音声信号圧縮装置、音声信号圧縮方法及びプログラム
【課題】好適に音声信号を圧縮する。
【解決手段】レベル検出器２３、２４、４２により、低域の信号レベルが０．４、中域の信号レベルが０．９、高域の信号レベルが０．６と検出された場合には、中域の信号レベルの圧縮率として、圧縮率０．５が採用され、０．８に圧縮される。そして、低域、高域の信号レベルの圧縮率として、圧縮率Ｂ０．１２５が採用され、低域は０．３７５に圧縮され、高域は０．５５に圧縮される。このように、信号レベルが高い中域に関しては高い圧縮率で圧縮が行われるとともに、隣り合う高域及び低域に関しては低い圧縮率で圧縮が行われるので、全体の圧縮のバランスがよくなり、これらを加算機２８により加算し、出力した際の音の違和感を低減することができる。
【解決手段】レベル検出器２３、２４、４２により、低域の信号レベルが０．４、中域の信号レベルが０．９、高域の信号レベルが０．６と検出された場合には、中域の信号レベルの圧縮率として、圧縮率０．５が採用され、０．８に圧縮される。そして、低域、高域の信号レベルの圧縮率として、圧縮率Ｂ０．１２５が採用され、低域は０．３７５に圧縮され、高域は０．５５に圧縮される。このように、信号レベルが高い中域に関しては高い圧縮率で圧縮が行われるとともに、隣り合う高域及び低域に関しては低い圧縮率で圧縮が行われるので、全体の圧縮のバランスがよくなり、これらを加算機２８により加算し、出力した際の音の違和感を低減することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声信号圧縮装置、音声信号圧縮方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル音声を加工して、出力される音声の音質を変化させる機器が知られている。例えば、音声信号を複数の周波数帯域に分割し、分割した信号毎に利得を与えてから、それらを合成して出力する信号圧縮伸張装置が提案されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１７５６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の装置では、分割した信号毎に与える利得を決定しているために、それぞれの信号に与える利得の差が大きすぎると、それらを合成して出力したときに違和感のある音になってしまうおそれがあった。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、好適に音声信号を圧縮できる音声信号圧縮装置、音声信号圧縮方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る音声信号圧縮装置は、
音声信号を複数の周波数帯域に分割する分割部と、
前記分割部により分割された音声信号それぞれの信号レベルを検出する信号レベル検出部と、
前記分割部によって分割された周波数帯域の圧縮率を、前記信号レベル検出部により検出された１の周波数帯域の信号レベルと、前記１の周波数帯域と隣接する周波数帯域の信号レベルと、に基づいて決定する圧縮率決定部と、
前記圧縮率決定部により決定された圧縮率で、前記分割部により分割された各周波数帯域の音声信号それぞれを圧縮する圧縮部と、
前記圧縮部により圧縮された複数の音声信号を合成する合成部と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、前記圧縮率決定部は、前記信号レベル検出部により検出された１の周波数帯域の信号レベルが所定の閾値以上である場合には、前記１の周波数帯域の圧縮率として第１の値に決定し、前記１の周波数帯域と隣接する周波数帯域の信号レベルが前記所定の閾値未満である場合には、前記隣接する周波数帯域の圧縮率として前記第１の値よりも小さい第２の値に決定するようにしてもよい。
【０００８】
本発明の第２の観点に係る音声信号圧縮方法は、
音声信号を複数の周波数帯域に分割する分割手順と、
前記分割手順により分割された音声信号それぞれの信号レベルを検出する信号レベル検出手順と、
前記分割手順によって分割された周波数帯域の圧縮率を、前記信号レベル検出手順により検出された１の周波数帯域の信号レベルと、前記１の周波数帯域と隣接する周波数帯域の信号レベルと、に基づいて決定する圧縮率決定手順と、
前記圧縮率決定手順により決定された圧縮率で、前記分割手順により分割された各周波数帯域の音声信号それぞれを圧縮する圧縮手順と、
前記圧縮部により圧縮された複数の音声信号を合成する合成手順と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、前記圧縮率決定手順では、前記信号レベル検出手順により検出された１の周波数帯域の信号レベルが所定の閾値以上である場合には、前記１の周波数帯域の圧縮率として第１の値に決定し、前記１の周波数帯域と隣接する周波数帯域の信号レベルが前記閾値未満である場合には、前記隣接する周波数帯域の圧縮率として前記第１の値よりも小さい第２の値に決定するようにしてもよい。
【００１０】
本発明の第３の観点に係るプログラムは、
コンピュータを、
分割部により複数の周波数帯域に分割された音声信号それぞれの信号レベルを検出し、分割された周波数帯域の圧縮率を１の周波数帯域の信号レベルと、前記１の周波数帯域と隣接する周波数帯域の信号レベルと、に基づいて決定する圧縮率決定部として機能させることを特徴とする。
【００１１】
また、前記圧縮率決定部は、検出された１の周波数帯域の信号レベルが所定の閾値以上である場合には、前記１の周波数帯域の圧縮率として第１の値に決定し、前記１の周波数帯域と隣接する周波数帯域の信号レベルが前記閾値未満である場合には、前記隣接する周波数帯域の圧縮率として前記第１の値よりも小さい第２の値に決定するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、好適に音声信号を圧縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】オーディオ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る圧縮部の構成を示すブロック図である。
【図３】レベル検出器の構成を示すブロック図である。
【図４】圧縮率設定部の構成などを示す図である。
【図５】圧縮率設定処理の動作を示すフローチャートである。
【図６】コンプレッサの入出力特性を示すグラフである。
【図７】圧縮部の他の構成例を示すブロック図である。
【図８】圧縮率設定部の設定例を示す図である。
【図９】従来のオーディオ装置における圧縮部の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態に係るオーディオ装置１の構成を示すブロック図である。
【００１５】
図１に示すように、オーディオ装置１は、エフェクタ１０と、圧縮部２０と、再生部３０と、から構成される。オーディオ装置１は、入力された音声信号を加工・再生して出力するための機器である。
【００１６】
音声信号を入力するためのインターフェースは、例えば、ＣＤやフラッシュメモリなどの記憶媒体から音声信号を読み取るものであればよい。
【００１７】
また、音声信号を出力するためのインターフェースは、例えば、外部接続されたスピーカやイヤホンに出力するものであればよい。
【００１８】
なお、オーディオ装置１は、音声信号を入力するためのインターフェースや音声信号を出力するためのインターフェースを内蔵していてもよい。
【００１９】
その他、オーディオ装置１は、ユーザの操作を受け付けるユーザインターフェースや、楽曲情報などを表示するディスプレイなどを備えていてもよい。
【００２０】
エフェクタ１０は、入力された音声信号を加工する。例えば、エフェクタ１０は、入力された音声信号の低域成分を強調（増幅）したり、高域成分を強調したりすることにより、入力された音声信号の加工信号を生成する。なお、エフェクタ１０における音声信号の加工方法は予め決まっていてもよいし、加工方法をユーザが選択できるようにしてもよい。
【００２１】
