CN111164684B - 数字声音处理装置、数字声音处理方法及数字声音处理程序 - Google Patents

Abstract

极值计算部(11)检测数字声音信号的极大样本和极小样本。样本数检测部(12)检测极大样本与极小样本之间的样本间隔。差值计算部(13)计算相邻的样本间的差值。校正值计算部(14)计算对极大样本与第一相邻样本之间的差值、极小样本与第二相邻样本之间的差值乘以系数而得的第一和第二校正值。加减运算部(15)对第一相邻样本相加第一校正值，且从第二相邻样本减去第二校正值。数字声音处理装置被构成为：当周期性信号检测部(16)检测出数字声音信号是单一正弦波时，不对第一相邻样本相加第一校正值，且不从第二相邻样本减去第二校正值。

Description

数字声音处理装置、数字声音处理方法及数字声音处理程序

技术领域

本公开涉及对数字声音信号进行处理的数字声音处理装置、数字声音处理方法以及数字声音处理程序。

背景技术

在专利文献1中记载了如下处理数字声音信号来提高音质的数字声音处理装置。数字声音处理装置检测数字声音信号波形的具有极大值的极大样本和具有极小值的极小样本之间的样本数。数字声音处理装置对与极大样本相邻的样本相加对极大样本与相邻样本之间的差值乘以小于1的系数而得的校正值，且从与极小样本相邻的样本减去对极小样本与相邻样本之间的差值乘以小于1的系数而得的校正值。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第3401171号公报。

发明内容

在专利文献1所记载的数字声音处理装置中存在如下问题，若对单一正弦波的数字声音信号进行处理，则会在使音质变差。例如当数字声音信号的声源为合成器(Synthesizer)时，可能成为单一正弦波的周期性信号，演奏单一乐器时的声音信号可能成为接近单一正弦波的周期性信号。若利用专利文献1所记载的数字声音处理装置处理这样的周期性信号，则以单一正弦波为基音的泛音附加于数字声音信号，反而可能会使音质变差。

实施方式的目的在于提供以下数字声音处理装置、数字声音处理方法及数字声音处理程序：即使对单一正弦波的数字声音信号进行处理也不会使音质变差，能够提高单一正弦波以外的数字声音信号的音质。

根据实施方式的第一方式，提供一种数字声音处理装置，其特征在于，具备：极值计算部，计算构成所输入的数字声音信号的样本中的极大值和极小值，并检测具有极大值的极大样本以及具有极小值的极小样本；样本数检测部，检测相邻的极大样本与极小样本之间的样本间隔；差值计算部，计算所述数字声音信号中相邻的样本之间的差值；校正值计算部，当由所述样本数检测部检测出的样本间隔处于规定的极小值至极大值的范围内时，计算第一校正值和第二校正值，所述第一校正值是对由所述差值计算部计算出的所述极大样本和与所述极大样本相邻的第一相邻样本之间的差值乘以规定系数而得的；所述第二校正值是对所述极小样本和与所述极小样本相邻的第二相邻样本之间的差值乘以所述规定系数而得的；加减运算部，对所述第一相邻样本相加所述第一校正值，且从所述第二相邻样本减去所述第二校正值；以及周期性信号检测部，至少基于第一差来检测所述数字声音信号是否为单一正弦波的周期性信号，其中，所述第一差是所述样本数检测部检测出的最新样本间隔与所述最新样本间隔的前数第二个样本间隔之间的差，所述数字声音处理装置被构成为：当周期性信号检测部检测到所述数字声音信号是单一正弦波的周期性信号时，不对所述第一相邻样本相加第一校正值，不从所述第二相邻样本中减去所述第二校正值。

根据实施方式的第二方式，提供一种数字声音处理方法，其特征在于，计算构成所输入的数字声音信号的样本中的极大值和极小值，并检测具有极大值的极大样本以及具有极小值的极小样本；检测相邻的极大样本与极小样本之间的样本间隔；计算所述数字声音信号中相邻的样本之间的差值；至少基于最新样本间隔与所述最新样本间隔的前数第二个样本间隔之间的差，来检测所述数字声音信号是否为单一正弦波的周期性信号；当检测出所述数字生音信号不是单一正弦波的周期性信号，且检测出的样本间隔处于规定的极小值至极大值的范围内时，计算第一校正值和第二校正值，所述第一校正值是对所述极大样本和与所述极大样本相邻的第一相邻样本之间的差值乘以规定系数而得的，所述第二校正值是对所述极小样本和与所述极小样本相邻的第二相邻样本之间的差值乘以所述规定系数而得的；通过对所述第一相邻样本相加所述第一校正值且从所述第二相邻样本减去所述第二校正值，来校正所述数字声音信号，并输出所述数字声音信号；以及当检测到所述数字声音信号是单一正弦波的周期性信号时，不对所述第一相邻样本相加所述第一校正值，且不从所述第二相邻样本减去所述第二校正值，从而不经校正而输出所述数字声音信号。

