JP5763212B2 - 制約付きのラウドスピーカ・エクスカーションを用いたラウドネスの最大化 - Google Patents

制約付きのラウドスピーカ・エクスカーションを用いたラウドネスの最大化 Download PDF

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関連出願の相互参照
[0001] 本願は、米国特許法１２０条の利益に基づいて、２０１１年１月１２日に出願された仮特許出願第６１／４３２，０９４号の優先権を主張する。この仮特許出願は、その全文を参照することにより本明細書に明確に組み込まれる。
[0002] モビリティ要件および寸法（dimension）の制約により、モバイルデバイス（例えば、モバイルフォン、スマートフォン等）は、典型的には１つまたは複数の小型または低コストのラウドスピーカを備える。したがって、モバイルデバイスで使用されるオーディオおよびスピーチ信号の音質は、非モバイルまたはハイエンドのラウドスピーカシステムに比べて、（複数を含む）ラウドスピーカにダメージを与えずに十分なラウドネス（loudness）を生成することができないことにより、非常に限定されてきた。スマートフォンおよびマルチメディア集中型モバイルアプリケーションの幅広い人気は、モバイルデバイスについてのより良いオーディオ音質に対する需要を引き起こした。いくつかの手法が、より良いオーディオ音質と共に十分なラウドネスを達成するために使用されてきた。例えば、自動利得制御（ＡＧＣ）および／または自動音量制御（ＡＶＣ）が、モバイルデバイスに関する既存のオーディオ音質問題をある程度緩和するために、幅広くインプリメントされてきた。
[0003] モバイルデバイスにおける小型ラウドスピーカは、小さな信号については線形モードで動作しうるが、その線形性は、高圧縮の大きな信号についてはもはや有効でない。周波数において十分な低さの、および／またはレベルにおいて十分な大きさの信号は、ラウドスピーカ振動板の過剰な動きを引き起こしうる。
[0004] エクスカーション（excursion）は、ラウドスピーカにおける振動板が、その静止位置から移動しうる距離を指す。周波数において十分な低さの、および／またはレベルにおいて十分な大きさの信号は、モバイルデバイスにおけるラウドスピーカの振動板の過剰な動きを引き起こしうる。ラウドスピーカがこのような高い電力レベルの信号によって駆動される場合、振動板の動き（即ち、エクスカーション）は、一貫してそのエクスカーションの制限（excursion limit）を超え、これは、乏しいサウンドとリスナーの不快なオーディオ体験とをもたらす。より具体的には、このようなケースでは、ボイスコイルは、ギャップから外れる（exit）傾向にあり、結果として、コイルの擦れ（coil rubbing）が生じ、場合によっては、ボイスコイル変位のブレークアップモード（break-up mode）に達する。
[0005] 周知先行技術の振動板エクスカーション制御技術は、ハイパスフィルタまたはノッチフィルタを使用して、過剰な振動板の動きを引き起こしうる共振周波数の周りの低周波数コンテンツを抑制する。低周波数の欠如およびラウドネスの損失により、これらの手法は、しばしば不自然で低音の響きに欠ける（tinny）音を生じさせる。さらに、ラウドスピーカ信号における低周波数は、常にフィルタで除去されるので、信号がラウドスピーカの線形範囲（linear range）内に留まるくらい十分に小さいときでさえ、不快なリスナー体験は持続する。
[0006] 可能な限り良い音質を維持し、モバイルデバイスで使用されるラウドスピーカを保護しながら、オーディオ信号（例えば、スピーチ信号またはその他の入力オーディオ信号）の元の（original）ラウドネスレベルが、モバイルデバイスのために維持される。より具体的には、オーディオ信号のラウドネスは、（モバイルデバイスにおける）ラウドスピーカの振動板のエクスカーションを許容範囲内に留まるように制御しながら、最大化されうる。
[0007] あるインプリメンテーションでは、ピークエクスカーションが、入力信号とエクスカーション伝達関数（excursion transfer function）を使用して予測される（例えば、推定される）。信号は、エクスカーションを制限するためと、ラウドネスを最大化するために、修正される（modified）。
[0008] あるインプリメンテーションでは、第１の動作において、ピークエクスカーションを推定するために、入力オーディオ信号またはスピーチ信号（即ち、入力信号）は、ラウドスピーカの（エクスカーション伝達関数の）インパルス応答でフィルタにかけられ、該信号についてのピークエクスカーションを推定する。第２の動作では、エクスカーションを制限する信号プロセッサが、入力オーディオ信号と推定されたピークエクスカーションを受信し、出力信号の推定されたピークエクスカーションがラウドスピーカの最大エクスカーションを超えない（即ち、出力信号が、ラウドスピーカの安全範囲に留まる）ように、知覚ラウドネス（perceived loudness）を最大化するために入力オーディオ信号を修正する。
[0009] あるインプリメンテーションでは、知覚ラウドネスは、信号修正に組み込まれうる。信号処理は、エクスカーションを制限すると共に、知覚ラウドネスを最大化するであろう。（ムーアのラウドネスモデル（Moore’s loudness model）のような）心理音響ラウドネスモデルの近似（approximation）が使用されうる。近似は、入力信号の各等価矩形帯域（ＥＲＢ：equal rectangular band）のサブバンドエネルギと、各ＥＲＢサブバンドにおける特定のラウドネスとに基づく。
[0010] あるインプリメンテーションでは、エクスカーションを制限する信号処理は、フルバンド時間領域の代わりに、サブバンド領域でインプリメントされうる。信号における周波数コンポーネントが知覚ラウドネスおよびエクスカーションへの異なる貢献レベルを有するので、サブバンド領域は、有効でありうる。このようなケースでは、エクスカーション予測は、周波数領域で実行されうる。
[0011] この概要は、以下の詳細な説明においてさらに説明される概念の選択を、簡単にした形で紹介するために提供された。この概要は、特許請求される主題事項の主要な特徴または不可欠な特徴を特定するようには意図されず、また特許請求される主題事項の範囲を制限するために使用されるようにも意図されない。
[0012] 前述の概要のみならず、以下の例示的な実施形態の詳細な説明は、添付図面と併せて読むと、より良く理解される。実施形態を例示する目的のために、実施形態の実例的な構成が図面に示されているが、これら実施形態は、開示される特定の方法および手段（instrumentalities）に限定さない。図面において：
図１は、制約付きのラウドスピーカ・エクスカーションを用いたラウドネスの最大化を提供するためのシステムのインプリメンテーションの図である。 図２は、小型ラウドスピーカの実例的なエクスカーション伝達関数のインパルス応答の図である。 図３は、ラウドネスモデルを決定するための方法のインプリメンテーションの動作フローである。 図４は、ラウドネスモデルを近似するための方法のインプリメンテーションの動作フローである。 図５Ａは、等価矩形帯域（ＥＲＢ）サブバンド依存定数の実例的な値を示す図である。 図５Ｂは、等価矩形帯域（ＥＲＢ）サブバンド依存定数の実例的な値を示す図である。 図６は、サブバンド領域におけるピークエクスカーションを推定するための方法のインプリメンテーションの動作フローである。 図７は、ＥＲＢサブバンド当たりの最大エクスカーションの実例的な値を示す図である。 図８は、周波数領域におけるエクスカーション制限のための方法のインプリメンテーションの動作フローである。 図９は、制約付きのラウドスピーカ・エクスカーションを用いたラウドネスの最大化を提供するためのシステムの別のインプリメンテーションの図である。 図１０は、エクスカーション制御のための方法のインプリメンテーションの動作フローである。 図１１は、実例的なモバイル局の図である。 図１２は、典型的なコンピューティング環境を示す。
詳細な説明
[0025] 図１は、制約付きのラウドスピーカ・エクスカーションを用いたラウドネスの最大化を提供するためのシステム１００のインプリメンテーションの図である。システム１００は、モバイル局１０５（モバイルデバイスとも称される）でインプリメントされうる。モバイル局１０５は、セルラ電話、スマートフォン、端末、ハンドセット、携帯情報端末（ＰＤＡ）、無線モデム、コードレス電話、ハンドヘルドデバイス、ラップトップコンピュータ等のような無線通信デバイスでありうる。実例的なモバイル局が、図１１に関連して説明される。