圧縮部２０は、エフェクタ１０により加工された音声信号を圧縮する。これにより、エフェクタ１０により加工された音声信号を圧縮してノイズ（クリップノイズ）の発生を防止する。この圧縮部２０が、本発明の音声信号圧縮装置を構成する。
【００２２】
再生部３０は、デジタル−アナログ変換回路などから構成され、圧縮部２０により圧縮された音声信号をデジタル−アナログ変換して、アナログ音声を出力する。
【００２３】
オーディオ装置１では、出力できる音声信号の最大値と最小値が予め決まっている。ここでは、その最大値を＋１とし、最小値を−１とする。市販のＣＤに収録されている音声信号などは、図１のＷ１の波形図に示すように、＋１〜−１の範囲内に収まるように予め調整されている。
【００２４】
しかしながら、エフェクタ１０により、この音声信号を加工した場合、加工後の音声信号が、図１のＷ２の波形図に示すように、＋１、−１を超える波形となってしまうことがある。
【００２５】
このような＋１、−１を超える波形の音声信号をアナログ変換して出力しようとすると、＋１、−１を超えた部分は、＋１または−１として処理（クリップ）され、この部分にクリップノイズが発生してしまう。
【００２６】
そこで、エフェクタ１０の後に圧縮部２０を設けて、図１のＷ３の波形図に示すような波形に音声信号を圧縮してノイズの発生を防止する。
【００２７】
ここで、従来の圧縮部の構成例について説明する。図９は、従来の圧縮部１００の構成を示すブロック図である。図９に示すように、圧縮部１００は、ハイパスフィルタ１０１と、ローパスフィルタ１０２と、レベル検出器１０３、１０４と、圧縮率設定部１０５、１０６と、コンプレッサ１０７、１０８と、加算機１０９と、スイッチ１１０と、から構成される。
【００２８】
ハイパスフィルタ１０１は、入力された音声信号のうち高域の周波数成分を通過させるフィルタである。ローパスフィルタ１０２は、入力された音声信号のうち低域の周波数成分を通過させるフィルタである。低域と高域の境界は予め定められていればよい。
【００２９】
レベル検出器１０３は、ハイパスフィルタ１０１を通過した音声信号の信号レベルを検出する。そして、レベル検出器１０３は、検出した信号レベルを圧縮率設定部１０５に伝送する。
【００３０】
また、レベル検出器１０４は、ローパスフィルタ１０２を通過した音声信号の信号レベルを検出する。そして、レベル検出器１０４は、検出した信号レベルを圧縮率設定部１０６に伝送する。
【００３１】
圧縮率設定部１０５は、レベル検出器１０３から受け取った信号レベルに基づいて、コンプレッサ１０７に圧縮率を設定する。圧縮率設定部１０５は、レベル検出器１０３から受け取った信号レベルが所定の閾値以上である場合は、所定の圧縮率をコンプレッサ１０７に設定し、レベル検出器１０３から受け取った信号レベルが所定の閾値未満である場合は、コンプレッサ１０７に圧縮を行わないように設定する。
【００３２】
圧縮率設定部１０６は、レベル検出器１０４から受け取った信号レベルに基づいて、コンプレッサ１０８に圧縮率を設定する。圧縮率設定部１０６は、レベル検出器１０４から受け取った信号レベルが所定の閾値以上である場合は、所定の圧縮率をコンプレッサ１０８に設定し、レベル検出器１０４から受け取った信号レベルが所定の閾値未満である場合は、コンプレッサ１０８に圧縮を行わないように設定する。
【００３３】
コンプレッサ１０７は、ハイパスフィルタ１０１を通過した音声信号を、圧縮率設定部１０５により設定された圧縮率で圧縮する。これにより、音声信号の高域成分がその信号レベルに応じて圧縮される。
【００３４】
コンプレッサ１０８は、ローパスフィルタ１０２を通過した音声信号を、圧縮率設定部１０６により設定された圧縮率で圧縮する。これにより、音声信号の低域成分がその信号レベルに応じて圧縮される。
【００３５】
加算機１０９は、コンプレッサ１０７によって圧縮された音声信号の高域成分と、コンプレッサ１０８によって圧縮された音声信号の低域成分と、を加算する。
【００３６】
スイッチ１１０は、圧縮部１００の機能をオン／オフするためのスイッチである。圧縮部１００は、スイッチ１１０がオンになっている場合、上記の回路を介して圧縮された音声信号を出力し、スイッチ１１０がオフになっている場合には、圧縮部１００に入力された音声信号をそのまま出力する。
【００３７】
以上のように、従来の圧縮部１００は、入力された音声信号を周波数帯域ごとに分割し、分割した音声信号の信号レベルに基づいて圧縮を行い、最後にそれぞれの周波数帯域の音声信号を加算して出力する。これにより、クリップノイズの発生を防止できる。しかしながら、図９に示したような従来の圧縮部１００では、分割した周波数帯域ごとに信号レベルを検出して、その信号レベルに応じて圧縮を行っているため、例えば、高域成分は高い圧縮率で圧縮したが、低域成分は圧縮しなかった場合など、バランスの悪い圧縮が行われてしまうことがある。このようなバランスの悪い圧縮が行われてしまうと、出力される際に違和感のある音になってしまう。このような問題点を解消した本発明の実施の形態の圧縮部２０を以下に説明する。
【００３８】
図２は、本発明の実施の形態に係る圧縮部２０の構成を示すブロック図である。図２に示すように、圧縮部２０は、ハイパスフィルタ２１と、ローパスフィルタ２２と、レベル検出器２３、２４と、圧縮率設定部２５と、コンプレッサ２６、２７と、加算機２８と、スイッチ２９と、から構成される。
【００３９】
ハイパスフィルタ２１は、入力された音声信号のうち高域の周波数成分を通過させるフィルタである。ローパスフィルタ２２は、入力された音声信号のうち高域の周波数成分を通過させるフィルタである。低域と高域の境界は予め定められていればよい。
【００４０】
レベル検出器２３は、ハイパスフィルタ２１を通過した音声信号の信号レベルを検出する。そして、レベル検出器２３は、検出した信号レベルを圧縮率設定部２５に伝送する。
【００４１】
また、レベル検出器２４は、ローパスフィルタ２２を通過した音声信号の信号レベルを検出する。そして、レベル検出器２４は、検出した信号レベルを圧縮率設定部２５に伝送する。
【００４２】
レベル検出器２３、２４は、例えば図３に示すような平滑回路を用いて、信号レベルを検出する。平滑回路は、全波整流器５１と、ローパスフィルタ５２と、から構成される。
【００４３】
全波整流器５１は、レベル検出器２３、２４に入力された音声信号の全波整流を行う。ローパスフィルタ５２は、全波整流された音声信号のスムージングを行う。レベル検出器２３、２４は、このようにしてスムージングされた音声信号から信号レベルを検出する。
【００４４】
なお、レベル検出器２３、２４が信号レベルを検出する手法はこれに限定されない。例えば、音声信号を１回サンプリングして、その信号レベルを検出するようにしてもよいし、音声信号を複数回サンプリングして、その信号レベルの移動平均を求め、その移動平均を信号レベルとして検出するようにしてもよい。
【００４５】
移動平均を求める場合、サンプル数をｎ、ｎ個目のデータの値（信号レベル）をＸｎとすると、移動平均Ｙ＝ΣＸｎ／ｎとなる。
【００４６】
圧縮率設定部２５は、レベル検出器２３及び２４から受け取った信号レベルに基づいて、コンプレッサ２６及び２７に圧縮率を設定する。
【００４７】
図４（Ａ）は、圧縮率設定部２５の構成を示すブロック図である。図４（Ａ）に示すように、圧縮率設定部２５は、制御部６１と、メモリ６２と、から構成される。
【００４８】
制御部６１は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）やＣＰＵ（Central processing Unit）などから構成され、メモリ６２に記憶されるプログラム、テーブルを参照することにより、レベル検出器２３及び２４から受け取った信号レベルが所定の閾値以上であるか否かを判別し、その判別結果に基づいて、コンプレッサ２６及び２７に圧縮率を設定する。
【００４９】
メモリ６２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やフラッシュメモリなどから構成され、制御部６１が実行するプログラムや、参照用のテーブルを記憶する。図４（Ｂ）は、メモリ６２が記憶するテーブルの一例である。メモリ６２は、信号レベル判別用の閾値と、信号レベルが閾値以上であったときに適用される圧縮率Ａと、その周波数帯域と隣り合う周波数帯域の信号レベルが閾値未満であったときに適用される圧縮率Ｂと、を記憶する。