根据实施方式的第三方式，提供一种存储有数字声音处理程序的计算机可读存储介质，其特征在于，使计算机执行以下步骤，计算构成所输入的数字声音信号的样本中的极大值和极小值，并检测具有极大值的极大样本以及具有极小值的极小样本；检测相邻的极大样本与极小样本之间的样本间隔；计算所述数字声音信号中相邻的样本之间的差值；至少基于最新样本间隔与所述最新样本间隔的前数第二个样本间隔之间的差，来检测所述数字声音信号是否为单一正弦波的周期性信号；当检测出所述数字声音信号不是单一正弦波的周期性信号，且检测出的样本间隔处于规定的极小值至极大值的范围内时，计算第一校正值和第二校正值，所述第一校正值是对所述极大样本和与所述极大样本相邻的第一相邻样本之间的差值乘以规定系数而得的，所述第二校正值是对所述极小样本和与所述极小样本相邻的第二相邻样本之间的差值乘以所述规定系数而得的；通过对所述第一相邻样本相加所述第一校正值且从所述第二相邻样本减去所述第二校正值，来校正所述数字声音信号，并输出所述数字声音信号；以及当检测到所述数字声音信号是单一正弦波的周期性信号时，不对所述第一相邻样本相加所述第一校正值，且不从所述第二相邻样本减去所述第二校正值，从而不经校正而输出所述数字声音信号。

根据实施方式的数字声音处理装置、数字声音处理方法以及数字声音处理程序，即使对单一正弦波的数字声音信号进行处理也不会使音质变差，能够提高单一正弦波以外的数字声音信号的音质。

附图说明

图1是示出第一、第三和第四实施方式的数字声音处理装置的框图。

图2是示出各实施方式的数字声音处理装置针对极大样本和极小样本附近的样本的校正值的加减运算处理的一例的波形图。

图3是示出按极大样本与极小样本间的每个样本间隔设定的校正值的表的例子的图。

图4是示出第一和第二实施方式的数字声音处理装置的周期性信号检测部检测是否是周期性信号时使用的样本间隔的变量的波形图。

图5是示出由第一和第二实施方式的数字声音处理装置的周期性信号检测部进行的周期性信号检测处理的流程图。

图6是示出第二实施方式的数字声音处理装置的框图。

图7是示出第三和第四实施方式的数字声音处理装置的周期性信号检测部检测是否是周期性信号时使用的样本间隔的变量的波形图。

图8是示出由第三实施方式的数字声音处理装置的周期性信号检测部进行的周期性信号检测处理的流程图。

图9是示出由第四实施方式的数字声音处理装置的周期性信号检测部进行的周期性信号检测处理的流程图。

图10是示出执行各实施方式的数字声音处理程序的微型计算机的结构例的框图。

图11是示出使微型计算机执行各实施方式的数字声音处理程序的处理的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对各实施方式的数字声音处理装置、数字声音处理方法以及数字声音处理程序进行说明。

(第一实施方式)

图1所示的第一实施方式的数字声音处理装置101具备极值计算部11、样本数检测部12、差值计算部13、校正值计算部14、加减运算部15以及周期性信号检测部16。数字声音处理装置101可以由硬件构成，也可以由软件构成，还可以为硬件和软件混合存在。

极值计算部11～周期性信号检测部16也可以分别由电路构成，极值计算部11～周期性信号检测部16的整体也可以由集成电路构成。

作为一例，极值计算部11和差值计算部13被输入量化比特数24比特、采样频率192kHz的数字声音信号。极值计算部11通过判定所输入的数字声音信号的相邻样本的大小关系，来计算极大值以及极小值。极值计算部11通过计算极大值和极小值，来检测具有极大值的极大样本和具有极小值的极小样本。

在输入的数字声音信号为图2所示的波形时，极值计算部11将样本S0检测为极小样本，将样本S3检测为极大样本。

样本数检测部12检测极大样本与极小样本之间的样本数(相当于样本间隔)。极大样本与极小样本的样本间隔是指：如图2所示，样本值从极小值向极大值上升的部分的样本间隔，以及样本值从极大值向极小值下降的部分的样本间隔。由样本数检测部12检测的极大样本和极小样本之间的样本间隔被提供给差值计算部13和周期性信号检测部16。

