JPWO2011048741A1

JPWO2011048741A1 - マルチバンドコンプレッサ

Info

Publication number: JPWO2011048741A1
Application number: JP2011537106A
Authority: JP
Inventors: 知志細川
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2009-10-20
Filing date: 2010-09-07
Publication date: 2013-03-07
Also published as: US8924220B2; US20120209616A1; CN102577114B; US20140379355A1; WO2011048741A1; EP2493071A4; EP2493071A1; CN102577114A

Abstract

マルチバンドコンプレッサ(１００)は、複数のバンドごとに入力される信号レベルをレベル算出手段(１２１)が算出し、算出された信号レベルからゲイン値をゲイン計算手段(１２２)が計算し、複数のバンドごとのコンプレッサにて他バンドのゲイン値との比較によりゲイン値をゲイン制限手段(１３０)が制限する。これにより、音質と音量増強効果のバランスを高いレベルで達成することができるマルチバンドコンプレッサを提供する。

Description

本発明は、音声信号を周波数帯域で分割した複数のバンドごとにダイナミクス圧縮処理してから加算合成して出力するマルチバンドコンプレッサに関する。

図４に、一般的なマルチバンドコンプレッサの構成を示す。マルチバンドコンプレッサは、入力された音声信号を帯域分割フィルタ(アイソレータとも呼ぶ)により周波数帯域ごとに分割し、分割された各バンドに対してコンプレッサ処理を施し、再び加算して出力する音響処理である。

コンプレッサ処理は入力信号のレベルを測定し、図５に示すような音量カーブをかけて出力する機能である。スレッショルドと呼ばれる入力信号に対する境界レベルがあらかじめ与えられており、スレッショルド以上の音量が入力された場合は指定された圧縮量に応じて音量を落とす。

最大入力に対して音量が落ちる分の出力ゲインを与えることによって、コンプレッサ全体を通しては平均音量の増強効果が得られる。マルチバンドコンプレッサは周波数帯域ごとに独立してコンプレッサ処理を行うことで、ある周波数帯域の音量が急激に変動した場合でも、他の周波数帯域に影響を与えることがない。

このため、複数の音源が含まれる音源(一般の音楽など)においても、不自然な音揺れを引き起こすことなく十分な音量増強効果を得ることができる。現在、上述のようなマルチバンドコンプレッサとして各種の提案がある（例えば、特許文献１〜３参照）。

特開２０００−０２２４７３号公報特開２０００−２７８７８６号公報特表２００９−５０７４０７号公報

しかし、一般のマルチバンドコンプレッサでは各バンドのコンプレッサが独立して動作するために、以下のような問題が生じる。

（１）基本周波数と高調波成分が別のバンドに分配されるような入力信号が与えられた場合、相対的にレベルの大きい基本周波数のみが圧縮されて音のバランスが崩れる（音のキャラクタが変わる）。

（２）音量増強効果が帯域ごとにばらつき、高域だけ・低域だけ増強される場合があり、耳障りな音が出力される場合がある。特に高域のみが持ち上げられた場合に顕著である。

これらはマルチバンドコンプレッサの本来の性質に起因するものであり音量増強効果とのトレードオフであるが、様々な信号が入力されうる一般の装置においては、これらの問題から音量増強効果を、ある程度抑制せざるを得ないのが実情である。

本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、音質を維持しつつ最大限の音量増強効果を得るマルチバンドコンプレッサを提供するものである。

本発明のマルチバンドコンプレッサは、音声信号を周波数帯域で分割した複数のバンドごとにダイナミクス圧縮処理してから加算合成して出力するマルチバンドコンプレッサであって、複数のバンドごとに入力される信号レベルを算出するレベル算出手段と、算出された信号レベルからゲイン値を計算するゲイン計算手段と、複数のバンドごとのコンプレッサにて他バンドのゲイン値との比較によりゲイン値を制限するゲイン制限手段と、を有する。

本発明のマルチバンドコンプレッサでは、複数のバンドごとに入力される信号レベルをレベル算出手段が算出し、算出された信号レベルからゲイン値をゲイン計算手段が計算し、複数のバンドごとのコンプレッサにて他バンドのゲイン値との比較によりゲイン値をゲイン制限手段が制限する。このため、音質と音量増強効果のバランスを高いレベルで達成することができる。

上述した目的、および、その他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、および、それに付随する以下の図面によって、さらに明らかになる。

本発明の実施の第一の形態のマルチバンドコンプレッサを示すブロック図である。第一の実施例の調整方法の周波数と信号レベルとを示す特性図である。いくつかの音楽コンテンツから求めた周波数と平均レベルとを示す特性図である。一従来例のマルチバンドコンプレッサを示すブロック図である。一従来例のマルチバンドコンプレッサのスレッショルドと信号レベルを示す特性図である。

本発明の実施の形態を図１ないし図３を参照して以下に説明する。本実施の形態のマルチバンドコンプレッサ１００は、音声信号を周波数帯域で分割した複数のバンドごとにダイナミクス圧縮処理してから加算合成して出力する。

