CN101859566A - 信号处理设备、方法和程序 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种信号处理设备、方法和程序。信号处理设备包括：削波检测装置，基于电路的动态范围检测从N个麦克风输出的N个音频信号的每一个中存在/不存在具有变形波形的削波部分，其中N是等于或大于2的整数；以及内插装置，将N个音频信号中的具有削波检测装置检测的削波部分的音频信号作为内插对象，将其它音频信号作为非内插对象，并且使用非内插对象中的至少一个音频信号的波形对内插对象的削波部分的波形进行内插。

Description

信号处理设备、方法和程序

技术领域

本发明涉及一种信号处理设备、方法和程序，尤其涉及一种能够高保真度地记录和再现原始声音的信号处理设备、方法和程序。

背景技术

有一种记录从麦克风输入的环境声音的声音记录设备。当输入到该声音记录设备的音频信号达到电路的动态范围时，音频信号的波形可能会发生变形。有一种内插变形部分(下文称作“削波部分”)的波形的波形内插技术。

日本专利No.373156(专利文献1)、JP-A-60-202576(专利文献2)和JP-A-53-30257(专利文献3)公开了波形内插技术，其在检测到削波部分时切掉它，并且使用通过计算新创建的波形来替换被切掉的削波部分。

发明内容

然而，由于包括专利文献1到3所公开的现有技术的波形内插技术通过计算来新创建将被替换的波形而不考虑原始波形，所以创建的波形与原始波形匹配的可能性变得很低。因此，波形内插以后的声音极有可能变得与原始声音不同。

因此，希望高保真度地记录和再现原始声音。

根据本发明的一个实施例，提供一种信号处理设备，包括：削波检测装置，基于电路的动态范围检测从N个麦克风输出的N个音频信号的每一个中存在/不存在具有变形波形的削波部分，其中N是等于或大于2的整数；以及内插装置，将具有由削波检测装置检测的削波部分的N个音频信号中的音频信号作为内插对象，将其它音频信号作为非内插对象，并且使用非内插对象中的至少一个音频信号的波形对内插对象的削波部分的波形进行内插。

内插装置将待用于内插的非内插对象和内插对象的相位彼此比较，以及使用待用于内插的非内插对象的那个区间内的波形对内插对象的削波部分进行内插，该波形对应于内插对象的削波部分。

信号处理设备还可以包括放大/衰减装置，基于预定增益对从N个麦克风输出的N个音频信号放大或衰减，其中N个音频信号的增益中的至少一个被设置为与其它增益的值不同的值。

N可以是等于或大于3的整数，以及内插装置可以使用非内插对象的波形对内插对象的削波部分的波形进行内插。

根据本发明的另一个实施例的信息处理方法和程序与根据本发明的这个实施例的信号处理设备兼容。

根据本发明的该另一个实施例，基于电路的动态范围检测从N个麦克风输出的N个音频信号的每一个中存在/不存在具有变形波形的削波部分，其中N是等于或大于2的整数；以及将具有所检测的削波部分的N个音频信号中的音频信号作为内插对象，将其它音频信号作为非内插对象，并且使用非内插对象中的至少一个音频信号的波形对内插对象的削波部分的波形进行内插。

根据本发明的这些实施例，可以高保真度地记录和再现原始声音。

附图说明

图1是示出应用本发明的信号处理设备的第一实施例的构造例子框图；

图2A和图2B是示出图1例子中的信号处理设备的波形内插处理结果的图；

图3A到图3C是解释图1例子中的信号处理设备的波形内插处理的步骤的图；

图4是示出应用本发明的信号处理设备的第二实施例的采用放大器插入技术的信号处理设备的构造例子框图；

图5是示出应用本发明的信号处理设备的第三实施例的具有三个输入通道的信号处理设备的构造例子框图；

图6A和图6B是示出图5例子中的信号处理设备的波形内插处理结果的图；

图7是示出图5例子中的信号处理设备的波形内插处理的一个例子的流程图；

图8是示出削波内插处理的第一例子的流程图；

图9A和图9B是解释图6A和图6B例子的削波内插处理的第一例子的示例图；

图10是示出削波内插处理的第二例子的流程图；

图11A和图11B是解释图6A和图6B例子的削波内插处理的第二例子的示例图；

图12是示出削波内插处理的第三例子的流程图；

图13A和图13B是解释图6A和图6B的例子的削波内插处理的第三例子的示例图；

图14是示出应用本发明的信号处理设备的第四实施例的采用具有两个输入通道的信号处理设备的构造例子框图；

图15是示出应用本发明的信号处理设备的第五实施例的具有N个输入通道(N是等于或大于2的整数)的信号处理设备的构造例子框图；以及

图16是示出执行本发明程序的计算机硬件的构造例子框图。

具体实施方式

下文参照附图描述应用本发明的信号处理设备的第一到第五实施例。将按照下面顺序描述。

1.第一实施例(具有两个输入的第一例子)