差值计算部13计算输入的数字声音信号中的相邻样本的差值。差值计算部13按每个样本计算出的差值被提供给校正值计算部14。

校正值计算部14对极大样本和与极大样本相邻的第一相邻样本之间的差值乘以规定系数来计算校正值，对极小样本和与极小样本相邻的第二相邻样本之间的差值乘以规定系数来计算校正值。系数为1以下的数。

校正值计算部14可以通过对第一相邻样本和与第一相邻样本相邻的第三相邻样本之间的差值乘以规定系数来计算校正值，可以对第二相邻样本和与第二相邻样本相邻的第四相邻样本之间的差值乘以规定系数来计算校正值。

在校正值计算部14中，设定有与样本间隔对应的系数。校正值计算部14根据由样本数检测部12检测出的样本间隔来选择系数。优选向校正值计算部14输入电平选择信号，可以通过电平选择信号选择与差值相乘的系数，由此调整校正值。

图3示出了校正值计算部14根据样本间隔和电平选择信号计算的校正值的示例。如图3所示，极大样本与极小样本的样本间隔从2个样本到例如8个样本，校正值计算部14使其与电平选择信号“00”、“01”、“10”、“11”对应地设定有1/2～1/128的系数。

图3中的相邻样本是指相对于极大样本的第一相邻样本、相对于极小样本的第二相邻样本、相对于第一相邻样本的第三相邻样本以及相对于第二相邻样本的第四相邻样本。

加减运算部15对极大样本附近的样本相加校正值，且从极小样本附近的样本减去校正值。具体而言，加减运算部15可以如下那样对极大样本附近的样本相加或减去校正值。

如果样本间隔是从2个样本到5个样本，则加减运算部15对极大样本的前数第一个样本相加校正值，该校正值为对极大样本与前数第一个样本之间的差值乘以系数而得的。与此同时，加减运算部15对极大样本的后数第一个样本相加校正值，该校正值为对极大样本与后数第一个样本之间的差值乘以系数而得的。极大样本的前数第一个和后数第一个样本是上述第一相邻样本。

另外，加减运算部15从极小样本的前数第一个样本中减去校正值，该校正值是对极小样本与前数第一个样本之间的差值乘以系数而得的。与此同时，加减运算部15从极小样本的后数第一个样本中减去校正值，该校正值是对极小样本与后数第一个样本之间的差值乘以系数而得的。极小样本的前数第一个和后数第一个样本是上述第二相邻样本。

如果样本间隔为六个以上样本，则加减运算部15如下进行加减运算处理。加减运算部15对极大样本的前数第一个样本相加对极大样本与前数第一个样本之间的差值乘以系数而得到的校正值，对极大样本的前数第二个样本相加对前数第一个样本与前数第二个样本之间的差值乘以系数而得的校正值。与此同时，加减运算部15对极大样本的后数第一个样本相加对极大样本与后数第一个样本之间的差值乘以系数而得的校正值，对极大样本的后数第二个样本相加对后数第一个样本与后数第二个样本之间的差值乘以系数而得的校正值。

另外，加减运算部15从极小样本的前数第一个样本中减去对极小样本与前数第一个样本之间的差值乘以系数而得到的校正值，从极小样本的前数第二样本减去对前数第一个样本与前数第二个样本之间的差值乘以系数而得的校正值。与此同时，加减运算部15从极小样本的后数第一个样本中减去对极小样本与后数第一个样本之间的差值乘以系数而得的校正值，从极小样本的后数第二个样本中减去对后数第一个样本与后数第二个样本之间的差值乘以系数而得的校正值。

极大样本的前数第二个和后数第二个样本是上述第三相邻样本。极小样本的前数第二个和后数第二个样本是上述第四相邻样本。

即使样本间隔为六个样本以上的情况，也与样本间隔为2个样本至5个样本相同，仅对第一相邻样本相加校正值，可以仅从第二相邻样本中减去校正值。除了以上的处理之外，加减运算部15也可以对极大样本相加校正值，且从极小样本减去校正值。

在图2所示的例子中，极小样本S0与极大样本S3的样本间隔为3个样本。将相邻的样本的间隔设为fs，例如，若极大样本与极小样本间的样本间隔为3，则标记为3fs，如果样本间隔为4，则标记为4fs。这里，仅对样本S0与样本S3之间的波形的校正进行说明。由于图2所示的例子的样本间隔为3fs，因此如果电平选择信号为“00”，则加减运算部15对极大样本S3的前数第一个样本S2相加对样本S2与极大样本S3之间的差值乘以系数1/2而得的校正值Vadd。