[0026] モバイル局１０５は、パケット交換ネットワークおよび回路交換ネットワークと通信することが可能でありうる。ここに開示される構成は、パケット交換型のネットワーク（例えば、ＶｏＩＰのようなプロトコルに従って、オーディオ送信を搬送するように構成されている有線および/または無線のネットワーク）および／または回路交換型のネットワークにおける使用に適合されうることが企図される。また、ここに開示される構成は、ナローバンド・コーディング・システム（例えば、約４または５キロヘルツのオーディオ周波数範囲をエンコードするシステム）における使用のためと、全バンド（whole-band）のワイドバンド・コーディング・システムおよびスプリットバンド（split-band）のワイドバンド・コーディング・システムを含む、ワイドバンド・コーディング・システム（例えば、５キロヘルツよりも大きいオーディオ周波数をエンコードするシステム）における使用のためとに、適合されうることが企図される。実例的な組み合わせは、例えば、回路交換エアインフェースと回路交換コアネットワーク、回路交換エアインフェースとパケット交換コアネットワーク、およびＩＰアクセスとパケット交換コアネットワークを含む。
[0027] モバイル局１０５は、エクスカーション予測器１１０、エクスカーションを制限する信号プロセッサ１２０、およびラウドスピーカ１３０を備えうる。ここにさらに説明される技術を使用して、エクスカーション予測器１１０は、短い時間間隔（例えば、２０ｍｓフレーム）にわたるラウドスピーカ１３０の推定されたピークエクスカーションを予測することができ、エクスカーションを制限する信号プロセッサ１２０は、推定されたピークエクスカーションを使用して、ラウドスピーカ１３０に提供される出力信号を生成することができる。エクスカーション予測器１１０およびエクスカーションを制限する信号プロセッサ１２０は、１つまたは複数のプロセッサあるいは図１２に例示されるコンピューティングデバイス１２００のようなコンピューティングデバイスを使用してインプリメントされうる。
[0028] エクスカーション予測器１１０は、ラウドスピーカ１３０のエクスカーション伝達関数および入力オーディオ信号を使用して、入力オーディオ信号（例えば、これはスピーチ信号でありうる）に関するラウドスピーカ１３０のピークエクスカーションを予測する（例えば、推定する）。より具体的には、ピークエクスカーションを推定するために、元のオーディオ／スピーチ信号（入力信号）ｓ（ｔ）は、入力オーディオ／スピーチ信号に関するピークエクスカーションｅｐを推定するために、ラウドスピーカのエクスカーション伝達関数のインパルス応答ｈ（ｔ）でフィルタにかけられる。ラウドスピーカのエクスカーション伝達関数のインパルス応答ｈ（ｔ）が既知である場合、エクスカーションｅ（ｔ）は、ｅ（ｔ）＝ｈ（ｔ）＊ｓ（ｔ）によって推定されることができ、ここで、＊は、２つのシーケンスの畳込（convolution）を示す。
[0029] 入力オーディオ信号の短い時間間隔にわたる推定されたピークエクスカーションｅｐは、エクスカーションを制限する信号プロセッサ１２０に提供される。（例えば、ラウドスピーカ１３０の所定の特性である）ラウドスピーカ１３０の最大エクスカーションＸｍａｘおよび推定されたピークエクスカーションｅｐを使用して、入力オーディオ信号は、ラウドスピーカの振動板がラウドスピーカ１３０の最大エクスカーションＸｍａｘ内で動作することを可能にする出力信号
を決定するために、処理される（即ち、修正される）。あるインプリメンテーションでは、エクスカーションを制限する信号プロセッサ１２０は、出力信号
の推定されたピークエクスカーション
が、ラウドスピーカ１３０の最大エクスカーションＸｍａｘを超えないように、知覚ラウドネスを最大化する。ラウドスピーカのピークエクスカーションｅｐは、入力オーディオ信号の短い時間間隔にわたってｅｐ＝ｍａｘ｛｜ｅ（ｔ）｜｝により決定されうる。このように、入力オーディオ信号は、エクスカーションを制限し、かつラウドネスを最大化するように修正される。出力信号は、ラウドスピーカ１３０の安全範囲内にあるであろう。
[0030] あるインプリメンテーションでは、知覚ラウドネスのためのメトリック（metric）が、エクスカーションを制限する信号プロセッサ１２０による信号修正に組み込まれうる。ムーアのラウドネスモデル（または、インプリメンテーションに依存して、任意の心理音響ラウドネスモデル）の近似が、使用されうる。ここにさらに説明されるように、近似は、入力オーディオ信号の各等価矩形帯域（ＥＲＢ）のサブバンドエネルギと、各ＥＲＢサブバンドにおける特定のラウドネスとに基づく。したがって、あるインプリメンテーションでは、エクスカーションを制限する信号プロセッサ１２０に関する信号処理は、フルバンド時間領域の代わりに、サブバンド領域でインプリメントされうる。このサブバンドまたは周波数領域の手法は、信号における周波数コンポーネントが知覚ラウドネスおよびエクスカーションへの異なる貢献レベルを有するので、知覚ラウドネスを計算し、ピークエクスカーションを予測することにおいて有効でありうる。
[0031] 図２は、ラウドスピーカ１３０のような小型ラウドスピーカの実例的なエクスカーション伝達関数のインパルス応答ｈ（ｔ）２００の図である。ラウドスピーカ１３０のインパルス応答２００は、ラウドスピーカ１３０の仕様によって与えられうるか、あるいはモバイルデバイス１００の特性から推定または測定されうる。実例的なラウドスピーカについての図２の例では、最大エクスカーションＸｍａｘは、その共振周波数７８０Ｈｚにおいて約０．３ｍｍである。また、図２は、ラウドスピーカのエクスカーション２０５は、周波数帯域２１０にわたって均一でないことを示す。
[0032] 上述したように、エクスカーションを制限する信号プロセッサ１２０は、入力オーディオ／スピーチ信号と推定されたピークエクスカーションｅｐを受信して、出力信号
の推定されたピークエクスカーション
が、ラウドスピーカ１３０の最大エクスカーションＸｍａｘを超えないような方法で、知覚ラウドネスを最大化するために入力オーディオ／スピーチ信号を修正する。あるインプリメンテーションでは、入力信号は、それがエスカーションを制限する信号プロセッサ１２０によって処理または修正される前に、小さなデータの塊、またはフレームに、セグメント化されうる。
[0033] あるインプリメンテーションでは、ラウドスピーカ信号における周波数コンポーネントが知覚ラウドネスおよびエクスカーションへの異なる貢献レベルを有するので、サブバンドまたは周波数領域の信号分析が使用されうる。例えば、入力信号は、心理音響的に動機付けられた（psycho-acoustically motivated）サブバンド信号に変換されうる。例えば、入力信号は、臨界帯域または等価矩形帯域幅（ＥＲＢ）の信号に変換されうる。その後、各サブバンド信号について、そのスペクトルエネルギが決定されることができ、その後、それは、バンド当たりのラウドネスおよびエクスカーションを決定するために使用されることができる。
[0034] あるインプリメンテーションでは、信号修正に知覚ラウドネス基準を組み込むために、周知のムーアのラウドネスモデルが採用されうる。各サブバンドにおけるムーアのラウドネスモデルは、下記のとおり説明されうる：
ここで、Ｎｂは、ｂ番目のＥＲＢバンドにおける特定のラウドネスであり、ＥＳＩＧ（ｂ）は、ｂ番目のＥＲＢバンドにおける励振パターン（excitation pattern）であり、Ｇｂ、Ａｂ、およびαｂは、ＥＲＢバンド依存定数であり、Ｃは、所定の定数である。ムーアのラウドネスモデルで使用されるすべてのパラメータは周知であり、ここでの更なる説明は簡潔さのために省略される。
[0035] 図３は、ムーアのラウドネスモデルのようなラウドネスモデルを決定するための方法３００のインプリメンテーションの動作フローである。３１０では、入力オーディオ信号ｓ（ｔ）（例えば、スピーチ信号）が、モバイル局１０５において受信される。３２０では、入力オーディオ信号は、知覚フィルタバンクを使用して、ＥＲＢスケールにおけるサブバンド信号に変換されうる（例えば、モバイル局１０５のプロセッサでインプリメントされる）。
[0036] 各ＥＲＢサブバンドについて、下記の動作が実行されうる。３３０では、外耳および中耳（outer and middle ear）を通じた伝達関数を表す固定フィルタが取得されることができ、例えば、モバイル局１０５の記憶から取り出される。３４０では、励振パターンが、物理スペクトルから計算されうる、即ち、励振パターンへの変換（transformation）が実行される。３５０では、励振パターンは、各バンド当たりの特定のラウドネスに変換される。
