JP2002015522A - Audio band extending device and audio band extension method - Google Patents

Audio band extending device and audio band extension method

Info

Publication number
JP2002015522A
JP2002015522A JP2000199215A JP2000199215A JP2002015522A JP 2002015522 A JP2002015522 A JP 2002015522A JP 2000199215 A JP2000199215 A JP 2000199215A JP 2000199215 A JP2000199215 A JP 2000199215A JP 2002015522 A JP2002015522 A JP 2002015522A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
band
filter
output signal
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2000199215A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3810257B2 (en
Inventor
Kazuya Iwata
和也 岩田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2000199215A priority Critical patent/JP3810257B2/en
Publication of JP2002015522A publication Critical patent/JP2002015522A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3810257B2 publication Critical patent/JP3810257B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)
  • Tone Control, Compression And Expansion, Limiting Amplitude (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an audio band extending device, which expands the reproduction band of a digital audio signal whose upper limit of high-pass reproduction is determined by a sampling theorem, realizes improvement in the reproduced sound quality, and can reproduce sounds of satisfactory quality on audibility. SOLUTION: An oversampling type digital low-pass filter 102 performs band limiting of a digital signal inputted from an input terminal 101 and oversamples it. A nonlinear circuit 104, a dither-generating circuit 105, and filters 106 and 107 generate a high-pass signal which is equivalent to or higher than the band of an input signal. Level control circuits 108 and 109 control the level of the high-pass signal, on the basis of the spectral intensity or the like of a high-pass component of the input signal detected in a spectrum analysis circuit 103. Adder circuits 110 and 111 add the level-controlled high-pass signal to the input signal, and output them from an output terminal 111.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、音声機器が出力す
る音声信号の音質、特に高音域の音質の向上を図り、人
間の耳に快適な音声信号を出力する音声帯域拡張装置及
び音声帯域拡張方法に関するものであり、特にデジタル
音声信号をデジタル領域で処理する音声帯域拡張装置及
び音声帯域拡張方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an audio band extending apparatus and an audio band extending device for improving the sound quality of an audio signal output from an audio device, particularly, a high sound range, and outputting a comfortable audio signal to a human ear. More particularly, the present invention relates to an audio band extending apparatus and an audio band extending method for processing a digital audio signal in a digital domain.

【0002】[0002]

【従来の技術】音声機器、特にデジタル処理を行う機器
(例えばアナログ/デジタル・コンバータ、デジタル/
アナログ・コンバータ等)又は音声信号記録再生装置
(例えばアナログテープレコーダ、CDプレーヤ、MD
記録再生装置等)は、処理又は記録再生を行う音声信号
(音響信号又はオーディオ信号とも言う。)の周波数帯
域を人間の可聴帯域(例えば、20Hzから20kHz
まで)のみに制限している。しかし、従来人間の可聴帯
域は20kHz以下であると考えられていたが、近年、
人間は20kHzを超える周波数帯域の信号成分も感知
し得るということが分かってきた。上記の機器の出力信
号は20kHz以下の周波数帯域の成分しか有していな
い故に、元々有していた20kHzを超える成分を正確
に再現することは出来ない。しかし、機器の出力信号に
擬似的な20kHz以上の高周波成分を付加することに
より、当該出力信号をより自然な音に近づけることが出
来る。そこで、出力信号に擬似的な高周波成分を付加す
る種々の音声帯域拡張装置及び音声帯域拡張方法が提案
されている。
2. Description of the Related Art Audio equipment, particularly equipment for performing digital processing (for example, analog / digital converter, digital / digital converter).
Analog converter, etc. or audio signal recording / reproducing device (eg, analog tape recorder, CD player, MD)
A recording / reproducing device or the like converts a frequency band of an audio signal (also referred to as an acoustic signal or an audio signal) to be processed or recorded / reproduced into a human audible band (for example, 20 Hz to 20 kHz).
Up to). However, conventionally, the audible band of humans was considered to be 20 kHz or less.
It has been found that humans can also sense signal components in the frequency band above 20 kHz. Since the output signal of the above-described device has only a component in a frequency band of 20 kHz or less, it is impossible to accurately reproduce the component originally having a frequency exceeding 20 kHz. However, by adding a pseudo high frequency component of 20 kHz or more to the output signal of the device, the output signal can be made closer to a more natural sound. Therefore, various voice band expansion devices and voice band expansion methods for adding a pseudo high-frequency component to an output signal have been proposed.

【0003】特開平9−36685号公報には、音声ア
ナログ再生信号に対して、再生周波数帯の高音域上限か
又は可聴周波数帯域の高音域上限を越える周波数のスペ
クトルを持つ信号を付加する音声信号再生装置及び音声
信号再生方法が開示されている。以下に、特開平9−3
6685号公報に記載の従来の音声信号再生装置及び音
声信号再生装置について説明する。図21は従来の音声
信号再生装置のブロック図である。図21において、2
101は入力端子、2102はバッファアンプ、210
3はフィルタ回路、2104はアンプ、2105は検波
回路、2106は時定数回路、2107はノイズ発生
器、2108はフィルタ回路、2109は乗算器、21
10は加算回路、2111は出力端子である。
[0003] Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-36685 discloses an audio signal in which a signal having a spectrum whose frequency exceeds the upper limit of the high frequency range of the reproduction frequency band or the upper limit of the high frequency range of the audible frequency band is added to the audio analog reproduction signal. A playback device and an audio signal playback method are disclosed. Hereinafter, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-3
A conventional audio signal reproducing device and an audio signal reproducing device described in Japanese Patent Publication No. 6685 will be described. FIG. 21 is a block diagram of a conventional audio signal reproducing device. In FIG. 21, 2
101 is an input terminal, 2102 is a buffer amplifier, 210
3 is a filter circuit, 2104 is an amplifier, 2105 is a detection circuit, 2106 is a time constant circuit, 2107 is a noise generator, 2108 is a filter circuit, 2109 is a multiplier, 21
Reference numeral 10 denotes an addition circuit, and 2111 denotes an output terminal.

【0004】入力信号である音声信号は入力端子210
1から入力されてバッファアンプ2102に入力され
る。増幅されたバッファアンプ2102の出力信号は分
岐されて一方は加算回路2110に入力され、他方はハ
イパスフィルタ又はバンドパスフィルタであるフィルタ
回路2103に入力される。フィルタ回路2103は入
力した音声信号のうちの特定の帯域(6kHz〜20k
Hz)の信号を通過させる。増幅器2104は、フィル
タ回路2103の出力信号を適当なレベルにまで増幅す
る。時定数回路2106は、時定数を指定する出力信号
を出力する。検波回路2105は、増幅器2104の出
力信号を検波し、検波出力信号を時定数回路2106の
出力信号に応じた時定数で平滑化し(即ち一定の時定数
で遅延させて)出力する。平滑化された出力信号はレベ
ルコントロール信号として乗算器2109に入力され、
原音声信号に付加するノイズ成分のレベルを調整をす
る。
An audio signal, which is an input signal, is input to an input terminal 210.
1 and input to the buffer amplifier 2102. The amplified output signal of the buffer amplifier 2102 is branched and one is input to the addition circuit 2110, and the other is input to the filter circuit 2103 which is a high-pass filter or a band-pass filter. The filter circuit 2103 controls a specific band (6 kHz to 20 kHz) of the input audio signal.
Hz). Amplifier 2104 amplifies the output signal of filter circuit 2103 to an appropriate level. Time constant circuit 2106 outputs an output signal specifying a time constant. The detection circuit 2105 detects the output signal of the amplifier 2104, smoothes the detected output signal with a time constant corresponding to the output signal of the time constant circuit 2106 (that is, delays the output signal with a constant time constant), and outputs it. The smoothed output signal is input to a multiplier 2109 as a level control signal,
The level of the noise component added to the original audio signal is adjusted.

【0005】ノイズ発生器2107は、ランダムなノイ
ズ信号を出力する。ハイパスフィルタ又はバンドパスフ
ィルタであるフィルタ回路2108は、ノイズ信号を入
力して20kHz以上の周波数帯域を通過させる。乗算
器2109はフィルタ回路2108の出力信号を入力
し、当該フィルタ回路2108の出力信号にレベルコン
トロール信号を掛け合わて出力する(即ち、増幅率はレ
ベルコントロール信号に比例する。)。加算回路211
0は、バッファアンプ2102の出力信号と乗算器21
09の出力信号とを加算し、加算された信号を出力端子
2111より出力する。以上のように、原音声信号の高
域音の出力レベルに比例したランダムノイズを原音声信
号に付加することで高音域を拡大している。
[0005] The noise generator 2107 outputs a random noise signal. A filter circuit 2108, which is a high-pass filter or a band-pass filter, inputs a noise signal and passes a frequency band of 20 kHz or more. The multiplier 2109 receives the output signal of the filter circuit 2108, multiplies the output signal of the filter circuit 2108 by a level control signal, and outputs the result (that is, the amplification factor is proportional to the level control signal). Adder circuit 211
0 is the output signal of the buffer amplifier 2102 and the multiplier 21
09 and the added signal is output from an output terminal 2111. As described above, the high frequency range is expanded by adding random noise proportional to the output level of the high frequency sound of the original audio signal to the original audio signal.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、以下に示す問題点を有していた。自然界に
存在する音声信号(例えば楽器の音)は、一般的に可聴
帯域の信号レベルが大きい時に(同じ時刻において)可
聴帯域を超える高周波成分の信号レベルも大きく、反対
に可聴帯域の信号レベルが小さい時に可聴帯域を超える
高周波成分の信号レベルも小さい。従って、特開平9−
36685号公報に記載の従来の音声信号再生装置の出
力信号、即ち一定時間遅延した高周波成分を加えた出力
信号は、生の音の持つ自然さに不足していた。
However, the above-mentioned conventional configuration has the following problems. A sound signal existing in the natural world (for example, the sound of a musical instrument) generally has a large signal level of a high-frequency component exceeding the audible band when the signal level of the audible band is large (at the same time). When it is small, the signal level of the high-frequency component exceeding the audible band is also small. Therefore, Japanese Patent Application Laid-Open
The output signal of the conventional audio signal reproducing device described in Japanese Patent Publication No. 36865, that is, an output signal to which a high-frequency component delayed by a certain time is added, lacks the naturalness of raw sound.

【0007】又、上記の従来の音声信号再生装置におい
ては、入力信号の一定の帯域に含まれる成分の出力レベ
ルのみに依存したレベルの高周波成分を出力信号に付加
するが、異なる音源が出力する音声信号のスペクトルの
周波数分布は、互いに異なる場合がある。入力信号の音
の性質にかかわらず、一定の帯域に含まれる入力信号の
成分のレベルのみに基づいて入力信号に一律に一定のレ
ベルの高周波成分を付加することは、必ずしも入力信号
をより自然な音に近づけず、場合によっては却って音質
を劣化させる恐れもある。例えば、正弦波の様な単一の
スペクトルを有する信号が入力された場合も上記の従来
の音声信号再生装置においてはランダムノイズが付加さ
れる故に、信号劣化が発生するという問題点を有してい
た。
In the above-described conventional audio signal reproducing apparatus, a high-frequency component having a level dependent only on the output level of a component included in a certain band of the input signal is added to the output signal. The frequency distribution of the spectrum of the audio signal may be different from each other. Regardless of the sound properties of the input signal, it is not always necessary to add a certain level of high-frequency component to the input signal based solely on the level of the component of the input signal included in a certain band. There is a possibility that the sound quality may be degraded in some cases when the sound does not approach the sound. For example, even when a signal having a single spectrum such as a sine wave is input, the above-described conventional audio signal reproducing apparatus has a problem that signal degradation occurs because random noise is added. Was.

【0008】又、上記の従来の音声信号再生装置は、ア
ナログ回路により構成されている故に、回路を構成する
部品のばらつき又は温度特性によりその性能のばらつき
が発生するという問題点を有していた。又、上記の従来
の音声信号再生装置は、アナログ回路により構成されて
いる故に当該音声信号再生装置による音声信号の処理を
繰り返すと音質劣化が発生するという問題点を有してい
た。また、上記の従来の音声信号再生装置は、アナログ
回路により構成されている故に構成部品であるフィルタ
の精度を向上させようとすると回路規模が大きくなりコ
スト増加につながるという問題点を有していた。
Further, since the above-mentioned conventional audio signal reproducing device is constituted by an analog circuit, there is a problem that its performance varies due to variations of components constituting the circuit or temperature characteristics. . Further, since the above-mentioned conventional audio signal reproducing apparatus is constituted by an analog circuit, there is a problem that the sound quality is deteriorated when the processing of the audio signal by the audio signal reproducing apparatus is repeated. In addition, the above-described conventional audio signal reproducing apparatus has a problem that, because it is constituted by an analog circuit, an attempt to improve the accuracy of a filter as a component increases the circuit scale and leads to an increase in cost. .

【0009】本発明は上記従来の問題点を解決する音声
帯域拡張装置及び音声帯域拡張方法を提供することを目
的とする。本発明は、入力信号(原音声信号)の音の性
質に応じた高周波成分を付加することにより、種々の性
質の音声信号について原音声信号からより自然な音声信
号を生成し出力する音声帯域拡張装置及び音声帯域拡張
方法を提供することを目的とする。例えば、正弦波を入
力しても信号劣化が発生しない音声帯域拡張装置及び音
声帯域拡張方法を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a voice band extending apparatus and a voice band extending method which solve the above-mentioned conventional problems. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a sound band expansion for generating and outputting a more natural sound signal from an original sound signal for sound signals of various characteristics by adding a high frequency component according to the sound characteristics of an input signal (original sound signal). It is an object to provide an apparatus and a voice band extension method. For example, an object of the present invention is to provide a voice band extending apparatus and a voice band extending method in which signal deterioration does not occur even when a sine wave is input.

【0010】又、本発明は、デジタル部品で回路を構成
することにより、又デジタル処理を行うことにより、回
路を構成する部品のばらつき又は温度特性により性能の
ばらつきが発生しない音声帯域拡張装置及び音声帯域拡
張方法を提供することを目的とする。又、本発明は、当
該音声信号再生装置による音声信号の処理を繰り返して
も音質劣化が発生しない音声帯域拡張装置及び音声帯域
拡張方法を提供することを目的とする。更に、構成して
いる高精度のフィルタを採用してもアナログ回路構成と
比較して回路規模が大きくなることもなくコスト増加に
つながらない、音声帯域拡張装置及び音声帯域拡張方法
を提供することを目的とする。又、本発明は、小さな回
路規模の構成により上記の目的を達成する音声帯域拡張
装置及び音声帯域拡張方法を提供することを目的とす
る。
[0010] The present invention also provides a voice band extending apparatus and a voice signal, in which a circuit is made up of digital parts and digital processing is performed, so that performance variations do not occur due to variations in parts constituting the circuit or temperature characteristics. An object of the present invention is to provide a band extension method. It is another object of the present invention to provide an audio band extending apparatus and an audio band extending method which do not cause sound quality deterioration even if the audio signal processing by the audio signal reproducing apparatus is repeated. It is a further object of the present invention to provide an audio band extending apparatus and an audio band extending method which do not increase the circuit size and do not increase the cost as compared with the analog circuit structure even if the high-accuracy filter is employed. And It is another object of the present invention to provide a voice band extending apparatus and a voice band extending method which achieve the above object with a small circuit scale configuration.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に記載
の発明は、入力した帯域A(Aは任意の帯域)の音声信
号を2倍以上のサンプリング周波数でオーバーサンプリ
ングし且つ折り返し雑音を除去する低域通過フィルタ
と、時間TBを単位として前記低域通過フィルタの出力
信号を区切り、時間TB(TBは任意の値)毎の前記低
域通過フィルタの出力信号の前記帯域A内でのスペクト
ルを解析し、解析の結果を示す解析結果信号を出力する
スペクトル解析手段と、前記低域通過フィルタの出力信
号を入力し、非線形処理をした出力信号を出力する非線
形手段と、ガウス分布と釣鐘型分布との間の任意の分布
の確率密度分布を有する出力信号を生成するディザ生成
手段と、前記帯域Aより高域の周波数帯域である帯域B
(Bは帯域Aより高域の任意の帯域)の成分を通過させ
る第1のフィルタと、前記解析結果信号に応じて1/f
特性(fは周波数)から1/f特性までの間の領域に
おいて周波数特性を変化させる第2のフィルタとを有
し、前記非線形手段の出力信号及び前記ディザ生成手段
の出力信号を入力し前記第1のフィルタ及び前記第2の
フィルタに通すフィルタ手段と、前記解析結果信号に応
じて前記フィルタ手段の出力信号の出力レベルを制御す
るレベル制御手段と、前記レベル制御手段により制御さ
れた前記フィルタ手段の出力信号を前記低域通過フィル
タの出力信号に加算し、加算信号を出力する加算手段
と、を具備することを特徴とする音声帯域拡張装置であ
る。
According to a first aspect of the present invention, an audio signal of an input band A (A is an arbitrary band) is oversampled at a sampling frequency of twice or more and aliasing noise is reduced. The output signal of the low-pass filter is separated from the low-pass filter to be removed and the output signal of the low-pass filter in units of time TB. A spectrum analyzing means for analyzing a spectrum and outputting an analysis result signal indicating a result of the analysis, a non-linear means for receiving an output signal of the low-pass filter and outputting an output signal subjected to a non-linear processing, a Gaussian distribution and a bell Dither generating means for generating an output signal having a probability density distribution of an arbitrary distribution between the band distribution and a band distribution which is a frequency band higher than the band A
(B is an arbitrary band higher than the band A), and a 1 / f filter according to the analysis result signal.
Characteristics (f is the frequency) and a second filter for changing the frequency characteristic in the region of between up to 1 / f 2 characteristic, the output signal of the output signal and said dither generating means of said non-linear means the Filter means for passing the first filter and the second filter, level control means for controlling the output level of the output signal of the filter means in accordance with the analysis result signal, and the filter controlled by the level control means Means for adding an output signal of the means to an output signal of the low-pass filter, and outputting an addition signal.

【0012】本発明は、スペクトル解析手段の解析結果
に基づいて、入力手段に非線形手段の出力信号及びディ
ザ生成手段の出力信号を適切なレベル及び適切な周波数
特性で加算する。これにより、入力信号のスペクトル分
布に応じたスペクトル分布の高周波成分を加算する故
に、より自然な音を生成する音声帯域拡張装置を実現す
ることが出来るという作用を有する。
According to the present invention, the output signal of the non-linear means and the output signal of the dither generation means are added to the input means at an appropriate level and an appropriate frequency characteristic based on the analysis result of the spectrum analysis means. Thereby, since the high-frequency components of the spectrum distribution according to the spectrum distribution of the input signal are added, it is possible to realize a voice band extending apparatus that generates a more natural sound.

【0013】「帯域A」の値は任意である。例えば帯域
Aは20kHz以下の帯域である。「時間TB」の値は
任意である。例えば時間TBは2048/(44.1k
Hz×2)=23msである(サンプリング周波数fs
=44.1kHz、オーバーサンプリング率p=2、ス
ペクトル解析のサンプリングデータ数を2048個とす
る)。「帯域B」の値は任意である。例えば帯域Bは2
0kHzから40kHzの帯域である。「ディザ生成手
段」は、ランダム又はランダムに近い信号の発生手段を
意味する。「確率密度分布」は、振幅レベルを横軸とし
各振幅レベルの発生頻度を縦軸とする離散値グラフを言
う。時間TBは、ディザ生成手段の出力信号が無限のサ
ンプル数での確率密度分布にほぼ近づく程度に十分長い
時間であることが好ましい。「ガウス分布と釣鐘型分布
との間の分布」とは、確率密度分布を示すグラフ上で、
ガウス分布と釣鐘型分布との間の領域(ガウス分布及び
釣鐘型分布を含む。)に当該分布曲線がほぼ含まれてい
る分布を言う。好ましくは、分布はガウス分布に近い釣
鐘型分布(ベル型分布)である。
The value of "Band A" is arbitrary. For example, the band A is a band of 20 kHz or less. The value of “time TB” is arbitrary. For example, the time TB is 2048 / (44.1k
Hz × 2) = 23 ms (sampling frequency fs
= 44.1 kHz, oversampling rate p = 2, and the number of sampling data for spectrum analysis is 2048). The value of “band B” is arbitrary. For example, band B is 2
It is a band from 0 kHz to 40 kHz. "Dither generation means" means means for generating a random or near random signal. “Probability density distribution” refers to a discrete value graph in which the horizontal axis represents the amplitude level and the vertical axis represents the frequency of occurrence of each amplitude level. The time TB is preferably a sufficiently long time so that the output signal of the dither generation means substantially approaches the probability density distribution with an infinite number of samples. "Distribution between Gaussian distribution and bell-shaped distribution" means, on a graph showing the probability density distribution,
A distribution in which the distribution curve is substantially included in a region between the Gaussian distribution and the bell-shaped distribution (including the Gaussian distribution and the bell-shaped distribution). Preferably, the distribution is a bell-shaped distribution close to a Gaussian distribution (bell-shaped distribution).

【0014】「非線形手段」は、入力信号を一定の非線
形回路に通して高周波成分を発生させる手段を意味す
る。「非線形手段」の伝達関数は任意である。好ましく
は、非線形手段は全波整流回路又は半波整流回路であ
る。入力信号sinxを入力した全波整流回路である非
線形手段の出力信号は、下記の通りである。
"Non-linear means" means means for passing an input signal through a certain non-linear circuit to generate a high-frequency component. The transfer function of the "non-linear means" is arbitrary. Preferably, the non-linear means is a full-wave rectifier circuit or a half-wave rectifier circuit. The output signal of the non-linear means which is a full-wave rectifier circuit to which the input signal sinx is input is as follows.

【0015】[0015]

【数式1】 [Formula 1]

【0016】同様に、入力信号sinxを入力した半波
整流回路である非線形手段の出力信号は、下記の通りで
ある。
Similarly, the output signal of the non-linear means which is a half-wave rectifier circuit to which the input signal sinx is input is as follows.

【0017】[0017]

【数式2】 [Formula 2]

【0018】「1/f特性(fは周波数)から1/f
特性までの間の領域において」とは、周波数特性を示す
座標上で、1/f特性(fは周波数)と1/f特性と
の間の領域(1/f特性及び1/f特性を含む。)に
当該周波数特性がほぼ含まれている特性を言う。「周波
数特性を変化させる」構成は、例えば1/f特性のフィ
ルタと1/f特性のフィルタとを二者択一的にスイッ
チする構成であってもよく、例えば1/f特性のフィル
タの出力信号と1/f特性のフィルタの出力信号との
加算比率をすこしずつ変化させる構成であってもよい。
From the 1 / f characteristic (f is frequency), 1 / f 2
The "in the region between the up characteristics, on coordinates showing a frequency characteristic, 1 / f characteristic (f is frequency) domain (1 / f characteristic and 1 / f 2 characteristic between the 1 / f 2 characteristic Is included). The configuration for “changing the frequency characteristic” may be, for example, a configuration in which a 1 / f characteristic filter and a 1 / f 2 characteristic filter are switched alternatively. the addition ratio of the output signal of the filter output signal and the 1 / f 2 characteristic may be configured to vary little by little.