另外，加减运算部15从极小样本S0的后数第一个样本S1中减去对极小样本S0与样本S1之间的差值乘以系数1/2而得的校正值Vsub。

位于由虚线所示位置的样本S1通过校正值Vsub的减法被校正到由实线所示的位置，位于虚线所示位置的样本S2通过校正值Vadd的相加被校正到实线所示的位置。由此，用点划线表示的波形被校正为用细实线表示的波形。

此外，如果极大样本与极小样本的样本间隔为2fs，则对极大样本与极小样本之间的中间样本，就会实施加法处理和减法处理这两者。为了避免这种情况，优选加减运算部15在样本间隔为2fs情况下仅对中间样本实施加法运算处理。

返回图1，周期性信号检测部16通过后述的方法检测输入的数字声音信号是否为单一正弦波的周期性信号。周期性信号检测部16将与输入的数字声音信号是否是单一正弦波的周期性信号相对应的处理标志提供给校正值计算部14。

周期性信号检测部16在检测出数字声音信号不是单一正弦波的周期性信号时，将执行对差值乘以上述系数的处理的“开(on)”的处理标志提供给校正值计算部14。如果处理标志为“开”，则校正值计算部14计算并输出校正值，因此加减运算部15执行对极大样本附近的样本相加校正值且从极小样本附近的样本减去校正值的加减运算处理。因此，从加减运算部15输出为了提高音质而校正的量化比特数24比特、采样频率192kHz的数字声音信号。

周期性信号检测部16在检测出数字声音信号是单一正弦波的周期性信号时，将控制校正值计算部14的“关(off)”的处理标志提供给校正值计算部14，以将与差值相乘的系数强制性地设为0。如果处理标志为“关”，则校正值计算部14计算出的校正值为0，则成为不执行对极大样本或极小样本附近的样本的加减运算处理的状态，从而从加减运算部15直接输出所输入的数字声音信号。因此，即使数字声音处理装置101处理单一正弦波的数字声音信号，音质也不会变差。

这里，以图4所示的波形为例，并使用图5所示的流程图，说明由周期性信号检测部16执行的周期性信号检测处理。在图4所示波形中，样本S0和S5是极小样本，样本S3和S9是极大样本。极小样本S0与极大样本S3之间的样本间隔为3fs，极大样本S3与极小样本S5之间的样本间隔为2fs，极小样本S5与极大样本S9之间的样本间隔为4fs。

周期性信号检测部16保持极大样本和极小样本的最新样本间隔N0、紧接之前的样本间隔N1、再之前(最新样本间隔N0的前数第二个)的样本间隔N2作为变量。

在图5中，周期性信号检测部16在开始处理时，在步骤S101中，将作为变量的样本间隔N1和N2初始化为0。周期性信号检测部16在步骤S102中，对作为变量的样本间隔N0输入由样本数检测部12检测出的最新样本间隔。

如图3所示，在第一实施方式中，将加减计算校正值的对象的波形设为2fs以上且8fs以下的波形。因此，周期性信号检测部16在步骤S103中判定样本间隔N0是否满足2以上且8以下。样本间隔的极小值和极大值并不分别限定于2和8，只要适当设定即可。

如果在步骤S103中样本间隔N0不是2以上且8以下(否)，则周期性信号检测部16在步骤S107中将处理标志设定为“关(off)”，使处理转移到步骤S108。

如果在步骤S103中样本间隔N0为2以上且8以下(是)，则周期性信号检测部16在步骤S104中判定样本间隔N1是否满足2以上且8以下。如果在步骤S104中样本间隔N1不是2以上且8以下(否)，则周期性信号检测部16在步骤S107中将处理标志设定为“关”，使处理转移到步骤S108。

如果在步骤S104中样本间隔N1为2以上且8以下(是)，则周期性信号检测部16在步骤S105中判定样本间隔N2与样本间隔N0的差的绝对值是否为阈值Dth1以下。如果差的绝对值是阈值Dth1以下(是)，则判定为数字声音信号是单一正弦波的周期性信号，因此周期性信号检测部16在步骤S107中将处理标志设定为“关”，使处理转移到步骤S108。

如果差的绝对值不是阈值Dth1以下(否)，则判定为数字声音信号不是单一正弦波的周期性信号，因此周期性信号检测部16在步骤S106中将处理标志设定为“开”，使处理转移到步骤S108。