【００５０】
続いて、圧縮率設定部２５の動作について説明する。図５は、圧縮率設定部２５の制御部６１が、レベル検出器２３及びレベル検出器２４から信号レベルを受け取ったときに実行する圧縮率設定処理の動作を示すフローチャートである。
【００５１】
圧縮率設定処理において、制御部６１は、まず、レベル検出器２３から受け取った高域の信号レベルが、メモリ６２に記憶される閾値（０．７）以上であるか否かを判別する（ステップＳ１０１）。
【００５２】
高域の信号レベルが閾値（０．７）以上である場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、制御部６１は、レベル検出器２４から受け取った低域（高域と隣り合う帯域）の信号レベルが、メモリ６２に記憶される閾値（０．７）以上であるか否かを判別する（ステップＳ１０２）。
【００５３】
低域の信号レベルも閾値（０．７）以上である場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、制御部６１は、高域及び低域の圧縮率として圧縮率Ａ（０．５）をコンプレッサ２６及びコンプレッサ２７にセットする（ステップＳ１０３）。そして、圧縮率設定処理を終了する。
【００５４】
低域の信号レベルが閾値（０．７）未満である場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、制御部６１は、高域の圧縮率として圧縮率Ａ（０．５）をコンプレッサ２６にセットし、低域の圧縮率として圧縮率Ａ（０．５）よりも低い圧縮率Ｂ（０．１２５）をコンプレッサ２７にセットする（ステップＳ１０４）。そして、圧縮率設定処理を終了する。
【００５５】
また、高域の信号レベルが閾値（０．７）未満である場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、制御部６１は、レベル検出器２４から受け取った低域（高域と隣り合う帯域）の信号レベルが、メモリ６２に記憶される閾値（０．７）以上であるか否かを判別する（ステップＳ１０５）。
【００５６】
低域の信号レベルが閾値（０．７）以上である場合（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、制御部６１は、高域の圧縮率として圧縮率Ａ（０．５）よりも低い圧縮率Ｂ（０．１２５）をコンプレッサ２６にセットし、低域の圧縮率として圧縮率Ａ（０．５）をコンプレッサ２７にセットする（ステップＳ１０６）。そして、圧縮率設定処理を終了する。
【００５７】
低域の信号レベルも閾値（０．７）未満である場合（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、制御部６１は、コンプレッサ２６及びコンプレッサ２７に高域及び低域の音声信号を圧縮しないように設定する（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０７では、例えば、圧縮率として１をセットすればよい。そして、圧縮率設定処理を終了する。
【００５８】
以上のような圧縮率設定処理を実行することで、各周波数帯域の圧縮率を、当該周波数帯域の信号レベル、及び、それと隣り合う周波数帯域の信号レベルに基づいて設定することができる。
【００５９】
コンプレッサ２６は、ハイパスフィルタ２１を通過した音声信号を、圧縮率設定部２５により設定された圧縮率で圧縮する。これにより、音声信号の高域成分がその信号レベルに応じて圧縮される。
【００６０】
コンプレッサ２７は、ローパスフィルタ２２を通過した音声信号を、圧縮率設定部２５により設定された圧縮率で圧縮する。これにより、音声信号の低域成分がその信号レベルに応じて圧縮される。
【００６１】
コンプレッサ２６、２７に入力され音声信号の信号レベルをｘ、圧縮されて出力される音声信号の信号レベルをｙ、適用される圧縮率をβ、適用される閾値αとすると、ｙ＝（ｘ−α）・β＋αとなる。
【００６２】
即ち、コンプレッサ２６、２７に入力される信号レベルが、閾値（０．７）以上である場合、圧縮率として０．５が適用され、ｙ＝（ｘ−０．７）・０．５＋０．７となり、その入出力特性は、図６（Ａ）の実線で示すようになる。
【００６３】
また、コンプレッサ２６、２７に入力される信号レベルが、閾値（０．７）未満であるが隣り合う周波数帯域の信号レベルが閾値（０．７）以上である場合、例えば圧縮率として０．１２５が適用されｙ＝（ｘ−α）・０．１２５＋αとなり、例えば閾値αを０．２とすると、その入出力特性は、図６（Ｂ）の実線で示すようになる。図６（Ｂ）に示すように、この例では、閾値０．２以下の信号レベルでは圧縮がされないことになる。図６（Ｂ）の場合の閾値αの値は任意であり、それ以下の信号レベルでは圧縮したくない場合の値が設定されればよい。
【００６４】
コンプレッサ２６、２７に入力される信号レベルがともに閾値未満である場合は、コンプレッサ２６、２７による圧縮は行わず、そのまま入力された信号を出力すればよい。なお、入力される信号レベルが閾値未満である場合には、逆に増幅して出力するようにしてもよい。
【００６５】
なお、コンプレッサ２６、２７は、圧縮率設定部２５から、圧縮率を受け取って、その２つの値に基づいて入力される音声信号を圧縮するが、コンプレッサ２６、２７による音声信号の圧縮の方法は、好適に圧縮できれば任意である。例えば、圧縮率設定部２５から圧縮率を受け取って、入力される音声信号にその圧縮率を乗じることにより圧縮するものであってもよい。また、この実施の形態では、コンプレッサ２６、２７には、閾値αとして設定される値が予め記憶され、コンプレッサ２６、２７は、圧縮率設定部２５から受け取った圧縮率に応じて、閾値αを設定して圧縮を行うが、圧縮率設定部２５から閾値αとして設定する値も受け取って、その値を用いて圧縮を行うようにしてもよい。
【００６６】
加算機２８は、コンプレッサ２６によって圧縮された音声信号の高域成分と、コンプレッサ２７によって圧縮された音声信号の低域成分と、を加算する。
【００６７】
スイッチ２９は、圧縮部２０の機能をオン／オフするためのスイッチである。圧縮部２０は、スイッチ２９がオンになっている場合、上記の回路を介して圧縮された音声信号を出力し、スイッチ２９がオフになっている場合には、圧縮部２０に入力された音声信号をそのまま出力する。スイッチ２９のオン／オフは、ユーザが設定可能にしてもよい。また、エフェクタ１０による音声信号の加工が行われない場合は、自動的にオフになるようにしてもよい。
【００６８】
なお、図２に示した圧縮部２０は、高域と低域の２つの周波数帯域に音声信号を分割し、それぞれの帯域成分の圧縮を行っていたが、３以上の周波数帯域に分割してそれぞれの帯域成分の圧縮を行うようにしてもよい。
【００６９】
例えば、音声信号を高域、中域、低域の３の周波数帯域に分割してそれぞれの帯域成分の圧縮を行うようにしてもよい。この場合、図７に示すような圧縮部４０を使用すればよい。図７に示す圧縮部４０は、図２に示した圧縮部２０に加えて、バンドパスフィルタ４１と、レベル検出器４２と、コンプレッサ４３と、が設けられ、圧縮率設定部２５に代えて、圧縮率設定部４４が設けられている。
【００７０】
バンドパスフィルタ４１は、入力された音声信号のうち中域の周波数成分を通過させるフィルタである。低域、中域、高域の境界は予め定められていればよい。
【００７１】
レベル検出器４２は、バンドフィルタ４１を通過した音声信号の信号レベルを検出する。そして、レベル検出器４２は、検出した信号レベルを圧縮率設定部４４に伝送する。
【００７２】
コンプレッサ４３は、バンドフィルタ４１を通過した音声信号を、圧縮率設定部４４により設定された圧縮率で圧縮する。これにより、音声信号の中域成分がその信号レベルに応じて圧縮される。
【００７３】