[0037] 各サブバンドについて動作３３０−３５０が実行された後、３６０において、フルバンド知覚ラウドネスが決定されうる。したがって、サブバンド当たりのラウドネスＮｂは、サブバンド領域におけるエクスカーションを制限する更なる処理のために直接使用されうる。（３５０からの）各特定のラウドネスは、ＥＲＢバンドにわたって合計されて、フルバンド知覚ラウドネスＬを次のとおりに生成する：Ｌ＝ΣｂＮｂ。サブバンド領域またはフルバンド領域のいずれかにおけるラウドネスは、ソーン（sone）測定単位を使用して測定されうるが、ラウドネスに関連する任意の測定単位が使用されうる。
[0038] ムーアのモデルの計算複雑性（computational complexity）は、近似を使用して低減されうる。図４は、ムーアのラウドネスモデルのようなラウドネスモデルを近似するための方法４００のインプリメンテーションの動作フローである。各ＥＲＢサブバンドについての特定のラウドネスは、例えば、曲線あてはめ方法に基づいて近似されうる。
[0039] ４１０では、入力オーディオ信号ｓ（ｔ）（例えば、スピーチ信号）が、モバイル局１０５において受信される。３２０と同様に、４２０では、入力オーディオ信号は、知覚フィルタバンクを使用して、ＥＲＢスケールにおけるサブバンド信号に変換されうる。４３０では、各ＥＲＢサブバンドについて、サブバンドエネルギＥｂが計算されうる。各ＥＲＢサブバンドにおける特定のラウドネスＮｂは、４４０において、式（１）に示されるように、ＥｂとＥＲＢバンド依存定数ｐｂおよびｑｂとに基づいて、近似されうる：
[0040] 図５Ａおよび図５Ｂは、ＥＲＢサブバンド依存定数の実例的な値を示す図である。図５００および図５５０は、それぞれ様々なＥＲＢサブバンド値におけるｐｂおよびｑｂの例示的な値を示す。これらの定数は、ＮｂとＥｂの間の関係に基づいて、予め決定される（例えば、予め計算または予め測定される）。各サブバンドは、ｐｂおよびｑｂごとに、固有の値を有しうる。近似技術は、上述されたものに限定されず、その他任意の既知の非曲線あてはめ（non-curve fitting）ベースの近似方法が、ムーアのラウドネスモデルを近似するために使用されうること、またはその他任意の曲線あてはめ方程式が、上述された特定の技術の代わりに使用されうることが企図される。
[0041] 図６は、サブバンド領域におけるピークエクスカーションを推定するための方法６００のインプリメンテーションの動作フローである。６１０では、入力オーディオ信号ｓ（ｔ）（例えば、スピーチ信号）が、モバイル局１０５において受信される。４２０と同様に、６２０では、入力オーディオ信号は、知覚フィルタバンクを使用して、ＥＲＢスケールにおけるサブバンド信号に変換されうる。６３０では、４３０と同様に、各ＥＲＢサブバンドについて、サブバンドエネルギＥｂが計算されうる。
[0042] ６４０では、各サブバンドについての、ピークエクスカーションとも呼ばれる最大振動板エクスカーションｅｐが、例えば、式（２）によって推定されうる。
ここで、
であり、Ｓ（ｋ）は、入力オーディオ／スピーチ信号の周波数領域表示であり、Ｈ（ｋ）は、ラウドスピーカのエクスカーション伝達関数の周波数応答であり、Ｂｂは、ｂ番目のＥＲＢバンドに属する周波数ビンのセットである。図７は、各ＥＲＢバンドの最大エクスカーションＨｂの実例的な値を示す図７００である。
[0043] 一旦近似された項Ｎｂおよびｅｐが決定されると、エクスカーションを制限する信号プロセッサ１２０による信号処理が、フルバンド時間領域の代わりに、サブバンド領域で実行されうる。サブバンド領域では、入力信号の周波数コンポーネントは、知覚ラウドネスおよびエクスカーションへの異なる貢献レベルを有する。サブバンド領域における最適化は、ラウドスピーカの最大に許容可能な制限より少なくなるべきである制約付きのエクスカーションとともに、知覚ラウドネスを最大化する最適なサブバンド利得のセットを見つけるという課題に低減されうる。言い換えれば、サブバンド領域における最適化の課題は、
が、
で、知覚ラウドネス
を最大化するような、各サブバンドについてのＥＲＢ利得｛ｇｂ｝のセットを見つけることであると言い直すことができる。
[0044] 図８は、周波数領域でエクスカーションを制限するための方法８００のインプリメンテーションの動作フローである。より具体的には、図８は、現在のフレームについてのエクスカーションが、ラウドスピーカの最大制限Ｘｍａｘよりも少なくなるとともに、フルバンド知覚ラウドネスを最大化するような方法で、各サブバンドにおける入力信号がＥＲＢ利得｛ｇｂ｝によって乗算される、エクスカーションを制限する信号プロセッサに関する信号処理の周波数領域の実施形態を示す。
[0045] ８１０では、入力オーディオ信号ｓ（ｔ）（例えば、スピーチ信号）が、モバイル局１０５において受信される。８２０では、入力オーディオ信号は、知覚フィルタバンクを使用して、ＥＲＢスケールにおけるサブバンド信号に変換されうる。８３０では、各ＥＲＢサブバンドについて、サブバンドエネルギＥｂが計算されうる。
[0046] ８４０では、エクスカーションを制限する信号プロセッサは、ラウドネスモデルを近似することと、ピークエクスカーションを推定することと、各サブバンドについての最良のサブバンド利得のセットを決定することとによって、ラウドネスおよびエクスカーションの最適化を実行しうる。その後、サブバンド信号は、８５０において、各サブバンド利得によって乗算されて、利得調整された周波数領域出力信号を生成する。８６０では、逆フィルタバンクが、周波数領域出力信号を利得調整された時間領域信号に変換しうる。その後、信号は８７０において出力されうる。
[0047] ラウドネスモデルの近似およびピークエクスカーション予測の両方が、インプリメンテーションに依存して、全サブバンドまたはある特定の部分のサブバンドのために処理されうる。例えば、あるインプリメンテーションでは、ラウドネスモデルの近似およびエクスカーション予測は、より低い周波数領域、またはより低いサブバンドのみのために処理されることができ、ここで、典型的なエクスカーションは、より高い周波数領域、またはより高いサブバンドのものよりもはるかに大きい。これは、処理全体の計算複雑性を省き、これは、モバイル局１０５のバッテリ消費を節約するのに有用でありうる。
[0048] ラウドネスおよびエクスカーションの最適化のために、エクスカーションを制限する信号プロセッサは、式（３）を満たす最適なサブバンドエネルギを求めるように構成されうる：
[0049] 式（３）は、最大または最小の所与の定数を求める周知の方法であるラグランジュ乗数（Lagrange multipliers）を使用して、式（４）に示されるように書き換えられうる：
[0050] 一実施形態では、ラウドネスおよびエクスカーション最適化技術は、反復最適化法を使用してラグランジュ乗数を求めうる。この方法は、初期化ステップおよびｍ回（m-th）の反復ステップ（ｍ≧１）を含みうる。反復ステップは、下記の式を備えうる：
[0051] ｍ回の反復ステップ（ｍ≧１）は、下記の式の反復実行を備えうる：
反復は、一定回数の間、またはこれらのパラメータがある特定の値の近くに収束するまで、続きうる。
[0052] あるインプリメンテーションでは、前処理が、エクスカーションを制限する信号プロセッサによって実行されうる。利得変化｛ｇｂ｝が、特定の周波数帯域に対して過剰になった場合、それは、過剰なスペクトル音色（timbre）変化を生成して、不自然な音または妨害音を引き起こしうる。例えば、無声フレームのような弱信号フレームに対する過剰な利得変化は、音質全体に悪影響を及ぼしうる過剰な音圧レベル（ＳＰＬ）変動を生成しうる。
[0053] 図９は、制約付きのラウドスピーカ・エクスカーションを用いたラウドネスの最大化を提供するためのシステム９００の別のインプリメンテーションの図であり、図１０は、前処理を使用するエクスカーション制御のための方法１０００のインプリメンテーションの動作フローである。前処理は、エクスカーションの制限より前に実行されうる。インプリメンテーションに依存して、プリプロセッサ９０２は、リミッタ９０３および／またはメークアップ利得（makeup gain）９０５を備えうる。