【0019】「フィルタ手段」は、例えば前記非線形手
段の出力信号及び前記ディザ生成手段の出力信号をそれ
ぞれフィルタに通し、それぞれのフィルタの出力信号を
別個に出力しても良いし、例えば入力した前記非線形手
段の出力信号及び前記ベル型ディザ生成手段の出力信号
を加算した後フィルタに通し、加算された出力信号を出
力しても良い。前者は前記非線形手段の出力信号が通過
するフィルタの特性と前記ディザ生成手段の出力信号が
通過するフィルタの特性とを別個独立に決定出来る故
に、入力信号のスペクトル分布に、より適合したスペク
トル分布を有する高周波成分を付加することが出来る。
一方、後者は前記非線形手段の出力信号と前記ディザ生
成手段の出力信号とをまとめてフィルタに通す故に、回
路規模が小さくなり、且つ周波数特性制御及びレベル制
御を、より簡素化することが出来る。
The "filter means" may, for example, pass the output signal of the non-linear means and the output signal of the dither generation means through filters, and output the output signals of the respective filters separately. The output signal of the non-linear means and the output signal of the bell-shaped dither generating means may be added and then passed through a filter to output the added output signal. The former can determine the characteristics of the filter through which the output signal of the non-linear means passes and the characteristics of the filter through which the output signal of the dither generation means passes independently, so that a spectrum distribution more suitable for the spectrum distribution of the input signal is obtained. High frequency components can be added.
On the other hand, in the latter, since the output signal of the non-linear means and the output signal of the dither generation means are collectively passed through a filter, the circuit scale is reduced, and the frequency characteristic control and the level control can be further simplified.

【0020】フィルタ手段は、入力信号を第1のフィル
タに通した後第2のフィルタに通す構成でも良く、入力
信号を第2のフィルタに通した後第1のフィルタに通す
構成でも良い。又、第1のフィルタと第2のフィルタと
の間に他の構成要素(例えばレベル制御手段等)を介在
させても良い。又、第1のフィルタと第2のフィルタが
分離できない様に一体化されていても良い。
The filter means may be configured to pass the input signal through the first filter and then through the second filter, or may be configured to pass the input signal through the second filter and then through the first filter. Further, another component (for example, a level control unit) may be interposed between the first filter and the second filter. Further, the first filter and the second filter may be integrated so that they cannot be separated.

【0021】「レベル制御手段」は、加算手段によって
加算されるそれぞれの出力信号のレベルを結果として制
御すれば良い。例えば、非線形手段の入力信号、非線形
手段の出力信号若しくはフィルタ手段の入力信号、ディ
ザ生成手段の出力信号若しくはフィルタ手段の入力信
号、又はそれぞれのフィルタ手段の出力信号のレベルを
制御する手段を含む。
The "level control means" may control the level of each output signal added by the addition means as a result. For example, it includes means for controlling the level of the input signal of the non-linear means, the output signal of the non-linear means or the input signal of the filter means, the output signal of the dither generation means or the input signal of the filter means, or the output signal of each filter means.

【0022】本発明の請求項2に記載の発明は、前記レ
ベル制御手段が、前記フィルタ手段の出力信号の中の前
記非線形手段の出力信号に基づく成分と、前記フィルタ
手段の出力信号の中の前記ディザ生成手段の出力信号に
基づく成分とをそれぞれ別個にレベル制御することを特
徴とする請求項1に記載の音声帯域拡張装置である。
According to a second aspect of the present invention, the level control means includes a component based on an output signal of the non-linear means in an output signal of the filter means, and a component in the output signal of the filter means. 2. The voice band extending apparatus according to claim 1, wherein a level based on a component based on an output signal of said dither generating means is separately controlled.

【0023】本発明は、スペクトル解析手段の解析結果
に基づいて、入力手段に非線形手段の出力信号及びディ
ザ生成手段の出力信号をそれぞれ別個に適切にレベル制
御する。これにより、入力信号のスペクトル分布に応じ
たスペクトル分布の高周波成分を加算する故に、より自
然な音を生成する音声帯域拡張装置を実現することが出
来るという作用を有する。
According to the present invention, the output signal of the non-linear means and the output signal of the dither generating means are separately and appropriately controlled by the input means based on the analysis result of the spectrum analyzing means. Thereby, since the high-frequency components of the spectrum distribution according to the spectrum distribution of the input signal are added, it is possible to realize a voice band extending apparatus that generates a more natural sound.

【0024】「別個にレベル制御する」とは、別個にレ
ベル制御することが出来れば良い。例えば連動させてレ
ベル制御することと別個にレベル制御することをユーザ
が選択可能な音声帯域拡張装置、又は入力された音声信
号に応じて連動させてレベル制御することと別個にレベ
ル制御することを自動的に選択する音声帯域拡張装置を
含む。
"Independent level control" means that the level can be controlled separately. For example, an audio band extending device that allows the user to select that the level control is performed separately from the level control in conjunction, or that the level control is separately performed in conjunction with the level control in accordance with the input audio signal. Includes voice band extender that is automatically selected.

【0025】本発明の請求項3に記載の発明は、前記第
1のフィルタが前記帯域Bを通過帯域に含む帯域通過フ
ィルタ又は高域通過フィルタであって、その低域側の遮
断周波数又は遮断周波数特性の少なくともいずれか一方
を前記解析結果信号に応じて切り換えることを特徴とす
る請求項1又は請求項2に記載の音声帯域拡張装置であ
る。
According to a third aspect of the present invention, the first filter is a band-pass filter or a high-pass filter that includes the band B in a pass band, and a cut-off frequency or cut-off on a lower side thereof. 3. The voice band extending apparatus according to claim 1, wherein at least one of frequency characteristics is switched according to the analysis result signal.

【0026】本発明は、スペクトル解析手段の解析結果
に基づいて、第1のフィルタの低域遮断周波数又は遮断
周波数特性の少なくともいずれか一方を制御することに
より、帯域Aの入力信号とこれに付加する帯域Bの高周
波成分とが接するポイント(帯域Aと帯域Bが接する周
波数。例えば20kHzである。)でのそれぞれの周波
数成分のレベルの大きさ及び接するポイントを挟んだそ
れぞれの周波数分布(スペクトルアナライザによりフー
リエ展開をした結果である、周波数軸を横軸とし周波数
成分のレベルを縦軸とするグラフ上での傾き。)のつな
ぎを滑らかにすることが出来る。これにより、スペクト
ル分布が例えば20kHzを超えて自然に延びる周波数
特性を有する出力信号を生成することが出来る故に、よ
り自然な音を生成する音声帯域拡張装置を実現すること
が出来るという作用を有する。
According to the present invention, by controlling at least one of the low-frequency cutoff frequency and the cutoff frequency characteristic of the first filter based on the analysis result of the spectrum analysis means, the input signal in the band A and the additional signal At the point where the high-frequency component of the band B contacts (the frequency at which the band A and the band B contact each other, for example, 20 kHz), and the respective frequency distributions (spectral analyzers) sandwiching the contact point. (A gradient on a graph with the frequency axis as the horizontal axis and the level of the frequency component as the vertical axis), which is the result of Fourier expansion, can be performed smoothly. As a result, it is possible to generate an output signal having a frequency characteristic having a spectrum distribution that naturally extends beyond, for example, 20 kHz, and thus has an effect of realizing a voice band extending apparatus that generates a more natural sound.

【0027】好ましくは、その低域側の遮断周波数及び
遮断周波数特性の両方を前記解析結果信号に応じて切り
換える。両方を切り換えることにより、両者が接するポ
イントでの周波数特性の乱れ(当該ポイントでスペクト
ル(周波数成分)が極大値(又は極小値)を取る等)を
抑えることが出来、より自然な音を生成する音声帯域拡
張装置を実現することが出来るという作用を有する。
Preferably, both the cutoff frequency and the cutoff frequency characteristic on the lower frequency side are switched according to the analysis result signal. By switching between the two, disturbance of the frequency characteristics at the point where they are in contact (such as the spectrum (frequency component) taking a maximum value (or a minimum value) at the point) can be suppressed, and a more natural sound is generated. This has the effect of realizing a voice band extending device.

【0028】本発明の請求項4に記載の発明は、前記第
1のフィルタは前記帯域Aと前記帯域Bを通過帯域に含
み、前記第1のフィルタの出力信号に含まれる前記帯域
Aの成分のエネルギーレベルと前記第1のフィルタの出
力信号に含まれる前記帯域Bの成分のエネルギーレベル
との比が一定の値に近づく様に、前記第1のフィルタの
特性が変化することを特徴とする請求項1から請求項3
のいずれかの請求項に記載の音声帯域拡張装置である。
According to a fourth aspect of the present invention, the first filter includes the band A and the band B in a pass band, and a component of the band A included in an output signal of the first filter. The characteristic of the first filter is changed so that the ratio between the energy level of the first filter and the energy level of the component of the band B included in the output signal of the first filter approaches a constant value. Claims 1 to 3
A voice band extending apparatus according to any one of claims 1 to 4.

【0029】本発明は、前記帯域Aの成分のエネルギー
レベルと前記帯域Bの成分のエネルギーレベルとの比が
一定の値に近づく様に、第1のフィルタの周波数特性を
制御する。例えば、帯域Aの入力信号とこれに付加する
帯域Bの高周波成分とが接するポイントでのそれぞれの
周波数成分のレベルの大きさを一致させるようにレベル
制御を行い、且つ前記帯域Aの成分のエネルギーレベル
と前記帯域Bの成分のエネルギーレベルとの比が一定の
値に出来るだけ近づく様に第1のフィルタの周波数特性
を変化させる。これにより、本発明は、より自然な音を
生成する音声帯域拡張装置を実現することが出来るとい
う作用を有する。
According to the present invention, the frequency characteristic of the first filter is controlled such that the ratio between the energy level of the component of the band A and the energy level of the component of the band B approaches a constant value. For example, level control is performed so that the level of each frequency component at the point where the input signal of the band A and the high frequency component of the band B added thereto are in contact with each other, and the energy of the component of the band A is controlled. The frequency characteristic of the first filter is changed so that the ratio between the level and the energy level of the component of the band B approaches a constant value as much as possible. As a result, the present invention has an effect that it is possible to realize a voice band extending device that generates a more natural sound.

【0030】本発明の請求項5に記載の発明は、前記非
線形手段、前記ディザ生成手段、前記フィルタ手段、前
記レベル制御手段又は前記加算手段は、前記非線形手段
の出力信号に基づく前記加算信号の成分と前記ディザ生
成手段の出力信号に基づく前記加算信号の成分との前記
帯域A又は前記帯域Bの少なくともいずれか一方におけ
るエネルギーレベルの比を前記解析結果信号に応じて変
化させることを特徴とする請求項1から請求項4のいず
れかの請求項に記載の音声帯域拡張装置である。
According to a fifth aspect of the present invention, the non-linear means, the dither generation means, the filter means, the level control means or the addition means may be configured to output the sum signal based on an output signal of the non-linear means. A ratio of an energy level of a component and a component of the addition signal based on an output signal of the dither generation means in at least one of the band A and the band B is changed according to the analysis result signal. An audio band extending apparatus according to any one of claims 1 to 4.

【0031】本発明は、前記非線形手段の出力信号に基
づく成分と前記ディザ生成手段に基づく成分との帯域A
(又は帯域B、又は帯域A及びB)におけるエネルギー
レベルの比を解析結果信号に応じて変化させる。例え
ば、帯域Aに含まれる2個の周波数帯域である低周波帯
域及び高周波帯域での入力信号のエネルギーレベルを解
析する(スペクトル解析手段による解析)。次に、非線
形手段の出力信号とディザ生成手段の出力信号とを加算
した信号の2個の帯域(低周波帯域及び高周波帯域)で
のエネルギーレベルの比が、上記入力信号のエネルギー
レベルの比に一致する様に、前記非線形手段の出力信号
と前記ディザ生成手段の出力信号との加算比率を変化さ
せる。
According to the present invention, the band A between the component based on the output signal of the non-linear means and the component based on the dither generating means is used.
The energy level ratio in (or band B or bands A and B) is changed according to the analysis result signal. For example, the energy levels of the input signals in the low frequency band and the high frequency band, which are two frequency bands included in the band A, are analyzed (analysis by the spectrum analysis unit). Next, the ratio of the energy level of the signal obtained by adding the output signal of the non-linear means and the output signal of the dither generating means in two bands (low-frequency band and high-frequency band) is equal to the energy level ratio of the input signal. The addition ratio of the output signal of the non-linear means and the output signal of the dither generation means is changed so as to match.

【0032】このように加算比率を制御された非線形手
段の出力信号及びディザ生成手段の出力信号の帯域Bの
周波数成分を入力信号に加算する。これにより、本発明
は、入力信号のスペクトル分布を類似するスペクトル分
布の擬似信号を生成することが出来、当該擬似信号の高
周波成分を入力信号に加えることにより、より自然な音
を生成する音声帯域拡張装置を実現することが出来ると
いう作用を有する。
The frequency component of the band B of the output signal of the non-linear means and the output signal of the dither generation means whose addition ratio is controlled is added to the input signal. Accordingly, the present invention can generate a pseudo signal having a spectrum distribution similar to the spectrum distribution of the input signal, and add a high-frequency component of the pseudo signal to the input signal to generate a more natural sound. This has the effect that an extension device can be realized.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施をするための
最良の形態を具体的に示した実施例について図面ととも
に記載する。 《実施例1》図1は本発明の実施例1の音声帯域拡張装
置のブロック図を示す。図1において、101は入力端
子、102はオーバーサンプリング型LPF(オーバー
サンプリング型低域通過フィルタ)、103はスペクト
ル解析回路、104は非線形回路、105はディザ発生
回路、106はフィルタ、107はフィルタ、108は
レベル制御回路、109はレベル制御回路、110は加
算回路、111は加算回路、112は出力端子、113
は遅延回路である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a preferred embodiment of the present invention. << Embodiment 1 >> FIG. 1 is a block diagram of a voice band extending apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, 101 is an input terminal, 102 is an oversampling LPF (oversampling low-pass filter), 103 is a spectrum analysis circuit, 104 is a non-linear circuit, 105 is a dither generation circuit, 106 is a filter, 107 is a filter, 108 is a level control circuit, 109 is a level control circuit, 110 is an addition circuit, 111 is an addition circuit, 112 is an output terminal, 113
Is a delay circuit.

【0034】実施例1の音声帯域拡張装置は、20Hz
〜20kHz(帯域Aに相当する。)の帯域の入力信号
に、20kHz〜40kHz(帯域Bに相当する。)の
高周波成分を付加することにより、より自然な響きを有
する音声信号を出力する。入力信号はサンプリング周波
数fsのデジタル音声信号であり、オーバーサンプリン
グ型低域通過フィルタ102内のオーバーサンプリング
回路以降の処理においては、信号処理のサンプリングク
ロックは全てp・fsである(ディザ発生回路105等
も含む。)。本実施例においてはfs=44.1kH
z、p=2、p・fs=88.2kHzである。
The voice band extending apparatus of the first embodiment is
By adding a high-frequency component of 20 kHz to 40 kHz (corresponding to band B) to an input signal in a band of 20 kHz (corresponding to band A), an audio signal having a more natural sound is output. The input signal is a digital audio signal having a sampling frequency fs, and in the processing after the oversampling circuit in the oversampling type low-pass filter 102, all sampling clocks for the signal processing are p · fs (the dither generation circuit 105 and the like). Also included). In this embodiment, fs = 44.1 kHz.
z, p = 2, and p · fs = 88.2 kHz.

【0035】実施例1の音声帯域拡張装置の入力信号の
スペクトル強度の周波数特性を図2に、出力信号のスペ
クトル強度の周波数特性を図3に模式的に示す。音声帯
域拡張装置は、入力された音声デジタル信号(図2)に
拡張信号(帯域Bの高周波成分)を、スペクトル特性上
で滑らかにつながるように加算している(図3)。即
ち、本実施例の音声信号帯域拡張装置から出力されるデ
ジタル信号のスペクトルは、入力されたデジタル信号の
帯域A内の最高周波数でのスペクトル20と、加算され
た拡張信号の帯域B内の最低周波数でのスペクトル21
とを一致させた後、帯域Bのスペクトルの傾斜22を帯
域A内のスペクトルの傾斜と同じくして連続させてい
る。
FIG. 2 schematically shows the frequency characteristics of the spectrum intensity of the input signal and FIG. 3 shows the frequency characteristics of the spectrum intensity of the output signal of the voice band extending apparatus of the first embodiment. The audio band extending apparatus adds an extended signal (high-frequency component of band B) to the input audio digital signal (FIG. 2) so as to be smoothly connected on a spectrum characteristic (FIG. 3). That is, the spectrum of the digital signal output from the audio signal band extending apparatus of the present embodiment has a spectrum 20 at the highest frequency within the band A of the input digital signal and a spectrum 20 at the highest frequency within the band B of the added extended signal. Spectrum 21 at frequency
After that, the slope 22 of the spectrum in the band B is made continuous like the slope of the spectrum in the band A.

【0036】入力端子101を通じてデジタル音声信号
が入力される。この信号がコンパクトディスク(CD)
から再生されたものであれば、サンプリング周波数(f
s)44.1kHz、語長16ビットの信号である。オ
ーバーサンプリング型低域通過フィルタ102は、入力
端子101に入力された信号を入力し、入力信号のサン
プリング周波数をp倍(pは正の整数)し、且つ不要な
帯域を減衰させる。pは2以上(通常は偶数)で、入力
信号のサンプリング周波数fsの2分の1以上の帯域を
60dB以上減衰させる。
A digital audio signal is input through the input terminal 101. This signal is a compact disc (CD)
From the sampling frequency (f
s) This is a signal of 44.1 kHz and a word length of 16 bits. The oversampling low-pass filter 102 receives a signal input to the input terminal 101, multiplies the sampling frequency of the input signal by p (p is a positive integer), and attenuates unnecessary bands. p is 2 or more (usually an even number), and attenuates a band of 1/2 or more of the sampling frequency fs of the input signal by 60 dB or more.

【0037】本実施例においては、オーバーサンプリン
グ型低域通過フィルタ102はオーバーサンプリング率
p=2(fs=44.1kHz)である。即ち、入力信
号を周波数2fs=88.2kHzでオーバーサンプリ
ングする。例えば実施例の音声帯域拡張装置の後にデジ
タルアナログ変換装置を接続して、デジタルアナログ変
換した音声信号を出力する場合等においては、もっと大
きな値であるオバーサンプリング率pを採用してもよい
(例えばp=64)。このような場合、拡張される音声
信号の帯域Bはfs/2〜pfs/2よりも狭く、例え
ばfs/2〜fsである。高域をカットしたオーバーサ
ンプリング信号は、遅延回路113、スペクトル解析回
路103、非線形回路104に伝送される。
In this embodiment, the oversampling type low-pass filter 102 has an oversampling rate p = 2 (fs = 44.1 kHz). That is, the input signal is oversampled at a frequency of 2fs = 88.2 kHz. For example, in a case where a digital-to-analog converter is connected after the audio band extender of the embodiment and a digital-to-analog converted audio signal is output, an oversampling rate p that is a larger value may be adopted (for example, p = 64). In such a case, the band B of the extended audio signal is narrower than fs / 2 to pfs / 2, for example, fs / 2 to fs. The oversampling signal whose high frequency has been cut is transmitted to the delay circuit 113, the spectrum analysis circuit 103, and the nonlinear circuit 104.

【0038】スペクトル解析回路103は、高域をカッ
トしたオーバーサンプリング信号を入力し、そのスペク
トルを解析し、解析結果信号を出力する。解析結果信号
は、フィルタ106及び107、レベル制御回路108
及び109に伝送される。非線形回路104は、高域を
カットしたオーバーサンプリング信号を入力し、入力信
号を非線形処理して高周波成分を含む信号を出力する。
非線形回路104の出力信号は、フィルタ106に入力
される。
The spectrum analysis circuit 103 receives the oversampling signal from which the high frequency band has been cut, analyzes the spectrum thereof, and outputs an analysis result signal. The analysis result signal is supplied to the filters 106 and 107, the level control circuit 108
And 109. The non-linear circuit 104 receives the oversampling signal from which the high frequency has been cut, performs non-linear processing on the input signal, and outputs a signal containing a high-frequency component.
The output signal of the nonlinear circuit 104 is input to the filter 106.

【0039】フィルタ106は、非線形回路104の出
力信号と解析結果信号とを入力し、解析結果信号に基づ
いて選択されたフィルタに非線形回路104の出力信号
を通す。具体的には、フィルタ106は、非線形回路1
04の出力信号のfs/2以下の周波数成分をカットし
(ハイパスフィルタ)、且つスペクトル解析回路103
の出力信号(解析結果信号)に基づいてfs/2以上の
帯域において非線形回路104の出力信号を1/f特性
又は1/f特性のフィルタ(低域通過フィルタ)に通
して出力する。レベル制御回路108は、フィルタ10
6の出力信号と解析結果信号とを入力し、解析結果信号
に基づいて選択された増幅率でフィルタ106の出力信
号を増幅する。
The filter 106 receives the output signal of the nonlinear circuit 104 and the analysis result signal and passes the output signal of the nonlinear circuit 104 to a filter selected based on the analysis result signal. Specifically, the filter 106 includes the nonlinear circuit 1
04 cuts the frequency component of fs / 2 or less of the output signal (high-pass filter), and the spectrum analysis circuit 103
The output signal of the nonlinear circuit 104 is passed through a filter (low-pass filter) having a 1 / f characteristic or a 1 / f 2 characteristic in a band of fs / 2 or more based on the output signal (analysis result signal). The level control circuit 108
6 and the analysis result signal, and amplifies the output signal of the filter 106 at an amplification factor selected based on the analysis result signal.

【0040】ディザ発生回路105は、ベル分布型(釣
鐘型)の確率密度を有するノイズ信号(ベル型ディザ信
号)を発生する。フィルタ107は、ノイズ信号と解析
結果信号とを入力し、解析結果信号に基づいて選択され
たフィルタにノイズ信号を通す。具体的には、フィルタ
107はディザ発生回路105の出力信号のfs/2以
下の周波数成分をカットし(ハイパスフィルタ)、且つ
スペクトル解析回路103の出力信号(解析結果信号)
に基づいてfs/2以上の帯域においてディザ発生回路
105の出力信号を1/f特性又は1/f特性のフィ
ルタ(低域通過フィルタ)に通して出力する。レベル制
御回路109は、フィルタ107の出力信号と解析結果
信号とを入力し、解析結果信号に基づいて選択された増
幅率でフィルタ107の出力信号を増幅する。
The dither generation circuit 105 generates a noise signal (bell-shaped dither signal) having a bell-distribution (bell-shaped) probability density. The filter 107 receives the noise signal and the analysis result signal, and passes the noise signal to a filter selected based on the analysis result signal. Specifically, the filter 107 cuts a frequency component of fs / 2 or less from the output signal of the dither generation circuit 105 (high-pass filter), and outputs the signal (analysis result signal) of the spectrum analysis circuit 103.
And outputs the output signal of the dither generation circuit 105 through a 1 / f characteristic or 1 / f 2 characteristic filter (low-pass filter) in a band equal to or higher than fs / 2. The level control circuit 109 receives the output signal of the filter 107 and the analysis result signal, and amplifies the output signal of the filter 107 at an amplification factor selected based on the analysis result signal.

【0041】加算回路110は、レベル制御回路108
及び109の出力信号を入力し、加算し、加算結果を出
力する。遅延回路113は、高域をカットしたオーバー
サンプリング信号を入力し、遅延させて出力する。高域
をカットしたオーバーサンプリング信号がスペクトル解
析回路103、非線形回路104、加算器110等を通
って加算器111に入力される経路と、高域をカットし
たオーバーサンプリング信号が遅延回路113を通って
加算器111に入力される経路との遅延時間が等しくな
る様に、遅延回路113における遅延時間が設定されて
いる。
The adder circuit 110 includes a level control circuit 108
And 109 are input, added, and the result of addition is output. The delay circuit 113 receives the oversampling signal from which the high frequency has been cut, delays the signal, and outputs the delayed signal. The path where the oversampling signal whose high frequency has been cut is input to the adder 111 through the spectrum analysis circuit 103, the nonlinear circuit 104, the adder 110 and the like, and the oversampling signal whose high frequency has been cut out passes through the delay circuit 113. The delay time in the delay circuit 113 is set so that the delay time with the path input to the adder 111 is equal.