圧縮率設定部４４は、レベル検出器２３、２４及び４２から受け取った信号レベルに基づいて、コンプレッサ２６、２７及び４３に圧縮率を設定する。圧縮率設定部４４は、レベル検出器４２から受け取った信号レベルに基づいて図５に示す圧縮率設定処理に中域の信号レベルを判別して圧縮率を設定する処理を加えた処理を実行することにより、コンプレッサ４３に閾値や圧縮率をセットする点以外は、圧縮率設定部２５と同様である。
【００７４】
この場合、例えば、圧縮率設定部４４が、図８に示す設定例のように、コンプレッサ２６、２７、４３に圧縮率を設定する。図８（Ａ）に示すように、全ての帯域の信号レベルが閾値未満である場合には、音声信号の圧縮を行わない。
【００７５】
図８（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、いずれか１つの帯域の信号レベルが閾値（０．７）以上である場合には、信号レベルが閾値以上である帯域においては高い圧縮率（例えば０．５）をセットし、信号レベルが閾値未満である帯域であって、信号レベルが閾値以上である帯域と隣り合う帯域においては低い圧縮率（例えば０．１２５）をセットする。
【００７６】
また、図８（Ｅ）〜（Ｇ）に示すように、いずれか２つの帯域の信号レベルが閾値以上である場合には、信号レベルが閾値以上である帯域においては高い圧縮率（例えば０．５）をセットし、信号レベルが閾値未満である帯域であって、信号レベルが閾値以上である帯域と隣り合う帯域（帯域が３つである場合は残りの帯域）においては低い圧縮率（例えば０．１２５）をセットする。
【００７７】
図８（Ｈ）に示すように、全ての帯域の信号レベルが閾値以上である場合には、信号レベルが閾値以上である全ての帯域においては高い圧縮率（例えば０．５）をセットする。
【００７８】
このように、信号レベルが高い帯域においては、高い圧縮率で圧縮が行われるとともに、信号レベルが低い帯域であっても高い圧縮率で圧縮が行われる帯域と隣り合う帯域においては、低い圧縮率で圧縮を行うので、全体の圧縮のバランスがよくなり、これらを加算機２８により加算し、出力した際の音の違和感を低減することができる。
【００７９】
続いて、圧縮部４４による音声信号の圧縮の具体例を説明する。例えば、レベル検出器２３、２４、４２により、低域の信号レベルが０．４、中域の信号レベルが０．９、高域の信号レベルが０．６と検出された場合には、中域の信号レベルの圧縮率として、圧縮率Ａ（０．５）が採用され、０．８に圧縮される。そして、低域、高域の信号レベルの圧縮率として、圧縮率Ｂ（０．１２５）が採用され、低域は０．３７５に圧縮され、高域は０．５５に圧縮される。
【００８０】
このように、信号レベルが閾値以上である中域に関しては高い圧縮率で圧縮が行われるとともに、信号レベルが閾値未満であるが信号レベルが閾値以上である中域に隣り合う高域及び低域に関しては低い圧縮率で圧縮が行われるので、全体の圧縮のバランスがよくなり、これらを加算機２８により加算し、出力した際の音の違和感を低減することができる。
【００８１】
また、他の例として、レベル検出器２３、２４、４２により、低域の信号レベルが０．８、中域の信号レベルが０．９、高域の信号レベルが０．８と検出された場合には、全ての帯域の信号レベルの圧縮率として、圧縮率Ａ（０．５）が採用され、低域は０．７５に圧縮され、中域は０．８に圧縮され、高域は０．７５に圧縮される。
【００８２】
このように、全ての帯域の信号レベルが閾値以上である場合には、全ての帯域が同じ圧縮率で圧縮が行われるので、全体の圧縮のバランスがよくなり、これらを加算機２８により加算し、出力した際の音の違和感を低減することができる。
【００８３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、様々な応用、変形が可能である。上記実施の形態の圧縮率設定部２５、４４では、各帯域の音声信号の信号レベルを単一の閾値と比較することにより、コンプレッサ２６、２７、４３に圧縮率を設定していたが、圧縮率設定部２５、４４による圧縮率を設定方法はこれに限定されない。例えば、圧縮率設定部２５、４４は、各帯域の音声信号の信号レベルを複数段階の閾値と比較することにより、コンプレッサ２６、２７、４３に隣り合う周波数帯域の信号レベルを考慮した上で段階的に圧縮率を設定するようにしてもよい。
【００８４】
また、上記実施の形態の圧縮率設定部２５、４４における閾値や圧縮率Ａ、Ｂの数値は一例であって、音声信号を好適に圧縮できれば任意でよい。また、これらの値をユーザが設定または選択できるようにしてもよい。
【００８５】
また、圧縮率設定部２５、４４が実行するプログラムは、メモリ６２に予め記憶されているものとして説明したが、外部の記憶媒体から取得したものであってもよいし、ネットワークを介して伝送されたものを記憶したものであってもよい。また、このプログラムを記憶媒体やネットワークを介して配布するようにしてもよい。
【００８６】
また、本発明を実現するため、圧縮部２０、４０の各部を制御するためのプログラムを記憶媒体やネットワークを介して配布するようにし、コンピュータを圧縮部２０、４０として機能させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１ オーディオ装置
１０ エフェクタ
２０ 圧縮部
３０ 再生部
２１ ハイパスフィルタ
２２ ローパスフィルタ
４１ バンドパスフィルタ
２３、２４、４２ レベル検出器
２５、４４ 圧縮率設定部
２６、２７、４３ コンプレッサ
２８ 加算機
２９ スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声信号圧縮装置、音声信号圧縮方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル音声を加工して、出力される音声の音質を変化させる機器が知られている。例えば、音声信号を複数の周波数帯域に分割し、分割した信号毎に利得を与えてから、それらを合成して出力する信号圧縮伸張装置が提案されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１７５６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の装置では、分割した信号毎に与える利得を決定しているために、それぞれの信号に与える利得の差が大きすぎると、それらを合成して出力したときに違和感のある音になってしまうおそれがあった。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、好適に音声信号を圧縮できる音声信号圧縮装置、音声信号圧縮方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る音声信号圧縮装置は、
音声信号を複数の周波数帯域に分割する分割部と、
前記分割部により分割された音声信号それぞれの信号レベルを検出する信号レベル検出部と、
前記分割部によって分割された周波数帯域の圧縮率を、前記信号レベル検出部により検出された１の周波数帯域の信号レベルと、前記１の周波数帯域と隣接する周波数帯域の信号レベルと、に基づいて決定する圧縮率決定部と、
前記圧縮率決定部により決定された圧縮率で、前記分割部により分割された各周波数帯域の音声信号それぞれを圧縮する圧縮部と、
前記圧縮部により圧縮された複数の音声信号を合成する合成部と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、前記圧縮率決定部は、前記信号レベル検出部により検出された１の周波数帯域の信号レベルが所定の閾値以上である場合には、前記１の周波数帯域の圧縮率として第１の値に決定し、前記１の周波数帯域と隣接する周波数帯域の信号レベルが前記所定の閾値未満である場合には、前記隣接する周波数帯域の圧縮率として前記第１の値よりも小さい第２の値に決定するようにしてもよい。
【０００８】
本発明の第２の観点に係る音声信号圧縮方法は、
音声信号を複数の周波数帯域に分割する分割手順と、
前記分割手順により分割された音声信号それぞれの信号レベルを検出する信号レベル検出手順と、
前記分割手順によって分割された周波数帯域の圧縮率を、前記信号レベル検出手順により検出された１の周波数帯域の信号レベルと、前記１の周波数帯域と隣接する周波数帯域の信号レベルと、に基づいて決定する圧縮率決定手順と、
