファクタを乗じて、真の振幅レベルを持つオーディオ信号波形を再現する。
The
図28はスケールファクタ演算部103の動作概要を示す図である。周波数帯域Fmの逆量子化データdmに対し(実際にはディジタル波形だが、簡単にアナログ波形で示す)、周波数帯域Fmのスケールファクタとして0.5を乗算している。0.5のスケールファクタを逆量子化データdmに乗算することで、振幅レベルが符号化前の値に戻されたオーディオデータDmが生成する。
FIG. 28 is a diagram showing an outline of the operation of the scale
図29は帯域合成フィルタ部104の動作概要を示す図である。周波数帯域F1〜FnのそれぞれのオーディオデータD1〜Dnを合成することで、符号化前のオーディオ信号が再生される。その後、このオーディオ信号は、アンプ105で増幅されて、スピーカ106を介して出力される。
FIG. 29 is a diagram showing an outline of the operation of the band
一方、携帯型のオーディオ信号再生機能を搭載した機器の普及に伴い、音楽を手軽に聴くことができるようになり、聴覚に障害を持つ聴取者にとっても音楽を聴取する機会が増えている。 On the other hand, with the widespread use of devices equipped with portable audio signal playback functions, it has become possible to listen to music easily, and there are increasing opportunities for listeners with hearing impairments to listen to music.
ところが、高齢や聴覚障害によって聴力が低下(難聴)している人々が、通常のオーディオ信号再生機器を使用して音楽を聞こうとしても、明瞭に聞き取れないといった問題が生じていた。 However, there has been a problem that people who have hearing loss (deafness) due to aging or hearing impairment cannot hear clearly even if they try to listen to music using a normal audio signal reproduction device.
オーディオ信号を明瞭に聞き取るための従来技術としては、周囲騒音によるオーディオ信号のマスキングへの対処を行う技術が提案されている(例えば、特許文献1)。
難聴者を対象にオーディオ信号を再生する場合、従来では、補聴器に採用されている信号処理(補聴処理)機能を追加することで対処している。この補聴処理の主な機能は、単なる振幅増幅を行うものがほとんどであって、上述の復号・再生処理後のオーディオ信号に対して振幅増幅を行っている。これにより、難聴者は、音量が大きくされたオーディオ信号を聴取していた。 When reproducing an audio signal for a hearing-impaired person, conventionally, it has been dealt with by adding a signal processing (hearing aid processing) function employed in a hearing aid. Most of the main functions of this hearing aid processing are to simply perform amplitude amplification, and perform amplitude amplification on the audio signal after the decoding / reproduction processing described above. As a result, the hearing-impaired person has listened to the audio signal whose volume has been increased.
しかし、一概に聴覚障害といっても、各人の音声周波数に対する聴力特性は様々に異なるので(例えば、難聴者Aにとっては、高周波数aまでは聞こえても、難聴者Bにとっては高周波数aは聞こえにくいといったように、聴力特性に違いがある)、各人の聴力特性に合わせてオーディオ信号を再生しなければ、最適なオーディオ信号の復号化を行っているとはいえず、単純な振幅増幅による対処だけでは、難聴者にとって、明瞭に聴取可能なオーディオ信号を提供することはできないといった問題があった。 However, even if it is generally a hearing impairment, each person's hearing characteristics with respect to the sound frequency are different (for example, the hearing person A can hear up to the high frequency a, but the hearing person B can hear the high frequency a. If the audio signal is not reproduced according to the hearing characteristics of each person, the audio signal cannot be decoded optimally, and the simple amplitude There is a problem that it is not possible to provide an audio signal that can be clearly heard for a hearing-impaired person only by dealing with amplification.
また、難聴者だけに限らず、聴覚の正常な聴取者に対しても、各個人の聴力特性に応じて音楽/音声を再生することは、これからのオーディオ再生機器が提供するサービスとして、音楽配信が簡単にダウンロード可能な携帯電話機などの通信機器をユーザ一人一人が所有する時代において、今後益々、重要度・注目度が高まるものと予想される。 In addition, not only hearing-impaired people but also normal listeners can play music / sound according to their individual hearing characteristics as a service provided by future audio playback devices. However, in the age when each user owns a communication device such as a mobile phone that can be easily downloaded, it is expected that the degree of importance and attention will continue to increase.
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、聴力特性に応じたオーディオ信号の再生制御を行って、音質の向上を図ったオーディオ再生装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an audio reproducing apparatus that performs audio signal reproduction control in accordance with hearing characteristics to improve sound quality.
上記課題を解決するために、オーディオ再生装置が提供される。オーディオ再生装置は、前記オーディオ信号を復号化・再生する場合の周波数帯域に対応付けて、聴力損失の電力量を示す聴力損失データを格納する聴力損失データ格納部と、周波数帯域に対応して最小可聴しきい値を格納する最小可聴しきい値格納部と、最大可聴限界値を超えず、かつ第1の最小可聴しきい値を基準とした、前記オーディオ信号のスケールファクタを第1の電力量に変換するスケールファクタ/電力量変換部と、前記第1の最小可聴しきい値を、前記聴力損失データの値に応じて上昇させて第2の最小可聴しきい値を生成し、前記第1の電力量を、前記最大可聴限界値を超えず、かつ前記第2の最小可聴しきい値を基準とした第2の電力量に変換する電力量変換部と、前記第2の電力量を補正後のスケールファクタである補正スケールファクタに変換する電力量/スケールファクタ変換部と、周波数帯域毎に前記オーディオ信号の逆量子化を行い、逆量子化データを生成する逆量子化部と、前記逆量子化データに前記補正スケールファクタを乗じて、符号化前のオーディオ信号を再生するオーディオ信号再生部とを有する。 To solve the above SL problems, there is provided an audio playing device. The audio playback device includes a hearing loss data storage unit that stores hearing loss data indicating the amount of power of hearing loss in association with a frequency band when the audio signal is decoded and reproduced, and a minimum corresponding to the frequency band. A minimum audible threshold value storing unit for storing an audible threshold value; and a first power amount that is a scale factor of the audio signal that does not exceed the maximum audible limit value and is based on the first minimum audible threshold value. A scale factor / power conversion unit for converting to a first minimum audible threshold value according to a value of the hearing loss data to generate a second minimum audible threshold value; A power amount converter that converts the power amount of the second power amount into a second power amount that does not exceed the maximum audible limit value and that is based on the second minimum audible threshold value, and corrects the second power amount Is the later scale factor An electric energy / scale factor conversion unit for converting to a positive scale factor, an inverse quantization unit for performing inverse quantization of the audio signal for each frequency band to generate inverse quantized data, and the correction to the inverse quantized data And an audio signal reproduction unit that reproduces an audio signal before encoding by multiplying the scale factor.