【0042】加算回路111は、遅延回路113の出力
信号と加算器110の出力信号とを加算し、加算結果を
出力する。出力端子112は、加算器111の加算結果
を出力する。上記の様に、本実施例の音声帯域拡張装置
は、入力信号の持つ帯域以上のスペクトルを持つ高周波
を発生させ、入力信号の高域スペクトル強度に応じてこ
の発生させた高周波成分を入力信号に付加することで音
声帯域を拡張する。
The adder circuit 111 adds the output signal of the delay circuit 113 and the output signal of the adder 110, and outputs an addition result. The output terminal 112 outputs the addition result of the adder 111. As described above, the voice band extending apparatus according to the present embodiment generates a high frequency having a spectrum equal to or higher than the band of the input signal, and converts the generated high frequency component to the input signal in accordance with the high frequency spectrum intensity of the input signal. The voice band is extended by adding.

【0043】以下、個々のブロックを詳細に説明する。
オーバーサンプリング型低域通過フィルタ102(実施
例においてはp=2)は、オーバーサンプリング回路と
デジタル低域通過フィルタとを有する。最初に、オーバ
ーサンプリング回路は、サンプリング周期TS/2(=
1/(2fs))で入力信号とゼロデータとを交互に出
力することにより、サンプリング周波数2fsを有する
音声デジタル信号を生成する。
Hereinafter, each block will be described in detail.
The oversampling low-pass filter 102 (p = 2 in the embodiment) includes an oversampling circuit and a digital low-pass filter. First, the oversampling circuit performs the sampling cycle TS / 2 (=
An audio digital signal having a sampling frequency of 2 fs is generated by alternately outputting an input signal and zero data at 1 / (2 fs)).

【0044】次に、サンプリング周波数2fsを有する
音声デジタル信号をデジタル低域通過フィルタに通す。
デジタル低域通過フィルタは、(a)周波数0〜0.4
5fsの通過帯域と、(b)周波数0.54fs〜fs
の阻止帯域と、(c)周波数fs以上で60dB以上の
減衰量とを有している。デジタル低域通過フィルタは、
入力音声デジタル信号を低域通過ろ波し、上記オーバー
サンプリング処理により発生した折り返し雑音を除去す
る。以上の構成により、オーバーサンプリング型低域通
過フィルタ102は、入力信号を2倍の周波数でオーバ
ーサンプリングし、且つ実質的に入力音声デジタル信号
の持つ有効な帯域(周波数0〜0.45fs)のみを通
過させる。
Next, the audio digital signal having a sampling frequency of 2 fs is passed through a digital low-pass filter.
The digital low-pass filter has (a) frequency 0 to 0.4
5 fs pass band and (b) frequency 0.54 fs to fs
And (c) an attenuation of 60 dB or more at a frequency of fs or more. Digital low-pass filters
The input audio digital signal is low-pass filtered to remove aliasing noise generated by the oversampling process. With the above configuration, the oversampling type low-pass filter 102 oversamples the input signal at twice the frequency, and substantially converts only the effective band (frequency 0 to 0.45 fs) of the input audio digital signal. Let it pass.

【0045】図4は、実施例1におけるスペクトル解析
回路103の構成を示す。スペクトル解析回路103は
FFT回路(fast Fourier Transf
orm回路)41と、データ選択回路42と、重み付け
加算回路43とを具備する。FFT回路41は、FFT
演算法を用いて、入力される音声デジタル信号を高速フ
ーリエ変換処理する。例えば周波数分解能数が1024
であれば2048個毎のデータに基づいて、即ちスペク
トル解析の単位時間TB=2048/(p・fs)=2
048/(2×44.1kHz)=23.2ms毎に各
1024個のスペクトル強度を演算してデータ選択回路
42に出力する(サンプリング周波数fs=44.1k
Hz。オーバーサンプリング率p=2)。
FIG. 4 shows a configuration of the spectrum analysis circuit 103 in the first embodiment. The spectrum analysis circuit 103 includes an FFT circuit (fast Fourier Transf).
orm circuit) 41, a data selection circuit 42, and a weighting addition circuit 43. The FFT circuit 41
The input audio digital signal is subjected to fast Fourier transform processing using an arithmetic method. For example, if the frequency resolution number is 1024
Then, based on the data of every 2048 pieces, that is, the unit time TB of the spectrum analysis = 2048 / (p · fs) = 2
048 / (2 × 44.1 kHz) = Calculate 1024 spectral intensities every 23.2 ms and output to the data selection circuit 42 (sampling frequency fs = 44.1 k)
Hz. Oversampling rate p = 2).

【0046】次いで、データ選択回路42は、入力され
る周波数fs/1024毎のスペクトル強度に基づい
て、例えば周波数fs/4〜1.26fs/4(11k
Hz〜13.9kHz)の帯域に該当するスペクトル強
度のデータ、周波数1.26fs/4〜1.59fs/
4(13.9kHz〜17.5kHz)の帯域に該当す
るスペクトル強度のデータ、及び周波数1.59fs/
4〜2fs/4(17.5kHz〜22kHz)の帯域
に該当するスペクトル強度のデータを選択的に抽出して
重み付け加算回路43に出力する。1.26=2の3乗
根、1.59=(2の3乗根)の2乗である。
Next, the data selection circuit 42, based on the input spectrum intensity for each frequency fs / 1024, for example, frequency fs / 4 to 1.26fs / 4 (11k
Hz to 13.9 kHz), data of the spectrum intensity corresponding to the band of frequency 1.26 fs / 4 to 1.59 fs /
4 (13.9 kHz to 17.5 kHz), data of the spectrum intensity corresponding to the band, and a frequency of 1.59 fs /
The spectrum intensity data corresponding to the band of 4 to 2 fs / 4 (17.5 kHz to 22 kHz) is selectively extracted and output to the weighting addition circuit 43. 1.26 = 3rd root of 2; 1.59 = (3rd root of 2).

【0047】重み付け加算回路43は、抽出された各ス
ペクトル強度のデータに所定の重み付け係数を掛け、掛
け合わせた結果の各データを加算することにより、入力
される音声デジタル信号の周波数fs/4〜1.26f
s/4(11kHz〜13.9kHz)の帯域全体のス
ペクトル強度(エネルギーレベル)L1、周波数1.2
6fs/4〜1.59fs/4(13.9kHz〜1
7.5kHz)の帯域全体のスペクトル強度(エネルギ
ーレベル)L2、及び周波数1.59fs/4〜2fs
/4(17.5kHz〜22kHz)の帯域全体のスペ
クトル強度(エネルギーレベル)L3を算出し出力す
る。この3個の帯域のスペクトル強度L1、L2及びL
3の大きさ及び比率に基づいて、フィルタ106及び1
07並びにレベル制御回路108及び109が制御され
る。
The weighting and adding circuit 43 multiplies the extracted data of each spectrum intensity by a predetermined weighting coefficient and adds each data resulting from the multiplication to obtain a frequency fs / 4 to 1.26f
s / 4 (11 kHz to 13.9 kHz) entire spectrum intensity (energy level) L1, frequency 1.2
6 fs / 4 to 1.59 fs / 4 (13.9 kHz to 1
7.5 kHz) entire spectrum intensity (energy level) L2 and frequency 1.59 fs / 4 to 2 fs
Calculate and output the spectrum intensity (energy level) L3 of the entire band of / 4 (17.5 kHz to 22 kHz). The spectral intensities L1, L2, and L of these three bands
Based on the size and ratio of 3, filters 106 and 1
07 and the level control circuits 108 and 109 are controlled.

【0048】L2/L1及びL3/L2を計算する。こ
の計算結果を、4個の減衰カーブ(スペクトル強度の周
波数分布のことである。高周波ほどスペクトル強度は減
衰する。)、即ち非線形回路104の出力信号である数
式1(又は数式2)に−6dB/octを掛け合わせた
減衰カーブ(後述するフィルタ106の第1の周波数特
性)、数式1(又は数式2)に−12dB/octを掛
け合わせた減衰カーブ(後述するフィルタ106の第2
の周波数特性)、ディザ発生回路105の出力信号(図
10)に−6dB/octを掛け合わせた減衰カーブ
(後述するフィルタ107の第1の周波数特性)、及び
ディザ発生回路105の出力信号に−12dB/oct
を掛け合わせた減衰カーブ(後述するフィルタ107の
第2の周波数特性)の、同じ帯域(fs/4〜1.26
fs/4の帯域、1.26fs/4〜1.59fs/4
の帯域、及び1.59fs/4〜2fs/4の帯域)で
のそれぞれのスペクトル強度の比率(L2/L1及びL
3/L2に相当する値)と比較する。
Calculate L2 / L1 and L3 / L2. This calculation result is expressed by four attenuation curves (a frequency distribution of the spectrum intensity. The spectrum intensity is attenuated as the frequency becomes higher), that is, −6 dB in Expression 1 (or Expression 2) which is the output signal of the nonlinear circuit 104. / Oct (the first frequency characteristic of the filter 106 described later), and the attenuation curve obtained by multiplying Equation 1 (or Equation 2) by -12 dB / oct (the second curve of the filter 106 described later).
Frequency characteristic), an attenuation curve obtained by multiplying the output signal of the dither generation circuit 105 (FIG. 10) by −6 dB / oct (a first frequency characteristic of the filter 107 described later), and an output signal of the dither generation circuit 105. 12dB / oct
In the same band (fs / 4 to 1.26) of the attenuation curve (second frequency characteristic of the filter 107 described later)
fs / 4 band, 1.26fs / 4 to 1.59fs / 4
, And the ratios of the respective spectral intensities (L2 / L1 and L2 / L1 / 4).
3 / L2).

【0049】スペクトル解析回路103は、当該4個の
減衰カーブのスペクトル強度の比率(L2/L1及びL
3/L2に相当する値)を記憶している。スペクトル解
析回路103は、上記の4個の減衰カーブの中で、最も
L2/L1及びL3/L2に近い減衰カーブを選択し、
当該減衰カーブを有する出力信号(非線形回路104又
はディザ発生回路105)を出力するように制御する。
3個の帯域のスペクトル強度を比較することにより、4
個の減衰カーブの中から、入力信号のスペクトル強度の
減衰カーブの1次微分特性及び2次微分特性に近似した
最適の減衰カーブを選択することが出来る。又、帯域A
(入力信号の帯域)と帯域B(付加する高周波成分の帯
域)の接点(例えば20kHz)での入力信号のスペク
トル強度と、当該接点での選択された出力信号(非線形
回路104又はディザ発生回路105の出力信号)のス
ペクトル強度とが、一致する様にレベル制御回路108
又は109の増幅率を制御する。
The spectrum analysis circuit 103 calculates the ratio (L2 / L1 and L2 / L1) of the spectrum intensities of the four attenuation curves.
3 / L2). The spectrum analysis circuit 103 selects an attenuation curve closest to L2 / L1 and L3 / L2 among the above four attenuation curves,
The output signal (the nonlinear circuit 104 or the dither generation circuit 105) having the attenuation curve is controlled to be output.
By comparing the spectral intensities of the three bands, 4
From these attenuation curves, it is possible to select an optimal attenuation curve that approximates the first and second derivative characteristics of the attenuation curve of the spectrum intensity of the input signal. Band A
The spectrum intensity of the input signal at the contact point (for example, 20 kHz) between the (input signal band) and the band B (band of the added high-frequency component), and the selected output signal (non-linear circuit 104 or dither generation circuit 105) at the contact point Level control circuit 108 so that the spectrum intensity of the
Alternatively, the amplification factor of 109 is controlled.

【0050】スペクトル解析回路103が、非線形回路
104の出力信号に−6dB/octを掛け合わせた減
衰カーブの採用を決定した場合を例示する。スペクトル
解析回路103は、非線形回路104の出力信号がフィ
ルタ106の−6dB/octのフィルタを通過するよ
うに制御し、且つ加算器111において20kHzでの
入力信号のスペクトル強度とフィルタ106の出力信号
のスペクトル強度とが一致する様にレベル制御回路10
8の増幅率を制御する。レベル制御回路109の増幅率
を0に制御する。
An example in which the spectrum analysis circuit 103 decides to use an attenuation curve obtained by multiplying the output signal of the nonlinear circuit 104 by -6 dB / oct will be described. The spectrum analysis circuit 103 controls the output signal of the non-linear circuit 104 to pass through a filter of −6 dB / oct of the filter 106, and the adder 111 controls the spectrum intensity of the input signal at 20 kHz and the output signal of the filter 106. Level control circuit 10 so that the spectrum intensity matches
8 is controlled. The amplification factor of the level control circuit 109 is controlled to zero.

【0051】上記の実施例においては、4個の減衰カー
ブの中から最適の減衰カーブを択一的に選択するが、他
の実施例の音声帯域拡張装置においては、非線形回路1
04の出力信号及びディザ発生回路105の出力信号を
4個の減衰カーブのフィルタに通す。4個のフィルタの
出力信号にそれぞれ適切な係数を掛けた後、加算する
(加算信号を生成する)。上記の4個の係数は、加算信
号が入力信号の減衰カーブに近似した周波数特性を有す
るように決められる。当該加算信号(高周波成分を有す
る。)を入力信号に付加することにより、音声帯域拡張
装置は自然な印象を与える出力信号を出力する。
In the above embodiment, the optimum attenuation curve is selected from the four attenuation curves. However, in the voice band extending apparatus of another embodiment, the nonlinear circuit 1 is selected.
04 and the output signal of the dither generation circuit 105 are passed through filters having four attenuation curves. The output signals of the four filters are each multiplied by an appropriate coefficient and then added (generating an added signal). The above four coefficients are determined so that the added signal has a frequency characteristic approximating the attenuation curve of the input signal. By adding the added signal (having a high-frequency component) to the input signal, the voice band extending apparatus outputs an output signal giving a natural impression.

【0052】例えば、図1において、スペクトル解析回
路103は、非線形回路104の出力信号がフィルタ1
06の−6dB/octのフィルタを通過するように制
御し、ディザ発生回路105の出力信号がフィルタ10
7の−12dB/octのフィルタを通過するように制
御し、合成された高周波成分の減衰カーブが入力信号の
減衰カーブに近似する様に且つ加算器111において2
0kHzでの入力信号のスペクトル強度と付加される高
周波成分のスペクトル強度とが一致する様にレベル制御
回路108及び109のそれぞれの増幅率を制御する。
For example, in FIG. 1, the spectrum analysis circuit 103 outputs
06 so as to pass through a -6 dB / oct filter, and the output signal of the dither generation circuit 105 is controlled by the filter 10.
7 so that the attenuation curve of the synthesized high-frequency component approximates the attenuation curve of the input signal.
The amplification factors of the level control circuits 108 and 109 are controlled so that the spectrum intensity of the input signal at 0 kHz matches the spectrum intensity of the added high frequency component.

【0053】図5は、他の実施例のスペクトル解析回路
の構成を示すブロック図である。図5のスペクトル解析
回路は、高域通過フィルタ51と、絶対値演算回路52
と、低域通過フィルタ53と、減算器54と、低域通過
フィルタ55と、絶対値演算回路56と、低域通過フィ
ルタ57と、判定回路58とを備えている。図5におい
て、図1のオーバーサンプリング型低域通過フィルタ1
02で低域通過ろ波された音声デジタル信号は、高域通
過フィルタ51及び、減算器54に入力される。高域通
過フィルタ51は、オーバーサンプリング型低域通過フ
ィルタ102の出力信号を入力し、周波数fs/4〜f
s/2(11kHz〜22kHz)の帯域成分のみを通
過させるように高域通過ろ波した後、高域通過ろ波後の
信号を絶対値演算回路52に入力する。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a spectrum analysis circuit according to another embodiment. 5 includes a high-pass filter 51 and an absolute value calculation circuit 52.
, A low-pass filter 53, a subtractor 54, a low-pass filter 55, an absolute value calculation circuit 56, a low-pass filter 57, and a determination circuit 58. In FIG. 5, the oversampling type low-pass filter 1 of FIG.
The audio digital signal that has been low-pass filtered at 02 is input to a high-pass filter 51 and a subtractor 54. The high-pass filter 51 receives the output signal of the oversampling-type low-pass filter 102 and outputs the frequency fs / 4 to fs.
After high-pass filtering to pass only the band component of s / 2 (11 kHz to 22 kHz), the signal after high-pass filtering is input to the absolute value calculation circuit 52.

【0054】絶対値演算回路52は、高域通過フィルタ
51の出力信号を入力し、全波整流し、整流された信号
を出力する。低域通過フィルタ53は、整流された信号
を入力し、時間積分を行って平滑された信号yahを出
力する。平滑された信号yahは、入力された音声デジ
タル信号の周波数fs/4〜fs/2(11kHz〜2
2kHz)の帯域におけるスペクトル強度を示す。スペ
クトル強度を示す信号yahは、判定回路58に入力さ
れる。一方、減算器54は、オーバーサンプリング型低
域通過フィルタ102の出力信号を入力し、高域通過フ
ィルタ51の出力信号を減算した後、減算結果の信号を
出力する。
The absolute value calculation circuit 52 receives the output signal of the high-pass filter 51, performs full-wave rectification, and outputs a rectified signal. The low-pass filter 53 receives the rectified signal, performs time integration, and outputs a smoothed signal yah. The smoothed signal yah has a frequency fs / 4 to fs / 2 (11 kHz to 2 kHz) of the input audio digital signal.
2 shows a spectrum intensity in a band of 2 kHz). The signal yah indicating the spectrum intensity is input to the determination circuit 58. On the other hand, the subtracter 54 receives the output signal of the oversampling type low-pass filter 102, subtracts the output signal of the high-pass filter 51, and outputs a signal of the subtraction result.

【0055】低域通過フィルタ55は、減算結果を入力
し、周波数0〜fs/4(0〜11kHz)の帯域の成
分を通過させ出力する。絶対値演算回路56は、上記抽
出した周波数0〜fs/4の帯域の成分を入力し、整流
し出力する。低域通過フィルタ57は、整流された信号
を入力し、時間積分を行って平滑された信号yalを出
力する。平滑された信号yalは、入力された音声デジ
タル信号の周波数0〜fs/4(0〜11kHz)の帯
域におけるスペクトル強度を示す。スペクトル強度を示
す信号yalは、判定回路58に入力される。
The low-pass filter 55 receives the result of the subtraction, passes a component in a frequency band of 0 to fs / 4 (0 to 11 kHz), and outputs the signal. The absolute value calculation circuit 56 inputs the extracted components in the frequency band from 0 to fs / 4, rectifies and outputs. The low-pass filter 57 receives the rectified signal, performs time integration, and outputs a smoothed signal yal. The smoothed signal yal indicates the spectrum intensity of the input audio digital signal in the frequency band of 0 to fs / 4 (0 to 11 kHz). The signal yal indicating the spectrum intensity is input to the determination circuit 58.

【0056】そして、判定回路1408は、入力された
音声デジタル信号の周波数0〜fs/4におけるスペク
トル強度yalと、周波数fs/4〜fs/2における
スペクトル強度yahを比較して、以下のようにフィル
タ106及び107並びにレベル制御回路108及び1
09を制御する。 (a)スペクトル強度yalが所定の閾値レベル以上で
かつスペクトル強度yahが上記閾値レベル未満である
とき、又は、(b)スペクトル強度yalが所定の閾値
レベル未満でかつスペクトル強度yahが所定の閾値レ
ベル以上であるとき、レベル制御回路108及び109
の増幅率を0にする。即ち、非線形回路104及びディ
ザ発生回路105の出力信号は入力信号に加算されな
い。
Then, the judgment circuit 1408 compares the spectrum intensity yal of the input audio digital signal at frequencies 0 to fs / 4 with the spectrum intensity yah at frequencies fs / 4 to fs / 2, as follows. Filters 106 and 107 and level control circuits 108 and 1
09 is controlled. (A) when the spectrum intensity yal is equal to or higher than a predetermined threshold level and the spectrum intensity yah is lower than the threshold level, or (b) when the spectrum intensity yal is lower than the predetermined threshold level and the spectrum intensity yah is equal to the predetermined threshold level. When the above is true, the level control circuits 108 and 109
To 0. That is, the output signals of the nonlinear circuit 104 and the dither generation circuit 105 are not added to the input signal.

【0057】一方、上記(a)及び(b)以外の時は、
レベル制御回路108及び109の増幅率を0以外の値
にし、非線形回路104及びディザ発生回路105の出
力信号をオーバーサンプリング型低域通過フィルタ10
2の出力信号に加算する。即ち、入力された音声デジタ
ル信号が、周波数0〜fs/4の帯域、並びに周波数f
s/4〜fs/2の帯域の2つの帯域においてそれぞれ
所定の閾値以上のスペクトル強度を有するとき、非線形
回路104及びディザ発生回路105の出力信号が入力
信号に加算されて、入力された音声デジタル信号の帯域
が拡張される。
On the other hand, in cases other than the above (a) and (b),
The amplification factors of the level control circuits 108 and 109 are set to values other than 0, and the output signals of the non-linear circuit 104 and the dither generation circuit 105 are oversampled by a low-pass filter 10.
2 is added to the output signal. That is, the input audio digital signal has a frequency band of 0 to fs / 4 and a frequency f
When each of the two bands of s / 4 to fs / 2 has a spectrum intensity equal to or greater than a predetermined threshold, the output signals of the nonlinear circuit 104 and the dither generation circuit 105 are added to the input signal, and the input audio digital signal is output. The bandwidth of the signal is extended.

【0058】一方、スペクトル強度yalが所定の閾値
レベル以上で、かつスペクトル強度yahが所定の閾値
レベル未満であれは、周波数fs/4〜fs/2の帯域
成分が実質的に存在しないため、帯域拡張しない方が周
波数スペクトル分布が自然である。又、周波数fs/4
〜fs/2の帯域成分が実質上存在しないことは、入力
された音声デジタル信号がfs/4以下の帯域の単一ス
ペクトルの信号又は意図的に発生された非楽音信号であ
ると判断出来る。そこで、このような場合は、上述のよ
うにレベル制御回路108及び109の増幅率を0にす
る。
On the other hand, if the spectrum intensity yal is equal to or higher than the predetermined threshold level and the spectrum intensity yah is lower than the predetermined threshold level, the band component of the frequency fs / 4 to fs / 2 does not substantially exist. If not expanded, the frequency spectrum distribution is more natural. Also, the frequency fs / 4
The fact that the band component of fs / 2 substantially does not exist can be determined that the input audio digital signal is a signal of a single spectrum in a band of fs / 4 or less or a non-sound signal generated intentionally. Therefore, in such a case, the amplification factors of the level control circuits 108 and 109 are set to 0 as described above.