[0054] １０１０では、入力オーディオ信号ｓ（ｎ）（例えば、スピーチ信号）が、モバイル局１０５のプリプロセッサ９０２において受信さる。１０２０では、前処理が実行される。リミッタ９０３は、制限しきい値よりも大きいクレストファクタ（crest factor）を有する入力オーディオ／スピーチ信号の部分を制限するように構成されうる。この制限動作は、メークアップ利得９０５が入力オーディオ／スピーチ信号をブーストする前に、十分なデジタルヘッドルームを生成するために有用でありうる。インプリメンテーションに依存して、任意の値が使用されうるが、メークアップ利得（例えば、１５ｄＢ）を制限しきい値（例えば、１８ｄＢ）よりも低く保つことが好ましい。リミッタ９０３およびメークアップ利得９０５の両方を使用することによって、入力オーディオ／スピーチ信号ｓ（ｎ）は、いずれの飽和歪み（saturation distortion）も生成することなく、メークアップ利得によって増幅されうる。
[0055] その後、前処理された信号は、（エクスカーションを制限する信号プロセッサ１２０と同様であり、かつラウドネスおよびエクスカーションオプティマイザ９２５および逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）９２７を備える）エクスカーションを制限する信号プロセッサ９２０によるエクスカーション制御のための後続の処理のために準備される。エクスカーションを制限する信号プロセッサ９２０に信号を送る前に、１０３０において、前処理された信号は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）９０７により変換され、ＦＦＴの出力は、エクスカーションを予測するために、１０４０においてエクスカーション予測器９１０に提供される。
[0056] １０５０では、エクスカーション予測器９１０の出力が、ラウドスピーカ１３０の最大エクスカーション未満であるかどうかが決定される。そうである場合、制約付きの最適化は、（エクスカーションを制限する信号プロセッサ９２０のラウドネスおよびエクスカーションオプティマイザ９２５を使用して）サブバンド利得の最良のセットを見つけ出すために、１０６０において解決され、その後、１０７０において、それらはエクスカーションを制限する信号プロセッサ９２０の乗算器に提供され、さもなければ、１０７０において、ユニティサブバンド利得が乗算器に提供される。
[0057] １０７０では、乗算器は、ユニティサブバンド利得または解決された制約付きの最適化の結果を受信して、それらを変換された、前処理された信号（１０３０の出力）と乗算する。１０８０において、結果は、（例えば、ＩＦＦＴ ９２７を使用して）逆変換されて、結果として生じる出力信号が取得される。その後、出力信号は、ラウドスピーカ１３０に提供されうる。
[0058] プリプロセッサ９０２において入力オーディオ／スピーチ信号レベルを増大させることと、エクスカーションを制限する信号プロセッサ９２０においてＥＲＢ利得｛ｇｂ｝に対して追加の制約を加えることとは、スペクトル声色変化およびＳＰＬ（音圧レベル）変動を緩和しうる。ＥＲＢ利得をユニティ以下、ｇｂ≦１、に維持することが好ましい。前処理された信号は、そのエクスカーションを予測するために分析されることができ、その後、過剰なエクスカーションが予測された場合にのみ、最適なサブバンド利得を乗算することによって修正されうる。例えば、ｅｐ≦Ｘｍａｘの場合、ＥＲＢ利得｛ｇｂ｝は、ユニティ利得になり、ｅｐ＞Ｘｍａｘの場合、ＥＲＢ利得｛ｇｂ｝は、典型的にユニティよりも小さくなる。
[0059] ＥＲＢ利得に対する新しい制約の追加により、ラグランジュ乗数に基づく前述された最適化の課題は、下記の通り記載されうる：
ここで、μｂは、制約ｇｂ≦１に対応するラグランジュ乗数を示す。
[0060] ここで使用される場合、「決定すること（determining）」という用語（およびその文法上の変形）は、非常に広い意味で使用される。「決定すること」という用語は、幅広い様々な動作を包含し、したがって、「決定すること」は、演算すること、計算すること、処理すること、導出すること、調査すること、検索すること（例えば、表、データベース、または別のデータ構造において検索すること）、確定すること、およびそれに類することを含みうる。また、「決定すること」は、受信すること（例えば、情報を受信すること）、アクセスすること（例えば、メモリ中のデータにアクセスすること）、およびそれに類することを含みうる。また、「決定すること」は、決めること（resolving）、選択すること（selecting）、選ぶこと（choosing）、確立すること（establishing）、およびそれに類することを含みうる。
[0061] 「信号処理（signal processing）」という用語（およびその文法上の変形）は、信号の処理および解釈を称しうる。対象の信号は、サウンド、イメージ、およびその他の多くのものを含みうる。このような信号の処理は、記憶と再構成、雑音からの情報の分離、圧縮、および特徴の抽出を含みうる。「デジタル信号処理」という用語は、デジタル表現における信号の調査とこれら信号の処理方式を称しうる。デジタル信号処理は、モバイル局、非モバイル局、およびインターネットなどの多くの通信技術の要素である。デジタル信号処理のために利用されるアルゴリズムは、専門コンピュータを使用して実行されることができ、それは、デジタル信号プロセッサ（時に、ＤＳＰと略される）と呼ばれる専門マイクロプロセッサを活用することができる。
[0062] 他の方法で示されていない限り、特定の特徴を有する装置の動作についての任意の開示は、類似の特徴を有する方法も開示するように明確に意図され（逆もまた同様）、また、特定の構成による装置の動作についての任意の開示は、類似の構成による方法も開示するように明確に意図される（逆もまた同様）。
[0063] 図１１は、無線通信システムにおける実例的なモバイル局１１００の設計のブロック図を示す。モバイル局１１００は、セルラ電話、端末、ハンドセット、ＰＤＡ、無線モデム、コードレス電話等でありうる。無線通信システムは、ＣＤＭＡシステム、ＧＳＭ(登録商標）システム等でありうる。
[0064] モバイル局１１００は、受信経路および送信経路を介して、双方向通信を提供することが可能である。受信経路では、基地局によって送信された信号が、アンテナ１１１２によって受信されて、受信機（ＲＣＶＲ）１１１４に提供される。受信機１１１４は、受信された信号を調整およびデジタル化して、更なる処理のためにサンプルをデジタル部１１２０に提供する。送信経路では、送信機（ＴＭＴＲ）１１１６が、デジタル部１１２０から、送信されるデータを受信し、このデータを処理および調整し、変調された信号を生成し、それはアンテナ１１１２を介して基地局に送信される。受信機１１１４および送信機１１１６は、ＣＤＭＡ、ＧＳＭ等をサポートしうるトランシーバの一部でありうる。
[0065] デジタル部１１２０は、例えば、モデムプロセッサ１１２２、縮小命令セットコンピュータ／デジタル信号プロセッサ（ＲＩＳＣ／ＤＳＰ）１１２４、コントローラ／プロセッサ１１２６、内部メモリ１１２８、汎用オーディオエンコーダ１１３２、汎用オーディオデコーダ１１３４、グラフィックス／ディスプレイ・プロセッサ１１３６、および外部バスインタフェース（ＥＢＩ）１１３８などの、様々な処理、インタフェース、およびメモリのユニットを含む。モデムプロセッサ１１２２は、データ送受信のための処理を実行しうる、例えば、エンコーディング、変調、復調、およびデコーディング。ＲＩＳＣ／ＤＳＰ １１２４は、モバイル局１１００のための汎用および専用の処理を実行しうる。コントローラ／プロセッサ１１２６は、デジタル部１１２０内の様々な処理およびインタフェースのユニットの動作を指示しうる。内部メモリ１１２８は、デジタル部１１２０内の様々なユニットのためのデータおよび／または命令を記憶しうる。
[0066] 汎用オーディオエンコーダ１１３２は、オーディオソース１１４２、マイクロホン１１４３等からの入力信号のためにエンコーディングを実行しうる。汎用オーディオデコーダ１１３４は、符号化されたオーディオデータのためにデコーディングを実行することができ、出力信号をスピーカ／ヘッドセット１１４４に提供することができる。グラフィックス／ディスプレイ・プロセッサ１１３６は、グラフィックス、ビデオ、イメージ、およびテキストのための処理を実行することができ、これらは、ディスプレイユニット１１４６に提示されることができる。ＥＢＩ １１３８は、デジタル部１１２０とメインメモリ１１４８の間のデータ転送を容易にしうる。
[0067] デジタル部１１２０は、１つまたは複数のプロセッサ、ＤＳＰ、マイクロプロセッサ、ＲＩＳＣ等でインプリメントされうる。また、デジタル部１１２０は、１つまたは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）および／または何らかのその他のタイプの集積回路（ＩＣ）上に製造されうる。