ただし、本実施の形態のマルチバンドコンプレッサ１００は、複数のバンドごとに入力される信号レベルを算出するレベル算出部１２１と、算出された信号レベルからゲイン値を計算するゲイン計算部１２２と、複数のバンドごとのコンプレッサにて他バンドのゲイン値との比較によりゲイン値を制限するゲイン制限手段であるバンド間リミッタ１３０と、を有する。

より具体的には、本実施の形態のマルチバンドコンプレッサ１００では、図１に示すように、入力信号１０１が入力される帯域分割フィルタ１１０に複数のコンプレッサ１２０が並列に接続されている。

複数のコンプレッサ１２０は、レベル算出部１２１とゲイン計算部１２２を有し、これらが直列に接続されている。この複数のコンプレッサ１２０のゲイン計算部１２２は一個のバンド間リミッタ１３０に接続されている。

複数のコンプレッサ１２０は、帯域分割フィルタ１１０に接続されている可変ボリューム１２３も有し、この複数のコンプレッサ１２０の可変ボリューム１２３にバンド間リミッタ１３０がフィードバック接続されている。複数のコンプレッサ１２０の可変ボリューム１２３の出力は一個の加算器１４０に接続されており、この加算器１４０が加算信号１４１を出力する。

上述のような構成において、本実施の形態のマルチバンドコンプレッサ１００では、各バンドでゲイン計算した結果を一旦バンド間リミッタ１３０に送り、ここで処理した後のゲイン値を信号に適用する構成となっている。

バンド間リミッタ１３０は、各バンドのゲイン値を入力として受け取り、バンド間のゲイン値を相互に比較・補正して出力する機能を持つ。この構成は任意であるが、以下にいくつかの例を示す。

（１）図２に示すように、例えば、自バンド・隣接バンドのゲイン値のうち最小のものを選択する
（２）近傍バンドのゲイン値と自バンドのゲイン値の差に重み係数を掛けて合計し、自バンドのゲイン値に加算して補正する
（３）高域側のゲイン値が低域側のゲイン値を超えないように制限する。

図３にて、本実施例を適用した場合の動作について説明する。ここではバンド間リミッタ構成のうち（２）を採用した場合の動作例を記載している。ただし、わかりやすくするため、圧縮量による効果のみを描いており、出力ゲインによる底上げ分は省略してある。

図３（ａ）は入力信号の周波数分布を表している。例として、低域側に基本周波数がある楽器Ａと、中域側に基本周波数がある楽器Ｂの音が同時になっている場合を描いてある。

図３（ｂ）に示すように、従来の一般的なマルチバンドコンプレッサでは各バンドのコンプレッサ動作が独立しているため、スレッショルドを超えた信号が入力されたバンド１（低域）のみ圧縮が行われ、他のバンドは圧縮されず元の音量となっている。結果として楽器Ａの音は基本周波数と高調波成分のバランスが大きく崩れ、おそらくは全く違う音色として知覚されることが予想される。

これに対し、図３（ｃ）に示す本発明による動作では、バンド１（低域）で圧縮が発生したことに対応してバンド２（中域）にもある程度の圧縮が発生しており、楽器Ａの音色変化は最小限に抑えられている。

バンド２（中域）が圧縮されたことで楽器Ｂの音色についても若干の影響があると考えられるが、バンド３（高域）とのゲイン値の差は大きくないので、同様に大きな音量変化は起きていない。

以上の例からわかるように、本実施の形態のマルチバンドコンプレッサ１００では、バンド間の動作に制限を持たせることで、マルチバンドコンプレッサにおける以下の問題点を解決する。

一方で、本実施の形態のマルチバンドコンプレッサ１００では、離れた周波数の信号に反応した不要な圧縮を回避する効果は残り、単一バンドのコンプレッサに対する音量増強効果は以前として優位性を保つことができる。

このため、音質と音量増強効果のバランスを高いレベルで達成することができる。なお、本発明は本実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。

この出願は、２００９年１０月２０日に出願された日本出願特願２００９−２４１０３３号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てを、ここに取り込む。

Claims

音声信号を周波数帯域で分割した複数のバンドごとにダイナミクス圧縮処理してから加算合成して出力するマルチバンドコンプレッサであって、
複数の前記バンドごとに入力される信号レベルを算出するレベル算出手段と、
算出された前記信号レベルからゲイン値を計算するゲイン計算手段と、
複数の前記バンドごとのコンプレッサにて他バンドの前記ゲイン値との比較によりゲイン値を制限するゲイン制限手段と、
を有するマルチバンドコンプレッサ。
前記ゲイン制限手段は、処理対象の前記バンドと隣接する前記バンドとの前記ゲイン値から最小のものを選択する請求項１に記載のマルチバンドコンプレッサ。
前記ゲイン制限手段は、処理対象の前記バンドと近傍の前記バンドとの前記ゲイン値の差分に重み係数を乗算してから合計し、処理対象の前記バンドの前記ゲイン値に加算することを特徴とする請求項１または２に記載のマルチバンドコンプレッサ。
前記ゲイン制限手段は、低域側の前記ゲイン値を超過しないように高域側の前記ゲイン値を制限する請求項１ないし３の何れか一項に記載のマルチバンドコンプレッサ。