[发明专利]音频信号处理设备和方法、以及程序

说明书

技术领域

本公开涉及音频信号处理设备和方法、以及程序。具体而言，本公开涉及适合在扩展音频信号动态范围的情形中使用的音频信号处理设备和方法、以及程序。

背景技术

当通过网络(如，互联网等)传输音频信号时，音频信号的可传输峰值(在下文中称作最大传输电平)受传输线路的容量、标准等的限制。如果衰减音频信号以使得音频信号的峰值变得不高于最大传输电平，则音频信号的动态范围越宽，信号电平的平均值(在下文中称作平均电平)变得越低，损失音量感(sound volume feeling)。

因而，为了增加音量感，存在如下这些情形：放大音频信号以增加一次平均电平，随后，通过限制器电路等削减或衰减音频信号的超过最大传输电平的分量，传输音频信号。将参照图1A至图1C对此处理的具体示例给出描述。

图1A至图1C中的各图示意性地示例了音频信号的波形。水平轴示出了时间，竖直轴示出了信号电平。另外，图1A至图1C中的虚线表示最大传输电平。

图1A示例了原始音频信号的波形示例。另外，图1B示例了放大音频信号以及升高音频信号的平均电平以增加音量感之后音频信号的波形示例。进一步地，图1C示例了图1B中的音频信号经受了限制器处理、以及削减了信号的超过最大传输电平的部分的波形的示例。通过网络传输图1C中的音频信号。

图1C中音频信号具有高的平均电平，但是信号电平的变化相比于图1A中的音频信号而言变得较小。相应地，音量感相比于原始信号而言增加，而损失了原始音频信号具有的动态范围，音频信号的声音变得平坦和模糊。

另一方面，迄今为止，扩展器作为用于扩展音频信号动态范围的技术已变得普及(例如，参见日本未审查专利申请公开No.2001-230647)。扩展器按照音频信号电平改变放大增益以扩展音频信号的动态范围。另外，提供了使得用户能够调整扩展特性的扩展器。

发明内容

图2示例了相关领域扩展器的输入/输出特性示例。图2示例了输出信号的电平(竖直轴)对输入信号的电平(水平轴)的比率。

使用具有此输入/输出特性的扩展器，可以使得小声音再更小，以及使得响亮声音进一步更响亮。作为结果，可以扩展动态范围，以及获得良好变化的声音。

此处，参照图3A和图3B考虑通过具有图2中输入/输出特性的扩展器扩展图1C中音频信号的动态范围的情形。在此方面中，图3A和图3B中的各图以与图1A至图1C一样的方式示例了音频信号的波形。

通常，在将音频信号输入到扩展器之前，将音频信号的平均电平减小为预定值，以使音频信号的峰值不通过扩展动态范围而变得太高。例如，图1C中音频信号具有高的平均电平，因而，如图3A中所示，在输入到扩展器中之前，将平均电平减小为预定值。

图3B示例了图3A中的音频信号经受具有图2中输入/输出特性的扩展器进行的动态范围扩展时产生了的音频信号的波形示例。以此方式，即使在扩展器对损失了一次动态范围的音频信号执行动态范围扩展的情况下，也难以恢复原始动态范围。

鉴于这种状况做出了本公开。期望正确恢复音频信号的动态范围。

根据本公开的实施例，提供了音频信号处理设备，包括：中心定位度检测部件，用于检测表明向音频信号的定位分布中心的集中度的中心定位度；扩展区段检测部件，用于基于中心定位度检测用于扩展音频信号的动态范围的扩展区段；以及扩展区段，用于在扩展区段中扩展音频信号的动态范围。

在上述音频信号处理设备中，扩展区段检测部件可以检测用于表明向音频信号的定位分布中心的转移程度的中心转移度不小于预定门限值的区段作为扩展区段。

中心转移度可以是中心定位度的导数。

扩展区段检测部件可以检测中心定位度不小于预定门限值的区段作为扩展区段。

上述音频信号处理设备可以进一步包括：输入信号电平检测部件，用于检测表明音频信号的电平的输入信号电平；以及扩展信号电平设置部件，用于设置表明音频信号的动态范围的扩展电平的扩展信号电平，所述扩展信号电平在与扩展区段不同的区段中具有预定最小值并且在扩展区段中在不高于预定最大值的范围内改变，其中，扩展区段在扩展信号电平高于输入信号电平的区段中扩展音频信号的动态范围。

上述音频信号处理设备可以进一步包括：比较部件，用于比较输入信号电平和扩展信号电平，以及上述输出电平中任一较高的一个；以及扩展增益计算部件，用于基于输入信号电平和比较部件的输出值计算扩展增益，其中，扩展部件基于扩展增益放大音频信号，以扩展音频信号的动态范围。