由于存在数字声音信号的真正的极大值和真正的极小值与样本点一致的情况和不一致的情况，因此为了判定数字声音信号是否是单一正弦波的周期性信号，而需要规定的允许值。阈值Dth1是判定是否是周期性信号的允许值，例如设为2。

如此，在第一实施方式中，周期性信号检测部16根据样本数检测部12检测出的最新样本间隔N0与最新样本间隔N0的前数第二个样本间隔N2之间的第一差，检测数字声音信号是否为单一正弦波的周期性信号。

周期性信号检测部16在步骤S108中将变量从样本间隔N0和N1更新为样本间隔N1和N2，将样本间隔N0设为0。周期性信号检测部16在步骤S109中判定是否是波形的末端，如果不是末端(否)，则使处理返回到步骤S102，重复步骤S102～S109的处理。如果是末端(是)，则周期性信号检测部16结束处理。

在第一实施方式中，通过步骤S103和S104，判定在紧接之前的样本间隔N1和最新样本间隔N0两者中是否为加减校正值而得的对象波形、即2fs以上且8fs以下的波形。由此，能够防止在最新样本间隔N0和紧接之前的样本间隔N1中的一者偶然成为2fs以上且8fs以下的波形的情况下执行对校正值进行加减运算的处理这样的错误处理。

根据第一实施方式的数字声音处理装置101以及第一实施方式的数字声音处理方法，即使对单一正弦波的数字声音信号进行处理也不会使音质变差，能够提高单一正弦波以外的数字声音信号的音质。

(第二实施方式)

在图6所示的第二实施方式的数字声音处理装置102中，对与图1所示的第一实施方式的数字声音处理装置101相同的部分标注相同的符号，省略其说明。第二实施方式的数字声音处理装置102在输入级具备比特数/采样频率变换部17。

比特数/采样频率变换部17将量化比特数16比特、采样频率48kHz的数字声音信号进行比特数变换和采样频率变换，并输出量化比特数24比特、采样频率192kHz的数字声音信号。从比特数/采样频率变换部17输出的量化比特数24比特、采样频率192kHz的数字声音信号在数字声音处理装置102中被进行与数字声音处理装置101同样的处理。

根据第二实施方式的数字声音处理装置102以及第二实施方式的数字声音处理方法，即使输入的数字声音信号是CD(压缩盘)等声音信号，也能够获得音质提高了的量化比特数24比特、采样频率192kHz的数字声音信号。

(第三实施方式)

第三实施方式的数字声音处理装置103具有与图1所示的第一实施方式的数字声音处理装置101相同的结构。以图7所示的波形为例，使用图8所示的流程图，对数字声音处理装置103中的周期性信号检测部16的动作进行说明。

在图7所示的波形中，样本S0、S5和S11是极大样本，样本S2和S7是极小样本。极大样本S0与极小样本S2的样本间隔为2fs，极小样本S2与极大样本S5的样本间隔为3fs，极大样本S5与极小样本S7的样本间隔为2fs，极小样本S7与极大样本S11的样本间隔为4fs。

周期性信号检测部16保持极大样本与极小样本的最新样本间隔N0、紧接之前的样本间隔N1、之前(最新样本间隔N0的前数第二个)的样本间隔N2、以及再之前(最新样本间隔N0的前数第三个)的样本间隔N3作为变量。

在图8中，周期性信号检测部16在开始处理时，在步骤S301中，将作为变量的样本间隔N1～N3初始化为0。周期性信号检测部16在步骤S302中，将由样本数检测部12检测出的最新样本间隔输入到在作为变量的样本间隔N0。

周期性信号检测部16在步骤S303中判定样本间隔N0是否满足2以上且8以下。如果在步骤S303中样本间隔N0不是2以上且8以下(否)，则周期性信号检测部16在步骤S307中将处理标志设定为“关”，使处理转移到步骤S308。

如果在步骤S303中样本间隔N0为2以上且8以下(是)，则周期性信号检测部16在步骤S304中判定样本间隔N1是否满足2以上且8以下。如果在步骤S304中样本间隔N1不是2以上且8以下(否)，则周期性信号检测部16在步骤S307中将处理标志设定为“关”，使处理转移到步骤S308。

如果在步骤S304中样本间隔N1为2以上且8以下(是)，则周期性信号检测部16在步骤S305中，判定样本间隔N2与样本间隔N0的差的绝对值是否为阈值Dth1以下，并且判定样本间隔N3与样本间隔N1的差的绝对值是否为阈值Dth1以下。