【0059】又、スペクトル強度yalが所定の閾値レ
ベル未満でかつスペクトル強度yahが所定の閾値レベ
ル以上の場合は、基本波成分がなく高調波成分のみであ
ると考えられる。即ち、入力された音声デジタル信号が
楽音ではなく高域の単一スペクトルの音又は意図的に発
生された非楽音であると判断する。そこで、このような
場合は、上述のようにレベル制御回路108及び109
の増幅率を0にする。これにより、単一スペクトルの信
号又は非楽音信号を検出したとき、音声帯域拡張装置は
図2の入力信号をそのまま出力する。
When the spectrum intensity yal is less than the predetermined threshold level and the spectrum intensity yah is equal to or higher than the predetermined threshold level, it is considered that there is no fundamental component and only harmonic components. That is, it is determined that the input audio digital signal is not a musical sound but a high-frequency single-spectrum sound or an intentionally generated non-musical sound. Therefore, in such a case, as described above, the level control circuits 108 and 109
To 0. Thus, when a single spectrum signal or a non-tone signal is detected, the voice band extending apparatus outputs the input signal of FIG. 2 as it is.

【0060】上記(a)及び(b)以外の時は、yah
/yalの比率に基づいて、4個の減衰カーブ(スペク
トル強度の周波数分布)の中から最適の減衰カーブを選
択する。即ち非線形回路104の出力信号である数式1
(又は数式2)に−6dB/octを掛け合わせた減衰
カーブ(フィルタ106)、数式1(又は数式2)に−
12dB/octを掛け合わせた減衰カーブ(フィルタ
106)、ディザ発生回路105の出力信号に−6dB
/octを掛け合わせた減衰カーブ(フィルタ10
7)、及びディザ発生回路105の出力信号に−12d
B/octを掛け合わせた減衰カーブ(フィルタ10
7)の中で、yah/yalの比率に最も近似した周波
数特性を有する減衰カーブを選択する。判定回路58
は、当該4個の減衰カーブのスペクトル強度の比率(y
ah/yalに相当する値)を記憶している。
In cases other than the above (a) and (b), yah
An optimum attenuation curve is selected from four attenuation curves (frequency distribution of spectrum intensity) based on the ratio of / yal. That is, Equation 1 which is an output signal of the nonlinear circuit 104
Attenuation curve (filter 106) obtained by multiplying (or Expression 2) by -6 dB / oct, and Expression 1 (or Expression 2) by-
Attenuation curve (filter 106) multiplied by 12 dB / oct, −6 dB to the output signal of dither generation circuit 105
/ Oct multiplied by an attenuation curve (filter 10
7) and -12d is applied to the output signal of the dither generation circuit 105.
B / oct multiplied by an attenuation curve (filter 10
Among 7), an attenuation curve having a frequency characteristic closest to the ratio of yah / yal is selected. Judgment circuit 58
Is the ratio of the spectral intensities of the four attenuation curves (y
ah / yal).

【0061】判定回路58は、上記の4個の減衰カーブ
の中で、最もyah/yalに近い減衰カーブを選択
し、当該減衰カーブを有する出力信号(非線形回路10
4又はディザ発生回路105)を出力するように制御す
る。即ち、判定回路58は、例えばディザ発生回路10
5の出力信号が選択された場合は、加算器111におい
て20kHzでの入力信号のスペクトル強度と付加され
る高周波成分のスペクトル強度とが一致する様にレベル
制御回路109の増幅率を制御し、非線形回路104の
出力信号を増幅するレベル制御回路108の増幅率を0
に制御する。
The decision circuit 58 selects an attenuation curve closest to yah / yal among the above-mentioned four attenuation curves, and outputs an output signal having the attenuation curve (non-linear circuit 10).
4 or the dither generation circuit 105). That is, the judgment circuit 58 is, for example, the dither generation circuit 10
When the output signal of No. 5 is selected, the adder 111 controls the amplification factor of the level control circuit 109 so that the spectrum intensity of the input signal at 20 kHz and the spectrum intensity of the added high-frequency component coincide with each other. The amplification factor of the level control circuit 108 for amplifying the output signal of the circuit 104 is 0
To control.

【0062】以上の実施例においては、スペクトル解析
回路6において2つの帯域のスペクトル強度を演算し
て、入力された音声デジタル信号が単一のスペクトル又
は非楽音信号である否かを判断している。同様に、実施
例1のスペクトル解析回路103において3個の帯域の
各スペクトル強度を演算して、入力された音声デジタル
信号が単一のスペクトル又は非楽音信号であるか否かを
判断することが出来る。以上の実施例においては、音声
信号帯域拡張装置を、ハードウエアのデジタル信号処理
回路で構成しているが、本発明はこれに限らず、例え
ば、図1、図4又図5の構成を信号処理プログラムでソ
フトウエアにより実現することも出来る。又、当該信号
処理プログラムをDSP(デジタル・シグナル・プロセ
ッサ)によりハードウエアで実行してもよい。
In the above embodiment, the spectrum analysis circuit 6 calculates the spectrum intensities of the two bands to determine whether the input audio digital signal is a single spectrum or a non-tone signal. . Similarly, the spectrum analysis circuit 103 of the first embodiment calculates each spectrum intensity of the three bands to determine whether the input audio digital signal is a single spectrum or a non-tone signal. I can do it. In the above embodiment, the audio signal band extending device is configured by a digital signal processing circuit of hardware. However, the present invention is not limited to this. For example, the configuration of FIG. 1, FIG. 4 or FIG. It can also be realized by software using a processing program. Further, the signal processing program may be executed by hardware using a DSP (Digital Signal Processor).

【0063】非線形回路104は、非線形の入出力特性
を有し、入力されるオーバーサンプリング型低域通過フ
ィルタ102の出力信号に対して非線形処理を実行する
ことにより音声デジタル信号を歪ませて高調波成分を発
生させ、高調波成分を有する音声デジタル信号を出力す
る。非線形処理回路104の構成を図6に例示する。図
6において、非線形回路104は、絶対値演算回路61
と、DCオフセット除去回路62とを具備する。DCオ
フセット除去回路62は、減算器63と、平均化回路6
4と、1/2乗算器65と、遅延回路66とを具備す
る。
The non-linear circuit 104 has non-linear input / output characteristics. The non-linear circuit 104 performs non-linear processing on the input output signal of the oversampling type low-pass filter 102 to distort the audio digital signal to generate harmonics. And outputs an audio digital signal having a harmonic component. FIG. 6 illustrates the configuration of the nonlinear processing circuit 104. 6, the non-linear circuit 104 includes an absolute value calculation circuit 61.
And a DC offset removal circuit 62. The DC offset removal circuit 62 includes a subtractor 63 and an averaging circuit 6
4, a 1/2 multiplier 65, and a delay circuit 66.

【0064】絶対値演算回路61は、入力された音声デ
ジタル信号に対して、例えば全波整流処理などの非線形
処理を実行した後、非線形処理後の音声デジタル信号を
遅延回路66及び平均化回路64に出力する。絶対値演
算回路61は、正の振幅を有する信号をそのまま出力す
る一方、負の振幅を有する信号を負の振幅と同一の絶対
値を有する正の振幅に変換して出力する。そのため、負
の振幅を有する信号はゼロレベルを境にして正側に折り
返されるところで高調波成分が発生する。例えば、入力
信号sinxを入力した全波整流回路である絶対値演算
回路61の出力信号は、上記の数式1で表される。同様
に、入力信号sinxを入力した半波整流回路である絶
対値演算回路61の出力信号は、上記の数式2で表され
る。
The absolute value calculation circuit 61 performs a nonlinear process such as a full-wave rectification process on the input audio digital signal, and then applies the nonlinear digital audio signal to the delay circuit 66 and the averaging circuit 64. Output to The absolute value calculation circuit 61 outputs a signal having a positive amplitude as it is, and converts a signal having a negative amplitude into a positive amplitude having the same absolute value as the negative amplitude and outputs the same. For this reason, a harmonic component is generated when a signal having a negative amplitude is turned to the positive side at the boundary of the zero level. For example, the output signal of the absolute value calculation circuit 61, which is a full-wave rectifier circuit to which the input signal sinx is input, is represented by Expression 1 above. Similarly, the output signal of the absolute value calculation circuit 61, which is a half-wave rectification circuit to which the input signal sinx is input, is represented by the above-described equation (2).

【0065】平均化回路64は絶対値演算回路61の出
力信号を入力して平滑化し、出力する。平均化回路64
は、サンプリング周波数fsに比較して非常に低い遮断
周波数、例えば0.001fs程度(fs=44.1k
Hzとすると、2.3ms程度)の遮断周波数を有する
低域通過フィルタを有する。具体的には、平均化回路6
4はサンプリング周期(Ts=1/fs=1/44.1
kHz)に比較して十分に長い期間(例えば0.001
fs程度の期間)における絶対値演算回路61の出力信
号の振幅の平均値を演算し、当該平均値を出力する。
The averaging circuit 64 receives and smoothes the output signal of the absolute value calculation circuit 61 and outputs it. Averaging circuit 64
Is a very low cut-off frequency compared to the sampling frequency fs, for example, about 0.001 fs (fs = 44.1 k
Hz, a low-pass filter having a cutoff frequency of about 2.3 ms). Specifically, the averaging circuit 6
4 is a sampling period (Ts = 1 / fs = 1 / 44.1).
kHz) for a sufficiently long period (eg, 0.001 kHz).
An average value of the amplitude of the output signal of the absolute value arithmetic circuit 61 during a period of about fs) is calculated, and the average value is output.

【0066】1/2乗算器65は当該平均値を入力し、
当該平均値の1/2を乗算して、乗算結果の値を出力す
る。1/2乗算器65の出力信号は、絶対値演算回路6
1の出力信号のDCオフセット量に相当する。1/2乗
算器65の出力信号は、減算器63に入力される。遅延
回路66は、絶対値演算回路61の出力信号を入力し
て、遅延し、出力する。絶対値演算回路61の出力信号
が平均化回路64及び1/2乗算器65を経由して減算
器63に入力される経路の処理時間と、絶対値演算回路
61の出力信号が遅延回路66を経由して減算器63に
入力される経路の遅延時間とが一致する様に、遅延回路
66の遅延時間が設定されている。減算器63は、絶対
値演算回路61の出力信号から1/2乗算器65の出力
信号を減算することにより、絶対値演算回路61の出力
信号のDCオフセットを除去し、減算結果を出力する。
実施例においては非線形回路104の構成に絶対値演算
回路61を用いたが、正の振幅を持つ信号のみを通過さ
せ、負の振幅を持つ信号をゼロにする回路にしても同様
の効果が得られる。
The 乗 算 multiplier 65 inputs the average value,
The value of the multiplication result is output by multiplying by 値 of the average value. The output signal of the 1/2 multiplier 65 is supplied to the absolute value arithmetic circuit 6
1 corresponds to the DC offset amount of the output signal. The output signal of the 乗 算 multiplier 65 is input to the subtractor 63. The delay circuit 66 receives, delays, and outputs the output signal of the absolute value calculation circuit 61. The processing time of the path in which the output signal of the absolute value operation circuit 61 is input to the subtractor 63 via the averaging circuit 64 and the 乗 算 multiplier 65 and the output signal of the absolute value operation circuit 61 The delay time of the delay circuit 66 is set so that the delay time of the path input to the subtractor 63 via the relay circuit coincides. The subtractor 63 removes the DC offset of the output signal of the absolute value calculation circuit 61 by subtracting the output signal of the 乗 算 multiplier 65 from the output signal of the absolute value calculation circuit 61, and outputs a subtraction result.
In the embodiment, the absolute value calculation circuit 61 is used for the configuration of the nonlinear circuit 104. However, the same effect can be obtained by a circuit that passes only a signal having a positive amplitude and makes a signal having a negative amplitude zero. Can be

【0067】入力端子101に入力されるデジタル音声
信号はゼロレベルを基準とした信号である故に(DC成
分を含まない。)、出力端子112から出力される信号
もDC成分を含まないようにしている。非線形回路10
4への入力信号(オーバーサンプリング型低域通過フィ
ルタ102の出力信号)はゼロレベルを基準とした信号
であるが、絶対値演算回路61が非線形回路104への
入力信号を非線形処理する(絶対値を演算して出力す
る。)ことにより、DCオフセットが発生する。そこ
で、減算器63により、絶対値演算回路61の出力信号
に含まれるDCオフセットを除去している。
Since the digital audio signal input to the input terminal 101 is a signal based on a zero level (does not include a DC component), the signal output from the output terminal 112 is also configured so as not to include a DC component. I have. Nonlinear circuit 10
4 (the output signal of the oversampling type low-pass filter 102) is a signal based on the zero level, but the absolute value calculation circuit 61 performs nonlinear processing on the input signal to the nonlinear circuit 104 (absolute value). Is calculated and output.), A DC offset occurs. Therefore, the DC offset included in the output signal of the absolute value calculation circuit 61 is removed by the subtractor 63.

【0068】非線形回路104がオーバーサンプリング
型低域通過フィルタ102の出力信号を入力して生成し
た高調波成分を含むデジタル信号は、図1に示すよう
に、フィルタ106に入力される。フィルタ106は、
後述する様に、入力したデジタル信号の中の概ね周波数
fs/2以上の高周波成分のみを高域通過ろ波して出力
する。
A digital signal containing a harmonic component generated by the input of the output signal of the oversampling type low-pass filter 102 by the nonlinear circuit 104 is input to the filter 106 as shown in FIG. Filter 106
As will be described later, only high-frequency components having a frequency of at least about fs / 2 in the input digital signal are high-pass filtered and output.

【0069】図1のディザ発生回路105は、時間軸に
対してランダムな振幅レベルを有する音声デジタル信号
を発生する。即ち、ディザ発生回路105は、入力端子
101に入力された音声デジタル信号とは無相関に発生
させたディザ信号を出力する。ディザ信号はフィルタ1
07に入力される。フィルタ107は、後述する様に、
入力したディザ信号の中の概ね周波数fs/2以上の高
周波成分のみを高域通過ろ波して出力する。
The dither generation circuit 105 shown in FIG. 1 generates an audio digital signal having a random amplitude level with respect to the time axis. That is, the dither generation circuit 105 outputs a dither signal generated without correlation with the audio digital signal input to the input terminal 101. Dither signal is filter 1
07. The filter 107, as described later,
Only high-frequency components having a frequency of at least fs / 2 in the input dither signal are high-pass filtered and output.

【0070】ディザ信号発生回路105は、実施例1に
おいては、図7に示す構成を有する。図7において、デ
ィザ信号発生回路105は、複数N個の疑似雑音系列ノ
イズ信号発生回路(以下、「PN系列ノイズ信号発生回
路」という。)70−n(n=1,2,・・・,N(N
は2以上の任意の整数))と、加算器71と、遅延回路
72と、DCオフセット除去用定数信号発生器73と、
減算器74とを具備する。
The dither signal generation circuit 105 has the structure shown in FIG. 7 in the first embodiment. In FIG. 7, a dither signal generation circuit 105 includes a plurality of N pseudo noise sequence noise signal generation circuits (hereinafter referred to as “PN sequence noise signal generation circuits”) 70-n (n = 1, 2,...). N (N
Is an arbitrary integer of 2 or more)), an adder 71, a delay circuit 72, a DC offset removal constant signal generator 73,
And a subtractor 74.

【0071】各PN系列ノイズ信号発生回路70−n
は、互いに独立な初期値を有して、例えば、M系列ノイ
ズ信号である一様にランダムな振幅レベルを有する疑似
ノイズ信号を発生する。各PN系列ノイズ信号発生回路
70−nの出力信号は、加算器71に入力される。加算
器71は、複数のPN系列ノイズ信号発生回路70−n
(n=1,2,・・・,N)の出力信号であるN個の疑
似ノイズ信号を加算して、加算結果である疑似ノイズ信
号の和(ディザ信号)を出力する。加算器71の出力信
号(疑似ノイズ信号の和。ディザ信号)は遅延回路72
及びDCオフセット除去用定数信号発生器73に入力さ
れる。
Each PN sequence noise signal generation circuit 70-n
Generates a pseudo noise signal having uniformly random amplitude levels, for example, an M-sequence noise signal, having initial values independent of each other. The output signal of each PN sequence noise signal generation circuit 70-n is input to the adder 71. The adder 71 includes a plurality of PN sequence noise signal generation circuits 70-n
(N = 1, 2,..., N), the N pseudo noise signals that are output signals are added, and a sum (a dither signal) of the pseudo noise signals that are the addition results is output. The output signal of the adder 71 (sum of pseudo noise signals; dither signal) is supplied to a delay circuit 72.
And a DC offset removal constant signal generator 73.

【0072】DCオフセット除去用定数信号発生器73
は、加算器71の出力信号(疑似ノイズ信号の和)を入
力し、一定期間(当該一定期間は、加算器71の出力ク
ロックよりも十分に長い期間であることが好ましい。例
えば、1000/fs=22.7msである。)の間の
加算器71の出力信号の平均値の1/2を算出する。当
該平均値の1/2は、加算器71の出力信号(疑似ノイ
ズ信号の和)のDCオフセット値に該当する。DCオフ
セット除去用定数信号発生器73は、当該平均値の1/
2(DCオフセット値。DCオフセット除去用定数信
号)を出力する。当該平均値の1/2は、減算器74に
入力される。
DC offset removing constant signal generator 73
Inputs the output signal (sum of the pseudo noise signal) of the adder 71, and is preferably a certain period (the certain period is a period sufficiently longer than the output clock of the adder 71. For example, 1000 / fs). = 22.7 ms.) Is calculated as の of the average value of the output signal of the adder 71. 1/2 of the average value corresponds to the DC offset value of the output signal of the adder 71 (the sum of the pseudo noise signals). The DC offset removal constant signal generator 73 outputs 1/1 of the average value.
2 (DC offset value; DC offset removal constant signal) is output. The half of the average value is input to the subtractor 74.

【0073】遅延回路72は、加算器71の出力信号
(疑似ノイズ信号の和。ディザ信号)を入力し、遅延し
て出力する。遅延された出力信号は、減算器74に入力
される。遅延回路72の遅延時間は、DCオフセット除
去用定数信号発生器73での信号の遅延時間(遅延時間
の大部分は平均値の算出回路で発生する。)と等しい時
間である。これにより、加算器71の出力信号とDCオ
フセット除去用定数信号発生器73の出力信号との時間
差を解消している。減算器74は、遅延回路74の出力
信号である疑似ノイズ信号の和からDCオフセット除去
用定数信号を減算して、DCオフセットの無いディザ信
号を生成し、出力する。
The delay circuit 72 receives the output signal of the adder 71 (sum of pseudo noise signals; dither signal), delays the signal, and outputs the delayed signal. The delayed output signal is input to the subtractor 74. The delay time of the delay circuit 72 is equal to the delay time of the signal in the DC offset removal constant signal generator 73 (most of the delay time is generated by the average value calculation circuit). This eliminates the time difference between the output signal of the adder 71 and the output signal of the DC offset removal constant signal generator 73. The subtractor 74 subtracts the DC offset removal constant signal from the sum of the pseudo noise signals output from the delay circuit 74 to generate and output a dither signal having no DC offset.

【0074】図8は、各PN系列ノイズ信号発生回路7
0−n(n=1,2,・・・,N)の構成を図示する。
図8において、PN系列ノイズ信号発生回路70−n
は、32ビットシフトレジスタ81と、排他的論理和ゲ
ート82と、クロック信号発生器83と、初期値データ
発生器84とを具備する。32ビットシフトレジスタ8
1は、初期値データ発生器84により各PN系列ノイズ
信号発生回路70−n毎に互いに異なる初期値が設定さ
れた後、クロック信号発生器83により発生されるクロ
ック信号により、1段ずつシフトする。
FIG. 8 shows each PN sequence noise signal generating circuit 7.
The configuration of 0-n (n = 1, 2,..., N) is illustrated.
In FIG. 8, a PN sequence noise signal generation circuit 70-n
Comprises a 32-bit shift register 81, an exclusive OR gate 82, a clock signal generator 83, and an initial value data generator 84. 32-bit shift register 8
After the initial value data generator 84 sets different initial values for each of the PN sequence noise signal generating circuits 70-n by the initial value data generator 84, the initial value is shifted by one step by the clock signal generated by the clock signal generator 83. .

【0075】32ビットシフトレジスタ81(0〜31
ビット)の最上位ビット(MSBである31ビット目)
の1ビットデータと、3ビット目の1ビットデータと
は、排他的論理和ゲート82の入力端子に入力される。
クロック信号発生器83からのクロック信号に基づい
て、排他的論理和ゲート82は、排他的論理和の演算結
果である1ビットデータを出力し、32ビットシフトレ
ジスタ81の最下位ビット(LSBである0ビット目)
に入力する。32ビットシフトレジスタ81の下位8ビ
ットのデータ(0ビット目〜7ビット目)は、PN系列
ノイズ信号として出力される。このようにPN系列ノイ
ズ信号発生回路70−nを構成することにより、各PN
系列ノイズ信号発生回路70−nから出力されるPN系
列ノイズ信号は互いに独立した8ビットのPN系列ノイ
ズ信号となる。
The 32-bit shift register 81 (0 to 31)
Bit) (MSB, 31st bit)
Is input to the input terminal of the exclusive OR gate 82.
Based on the clock signal from the clock signal generator 83, the exclusive OR gate 82 outputs 1-bit data that is the result of the exclusive OR operation, and outputs the least significant bit (LSB) of the 32-bit shift register 81. 0th bit)
To enter. The lower 8 bits of data (0th to 7th bits) of the 32-bit shift register 81 are output as a PN sequence noise signal. By configuring the PN sequence noise signal generation circuit 70-n in this manner, each PN
The PN series noise signal output from the series noise signal generation circuit 70-n is an independent 8-bit PN series noise signal.

【0076】図8の例では、各PN系列ノイズ信号発生
回路70−nは上述の構成により互いに独立した8ビッ
トのPN系列ノイズ信号を発生するが、本発明はこれに
限らず、例えば以下の(1)、(2)又は(3)のよう
に構成してもよい。 (1)各PN系列ノイズ信号発生回路70−nごとに、
32ビットシフトレジスタ81の異なるビット位置の出
力信号(異なるDフリップフロップの出力信号)から8
ビットのデータを取り出してPN系列ノイズ信号を生成
する。即ち、PN系列ノイズ信号発生回路70−1では
最下位8ビットから8ビットのPN系列ノイズ信号を取
り出し、PN系列ノイズ信号発生回路70−2では最下
位8ビットより直上の8ビットからPN系列ノイズ信号
を取り出し、以下同様にしてPN系列ノイズ信号を取り
出す。 (2)排他的論理和ゲート82への入力信号を取り出す
32ビットシフトレジスタ81のビット位置を各PN系
列ノイズ信号発生回路70−nで互いに異ならせる。 (3)上記(1)と上記(2)とを組み合わせる。
In the example of FIG. 8, each PN-sequence noise signal generating circuit 70-n generates an 8-bit PN-sequence noise signal independent of each other by the above-described configuration. However, the present invention is not limited to this. It may be configured as (1), (2) or (3). (1) For each PN sequence noise signal generation circuit 70-n,
From the output signals at different bit positions of the 32-bit shift register 81 (output signals of different D flip-flops)
The bit data is extracted to generate a PN sequence noise signal. That is, the PN sequence noise signal generation circuit 70-1 extracts the PN sequence noise signal of 8 bits from the least significant 8 bits, and the PN sequence noise signal generation circuit 70-2 extracts the PN sequence noise from the 8 bits immediately above the least significant 8 bits. The PN sequence noise signal is extracted in the same manner as described above. (2) The bit positions of the 32-bit shift register 81 for extracting the input signal to the exclusive OR gate 82 are made different from each other in each PN sequence noise signal generation circuit 70-n. (3) The above (1) and (2) are combined.