ユーザ各人の聴力特性に応じたオーディオ信号の再生制御を行うことができ、音質の向上を図ることが可能になる。
Can be reproduced control of the audio signal according to hearing ability characteristics Yu chromatography The each person, it is possible to achieve a sound quality.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1はオーディオ再生装置の原理図である。第1の実施の形態のオーディオ再生装置10−1は、デコード部11、聴力特性設定部12、スケールファクタ補正部13、逆量子化部14、オーディオ信号再生部15、アンプ16、スピーカ17から構成され、符号化されたオーディオ信号の復号化・再生を行う装置である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a principle diagram of an audio playback apparatus. The audio playback device 10-1 of the first embodiment includes a
デコード部11は、情報圧縮されたディジタル符号化オーディオ信号のビットストリーム(オーディオ・ビットストリーム)を受信すると、量子化データとスケールファクタとにデコードし、量子化データを逆量子化部14へ送信し、スケールファクタをスケールファクタ補正部13へ送信する。
When receiving the bit stream (audio bit stream) of the digitally encoded audio signal whose information has been compressed, the
聴力特性設定部12は、聴力特性格納部12a、聴力損失量補正部12b、聴力損失データ格納部12c、GUI(Graphical User Interface)部12dから構成される。
聴力特性格納部12aは、聴力損失量を表す聴力特性の情報を格納する。聴力損失量は、ある決められた測定周波数に対する聴力損失の電力量(dB)のことで、個々のユーザによって入力されるものである。
The hearing characteristic setting unit 12 includes a hearing
The hearing
聴力損失量補正部12bは、聴力損失量の測定に用いた測定周波数を、オーディオ信号を復号化・再生する場合の周波数帯域へ変換して、聴力損失量の補正を行って聴力損失データを生成する。
The hearing loss
聴力損失データ格納部12cは、周波数帯域毎に聴力損失データを格納する。GUI部12dは、ユーザが聴力損失量を任意に装置に入力する際のグラフィカル・ユーザ・インタフェース機能(LCD(液晶ディスプレイ)や入力ボタン等)を提供する。
The hearing loss
スケールファクタ補正部13は、最小可聴しきい値格納部13a、スケールファクタ/電力量変換部13b、電力量変換部13c、電力量/スケールファクタ変換部13dから構成され、オーディオ信号のスケールファクタの第1の電力量を、聴力損失データに対応する第2の電力量に変換して、第2の電力量を補正後のスケールファクタである補正スケールファクタに変換する。
The scale
具体的に、最小可聴しきい値格納部13aは、最小可聴しきい値を格納する。最小可聴しきい値とは、正常な聴力を持つ人が聴取可能な最も小さい音のレベルのことである。したがって、最小可聴しきい値よりも小さな音は聞こえず、最小可聴しきい値レベルの音は、聞こえ始めの小さな音といえる。なお、最小可聴しきい値は、周波数帯域毎に異なるので、最小可聴しきい値格納部13aでは、周波数帯域毎に最小可聴しきい値をテーブル値として格納しておく。
Specifically, the minimum audible
スケールファクタ/電力量変換部13bは、最大可聴限界値を超えず、かつ第1の最小可聴しきい値を基準とした、オーディオ信号のスケールファクタを第1の電力量に変換する(スケールファクタ値→dB値)。なお、最大可聴限界値とは、聴取可能な最も大きな音のレベルのことで、最大可聴限界値を超える音は音が大き過ぎて不快に感じるだけでなく、場合によっては聴力に損傷を与えるおそれもある。
The scale factor / power
電力量変換部13cは、第1の最小可聴しきい値を、聴力損失データの値の分だけ上昇させて第2の最小可聴しきい値を生成し、第1の電力量を、最大可聴限界値を超えず、かつ第2の最小可聴しきい値を基準とした第2の電力量に変換する(補正前のdB値→聴力損失データで補正したdB値)。電力量/スケールファクタ変換部13dは、第2の電力量を補正後のスケールファクタである補正スケールファクタに変換する(dB値→スケールファクタ値)。
The power
逆量子化部14は、周波数帯域毎にオーディオ信号の逆量子化を行い、逆量子化データを生成する。また、オーディオ信号再生部15は、スケールファクタ演算部15a、帯域合成フィルタ部15bから構成される。
The
スケールファクタ演算部15aは、逆量子化データに補正スケールファクタを乗じる。帯域合成フィルタ部15bは、スケールファクタ演算部15aからの出力信号を周波数帯域毎に合成して、符号化前のオーディオ信号を再生する。そして、復号・再生後のオーディオ信号は、アンプ16で増幅されて、スピーカ17を介して出力する。
The scale
次に聴力特性設定部12について説明する。オーディオ再生装置10−1では初期設定時に、ユーザがGUI部12dを利用して、各個人の聴力損失量をデータとして入力する必要がある。
Next, the hearing characteristic setting unit 12 will be described. In the audio playback device 10-1, at the time of initial setting, the user needs to input the hearing loss amount of each individual as data using the
図2は聴力損失量の入力設定動作を示すフローチャートである。オーディオ再生装置10−1を使用する場合には最初に以下のフローを1回だけ行う。
〔S1〕聴力特性設定部12は、測定周波数を初期化する。
FIG. 2 is a flowchart showing the input setting operation of the hearing loss amount. When using the audio playback apparatus 10-1, the following flow is first performed only once.
[S1] The hearing characteristic setting unit 12 initializes the measurement frequency.
〔S2〕GUI部12dは、測定周波数を表示する。例えば、LCDに測定周波数を表示する。
〔S3〕ユーザは、表示された測定周波数に対する聴力損失量を、GUI部12dのボタン等を使用して入力する。
[S2] The
[S3] The user inputs the hearing loss amount for the displayed measurement frequency using the button or the like of the
〔S4〕GUI部12dは、入力された聴力損失量を聴力特性格納部12aに設定する。
〔S5〕すべての測定周波数について聴力損失量が入力された場合は終了し、そうでなければステップS2へ戻る(聴力測定の測定周波数としては、一般に、125、250、500、1k、2k、4k、8k(Hz)であり、これらすべての周波数に対する聴力損失量を入力する)。
[S4] The
[S5] If the hearing loss amount is input for all measurement frequencies, the process is terminated. Otherwise, the process returns to step S2 (measurement frequencies for hearing measurement are generally 125, 250, 500, 1k, 2k, 4k. 8 k (Hz), and input the amount of hearing loss for all these frequencies).
このように、ユーザは、オーディオ再生装置10−1に付属しているGUI部12dを用いて、簡単手軽に各個人の聴力特性を装置に設定することができる。なお、上記のデータ入力動作は一例であり、その他の例としては、GUI部12dが音声を発することで、音声ガイドの指示にもとづいて、データ設定を行うことも可能である。
As described above, the user can easily and easily set the hearing characteristics of each individual in the apparatus by using the
図3は聴力特性格納部12aでの格納状態を示す図である。聴力特性格納部12aは、不揮発性メモリであり、ユーザの聴力特性の情報として、125、250、500、1k、2k、4k、8k(Hz)に対して入力された聴力損失量(dB)を記憶する(なお、聴力損失量は、あらかじめ耳鼻科等で事前に専門家によって測定された値を用いるものとする)。
FIG. 3 is a diagram illustrating a storage state in the hearing
図4は聴力損失量補正部12bの動作を示す図である。グラフG1は、縦軸が聴力損失量(dB)、横軸が測定周波数(Hz)であり、ユーザによって入力された、測定周波数に対する聴力損失量を示している。
FIG. 4 is a diagram illustrating the operation of the hearing
グラフG2は、縦軸が聴力損失データ(dB)、横軸が再生周波数(Hz)である。ユーザによる聴力損失量の測定に用いた測定周波数を、オーディオ再生装置10−1における、オーディオ信号を復号化・再生する場合の周波数帯域へ変換して、聴力損失量の補正を行った聴力損失データを示している。 In the graph G2, the vertical axis represents hearing loss data (dB) and the horizontal axis represents reproduction frequency (Hz). Hearing loss data obtained by converting the measurement frequency used for the measurement of the hearing loss amount by the user into a frequency band in the audio reproduction device 10-1 for decoding and reproducing the audio signal, and correcting the hearing loss amount. Is shown.
ここで、スケールファクタを補正するには帯域毎の聴力損失量が必要となるが、装置側の圧縮オーディオの帯域分割の周波数と、難聴者に対して聴力測定したときの周波数とは異なっている。そのため、聴力損失のデータを得るには、聴力を測定したときの測定周波数から、装置側の周波数帯域への変換を行う必要がある。 Here, in order to correct the scale factor, an amount of hearing loss for each band is required, but the frequency of the divided audio band of the compressed audio on the device side is different from the frequency when the hearing loss is measured for the hearing impaired person. . Therefore, in order to obtain hearing loss data, it is necessary to perform conversion from the measurement frequency when hearing is measured to the frequency band on the device side.
以下、聴力損失量の補正処理について詳しく説明する。グラフG2の横軸は、オーディオ再生装置10−1の装置側で設定されている再生周波数であって、サンプリング周波数32kHz(よって、サンプリング周波数の半分までしか再生できないので再生周波数は16kHz)で、帯域分割数が32の場合を示している(圧縮オーディオの種類やモードによってサンプリング周波数・分割数は随時変化する)。再生周波数帯域0〜16kHzを32分割するので、各帯域幅は500Hzとなる。
Hereinafter, the hearing loss correction process will be described in detail. The horizontal axis of the graph G2 is a reproduction frequency set on the apparatus side of the audio reproduction apparatus 10-1, and is a sampling frequency of 32 kHz (therefore, reproduction is possible up to half of the sampling frequency, so the reproduction frequency is 16 kHz), and the band This shows a case where the number of divisions is 32 (the sampling frequency and the number of divisions change as needed depending on the type and mode of compressed audio). Since the
周波数帯域f1の中心周波数は250Hzなので、250Hzの測定結果である20dBをそのまま使用する。一方、周波数帯域f2の中心周波数は750Hzであるが、この周波数での聴力損失量は測定されていない。 Since the center frequency of the frequency band f1 is 250 Hz, 20 dB which is a measurement result of 250 Hz is used as it is. On the other hand, although the center frequency of the frequency band f2 is 750 Hz, the hearing loss amount at this frequency has not been measured.
このような場合、750Hzの前後の周波数、すなわち500Hzと1kHzのデータを利用する。このとき、750Hzの対数周波数軸上で500Hzと1kHzの内分比をr(0<r≦1.0)、500Hzの聴力損失量をLoss500、1kHzの聴力損失量をLoss1kとすると、750Hzの聴力損失量(聴力損失データ)Loss750は、以下の式(1)で求める。 In such a case, data of frequencies around 750 Hz, that is, data of 500 Hz and 1 kHz are used. At this time, assuming that the internal ratio between 500 Hz and 1 kHz on the logarithmic frequency axis of 750 Hz is r (0 <r ≦ 1.0), the hearing loss amount at 500 Hz is Loss 500 , and the hearing loss amount at 1 kHz is Loss 1k , 750 Hz. The hearing loss amount (hearing loss data) Loss 750 is obtained by the following equation (1).
Loss750=r×Loss500+(1−r)Loss1k ・・・(1)
なお、一般的に、測定周波数をmf1、mf2、測定周波数mf1と測定周波数mf2の間の再生周波数をnf、測定周波数mf1の聴力損失量をLossmf1、測定周波数mf2の聴力損失量をLossmf2とした場合、聴力損失データLossnfは式(2)と表せる。
Loss 750 = r × Loss 500 + (1-r) Loss 1k (1)
In general, the measurement frequencies are mf1 and mf2, the reproduction frequency between the measurement frequencies mf1 and mf2, nf, the hearing loss amount of the measurement frequency mf1 is Loss mf1 , and the hearing loss amount of the measurement frequency mf2 is Loss mf2 . In this case, the hearing loss data Loss nf can be expressed by the following equation (2).