如果在步骤S305中满足该条件(是)，则判定为数字声音信号是单一正弦波的周期性信号，因此周期性信号检测部16在步骤S307中将处理标志设定为“关”，使处理转移到步骤S308。如果在步骤S305中不满足该条件(否)，则判定为数字声音信号不是单一正弦波的周期性信号，因此周期性信号检测部16在步骤S306中将处理标志设定为“开”，使处理转移到步骤S308。

如此，在第三实施方式中，基于上述第一差以及最新样本间隔N0的前数第一个样本间隔N1与最新样本间隔N0的前数第三个样本间隔N3的第二差检测数字声音信号是否是单一正弦波周期性信号。

周期性信号检测部16在步骤S308中将变量从样本间隔N0～N2更新为样本间隔N1～N3，将样本间隔N0设为0。周期性信号检测部16在步骤S309中判定是否是波形的末端，如果不是末端(否)，则使处理返回到步骤S302，重复步骤S302～S309的处理。如果是末端(是)，则周期性信号检测部16结束处理。

根据第三实施方式的数字声音处理装置103，由于使用样本间隔N2与样本间隔N0的差的绝对值、以及样本间隔N3与样本间隔N1的差的绝对值这两者来判定数字声音信号是否是单一正弦波的周期性信号，因此与第一实施方式的数字声音处理装置101相比能够提高判定精度。

根据第三实施方式的数字声音处理装置103以及第三实施方式的数字声音处理方法，能够高精度地判定数字声音信号是否是单一正弦波的周期性信号，即使对单一正弦波的数字声音信号进行处理也不会使音质变差，能够提高单一正弦波以外的数字声音信号的音质。

可以将与图6所示的第二实施方式的数字声音处理装置102相同的结构设为第三实施方式的数字声音处理装置。

(第四实施方式)

第四实施方式的数字声音处理装置104具有与图1所示的第一实施方式的数字声音处理装置101相同的结构。以图7所示的波形为例，并使用图9所示的流程图，对数字声音处理装置104中的周期性信号检测部16的动作进行说明。

与第三实施方式的数字声音处理装置103同样，数字声音处理装置104中的周期性信号检测部16保持极大样本与极小样本的最新样本间隔N0、紧接之前的样本间隔N1、之前(最新样本间隔N0的前数第二个)的样本间隔N2、再之前(最新样本间隔N0的前数第三个)的样本间隔N3作为变量。

周期性信号检测部16在图9所示的步骤S401～S404以及S406～S409中，执行与图8所示的步骤S301～S304以及S306～S309相同的处理。数字声音处理装置104中的周期性信号检测部16代替图8的步骤S305而执行图9的步骤S405。

周期性信号检测部16在步骤S405中，判定从将样本间隔N3和样本间隔N2相加后的值减去样本间隔N1和样本间隔N0后的值的绝对值是否为阈值Dth2以下。这样，周期性信号检测部16通过将数字声音信号中由最新样本间隔N0与样本间隔N1构成的一个周期和由该前数一个周期的样本间隔N2与样本间隔N3构成的一个周期进行比较，来判定数字声音信号是否是单一正弦波的周期性信号。

这里的阈值Dth2只要是将图8的步骤S305中的两个阈值Dth1相加后的值即可。

步骤S405处理相当于将以下判定实质上汇总为一个：图8的步骤S305中的样本间隔N2与样本间隔N0的差的绝对值是否为阈值Dth1以下的判定，样本间隔N3与样本间隔N1的差的绝对值是否为阈值Dth1以下的判定。因此，即使在第四实施方式中，也基于上述第一差和上述第二差检测数字声音信号是否为单一正弦波的周期性信号。

根据第四实施方式的数字声音处理装置104，由于使用样本间隔N0～N3判定数字声音信号是否是单一正弦波的周期性信号，所以与第一实施方式的数字声音处理装置101相比能够提高判定精度。

根据第四实施方式的数字声音处理装置104以及第四实施方式的数字声音处理方法，能够高精度地判定数字声音信号是否是单一正弦波的周期性信号，即使对单一正弦波的数字声音信号进行处理也不会使音质变差，能够提高单一正弦波以外的数字声音信号的音质。

可以将与图6所示的第二实施方式的数字声音处理装置102相同的结构设为第四实施方式的数字声音处理装置。

(第一～第四实施方式的数字声音处理程序)

数字声音处理程序能够使计算机执行以上说明的第一～第四实施方式的数字声音处理装置101～104的动作、基于第一～第四实施方式的数字声音处理方法的处理。

如图10所示，在微型计算机的中央处理装置(CPU)50上连接有存储介质60。存储介质60也可以是微型计算机所具备的存储介质。存储介质60是硬盘驱动器、光盘、半导体存储器等任意非临时性存储介质。在存储介质60中存储有数字声音处理程序。数字声音处理程序也可以从外部的服务器经由因特网等通信线路发送并存储在存储介质60中。