【0077】加算器71(図7)で互いに独立な複数個
のPN系列ノイズを加算することにより、図9、図10
又は図11に示すような振幅レベルに対して確率密度を
有するPN系列ノイズ信号を発生することができる。例
えば、N=1(PN系列ノイズ信号発生回路が1個の
み)であるときは、概ね、図9に示すように、振幅レベ
ルに対して一様分布の確率密度を有するホワイトノイズ
信号を発生する。また、N=12(PN系列ノイズ信号
発生回路が12個)であるときは、12個の一様な乱数
を発生するPN系列ノイズ信号発生回路70−nからの
各PN系列ノイズ信号を加算することにより、図11に
示すように、概ね振幅レベルに対してガウス分布の確率
密度を有するガウス分布型ノイズ信号を発生する。中心
極限定理により、ガウス分布の分散が1/(√12)に
なるからである。
The adder 71 (FIG. 7) adds a plurality of PN sequence noises independent of each other, and
Alternatively, a PN sequence noise signal having a probability density with respect to the amplitude level as shown in FIG. 11 can be generated. For example, when N = 1 (only one PN sequence noise signal generation circuit), a white noise signal having a probability density of a uniform distribution with respect to the amplitude level is generally generated as shown in FIG. . When N = 12 (12 PN sequence noise signal generation circuits), the respective PN sequence noise signals from the PN sequence noise signal generation circuit 70-n that generates 12 uniform random numbers are added. As a result, as shown in FIG. 11, a Gaussian noise signal having a probability density of Gaussian distribution with respect to the amplitude level is generated. This is because the variance of the Gaussian distribution becomes 1 / (√12) by the central limit theorem.

【0078】さらに、N=3であるとき、図10に示す
ように、ガウス分布に近くてガウス分布から若干大きい
分散を有し、振幅レベルに対してベル型分布又は釣り鐘
型分布の確率密度を有するベル分布型(釣り鐘型)ノイ
ズ信号を発生する。以上説明したように、図7及び図8
の回路構成により、例えば図10又は図11のノイズ信
号を発生することが出来る。このようにして、小規模の
回路で自然音や楽音信号に近いディザ信号を発生するこ
とができる。
Further, when N = 3, as shown in FIG. 10, the variance is close to the Gaussian distribution and slightly larger than the Gaussian distribution. A bell distribution type (bell-shaped) noise signal is generated. As described above, FIGS.
With the circuit configuration described above, for example, the noise signal of FIG. 10 or FIG. 11 can be generated. In this way, a small-scale circuit can generate a dither signal close to a natural sound or a musical sound signal.

【0079】図12はフィルタ106及び107の詳細
ブロック図を示す(図1)。フィルタ106とフィルタ
107とは同一の構成を有する。図12において、12
01はハイパスフィルタ、1202は1/f特性フィル
タ(第1の周波数特性のフィルタ)、1203は1/f
特性フィルタ(第2の周波数特性のフィルタ)、12
04は切り換え器である。
FIG. 12 shows a detailed block diagram of the filters 106 and 107 (FIG. 1). The filters 106 and 107 have the same configuration. In FIG. 12, 12
01 is a high-pass filter, 1202 is a 1 / f characteristic filter (first frequency characteristic filter), 1203 is 1 / f
2- characteristic filter (filter of second frequency characteristic), 12
04 is a switch.

【0080】図13(a)は1/f特性フィルタ120
2の1/f周波数特性(−6dB/oct)を図示す
る。1/f特性フィルタ1202は入力信号の帯域A
(遮断周波数はfs/2。実施例においてはfs=4
4.1kHz)と同一の通過帯域を有する低域通過フィ
ルタであって、遮断周波数より高域では1/fの減衰特
性を有する。オーバーサンプリング型低域通過フィルタ
102のオーバーサンプリング周波数をpfsとすると
(実施例においてはp=2)、1/fの減衰特性で信号
を通す帯域は帯域B(fs/2〜pfs/2)である。
pfs/2より高い周波数では、60dB以上の減衰量
を有する。
FIG. 13A shows a 1 / f characteristic filter 120.
2 illustrates a 1 / f frequency characteristic (−6 dB / oct). The 1 / f characteristic filter 1202 has a band A of the input signal.
(The cutoff frequency is fs / 2. In the embodiment, fs = 4
(4.1 kHz), and has a 1 / f attenuation characteristic in a frequency higher than a cutoff frequency. Assuming that the oversampling frequency of the oversampling type low-pass filter 102 is pfs (p = 2 in the embodiment), the band through which the signal passes with an attenuation characteristic of 1 / f is a band B (fs / 2 to pfs / 2). is there.
At frequencies higher than pfs / 2, it has an attenuation of 60 dB or more.

【0081】図13(b)は1/f特性フィルタ12
03の1/f特性(−12dB/oct)を図示す
る。1/f特性フィルタ1203は入力信号の帯域A
と同一の通過帯域を有する低域通過フィルタであって、
遮断周波数より高域では1/f の減衰特性を有する。
1/fの減衰特性で信号を通す帯域は帯域B(fs/
2〜pfs/2)である。pfs/2より高い周波数で
は、60dB以上の減衰量を有する。
FIG. 13B shows 1 / f2Characteristic filter 12
03 1 / f2The characteristics (-12 dB / oct) are shown.
You. 1 / f2The characteristic filter 1203 has a band A of the input signal.
A low-pass filter having the same pass band as
1 / f above the cutoff frequency 2It has the following damping characteristics.
1 / f2The band through which the signal passes with the attenuation characteristic of band B (fs /
2 to pfs / 2). at frequencies higher than pfs / 2
Has an attenuation of 60 dB or more.

【0082】上述の様に、スペクトル解析回路103は
オーバーサンプリング型低域通過フィルタ102の出力
の高域成分のスペクトル強度(例えばfs/4〜fs/
2におけるスペクトル強度)と高域のスペクトル構造が
1/f特性か1/f特性のいずれに近いかを検出す
る。フィルタ106及び107の動作の詳細を図12及
び図13を用いて説明する。ハイパスフィルタ1201
は、非線形回路104及びディザ生成回路105の出力
信号のfs/2以下の帯域の成分を除去する。ハイパス
フィルタ1201は、請求項の記載における第1のフィ
ルタに該当する。
As described above, the spectrum analysis circuit 103 outputs the spectrum intensity (for example, fs / 4 to fs /
2), and whether the high-frequency spectrum structure is closer to the 1 / f characteristic or the 1 / f 2 characteristic. Details of the operation of the filters 106 and 107 will be described with reference to FIGS. High pass filter 1201
Removes the components of the output signal of the nonlinear circuit 104 and the dither generation circuit 105 in the band of fs / 2 or less. The high-pass filter 1201 corresponds to the first filter described in the claims.

【0083】ハイパスフィルタ1201の出力信号は、
上記の1/f特性フィルタ1202及び1/f特性フ
ィルタ1203に入力される。切り換え器1204はス
ペクトル解析回路103の出力信号(解析結果信号)に
応じて1/f特性フィルタ1202の出力と1/f
性フィルタ1203の出力信号を切り換え、いずれか選
択された出力信号を出力する。1/f特性フィルタ12
02、1/f特性フィルタ1203及び切り換え器1
204は、請求項の記載における第2のフィルタに該当
する。
The output signal of the high-pass filter 1201 is
The signals are input to the 1 / f characteristic filter 1202 and the 1 / f 2 characteristic filter 1203. The switch 1204 switches between the output of the 1 / f characteristic filter 1202 and the output signal of the 1 / f 2 characteristic filter 1203 in accordance with the output signal (analysis result signal) of the spectrum analysis circuit 103, and outputs one selected output signal. I do. 1 / f characteristic filter 12
02, 1 / f 2 characteristic filter 1203 and switch 1
204 corresponds to the second filter in the claims.

【0084】上記の様に、本発明の実施例1の音声帯域
拡張装置は、非線形回路及びディザ発生回路及びフィル
タで入力信号の帯域以上の高周波を発生させ、スペクト
ル解析回路及びレベル制御回路で入力信号の高域スペク
トル強度に応じてレベル及びスペクトル構造を制御し入
力信号に加算して出力する構成を有する。これにより、
図3に示すようにfs/2以下の帯域Aの入力信号にf
s/2〜pfs/2の帯域Bの信号を付加することによ
り帯域の拡張を行っている。
As described above, in the voice band extending apparatus according to the first embodiment of the present invention, a non-linear circuit, a dither generating circuit and a filter generate a high frequency higher than the band of the input signal, and the spectrum analyzing circuit and the level control circuit input the high frequency. It has a configuration in which the level and the spectrum structure are controlled according to the high-band spectrum intensity of the signal, added to the input signal and output. This allows
As shown in FIG. 3, the input signal of the band A of fs / 2 or less
The band is extended by adding a band B signal of s / 2 to pfs / 2.

【0085】大半の音楽信号のスペクトル構造は、1/
f〜1/f特性を有している。スペクトル解析回路1
03は帯域Aの入力信号が1/f特性に近いのか1/f
特性に近いのかを分析し、その出力に基づき帯域拡張
する信号のスペクトル構造を決定することにより、入力
信号のスペクトル構造に近い形で音声帯域の拡張を行っ
ている。従って、入力信号のスペクトル構造に近い高周
波で帯域を拡張するため特定の帯域が強調されることが
無く、自然な感じで帯域が拡張できる。また、ガウス分
布に近いディザ信号を用いるため自然音に近い音で帯域
の拡張を行っている。
The spectrum structure of most music signals is 1 /
It has f- 1 / f2 characteristics. Spectrum analysis circuit 1
03 indicates whether the input signal of band A is close to the 1 / f characteristic or 1 / f
The voice band is extended in a form close to the spectrum structure of the input signal by analyzing whether the characteristic is close to the two characteristics and determining the spectrum structure of the signal to be band-extended based on the output. Therefore, since the band is extended at a high frequency close to the spectrum structure of the input signal, the specific band is not emphasized, and the band can be extended with a natural feeling. In addition, since a dither signal close to a Gaussian distribution is used, the band is extended with a sound close to a natural sound.

【0086】信号処理がデジタル処理であるため、回路
を構成する部品のばらつきや温度特性により性能ばらつ
きが発生しない。また、音声信号が回路を通過する毎に
音質劣化が発生することもない。更に、構成しているフ
ィルタの精度追求を行ってもアナログ回路構成と比較し
て回路規模が大きくなることもなくコスト増加につなが
らない音声帯域拡張方法および装置を実現できる。
Since the signal processing is digital processing, there is no variation in performance due to variations in components constituting the circuit or temperature characteristics. In addition, the sound quality does not deteriorate every time the audio signal passes through the circuit. Furthermore, even if the accuracy of the filter configured is pursued, it is possible to realize a voice band expansion method and apparatus which does not increase the circuit scale as compared with the analog circuit configuration and does not lead to an increase in cost.

【0087】尚、本発明の実施例1では非線形回路10
4の出力信号及びディザ発生回路105の出力信号をそ
れぞれ独立にフィルタ106、107及びレベル制御回
路108及び109で処理した後、これらの信号を加算
回路110、111で加算しているが、非線形回路10
4の出力とディザ発生回路105の出力を加算した後に
フィルタ処理及びレベル制御処理を実施しても同様の効
果が得られることは言うまでもない。更に、スペクトル
解析回路が入力信号を単一のスペクトルの信号と判断し
た場合、レベル制御回路の増幅率をゼロとする。これに
より正弦波が入力されても高域信号が付加されない故
に、当該音声帯域拡張装置により却って信号劣化が発生
するという問題が解決された。
In the first embodiment of the present invention, the nonlinear circuit 10
4 and the output signal of the dither generation circuit 105 are independently processed by filters 106 and 107 and level control circuits 108 and 109, respectively, and these signals are added by addition circuits 110 and 111. 10
It is needless to say that the same effect can be obtained by performing the filtering process and the level control process after adding the output of the dither generating circuit 105 and the output of the dither generating circuit 105. Further, when the spectrum analysis circuit determines that the input signal is a signal of a single spectrum, the amplification factor of the level control circuit is set to zero. This solves the problem that the signal degradation is caused by the voice band extending device because the high band signal is not added even if the sine wave is input.

【0088】《実施例2》本発明の実施例2の音声帯域
拡張装置の全体構成は、本発明の実施例1の音声帯域拡
張装置(図1)と基本的に同じである。入力信号はサン
プリング周波数fsのデジタル音声信号であり、オーバ
ーサンプリング型低域通過フィルタ102内のオーバー
サンプリング回路以降の処理においては、信号処理のサ
ンプリングクロックは全てp・fsである(ディザ発生
回路105等も含む。)。本実施例においてはfs=4
4.1kHz、p=2、p・fs=88.2kHzであ
る。実施例2の音声帯域拡張装置は、フィルタ106及
び107の構成(図12)が、実施例1の音声帯域拡張
装置と異なる。実施例2のフィルタ106及び107
は、ハイパスフィルタ1201(図12)の構成が実施
例1のフィルタ106及び107と異なる。
<< Embodiment 2 >> The overall configuration of a voice band extending apparatus according to Embodiment 2 of the present invention is basically the same as that of the voice band extending apparatus according to Embodiment 1 of the present invention (FIG. 1). The input signal is a digital audio signal having a sampling frequency fs, and in the processing after the oversampling circuit in the oversampling type low-pass filter 102, all sampling clocks for the signal processing are p · fs (the dither generation circuit 105 and the like). Also included). In this embodiment, fs = 4
4.1 kHz, p = 2, p · fs = 88.2 kHz. The audio band extending apparatus according to the second embodiment differs from the audio band extending apparatus according to the first embodiment in the configuration of the filters 106 and 107 (FIG. 12). Second Embodiment Filters 106 and 107
Is different from the filters 106 and 107 of the first embodiment in the configuration of the high-pass filter 1201 (FIG. 12).

【0089】図14は本発明の実施例2における音声帯
域拡張装置のフィルタ106及び107のハイパスフィ
ルタ1201の詳細ブロック図である。図14におい
て、1401はハイパスフィルタ1〜m(mは2以上の
任意の整数)、1402は切り換え器である。図15は
本発明の実施例2における音声帯域拡張装置のフィルタ
106及び107のハイパスフィルタ1201に含まれ
る複数のハイパスフィルタ1〜m(1401)のそれぞ
れの周波数特性を示す。この様に構成された本発明の実
施例2の音声帯域拡張装置について、以下その動作を説
明する。基本的な動作は本発明の実施例1の音声帯域拡
張装置と同じであるため相違点を詳しく説明する。
FIG. 14 is a detailed block diagram of the high-pass filter 1201 of the filters 106 and 107 of the voice band extending apparatus according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 14, reference numeral 1401 denotes high-pass filters 1 to m (m is an arbitrary integer of 2 or more), and 1402 denotes a switch. FIG. 15 shows frequency characteristics of a plurality of high-pass filters 1 to m (1401) included in the high-pass filters 1201 of the filters 106 and 107 of the voice band extending apparatus according to the second embodiment of the present invention. The operation of the thus configured voice band extending apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described below. Since the basic operation is the same as that of the voice band extending apparatus according to the first embodiment of the present invention, the differences will be described in detail.

【0090】実施例1のハイパスフィルタ1201は、
fs/2以下の周波数成分をカットする単一のハイパス
フィルタで構成されていたが、実施例2のハイパスフィ
ルタ1201は、上述の様に複数のハイパスフィルタ1
〜m(1401)及び切り換え器1402とを有する。
各ハイパスフィルタの周波数特性は図15に示す特性で
あり、各々の遮断周波数又は遮断特性が異なる。切り換
え器1402は、スペクトル解析回路103の出力信号
に応じて複数のハイパスフィルタ1〜m(1401)の
出力信号の中から1個の出力信号を選択し、出力する。
切り換え器1402の出力信号は、1/f特性フィルタ
1202及び1/f特性フィルタ1203に入力され
る。
The high-pass filter 1201 of the first embodiment is
Although a single high-pass filter that cuts frequency components equal to or lower than fs / 2 is used, the high-pass filter 1201 according to the second embodiment has a plurality of high-pass filters 1 and 2 as described above.
To m (1401) and a switch 1402.
The frequency characteristic of each high-pass filter is the characteristic shown in FIG. 15, and each cut-off frequency or cut-off characteristic is different. The switch 1402 selects and outputs one output signal from the output signals of the plurality of high-pass filters 1 to m (1401) according to the output signal of the spectrum analysis circuit 103.
The output signal of switch 1402 is input to 1 / f characteristic filter 1202 and 1 / f 2 characteristic filter 1203.

【0091】ハイパスフィルタ1201の低域側(fs
/2付近)の遮断周波数または遮断特性をスペクトル解
析回路103の出力に応じて切り換えることで付加する
高域信号(帯域B)の低域特性(fs/2付近の特性)
を変化させる。これにより、入力信号(帯域A)と付加
する高域信号とが接する点であるfs/2付近での加算
器111の出力信号のレベル等を微調整出来る故に、f
s/2付近でスペクトルが盛り上がる等のうねりを抑え
ることが出来、より自然なスペクトル分布で帯域拡張で
きるようにしている。
The low-pass side of the high-pass filter 1201 (fs
/ 2) cut-off frequency or cut-off characteristic in accordance with the output of the spectrum analysis circuit 103. The low-frequency characteristic (characteristics near fs / 2) of the high-frequency signal (band B) added.
To change. This allows fine adjustment of the level of the output signal of the adder 111 near fs / 2, which is the point where the input signal (band A) is in contact with the added high-frequency signal.
It is possible to suppress undulations such as a swelling of the spectrum near s / 2, and to expand the band with a more natural spectrum distribution.

【0092】入力端子101を通じてデジタル信号が入
力される。この信号がコンパクトディスク(CD)から
再生されたものであれば、サンプリング周波数(fs)
44.1kHz、語長16ビットの信号である。オーバ
ーサンプリング型低域通過フィルタ102は、入力端子
101を介して入力された信号のサンプリング周波数を
p倍(pは正の整数)し、且つ不要な帯域を減衰させ
る。pは2以上(通常は偶数)で、入力信号のサンプリ
ング周波数の2分の1(fs/2)以上の帯域を60d
B以上減衰させる。スペクトル解析回路103は、オー
バーサンプリング型低域通過フィルタ102の出力信号
のスペクトル分布を分析し、高域成分のスペクトル強度
(例えばfs/4〜fs/2におけるスペクトル強度)
と高域のスペクトル分布に基づいて1/f特性フィルタ
1202及び1/f特性フィルタ1203のいずれの
フィルタが適しているかを検出する。
A digital signal is input through the input terminal 101. If this signal is reproduced from a compact disc (CD), the sampling frequency (fs)
It is a signal of 44.1 kHz and a word length of 16 bits. The oversampling low-pass filter 102 multiplies the sampling frequency of the signal input via the input terminal 101 by p (p is a positive integer) and attenuates unnecessary bands. p is 2 or more (usually an even number), and the band of 1/2 (fs / 2) or more of the sampling frequency of the input signal is 60d.
Decrease by B or more. The spectrum analysis circuit 103 analyzes the spectrum distribution of the output signal of the oversampling type low-pass filter 102 and determines the spectrum intensity of the high-frequency component (for example, the spectrum intensity at fs / 4 to fs / 2).
It detects which of the 1 / f characteristic filter 1202 and the 1 / f 2 characteristic filter 1203 is suitable based on the spectrum distribution of the high frequency band.

【0093】非線形回路104は、オーバーサンプリン
グ型低域通過フィルタ102の出力信号を非線形処理
し、高調波を発生させる。フィルタ106は、上記のハ
イパスフィルタ1201により非線形回路104の出力
信号のfs/2以下の帯域を最適にカットし、fs/2
以上の帯域についてはスペクトル解析回路103の出力
信号に基づき1/f特性フィルタ1202又は1/f
特性フィルタ1203を通すことにより、入力信号に適
したスペクトル分布を持つ帯域Bの信号を出力する。
The non-linear circuit 104 performs non-linear processing on the output signal of the oversampling type low-pass filter 102 to generate harmonics. The filter 106 optimally cuts a band of fs / 2 or less of the output signal of the nonlinear circuit 104 by the high-pass filter 1201, and fs / 2
For the above bands, the 1 / f characteristic filter 1202 or 1 / f 2 based on the output signal of the spectrum analysis circuit 103
By passing through the characteristic filter 1203, a signal of the band B having a spectrum distribution suitable for the input signal is output.

【0094】一方、ディザ発生回路105は、所定の振
幅内で確率密度が略ガウス分布に近い釣鐘型分布となる
ベル型ディザを生成する。フィルタ107は、上記のハ
イパスフィルタ1201によりディザ発生回路の出力信
号のfs/2以下の帯域を最適にカットし、fs/2以
上の帯域についてはスペクトル解析回路103の出力信
号に基づき1/f特性フィルタ1202又は1/f
性フィルタ1203を通すことにより、入力信号に適し
たスペクトル分布を持つ帯域Bの信号を出力する。
On the other hand, the dither generation circuit 105 generates a bell-shaped dither whose probability density has a bell-shaped distribution close to a substantially Gaussian distribution within a predetermined amplitude. The filter 107 optimally cuts the band of fs / 2 or less of the output signal of the dither generation circuit by the high-pass filter 1201. by passing the filter 1202 or 1 / f 2 characteristic filter 1203 outputs a signal of band B having a spectral distribution suitable for the input signal.

【0095】レベル制御回路108及び109のそれぞ
れは、スペクトル解析回路103の出力信号に応じた増
幅率でフィルタ106及び107の出力信号を増幅す
る。例えば、入力信号のfs/4〜fs/2におけるス
ペクトル強度が大きい場合、フィルタ106及び107
の出力レベルを大きくし、スペクトル強度が小さい場合
は出力レベルを小さくする様に動作する。加算回路11
0は、2つのレベル制御回路108と109の出力を加
算する。
Each of level control circuits 108 and 109 amplifies the output signals of filters 106 and 107 at an amplification factor according to the output signal of spectrum analysis circuit 103. For example, when the spectrum intensity of the input signal at fs / 4 to fs / 2 is large, filters 106 and 107 are used.
Is operated to increase the output level, and to reduce the output level when the spectrum intensity is low. Adder circuit 11
0 adds the outputs of the two level control circuits 108 and 109.

【0096】遅延回路113は、オーバーサンプリング
型低域通過フィルタ102の出力信号を入力し、遅延し
て出力する。オーバーサンプリング型低域通過フィルタ
102の出力信号が遅延回路113を経由して加算器1
11に入力されるまでの遅延時間と、オーバーサンプリ
ング型低域通過フィルタ102の出力信号がスペクトル
解析回路103、非線形回路104、加算器110等を
経由して加算器111に入力されるまでの処理時間とが
一致する様に、遅延回路113の遅延時間が決められて
いる。加算回路111は、遅延回路113の出力信号と
加算回路110の出力信号を入力し、両者を加算し、加
算結果を出力する。加算結果は、出力端子112から出
力される。
The delay circuit 113 receives the output signal of the oversampling type low-pass filter 102, delays the signal, and outputs the delayed signal. The output signal of the oversampling type low-pass filter 102 is passed through a delay circuit 113 to the adder 1.
And processing until the output signal of the oversampling type low-pass filter 102 is input to the adder 111 via the spectrum analysis circuit 103, the nonlinear circuit 104, the adder 110, etc. The delay time of the delay circuit 113 is determined so that the time matches. The addition circuit 111 receives the output signal of the delay circuit 113 and the output signal of the addition circuit 110, adds the two, and outputs the addition result. The addition result is output from the output terminal 112.