2.第二实施例(具有两个输入的第二例子)

3.第三实施例(具有三个输入的例子)

4.第四实施例(具有两个输入的第三例子)

5.第五实施例(具有多个输入的例子)

<1.第一实施例>

[第一实施例的构造例子]

图1是示出应用本发明的信号处理设备的第一实施例的构造例子框图。

图1例子中的信号处理设备执行对从两个麦克风(例如，彼此靠近布置)输入的音频信号Ma和Mb中的削波部分的波形进行内插处理(这个处理在下文称作“波形内插处理”)。因此，图1例子中的信号处理设备具备两个削波检测器11-1和11-2、数据替换部分12、内插部分13和相位差信息保持器14。

下文的波形内插处理的描述中详细说明图1例子的信号处理设备的各个部件的功能等。

[第一实施例的波形内插处理的例子]

下文参照图2A到图3C描述图1所示的信号处理设备的波形内插处理的一个例子。

图2A和图2B示出图1例子的信号处理设备的波形内插处理结果。

图3A到图3C用于解释图1例子的信号处理设备的波形内插处理步骤。

这个例子中，图2A所示的音频信号Ma输入到削波检测器11-1，图2A所示的音频信号Mb输入到削波检测器11-2。这种情况下，直到图2B所示的音频信号Ma和Mb从图1例子中的信号处理设备输出为止的一系列处理就是将下文描述的波形内插处理。

削波检测器11-1检测音频信号Ma中是否存在削波部分。

这种情况下，尽管削波部分的检测单位没有被特别限制，但是假定在本实施例中以每个分割信号为单位来检测削波部分。“分割信号”是当根据零交叉来分割输入信号时的两个零交叉之间的信号。本文所用的“零交叉”是指输入信号的信号电平与参考电平(下文称作“偏压”)交叉、或者是指信号电平与偏压交叉的点的位置。

也就是说，削波检测器11-1检测音频信号Ma的零交叉，然后使用零交叉对音频信号Ma分割。结果，获得多个分割信号。在图2A的例子中，例如，获得了分割信号m1a。

此外，检测削波部分自身的技术没有特别受到限制，只要这种技术能够检测出分割信号超过电路的动态范围(图2A和图2B例子或图3A到图3C例子中显示为“D范围”)的区间。在音频信号Ma和Mb是数字信号的情况下，例如，可以采用这样一种检测技术，其中当分割信号具有连续包含“1111”或“0000”的区间时，检测到分割信号中具有削波部分。

削波检测器11-1向内插部分13提供指示在每个分割信号中是否具有削波部分的信息(下文称作“检测信息”)。由于图2A例子中的音频信号Ma中没有削波部分，来自削波检测器11-1的各个分割信号的各个检测信息指示不存在削波部分。

类似地，削波检测器11-2以每个分割信号为单位检测音频信号Mb中是否具有削波部分，然后将检测信息提供给内插部分13。

在图2B的例子中，在分割信号m1b内出现削波部分。因此，关于分割信号m1b的检测信息指示存在削波部分。注意：关于其它分割信号的各个检测信息指示不存在削波部分。

内插部分13基于来自削波检测器11-1和11-2的各个检测信息，将包含削波部分的分割信号指定为待替换的分割信号(下文称作“待替换目标分割信号”)。另外，内插部分13基于来自削波检测器11-1和11-2的各个检测信息和保持在相位差信息保持器14中的相位差信息，指定替换所述待替换目标分割信号的分割信号(下文称作“替换目标分割信号”)。

例如，音频信号Ma和Mb是与两个靠近放置的麦克风分别收集的声音对应的音频信号。尽管音频信号Ma和Mb的波形基本相似，但是由于两个麦克风之间的位置关系而具有相位差。更准确地，待输入到图1例子中的信号处理设备的音频信号Ma和Mb的波形是图3A所示的具有相位差