[0068] 図１２は、実例的なインプリメンテーションおよび態様がインプリメントされうる典型的なコンピューティング環境を示す。コンピューティングシステム環境は、適切なコンピューティング環境の単なる１つの例であり、使用または機能の範囲に関していかなる限定を示唆するようにも意図されない。
[0069] コンピュータによって実行される、プログラムモジュールのようなコンピュータ実行可能命令が使用されうる。一般に、プログラムモジュールは、特定のタスクを実行する、または特定の抽象データ型をインプリメントするルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造等を含む。分散型コンピューティング環境は、通信ネットワークまたはその他のデータ送信媒体を通じてリンクされたリモート処理デバイスによってタスクが実行される場合に使用されうる。分散型コンピューティング環境では、プログラムモジュールおよびその他のデータは、メモリ記憶デバイスを含むローカルコンピュータ記憶媒体およびリモートコンピュータ記憶媒体の両方に位置しうる。
[0070] 図１２を参照すると、ここに説明された態様をインプリメントするための典型的なシステムが、コンピューティングデバイス１２００のようなコンピューティングデバイスを含む。そのもっとも基本的な構成では、コンピューティングデバイス１２００は、典型的には少なくとも１つの処理ユニット１２０２およびメモリ１２０４を含む。コンピューティングデバイスの厳密な（exact）構成およびタイプに依存して、メモリ１２０４は、（ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）のような）揮発性、（読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ等のような）不揮発性、またはこれら２つの何らかの組み合わせでありうる。このもっとも基本的な構成は、破線１２０６によって図１２に例示される。
[0071] コンピューティングデバイス１２００は、追加の特徴および／または機能を有しうる。例えば、コンピューティングデバイス１２００は、それに限定されるものではないが、磁気または光学のディスクまたはテープを含む追加の記憶装置（取り外し可能および／または固定式）を含みうる。このような追加の記憶装置は、取り外し可能な記憶装置１２０８および固定式の記憶装置１２１０によって図１２に例示される。
[0072] コンピューティングデバイス１２００は、典型的には、様々なコンピュータ可読媒体を含む。コンピュータ可読媒体は、デバイス１２００によってアクセスされうる任意の利用可能な媒体であることができ、揮発性および不揮発性の媒体と、取り外し可能および固定式の媒体との両方を含む。コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、またはその他のデータなどの情報の記憶のために、任意の方法または技法でインプリメントされる、揮発性および不揮発性の媒体、および取り外し可能および固定式の媒体を含む。メモリ１２０４、取り外し可能な記憶装置１２０８、および固定式の記憶装置１２１０は、すべてコンピュータ記憶媒体の例である。コンピュータ記憶媒体は、それに限定されるものではないが、ＲＡＭ、ＲＯＭ、電気的消去可能プログラム読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリまたはその他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多目的ディスク（ＤＶＤｓ）またはその他の光学記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置またはその他の磁気記憶デバイス、あるいは所望の情報を記憶するために使用されることができ、かつコンピューティングデバイス１２００によってアクセスされることができるその他任意の媒体を含む。任意のこのようなコンピュータ記憶媒体は、コンピューティングデバイス１２００の一部でありうる。
[0073] コンピューティングデバイス１２００は、デバイスが他のデバイスと通信することを可能にする（複数を含む）通信接続１２１２を含みうる。コンピューティングデバイス１２００はまた、キーボード、マウス、ペン、音声入力デバイス、タッチ入力デバイス等のような（複数を含む）入力デバイス１２１４を有しうる。また、ディスプレイ、スピーカ、プリンタ等のような（複数を含む）出力デバイス１２１６も含まれうる。これらすべてのデバイスは、当該技術において周知であり、ここでの長い説明は必要ない。
[0074] 一般に、ここに説明された任意のデバイスは、無線または有線電話、セルラ電話、ラップトップコンピュータ、無線マルチメディアデバイス、無線通信ＰＣカード、ＰＤＡ、外部または内部モデム、無線または有線チャネルを通じて通信するデバイス等のような、様々なタイプのデバイスを表しうる。デバイスは、アクセス端末（ＡＴ）、アクセスユニット、加入者ユニット、モバイル局、モバイルデバイス、モバイルユニット、モバイルフォン、モバイル、リモート局、リモート端末、リモートユニット、ユーザデバイス、ユーザ機器、ハンドヘルドデバイス、非モバイル局、非モバイルデバイス、エンドポイント等のような、様々な名称を有しうる。ここで説明された任意のデバイスは、命令およびデータを記憶するためのメモリのみならず、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせを有しうる。
[0075] ここで説明されたエクスカーションを予測する技術およびエクスカーションを制限する技術は、様々な手段によってインプリメントされうる。例えば、これらの技術は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはこれらの組み合わせでインプリメントされうる。当業者であれば、ここでの開示に関連して説明された様々な例示的な論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組み合せとしてインプリメントされうることをさらに理解するであろう。ハードウェアとソフトウェアのこの互換性を明確に例示するために、様々な例示的なコンポーネント、ブロック、モジュール、回路、およびステップが、概してそれらの機能の点から上記に説明されてきた。このような機能が、ハードウェアとしてインプリメントされるか、あるいはソフトウェアとしてインプリメントされるかは、特定のアプリケーションおよびシステム全体に課せられる設計制約に依存する。当業者は、各特定のアプリケーションに関して、多様な方法で、説明された機能をインプリメントしうるが、このようなインプリメンテーションの決定は、本開示の範囲から逸脱を引き起こしていると解釈されるべきでない。
[0076] ハードウェアインプリメンテーションの場合、これら技術を実行するために使用される処理ユニットは、１つまたは複数のＡＳＩＣ、ＤＳＰ、デジタル信号処理デバイス（ＤＳＰＤ）、プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、ここに説明された機能を実行するために設計されたその他の電子ユニット、コンピュータ、またはこれらの組み合わせ内でインプリメントされうる。
[0077] したがって、ここでの開示に関連して説明された様々な例示的な論理ブロック、モジュール、および回路は、汎用プロセッサ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡまたはその他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートゲートまたはトランジスタロジック、ディスクリートハードウェアコンポーネント、あるいはここに説明された機能を実行するように設計されるこれらの任意の組み合わせで、インプリメントまたは実行されうる。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサでありうるが、代替において、このプロセッサは、任意の従来型のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、またはステートマシン（state machine）でありうる。プロセッサはまた、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連携した１つまたは複数のマイクロプロセッサ、あるいはその他任意のこのような構成であるコンピューティングデバイスの組み合わせとしてインプリメントされうる。