【0097】以上の様に、実施例2の音声帯域拡張装置
は、入力信号の帯域Aより高い帯域Bのスペクトルを持
つ高周波を発生させ、入力信号の高域スペクトル強度に
応じてこの発生させた高周波成分を入力信号に付加する
ことで音声帯域を拡張する。入力信号に応じて付加する
高域信号の低域特性を制御することで、入力信号及び付
加した信号のスペクトル分布を連続的にすることができ
る故に自然な帯域拡張が可能である。
As described above, the voice band extending apparatus according to the second embodiment generates a high frequency having a spectrum of the band B higher than the band A of the input signal, and generates the high frequency in accordance with the high band spectrum intensity of the input signal. The voice band is extended by adding a high frequency component to the input signal. By controlling the low-frequency characteristics of the high-frequency signal to be added according to the input signal, the spectrum distribution of the input signal and the added signal can be made continuous, so that natural band expansion is possible.

【0098】また、信号処理がデジタル処理であるた
め、回路を構成する部品のばらつきや温度特性により性
能ばらつきが発生しない。また、音声信号が回路を通過
する毎に音質劣化が発生することもない。更に、構成し
ているフィルタの精度追求を行ってもアナログ回路構成
と比較して回路規模が大きくなることもなくコスト増加
につながらない音声帯域拡張方法および装置を実現でき
る。
Further, since the signal processing is digital processing, there is no performance variation due to the variation of components constituting the circuit and the temperature characteristics. In addition, the sound quality does not deteriorate every time the audio signal passes through the circuit. Furthermore, even if the accuracy of the filter configured is pursued, it is possible to realize a voice band expansion method and apparatus which does not increase the circuit scale as compared with the analog circuit configuration and does not lead to an increase in cost.

【0099】《実施例3》本発明の実施例3の音声帯域
拡張装置の全体構成は、本発明の実施例1の音声帯域拡
張装置(図1)と基本的に同じである。入力信号はサン
プリング周波数fsのデジタル音声信号であり、オーバ
ーサンプリング型低域通過フィルタ102内のオーバー
サンプリング回路以降の処理においては、信号処理のサ
ンプリングクロックは全てp・fsである(ディザ発生
回路105等も含む。)。本実施例においてはfs=4
4.1kHz、p=2、p・fs=88.2kHzであ
る。実施例3の音声帯域拡張装置は、フィルタ106及
び107の構成(図12)が、実施例1の音声帯域拡張
装置と異なる。基本的な動作は本発明の実施例1の音声
帯域拡張装置と同じであるため相違点を詳しく説明す
る。
<< Embodiment 3 >> The overall configuration of a voice band extending apparatus according to a third embodiment of the present invention is basically the same as that of the voice band extending apparatus (FIG. 1) according to the first embodiment of the present invention. The input signal is a digital audio signal having a sampling frequency fs, and in the processing after the oversampling circuit in the oversampling type low-pass filter 102, all sampling clocks for the signal processing are p · fs (the dither generation circuit 105 and the like). Also included). In this embodiment, fs = 4
4.1 kHz, p = 2, p · fs = 88.2 kHz. The voice band extending apparatus according to the third embodiment differs from the voice band extending apparatus according to the first embodiment in the configuration of the filters 106 and 107 (FIG. 12). Since the basic operation is the same as that of the voice band extending apparatus according to the first embodiment of the present invention, the differences will be described in detail.

【0100】図16は、実施例3の音声帯域拡張装置の
フィルタ106及び107のブロック図である。フィル
タ106とフィルタ107の構成は同一である。図16
において、1601はローパスフィルタ、1602はハ
イパスフィルタ、1603は加算回路、1604は1/
f特性フィルタ、1605は1/f特性フィルタ、1
606は切り換え器である。図17は本発明の実施例3
のフィルタ106及び107の全体の周波数特性を示
す。実施例1のフィルタ106及び107は帯域Bにお
いて図17と同様の周波数特性を有しているが、帯域A
の信号成分は全て除去されている。これに対して、実施
例3のフィルタ106及び107は、帯域Bにおいて実
施例1のフィルタと同様の特性を持ち且つ帯域Aの信号
成分も減衰率は大きいが通過させる。
FIG. 16 is a block diagram of the filters 106 and 107 of the voice band extending apparatus according to the third embodiment. The configurations of the filter 106 and the filter 107 are the same. FIG.
, 1601 is a low-pass filter, 1602 is a high-pass filter, 1603 is an addition circuit, and 1604 is 1 /
f characteristic filter, 1605 is 1 / f 2 characteristic filter, 1
606 is a switch. FIG. 17 shows Embodiment 3 of the present invention.
6 shows the overall frequency characteristics of the filters 106 and 107 of FIG. The filters 106 and 107 of the first embodiment have the same frequency characteristics in band B as in FIG.
Are all removed. On the other hand, the filters 106 and 107 according to the third embodiment have the same characteristics as the filter according to the first embodiment in the band B, and pass the signal component in the band A though the attenuation factor is large.

【0101】ハイパスフィルタ1602は、非線形回路
104の出力信号等を入力し、入力信号の帯域Aよりも
高域の帯域である帯域Bの信号成分を出力する(通過帯
域である帯域Bにおいては信号は減衰しない。)。ロー
パスフィルタ1601は、非線形回路104の出力信号
等を入力し、入力信号の帯域Aの信号成分を出力する。
帯域Aよりも高域の信号成分はカットする。ローパスフ
ィルタ1601、ハイパスフィルタ1602及び加算器
1603は、請求項の記載における第1のフィルタに該
当する。ローパスフィルタ1601は通過帯域(帯域
A)においても大きな減衰率を有する故に、ローパスフ
ィルタ1601の出力信号の信号レベルは非常に小さ
く、入力信号のLSBのレベルよりも小さい。そこで、
実施例3においては、音声帯域拡張装置の各ブロックの
語長を全て入力信号の語長より大きくして、追加された
下位のビットにローパスフィルタ1601の出力信号を
加える。
The high-pass filter 1602 receives an output signal of the non-linear circuit 104 and outputs a signal component of a band B which is a band higher than the band A of the input signal. Does not decay.) The low-pass filter 1601 receives an output signal of the nonlinear circuit 104 and the like, and outputs a signal component of a band A of the input signal.
The signal components higher than the band A are cut. The low-pass filter 1601, the high-pass filter 1602, and the adder 1603 correspond to the first filter in the claims. Since the low-pass filter 1601 has a large attenuation rate even in the pass band (band A), the signal level of the output signal of the low-pass filter 1601 is very small and smaller than the LSB level of the input signal. Therefore,
In the third embodiment, the word length of each block of the voice band extending apparatus is made larger than the word length of the input signal, and the output signal of the low-pass filter 1601 is added to the added lower bits.

【0102】加算器1603は、ローパスフィルタ16
01の出力信号に所定の値dを掛け、掛けた結果の信号
とハイパスフィルタ1602の出力信号とを加算する。
所定の値とは、ローパスフィルタ1601の出力信号
(帯域Aの信号成分)のエネルギーレベルをL4、ハイ
パスフィルタ1602の出力信号(帯域Bの信号成分)
のエネルギーレベルをL5とした時、d・L4/L5の
比が一定の値cになるような値dである。従って、d・
L4/L5=cよりd=c・L5/L4の式によりdが
算出される。又、ローパスフィルタ1601の出力信号
に所定の値dを掛けた結果の信号(帯域Aの信号成分)
の語長が拡張した語長(出力端子112の出力信号の持
つ語長と入力信号の語長との差)以下になるようにす
る。
The adder 1603 includes the low-pass filter 16
01 is multiplied by a predetermined value d, and the resulting signal is added to the output signal of the high-pass filter 1602.
The predetermined value means that the energy level of the output signal (signal component of band A) of the low-pass filter 1601 is L4, and the output signal of the high-pass filter 1602 (signal component of band B).
Is the value d such that the ratio of d · L4 / L5 becomes a constant value c when the energy level of L is L5. Therefore, d.
From L4 / L5 = c, d is calculated by the formula of d = c · L5 / L4. Also, a signal (signal component of band A) obtained by multiplying the output signal of low-pass filter 1601 by a predetermined value d.
Is not more than the expanded word length (the difference between the word length of the output signal of the output terminal 112 and the word length of the input signal).

【0103】加算器1603の出力信号は、1/f特性
フィルタ1604及び1/f特性フィルタ1605に
入力される。切り換え器1606は、スペクトル解析回
路103の出力信号に応じて、1/f特性フィルタ16
04の出力信号又は1/f特性フィルタ1605の出
力信号のいずれかを選択して出力する。1/f特性フィ
ルタ1604、1/f特性フィルタ1605及び切り
換え器1606は、請求項の記載における第2のフィル
タに該当する。
The output signal of adder 1603 is input to 1 / f characteristic filter 1604 and 1 / f 2 characteristic filter 1605. The switch 1606 controls the 1 / f characteristic filter 16 according to the output signal of the spectrum analysis circuit 103.
04 of the output signal or 1 / f 2 characteristic by selecting one of the output signal of the filter 1605 and outputs. The 1 / f characteristic filter 1604, the 1 / f 2 characteristic filter 1605, and the switch 1606 correspond to the second filter in the claims.

【0104】実施例3においては、帯域A及び帯域Bの
それぞれの帯域の信号成分を入力信号の高域スペクトル
強度に応じて加算することで、データ語長の拡大と帯域
の拡張を実施している。帯域Aと帯域Bのエネルギー比
を所定値にすることで、加算する信号のスペクトル構造
が変化しないため、特定の帯域が強調されることが無
く、データ語長の拡大と帯域の拡張が実施できる。この
様に構成された本発明の実施例3の音声帯域拡張装置に
ついて、以下その動作を説明する。
In the third embodiment, the signal components of the bands A and B are added in accordance with the high-band spectrum intensity of the input signal, so that the data word length and the band are extended. I have. By setting the energy ratio between the band A and the band B to a predetermined value, the spectrum structure of the signal to be added does not change, so that a specific band is not emphasized, and the data word length can be expanded and the band can be expanded. . The operation of the thus-configured voice band extending apparatus according to the third embodiment of the present invention will be described below.

【0105】入力端子101を通じてデジタル信号が入
力される。この信号がコンパクトディスク(CD)から
再生されたものであれば、サンプリング周波数(fs)
44.1kHz、語長16ビットの信号である。オーバ
ーサンプリング型低域通過フィルタ102は、入力端子
101を介して入力された信号のサンプリング周波数を
p倍(pは正の整数)し、且つ不要な帯域を減衰させ
る。pは2以上(通常は偶数)で、入力信号のサンプリ
ング周波数の2分の1(fs/2)以上の帯域を60d
B以上減衰させる。
A digital signal is input through the input terminal 101. If this signal is reproduced from a compact disc (CD), the sampling frequency (fs)
It is a signal of 44.1 kHz and a word length of 16 bits. The oversampling low-pass filter 102 multiplies the sampling frequency of the signal input via the input terminal 101 by p (p is a positive integer) and attenuates unnecessary bands. p is 2 or more (usually an even number), and the band of 1/2 (fs / 2) or more of the sampling frequency of the input signal is 60d.
Decrease by B or more.

【0106】スペクトル解析回路103は、オーバーサ
ンプリング型低域通過フィルタ102の出力信号のスペ
クトル分布を分析し、高域成分のスペクトル強度(例え
ばfs/4〜fs/2におけるスペクトル強度)と高域
のスペクトル分布に基づいて1/f特性フィルタ160
4及び1/f特性フィルタ1605のいずれのフィル
タが適しているかを検出する。非線形回路104は、オ
ーバーサンプリング型低域通過フィルタ102の出力信
号を非線形処理し、高調波を発生させる。
The spectrum analysis circuit 103 analyzes the spectrum distribution of the output signal of the oversampling type low-pass filter 102, and determines the spectrum intensity of the high frequency component (for example, the spectrum intensity at fs / 4 to fs / 2) and the high frequency component. 1 / f characteristic filter 160 based on spectral distribution
Any of the filters 4 and 1 / f 2 characteristic filter 1605 detects whether suitable. The nonlinear circuit 104 performs nonlinear processing on an output signal of the oversampling type low-pass filter 102 to generate a harmonic.

【0107】フィルタ106は、上記のローパスフィル
タ1601により非線形回路104の出力信号のfs/
2以下の帯域Aの信号成分を減衰させて抽出し、上記の
ハイパスフィルタ1602により非線形回路104の出
力信号のfs/2以上の帯域Bの信号成分を出力し(帯
域Bについては減衰がない。)、加算器1603で両者
を加算する。その後、スペクトル解析回路103の出力
信号に基づき1/f特性フィルタ1604又は1/f
特性フィルタ1605を通すことにより、入力信号に適
したスペクトル分布を持つ帯域A及び帯域Bの信号成分
を出力する。
The filter 106 outputs fs / fs of the output signal of the nonlinear circuit 104 by the low-pass filter 1601.
The signal component of band A of 2 or less is attenuated and extracted, and the high-pass filter 1602 outputs a signal component of band B that is equal to or more than fs / 2 of the output signal of the nonlinear circuit 104 (band B has no attenuation). ), Adder 1603 adds both. Then, based on the output signal of the spectrum analysis circuit 103, the 1 / f characteristic filter 1604 or 1 / f 2
By passing through the characteristic filter 1605, the signal components of the band A and the band B having the spectrum distribution suitable for the input signal are output.

【0108】一方、ディザ発生回路105は、所定の振
幅内で確率密度が略ガウス分布に近い釣鐘型分布となる
ベル型ディザを生成する。フィルタ107は、上記のロ
ーパスフィルタ1601によりディザ発生回路105の
出力信号のfs/2以下の帯域Aの信号成分を減衰させ
て抽出し、上記のハイパスフィルタ1602によりディ
ザ発生回路105の出力信号のfs/2以上の帯域Bの
信号成分を出力し(帯域Bについては減衰がない。)、
加算器1603で両者を加算する。その後、スペクトル
解析回路103の出力信号に基づき切り換え器1606
を切り換えて1/f特性フィルタ1604又は1/f
特性フィルタ1605を通すことにより、入力信号に適
したスペクトル分布を持つ帯域A及び帯域Bの信号成分
を出力する。
On the other hand, the dither generating circuit 105 generates a bell-shaped dither whose probability density has a bell-shaped distribution close to a substantially Gaussian distribution within a predetermined amplitude. The filter 107 attenuates and extracts the signal component of the band A equal to or less than fs / 2 of the output signal of the dither generation circuit 105 by the low-pass filter 1601, and outputs the fs of the output signal of the dither generation circuit 105 by the high-pass filter 1602. / 2 or more signal components in band B are output (band B is not attenuated),
An adder 1603 adds the two. Thereafter, a switch 1606 is performed based on the output signal of the spectrum analysis circuit 103.
To 1 / f characteristic filter 1604 or 1 / f 2
By passing through the characteristic filter 1605, the signal components of the band A and the band B having the spectrum distribution suitable for the input signal are output.

【0109】レベル制御回路108及び109のそれぞ
れは、スペクトル解析回路103の出力信号に応じた増
幅率でフィルタ106及び107の出力信号を増幅す
る。例えば、入力信号のfs/4〜fs/2におけるス
ペクトル強度が大きい場合、フィルタ106及び107
の出力レベルを大きくし、スペクトル強度が小さい場合
は出力レベルを小さくする様に動作する。加算回路11
0は、2つのレベル制御回路108と109の出力を加
算する。
Each of the level control circuits 108 and 109 amplifies the output signals of the filters 106 and 107 at an amplification factor corresponding to the output signal of the spectrum analysis circuit 103. For example, when the spectrum intensity of the input signal at fs / 4 to fs / 2 is large, filters 106 and 107 are used.
Is operated to increase the output level, and to reduce the output level when the spectrum intensity is low. Adder circuit 11
0 adds the outputs of the two level control circuits 108 and 109.

【0110】遅延回路113は、オーバーサンプリング
型低域通過フィルタ102の出力信号を入力し、遅延し
て出力する。オーバーサンプリング型低域通過フィルタ
102の出力信号が遅延回路113を経由して加算器1
11に入力されるまでの遅延時間と、オーバーサンプリ
ング型低域通過フィルタ102の出力信号がスペクトル
解析回路103、非線形回路104、加算器110等を
経由して加算器111に入力されるまでの処理時間とが
一致する様に、遅延回路113の遅延時間が決められて
いる。加算回路111は、遅延回路113の出力信号と
加算回路110の出力信号を入力し、両者を加算し、加
算結果を出力する。加算結果は、出力端子112から出
力される。
The delay circuit 113 receives the output signal of the oversampling type low-pass filter 102, delays the signal, and outputs the delayed signal. The output signal of the oversampling type low-pass filter 102 is passed through a delay circuit 113 to the adder 1.
And processing until the output signal of the oversampling type low-pass filter 102 is input to the adder 111 via the spectrum analysis circuit 103, the nonlinear circuit 104, the adder 110, etc. The delay time of the delay circuit 113 is determined so that the time matches. The addition circuit 111 receives the output signal of the delay circuit 113 and the output signal of the addition circuit 110, adds the two, and outputs the addition result. The addition result is output from the output terminal 112.

【0111】以上の様に、実施例3の音声帯域拡張装置
は、入力信号の帯域A及び帯域Bのスペクトルを持つノ
イズ信号を発生させ、入力信号の高域スペクトル強度に
応じてこの発生させたノイズ信号を入力信号に付加する
ことで音声帯域を拡張し、且つデータ語長を拡大してい
る。入力信号のスペクトル構造に近い高域信号で帯域を
拡張するため特定の帯域が強調されることが無く、自然
な感じで帯域が拡張できる。
As described above, the voice band extending apparatus according to the third embodiment generates a noise signal having the spectrum of the band A and the band B of the input signal, and generates the noise signal in accordance with the high-band spectrum intensity of the input signal. By adding a noise signal to the input signal, the voice band is extended and the data word length is extended. Since the band is extended with a high-band signal close to the spectrum structure of the input signal, a specific band is not emphasized, and the band can be extended with a natural feeling.

【0112】また、信号処理がデジタル処理であるた
め、回路を構成する部品のばらつきや温度特性により性
能ばらつきが発生しない。また、音声信号が回路を通過
する毎に音質劣化が発生することもない。更に、構成し
ているフィルタの精度追求を行ってもアナログ回路構成
と比較して回路規模が大きくなることもなくコスト増加
につながらない音声帯域拡張方法および装置を実現でき
る。
Further, since the signal processing is digital processing, there is no variation in performance due to variations in components constituting the circuit and temperature characteristics. In addition, the sound quality does not deteriorate every time the audio signal passes through the circuit. Furthermore, even if the accuracy of the filter configured is pursued, it is possible to realize a voice band expansion method and apparatus which does not increase the circuit scale as compared with the analog circuit configuration and does not lead to an increase in cost.

【0113】《実施例4》本発明の実施例4の音声帯域
拡張装置の全体構成は、本発明の実施例3の音声帯域拡
張装置(図1)と基本的に同じである。入力信号はサン
プリング周波数fsのデジタル音声信号であり、オーバ
ーサンプリング型低域通過フィルタ102内のオーバー
サンプリング回路以降の処理においては、信号処理のサ
ンプリングクロックは全てp・fsである(ディザ発生
回路105等も含む。)。本実施例においてはfs=4
4.1kHz、p=2、p・fs=88.2kHzであ
る。実施例4の音声帯域拡張装置は、フィルタ106及
び107(図18)がレベル制御回路1803、181
0を有する点で、実施例3の音声帯域拡張装置のフィル
タ106及び107(図16)と異なる。
<< Embodiment 4 >> The overall configuration of a voice band extending apparatus according to Embodiment 4 of the present invention is basically the same as that of the voice band extending apparatus according to Embodiment 3 of the present invention (FIG. 1). The input signal is a digital audio signal having a sampling frequency fs, and in the processing after the oversampling circuit in the oversampling type low-pass filter 102, all sampling clocks for the signal processing are p · fs (the dither generation circuit 105 and the like). Also included). In this embodiment, fs = 4
4.1 kHz, p = 2, p · fs = 88.2 kHz. In the voice band extending apparatus according to the fourth embodiment, the filters 106 and 107 (FIG. 18) include the level control circuits 1803 and 181.
It differs from the filters 106 and 107 (FIG. 16) of the voice band extending apparatus of the third embodiment in having 0.

【0114】図18は、実施例4の音声帯域拡張装置の
フィルタ106及び107のブロック図である。フィル
タ106とフィルタ107の構成は同一である。図18
において、1801及び1808はローパスフィルタ、
1802及び1809はハイパスフィルタ、1803及
び1810はレベル制御回路、1804及び1811は
加算回路、1805及び1812は1/f特性フィル
タ、1806及び1813は1/f特性フィルタ、1
807及び1814は切り換え器である。
FIG. 18 is a block diagram of the filters 106 and 107 of the voice band extending apparatus according to the fourth embodiment. The configurations of the filter 106 and the filter 107 are the same. FIG.
, 1801 and 1808 are low-pass filters,
1802 and 1809 are high-pass filters, 1803 and 1810 are level control circuits, 1804 and 1811 are addition circuits, 1805 and 1812 are 1 / f characteristic filters, 1806 and 1813 are 1 / f 2 characteristic filters, 1
807 and 1814 are switches.

【0115】本発明の実施例4のフィルタ106及び1
07の全体の周波数特性は基本的に実施例3のフィルタ
106及び107と同じであり、図17で示される。実
施例4のローパスフィルタ1801、1808の周波数
特性は実施例3のローパスフィルタ1601の周波数特
性と同じであり(図17の帯域A)、実施例4のハイパ
スフィルタ1802、1809の周波数特性は実施例3
のハイパスフィルタ1602の周波数特性と同じであ
る。この様に構成された本発明の実施例4の音声帯域拡
張装置について、以下その動作を説明する。基本的な動
作は本発明の実施例3の音声帯域拡張装置と同じである
ため相違点を詳しく説明する。
The filters 106 and 1 according to the fourth embodiment of the present invention
The overall frequency characteristics of the filter 07 are basically the same as those of the filters 106 and 107 of the third embodiment, and are shown in FIG. The frequency characteristics of the low-pass filters 1801 and 1808 of the fourth embodiment are the same as the frequency characteristics of the low-pass filter 1601 of the third embodiment (band A in FIG. 17), and the frequency characteristics of the high-pass filters 1802 and 1809 of the fourth embodiment are the same. 3
Is the same as the frequency characteristic of the high-pass filter 1602 of FIG. The operation of the thus configured voice band extending apparatus according to the fourth embodiment of the present invention will be described below. Since the basic operation is the same as that of the voice band extending apparatus according to the third embodiment of the present invention, the differences will be described in detail.

【0116】ハイパスフィルタ1802、1809は、
非線形回路104の出力信号等を入力し、入力信号の帯
域Aよりも高域の帯域である帯域Bの信号成分を出力す
る(通過帯域である帯域Bにおいては信号は減衰しな
い。)。ローパスフィルタ1801、1808は、非線
形回路104の出力信号等を入力し、入力信号の帯域A
の信号成分を出力する。帯域Aよりも高域の信号成分は
カットする。ローパスフィルタ1801、1808は通
過帯域(帯域A)においても大きな減衰率を有する故
に、ローパスフィルタ1801、1808の出力信号の
信号レベルは非常に小さく、入力信号のLSBのレベル
よりも小さい。
The high-pass filters 1802 and 1809 are
An output signal or the like of the nonlinear circuit 104 is input, and a signal component of a band B which is a band higher than the band A of the input signal is output (the signal is not attenuated in a band B which is a pass band). The low-pass filters 1801 and 1808 receive the output signal of the non-linear circuit 104 and the like and input signal band A
Is output. The signal components higher than the band A are cut. Since the low-pass filters 1801 and 1808 have a large attenuation rate even in the pass band (band A), the signal levels of the output signals of the low-pass filters 1801 and 1808 are very small, and are smaller than the level of the LSB of the input signal.