Lossnf=r×Lossmf1+(1−r)×Lossmf2 ・・・(2)
内分比rの算出は、対数周波数軸上での直線補間として次のように行う。測定した周波数がmf1、mf2(Hz)であり、その間の周波数nf(Hz)についての聴力損失データ値を求める場合、内分比rは以下の式によって算出する。
Loss nf = r * Loss mf1 + (1-r) * Loss mf2 (2)
The calculation of the internal division ratio r is performed as follows as linear interpolation on the logarithmic frequency axis. When the measured frequencies are mf1 and mf2 (Hz) and the hearing loss data value for the frequency nf (Hz) between them is obtained, the internal ratio r is calculated by the following equation.
r={log(nf)−log(mf1)}/{log(mf2)−log(mf1)} ・・・(3)
例えば、mf1=500Hz、mf2=1kHz=1000Hz、nf=750Hzの場合、内分比rは、0.585となる。したがって、r=0.585、Loss500=20、Loss1k=30を式(1)に入力して計算すると、Loss750=24.15となる。
r = {log (nf) −log (mf1)} / {log (mf2) −log (mf1)} (3)
For example, when mf1 = 500 Hz, mf2 = 1 kHz = 1000 Hz, and nf = 750 Hz, the internal ratio r is 0.585. Therefore, when r = 0.585, Loss 500 = 20, and Loss 1k = 30 are input to the equation (1) and calculated, Loss 750 = 24.15.
聴力損失量補正部12bでは、このような演算を行って、外部入力された測定周波数に対する聴力損失量を、装置側の再生周波数に対する聴力損失データに変換している。
次にスケールファクタ補正部13について説明する。スケールファクタ/電力量変換部13bでは、オーディオ信号のスケールファクタを、第1の電力量に変換する。なお、以降では、電力量をdB(デシベル)とも表記する。
The hearing loss
Next, the scale
図5はスケールファクタ/dB変換テーブルを示す図である。スケールファクタ/電力量変換部13bは、スケールファクタ/dB変換テーブルT1を有する。スケールファクタ/dB変換テーブルT1は、インデックス、スケールファクタ値、dB値の項目から構成され、スケールファクタと、該当スケールファクタに対応する音の大きさのdB値との対応関係が示されたテーブルである。スケールファクタ/電力量変換部13bは、このテーブルを用いてスケールファクタ→dBへ変換する。
FIG. 5 is a diagram showing a scale factor / dB conversion table. The scale factor / power
例えば、スケールファクタ/電力量変換部13bは、デコード部11からスケールファクタの値として1.5874を受信すると、スケールファクタ/dB変換テーブルT1を用いて、dB値124に変換する。
For example, when the scale factor / power
以下、スケールファクタ補正処理について詳しく説明する。一般に、難聴者は、小さな音を聞き取ることができず、ある程度以上大きな音でないと全く聞こえないが、大きな音は正常な聴力を持つ人と同じように聞こえるという傾向がある。つまり聞こえる音の大きさの範囲が狭くなっているという傾向がある。 Hereinafter, the scale factor correction process will be described in detail. In general, a hearing-impaired person cannot hear a small sound and cannot hear it unless the sound is louder than a certain level, but a loud sound tends to sound like a person with normal hearing ability. In other words, there is a tendency that the range of loud sounds that can be heard is narrow.
そこで、この現象に見合ったスケールファクタの補正を行う必要がある。
図6はスケールファクタの補正の様子を示す図である。まず、スケールファクタ/電力量変換部13bにおいて、ある周波数帯域(周波数帯域f1とする)のスケールファクタをスケールファクタ/dB変換テーブルT1を用いて、第1の電力量(sfdb)に変換する。
Therefore, it is necessary to correct the scale factor corresponding to this phenomenon.
FIG. 6 is a diagram showing how the scale factor is corrected. First, the scale factor / power
この第1の電力量(sfdb)は、最大可聴限界値を超えず、かつ第1の最小可聴しきい値(周波数帯域f1の最小可聴しきい値であり、図中th_min)を基準としたものである。なお、周波数帯域f1の第1の最小可聴しきい値は、最小可聴しきい値格納部13aにあらかじめ設定されている。
The first electric energy (sfdb) does not exceed the maximum audible limit value, and is based on the first minimum audible threshold value (the minimum audible threshold value in the frequency band f1, th_min in the figure). It is. Note that the first minimum audible threshold value of the frequency band f1 is preset in the minimum audible threshold
電力量変換部13cは、第1の最小可聴しきい値を、周波数帯域f1の聴力損失データの値の分だけ上昇させて(周波数帯域f1の聴力損失データ(図中、Loss)は、聴力損失データ格納部12cに設定されている)、第2の最小可聴しきい値を生成する。そして、第1の電力量(sfdb)を、最大可聴限界値を超えず、かつ第2の最小可聴しきい値を基準とした第2の電力量(x)に変換する。
The power
ここで、最大可聴限界値と第1の電力量sfdbとの差=a、sfdbと最小可聴しきい値の差=b、最大可聴限界値と補正後の第2の電力量xとの差=c、xと聴力損失によって上昇した最小可聴しきい値の差=dとしたときに、a:b=c:dとなるようにすれば、正常な聴力を持つ人と同じような音の大きさを感じることができると考えられる。 Here, the difference between the maximum audible limit value and the first power amount sfdb = a, the difference between the sfdb and the minimum audible threshold value = b, the difference between the maximum audible limit value and the corrected second power amount x = If the difference between c and x and the minimum audible threshold increased due to hearing loss = d is set to a: b = c: d, the sound volume is the same as that of a person with normal hearing. It is thought that you can feel it.
したがって、最大可聴限界値をmax、第1の電力量をsfdb、第1の最小可聴しきい値をth_min、聴力損失データをLoss、第2の最小可聴しきい値を(th_min+Loss)、第2の電力量をxとすれば、以下の式(4)が得られ、式(4)からxを求める。 Therefore, the maximum audible limit value is max, the first electric energy is sfdb, the first minimum audible threshold value is th_min, the hearing loss data is Loss, the second minimum audible threshold value is (th_min + Loss), the second If the electric energy is x, the following formula (4) is obtained, and x is obtained from the formula (4).
(max−sfdb):(sfdb−th_min)=(max−x):(x−(th_min+loss)) ・・・(4)
なお、xはdB値なのでスケールファクタ値にあらためて変換する必要がある。電力量/スケールファクタ変換部13dは、第2の電力量xを補正後のスケールファクタである補正スケールファクタに変換する(dB値→スケールファクタ値への変換)。なお、電力量/スケールファクタ変換部13dも図5で上述したような電力量/スケールファクタ変換テーブル(図示せず)を有している。
(Max-sfdb) :( sfdb-th_min) = (max-x) :( x- (th_min + loss)) (4)
Since x is a dB value, it is necessary to convert it back to the scale factor value. The power amount / scale
その後は、通常の復号化処理と同様に、スケールファクタ演算部15aは、逆量子化データに補正スケールファクタを乗じる。帯域合成フィルタ部15bは、スケールファクタ演算部15aによる出力信号を周波数帯域毎に合成して、符号化前のオーディオ信号を再生する。そして、復号・再生後のオーディオ信号は、アンプ16で増幅されて、スピーカ17を介して出力する。
After that, as in the normal decoding process, the scale
次にオーディオ再生装置10−1の効果について説明する。オーディオ再生装置10−1によって、スケールファクタ補正処理を行えば、補正によって、従来は聞き取りにくかった周波数帯域の信号が増幅され、難聴者でも聞き取れる音として再生される。 Next, effects of the audio playback device 10-1 will be described. When the scale factor correction process is performed by the audio playback device 10-1, a signal in a frequency band that has been difficult to hear in the past is amplified by the correction, and is reproduced as a sound that can be heard even by a deaf person.
図7〜図10はオーディオ再生装置10−1の効果を説明するための図である。縦軸は音の大きさ、横軸は周波数である。図7はオーディオ再生装置10−1による処理をする前の信号の周波数スペクトルである。図8はオーディオ再生装置10−1による処理後の信号の周波数スペクトルである。レベルが小さく聞き取りにくい、高い周波数の信号が増幅されていることがわかる。 7-10 is a figure for demonstrating the effect of the audio reproduction apparatus 10-1. The vertical axis is the loudness, and the horizontal axis is the frequency. FIG. 7 shows the frequency spectrum of the signal before processing by the audio playback device 10-1. FIG. 8 shows the frequency spectrum of the signal after processing by the audio playback device 10-1. It can be seen that a high-frequency signal is amplified that has a low level and is difficult to hear.