[0078] ファームウェアおよび／ソフトウェアのインプリメンテーションの場合、これら技術は、ランダムアクセスＲＡＭ、ＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ、プログラマブルＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、コンパクトディスク（ＣＤ）、磁気データ記憶装置または光学データ記憶装置、またはそれに類するものなどのコンピュータ可読媒体上に命令として具現化されうる。これら命令は、１つまたは複数のプロセッサによって実行可能であることができ、（複数を含む）プロセッサに、ここに説明された機能のある特定の態様を実行させることができる。
[0079] ソフトウェアでインプリメントされる場合、これら機能は、コンピュータ可読媒体上で、１つまたは複数の命令またはコードとして送信または記憶されうる。コンピュータ可読媒体は、１つの場所から別の場所へのコンピュータプログラムの転送を容易にする任意の媒体を含む通信媒体とコンピュータ記憶媒体との両方を含む。記憶媒体は、汎用コンピュータまたは専用コンピュータによってアクセスされうる任意の利用可能な媒体でありうる。限定ではなく例として、このようなコンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭまたはその他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置またはその他の磁気記憶デバイス、あるいは、データ構造または命令の形式で所望のプログラムコード手段を記憶または伝送するために使用可能であり、かつ汎用コンピュータまたは専用コンピュータによって、または汎用プロセッサまたは専用プロセッサによってアクセスされうるその他任意の媒体を備えうる。また、任意の接続は、厳密にはコンピュータ可読媒体と称される。例えば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、ツイストペア、デジタル加入者回線（ＤＳＬ）、または赤外線、電波、およびマイクロ波のような無線技術を使用して、ウェブサイト、サーバ、またはその他の遠隔ソースから送信される場合には、この同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、ツイストペア、ＤＳＬ、または赤外線、電波、およびマイクロ波のような無線技術は、媒体の定義に含まれる。ここで使用される場合、ディスク（disk）およびディスク（disc）は、ＣＤ、レーザーディスク（登録商標）、光ディスク、デジタル多目的ディスク（ＤＶＤ）、フロッピー（登録商標）ディスクおよびブルーレイ（登録商標）ディスクを含み、ここでディスク（disks）は、通常磁気的にデータを再生し、一方ディスク（discs）は、レーザーを用いて光学的にデータを再生する。上記の組み合わせもまた、コンピュータ可読媒体の範囲内に含まれるべきである。
[0080] ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、または当該技術分野において周知であるその他任意の形状の記憶媒体において存在しうる。典型的な記憶媒体は、プロセッサがこの記憶媒体から情報を読み取り、またこの記憶媒体に情報を書き込むことができるように、プロセッサに結合される。代替において、記憶媒体は、プロセッサと一体化されうる。プロセッサおよび記憶媒体は、ＡＳＩＣ内に存在しうる。ＡＳＩＣは、ユーザ端末内に存在しうる。代替において、プロセッサおよび記憶媒体は、ユーザ端末内にディスクリートコンポーネントとして存在しうる。
[0081] 本開示の上記説明は、いかなる当業者であっても、本開示の製造または使用を可能にするように提供される。本開示への様々な修正は、当業者にとって容易に明らかであり、ここに定義された一般的な原理は、本開示の趣旨または範囲から逸脱することなく、他のバリエーションにも適用されうる。したがって、本開示は、ここに説明された例に限定されるようには意図されず、ここに開示される原理および新規な特徴と一致する最も広い範囲を与えられることとなる。
[0082] 典型的なインプリメンテーションは、１つまたは複数の独立型（stand-alone）コンピュータシステムのコンテキストにおいて、本開示の主題事項の態様を利用することを述べているが、主題事項は、それに限定されず、むしろ、ネットワークまたは分散型コンピューティング環境などの、任意のコンピューティング環境に関連してインプリメントされうる。さらに、本開示の主題事項は、複数の処理チップまたはデバイスにおいて、または複数の処理チップまたはデバイスにわたって、インプリメントされることができ、記憶も同様に、複数のデバイスにわたって実施されうる。このようなデバイスは、例えば、ＰＣ、ネットワークサーバ、およびハンドヘルドデバイスを含みうる。
[0083] 構造上の特徴および／または方法論的動作（acts）に特有の表現で主題事項を説明してきたが、添付の特許請求の範囲に定義された主題事項は、上記特定の特徴または動作に必ずしも限定されないことが理解されるべきである。むしろ、上記の特定の特徴または動作は、特許請求の範囲をインプリメントする形態の例として開示されている。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［Ｃ１］ モバイル局におけるラウドスピーカ・エクスカーションを制約する方法であって、
前記モバイル局において入力オーディオ信号を受信することと、
前記モバイル局のラウドスピーカのエクスカーションを予測することと、
前記入力オーディオ信号および前記予測されたエクスカーションを使用して、前記ラウドスピーカの前記エクスカーションを制限するために、前記入力オーディオ信号に対して信号処理を実行することと、
前記信号処理された入力オーディオ信号を前記ラウドスピーカに出力することと
を備える、方法。
［Ｃ２］ 前記ラウドスピーカの前記エクスカーションを予測することは、前記ラウドスピーカのエクスカーション伝達関数を用いて前記入力オーディオ信号をフィルタにかけることを備える、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ３］ 前記信号処理を実行することは、前記入力オーディオ信号の知覚ラウドネスを最大化する、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ４］ 前記入力オーディオ信号の前記知覚ラウドネスは、心理音響ラウドネスモデルの近似に基づく、Ｃ３に記載の方法。
［Ｃ５］ 前記入力オーディオ信号の前記知覚ラウドネスは、前記入力オーディオ信号の各等価矩形帯域（ＥＲＢ）のサブバンドエネルギと、各ＥＲＢサブバンドにおける特定のラウドネスとに基づく、Ｃ３に記載の方法。
［Ｃ６］ 前記ＥＲＢスケールにおける複数のサブバンド信号に前記入力オーディオ信号を変換することと、
各ＥＲＢサブバンドについての前記サブバンドエネルギを決定することと
をさらに備えるＣ５に記載の方法。
［Ｃ７］ 心理音響ラウドネスモデルに基づいて、各ＥＲＢサブバンドにおける前記特定のラウドネスを近似することをさらに備える、Ｃ６に記載の方法。
［Ｃ８］ 各ＥＲＢサブバンドについてのピークエクスカーションを決定することをさらに備える、Ｃ５に記載の方法。
［Ｃ９］ 前記信号処理を実行することは、前記周波数領域において実行される、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ１０］ 前記ラウドスピーカの前記エクスカーションを予測する前に、リミッタおよびメークアップ利得を使用して、前記入力オーディオ信号を前処理することをさらに備える、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ１１］ 前記モバイル局は、モバイルデバイスを備え、前記入力オーディオ信号は、スピーチ信号を備える、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ１２］ モバイル局におけるラウドスピーカ・エクスカーションを制約するための装置であって、
前記モバイル局において入力オーディオ信号を受信する手段と、
前記モバイル局のラウドスピーカのエクスカーションを予測する手段と、
前記入力オーディオ信号および前記予測されたエクスカーションを使用して、前記ラウドスピーカの前記エクスカーションを制限するために、前記入力オーディオ信号に対して信号処理を実行する手段と、