前記圧縮率決定手順により決定された圧縮率で、前記分割手順により分割された各周波数帯域の音声信号それぞれを圧縮する圧縮手順と、
前記圧縮部により圧縮された複数の音声信号を合成する合成手順と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、前記圧縮率決定手順では、前記信号レベル検出手順により検出された１の周波数帯域の信号レベルが所定の閾値以上である場合には、前記１の周波数帯域の圧縮率として第１の値に決定し、前記１の周波数帯域と隣接する周波数帯域の信号レベルが前記閾値未満である場合には、前記隣接する周波数帯域の圧縮率として前記第１の値よりも小さい第２の値に決定するようにしてもよい。
【００１０】
本発明の第３の観点に係るプログラムは、
コンピュータを、
分割部により複数の周波数帯域に分割された音声信号それぞれの信号レベルを検出し、分割された周波数帯域の圧縮率を１の周波数帯域の信号レベルと、前記１の周波数帯域と隣接する周波数帯域の信号レベルと、に基づいて決定する圧縮率決定部として機能させることを特徴とする。
【００１１】
また、前記圧縮率決定部は、検出された１の周波数帯域の信号レベルが所定の閾値以上である場合には、前記１の周波数帯域の圧縮率として第１の値に決定し、前記１の周波数帯域と隣接する周波数帯域の信号レベルが前記閾値未満である場合には、前記隣接する周波数帯域の圧縮率として前記第１の値よりも小さい第２の値に決定するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、好適に音声信号を圧縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】オーディオ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る圧縮部の構成を示すブロック図である。
【図３】レベル検出器の構成を示すブロック図である。
【図４】圧縮率設定部の構成などを示す図である。
【図５】圧縮率設定処理の動作を示すフローチャートである。
【図６】コンプレッサの入出力特性を示すグラフである。
【図７】圧縮部の他の構成例を示すブロック図である。
【図８】圧縮率設定部の設定例を示す図である。
【図９】従来のオーディオ装置における圧縮部の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態に係るオーディオ装置１の構成を示すブロック図である。
【００１５】
図１に示すように、オーディオ装置１は、エフェクタ１０と、圧縮部２０と、再生部３０と、から構成される。オーディオ装置１は、入力された音声信号を加工・再生して出力するための機器である。
【００１６】
音声信号を入力するためのインターフェースは、例えば、ＣＤやフラッシュメモリなどの記憶媒体から音声信号を読み取るものであればよい。
【００１７】
また、音声信号を出力するためのインターフェースは、例えば、外部接続されたスピーカやイヤホンに出力するものであればよい。
【００１８】
なお、オーディオ装置１は、音声信号を入力するためのインターフェースや音声信号を出力するためのインターフェースを内蔵していてもよい。
【００１９】
その他、オーディオ装置１は、ユーザの操作を受け付けるユーザインターフェースや、楽曲情報などを表示するディスプレイなどを備えていてもよい。
【００２０】
エフェクタ１０は、入力された音声信号を加工する。例えば、エフェクタ１０は、入力された音声信号の低域成分を強調（増幅）したり、高域成分を強調したりすることにより、入力された音声信号の加工信号を生成する。なお、エフェクタ１０における音声信号の加工方法は予め決まっていてもよいし、加工方法をユーザが選択できるようにしてもよい。
【００２１】
圧縮部２０は、エフェクタ１０により加工された音声信号を圧縮する。これにより、エフェクタ１０により加工された音声信号を圧縮してノイズ（クリップノイズ）の発生を防止する。この圧縮部２０が、本発明の音声信号圧縮装置を構成する。
【００２２】
再生部３０は、デジタル−アナログ変換回路などから構成され、圧縮部２０により圧縮された音声信号をデジタル−アナログ変換して、アナログ音声を出力する。
【００２３】
オーディオ装置１では、出力できる音声信号の最大値と最小値が予め決まっている。ここでは、その最大値を＋１とし、最小値を−１とする。市販のＣＤに収録されている音声信号などは、図１のＷ１の波形図に示すように、＋１〜−１の範囲内に収まるように予め調整されている。
【００２４】
しかしながら、エフェクタ１０により、この音声信号を加工した場合、加工後の音声信号が、図１のＷ２の波形図に示すように、＋１、−１を超える波形となってしまうことがある。
【００２５】
このような＋１、−１を超える波形の音声信号をアナログ変換して出力しようとすると、＋１、−１を超えた部分は、＋１または−１として処理（クリップ）され、この部分にクリップノイズが発生してしまう。
【００２６】
そこで、エフェクタ１０の後に圧縮部２０を設けて、図１のＷ３の波形図に示すような波形に音声信号を圧縮してノイズの発生を防止する。
【００２７】
ここで、従来の圧縮部の構成例について説明する。図９は、従来の圧縮部１００の構成を示すブロック図である。図９に示すように、圧縮部１００は、ハイパスフィルタ１０１と、ローパスフィルタ１０２と、レベル検出器１０３、１０４と、圧縮率設定部１０５、１０６と、コンプレッサ１０７、１０８と、加算機１０９と、スイッチ１１０と、から構成される。
【００２８】
ハイパスフィルタ１０１は、入力された音声信号のうち高域の周波数成分を通過させるフィルタである。ローパスフィルタ１０２は、入力された音声信号のうち低域の周波数成分を通過させるフィルタである。低域と高域の境界は予め定められていればよい。
【００２９】
レベル検出器１０３は、ハイパスフィルタ１０１を通過した音声信号の信号レベルを検出する。そして、レベル検出器１０３は、検出した信号レベルを圧縮率設定部１０５に伝送する。
【００３０】
また、レベル検出器１０４は、ローパスフィルタ１０２を通過した音声信号の信号レベルを検出する。そして、レベル検出器１０４は、検出した信号レベルを圧縮率設定部１０６に伝送する。
【００３１】
圧縮率設定部１０５は、レベル検出器１０３から受け取った信号レベルに基づいて、コンプレッサ１０７に圧縮率を設定する。圧縮率設定部１０５は、レベル検出器１０３から受け取った信号レベルが所定の閾値以上である場合は、所定の圧縮率をコンプレッサ１０７に設定し、レベル検出器１０３から受け取った信号レベルが所定の閾値未満である場合は、コンプレッサ１０７に圧縮を行わないように設定する。
【００３２】
圧縮率設定部１０６は、レベル検出器１０４から受け取った信号レベルに基づいて、コンプレッサ１０８に圧縮率を設定する。圧縮率設定部１０６は、レベル検出器１０４から受け取った信号レベルが所定の閾値以上である場合は、所定の圧縮率をコンプレッサ１０８に設定し、レベル検出器１０４から受け取った信号レベルが所定の閾値未満である場合は、コンプレッサ１０８に圧縮を行わないように設定する。
【００３３】
コンプレッサ１０７は、ハイパスフィルタ１０１を通過した音声信号を、圧縮率設定部１０５により設定された圧縮率で圧縮する。これにより、音声信号の高域成分がその信号レベルに応じて圧縮される。
【００３４】
コンプレッサ１０８は、ローパスフィルタ１０２を通過した音声信号を、圧縮率設定部１０６により設定された圧縮率で圧縮する。これにより、音声信号の低域成分がその信号レベルに応じて圧縮される。
【００３５】
加算機１０９は、コンプレッサ１０７によって圧縮された音声信号の高域成分と、コンプレッサ１０８によって圧縮された音声信号の低域成分と、を加算する。
【００３６】
スイッチ１１０は、圧縮部１００の機能をオン／オフするためのスイッチである。圧縮部１００は、スイッチ１１０がオンになっている場合、上記の回路を介して圧縮された音声信号を出力し、スイッチ１１０がオフになっている場合には、圧縮部１００に入力された音声信号をそのまま出力する。
【００３７】