図9は処理前の信号の周波数スペクトルに、あるユーザ(難聴者)が聞き取れない領域(図中、太字三角形領域)を重ね合わせた図である。三角形領域の音(周波数が高く、レベルが小さい音)は、難聴者には全く聞き取ることができない。 FIG. 9 is a diagram in which an area (indicated by a bold triangle in the figure) where a certain user (deaf person) cannot hear is superimposed on the frequency spectrum of the signal before processing. The sound in the triangular area (high frequency and low level) cannot be heard at all by the hard of hearing.
図10はオーディオ再生装置10−1による処理後の信号の周波数スペクトルに、あるユーザ(難聴者)が聞き取れない領域(図中、太字三角形領域)を重ね合わせた図である。高い周波数の信号が、本発明により増幅されたため、三角形領域よりも大きな音となっている。そのため、この難聴者でも高い周波数の信号を聞き取ることが可能になっている。 FIG. 10 is a diagram in which a region (indicated by a bold triangle in the figure) where a certain user (deaf person) cannot hear is superimposed on the frequency spectrum of the signal after processing by the audio playback device 10-1. Since the high frequency signal is amplified by the present invention, the sound is louder than the triangular region. Therefore, even this hearing-impaired person can hear a high frequency signal.
次にオーディオ再生装置10−1の変形例について説明する。変形例では、オーディオ再生装置10−1で補正処理したスケールファクタについて、フレーム間の補間を行うものである。オーディオ復号化処理はフレーム単位で行われており、この場合スケールファクタの補正を行うと、フレーム間で再生されるオーディオ信号が不連続となってしまい、それがクリック音や雑音として聞こえてしまうおそれがある。このため、フレーム間でスケールファクタの補間を行って不連続部分で生じる雑音の発生を抑制する。 Next, a modification of the audio playback device 10-1 will be described. In the modified example, interpolation between frames is performed for the scale factor corrected by the audio playback device 10-1. Audio decoding is performed on a frame-by-frame basis. In this case, if the scale factor is corrected, the audio signal played back between frames will be discontinuous, and it may be heard as a click or noise. There is. For this reason, the generation of noise occurring in the discontinuous portion is suppressed by interpolating the scale factor between frames.
図11、図12はスケールファクタの補間を説明するための図である。縦軸はスケールファクタ値、横軸は時間である。一般に、オーディオ復号化はフレーム単位で復号化処理を行っており、1フレーム内に複数のPCMサンプルデータが含まれているが、スケールファクタはある周波数帯域について1フレームにつき1つの値しか持たない。 11 and 12 are diagrams for explaining the interpolation of the scale factor. The vertical axis is the scale factor value, and the horizontal axis is the time. In general, audio decoding is performed on a frame-by-frame basis, and a plurality of PCM sample data is included in one frame, but the scale factor has only one value per frame for a certain frequency band.
したがって、図11に示すように、(n−1)フレームとnフレームとの切れ目では、スケールファクタは急激に変化することになるが、通常の復号化処理はこれを前提としており、このままでも問題ない。しかし、本発明によるスケールファクタの補正を行った場合、通常の復号化処理が想定しない変化となり、それがフレームの切れ目で音が不連続となり、雑音として聞こえるおそれがある。このため、図12に示すように、(n−1)フレームとnフレームとの切れ目に対して、スケールファクタの補間を行い、フレーム間で滑らかにスケールファクタが変化するようにする。 Therefore, as shown in FIG. 11, the scale factor changes abruptly at the break between the (n-1) frame and the n frame, but the normal decoding process is premised on this, and there is still a problem. Absent. However, when the correction of the scale factor according to the present invention is performed, a change that is not assumed by the normal decoding process occurs, which may cause the sound to be discontinuous at the frame breaks and be heard as noise. For this reason, as shown in FIG. 12, the scale factor is interpolated at the break between the (n-1) frame and the n frame so that the scale factor smoothly changes between frames.
図13はスケールファクタ補正部の構成を示す図である。変形例のスケールファクタ補正部13−1は、図1で上述した構成要素の他にあらたにスケールファクタ補間部13eが含まれる。なお、その他の構成要素は図1と同じである。 FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of the scale factor correction unit. The scale factor correction unit 13-1 of the modified example includes a scale factor interpolation unit 13e in addition to the components described above with reference to FIG. Other components are the same as those in FIG.
スケールファクタ補間部13eは、電力量/スケールファクタ変換部13dから出力された補正スケールファクタに対して、フレーム間の切れ目部分でのスケールファクタ補間処理を行って、補間スケールファクタを生成し、スケールファクタ演算部15aへ送信する。
The scale factor interpolation unit 13e performs a scale factor interpolation process at a break portion between frames on the corrected scale factor output from the electric energy / scale
次にスケールファクタ補間部13eの動作について説明する。図14はフレームの切れ目におけるスケールファクタの変化を示す図である。縦軸はスケールファクタ値、横軸は時刻tにおけるサンプル値s(t)を示す。 Next, the operation of the scale factor interpolation unit 13e will be described. FIG. 14 is a diagram showing changes in the scale factor at the frame breaks. The vertical axis represents the scale factor value, and the horizontal axis represents the sample value s (t) at time t.
(n−1)フレームのスケールファクタ(サンプル値s(0)のスケールファクタ)をsf(n−1)、nフレームのスケールファクタ(サンプル値s(4)のスケールファクタ)をsf(n)とする。 The scale factor of the (n-1) frame (scale value of the sample value s (0)) is sf (n-1), and the scale factor of the n frame (scale factor of the sample value s (4)) is sf (n). To do.
また、フレーム間の切れ目部分を補間する補間スケールファクタをssfとすると、サンプル値s(1)の補間スケールファクタはssf(1)、サンプル値s(2)の補間スケールファクタはssf(2)、サンプル値s(3)の補間スケールファクタはssf(3)となる。 Also, assuming that the interpolation scale factor for interpolating the break between frames is ssf, the interpolation scale factor of the sample value s (1) is ssf (1), the interpolation scale factor of the sample value s (2) is ssf (2), The interpolation scale factor of the sample value s (3) is ssf (3).
図15はスケールファクタ補間テーブルを示す図である。スケールファクタ補間テーブルT2は、サンプル値s(t)、補間係数isf(t)からなり、スケールファクタ補間部13eが有するテーブルである。 FIG. 15 shows a scale factor interpolation table. The scale factor interpolation table T2 includes sample values s (t) and interpolation coefficients isf (t), and is a table that the scale factor interpolation unit 13e has.
図において、サンプル値s(0)のとき、補間係数isf(0)=0、サンプル値s(1)のとき、補間係数isf(1)=0.25、サンプル値s(2)のとき、補間係数isf(2)=0.5、サンプル値s(3)のとき、補間係数isf(3)=0.75、サンプル値s(4)のとき、補間係数isf(4)=1.0であり、以降続く。 In the figure, when the sample value s (0), the interpolation coefficient isf (0) = 0, when the sample value s (1), the interpolation coefficient isf (1) = 0.25, when the sample value s (2), When the interpolation coefficient isf (2) = 0.5 and the sample value s (3), the interpolation coefficient isf (3) = 0.75 and when the sample value s (4), the interpolation coefficient isf (4) = 1.0. And so on.
ここで、(n−1)フレームの補正スケールファクタをsf(n−1)、nフレームの補正スケールファクタをsf(n)、(n−1)フレームとnフレームとの切れ目部分を任意にサンプリングしたときの時刻tのサンプル値に対する補間係数をisf(t)としたときに、補間スケールファクタssf(t)は以下の式(5)から求める。なお、補間を行う範囲や補間係数の値は、補間が効果的に行われるような任意の値に設定することができる。 Here, the correction scale factor of the (n-1) frame is sf (n-1), the correction scale factor of the n frame is sf (n), and the break portion between the (n-1) frame and the n frame is arbitrarily sampled. When the interpolation coefficient for the sample value at time t is isf (t), the interpolation scale factor ssf (t) is obtained from the following equation (5). It should be noted that the range for interpolation and the value of the interpolation coefficient can be set to arbitrary values that allow effective interpolation.
ssf(t)=(sf(n)×isf(t))+(sf(n−1)×(1.0−isf(t)) ・・・(5)
このように、スケールファクタ補間部13eは、電力量/スケールファクタ変換部13dで生成された補正スケールファクタを、フレームの切れ目の不連続部分に対して補間して、補間スケールファクタを生成する。これにより、フレームの切れ目でスケールファクタを連続的に徐々に変化させることができ、フレーム切れ目部分での違和感やノイズの発生を抑制することが可能になる。
ssf (t) = (sf (n) × isf (t)) + (sf (n−1) × (1.0−isf (t)) (5)
As described above, the scale factor interpolation unit 13e interpolates the correction scale factor generated by the electric energy / scale
次に第2の実施の形態のオーディオ再生装置について説明する。第2の実施の形態は、スケールファクタを補正するのではなく、サンプルデータ(帯域合成される直前のデータ)のリニア値(サンプル値)に対して補正処理を行うものである。 Next, an audio playback apparatus according to the second embodiment will be described. In the second embodiment, the scale factor is not corrected, but correction processing is performed on a linear value (sample value) of sample data (data immediately before band synthesis).