的波形，而非图2A所示的波形。

指示相位差

的信息被保持在相位差信息保持器14，作为相位差信息。当相位差时，例如，值20ns作为相位差信息被保持在相位差信息保持器14。

这种情况下，内插部分13将图3A的分割信号m1b指定为待替换目标分割信号。在这个指定处理，使用来自削波检测器11-2的检测信息。

此外，如图3A和图3B所示，内插部分13将与待替换目标分割信号m1b偏移相位差的音频信号Ma中的分割信号m1a指定为替换目标分割信号。注意：在这个指定处理，使用来自削波检测器11-1的检测信息和保持在相位差信息保持器14中的相位差信息。

内插部分13向数据替换部分12通知待替换目标分割信号(图3A例子中的分割信号m1b)和替换目标分割信号(图3B例子中的分割信号m1a)被指定的事实。结果，数据替换部分12提取音频信号Ma和Mb中的替换目标分割信号的波形，并且将它与待替换目标分割信号的波形进行替换。如图3C例子所示，音频信号Mb中的待替换目标分割信号m1b的区间被替换目标分割信号m1a的波形所替换。也就是说，对待替换目标分割信号m1b的区间进行内插，如区间m2b的波形。换言之，区间m2b的波形变成内插波形。

当执行上述一系列处理作为波形内插处理时，图2B所示的音频信号Ma和Mb从图1例子中的信号处理设备输出。

当执行内插时，尽管可以如图3A到图3C所示直接地替换所述替换目标分割信号(图3B例子中的分割信号m1a)，但还可以在将幅值放大或缩小至动态范围以后执行替换。

上述例子中，处理单位或波形替换单位是分割信号。基于相位差信息能够容易地指定音频信号Ma和Mb之间的对应区间，然而，波形替换单位可以是任意区间。这种情况下，如果音频信号Ma和Mb之一的削波区间被设置为待替换目标区间，则与待替换目标区间偏移所述相位差的另一个音频信号中的区间能够容易地被设置为替换目标区间。因此，待替换目标区间中的波形能够容易地由替换目标区间中的波形所替换，而不管波形替换单位如何。

从以上内容可以清楚地看出，应用本发明的内插处理能够使用输入信号的原始波形(替换目标分割信号的波形)执行内插。结果，波形内插以后的声音与根据现有技术获得的声音相比，具有更高的原始声音的保真度。

可能会存在与音频信号Ma和Mb的匹配相位相对应的两个分割信号都包含削波部分的情况(下文称作“两个分割信号均被削波的情况”)。这种情况下，可以采用根据预定的内插计算对两个削波部分的波形进行内插的技术。

内插计算没有特别受到限制，例如，能够采用样条(spline)内插技术、使用拉格朗日函数(Lagrangean function)的技术、获取通过测量点的弧的技术。还可以采用根据削波区间或压缩程度对预先存储在分立存储器中的内插波形进行变形的技术、以及简单连接削波部分的波形的技术。

当两个分割信号均被削波时，削波部分可以保持削波状态而不执行任何内插技术。

<2.第二实施例>

当两个分割信号均被削波时，还可以采用下面的技术。具体地，削波信号波形没有被修整，但是考虑到输入大幅值的信号的情况，在削波检测器之前安置衰减器(下文简单称作“放大器”)以降低整个通道的幅值。这个技术称作“放大器插入技术”。

[第二实施例的构造例子]

图4是示出应用本发明的信号处理设备的第二实施例的采用放大器插入技术的信号处理设备的构造例子框图。

与图1的部件相同的图4的那些部件由相同参考标号指示，并且将恰当省去对它们的描述。

除了图1例子的构造以外，图4例子中的信号处理设备还具备位于削波检测器11-1之前的放大器21-1以及位于削波检测器11-2之前的放大器21-2。

[根据第二实施例的波形内插处理的例子]

当两个分割信号均没有被削波时执行的图4所示的信号处理设备的波形内插处理中的处理与图1例子中的信号处理设备的波形内插处理基本相同。这种情况下，放大器21-1和21-2的增益(衰减程度)设置为恒定。

另一方面，当两个分割信号均被削波时，指示这个情况的信息由削波检测器11-1通知放大器21-1以及由削波检测器11-2通知放大器21-2。然后，放大器21-1和21-2增大衰减程度(减小增益)。这减小了当随后输入大幅值的信号时对波形进行削波的可能性。

当两个分割信号均被削波并且增大放大器21-1和21-2的衰减程度时，其后保持衰减程度(增益)的技术没有受到特别限制。例如，可以采用各种技术，例如在设置时间结束以后将衰减程度返回到原始的衰减程度的技术、将当前衰减程度一直保持到模式改变的技术、根据输入信号的幅值取消衰减增大(返回衰减程度)的技术。