【0117】そこで、実施例4においては、音声帯域拡
張装置の各ブロックの語長を全て入力信号の語長より大
きくして、追加された下位のビットにローパスフィルタ
1801、1808の出力信号を加える。ローパスフィ
ルタ1801、1808、ハイパスフィルタ1802、
1809、レベル制御回路1803、1810及び加算
器1804、1811は、請求項の記載における第1の
フィルタに該当する。
Therefore, in the fourth embodiment, the word length of each block of the voice band extending apparatus is made larger than the word length of the input signal, and the output signals of the low-pass filters 1801 and 1808 are added to the added lower bits. . Low-pass filters 1801, 1808, high-pass filter 1802,
1809, level control circuits 1803 and 1810, and adders 1804 and 1811 correspond to the first filter in the claims.

【0118】レベル制御回路1803、1810は、ハ
イパスフィルタ1802、1809の出力信号を入力
し、スペクトル解析回路103の出力信号に基づく増幅
率でハイパスフィルタ1802、1809の出力信号を
増幅し、出力する。レベル制御回路1803の増幅率α
1及びレベル制御回路1810の増幅率α2とすると、
α1及びα2の値は、α1+α2=一定の条件で、加算
されるノイズ信号のスペクトル分布が入力信号のスペク
トル分布に最も近似するように、スペクトル解析回路1
03の出力信号により決定される。
The level control circuits 1803 and 1810 receive the output signals of the high-pass filters 1802 and 1809, amplify the output signals of the high-pass filters 1802 and 1809 at an amplification factor based on the output signal of the spectrum analysis circuit 103, and output the amplified signals. Gain α of level control circuit 1803
1 and the amplification factor α2 of the level control circuit 1810,
The values of α1 and α2 are set such that, under the condition of α1 + α2 = constant, the spectrum analysis circuit 1 determines that the spectrum distribution of the noise signal to be added most closely approximates the spectrum distribution of the input signal.
03 is determined by the output signal.

【0119】加算器1804、1811は、ローパスフ
ィルタ1801、1808の出力信号に所定の値dを掛
け、掛けた結果の信号とレベル制御回路1803、18
10の出力信号とを加算する。所定の値とは、ローパス
フィルタ1801、1808の出力信号(帯域Aの信号
成分)のエネルギーレベルをL4、レベル制御回路18
03、1810の出力信号(帯域Bの信号成分)のエネ
ルギーレベルをL5とした時、d・L4/L5の比が一
定の値cになるような値dである。従って、d・L4/
L5=cよりd=c・L5/L4の式によりdが算出さ
れる。なお、加算器1804のdの値と、1811のd
の値は別個独立である。又、ローパスフィルタ180
1、1808の出力信号に所定の値dを掛けた結果の信
号(帯域Aの信号成分)の語長が拡張した語長(出力端
子112の出力信号の持つ語長と入力信号の語長との
差)以下になるようにする。
The adders 1804 and 1811 multiply the output signals of the low-pass filters 1801 and 1808 by a predetermined value d, and apply the multiplied signals to the level control circuits 1803 and 1811.
And 10 output signals. The predetermined value means that the energy level of the output signal (signal component of band A) of the low-pass filters 1801 and 1808 is L4 and the level control circuit 18
03, 1810, when the energy level of the output signal (signal component of the band B) is L5, the value d is such that the ratio of d · L4 / L5 becomes a constant value c. Therefore, d · L4 /
From L5 = c, d is calculated by the formula of d = c · L5 / L4. The value of d of the adder 1804 and the value of d of 1811
Are independent and independent. Also, a low-pass filter 180
1, the word length of the signal (the signal component of band A) resulting from multiplying the output signal of 1808 by a predetermined value d (the word length of the output signal of the output terminal 112 and the word length of the input signal) Difference).

【0120】加算器1804、1811の出力信号は、
1/f特性フィルタ1805、1812及び1/f
性フィルタ1806、1813に入力される。切り換え
器1807、1814は、スペクトル解析回路103の
出力信号に応じて、1/f特性フィルタ1805、18
12の出力信号又は1/f特性フィルタ1806、1
813の出力信号のいずれかを選択して出力する。1/
f特性フィルタ1805、1812、1/f特性フィ
ルタ1806,1813及び切り換え器1807,18
14は、請求項の記載における第2のフィルタに該当す
る。
The output signals of the adders 1804 and 1811 are
The 1 / f characteristic filters 1805 and 1812 and the 1 / f 2 characteristic filters 1806 and 1813 are input. The switches 1807 and 1814 provide 1 / f characteristic filters 1805 and 18 according to the output signal of the spectrum analysis circuit 103.
12 output signals or 1 / f 2 characteristic filters 1806, 1
813 is selected and output. 1 /
f characteristic filters 1805, 1812, 1 / f 2 characteristic filters 1806, 1813, and switches 1807, 18
14 corresponds to the second filter in the claims.

【0121】実施例4においては、帯域A及び帯域Bの
それぞれの帯域の信号成分を入力信号の高域スペクトル
強度に応じて加算することで、データ語長の拡大と帯域
の拡張を実施している。帯域Aと帯域Bのエネルギー比
を所定値にすることで、加算する信号のスペクトル構造
が変化しないため、特定の帯域が強調されることが無
く、データ語長の拡大と帯域の拡張が実施できる。この
様に構成された本発明の実施例4の音声帯域拡張装置に
ついて、以下その動作を説明する。
In the fourth embodiment, the signal components of each of the bands A and B are added in accordance with the high-band spectrum intensity of the input signal, so that the data word length and the band are extended. I have. By setting the energy ratio between the band A and the band B to a predetermined value, the spectrum structure of the signal to be added does not change, so that a specific band is not emphasized, and the data word length can be expanded and the band can be expanded. . The operation of the thus configured voice band extending apparatus according to the fourth embodiment of the present invention will be described below.

【0122】入力端子101を通じてデジタル信号が入
力される。この信号がコンパクトディスク(CD)から
再生されたものであれば、サンプリング周波数(fs)
44.1kHz、語長16ビットの信号である。オーバ
ーサンプリング型低域通過フィルタ102は、入力端子
101を介して入力された信号のサンプリング周波数を
p倍(pは正の整数)し、且つ不要な帯域を減衰させ
る。pは2以上(通常は偶数)で、入力信号のサンプリ
ング周波数の2分の1(fs/2)以上の帯域を60d
B以上減衰させる。
A digital signal is input through the input terminal 101. If this signal is reproduced from a compact disc (CD), the sampling frequency (fs)
It is a signal of 44.1 kHz and a word length of 16 bits. The oversampling low-pass filter 102 multiplies the sampling frequency of the signal input via the input terminal 101 by p (p is a positive integer) and attenuates unnecessary bands. p is 2 or more (usually an even number), and the band of 1/2 (fs / 2) or more of the sampling frequency of the input signal is 60d.
Decrease by B or more.

【0123】スペクトル解析回路103は、オーバーサ
ンプリング型低域通過フィルタ102の出力信号のスペ
クトル分布を分析し、高域成分のスペクトル強度(例え
ばfs/4〜fs/2におけるスペクトル強度)と高域
のスペクトル分布に基づいて1/f特性フィルタ180
5、1812及び1/f特性フィルタ1806、18
13のいずれのフィルタが適しているかを検出する。非
線形回路104は、オーバーサンプリング型低域通過フ
ィルタ102の出力信号を非線形処理し、高調波を発生
させる。
The spectrum analysis circuit 103 analyzes the spectrum distribution of the output signal of the oversampling type low-pass filter 102, and determines the spectrum intensity of the high-frequency component (for example, the spectrum intensity at fs / 4 to fs / 2) and the high-frequency component. 1 / f characteristic filter 180 based on spectral distribution
5, 1812 and 1 / f 2 characteristic filters 1806, 18
It detects which of the filters 13 is suitable. The nonlinear circuit 104 performs nonlinear processing on an output signal of the oversampling type low-pass filter 102 to generate a harmonic.

【0124】フィルタ106においては、上記のローパ
スフィルタ1801により非線形回路104の出力信号
のfs/2以下の帯域Aの信号成分を減衰させて抽出す
る。又、上記のハイパスフィルタ1802により非線形
回路104の出力信号のfs/2以上の帯域Bの信号成
分を抽出し(帯域Bについては減衰がない。)、レベル
制御回路1803で増幅する。加算器1804により両
者を加算する。その後、スペクトル解析回路103の出
力信号に基づき切り換え器1807を切り換えて1/f
特性フィルタ1805又は1/f特性フィルタ180
6を通すことにより、入力信号に適したスペクトル分布
を持つ帯域A及び帯域Bの信号成分を出力する。
The filter 106 attenuates and extracts the signal component in the band A of fs / 2 or less of the output signal of the nonlinear circuit 104 by the low-pass filter 1801 described above. Further, a signal component in band B of fs / 2 or more of the output signal of the nonlinear circuit 104 is extracted by the high-pass filter 1802 (the band B is not attenuated), and is amplified by the level control circuit 1803. The two are added by an adder 1804. Thereafter, the switch 1807 is switched based on the output signal of the spectrum analysis circuit 103 to switch 1 / f
Characteristic filter 1805 or 1 / f 2 characteristic filter 180
6 to output signal components in bands A and B having a spectrum distribution suitable for the input signal.

【0125】一方、ディザ発生回路105は、所定の振
幅内で確率密度が略ガウス分布に近い釣鐘型分布となる
ベル型ディザを生成する。フィルタ107は、上記のロ
ーパスフィルタ1808によりディザ発生回路105の
出力信号のfs/2以下の帯域Aの信号成分を減衰させ
て抽出する。又、上記のハイパスフィルタ1809によ
りディザ発生回路105の出力信号のfs/2以上の帯
域Bの信号成分を抽出し(帯域Bについては減衰がな
い。)、レベル制御回路1810で増幅する。加算器1
811により両者を加算する。その後、スペクトル解析
回路103の出力信号に基づき切り換え器1814を切
り換えて1/f特性フィルタ1812又は1/f特性
フィルタ1813を通すことにより、入力信号に適した
スペクトル分布を持つ帯域A及び帯域Bの信号成分を出
力する。
On the other hand, the dither generation circuit 105 generates a bell-shaped dither having a bell-shaped distribution with a probability density close to a substantially Gaussian distribution within a predetermined amplitude. The filter 107 attenuates and extracts the signal component in the band A of fs / 2 or less of the output signal of the dither generation circuit 105 by the low-pass filter 1808. Further, the above-mentioned high-pass filter 1809 extracts a signal component in band B of fs / 2 or more of the output signal of the dither generation circuit 105 (band B is not attenuated), and amplifies it in a level control circuit 1810. Adder 1
According to 811, both are added. After that, based on the output signal of the spectrum analysis circuit 103, the switch 1814 is switched and passed through the 1 / f characteristic filter 1812 or 1 / f 2 characteristic filter 1813, so that the band A and the band B having the spectrum distribution suitable for the input signal. Is output.

【0126】レベル制御回路108及び109のそれぞ
れは、スペクトル解析回路103の出力信号に応じた増
幅率でフィルタ106及び107の出力信号を増幅す
る。例えば、入力信号のfs/4〜fs/2におけるス
ペクトル強度が大きい場合、フィルタ106及び107
の出力レベルを大きくし、スペクトル強度が小さい場合
は出力レベルを小さくする様に動作する。加算回路11
0は、2つのレベル制御回路108と109の出力を加
算する。
Each of the level control circuits 108 and 109 amplifies the output signals of the filters 106 and 107 at an amplification factor corresponding to the output signal of the spectrum analysis circuit 103. For example, when the spectrum intensity of the input signal at fs / 4 to fs / 2 is large, filters 106 and 107 are used.
Is operated to increase the output level, and to reduce the output level when the spectrum intensity is low. Adder circuit 11
0 adds the outputs of the two level control circuits 108 and 109.

【0127】遅延回路113は、オーバーサンプリング
型低域通過フィルタ102の出力信号を入力し、遅延し
て出力する。オーバーサンプリング型低域通過フィルタ
102の出力信号が遅延回路113を経由して加算器1
11に入力されるまでの遅延時間と、オーバーサンプリ
ング型低域通過フィルタ102の出力信号がスペクトル
解析回路103、非線形回路104、加算器110等を
経由して加算器111に入力されるまでの処理時間とが
一致する様に、遅延回路113の遅延時間が決められて
いる。加算回路111は、遅延回路113の出力信号と
加算回路110の出力信号を入力し、両者を加算し、加
算結果を出力する。加算結果は、出力端子112から出
力される。
The delay circuit 113 receives an output signal of the oversampling type low-pass filter 102, delays the signal, and outputs the delayed signal. The output signal of the oversampling type low-pass filter 102 is passed through a delay circuit 113 to the adder 1.
And processing until the output signal of the oversampling type low-pass filter 102 is input to the adder 111 via the spectrum analysis circuit 103, the nonlinear circuit 104, the adder 110, etc. The delay time of the delay circuit 113 is determined so that the time matches. The addition circuit 111 receives the output signal of the delay circuit 113 and the output signal of the addition circuit 110, adds the two, and outputs the addition result. The addition result is output from the output terminal 112.

【0128】以上の様に、実施例4の音声帯域拡張装置
は、入力信号の帯域A及び帯域Bのスペクトルを持つノ
イズ信号を発生させ、入力信号の高域スペクトル強度に
応じてこの発生させたノイズ信号を入力信号に付加する
ことで音声帯域を拡張し、且つデータ語長を拡大してい
る。入力信号のスペクトル構造に近い高域信号で帯域を
拡張するため特定の帯域が強調されることが無く、自然
な感じで帯域が拡張できる。特に非線形回路で生成した
高域信号とディザ発生回路で生成した高域信号の総エネ
ルギーレベルは一定のままでその割合を入力信号の高域
スペクトル構造に応じて制御できるため自然な帯域拡張
が可能である。
As described above, the voice band extending apparatus according to the fourth embodiment generates the noise signal having the spectrum of the band A and the band B of the input signal, and generates the noise signal according to the high-band spectrum intensity of the input signal. By adding a noise signal to the input signal, the voice band is extended and the data word length is extended. Since the band is extended with a high-band signal close to the spectrum structure of the input signal, a specific band is not emphasized, and the band can be extended with a natural feeling. In particular, the total energy level of the high-frequency signal generated by the non-linear circuit and the high-frequency signal generated by the dither generation circuit can be controlled according to the high-frequency spectrum structure of the input signal while the total energy level remains constant, enabling natural band expansion. It is.

【0129】また、信号処理がデジタル処理であるた
め、回路を構成する部品のばらつきや温度特性により性
能ばらつきが発生しない。また、音声信号が回路を通過
する毎に音質劣化が発生することもない。更に、構成し
ているフィルタの精度追求を行ってもアナログ回路構成
と比較して回路規模が大きくなることもなくコスト増加
につながらない音声帯域拡張方法および装置を実現でき
る。
Further, since the signal processing is digital processing, there is no variation in performance due to variations in components constituting the circuit and temperature characteristics. In addition, the sound quality does not deteriorate every time the audio signal passes through the circuit. Furthermore, even if the accuracy of the filter configured is pursued, it is possible to realize a voice band expansion method and apparatus which does not increase the circuit scale as compared with the analog circuit configuration and does not lead to an increase in cost.

【0130】《実施例5》本発明の実施例5の音声帯域
拡張装置の全体構成は、本発明の実施例3の音声帯域拡
張装置(図1)と基本的に同じである。入力信号はサン
プリング周波数fsのデジタル音声信号であり、オーバ
ーサンプリング型低域通過フィルタ102内のオーバー
サンプリング回路以降の処理においては、信号処理のサ
ンプリングクロックは全てp・fsである(ディザ発生
回路105等も含む。)。本実施例においてはfs=4
4.1kHz、p=2、p・fs=88.2kHzであ
る。実施例5の音声帯域拡張装置は、フィルタ106及
び107(図19)がレベル制御回路1903、191
0を有する点で、実施例3の音声帯域拡張装置のフィル
タ106及び107(図16)と異なる。
<< Embodiment 5 >> The overall configuration of a voice band extending apparatus according to Embodiment 5 of the present invention is basically the same as that of the voice band extending apparatus (FIG. 1) according to Embodiment 3 of the present invention. The input signal is a digital audio signal having a sampling frequency fs, and in the processing after the oversampling circuit in the oversampling type low-pass filter 102, all sampling clocks for the signal processing are p · fs (the dither generation circuit 105 and the like). Also included). In this embodiment, fs = 4
4.1 kHz, p = 2, p · fs = 88.2 kHz. In the voice band extending apparatus according to the fifth embodiment, the filters 106 and 107 (FIG. 19) include the level control circuits 1903 and 191.
It differs from the filters 106 and 107 (FIG. 16) of the voice band extending apparatus of the third embodiment in having 0.

【0131】図19は、実施例5の音声帯域拡張装置の
フィルタ106及び107のブロック図である。フィル
タ106とフィルタ107の構成は同一である。図19
において、1901及び1908はローパスフィルタ、
1902及び1909はハイパスフィルタ、1903及
び1910はレベル制御回路、1904及び1911は
加算回路、1905及び1912は1/f特性フィル
タ、1906及び1913は1/f特性フィルタ、1
907及び1914は切り換え器である。
FIG. 19 is a block diagram of the filters 106 and 107 of the voice band extending apparatus according to the fifth embodiment. The configurations of the filter 106 and the filter 107 are the same. FIG.
, 1901 and 1908 are low-pass filters,
1902 and 1909 are high-pass filters, 1903 and 1910 are level control circuits, 1904 and 1911 are addition circuits, 1905 and 1912 are 1 / f characteristic filters, 1906 and 1913 are 1 / f 2 characteristic filters, 1
Reference numerals 907 and 1914 are switches.

【0132】本発明の実施例5のフィルタ106及び1
07の全体の周波数特性は基本的に実施例3のフィルタ
106及び107と同じであり、図17で示される。実
施例5のローパスフィルタ1901、1908の周波数
特性は実施例3のローパスフィルタ1601の周波数特
性と同じであり(図17の帯域A)、実施例5のハイパ
スフィルタ1902、1909の周波数特性は実施例3
のハイパスフィルタ1602の周波数特性と同じであ
る。この様に構成された本発明の実施例5の音声帯域拡
張装置について、以下その動作を説明する。基本的な動
作は本発明の実施例3の音声帯域拡張装置と同じである
ため相違点を詳しく説明する。
The filters 106 and 1 according to the fifth embodiment of the present invention
The overall frequency characteristics of the filter 07 are basically the same as those of the filters 106 and 107 of the third embodiment, and are shown in FIG. The frequency characteristics of the low-pass filters 1901 and 1908 of the fifth embodiment are the same as the frequency characteristics of the low-pass filter 1601 of the third embodiment (band A in FIG. 17), and the frequency characteristics of the high-pass filters 1902 and 1909 of the fifth embodiment are the same. 3
Is the same as the frequency characteristic of the high-pass filter 1602 of FIG. The operation of the thus configured voice band extending apparatus according to the fifth embodiment of the present invention will be described below. Since the basic operation is the same as that of the voice band extending apparatus according to the third embodiment of the present invention, the differences will be described in detail.

【0133】ハイパスフィルタ1902、1909は、
非線形回路104の出力信号等を入力し、入力信号の帯
域Aよりも高域の帯域である帯域Bの信号成分を出力す
る(通過帯域である帯域Bにおいては信号は減衰しな
い。)。ローパスフィルタ1901、1908は、非線
形回路104の出力信号等を入力し、入力信号の帯域A
の信号成分を出力する。帯域Aよりも高域の信号成分は
カットする。ローパスフィルタ1901、1908は通
過帯域(帯域A)においても大きな減衰率を有する故
に、ローパスフィルタ1901、1908の出力信号の
信号レベルは非常に小さく、入力信号のLSBのレベル
よりも小さい。
The high-pass filters 1902 and 1909 are
An output signal or the like of the nonlinear circuit 104 is input, and a signal component of a band B which is a band higher than the band A of the input signal is output (the signal is not attenuated in a band B which is a pass band). The low-pass filters 1901 and 1908 receive the output signal of the non-linear circuit 104 and the like, and input signal band A
Is output. The signal components higher than the band A are cut. Since the low-pass filters 1901 and 1908 also have a large attenuation rate in the pass band (band A), the signal levels of the output signals of the low-pass filters 1901 and 1908 are very small, and are smaller than the level of the LSB of the input signal.

【0134】そこで、実施例5においては、音声帯域拡
張装置の各ブロックの語長を全て入力信号の語長より大
きくして、追加された下位のビットにローパスフィルタ
1901、1908の出力信号を加える。ローパスフィ
ルタ1901、1908、ハイパスフィルタ1902、
1909、レベル制御回路1903、1910、加算回
路1904、1911は、請求項の記載における第1の
フィルタを構成する。
Therefore, in the fifth embodiment, the word length of each block of the voice band extending apparatus is made larger than the word length of the input signal, and the output signals of the low-pass filters 1901 and 1908 are added to the added lower bits. . Low-pass filters 1901, 1908, high-pass filter 1902,
1909, level control circuits 1903 and 1910, and addition circuits 1904 and 1911 constitute a first filter according to the invention.

【0135】レベル制御回路1903、1910は、ロ
ーパスフィルタ1901、1908の出力信号を入力
し、スペクトル解析回路103の出力信号に基づく増幅
率でローパスフィルタ1901、1908の出力信号を
増幅し、出力する。レベル制御回路1903の増幅率α
3及びレベル制御回路1910の増幅率α4とすると、
α3及びα4の値は、α3+α4=一定の条件で、加算
されるノイズ信号のスペクトル分布が入力信号のスペク
トル分布に最も近似するように、スペクトル解析回路1
03の出力信号により決定される。
The level control circuits 1903 and 1910 receive the output signals of the low-pass filters 1901 and 1908, amplify the output signals of the low-pass filters 1901 and 1908 at an amplification factor based on the output signal of the spectrum analysis circuit 103, and output the amplified signals. Amplification rate α of level control circuit 1903
3 and the amplification factor α4 of the level control circuit 1910,
The values of α3 and α4 are set so that the spectrum distribution of the noise signal to be added is most similar to the spectrum distribution of the input signal under the condition of α3 + α4 = constant.
03 is determined by the output signal.

【0136】加算器1904、1911は、レベル制御
回路1903、1910の出力信号に所定の値dを掛
け、掛けた結果の信号とハイパスフィルタ1902、1
909の出力信号とを加算する。所定の値とは、レベル
制御回路1903、1910の出力信号(帯域Aの信号
成分)のエネルギーレベルをL4、ハイパスフィルタ1
902、1909の出力信号(帯域Bの信号成分)のエ
ネルギーレベルをL5とした時、d・L4/L5の比が
一定の値cになるような値dである。従って、d・L4
/L5=cよりd=c・L5/L4の式によりdが算出
される。なお、加算器1904のdの値と、1911の
dの値は別個独立である。又、レベル制御回路190
3、1910の出力信号に所定の値dを掛けた結果の信
号(帯域Aの信号成分)の語長が拡張した語長(出力端
子112の出力信号の持つ語長と入力信号の語長との
差)以下になるようにする。
The adders 1904 and 1911 multiply the output signals of the level control circuits 1903 and 1910 by a predetermined value d, and multiply the multiplied signals by the high-pass filters 1902 and 1902.
909 are added. The predetermined value means that the energy level of the output signal (signal component of band A) of the level control circuits 1903 and 1910 is L4, the high-pass filter 1
When the energy level of the output signals of 902 and 1909 (the signal component of the band B) is L5, the value d is such that the ratio d · L4 / L5 becomes a constant value c. Therefore, d · L4
From / L5 = c, d is calculated by the formula of d = c.L5 / L4. The value of d of the adder 1904 and the value of d of 1911 are independent and independent. Also, the level control circuit 190
3, the word length of the signal (signal component of band A) resulting from multiplying the output signal of 1910 by a predetermined value d (the word length of the output signal of the output terminal 112 and the word length of the input signal) Difference).