図16はオーディオ再生装置の原理図である。なお、図1と同じ構成要素には同じ符号を付けて説明は省略する。第2の実施の形態のオーディオ再生装置10−2は、サンプルデータ補正部18を有する。サンプルデータ補正部18は、最小可聴しきい値格納部13a、リニア/電力量変換部18a、電力量変換部18b、電力量/リニア変換部18cから構成される。
FIG. 16 is a principle diagram of the audio playback apparatus. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as FIG. 1, and description is abbreviate | omitted. The audio reproduction device 10-2 according to the second embodiment includes a sample data correction unit 18. The sample data correction unit 18 includes a minimum audible
リニア/電力量変換部18aは、最大可聴限界値を超えず、かつ第1の最小可聴しきい値を基準とした、サンプルデータのリニア値を第1の電力量に変換する(リニア値→dB値)。サンプルデータは、逆量子化データにスケールファクタが乗算された、スケールファクタ演算部15aから出力された帯域合成前のデータである。
The linear / power
電力量変換部18bは、第1の最小可聴しきい値を、聴力損失データの値の分だけ上昇させて第2の最小可聴しきい値を生成し、第1の電力量を、最大可聴限界値を超えず、かつ第2の最小可聴しきい値を基準とした第2の電力量に変換する(オリジナルのサンプルデータのdB値→聴力損失データで補正したdB値)。電力量/リニア変換部18cは、第2の電力量を補正後のサンプルデータのリニア値である補正リニア値に変換する(dB値→リニア値)。
The power
図17はサンプルデータの補正の様子を示す図である。まず、リニア/電力量変換部18aにおいて、サンプルデータのある周波数帯域(周波数帯域f1とする)のリニア値を、第1の電力量としてdB値(sample_db)に変換する。
FIG. 17 is a diagram showing how sample data is corrected. First, the linear / power
この第1の電力量(sample_db)は、最大可聴限界値を超えず、かつ第1の最小可聴しきい値(周波数帯域f1の最小可聴しきい値であり、図中th_min)を基準としたものである。なお、周波数帯域f1の第1の最小可聴しきい値は、最小可聴しきい値格納部13aにあらかじめ設定されている。
This first electric energy (sample_db) does not exceed the maximum audible limit value, and is based on the first minimum audible threshold value (the minimum audible threshold value of the frequency band f1, th_min in the figure). It is. Note that the first minimum audible threshold value of the frequency band f1 is preset in the minimum audible threshold
電力量変換部18bは、第1の最小可聴しきい値を、周波数帯域f1の聴力損失データの値の分だけ上昇させて(周波数帯域f1の聴力損失データ(図中、Loss)は、聴力損失データ格納部12cに設定されている)、第2の最小可聴しきい値を生成する。
The electric
そして、第1の電力量(sample_db)を、最大可聴限界値を超えず、かつ第2の最小可聴しきい値を基準とした第2の電力量(y)に変換する。
ここで、最大可聴限界値をmax、第1の電力量をsample_db、第1の最小可聴しきい値をth_min、聴力損失データをLoss、第2の最小可聴しきい値を(th_min+Loss)、第2の電力量をyとすれば、以下の式(6)が得られ、式(6)からyを求める。
Then, the first power amount (sample_db) is converted into a second power amount (y) that does not exceed the maximum audible limit value and is based on the second minimum audible threshold value.
Here, the maximum audible limit value is max, the first electric energy is sample_db, the first minimum audible threshold value is th_min, the hearing loss data is Loss, the second minimum audible threshold value is (th_min + Loss), the second If y is y, the following equation (6) is obtained, and y is obtained from equation (6).
(max−sample_db):(sample_db−th_min)=(max−x):(x−(th_min+loss)) ・・・(6)
なお、yはdB値なのでリニア値にあらためて変換する必要がある。電力量/リニア変換部18cは、第2の電力量yを補正後のサンプルデータのリニア値である補正リニア値に変換する。
(Max-sample_db) :( sample_db-th_min) = (max-x) :( x- (th_min + loss)) (6)
Since y is a dB value, it needs to be converted back to a linear value. The electric energy /
図18、図19はスケールファクタ補正とサンプルデータ補正の違いを示す図である。図18に対し、スケールファクタ補正では、各周波数帯域に対して、1つのスケールファクタが存在し、第1の実施の形態では、各周波数帯域のスケールファクタに対して、図6で示したような補正処理を行う。 18 and 19 are diagrams showing the difference between the scale factor correction and the sample data correction. In contrast to FIG. 18, in the scale factor correction, there is one scale factor for each frequency band. In the first embodiment, the scale factor of each frequency band is as shown in FIG. Perform correction processing.
図19に対し、サンプルデータ補正では、各周波数帯域に対して、サンプルデータ(リニア値)が存在し、第2の実施の形態では、各周波数帯域のサンプルデータそれぞれに対して、図17で示したような補正処理を行う。 In contrast to FIG. 19, in the sample data correction, there is sample data (linear value) for each frequency band. In the second embodiment, the sample data of each frequency band is shown in FIG. Corrective processing is performed.
以上説明したように、第2の実施の形態では、スケールファクタ演算部15aから出力されるサンプルデータ(逆量子化データにスケールファクタが乗算されたオーディオ信号の再生ディジタルデータ)に対し、聴力損失データにもとづいて、周波数帯域毎にサンプルデータの振幅レベル(リニア値)をdB値に変換し、振幅を直接補正する処理を行う構成とした。
As described above, in the second embodiment, the hearing loss data is compared with the sample data (reproduced digital data of the audio signal obtained by multiplying the inverse quantized data by the scale factor) output from the scale
これにより、ユーザの聴力特性に応じた、大きな音はあまり大きさを変えず、小さな音ほど大きな音へと補正するといった処理が可能となり、難聴者に対しても明瞭にオーディオ信号を聴取することが可能になる。 This makes it possible to process loud sounds that do not change much according to the hearing characteristics of the user, and that loud sounds are corrected to loud sounds, so that even the hearing impaired can hear the audio signal clearly. Is possible.
次に第3の実施の形態のオーディオ再生装置について説明する。第3の実施の形態も第2の実施の形態と同じように、サンプルデータに対して補正処理を行うものであるが、第2の実施の形態との違いは、サンプル単位で(サンプルデータの個々のサンプル値に対して)音の増幅量(ゲイン)を求め、さらにその増幅量について平滑化を行い、平滑化された増幅量を用いてサンプルデータの補正を行う点である。 Next, an audio playback apparatus according to a third embodiment will be described. Similarly to the second embodiment, the third embodiment also performs correction processing on sample data. However, the difference from the second embodiment is that each sample data (sample data The point is that the amplification amount (gain) of the sound is obtained (for each sample value), the amplification amount is smoothed, and the sample data is corrected using the smoothed amplification amount.
図20はオーディオ再生装置の原理図である。なお、図16と同じ構成要素には同じ符号を付けて説明は省略する。第3の実施の形態のオーディオ再生装置10−3は、サンプルデータ補正部19を有する。 FIG. 20 is a principle diagram of the audio playback apparatus. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as FIG. 16, and description is abbreviate | omitted. The audio reproduction device 10-3 according to the third embodiment includes a sample data correction unit 19.
サンプルデータ補正部19は、最小可聴しきい値格納部13a、リニア/電力量変換部18a、電力量変換部18b、増幅量平滑化処理部19a、増幅量/リニア変換部19b、サンプルデータ増幅部19cから構成される。
The sample data correction unit 19 includes a minimum audible
増幅量平滑化処理部19aは、リニア/電力量変換部18aから送信された第1の電力量と、電力量変換部18bから送信された第2の電力量とを受信し、第1の電力量から第2の電力量への増幅量を算出する。そして、算出した増幅量を平滑化して出力する。
The amplification amount smoothing
増幅量/リニア変換部19bは、平滑化された増幅量を補正後のサンプルデータのリニア値である補正リニア値に変換する(dB→リニア値)。サンプルデータ増幅部19cは、補正リニア値でサンプルデータを増幅する。
The amplification amount /
帯域合成フィルタ部15bは、周波数帯域毎に、補正リニア値で増幅されたサンプルデータの帯域合成を行って、オーディオ信号を再生し、再生されたオーディオ信号は、アンプ16、スピーカ17を通じて出力する。
The band
図21は増幅量を示す図である。第1の電力量であるdB値(sample_db)から第2の電力量であるdB値(y)に変換する過程は、図17で上述した処理と同じである。 FIG. 21 is a diagram showing the amount of amplification. The process of converting the dB value (sample_db) that is the first power amount into the dB value (y) that is the second power amount is the same as the process described above with reference to FIG.