<3.第三实施例>

上述第一实施例和第二实施例具有两个输入通道。然而，输入通道的数目没有特别限于两个。即使当输入通道是三个或更多时，仅通过基于输入通道的数目来增加信号处理设备的削波检测器的数目，就能够容易地修改本发明。这种情况下，当输入通道中的音频信号的所有对应区间均被削波时，信号处理设备只需要以与第一和第二实施例相似的方式执行这个处理。当存在多个非削波的音频信号时，信号处理设备可以使用非削波波形的均值或加权均值来创建内插波形。另外，可以唯一地指定非内插信号通道，并且可以使用输入到指定信号通道的音频信号创建内插波形。

[第三实施例的构造例子]

图5是示出应用本发明的信号处理设备的第三实施例的具有三个输入通道的信号处理设备的构造例子框图。

与图1的部件相同的图5的那些部件由相同参考标号所指示，并且将恰当省去对它们的描述。

除了具有两个输入通道的图1例子的构造以外，图5例子中的信号处理设备还具备用于额外输入通道的削波检测器11-3。

[根据第三实施例的波形内插处理例子]

下文参照所需的图6A到图13B描述图5所示的信号处理设备的波形内插处理的一个例子。

图6A和图6B示出图5例子中的信号处理设备的波形内插处理结果。

假定：图6A所示的音频信号Ma输入到削波检测器11-1，图6A所示的音频信号Mb输入到削波检测器11-2，图6A所示的音频信号Mc输入到削波检测器11-3。这种情况下，直到如图6B所示的音频信号Ma和Mb从图5例子中的信号处理设备输出为止的一系列处理就是将在下文描述的波形内插处理。

图7是示出图5例子中的信号处理设备的波形内插处理的一个例子的流程图。

在步骤S1，三个输入通道中的削波检测器11-1到11-3分别尝试检测音频信号Ma到Mc的削波。检测结果作为检测信息提供给内插部分13。

削波检测的单位没有特别受到限制(与输入通道的数目无关)，并且根据第一实施例以分割信号为单位检测削波部分。此外，检测削波的技术没有特别限于上述第一实施例描述的那样。

在步骤S2，内插部分13确定是否检测到削波。

当三个输入通道中的削波检测器11-1到11-3均没有检测到削波时，步骤S2中的判断为“否”，并且处理返回到步骤S1。也就是说，重复步骤S1和步骤S2为“否”的循环处理，直到三个输入通道中的削波检测器11-1到11-3中的至少一个检测到削波。

当三个输入通道中的削波检测器11-1到11-3中的至少一个检测到削波时，即当提供这种检测信息时，步骤S2的判断为“是”，并且处理进入步骤S3。

在步骤S3，内插部分13确定是否在所有输入通道(例子中的三个输入通道)中检测到削波。

当在所有输入通道中检测到削波时，步骤S3中的判断为“是”，并且处理进入步骤S4。在步骤S4，内插部分13根据预定的内插计算对所有削波部分的波形进行内插。注意，在哪里执行波形内插没有受到特别限制；可以在内插部分13或数据替换部分12中执行波形内插。在后者情况下，可以采取与第一实施例相似的方案，其中数据替换部分12在内插部分13的控制之下执行内插。

这种情况下的内插计算技术没有特别受到限制。也就是说，当两个分割信号均被削波时第一实施例所采用的技术可以直接适用于步骤S3的处理。

可以省去步骤S4的处理，并且削波部分可以保持削波状态而不执行任何内插技术。

当没有在每个输入通道中都检测到削波时，即当在一个输入通道或两个输入通道中检测到削波时，步骤S3的判断是“否”，并且处理进入步骤S5。

在步骤S5，内插部分13使用没有检测到削波的输入通道中的波形对削波部分的波形进行内插。

步骤S5的处理在下文称作“削波内插处理”。下文参照图8到图13描述削波内插处理的具体例子。

注意，在哪里执行波形内插没有受到特别限制；可以在内插部分13或数据替换部分12中执行波形内插。在后者情况下，可以采取与第一实施例相似的方案，其中数据替换部分12在内插部分13的控制之下执行内插。