通过CPU 50执行数字声音处理程序，微型计算机能够进行如下处理：能够作为第一～第四实施方式的数字声音处理装置101～104发挥功能，微型计算机能够执行第一～第四实施方式的数字声音处理方法。

使用图11所示的流程图，说明数字声音处理程序使CPU50执行的处理。如果输入的数字声音信号是量化比特数为16比特、采样频率为48kHz，则CPU 50在步骤S500中变换为量化比特数为24比特、采样频率为192kHz的数字声音信号。如果输入的数字声音信号是量化比特数为24比特、采样频率为192kHz的数字声音信号，则省略步骤S500。

CPU 50在步骤S501中计算极大值和极小值，并检测极大样本和极小样本。CPU 50在步骤S502中检测极大样本和极小样本之间的样本间隔。CPU 50在步骤S503中计算数字声音信号中的相邻样本的差值。CPU 50与步骤S503并行地在步骤S504中检测数字声音信号是否为单一正弦波的周期性信号。

CPU 50作为步骤S504，按照数字声音处理程序执行图5、图8、图9的任意一个所示的周期性信号检测处理。

CPU 50在步骤S502中检测出样本间隔处于规定的极小值(例如2fs)至极大值(例如8fs)的范围内并且在步骤S504中检测到数字声音信号不是单一正弦波的周期性信号时，在步骤S505中计算校正值。具体而言，CPU 50计算第一校正值和第二校正值，该第一校正值是对极大样本和与极大样本相邻的第一相邻样本之间的差值乘以规定系数而得的，该第二校正值是对极小样本和与极小样本相邻的第二相邻样本之间的差值乘以规定系数后而得。

CPU50在步骤S506中通过在第一相邻样本上相加第一校正值且从第二相接样本减去第二校正值，由此对数字声音信号进行校正并输出。

如上所述，在彼此相邻的极大样本与极小样本之间，使用基于样本间隔(和电平选择信号)而选择的通用系数作为用于计算第一和第二校正值的系数。

另一方面，CPU 50在步骤S504中检测出数字声音信号是单一正弦波的周期性信号时，在步骤S505中，将同极大样本与第一相邻样本的差值、以及极小样本与第二相邻样本的差值相乘的系数设为0。由此，CPU 50在步骤S505中将第一和第二校正值设为0。

结果，CPU 50在步骤S506中不将校正值加到第一相邻样本上，并且不从第二相邻样本中减去校正值，因此在不对数字声音信号进行校正而输出。

在步骤S502中检测到样本间隔不在上述范围内时，CPU50在步骤S505中不计算校正值，因此在步骤S506中不对数字声音信号进行校正而输出。

CPU 50在步骤S507中判定是否是波形的末端，如果不是末端(否)，使处理返回到步骤S501(或步骤S500)，重复步骤S501～S507(或步骤S500～S507)的处理。如果是末端(是)，则CPU 50结束处理。

本发明并不限定于以上说明的第一～第四实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种变更。在第一～第四实施方式中，当数字声音信号是单一正弦波的周期性信号时，周期性信号检测部16向校正值计算部14提供“关”的处理标志。由此，通过将校正值计算部14计算出的校正值设为0，从而不执行对极大样本或极小样本附近的样本的加减运算处理。

可以构成为：周期性信号检测部16将处理标志提供给加减运算部15，切换是否对极大样本或极小样本附近的样本加减校正值。在该情况下，校正值计算部14与数字声音信号是否是单一正弦波的周期性信号无关地计算校正值。如果处理标志为“开”，则加减运算部15加减运算校正值，如果处理标志为“关”，则不加减运算校正值。

即，数字声音处理装置只要构成为在周期性信号检测部16检测到数字声音信号是单一正弦波的周期性信号时不对极大样本或极小样本附近的样本进行加减运算校正值即可。

数字声音处理方法只要在检测出数字声音信号是单一正弦波的周期性信号时不对极大样本或极小样本附近的样本进行加减运算校正值并不校正数字声音信号而输出即可。数字声音处理程序只要在检测出数字声音信号是单一正弦波周期性信号时使计算机执行不对极大样本或极小样本附近的样本进行加减运算校正值并不对数字声音信号进行校正而输出的步骤即可。

本申请的公开与2017年11月7日提交申请的日本特愿2017-214286号所记载的主题相关，所有这些公开内容通过引用并入本文。

Claims (4)