増幅量平滑化処理部19aは、sample_dbとyとの差分値である増幅量を求める。また、求めた増幅量に対して平滑化処理を行う。平滑化処理は、例えば直前の数サンプルの増幅量との加重平均をとることで行われる。例えば、現時刻の増幅量をg(t)、直前2サンプルの増幅量をg(t−1)、g(t−2)とすれば、平滑後の増幅量gn(t)は、以下の式(7)によって求められる。
The amplification amount smoothing
gn(t)={g(t)+g(t−1)+g(t−2)}/3 ・・・(7)
その後、増幅量/リニア変換部19bによって、平滑化された増幅量(dB)をリニア値に変換し、これを補正リニア値として、サンプルデータ増幅部19cは、補正リニア値を用いてサンプルデータの増幅制御を行う。
gn (t) = {g (t) + g (t-1) + g (t-2)} / 3 (7)
Thereafter, the amplification amount /
このように、第3の実施の形態では、サンプルデータの補正後のdB値を求めた後に、補正前のdb値との差分を算出して増幅量を求め、この増幅量を平滑化する。補正によって何dB増幅されたかといった増幅量を平滑化して、平滑化された増幅量でサンプルデータを再生することで、ゲインの急激な変化が抑えられ、音に歪み感が発生することを防ぐことができる。 As described above, in the third embodiment, after obtaining the corrected dB value of the sample data, the difference from the uncorrected db value is calculated to obtain the amplification amount, and the amplification amount is smoothed. By smoothing the amount of amplification such as how much dB was amplified by the correction and reproducing the sample data with the smoothed amount of amplification, it is possible to suppress a sudden change in gain and prevent the sound from being distorted. Can do.
次に平滑化された増幅量で増幅制御したオーディオ信号波形の概要について説明する。図22〜図26はサンプルデータ補正部19の処理段階での信号波形を示す図である。
図22はリニア/電力量変換部18aの入力前のオーディオ信号のサンプルデータを示している。図23はリニア→dB変換された信号波形を示している。図24は増幅量平滑化処理部19aで求められた増幅量を示している。図25は増幅量平滑化処理部19aで増幅量が平滑化された様子を示している。図26は平滑化された増幅量で増幅制御したオーディオ信号波形を示ししている。
Next, an outline of an audio signal waveform subjected to amplification control with the smoothed amplification amount will be described. 22 to 26 are diagrams showing signal waveforms at the processing stage of the sample data correction unit 19.
FIG. 22 shows sample data of an audio signal before being input to the linear / power
図24、図25の平滑化前後の波形の例からわかるように、平滑化処理により、増幅量(ゲイン)のギザギザとした急激な変化が滑らかになっている。そして、図26でゲイン値がdB→リニアに変換された後に、サンプルデータに乗算される。この一連の処理によって圧縮増幅が行われる。 As can be seen from the examples of the waveforms before and after smoothing in FIGS. 24 and 25, the abrupt change of the amplification amount (gain), which is jagged, is smoothed by the smoothing process. Then, after the gain value is converted from dB to linear in FIG. 26, the sample data is multiplied. Compression amplification is performed by this series of processes.
以上説明したように、第3の実施の形態では、サンプルデータに対して補正処理を行う際に、サンプル単位で音の増幅量を求め、さらにその増幅量について平滑化を行い、平滑化された増幅量を用いてサンプルデータの補正を行う構成とした。これにより、補正によって、各サンプルの振幅の変化が急激すぎて歪んだ音となる可能性がある場合に、平滑化によって変化を緩やかにすることができ、出力されるオーディオ信号の歪みを低減させることが可能になる。 As described above, in the third embodiment, when the correction process is performed on the sample data, the amplification amount of the sound is obtained in units of samples, and the amplification amount is smoothed and smoothed. The sample data is corrected using the amplification amount. As a result, when there is a possibility that the amplitude change of each sample is too sharp and distorted due to correction, the change can be moderated by smoothing, and the distortion of the output audio signal is reduced. It becomes possible.
なお、上記では、聴覚に障害がある者に対して、各個人の聴力特性に応じて、オーディオ再生制御を行うことを中心に説明したが、聴覚に障害がない者に対しても、各個人の聴力損失量を測定し、測定結果を装置に入力して本発明によるオーディオ再生制御を行うことで、個々のユーザの聴力特性に応じた最適なオーディオ再生を行うことが可能である。 In the above description, audio reproduction control is mainly performed for persons with hearing impairment according to the hearing characteristics of each individual. It is possible to perform optimal audio reproduction according to the hearing characteristics of individual users by measuring the amount of hearing loss and inputting the measurement result to the apparatus and performing audio reproduction control according to the present invention.
(付記1) 符号化されたオーディオ信号の復号化・再生を行うオーディオ再生装置において、
測定周波数に対する聴力損失の電力量である聴力損失量を表す聴力特性の情報を格納する聴力特性格納部と、前記聴力損失量の測定に用いた前記測定周波数を、前記オーディオ信号を復号化・再生する場合の周波数帯域へ変換して、前記聴力損失量の補正を行って聴力損失データを生成する聴力損失量補正部と、周波数帯域毎に前記聴力損失データを格納する聴力損失データ格納部と、から構成される聴力特性設定部と、
前記オーディオ信号のスケールファクタの第1の電力量を、前記聴力損失データに対応する第2の電力量に変換し、前記第2の電力量を補正後のスケールファクタである補正スケールファクタに変換するスケールファクタ補正部と、
周波数帯域毎に前記オーディオ信号の逆量子化を行い、逆量子化データを生成する逆量子化部と、
前記逆量子化データに前記補正スケールファクタを乗じて、符号化前のオーディオ信号を再生するオーディオ信号再生部と、
を有することを特徴とするオーディオ再生装置。
(Supplementary Note 1) In an audio playback device that decodes and plays back an encoded audio signal,
An audio characteristic storage unit for storing information of an audio characteristic representing an audio loss amount that is the electric energy of the audio loss with respect to the measurement frequency, and the audio signal is decoded and reproduced with the measurement frequency used for measuring the audio loss amount. When converting to a frequency band, the hearing loss amount correction unit that generates the hearing loss data by correcting the hearing loss amount, and the hearing loss data storage unit that stores the hearing loss data for each frequency band, A hearing characteristic setting unit comprising:
A first power amount of the scale factor of the audio signal is converted into a second power amount corresponding to the hearing loss data, and the second power amount is converted into a corrected scale factor which is a corrected scale factor. A scale factor correction unit;
An inverse quantization unit that performs inverse quantization of the audio signal for each frequency band and generates inverse quantized data;
An audio signal reproduction unit that reproduces an audio signal before encoding by multiplying the dequantized data by the correction scale factor;
An audio playback apparatus comprising:
(付記2) 前記スケールファクタ補正部は、周波数帯域毎の最小可聴しきい値を格納する最小可聴しきい値格納部と、最大可聴限界値を超えず、かつ第1の最小可聴しきい値を基準とした、前記オーディオ信号のスケールファクタを前記第1の電力量に変換するスケールファクタ/電力量変換部と、前記第1の最小可聴しきい値を、前記聴力損失データの値の分だけ上昇させて第2の最小可聴しきい値を生成し、前記第1の電力量を、前記最大可聴限界値を超えず、かつ前記第2の最小可聴しきい値を基準とした前記第2の電力量に変換する電力量変換部と、前記第2の電力量を補正後のスケールファクタである補正スケールファクタに変換する電力量/スケールファクタ変換部と、から構成されることを特徴とする付記1記載のオーディオ再生装置。
(Supplementary Note 2) The scale factor correction unit includes a minimum audible threshold storage unit that stores a minimum audible threshold value for each frequency band, a first minimum audible threshold value that does not exceed a maximum audible limit value. A scale factor / power amount conversion unit for converting the scale factor of the audio signal into the first electric energy as a reference, and the first minimum audible threshold value is increased by the value of the hearing loss data. Generating a second minimum audible threshold value, wherein the first power amount does not exceed the maximum audible limit value, and the second power is based on the second minimum audible threshold value.