当步骤S5的削波内插处理或步骤S4的处理被执行以内插削波部分的波形时，处理进入步骤S6。

在步骤S6，内插部分13确定是否指示终止处理。

当还没有指示终止处理时，步骤S6的判断是“否”，并且处理返回到步骤S1。也就是说，重复步骤S1到步骤S6的循环处理，直到指示终止处理。

当指示终止处理时，步骤S6的判断是“是”，并且波形内插处理终止。

下文参照图8到图13B描述图7的步骤S5的削波内插处理的三个具体例子。当然，削波内插处理可以是使用没有检测到削波的输入通道中的波形内插削波部分的波形的任何处理，并且不限于下面的三个例子。

下面描述在第一实施例采取的方案。也就是说，数据替换部分12在内插部分13的控制之下执行削波内插处理。

图8是示出削波内插处理的第一例子的流程图。

图9A和图9B是解释图6A和图6B例子的削波内插处理的第一例子的示例图。

在图8的步骤S21，数据替换部分12提取非削波信号通道的波形。

这种情况下，可以从没有被削波的任何信号通道提取波形。

根据第三实施例，如上所述，削波检测单位是分割信号。因此，以每个分割信号为单位同样地提取波形。

具体地，例如，削波部分位于图6A和图6B例子中的音频信号Mb的分割信号m1b中。因此，如第一实施例那样，内插部分13将分割信号m1b指定为待替换目标分割信号。

例如，音频信号Ma、Mb和Mc是与分别从三个靠近放置的麦克风收集的声音对应的音频信号。因此，尽管音频信号Ma、Mb和Mc具有基本相同的波形，但是根据这三个麦克风的位置关系，音频信号Ma、Mb和Mc具有相位差。更准确地，要输入到图1例子中的信号处理设备的音频信号Ma、Mb和Mc的波形不是图6A所示的波形；尽管没有示出，以音频信号Mb为基准，音频信号Ma的波形与音频信号Mb具有相位差

音频信号Mc的波形与音频信号Mb具有相位差

指示相位差

和

的信息被保持在相位差信息保持器14作为相位差信息。

这种情况下，内插部分13将图6A的音频信号Mb中的分割信号指定为待替换目标分割信号。注意在这个指定处理，使用来自削波检测器11-2的检测信息。

此外，如图6A所示，内插部分13将与待替换目标分割信号m1b偏移相位差

的音频信号Ma的分割信号m1a指定为替换目标分割信号。注意在这个指定处理，使用来自削波检测器11-1的检测信息和保持在相位差信息保持器14中的相位差信息。

内插部分13向数据替换部分12通知待替换目标分割信号(图6A例子的分割信号m1b)和替换目标分割信号(图6A例子的分割信号m1a)被指定的事实。结果，在步骤S21，数据替换部分12从图9A所示的音频信号Ma提取替换目标分割信号m1a的波形。

由于音频信号Mc也没有被削波，数据替换部分12可以提取分割信号m1c的波形，将这个分割信号m1c作为替换目标分割信号。

在步骤S22，数据替换部分12将提取波形的最大幅值与削波波形的信号通道的动态范围相匹配。在步骤S23，数据替换部分12用削波区间中的波形来替换动态范围匹配波形。

在图9A和图9B的例子中，在步骤S22，将替换目标分割信号m1a的波形与音频信号Mb的信号通道的动态范围相匹配。在步骤S23，替换目标分割信号m1a的动态范围匹配波形被替换为音频信号Mb的待替换目标分割信号m1b中的所述区间(削波区间)中的波形。也就是说，如同图9B所示的区间m2b中的波形，对图6A的音频信号Mb中的待替换目标分割信号m1b中的所述区间(削波区间)中的波形进行内插。换言之，区间m2b的波形变成内插波形。

在削波内插处理的第一例子中，从以上内容可以清楚看出，能够使用输入信号的原始波形(在步骤S21的处理提取的非削波波形)执行内插。结果，波形内插以后的声音与根据现有技术获得的声音相比，原始声音的保真度更高。

上文参照图8、图9A和图9B描述了削波内插处理的第一例子。接下来，参照图10、图11A和图11B描述削波内插处理的第二例子。

图10是示出削波内插处理的第二例子的流程图。

图11A和图11B是解释图6A和图6B例子的削波内插处理的第二例子的示例图。

在图10的步骤S41，数据替换部分12提取非削波信号通道的所有波形。

具体地，例如，削波部分存在于图6A例子的音频信号Mb的分割信号m1b中。因此，根据第一例子，分割信号m1b被指定为待替换目标分割信号。这种情况下，在第一例子(图8)的步骤S21的处理中，音频信号Ma的分割信号m1b和音频信号Mc的分割信号m1c之一被提取为替换目标分割信号，而在第二例子中的步骤S41的处理中，音频信号Ma的分割信号m1b和音频信号Mc的分割信号m1c二者都被提取为替换目标分割信号。