以上のように、従来の圧縮部１００は、入力された音声信号を周波数帯域ごとに分割し、分割した音声信号の信号レベルに基づいて圧縮を行い、最後にそれぞれの周波数帯域の音声信号を加算して出力する。これにより、クリップノイズの発生を防止できる。しかしながら、図９に示したような従来の圧縮部１００では、分割した周波数帯域ごとに信号レベルを検出して、その信号レベルに応じて圧縮を行っているため、例えば、高域成分は高い圧縮率で圧縮したが、低域成分は圧縮しなかった場合など、バランスの悪い圧縮が行われてしまうことがある。このようなバランスの悪い圧縮が行われてしまうと、出力される際に違和感のある音になってしまう。このような問題点を解消した本発明の実施の形態の圧縮部２０を以下に説明する。
【００３８】
図２は、本発明の実施の形態に係る圧縮部２０の構成を示すブロック図である。図２に示すように、圧縮部２０は、ハイパスフィルタ２１と、ローパスフィルタ２２と、レベル検出器２３、２４と、圧縮率設定部２５と、コンプレッサ２６、２７と、加算機２８と、スイッチ２９と、から構成される。
【００３９】
ハイパスフィルタ２１は、入力された音声信号のうち高域の周波数成分を通過させるフィルタである。ローパスフィルタ２２は、入力された音声信号のうち高域の周波数成分を通過させるフィルタである。低域と高域の境界は予め定められていればよい。
【００４０】
レベル検出器２３は、ハイパスフィルタ２１を通過した音声信号の信号レベルを検出する。そして、レベル検出器２３は、検出した信号レベルを圧縮率設定部２５に伝送する。
【００４１】
また、レベル検出器２４は、ローパスフィルタ２２を通過した音声信号の信号レベルを検出する。そして、レベル検出器２４は、検出した信号レベルを圧縮率設定部２５に伝送する。
【００４２】
レベル検出器２３、２４は、例えば図３に示すような平滑回路を用いて、信号レベルを検出する。平滑回路は、全波整流器５１と、ローパスフィルタ５２と、から構成される。
【００４３】
全波整流器５１は、レベル検出器２３、２４に入力された音声信号の全波整流を行う。ローパスフィルタ５２は、全波整流された音声信号のスムージングを行う。レベル検出器２３、２４は、このようにしてスムージングされた音声信号から信号レベルを検出する。
【００４４】
なお、レベル検出器２３、２４が信号レベルを検出する手法はこれに限定されない。例えば、音声信号を１回サンプリングして、その信号レベルを検出するようにしてもよいし、音声信号を複数回サンプリングして、その信号レベルの移動平均を求め、その移動平均を信号レベルとして検出するようにしてもよい。
【００４５】
移動平均を求める場合、サンプル数をｎ、ｎ個目のデータの値（信号レベル）をＸｎとすると、移動平均Ｙ＝ΣＸｎ／ｎとなる。
【００４６】
圧縮率設定部２５は、レベル検出器２３及び２４から受け取った信号レベルに基づいて、コンプレッサ２６及び２７に圧縮率を設定する。
【００４７】
図４（Ａ）は、圧縮率設定部２５の構成を示すブロック図である。図４（Ａ）に示すように、圧縮率設定部２５は、制御部６１と、メモリ６２と、から構成される。
【００４８】
制御部６１は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）やＣＰＵ（Central processing Unit）などから構成され、メモリ６２に記憶されるプログラム、テーブルを参照することにより、レベル検出器２３及び２４から受け取った信号レベルが所定の閾値以上であるか否かを判別し、その判別結果に基づいて、コンプレッサ２６及び２７に圧縮率を設定する。
【００４９】
メモリ６２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やフラッシュメモリなどから構成され、制御部６１が実行するプログラムや、参照用のテーブルを記憶する。図４（Ｂ）は、メモリ６２が記憶するテーブルの一例である。メモリ６２は、信号レベル判別用の閾値と、信号レベルが閾値以上であったときに適用される圧縮率Ａと、その周波数帯域と隣り合う周波数帯域の信号レベルが閾値未満であったときに適用される圧縮率Ｂと、を記憶する。
【００５０】
続いて、圧縮率設定部２５の動作について説明する。図５は、圧縮率設定部２５の制御部６１が、レベル検出器２３及びレベル検出器２４から信号レベルを受け取ったときに実行する圧縮率設定処理の動作を示すフローチャートである。
【００５１】
圧縮率設定処理において、制御部６１は、まず、レベル検出器２３から受け取った高域の信号レベルが、メモリ６２に記憶される閾値（０．７）以上であるか否かを判別する（ステップＳ１０１）。
【００５２】
高域の信号レベルが閾値（０．７）以上である場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、制御部６１は、レベル検出器２４から受け取った低域（高域と隣り合う帯域）の信号レベルが、メモリ６２に記憶される閾値（０．７）以上であるか否かを判別する（ステップＳ１０２）。
【００５３】
低域の信号レベルも閾値（０．７）以上である場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、制御部６１は、高域及び低域の圧縮率として圧縮率Ａ（０．５）をコンプレッサ２６及びコンプレッサ２７にセットする（ステップＳ１０３）。そして、圧縮率設定処理を終了する。
【００５４】
低域の信号レベルが閾値（０．７）未満である場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、制御部６１は、高域の圧縮率として圧縮率Ａ（０．５）をコンプレッサ２６にセットし、低域の圧縮率として圧縮率Ａ（０．５）よりも低い圧縮率Ｂ（０．１２５）をコンプレッサ２７にセットする（ステップＳ１０４）。そして、圧縮率設定処理を終了する。
【００５５】
また、高域の信号レベルが閾値（０．７）未満である場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、制御部６１は、レベル検出器２４から受け取った低域（高域と隣り合う帯域）の信号レベルが、メモリ６２に記憶される閾値（０．７）以上であるか否かを判別する（ステップＳ１０５）。
【００５６】
低域の信号レベルが閾値（０．７）以上である場合（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、制御部６１は、高域の圧縮率として圧縮率Ａ（０．５）よりも低い圧縮率Ｂ（０．１２５）をコンプレッサ２６にセットし、低域の圧縮率として圧縮率Ａ（０．５）をコンプレッサ２７にセットする（ステップＳ１０６）。そして、圧縮率設定処理を終了する。
【００５７】
低域の信号レベルも閾値（０．７）未満である場合（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、制御部６１は、コンプレッサ２６及びコンプレッサ２７に高域及び低域の音声信号を圧縮しないように設定する（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０７では、例えば、圧縮率として１をセットすればよい。そして、圧縮率設定処理を終了する。
【００５８】
以上のような圧縮率設定処理を実行することで、各周波数帯域の圧縮率を、当該周波数帯域の信号レベル、及び、それと隣り合う周波数帯域の信号レベルに基づいて設定することができる。
【００５９】
コンプレッサ２６は、ハイパスフィルタ２１を通過した音声信号を、圧縮率設定部２５により設定された圧縮率で圧縮する。これにより、音声信号の高域成分がその信号レベルに応じて圧縮される。
【００６０】
コンプレッサ２７は、ローパスフィルタ２２を通過した音声信号を、圧縮率設定部２５により設定された圧縮率で圧縮する。これにより、音声信号の低域成分がその信号レベルに応じて圧縮される。
【００６１】
コンプレッサ２６、２７に入力され音声信号の信号レベルをｘ、圧縮されて出力される音声信号の信号レベルをｙ、適用される圧縮率をβ、適用される閾値αとすると、ｙ＝（ｘ−α）・β＋αとなる。
【００６２】