前記信号処理された入力オーディオ信号を前記ラウドスピーカに出力する手段と
を備える、装置。
［Ｃ１３］ 前記ラウドスピーカの前記エクスカーションを予測する前記手段は、前記ラウドスピーカのエクスカーション伝達関数を用いて前記入力オーディオ信号をフィルタにかける手段を備える、Ｃ１２に記載の装置。
［Ｃ１４］ 前記信号処理を実行する前記手段は、前記入力オーディオ信号の知覚ラウドネスを最大化する、Ｃ１２に記載の装置。
［Ｃ１５］ 前記入力オーディオ信号の前記知覚ラウドネスは、心理音響ラウドネスモデルの近似に基づく、Ｃ１４に記載の装置。
［Ｃ１６］ 前記入力オーディオ信号の前記知覚ラウドネスは、前記入力オーディオ信号の各等価矩形帯域（ＥＲＢ）のサブバンドエネルギと、各ＥＲＢサブバンドにおける特定のラウドネスとに基づく、Ｃ１４に記載の装置。
［Ｃ１７］ 前記ＥＲＢスケールにおける複数のサブバンド信号に前記入力オーディオ信号を変換する手段と、
各ＥＲＢサブバンドについての前記サブバンドエネルギを決定する手段と
をさらに備えるＣ１６に記載の装置。
［Ｃ１８］ 心理音響ラウドネスモデルに基づいて、各ＥＲＢサブバンドにおける前記特定のラウドネスを近似する手段をさらに備える、Ｃ１７に記載の装置。
［Ｃ１９］ 各ＥＲＢサブバンドについてのピークエクスカーションを決定する手段をさらに備える、Ｃ１６に記載の装置。
［Ｃ２０］ 前記信号処理を実行することは、前記周波数領域において実行される、Ｃ１２に記載の装置。
［Ｃ２１］ 前記ラウドスピーカの前記エクスカーションを予測する前に、リミッタおよびメークアップ利得を使用して、前記入力オーディオ信号を前処理する手段をさらに備える、Ｃ１２に記載の装置。
［Ｃ２２］ 前記モバイル局は、モバイルデバイスを備え、前記入力オーディオ信号は、スピーチ信号を備える、Ｃ１２に記載の装置。
［Ｃ２３］ コンピュータに、
モバイル局において入力オーディオ信号を受信させる命令と、
前記モバイル局のラウドスピーカのエクスカーションを予測させる命令と、
前記入力オーディオ信号および前記予測されたエクスカーションを使用して、前記ラウドスピーカの前記エクスカーションを制限するために、前記入力オーディオ信号に対して信号処理を実行させる命令と、
前記信号処理された入力オーディオ信号を前記ラウドスピーカに出力させる命令と
を備えるコンピュータ可読媒体。
［Ｃ２４］ 前記コンピュータに、前記ラウドスピーカの前記エクスカーションを予測させる前記命令は、前記コンピュータに、前記ラウドスピーカのエクスカーション伝達関数を用いて前記入力オーディオ信号をフィルタにかけさせる命令を備える、Ｃ２３に記載のコンピュータ可読媒体。
［Ｃ２５］ 前記コンピュータに、前記信号処理を実行させる前記命令は、前記入力オーディオ信号の知覚ラウドネスを最大化する、Ｃ２３に記載のコンピュータ可読媒体。
［Ｃ２６］ 前記入力オーディオ信号の前記知覚ラウドネスは、心理音響ラウドネスモデルの近似に基づく、Ｃ２５に記載のコンピュータ可読媒体。
［Ｃ２７］ 前記入力オーディオ信号の前記知覚ラウドネスは、前記入力オーディオ信号の各等価矩形帯域（ＥＲＢ）のサブバンドエネルギと、各ＥＲＢサブバンドにおける特定のラウドネスとに基づく、Ｃ２５に記載のコンピュータ可読媒体。
［Ｃ２８］ 前記コンピュータに、
前記ＥＲＢスケールにおける複数のサブバンド信号に前記入力オーディオ信号を変換させるコンピュータ実行可能命令と、
各ＥＲＢサブバンドについての前記サブバンドエネルギを決定させるコンピュータ実行可能命令と
をさらに備えるＣ２７に記載のコンピュータ可読媒体。
［Ｃ２９］ 前記コンピュータに、心理音響ラウドネスモデルに基づいて、各ＥＲＢサブバンドにおける前記特定のラウドネスを近似させるコンピュータ実行可能命令をさらに備える、Ｃ２８に記載のコンピュータ可読媒体。
［Ｃ３０］ 前記コンピュータに、各ＥＲＢサブバンドについてのピークエクスカーションを決定させるコンピュータ実行可能命令をさらに備える、Ｃ２７に記載のコンピュータ可読媒体。
［Ｃ３１］ 前記信号処理を実行することは、前記周波数領域において実行される、Ｃ２３に記載のコンピュータ可読媒体。
［Ｃ３２］ 前記コンピュータに、前記ラウドスピーカの前記エクスカーションを予測する前に、リミッタおよびメークアップ利得を使用して、前記入力オーディオ信号を前処理させるコンピュータ実行可能命令をさらに備える、Ｃ２３に記載のコンピュータ可読媒体。
［Ｃ３３］ 前記モバイル局は、モバイルデバイスを備え、前記入力オーディオ信号は、スピーチ信号を備える、Ｃ２３に記載のコンピュータ可読媒体。
［Ｃ３４］ モバイル局におけるラウドスピーカ・エクスカーションを制約するための装置であって、
前記モバイル局において入力オーディオ信号を受信し、前記モバイル局のラウドスピーカのエクスカーションを予測するためのエクスカーション予測器と、
前記入力オーディオ信号および前記予測されたエクスカーションを使用して、前記ラウドスピーカの前記エクスカーションを制限するために、前記入力オーディオ信号に対して信号処理を実行し、前記信号処理された入力オーディオ信号を前記ラウドスピーカに出力するためのエクスカーションを制限する信号プロセッサと
を備える装置。
［Ｃ３５］ 前記エクスカーション予測器は、前記ラウドスピーカのエクスカーション伝達関数を用いて前記入力オーディオ信号をフィルタにかけるためのフィルタを備える、Ｃ３４に記載の装置。
［Ｃ３６］ 前記エクスカーションを制限する信号プロセッサは、前記入力オーディオ信号の知覚ラウドネスを最大化する、Ｃ３４に記載の装置。
［Ｃ３７］ 前記入力オーディオ信号の前記知覚ラウドネスは、心理音響ラウドネスモデルの近似に基づく、Ｃ３６に記載の装置。
［Ｃ３８］ 前記入力オーディオ信号の前記知覚ラウドネスは、前記入力オーディオ信号の各等価矩形帯域（ＥＲＢ）のサブバンドエネルギと、各ＥＲＢサブバンドにおける特定のラウドネスとに基づく、Ｃ３６に記載の装置。
［Ｃ３９］ 前記エクスカーションを制限する信号プロセッサは、前記ＥＲＢスケールにおける複数のサブバンド信号に前記入力オーディオ信号を変換し、各ＥＲＢサブバンドについての前記サブバンドエネルギを決定する、Ｃ３８に記載の装置。
［Ｃ４０］ 前記エクスカーションを制限する信号プロセッサは、心理音響ラウドネスモデルに基づいて、各ＥＲＢサブバンドにおける前記特定のラウドネスを近似する、Ｃ３９に記載の装置。
［Ｃ４１］ 前記エクスカーションを制限する信号プロセッサは、各ＥＲＢサブバンドについてのピークエクスカーションを決定する、Ｃ３８に記載の装置。
［Ｃ４２］ 前記信号処理を実行することは、前記周波数領域において実行される、Ｃ３４に記載の装置。
［Ｃ４３］ 前記ラウドスピーカの前記エクスカーションを予測する前に、リミッタおよびメークアップ利得を使用して、前記入力オーディオ信号を前処理するためのプリプロセッサをさらに備える、Ｃ３４に記載の装置。
［Ｃ４４］ 前記モバイル局は、モバイルデバイスを備え、前記入力オーディオ信号は、スピーチ信号を備える、Ｃ３４に記載の装置。

Claims (40)

  1. モバイル局におけるラウドスピーカ・エクスカーションを制約する方法であって、
    前記モバイル局において入力オーディオ信号を受信することと、
    デジタル領域において、前記入力オーディオ信号を等価矩形帯域（ＥＲＢ）スケールにおける複数のサブバンド信号に変換することと、
    １つまたは複数のＥＲＢサブバンドの特定の部分または全ＥＲＢサブバンドのうちの１つまたは複数のいずれかについて、前記デジタル領域において、前記モバイル局のラウドスピーカのピークエクスカーションを決定することと、
    前記ラウドスピーカの前記エクスカーションを制限するために、最大ラウドスピーカ・エクスカーションおよび前記ピークエクスカーションに基づいて、前記サブバンド信号に対して信号処理を実行することと、
    前記信号処理されたサブバンド信号を組み合わせて、前記ラウドスピーカに出力することと
    を備える、方法。
  2. 前記ラウドスピーカの前記ピークエクスカーションを決定することは、前記ラウドスピーカのエクスカーション伝達関数を用いて前記サブバンド信号をフィルタにかけることを備える、請求項１に記載の方法。
  3. 前記信号処理を実行することは、前記入力オーディオ信号の知覚ラウドネスを最大化する、請求項１に記載の方法。
  4. 前記入力オーディオ信号の前記知覚ラウドネスは、心理音響ラウドネスモデルの近似に基づく、請求項３に記載の方法。
  5. 前記入力オーディオ信号の前記知覚ラウドネスは、各ＥＲＢサブバンドのサブバンドエネルギと、各ＥＲＢサブバンドにおける特定のラウドネスとに基づく、請求項３に記載の方法。