1.一种数字声音处理装置，具备：

极值计算部，计算构成所输入的数字声音信号的样本中的极大值和极小值，并检测具有极大值的极大样本以及具有极小值的极小样本；

样本数检测部，检测相邻的极大样本与极小样本之间的样本间隔；

差值计算部，计算所述数字声音信号中相邻的样本之间的差值；

校正值计算部，当由所述样本数检测部检测出的样本间隔处于规定的极小值至极大值的范围内时，计算第一校正值和第二校正值，所述第一校正值是对由所述差值计算部计算出的所述极大样本和与所述极大样本相邻的第一相邻样本之间的差值乘以规定系数而得的；所述第二校正值是对所述极小样本和与所述极小样本相邻的第二相邻样本之间的差值乘以所述规定系数而得的；

加减运算部，对所述第一相邻样本相加所述第一校正值，且从所述第二相邻样本减去所述第二校正值；以及

周期性信号检测部，至少基于第一差来检测所述数字声音信号是否为单一正弦波的周期性信号，其中，所述第一差是所述样本数检测部检测出的最新样本间隔与所述最新样本间隔的前数第二个样本间隔之间的差，

所述数字声音处理装置被构成为：当周期性信号检测部检测到所述数字声音信号是单一正弦波的周期性信号时，控制所述校正值计算部以使所述规定系数为0，由此不对所述第一相邻样本相加第一校正值，不从所述第二相邻样本中减去所述第二校正值。

2.如权利要求1所述的数字声音处理装置，其中，

所述周期性信号检测部基于所述第一差以及第二差来检测所述数字声音信号是否是单一正弦波的周期性信号，其中，所述第二差是所述最新样本间隔的前数第一个样本间隔与所述最新样本间隔的前数第三个样本间隔之间的差。

3.一种数字声音处理方法，其中，

计算构成所输入的数字声音信号的样本中的极大值和极小值，并检测具有极大值的极大样本以及具有极小值的极小样本；

检测相邻的极大样本与极小样本之间的样本间隔；

计算所述数字声音信号中相邻的样本之间的差值；

至少基于最新样本间隔与所述最新样本间隔的前数第二个样本间隔之间的差，来检测所述数字声音信号是否为单一正弦波的周期性信号；

当检测出所述数字生音信号不是单一正弦波的周期性信号，且检测出的样本间隔处于规定的极小值至极大值的范围内时，计算第一校正值和第二校正值，所述第一校正值是对所述极大样本和与所述极大样本相邻的第一相邻样本之间的差值乘以规定系数而得的，所述第二校正值是对所述极小样本和与所述极小样本相邻的第二相邻样本之间的差值乘以所述规定系数而得的；

通过对所述第一相邻样本相加所述第一校正值且从所述第二相邻样本减去所述第二校正值，来校正所述数字声音信号，并输出所述数字声音信号；以及

当检测到所述数字声音信号是单一正弦波的周期性信号时，控制所述校正值计算部以使所述规定系数为0，由此不对所述第一相邻样本相加所述第一校正值，且不从所述第二相邻样本减去所述第二校正值，从而不经校正而输出所述数字声音信号。

4.一种存储有数字声音处理程序的计算机可读存储介质，使计算机执行以下步骤，

计算构成所输入的数字声音信号的样本中的极大值和极小值，并检测具有极大值的极大样本以及具有极小值的极小样本；

检测相邻的极大样本与极小样本之间的样本间隔；

计算所述数字声音信号中相邻的样本之间的差值；

至少基于最新样本间隔与所述最新样本间隔的前数第二个样本间隔之间的差，来检测所述数字声音信号是否为单一正弦波的周期性信号；

当检测出所述数字声音信号不是单一正弦波的周期性信号，且检测出的样本间隔处于规定的极小值至极大值的范围内时，计算第一校正值和第二校正值，所述第一校正值是对所述极大样本和与所述极大样本相邻的第一相邻样本之间的差值乘以规定系数而得的，所述第二校正值是对所述极小样本和与所述极小样本相邻的第二相邻样本之间的差值乘以所述规定系数而得的；

通过对所述第一相邻样本相加所述第一校正值且从所述第二相邻样本减去所述第二校正值，来校正所述数字声音信号，并输出所述数字声音信号；以及

当检测到所述数字声音信号是单一正弦波的周期性信号时，控制所述校正值计算部以使所述规定系数为0，由此不对所述第一相邻样本相加所述第一校正值，且不从所述第二相邻样本减去所述第二校正值，从而不经校正而输出所述数字声音信号。