(付記3) 前記電力量変換部は、前記最大可聴限界値をmax、前記第1の電力量をsfdb、前記第1の最小可聴しきい値をth_min、前記聴力損失データをLoss、前記第2の最小可聴しきい値を(th_min+Loss)、前記第2の電力量をxとした場合に、
(max−sfdb):(sfdb−th_min)=(max−x):(x−(th_min+Loss))
の関係式にもとづいて、前記第1の電力量sfdbを前記第2の電力量xに変換することを特徴とする付記2記載のオーディオ再生装置。
(Supplementary Note 3) The power amount conversion unit sets the maximum audible limit value to max, the first power amount to sfdb, the first minimum audible threshold value to th_min, the hearing loss data to Loss, and the second Where the minimum audible threshold is (th_min + Loss) and the second power is x,
(Max-sfdb) :( sfdb-th_min) = (max-x) :( x- (th_min + Loss))
The audio reproduction device according to
(付記4) 前記スケールファクタ補正部は、(n−1)フレームの前記補正スケールファクタをsf(n−1)、nフレームの前記補正スケールファクタをsf(n)、(n−1)フレームとnフレームとの切れ目部分を任意にサンプリングしたときの時刻tのサンプル値に対する補間係数をisf(t)とした場合に、補間スケールファクタssf(t)を、
ssf(t)=(sf(n)×isf(t))+(sf(n−1)×(1.0−isf(t))
で求めて、(n−1)フレームとnフレームとの切れ目部分でのスケールファクタ補間処理を行って、前記補間スケールファクタを生成し、前記オーディオ信号再生部へ出力するスケールファクタ補間部をさらに有することを特徴とする付記2記載のオーディオ再生装置。
(Supplementary Note 4) The scale factor correction unit is configured such that the correction scale factor of (n−1) frames is sf (n−1), the correction scale factor of n frames is sf (n), and (n−1) frames. When the interpolation coefficient for the sample value at time t when arbitrarily sampling the break with n frames is isf (t), the interpolation scale factor ssf (t) is
ssf (t) = (sf (n) × isf (t)) + (sf (n−1) × (1.0−isf (t))
And a scale factor interpolation unit that performs scale factor interpolation processing at a break between (n-1) frames and n frames, generates the interpolation scale factor, and outputs the scale factor to the audio signal reproduction unit. The audio reproduction device according to
(付記5) 前記聴力損失量補正部は、前記測定周波数をmf1、mf2、前記測定周波数mf1と前記測定周波数mf2の間の再生周波数をnf、前記測定周波数mf1の聴力損失量をLossmf1、前記測定周波数mf2の聴力損失量をLossmf2とした場合、聴力損失データLossnfを、
Lossnf=r×Lossmf1+(1−r)×Lossmf2
r={log(nf)−log(mf1)}/{log(mf2)−log(mf1)}
で求めることを特徴とする付記1記載のオーディオ再生装置。
(Supplementary Note 5) The hearing loss amount correction unit includes the measurement frequencies mf1 and mf2, the reproduction frequency between the measurement frequency mf1 and the measurement frequency mf2, nf, the hearing loss amount of the measurement frequency mf1, Loss mf1 , When the hearing loss amount at the measurement frequency mf2 is Loss mf2 , the hearing loss data Loss nf is
Loss nf = r * Loss mf1 + (1-r) * Loss mf2
r = {log (nf) -log (mf1)} / {log (mf2) -log (mf1)}
The audio reproduction device according to
(付記6) 前記聴力特性設定部は、前記測定周波数に対する各個人の前記聴力損失量を、ユーザが任意に入力するためのグラフィカル・ユーザ・インタフェース機能を提供するGUI部をさらに有することを特徴とする付記1記載のオーディオ再生装置。
(Appendix 6) The hearing characteristic setting unit further includes a GUI unit that provides a graphical user interface function for a user to arbitrarily input the hearing loss amount of each individual with respect to the measurement frequency. The audio playback device according to
(付記7) 符号化されたオーディオ信号の復号化・再生を行うオーディオ再生装置において、
測定周波数に対する聴力損失の電力量である聴力損失量を表す聴力特性の情報を格納する聴力特性格納部と、前記聴力損失量の測定に用いた前記測定周波数を、前記オーディオ信号を復号化・再生する場合の周波数帯域へ変換して、前記聴力損失量の補正を行って聴力損失データを生成する聴力損失量補正部と、周波数帯域毎に前記聴力損失データを格納する聴力損失データ格納部と、から構成される聴力特性設定部と、
周波数帯域毎に前記オーディオ信号の逆量子化を行い、逆量子化データを生成する逆量子化部と、
前記逆量子化データにスケールファクタを乗じてサンプルデータを生成するスケールファクタ演算部と、
前記サンプルデータのリニア値の第1の電力量を、前記聴力損失データに対応する第2の電力量に変換し、前記第2の電力量を補正後のサンプルデータのリニア値である補正リニア値に変換するサンプルデータ補正部と、
周波数帯域毎に、前記補正リニア値のサンプルデータの帯域合成を行って、オーディオ信号を再生する帯域合成フィルタ部と、
を有することを特徴とするオーディオ再生装置。
(Supplementary Note 7) In an audio playback device that decodes and plays back an encoded audio signal,
An audio characteristic storage unit for storing information of an audio characteristic representing an audio loss amount that is the electric energy of the audio loss with respect to the measurement frequency, and the audio signal is decoded and reproduced with the measurement frequency used for measuring the audio loss amount. When converting to a frequency band, the hearing loss amount correction unit that generates the hearing loss data by correcting the hearing loss amount, and the hearing loss data storage unit that stores the hearing loss data for each frequency band, A hearing characteristic setting unit comprising:
An inverse quantization unit that performs inverse quantization of the audio signal for each frequency band and generates inverse quantized data;
A scale factor computing unit that multiplies the inverse quantized data by a scale factor to generate sample data;
A corrected linear value that is a linear value of the sample data after converting the first power amount of the linear value of the sample data into a second power amount corresponding to the hearing loss data and correcting the second power amount A sample data correction unit for converting to
A band synthesis filter unit that performs band synthesis of the sample data of the correction linear value for each frequency band and reproduces an audio signal;
An audio playback apparatus comprising:
(付記8) 前記サンプルデータ補正部は、周波数帯域毎の最小可聴しきい値を格納する最小可聴しきい値格納部と、最大可聴限界値を超えず、かつ第1の最小可聴しきい値を基準とした、前記サンプルデータのリニア値を前記第1の電力量に変換するリニア/電力量変換部と、前記第1の最小可聴しきい値を、前記聴力損失データの値の分だけ上昇させて第2の最小可聴しきい値を生成し、前記第1の電力量を、前記最大可聴限界値を超えず、かつ前記第2の最小可聴しきい値を基準とした前記第2の電力量に変換する電力量変換部と、前記第2の電力量を補正後のサンプルデータのリニア値である補正リニア値に変換する電力量/リニア変換部と、から構成されることを特徴とする付記7記載のオーディオ再生装置。 (Supplementary Note 8) The sample data correction unit includes a minimum audible threshold storage unit that stores a minimum audible threshold value for each frequency band, and a first minimum audible threshold value that does not exceed the maximum audible limit value. A linear / power amount conversion unit that converts a linear value of the sample data into the first power amount as a reference, and the first minimum audible threshold value is increased by the value of the hearing loss data. Generating a second minimum audible threshold value, wherein the first power amount does not exceed the maximum audible limit value and is based on the second minimum audible threshold value. And a power amount / linear converter that converts the second power amount into a corrected linear value that is a linear value of the corrected sample data. 8. The audio playback device according to 7.
(付記9) 前記電力量変換部は、前記最大可聴限界値をmax、前記第1の電力量をsample_db、前記第1の最小可聴しきい値をth_min、前記聴力損失データをLoss、前記第2の最小可聴しきい値を(th_min+Loss)、前記第2の電力量をyとした場合に、
(max−sample_db):(sample_db−th_min)=(max−y):(y−(th_min+Loss))
の関係式にもとづいて、前記第1の電力量sample_dbを前記第2の電力量yに変換することを特徴とする付記8記載のオーディオ再生装置。
(Supplementary Note 9) The power amount conversion unit sets the maximum audible limit value to max, the first power amount to sample_db, the first minimum audible threshold value to th_min, the hearing loss data to Loss, and the second When the minimum audible threshold of (th_min + Loss) and the second electric energy is y,
(Max-sample_db) :( sample_db-th_min) = (max-y) :( y- (th_min + Loss))
The audio playback device according to appendix 8, wherein the first power amount sample_db is converted into the second power amount y based on the relational expression:
(付記10) 前記聴力特性設定部は、前記測定周波数に対する各個人の前記聴力損失量を、ユーザが任意に入力するためのグラフィカル・ユーザ・インタフェース機能を提供するGUI部をさらに有することを特徴とする付記7記載のオーディオ再生装置。
(Additional remark 10) The said hearing characteristic setting part further has a GUI part which provides the graphical user interface function for a user to input arbitrarily the said hearing loss amount of each individual with respect to the said measurement frequency, It is characterized by the above-mentioned. The audio playback device according to
(付記11) 符号化されたオーディオ信号の復号化・再生を行うオーディオ再生装置において、
測定周波数に対する聴力損失の電力量である聴力損失量を表す聴力特性の情報を格納する聴力特性格納部と、前記聴力損失量の測定に用いた前記測定周波数を、前記オーディオ信号を復号化・再生する場合の周波数帯域へ変換して、前記聴力損失量の補正を行って聴力損失データを生成する聴力損失量補正部と、周波数帯域毎に前記聴力損失データを格納する聴力損失データ格納部と、から構成される聴力特性設定部と、
周波数帯域毎に前記オーディオ信号の逆量子化を行い、逆量子化データを生成する逆量子化部と、
前記逆量子化データにスケールファクタを乗じてサンプルデータを生成するスケールファクタ演算部と、
前記サンプルデータのリニア値の第1の電力量を、前記聴力損失データに対応する第2の電力量に変換し、前記第1の電力量から前記第2の電力量への増幅量を算出し、前記増幅量を平滑化して、平滑化された前記増幅量を補正後のサンプルデータのリニア値である補正リニア値に変換し、前記補正リニア値で前記サンプルデータを増幅するサンプルデータ補正部と、
周波数帯域毎に、増幅された前記サンプルデータの帯域合成を行って、オーディオ信号を再生する帯域合成フィルタ部と、
を有することを特徴とするオーディオ再生装置。
(Supplementary Note 11) In an audio playback device that decodes and plays back an encoded audio signal,