在步骤S42，数据替换部分12将提取波形的加权平均的最大幅值与削波波形的信号通道的动态范围相匹配。在步骤S43，数据替换部分12使用削波区间中的波形来替换所述动态范围匹配波形。

在图11A和图11B的例子中，如图11A所示，获取替换目标分割信号m1a和m1c的加权平均，并且在步骤S42将所得到信号的最大幅值与音频信号Mb的信号通道的动态范围相匹配。在步骤S43中，动态范围匹配信号的波形被替换为音频信号Mb的待替换目标分割信号m1b的区间(削波区间)中的波形。也就是说，对图6A的音频信号Mb中的待替换目标分割信号m1b中的区间(削波区间)中的波形进行内插，如同图11B所示的区间m2b的波形。换言之，区间m2b中的波形变成内插波形。

在内插处理的第二例子中，从以上内容可以清楚看出，能够使用输入信号的原始波形(在步骤S41的处理提取的非削波波形)执行内插。结果，波形内插以后的声音与根据现有技术获得的声音相比，原始声音的保真度更高。

上文参照图10、图11A和图11B描述了削波内插处理的第二例子。接下来，参照图12、图13A和图1B描述削波内插处理的第三例子。

图12是示出削波内插处理的第三例子的流程图。

图13A和图13B是解释图6A和图6B中的例子的削波内插处理的第三例子的示例图。

在图12的步骤S61，数据替换部分12提取非削波信号通道的所有波形。

具体地，例如，削波部分存在于图6A例子的音频信号Mb的分割信号m1b中。因此，根据第一例子，分割信号m1b被指定为待替换目标分割信号。与第二例子(图10)的步骤S41的处理一样，在第三例子的步骤S61的处理中，音频信号Ma的分割信号m1b和音频信号Mc的分割信号m1c二者都被提取为替换目标分割信号。

在步骤S62，数据替换部分12将加在一起的提取波形的最大幅值与削波波形的信号通道的动态范围相匹配。在步骤S63，数据替换部分12使用削波区间中的波形来替换所述动态范围匹配波形。

在图13A和图13B中的例子中，如图13A所示，在步骤S62将替换目标分割信号m1a和m1c相加，并且将所得到信号的最大幅值与音频信号Mb的信号通道的动态范围相匹配。在步骤S63，动态范围匹配信号的波形被替换为音频信号Mb的待替换目标分割信号m1b的区间(削波区间)中的波形。也就是说，对图6A的音频信号Mb的待替换目标分割信号m1b的区间(削波区间)中的波形进行内插，如同图13B所示的区间m2b中的波形。换言之，区间m2b中的波形变成内插波形。

在内插处理的第三例子中，从以上内容可以清楚看出，能够使用输入信号的原始波形(在步骤S61的处理提取的非削波波形)执行内插。结果，波形内插以后的声音与根据现有技术获得的声音相比，原始声音的保真度更高。

<4.第四实施例>

根据上述的第一到第三实施例，每个输入通道中的音频信号Ma、Mb和Mc的相位差信息作为已知信息被保持在相位差信息保持器14。根据第四实施例，与之相反，通过实际使用每个输入通道中的音频信号Ma、Mb和Mc来检测相位差信息。

[第四实施例的构造例子]

图14是示出应用本发明的信号处理设备的第四实施例的采用具有两个输入通道的信号处理设备的构造例子框图。

与图1的部件相同的图14的那些部件由相同参考标号所指示，并且将恰当省去它们的描述。

除了图1例子的构造以外，图14例子中的信号处理设备还具备位于削波检测器11-1之前的零交叉检测器31-1和位于削波检测器11-2之前的零交叉检测器31-2。图14例子中的信号处理设备还具备相位差计算器32以替代图1例子中的相位差信息保持器14。

零交叉检测器31-1和31-2的功能基本与根据第一到第三实施例的削波检测器11-1和11-2的零交叉检测功能相似。换言之，分别根据第一到第三实施例的削波检测器11-1和11-2的零交叉检测功能，转而形成零交叉检测器31-1和31-2的结构块。因此，除非根据第一到第三实施例的削波检测器11-1和11-2的零交叉检测功能被转移，否则可以省去零交叉检测器31-1和31-2。