即ち、コンプレッサ２６、２７に入力される信号レベルが、閾値（０．７）以上である場合、圧縮率として０．５が適用され、ｙ＝（ｘ−０．７）・０．５＋０．７となり、その入出力特性は、図６（Ａ）の実線で示すようになる。
【００６３】
また、コンプレッサ２６、２７に入力される信号レベルが、閾値（０．７）未満であるが隣り合う周波数帯域の信号レベルが閾値（０．７）以上である場合、例えば圧縮率として０．１２５が適用されｙ＝（ｘ−α）・０．１２５＋αとなり、例えば閾値αを０．２とすると、その入出力特性は、図６（Ｂ）の実線で示すようになる。図６（Ｂ）に示すように、この例では、閾値０．２以下の信号レベルでは圧縮がされないことになる。図６（Ｂ）の場合の閾値αの値は任意であり、それ以下の信号レベルでは圧縮したくない場合の値が設定されればよい。
【００６４】
コンプレッサ２６、２７に入力される信号レベルがともに閾値未満である場合は、コンプレッサ２６、２７による圧縮は行わず、そのまま入力された信号を出力すればよい。なお、入力される信号レベルが閾値未満である場合には、逆に増幅して出力するようにしてもよい。
【００６５】
なお、コンプレッサ２６、２７は、圧縮率設定部２５から、圧縮率を受け取って、その２つの値に基づいて入力される音声信号を圧縮するが、コンプレッサ２６、２７による音声信号の圧縮の方法は、好適に圧縮できれば任意である。例えば、圧縮率設定部２５から圧縮率を受け取って、入力される音声信号にその圧縮率を乗じることにより圧縮するものであってもよい。また、この実施の形態では、コンプレッサ２６、２７には、閾値αとして設定される値が予め記憶され、コンプレッサ２６、２７は、圧縮率設定部２５から受け取った圧縮率に応じて、閾値αを設定して圧縮を行うが、圧縮率設定部２５から閾値αとして設定する値も受け取って、その値を用いて圧縮を行うようにしてもよい。
【００６６】
加算機２８は、コンプレッサ２６によって圧縮された音声信号の高域成分と、コンプレッサ２７によって圧縮された音声信号の低域成分と、を加算する。
【００６７】
スイッチ２９は、圧縮部２０の機能をオン／オフするためのスイッチである。圧縮部２０は、スイッチ２９がオンになっている場合、上記の回路を介して圧縮された音声信号を出力し、スイッチ２９がオフになっている場合には、圧縮部２０に入力された音声信号をそのまま出力する。スイッチ２９のオン／オフは、ユーザが設定可能にしてもよい。また、エフェクタ１０による音声信号の加工が行われない場合は、自動的にオフになるようにしてもよい。
【００６８】
なお、図２に示した圧縮部２０は、高域と低域の２つの周波数帯域に音声信号を分割し、それぞれの帯域成分の圧縮を行っていたが、３以上の周波数帯域に分割してそれぞれの帯域成分の圧縮を行うようにしてもよい。
【００６９】
例えば、音声信号を高域、中域、低域の３の周波数帯域に分割してそれぞれの帯域成分の圧縮を行うようにしてもよい。この場合、図７に示すような圧縮部４０を使用すればよい。図７に示す圧縮部４０は、図２に示した圧縮部２０に加えて、バンドパスフィルタ４１と、レベル検出器４２と、コンプレッサ４３と、が設けられ、圧縮率設定部２５に代えて、圧縮率設定部４４が設けられている。
【００７０】
バンドパスフィルタ４１は、入力された音声信号のうち中域の周波数成分を通過させるフィルタである。低域、中域、高域の境界は予め定められていればよい。
【００７１】
レベル検出器４２は、バンドフィルタ４１を通過した音声信号の信号レベルを検出する。そして、レベル検出器４２は、検出した信号レベルを圧縮率設定部４４に伝送する。
【００７２】
コンプレッサ４３は、バンドフィルタ４１を通過した音声信号を、圧縮率設定部４４により設定された圧縮率で圧縮する。これにより、音声信号の中域成分がその信号レベルに応じて圧縮される。
【００７３】
圧縮率設定部４４は、レベル検出器２３、２４及び４２から受け取った信号レベルに基づいて、コンプレッサ２６、２７及び４３に圧縮率を設定する。圧縮率設定部４４は、レベル検出器４２から受け取った信号レベルに基づいて図５に示す圧縮率設定処理に中域の信号レベルを判別して圧縮率を設定する処理を加えた処理を実行することにより、コンプレッサ４３に閾値や圧縮率をセットする点以外は、圧縮率設定部２５と同様である。
【００７４】
この場合、例えば、圧縮率設定部４４が、図８に示す設定例のように、コンプレッサ２６、２７、４３に圧縮率を設定する。図８（Ａ）に示すように、全ての帯域の信号レベルが閾値未満である場合には、音声信号の圧縮を行わない。
【００７５】
図８（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、いずれか１つの帯域の信号レベルが閾値（０．７）以上である場合には、信号レベルが閾値以上である帯域においては高い圧縮率（例えば０．５）をセットし、信号レベルが閾値未満である帯域であって、信号レベルが閾値以上である帯域と隣り合う帯域においては低い圧縮率（例えば０．１２５）をセットする。
【００７６】
また、図８（Ｅ）〜（Ｇ）に示すように、いずれか２つの帯域の信号レベルが閾値以上である場合には、信号レベルが閾値以上である帯域においては高い圧縮率（例えば０．５）をセットし、信号レベルが閾値未満である帯域であって、信号レベルが閾値以上である帯域と隣り合う帯域（帯域が３つである場合は残りの帯域）においては低い圧縮率（例えば０．１２５）をセットする。
【００７７】
図８（Ｈ）に示すように、全ての帯域の信号レベルが閾値以上である場合には、信号レベルが閾値以上である全ての帯域においては高い圧縮率（例えば０．５）をセットする。
【００７８】
このように、信号レベルが高い帯域においては、高い圧縮率で圧縮が行われるとともに、信号レベルが低い帯域であっても高い圧縮率で圧縮が行われる帯域と隣り合う帯域においては、低い圧縮率で圧縮を行うので、全体の圧縮のバランスがよくなり、これらを加算機２８により加算し、出力した際の音の違和感を低減することができる。
【００７９】
続いて、圧縮部４４による音声信号の圧縮の具体例を説明する。例えば、レベル検出器２３、２４、４２により、低域の信号レベルが０．４、中域の信号レベルが０．９、高域の信号レベルが０．６と検出された場合には、中域の信号レベルの圧縮率として、圧縮率Ａ（０．５）が採用され、０．８に圧縮される。そして、低域、高域の信号レベルの圧縮率として、圧縮率Ｂ（０．１２５）が採用され、低域は０．３７５に圧縮され、高域は０．５５に圧縮される。
【００８０】
このように、信号レベルが閾値以上である中域に関しては高い圧縮率で圧縮が行われるとともに、信号レベルが閾値未満であるが信号レベルが閾値以上である中域に隣り合う高域及び低域に関しては低い圧縮率で圧縮が行われるので、全体の圧縮のバランスがよくなり、これらを加算機２８により加算し、出力した際の音の違和感を低減することができる。
【００８１】
また、他の例として、レベル検出器２３、２４、４２により、低域の信号レベルが０．８、中域の信号レベルが０．９、高域の信号レベルが０．８と検出された場合には、全ての帯域の信号レベルの圧縮率として、圧縮率Ａ（０．５）が採用され、低域は０．７５に圧縮され、中域は０．８に圧縮され、高域は０．７５に圧縮される。
【００８２】
このように、全ての帯域の信号レベルが閾値以上である場合には、全ての帯域が同じ圧縮率で圧縮が行われるので、全体の圧縮のバランスがよくなり、これらを加算機２８により加算し、出力した際の音の違和感を低減することができる。
【００８３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、様々な応用、変形が可能である。上記実施の形態の圧縮率設定部２５、４４では、各帯域の音声信号の信号レベルを単一の閾値と比較することにより、コンプレッサ２６、２７、４３に圧縮率を設定していたが、圧縮率設定部２５、４４による圧縮率を設定方法はこれに限定されない。例えば、圧縮率設定部２５、４４は、各帯域の音声信号の信号レベルを複数段階の閾値と比較することにより、コンプレッサ２６、２７、４３に隣り合う周波数帯域の信号レベルを考慮した上で段階的に圧縮率を設定するようにしてもよい。
【００８４】