  6. 前記各ＥＲＢサブバンドのサブバンドエネルギを決定すること
    をさらに備える請求項５に記載の方法。
  7. 心理音響ラウドネスモデルに基づいて、各ＥＲＢサブバンドにおける前記特定のラウドネスを近似することをさらに備える、請求項６に記載の方法。
  8. 前記信号処理を実行することは、周波数領域において実行される、請求項１に記載の方法。
  9. 前記ラウドスピーカの前記エクスカーションを予測する前に、リミッタおよびメークアップ利得を使用して、前記入力オーディオ信号を前処理することをさらに備える、請求項１に記載の方法。
  10. 前記モバイル局は、モバイルデバイスを備え、前記入力オーディオ信号は、スピーチ信号を備える、請求項１に記載の方法。
  11. モバイル局におけるラウドスピーカ・エクスカーションを制約するための装置であって、
    前記モバイル局において入力オーディオ信号を受信する手段と、
    デジタル領域において、前記入力オーディオ信号を等価矩形帯域（ＥＲＢ）スケールにおける複数のサブバンド信号に変換する手段と、
    １つまたは複数のＥＲＢサブバンドの特定の部分または全ＥＲＢサブバンドのうちの１つまたは複数のいずれかについて、前記デジタル領域において、前記モバイル局のラウドスピーカのピークエクスカーションを決定する手段と、
    前記ラウドスピーカの前記エクスカーションを制限するために、最大ラウドスピーカ・エクスカーションおよび前記ピークエクスカーションに基づいて、前記サブバンド信号に対して信号処理を実行する手段と、
    前記信号処理されたサブバンド信号を組み合わせて、前記ラウドスピーカに出力する手段と
    を備える、装置。
  12. 前記ラウドスピーカの前記ピークエクスカーションを決定する前記手段は、前記ラウドスピーカのエクスカーション伝達関数を用いて前記サブバンド信号をフィルタにかける手段を備える、請求項１１に記載の装置。
  13. 前記信号処理を実行する前記手段は、前記入力オーディオ信号の知覚ラウドネスを最大化する、請求項１１に記載の装置。
  14. 前記入力オーディオ信号の前記知覚ラウドネスは、心理音響ラウドネスモデルの近似に基づく、請求項１３に記載の装置。
  15. 前記入力オーディオ信号の前記知覚ラウドネスは、各ＥＲＢサブバンドのサブバンドエネルギと、各ＥＲＢサブバンドにおける特定のラウドネスとに基づく、請求項１３に記載の装置。
  16. 前記各ＥＲＢサブバンドのサブバンドエネルギを決定する手段と
    をさらに備える請求項１５に記載の装置。
  17. 心理音響ラウドネスモデルに基づいて、各ＥＲＢサブバンドにおける前記特定のラウドネスを近似する手段をさらに備える、請求項１６に記載の装置。
  18. 前記信号処理を実行することは、周波数領域において実行される、請求項１１に記載の装置。
  19. 前記ラウドスピーカの前記エクスカーションを予測する前に、リミッタおよびメークアップ利得を使用して、前記入力オーディオ信号を前処理する手段をさらに備える、請求項１１に記載の装置。
  20. 前記モバイル局は、モバイルデバイスを備え、前記入力オーディオ信号は、スピーチ信号を備える、請求項１１に記載の装置。
  21. コンピュータに、
    モバイル局において入力オーディオ信号を受信させる命令と、
    デジタル領域において、前記入力オーディオ信号を等価矩形帯域（ＥＲＢ）スケールにおける複数のサブバンド信号に変換させる命令と、
    １つまたは複数のＥＲＢサブバンドの特定の部分または全ＥＲＢサブバンドのうちの１つまたは複数のいずれかについて、前記デジタル領域において、前記モバイル局のラウドスピーカのピークエクスカーションを決定させる命令と、
    前記ラウドスピーカの前記エクスカーションを制限するために、最大ラウドスピーカ・エクスカーションおよび前記ピークエクスカーションに基づいて、前記サブバンド信号に対して信号処理を実行させる命令と、
    前記信号処理されたサブバンド信号を組み合わせて、前記ラウドスピーカに出力させる命令と
    を備える非一時的なコンピュータ可読媒体。
  22. 前記コンピュータに、前記ラウドスピーカの前記ピークエクスカーションを決定させる前記命令は、前記コンピュータに、前記ラウドスピーカのエクスカーション伝達関数を用いて前記サブバンド信号をフィルタにかけさせる命令を備える、請求項２１に記載のコンピュータ可読媒体。
  23. 前記コンピュータに、前記信号処理を実行させる前記命令は、前記入力オーディオ信号の知覚ラウドネスを最大化する、請求項２１に記載のコンピュータ可読媒体。
  24. 前記入力オーディオ信号の前記知覚ラウドネスは、心理音響ラウドネスモデルの近似に基づく、請求項２３に記載のコンピュータ可読媒体。
  25. 前記入力オーディオ信号の前記知覚ラウドネスは、各ＥＲＢサブバンドのサブバンドエネルギと、各ＥＲＢサブバンドにおける特定のラウドネスとに基づく、請求項２３に記載のコンピュータ可読媒体。
  26. 前記コンピュータに、
    前記各ＥＲＢサブバンドのサブバンドエネルギを決定させるコンピュータ実行可能命令
    をさらに備える請求項２５に記載のコンピュータ可読媒体。
  27. 前記コンピュータに、心理音響ラウドネスモデルに基づいて、各ＥＲＢサブバンドにおける前記特定のラウドネスを近似させるコンピュータ実行可能命令をさらに備える、請求項２６に記載のコンピュータ可読媒体。
  28. 前記信号処理を実行することは、周波数領域において実行される、請求項２１に記載のコンピュータ可読媒体。
  29. 前記コンピュータに、前記ラウドスピーカの前記エクスカーションを予測する前に、リミッタおよびメークアップ利得を使用して、前記入力オーディオ信号を前処理させるコンピュータ実行可能命令をさらに備える、請求項２１に記載のコンピュータ可読媒体。
  30. 前記モバイル局は、モバイルデバイスを備え、前記入力オーディオ信号は、スピーチ信号を備える、請求項２１に記載のコンピュータ可読媒体。
  31. モバイル局におけるラウドスピーカ・エクスカーションを制約するための装置であって、
    前記モバイル局において入力オーディオ信号を受信し、１つまたは複数のＥＲＢサブバンドの特定の部分または全ＥＲＢサブバンドのうちの１つまたは複数のいずれかについて、デジタル領域において、前記モバイル局のラウドスピーカのピークエクスカーションを決定するためのエクスカーション予測器と、
    前記デジタル領域において、前記入力オーディオ信号を等価矩形帯域（ＥＲＢ）スケールにおける複数のサブバンド信号に変換し、前記ラウドスピーカの前記エクスカーションを制限するために、最大ラウドスピーカ・エクスカーションおよび前記ピークエクスカーションに基づいて、前記サブバンド信号に対して信号処理を実行し、前記信号処理されたサブバンド信号を組み合わせて、前記ラウドスピーカに出力するためのエクスカーションを制限する信号プロセッサと
    を備える装置。
  32. 前記エクスカーション予測器は、前記ラウドスピーカのエクスカーション伝達関数を用いて前記サブバンド信号をフィルタにかけるためのフィルタを備える、請求項３１に記載の装置。
  33. 前記エクスカーションを制限する信号プロセッサは、前記入力オーディオ信号の知覚ラウドネスを最大化する、請求項３１に記載の装置。
  34. 前記入力オーディオ信号の前記知覚ラウドネスは、心理音響ラウドネスモデルの近似に基づく、請求項３３に記載の装置。
  35. 前記入力オーディオ信号の前記知覚ラウドネスは、各ＥＲＢサブバンドのサブバンドエネルギと、各ＥＲＢサブバンドにおける特定のラウドネスとに基づく、請求項３３に記載の装置。
  36. 前記エクスカーションを制限する信号プロセッサはさらに、前記各ＥＲＢサブバンドのサブバンドエネルギを決定する、請求項３５に記載の装置。
  37. 前記エクスカーションを制限する信号プロセッサは、心理音響ラウドネスモデルに基づいて、各ＥＲＢサブバンドにおける前記特定のラウドネスを近似する、請求項３６に記載の装置。
  38. 前記信号処理を実行することは、周波数領域において実行される、請求項３１に記載の装置。
  39. 前記ラウドスピーカの前記エクスカーションを予測する前に、リミッタおよびメークアップ利得を使用して、前記入力オーディオ信号を前処理するためのプリプロセッサをさらに備える、請求項３１に記載の装置。
  40. 前記モバイル局は、モバイルデバイスを備え、前記入力オーディオ信号は、スピーチ信号を備える、請求項３１に記載の装置。
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