An audio characteristic storage unit for storing information of an audio characteristic representing an audio loss amount that is the electric energy of the audio loss with respect to the measurement frequency, and the audio signal is decoded and reproduced with the measurement frequency used for measuring the audio loss amount. When converting to a frequency band, the hearing loss amount correction unit that generates the hearing loss data by correcting the hearing loss amount, and the hearing loss data storage unit that stores the hearing loss data for each frequency band, A hearing characteristic setting unit comprising:
An inverse quantization unit that performs inverse quantization of the audio signal for each frequency band and generates inverse quantized data;
A scale factor computing unit that multiplies the inverse quantized data by a scale factor to generate sample data;
A first power amount of a linear value of the sample data is converted into a second power amount corresponding to the hearing loss data, and an amplification amount from the first power amount to the second power amount is calculated. A sample data correction unit that smoothes the amplification amount, converts the smoothed amplification amount into a correction linear value that is a linear value of the sample data after correction, and amplifies the sample data by the correction linear value; ,
For each frequency band, a band synthesis filter unit that performs band synthesis of the amplified sample data and reproduces an audio signal;
An audio playback apparatus comprising:
(付記12) 前記サンプルデータ補正部は、周波数帯域毎の最小可聴しきい値を格納する最小可聴しきい値格納部と、最大可聴限界値を超えず、かつ第1の最小可聴しきい値を基準とした、前記サンプルデータのリニア値を前記第1の電力量に変換するリニア/電力量変換部と、前記第1の最小可聴しきい値を、前記聴力損失データの値の分だけ上昇させて第2の最小可聴しきい値を生成し、前記第1の電力量を、前記最大可聴限界値を超えず、かつ前記第2の最小可聴しきい値を基準とした前記第2の電力量に変換する電力量変換部と、前記第1の電力量から前記第2の電力量への増幅量を算出し、前記増幅量を平滑化する増幅量平滑化処理部と、平滑化された前記増幅量を補正後のサンプルデータのリニア値である補正リニア値に変換する増幅量/リニア変換部と、前記補正リニア値で前記サンプルデータを増幅するサンプルデータ増幅部と、から構成されることを特徴とする付記11記載のオーディオ再生装置。
(Supplementary Note 12) The sample data correction unit includes a minimum audible threshold storage unit that stores a minimum audible threshold value for each frequency band, a first minimum audible threshold value that does not exceed a maximum audible limit value. A linear / power amount conversion unit that converts a linear value of the sample data into the first power amount as a reference, and the first minimum audible threshold value is increased by the value of the hearing loss data. Generating a second minimum audible threshold value, wherein the first power amount does not exceed the maximum audible limit value and is based on the second minimum audible threshold value. A power amount conversion unit that converts the first power amount into the second power amount, an amplification amount smoothing processing unit that smoothes the amplification amount, and the smoothed Converts the amplification amount to a corrected linear value that is the linear value of the sample data after correction That the amount of amplification / linear conversion unit, the correction linear value in the audio reproducing apparatus according to
(付記13) 前記聴力特性設定部は、前記測定周波数に対する各個人の前記聴力損失量を、ユーザが任意に入力するためのグラフィカル・ユーザ・インタフェース機能を提供するGUI部をさらに有することを特徴とする付記11記載のオーディオ再生装置。
(Additional remark 13) The said hearing characteristic setting part further has a GUI part which provides the graphical user interface function for a user to input arbitrarily the said hearing loss amount of each individual with respect to the said measurement frequency, It is characterized by the above-mentioned. The audio playback device according to
10−1 オーディオ再生装置
11 デコード部
12 聴力特性設定部
12a 聴力特性格納部
12b 聴力損失量補正部
12c 聴力損失データ格納部
13 スケールファクタ補正部
13a 最小可聴しきい値格納部
13b スケールファクタ/電力量変換部
13c 電力量変換部
13d 電力量/スケールファクタ変換部
14 逆量子化部
15 オーディオ信号再生部
15a スケールファクタ演算部
15b 帯域合成フィルタ部
16 アンプ
17 スピーカ
10-1
Claims (5)
前記オーディオ信号を復号化・再生する場合の周波数帯域に対応付けて、聴力損失の電力量を示す聴力損失データを格納する聴力損失データ格納部と、
周波数帯域に対応して最小可聴しきい値を格納する最小可聴しきい値格納部と、
最大可聴限界値を超えず、かつ第1の最小可聴しきい値を基準とした、前記オーディオ信号のスケールファクタを第1の電力量に変換するスケールファクタ/電力量変換部と、
前記第1の最小可聴しきい値を、前記聴力損失データの値に応じて上昇させて第2の最小可聴しきい値を生成し、前記第1の電力量を、前記最大可聴限界値を超えず、かつ前記第2の最小可聴しきい値を基準とした第2の電力量に変換する電力量変換部と、
前記第2の電力量を補正後のスケールファクタである補正スケールファクタに変換する電力量/スケールファクタ変換部と、
周波数帯域毎に前記オーディオ信号の逆量子化を行い、逆量子化データを生成する逆量子化部と、
前記逆量子化データに前記補正スケールファクタを乗じて、符号化前のオーディオ信号を再生するオーディオ信号再生部と、
を有することを特徴とするオーディオ再生装置。 In an audio playback device that decodes and plays back an encoded audio signal,
A hearing loss data storage unit that stores hearing loss data indicating the amount of power of hearing loss in association with a frequency band in the case of decoding and reproducing the audio signal;
A minimum audible threshold storage unit for storing a minimum audible threshold corresponding to the frequency band; and
A scale factor / power amount conversion unit for converting a scale factor of the audio signal into a first power amount, the maximum audible limit value not being exceeded and using the first minimum audible threshold as a reference;
The first minimum audible threshold is increased according to the value of the hearing loss data to generate a second minimum audible threshold, and the first power amount exceeds the maximum audible limit. And a power amount converter that converts the second minimum audible threshold value into a second power amount,
An electric energy / scale factor converter for converting the second electric energy into a corrected scale factor which is a scale factor after correction;
An inverse quantization unit that performs inverse quantization of the audio signal for each frequency band and generates inverse quantized data;
An audio signal reproduction unit that reproduces an audio signal before encoding by multiplying the dequantized data by the correction scale factor;
An audio playback apparatus comprising:
前記聴力損失量の測定に用いた前記測定周波数を、前記オーディオ信号を復号化・再生する場合の周波数帯域へ変換して、前記聴力損失量の補正を行って聴力損失データを再生する聴力損失量補正部と、
をさらに有することを特徴とする請求項1記載のオーディオ再生装置。 A hearing characteristic storage unit that stores information of a hearing characteristic representing a hearing loss amount that is a power amount of the hearing loss with respect to the measurement frequency;
Hearing loss amount for reproducing hearing loss data by converting the measurement frequency used for measuring the hearing loss amount to a frequency band for decoding and reproducing the audio signal and correcting the hearing loss amount A correction unit;
The audio reproduction apparatus according to claim 1 , further comprising:
(max−sfdb):(sfdb−th_min)=(max−x):(x−(th_min+Loss))
の関係式にもとづいて、前記第1の電力量sfdbを前記第2の電力量xに変換することを特徴とする請求項1記載のオーディオ再生装置。 The power converter converts the maximum audible limit value to max, the first power amount to sfdb, the first minimum audible threshold value to th_min, the hearing loss data to Loss, and the second minimum audible value. When the threshold is (th_min + Loss) and the second electric energy is x,
(Max-sfdb) :( sfdb-th_min) = (max-x) :( x- (th_min + Loss))
Of on the basis of the relational expression, the first audio reproduction apparatus according to claim 1, wherein the amount of power sfdb be converted into the second power amount x.
ssf(t)=(sf(n)×isf(t))+(sf(n−1)×(1.0−isf(t))
で求めて、(n−1)フレームとnフレームとの切れ目部分でのスケールファクタ補間処理を行って、前記補間スケールファクタを生成し、前記オーディオ信号再生部へ出力するスケールファクタ補間部をさらに有することを特徴とする請求項1記載のオーディオ再生装置。 ( N-1) The correction scale factor of the frame is sf (n-1), the correction scale factor of the n frame is sf (n), and the break portion between the (n-1) frame and the n frame is arbitrarily sampled. When the interpolation coefficient for the sample value at time t is isf (t), the interpolation scale factor ssf (t) is
ssf (t) = (sf (n) × isf (t)) + (sf (n−1) × (1.0−isf (t))
And a scale factor interpolation unit that performs scale factor interpolation processing at a break between (n-1) frames and n frames, generates the interpolation scale factor, and outputs the scale factor to the audio signal reproduction unit. The audio playback apparatus according to claim 1, wherein:
Lossnf=r×Lossmf1+(1−r)×Lossmf2
r=[log(nf)−log(mf1)]/[log(mf2)−log(mf1)]
で求めることを特徴とする請求項2記載のオーディオ再生装置。 The hearing loss correction unit includes the measurement frequencies mf1 and mf2, the reproduction frequency between the measurement frequency mf1 and the measurement frequency mf2, nf, the hearing loss of the measurement frequency mf1, Loss mf1 , and the measurement frequency mf2. When the hearing loss amount is Loss mf2 , the hearing loss data Loss nf is
Loss nf = r * Loss mf1 + (1-r) * Loss mf2
r = [log (nf) −log (mf1)] / [log (mf2) −log (mf1)]
3. The audio reproducing apparatus according to claim 2 , wherein the audio reproducing apparatus is obtained by the following.
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