また、上記実施の形態の圧縮率設定部２５、４４における閾値や圧縮率Ａ、Ｂの数値は一例であって、音声信号を好適に圧縮できれば任意でよい。また、これらの値をユーザが設定または選択できるようにしてもよい。
【００８５】
また、圧縮率設定部２５、４４が実行するプログラムは、メモリ６２に予め記憶されているものとして説明したが、外部の記憶媒体から取得したものであってもよいし、ネットワークを介して伝送されたものを記憶したものであってもよい。また、このプログラムを記憶媒体やネットワークを介して配布するようにしてもよい。
【００８６】
また、本発明を実現するため、圧縮部２０、４０の各部を制御するためのプログラムを記憶媒体やネットワークを介して配布するようにし、コンピュータを圧縮部２０、４０として機能させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１ オーディオ装置
１０ エフェクタ
２０ 圧縮部
３０ 再生部
２１ ハイパスフィルタ
２２ ローパスフィルタ
４１ バンドパスフィルタ
２３、２４、４２ レベル検出器
２５、４４ 圧縮率設定部
２６、２７、４３ コンプレッサ
２８ 加算機
２９ スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号を複数の周波数帯域に分割する分割部と、
前記分割部により分割された音声信号それぞれの信号レベルを検出する信号レベル検出部と、
前記分割部によって分割された周波数帯域の圧縮率を、前記信号レベル検出部により検出された１の周波数帯域の信号レベルと、前記１の周波数帯域と隣接する周波数帯域の信号レベルと、に基づいて決定する圧縮率決定部と、
前記圧縮率決定部により決定された圧縮率で、前記分割部により分割された各周波数帯域の音声信号それぞれを圧縮する圧縮部と、
前記圧縮部により圧縮された複数の音声信号を合成する合成部と、
を備えることを特徴とする音声信号圧縮装置。
【請求項２】
前記圧縮率決定部は、前記信号レベル検出部により検出された１の周波数帯域の信号レベルが所定の閾値以上である場合には、前記１の周波数帯域の圧縮率として第１の値に決定し、前記１の周波数帯域と隣接する周波数帯域の信号レベルが前記所定の閾値未満である場合には、前記隣接する周波数帯域の圧縮率として前記第１の値よりも小さい第２の値に決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の音声信号圧縮装置。
【請求項３】
音声信号を複数の周波数帯域に分割する分割手順と、
前記分割手順により分割された音声信号それぞれの信号レベルを検出する信号レベル検出手順と、
前記分割手順によって分割された周波数帯域の圧縮率を、前記信号レベル検出手順により検出された１の周波数帯域の信号レベルと、前記１の周波数帯域と隣接する周波数帯域の信号レベルと、に基づいて決定する圧縮率決定手順と、
前記圧縮率決定手順により決定された圧縮率で、前記分割手順により分割された各周波数帯域の音声信号それぞれを圧縮する圧縮手順と、
前記圧縮部により圧縮された複数の音声信号を合成する合成手順と、
を備えることを特徴とする音声信号圧縮方法。
【請求項４】
前記圧縮率決定手順では、前記信号レベル検出手順により検出された１の周波数帯域の信号レベルが所定の閾値以上である場合には、前記１の周波数帯域の圧縮率として第１の値に決定し、前記１の周波数帯域と隣接する周波数帯域の信号レベルが前記閾値未満である場合には、前記隣接する周波数帯域の圧縮率として前記第１の値よりも小さい第２の値に決定する
ことを特徴とする請求項３に記載の音声信号圧縮方法。
【請求項５】
コンピュータを、
分割部により複数の周波数帯域に分割された音声信号それぞれの信号レベルを検出し、分割された周波数帯域の圧縮率を１の周波数帯域の信号レベルと、前記１の周波数帯域と隣接する周波数帯域の信号レベルと、に基づいて決定する圧縮率決定部として機能させる
ことを特徴とするプログラム。
【請求項６】
前記圧縮率決定部は、検出された１の周波数帯域の信号レベルが所定の閾値以上である場合には、前記１の周波数帯域の圧縮率として第１の値に決定し、前記１の周波数帯域と隣接する周波数帯域の信号レベルが前記閾値未満である場合には、前記隣接する周波数帯域の圧縮率として前記第１の値よりも小さい第２の値に決定する
ことを特徴とする請求項５に記載のプログラム。
【請求項１】
音声信号を複数の周波数帯域に分割する分割部と、
前記分割部により分割された音声信号それぞれの信号レベルを検出する信号レベル検出部と、
前記分割部によって分割された周波数帯域の圧縮率を、前記信号レベル検出部により検出された１の周波数帯域の信号レベルと、前記１の周波数帯域と隣接する周波数帯域の信号レベルと、に基づいて決定する圧縮率決定部と、
前記圧縮率決定部により決定された圧縮率で、前記分割部により分割された各周波数帯域の音声信号それぞれを圧縮する圧縮部と、
前記圧縮部により圧縮された複数の音声信号を合成する合成部と、
を備えることを特徴とする音声信号圧縮装置。
【請求項２】
前記圧縮率決定部は、前記信号レベル検出部により検出された１の周波数帯域の信号レベルが所定の閾値以上である場合には、前記１の周波数帯域の圧縮率として第１の値に決定し、前記１の周波数帯域と隣接する周波数帯域の信号レベルが前記所定の閾値未満である場合には、前記隣接する周波数帯域の圧縮率として前記第１の値よりも小さい第２の値に決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の音声信号圧縮装置。
【請求項３】
音声信号を複数の周波数帯域に分割する分割手順と、
前記分割手順により分割された音声信号それぞれの信号レベルを検出する信号レベル検出手順と、
前記分割手順によって分割された周波数帯域の圧縮率を、前記信号レベル検出手順により検出された１の周波数帯域の信号レベルと、前記１の周波数帯域と隣接する周波数帯域の信号レベルと、に基づいて決定する圧縮率決定手順と、
前記圧縮率決定手順により決定された圧縮率で、前記分割手順により分割された各周波数帯域の音声信号それぞれを圧縮する圧縮手順と、
前記圧縮部により圧縮された複数の音声信号を合成する合成手順と、
を備えることを特徴とする音声信号圧縮方法。
【請求項４】
前記圧縮率決定手順では、前記信号レベル検出手順により検出された１の周波数帯域の信号レベルが所定の閾値以上である場合には、前記１の周波数帯域の圧縮率として第１の値に決定し、前記１の周波数帯域と隣接する周波数帯域の信号レベルが前記閾値未満である場合には、前記隣接する周波数帯域の圧縮率として前記第１の値よりも小さい第２の値に決定する
ことを特徴とする請求項３に記載の音声信号圧縮方法。
【請求項５】
コンピュータを、
分割部により複数の周波数帯域に分割された音声信号それぞれの信号レベルを検出し、分割された周波数帯域の圧縮率を１の周波数帯域の信号レベルと、前記１の周波数帯域と隣接する周波数帯域の信号レベルと、に基づいて決定する圧縮率決定部として機能させる
ことを特徴とするプログラム。
【請求項６】
前記圧縮率決定部は、検出された１の周波数帯域の信号レベルが所定の閾値以上である場合には、前記１の周波数帯域の圧縮率として第１の値に決定し、前記１の周波数帯域と隣接する周波数帯域の信号レベルが前記閾値未満である場合には、前記隣接する周波数帯域の圧縮率として前記第１の値よりも小さい第２の値に決定する
ことを特徴とする請求項５に記載のプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１４５６５９（Ｐ２０１２−１４５６５９Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５３５（Ｐ２０１１−２５３５）
【出願日】平成２３年１月７日（２０１１．１．７）
【出願人】（３０８０３６４０２）株式会社ＪＶＣケンウッド (1,152)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月７日（２０１１．１．７）
【出願人】（３０８０３６４０２）株式会社ＪＶＣケンウッド (1,152)
【Ｆターム（参考）】
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