图14例子采用相位差计算器32替代第一实施例的相位差信息保持器14。然而，相位差计算器32的使用不限于图14中的例子，并且可以采用相位差计算器32以替代第二实施例或第三实施例的相位差信息保持器14。

[根据第四实施例的波形内插处理的例子]

零交叉检测器31-1和31-2从音频信号Ma和Mb检测零交叉，并且将检测结果提供给相位差计算器32。音频信号Ma和Mb基于零交叉被划分成多个分割信号。也就是说，以分割信号为单位，音频信号Ma和Mb分别被提供给削波检测器11-1和11-2。

相位差计算器32计算零交叉检测器31-1和31-2检测到零交叉的时间之差以计算相位差

计算的相位差

提供给内插部分13。

由于波形内插处理的其它部分基本与根据第一实施例的波形内插处理相同，将省去它们的描述。

<5.第五实施例>

应用本发明的信号处理设备能够以各种模式设计，包括第一到第四实施例，并且能够在声音记录设备中采用信号处理设备。

[第五实施例的构造例子]

图15是示出应用本发明的信号处理设备的第五实施例的具有N个输入通道(N是等于或大于2的整数)的信号处理设备的构造例子框图。

在图15例子中，根据第五实施例的信号处理设备53被设置为声音记录设备的一个部件。因此，在图15还示出声音记录设备的其它部件。换言之，图15示出声音记录设备的构造例子，其中提供根据第五实施例的信号处理设备53。

与图14的部件相同的图15的那些部件由相同参考标号指示，并且将恰当省去它们的描述。

除了具有两个输入通道的图14例子的构造以外，图15例子的信号处理设备53还具备(N-2)个输入通道的零交叉检测器31-3到31-N以及削波检测器11-3到11-N。注意没有示出零交叉检测器31-3和削波检测器11-3。

在图15例子的声音记录设备中，麦克风51-1到51-N和放大器52-1到52-N分别位于信号处理设备53之前，即位于信号处理设备53的N个输入通道。DSP(数字信号处理器)54位于信号处理设备53后面。

[具有根据第五实施例的信号处理设备的记录/再现设备的处理例子]

麦克风51-1到51-N将外部声音转换成音频信号，并且将该音频信号分别提供给放大器52-1到52-N。

放大器52-1到52-N的每一个将音频信号放大预定增益，并且将放大音频信号提供给根据第五实施例的信号处理设备53。

尽管放大器52-1到52-N的增益可以设置为相同值，但是根据本实施例所述增益可以设置为不同的值。如果增益设置为相同值，当大幅值声音被输入到各个麦克风51-1到51-N时，所有N个输入通道内出现声破(sound cracking)。也就是说，在所有N个输入通道内的音频信号中出现削波。将增益值变得彼此不同以避免这些削波。从避免在所有N个输入通道中的音频信号内出现削波的角度，可以将放大器52-1到52-N的增益值中的至少一个设置为与其它增益值不同。

根据第五实施例的信号处理设备中，相位差计算器32基于来自零交叉检测器31-1到31-N的检测结果计算N个输入通道中的音频信号之间的相位差。能够在第五实施例采用第四实施例使用的相同相位差计算技术。

削波检测器11-1到11-N、数据替换部分12和内插部分13执行应用本发明的波形内插处理。当N＝2时执行与第一实施例执行的相似的波形内插处理，而当N≥3时执行与第三实施例执行的相似的波形内插处理。

如果从各个N个输入通道输入的音频信号的波形出现削波，在其削波区间内插任何波形以后，被输出到根据第五实施例的信号处理设备53的N个输出通道，然后提供给DSP 54。

如果需要，DSP 54对从根据第五实施例的信号处理设备53的N个输出通道提供的各个音频信号执行必要处理，例如解码，并且将所得到信号记录在记录介质55。

由于根据第五实施例的信号处理设备53使用原始波形(另一通道的未削波波形)对记录在记录介质55的音频信号中的任何一个进行内插，由于丢失更少信息使得音频信号更接近原始音频信号。也就是说，当再现记录在记录介质55中的音频信号时，从扬声器等输出的声音与根据现有技术获得的声音相比，原始声音的保真度更高。当麦克风51-1到51-N是彼此靠近布置的全向麦克风时，尤其地，根据第五实施例的信号处理设备53的N个输入通道中的各个音频信号的波形彼此非常类似，由此允许输出原始声音保真度更高的声音。

[本发明应用到程序]

能够通过硬件也能够通过软件执行上述一系列处理。在通过软件执行一系列处理的情况下，从程序记录介质安装实现软件的程序。这个程序例如安装到安装在专用硬件中的计算机中。或者，程序例如安装在通用个人计算机中，当安装了各种程序就能够执行各种功能。

图16是示出基于程序执行上述一系列处理的计算机硬件的构造例子框图。

CPU(中央处理单元)201、ROM(只读存储器)202、和RAM(随机访问存储器)203通过总线204连接在一起。总线204还与输入/输出接口205连接。输入/输出接口205与包括键盘、鼠标和麦克风的输入部分206、包括显示器和扬声器的输出部分207、和包括硬盘和非易失性存储器的存储部分208连接。另外，输入/输出接口205与包括网络接口的通信部分209和驱动例如磁盘、光盘、磁光盘或半导体存储器的可移除介质211的驱动器210连接。

在具有上述构造的计算机中，CPU 201经由输入/输出接口205和总线204将例如存储在存储部分208的程序加载到RAM 203，并且执行这个程序以执行上述一系列处理。以记录在例如磁盘(包括软盘)的可移除介质211中的形式，提供计算机(CPU 201)执行的程序。待提供的程序被记录在作为封装介质的可移除介质211中。可用的封装介质包括光盘(CD-ROM(小巧盘只读存储器)、DVD(数字多功能盘)等)、磁光盘和半导体存储器。可以经由例如局域网、互联网或数字卫星广播的有线或无线传输介质提供程序。通过将可移除介质211安装在驱动器210中经由输入/输出接口205将程序安装在存储部分208。可以经由有线或无线传输介质在通信部分209接收程序以安装到存储部分208。此外，程序能够预先安装在ROM 202或存储部分208。

计算机执行的程序可以是按照本文所述顺序依次执行一系列处理的程序、或者是并行执行或在必要定时(例如被调用时)执行一系列处理的程序。

本发明的上述实施例不是限制性的，并且在不脱离本发明的范围的情况下可以以各种其它形式修改本发明。

本申请包含2009年4月2日提交到日本专利局的日本优先专利申请JP 2009-089748公开的主题相关的主题，其全部内容以引用方式并入本文。

本领域技术人员应该明白，可以根据设计要求和其它因子想到各种变型、组合、子组合和替换，只要它们位于权利要求及其等同物的范围内即可。

Claims (6)

1.一种信号处理设备，包括：

削波检测装置，基于电路的动态范围检测从N个麦克风输出的N个音频信号的每一个中存在/不存在具有变形波形的削波部分，其中N是等于或大于2的整数；以及

内插装置，将N个音频信号中的具有所述削波检测装置检测的削波部分的音频信号作为内插对象，将其它音频信号作为非内插对象，并且使用非内插对象中的至少一个音频信号的波形对内插对象的削波部分的波形进行内插。

2.根据权利要求1的信号处理设备，其中内插装置将待用于内插的非内插对象和内插对象的相位彼此匹配，以及

使用待用于内插的所述非内插对象的对应于内插对象的削波部分的区间内的波形，对内插对象的削波部分进行内插。

3.根据权利要求1的信号处理设备，还包括放大/衰减装置，以预定增益对从N个麦克风输出的N个音频信号进行放大或衰减，

其中N个音频信号的增益中的至少一个被设置为与其它增益值不同的值。

4.根据权利要求1的信号处理设备，其中N是等于或大于3的整数，以及

内插装置使用多个非内插对象的波形对内插对象的削波部分的波形进行内插。

5.一种信息处理方法，包括使信号处理设备执行如下操作的步骤：

基于电路的动态范围检测从N个麦克风输出的N个音频信号的每一个中存在/不存在具有变形波形的削波部分，其中N是等于或大于2的整数；以及

将N个音频信号中的具有削波部分的音频信号作为内插对象，将其它音频信号作为非内插对象，并且使用非内插对象中的至少一个音频信号的波形对内插对象的削波部分的波形进行内插。

6.一种使计算机执行包括如下步骤的控制处理的程序，这些步骤包括：

基于电路的动态范围检测从N个麦克风输出的N个音频信号的每一个中存在/不存在具有变形波形的削波部分，其中N是等于或大于2的整数；以及

将N个音频信号中的具有削波部分的音频信号作为内插对象，将其它音频信号作为非内插对象，并且使用非内插对象中的至少一个音频信号的波形对内插对象的削波部分的波形进行内插。

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