【0137】加算器1904、1911の出力信号は、
1/f特性フィルタ1905、1912及び1/f
性フィルタ1906、1913に入力される。切り換え
器1907、1914は、スペクトル解析回路103の
出力信号に応じて、1/f特性フィルタ1905、19
12の出力信号又は1/f特性フィルタ1906、1
913の出力信号のいずれかを選択して出力する。1/
f特性フィルタ1905、1912、1/f特性フィ
ルタ1906、1913及び切り換え器1907、19
14は、請求項の記載における第2のフィルタに該当す
る。
The output signals of the adders 1904 and 1911 are
The 1 / f characteristic filters 1905 and 1912 and the 1 / f 2 characteristic filters 1906 and 1913 are input. The switches 1907 and 1914 switch the 1 / f characteristic filters 1905 and 19 according to the output signal of the spectrum analysis circuit 103.
12 output signals or 1 / f 2 characteristic filters 1906, 1
913 is selected and output. 1 /
f characteristic filters 1905, 1912, 1 / f 2 characteristic filters 1906, 1913, and switches 1907, 19
14 corresponds to the second filter in the claims.

【0138】実施例5においては、帯域A及び帯域Bの
それぞれの帯域の信号成分を入力信号の高域スペクトル
強度に応じて加算することで、データ語長の拡大と帯域
の拡張を実施している。帯域Aと帯域Bのエネルギー比
を所定値にすることで、加算する信号のスペクトル構造
が変化しないため、特定の帯域が強調されることが無
く、データ語長の拡大と帯域の拡張が実施できる。この
様に構成された本発明の実施例5の音声帯域拡張装置に
ついて、以下その動作を説明する。
In the fifth embodiment, the signal components of the bands A and B are added in accordance with the high-band spectrum intensity of the input signal, thereby expanding the data word length and the band. I have. By setting the energy ratio between the band A and the band B to a predetermined value, the spectrum structure of the signal to be added does not change, so that a specific band is not emphasized, and the data word length can be expanded and the band can be expanded. . The operation of the thus configured voice band extending apparatus according to the fifth embodiment of the present invention will be described below.

【0139】入力端子101を通じてデジタル信号が入
力される。この信号がコンパクトディスク(CD)から
再生されたものであれば、サンプリング周波数(fs)
44.1kHz、語長16ビットの信号である。オーバ
ーサンプリング型低域通過フィルタ102は、入力端子
101を介して入力された信号のサンプリング周波数を
p倍(pは正の整数)し、且つ不要な帯域を減衰させ
る。pは2以上(通常は偶数)で、入力信号のサンプリ
ング周波数の2分の1(fs/2)以上の帯域を60d
B以上減衰させる。
A digital signal is input through the input terminal 101. If this signal is reproduced from a compact disc (CD), the sampling frequency (fs)
It is a signal of 44.1 kHz and a word length of 16 bits. The oversampling low-pass filter 102 multiplies the sampling frequency of the signal input via the input terminal 101 by p (p is a positive integer) and attenuates unnecessary bands. p is 2 or more (usually an even number), and the band of 1/2 (fs / 2) or more of the sampling frequency of the input signal is 60d.
Decrease by B or more.

【0140】スペクトル解析回路103は、オーバーサ
ンプリング型低域通過フィルタ102の出力信号のスペ
クトル分布を分析し、高域成分のスペクトル強度(例え
ばfs/4〜fs/2におけるスペクトル強度)と高域
のスペクトル分布に基づいて1/f特性フィルタ190
5、1912及び1/f特性フィルタ1906、19
13のいずれのフィルタが適しているかを検出する。非
線形回路104は、オーバーサンプリング型低域通過フ
ィルタ102の出力信号を非線形処理し、高調波を発生
させる。
The spectrum analysis circuit 103 analyzes the spectrum distribution of the output signal of the oversampling type low-pass filter 102, and obtains the spectrum intensity of the high frequency component (for example, the spectrum intensity at fs / 4 to fs / 2) and the high frequency component. 1 / f characteristic filter 190 based on spectral distribution
5,1912 and 1 / f 2 characteristic filter 1906,19
It detects which of the filters 13 is suitable. The nonlinear circuit 104 performs nonlinear processing on an output signal of the oversampling type low-pass filter 102 to generate a harmonic.

【0141】フィルタ106においては、上記のローパ
スフィルタ1901により非線形回路104の出力信号
のfs/2以下の帯域Aの信号成分を減衰させて抽出す
る。又、上記のハイパスフィルタ1902により非線形
回路104の出力信号のfs/2以上の帯域Bの信号成
分を抽出し(帯域Bについては減衰がない。)、レベル
制御回路1903で増幅する。加算器1904により両
者を加算する。その後、スペクトル解析回路103の出
力信号に基づき切り換え器1907を切り換えて1/f
特性フィルタ1905又は1/f特性フィルタ190
6を通すことにより、入力信号に適したスペクトル分布
を持つ帯域A及び帯域Bの信号成分を出力する。
The filter 106 attenuates and extracts the signal component in the band A of fs / 2 or less of the output signal of the nonlinear circuit 104 by the low-pass filter 1901. Further, the above-mentioned high-pass filter 1902 extracts a signal component in band B of fs / 2 or more of the output signal of the nonlinear circuit 104 (band B is not attenuated), and amplifies it in the level control circuit 1903. The two are added by an adder 1904. After that, the switch 1907 is switched based on the output signal of the spectrum analysis circuit 103 and 1 / f
Characteristic filter 1905 or 1 / f 2 characteristic filter 190
6 to output signal components in bands A and B having a spectrum distribution suitable for the input signal.

【0142】一方、ディザ発生回路105は、所定の振
幅内で確率密度が略ガウス分布に近い釣鐘型分布となる
ベル型ディザを生成する。フィルタ107は、上記のロ
ーパスフィルタ1908によりディザ発生回路105の
出力信号のfs/2以下の帯域Aの信号成分を減衰させ
て抽出する。又、上記のハイパスフィルタ1909によ
りディザ発生回路105の出力信号のfs/2以上の帯
域Bの信号成分を抽出し(帯域Bについては減衰がな
い。)、レベル制御回路1910で増幅する。加算器1
911により両者を加算する。その後、スペクトル解析
回路103の出力信号に基づき切り換え器1914を切
り換えて1/f特性フィルタ1912又は1/f特性
フィルタ1913を通すことにより、入力信号に適した
スペクトル分布を持つ帯域A及び帯域Bの信号成分を出
力する。
On the other hand, the dither generation circuit 105 generates a bell-shaped dither whose probability density has a bell-shaped distribution close to a substantially Gaussian distribution within a predetermined amplitude. The filter 107 attenuates and extracts the signal component in the band A of fs / 2 or less of the output signal of the dither generation circuit 105 by the low-pass filter 1908. Further, the signal component of band B of fs / 2 or more of the output signal of the dither generation circuit 105 is extracted by the high-pass filter 1909 (the band B is not attenuated), and is amplified by the level control circuit 1910. Adder 1
According to 911, both are added. After that, based on the output signal of the spectrum analysis circuit 103, the switch 1914 is switched to pass through the 1 / f characteristic filter 1912 or 1 / f 2 characteristic filter 1913, so that the band A and the band B having the spectrum distribution suitable for the input signal. Is output.

【0143】レベル制御回路108及び109のそれぞ
れは、スペクトル解析回路103の出力信号に応じた増
幅率でフィルタ106及び107の出力信号を増幅す
る。例えば、入力信号のfs/4〜fs/2におけるス
ペクトル強度が大きい場合、フィルタ106及び107
の出力レベルを大きくし、スペクトル強度が小さい場合
は出力レベルを小さくする様に動作する。加算回路11
0は、2つのレベル制御回路108と109の出力を加
算する。
Each of level control circuits 108 and 109 amplifies the output signals of filters 106 and 107 at an amplification factor corresponding to the output signal of spectrum analysis circuit 103. For example, when the spectrum intensity of the input signal at fs / 4 to fs / 2 is large, filters 106 and 107 are used.
Is operated to increase the output level, and to reduce the output level when the spectrum intensity is low. Adder circuit 11
0 adds the outputs of the two level control circuits 108 and 109.

【0144】遅延回路113は、オーバーサンプリング
型低域通過フィルタ102の出力信号を入力し、遅延し
て出力する。オーバーサンプリング型低域通過フィルタ
102の出力信号が遅延回路113を経由して加算器1
11に入力されるまでの遅延時間と、オーバーサンプリ
ング型低域通過フィルタ102の出力信号がスペクトル
解析回路103、非線形回路104、加算器110等を
経由して加算器111に入力されるまでの処理時間とが
一致する様に、遅延回路113の遅延時間が決められて
いる。加算回路111は、遅延回路113の出力信号と
加算回路110の出力信号を入力し、両者を加算し、加
算結果を出力する。加算結果は、出力端子112から出
力される。
The delay circuit 113 receives an output signal of the oversampling type low-pass filter 102, delays the signal, and outputs the delayed signal. The output signal of the oversampling type low-pass filter 102 is passed through a delay circuit 113 to the adder 1.
And processing until the output signal of the oversampling type low-pass filter 102 is input to the adder 111 via the spectrum analysis circuit 103, the nonlinear circuit 104, the adder 110, etc. The delay time of the delay circuit 113 is determined so that the time matches. The addition circuit 111 receives the output signal of the delay circuit 113 and the output signal of the addition circuit 110, adds the two, and outputs the addition result. The addition result is output from the output terminal 112.

【0145】以上の様に、実施例5の音声帯域拡張装置
は、入力信号の帯域A及び帯域Bのスペクトルを持つノ
イズ信号を発生させ、入力信号の高域スペクトル強度に
応じてこの発生させたノイズ信号を入力信号に付加する
ことで音声帯域を拡張し、且つデータ語長を拡大してい
る。入力信号のスペクトル構造に近い高域信号で帯域を
拡張するため特定の帯域が強調されることが無く、自然
な感じで帯域が拡張できる。特に非線形回路で生成した
高域信号とディザ発生回路で生成した高域信号の総エネ
ルギーレベルは一定のままでその割合を入力信号の高域
スペクトル構造に応じて制御できるため自然な帯域拡張
が可能である。
As described above, the voice band extending apparatus of the fifth embodiment generates a noise signal having the spectrum of the band A and the band B of the input signal, and generates the noise signal in accordance with the high band spectrum intensity of the input signal. By adding a noise signal to the input signal, the voice band is extended and the data word length is extended. Since the band is extended with a high-band signal close to the spectrum structure of the input signal, a specific band is not emphasized, and the band can be extended with a natural feeling. In particular, the total energy level of the high-frequency signal generated by the non-linear circuit and the high-frequency signal generated by the dither generation circuit can be controlled according to the high-frequency spectrum structure of the input signal while the total energy level remains constant, enabling natural band expansion. It is.

【0146】また、信号処理がデジタル処理であるた
め、回路を構成する部品のばらつきや温度特性により性
能ばらつきが発生しない。また、音声信号が回路を通過
する毎に音質劣化が発生することもない。更に、構成し
ているフィルタの精度追求を行ってもアナログ回路構成
と比較して回路規模が大きくなることもなくコスト増加
につながらない音声帯域拡張方法および装置を実現でき
る。
Further, since the signal processing is digital processing, there is no performance variation due to the variation of the components constituting the circuit and the temperature characteristics. In addition, the sound quality does not deteriorate every time the audio signal passes through the circuit. Furthermore, even if the accuracy of the filter configured is pursued, it is possible to realize a voice band expansion method and apparatus which does not increase the circuit scale as compared with the analog circuit configuration and does not lead to an increase in cost.

【0147】《実施例6》本発明の実施例6の音声帯域
拡張装置の全体構成は、本発明の実施例3の音声帯域拡
張装置(図1)と基本的に同じである。入力信号はサン
プリング周波数fsのデジタル音声信号であり、オーバ
ーサンプリング型低域通過フィルタ102内のオーバー
サンプリング回路以降の処理においては、信号処理のサ
ンプリングクロックは全てp・fsである(ディザ発生
回路105等も含む。)。本実施例においてはfs=4
4.1kHz、p=2、p・fs=88.2kHzであ
る。実施例6の音声帯域拡張装置は、フィルタ106及
び107(図20)がレベル制御回路2003、200
4、2011、2012を有する点で、実施例3の音声
帯域拡張装置のフィルタ106及び107(図16)と
異なる。
Embodiment 6 The overall configuration of a voice band extending apparatus according to Embodiment 6 of the present invention is basically the same as that of the voice band extending apparatus according to Embodiment 3 of the present invention (FIG. 1). The input signal is a digital audio signal having a sampling frequency fs, and in the processing after the oversampling circuit in the oversampling type low-pass filter 102, all sampling clocks for the signal processing are p · fs (the dither generation circuit 105 and the like). Also included). In this embodiment, fs = 4
4.1 kHz, p = 2, p · fs = 88.2 kHz. In the voice band extending apparatus according to the sixth embodiment, the filters 106 and 107 (FIG. 20) include the level control circuits 2003 and 200.
4, 2011 and 2012 are different from the filters 106 and 107 (FIG. 16) of the voice band extending apparatus of the third embodiment.

【0148】図20は、実施例6の音声帯域拡張装置の
フィルタ106及び107のブロック図である。フィル
タ106とフィルタ107の構成は同一である。図20
において、2001及び2009はローパスフィルタ、
2002及び2010はハイパスフィルタ、2003、
2004、2011及び2012はレベル制御回路、2
005及び2013は加算回路、2006及び2014
は1/f特性フィルタ、2007及び2015は1/f
特性フィルタ、2008及び2016は切り換え器で
ある。
FIG. 20 is a block diagram of filters 106 and 107 of the voice band extending apparatus according to the sixth embodiment. The configurations of the filter 106 and the filter 107 are the same. FIG.
, 2001 and 2009 are low-pass filters,
2002 and 2010 are high-pass filters, 2003,
2004, 2011 and 2012 are level control circuits,
005 and 2013 are addition circuits, and 2006 and 2014
Is a 1 / f characteristic filter, and 2007 and 2015 are 1 / f characteristic filters.
The two characteristic filters, 2008 and 2016, are switches.

【0149】本発明の実施例6のフィルタ106及び1
07の全体の周波数特性は基本的に実施例3のフィルタ
106及び107と同じであり、図17で示される。実
施例6のローパスフィルタ2001、2009の周波数
特性は実施例3のローパスフィルタ1601の周波数特
性と同じであり(図17の帯域A)、実施例6のハイパ
スフィルタ2002、2010の周波数特性は実施例3
のハイパスフィルタ1602の周波数特性と同じであ
る。この様に構成された本発明の実施例6の音声帯域拡
張装置について、以下その動作を説明する。基本的な動
作は本発明の実施例3の音声帯域拡張装置と同じである
ため相違点を詳しく説明する。
The filters 106 and 1 according to the sixth embodiment of the present invention
The overall frequency characteristics of the filter 07 are basically the same as those of the filters 106 and 107 of the third embodiment, and are shown in FIG. The frequency characteristics of the low-pass filters 2001 and 2009 of the sixth embodiment are the same as the frequency characteristics of the low-pass filter 1601 of the third embodiment (band A in FIG. 17), and the frequency characteristics of the high-pass filters 2002 and 2010 of the sixth embodiment are the same. 3
Is the same as the frequency characteristic of the high-pass filter 1602 of FIG. The operation of the voice band extending apparatus according to the sixth embodiment of the present invention thus configured will be described below. Since the basic operation is the same as that of the voice band extending apparatus according to the third embodiment of the present invention, the differences will be described in detail.

【0150】ハイパスフィルタ2002、2010は、
非線形回路104の出力信号等を入力し、入力信号の帯
域Aよりも高域の帯域である帯域Bの信号成分を出力す
る(通過帯域である帯域Bにおいては信号は減衰しな
い。)。ローパスフィルタ2001、2009は、非線
形回路104の出力信号等を入力し、入力信号の帯域A
の信号成分を出力する。帯域Aよりも高域の信号成分は
カットする。ローパスフィルタ2001、2009は通
過帯域(帯域A)においても大きな減衰率を有する故
に、ローパスフィルタ2001、2009の出力信号の
信号レベルは非常に小さく、入力信号のLSBのレベル
よりも小さい。
The high-pass filters 2002 and 2010 are:
An output signal or the like of the nonlinear circuit 104 is input, and a signal component of a band B which is a band higher than the band A of the input signal is output (the signal is not attenuated in a band B which is a pass band). The low-pass filters 2001 and 2009 receive the output signal of the non-linear circuit 104 and the like, and input signal band A
Is output. The signal components higher than the band A are cut. Since the low-pass filters 2001 and 2009 have a large attenuation rate even in the pass band (band A), the signal levels of the output signals of the low-pass filters 2001 and 2009 are very small and smaller than the LSB level of the input signal.

【0151】そこで、実施例6においては、音声帯域拡
張装置の各ブロックの語長を全て入力信号の語長より大
きくして、追加された下位のビットにローパスフィルタ
2001、2009の出力信号を加える。ローパスフィ
ルタ2001、2009,ハイパスフィルタ2002、
2010、レベル制御回路2003、2004、201
1、2012、加算器2005、2013は、請求項の
記載における第1のフィルタに該当する。
Therefore, in the sixth embodiment, the word length of each block of the voice band extending apparatus is made larger than the word length of the input signal, and the output signals of the low-pass filters 2001 and 2009 are added to the added lower bits. . Low-pass filter 2001, 2009, high-pass filter 2002,
2010, level control circuits 2003, 2004, 201
1, 2012 and the adders 2005 and 2013 correspond to the first filter in the claims.

【0152】レベル制御回路2003、2011は、ロ
ーパスフィルタ2001、2009の出力信号を入力
し、スペクトル解析回路103の出力信号に基づく増幅
率でローパスフィルタ2001、2009の出力信号を
増幅し、出力する。レベル制御回路2003の増幅率α
5及びレベル制御回路2011の増幅率α6とすると、
α5及びα6の値は、α5+α6=の条件で、加算され
るノイズ信号のスペクトル分布が入力信号のスペクトル
分布に最も近似するように、スペクトル解析回路103
の出力信号により決定される。
The level control circuits 2003 and 2011 receive the output signals of the low-pass filters 2001 and 2009, amplify the output signals of the low-pass filters 2001 and 2009 at an amplification factor based on the output signal of the spectrum analysis circuit 103, and output the amplified signals. Amplification rate α of level control circuit 2003
5 and the amplification factor α6 of the level control circuit 2011,
The values of α5 and α6 are set so that the spectrum distribution of the noise signal to be added is most similar to the spectrum distribution of the input signal under the condition of α5 + α6 =.
Is determined by the output signal.

【0153】又、レベル制御回路2004、2012
は、ハイパスフィルタ2002、2010の出力信号を
入力し、スペクトル解析回路103の出力信号に基づく
増幅率でハイパスフィルタ2002、2010の出力信
号を増幅し、出力する。レベル制御回路2004の増幅
率α7及びレベル制御回路2012の増幅率α8とする
と、α7及びα8の値は、α7+α8=一定の条件で、
加算されるノイズ信号のスペクトル分布が入力信号のス
ペクトル分布に最も近似するように、スペクトル解析回
路103の出力信号により決定される。
The level control circuits 2004 and 2012
Inputs the output signals of the high-pass filters 2002 and 2010, amplifies the output signals of the high-pass filters 2002 and 2010 with an amplification factor based on the output signal of the spectrum analysis circuit 103, and outputs the amplified signals. Assuming that the amplification factor α7 of the level control circuit 2004 and the amplification factor α8 of the level control circuit 2012 are, the values of α7 and α8 are as follows:
It is determined by the output signal of the spectrum analysis circuit 103 so that the spectrum distribution of the noise signal to be added is most similar to the spectrum distribution of the input signal.

【0154】加算器2005、2013は、レベル制御
回路2003、2011の出力信号に所定の値dを掛
け、掛けた結果の信号とレベル制御回路2004、20
12の出力信号とを加算する。所定の値とは、レベル制
御回路2003、2011の出力信号(帯域Aの信号成
分)のエネルギーレベルをL4、レベル制御回路200
4、2012の出力信号(帯域Bの信号成分)のエネル
ギーレベルをL5とした時、d・L4/L5の比が一定
の値cになるような値dである。従って、d・L4/L
5=cよりd=c・L5/L4の式によりdが算出され
る。なお、加算器2005のdの値と、2013のdの
値は別個独立である。又、レベル制御回路2003、2
011の出力信号に所定の値dを掛けた結果の信号(帯
域Aの信号成分)の語長が拡張した語長(出力端子11
2の出力信号の持つ語長と入力信号の語長との差)以下
になるようにする。
The adders 2005 and 2013 multiply output signals of the level control circuits 2003 and 2011 by a predetermined value d, and multiply the multiplied signals by the level control circuits 2004 and 20.
And twelve output signals. The predetermined value means that the energy level of the output signal (signal component of band A) of the level control circuits 2003 and 2011 is L4, and the level control circuit 200
4, when the energy level of the output signal of 2012 (signal component of band B) is L5, the value d is such that the ratio of d · L4 / L5 becomes a constant value c. Therefore, d · L4 / L
From 5 = c, d is calculated by the formula of d = c · L5 / L4. Note that the value of d of the adder 2005 and the value of d of 2013 are independent and independent. Also, the level control circuits 2003, 2
011 is multiplied by a predetermined value d, the word length of the signal (the signal component of band A) is extended to the word length (output terminal 11
2) (the difference between the word length of the output signal and the word length of the input signal).

【0155】加算器2005、2013の出力信号は、
1/f特性フィルタ2006、2014及び1/f
性フィルタ2007、2015に入力される。切り換え
器2008、2016は、スペクトル解析回路103の
出力信号に応じて、1/f特性フィルタ2006、20
14の出力信号又は1/f特性フィルタ2007、2
015の出力信号のいずれかを選択して出力する。1/
f特性フィルタ2006、2014、1/f特性フィ
ルタ2007、2015及び切り換え器2008、20
16は、請求項の記載における第2のフィルタに該当す
る。
The output signals of the adders 2005 and 2013 are:
The 1 / f characteristic filters 2006 and 2014 and the 1 / f 2 characteristic filters 2007 and 2015 are input. The switches 2008 and 2016 switch the 1 / f characteristic filters 2006 and 20 according to the output signal of the spectrum analysis circuit 103.
14 output signal or 1 / f 2 characteristic filter 2007, 2
015 is selected and output. 1 /
f characteristic filters 2006 and 2014, 1 / f 2 characteristic filters 2007 and 2015, and switches 2008 and 20
16 corresponds to the second filter in the claims.

【0156】実施例6においては、帯域A及び帯域Bの
それぞれの帯域の信号成分を入力信号の高域スペクトル
強度に応じて加算することで、データ語長の拡大と帯域
の拡張を実施している。帯域Aと帯域Bのエネルギー比
を所定値にすることで、加算する信号のスペクトル構造
が変化しないため、特定の帯域が強調されることが無
く、データ語長の拡大と帯域の拡張が実施できる。この
様に構成された本発明の実施例6の音声帯域拡張装置に
ついて、以下その動作を説明する。
In the sixth embodiment, the signal components of the bands A and B are added in accordance with the high-band spectrum intensity of the input signal, so that the data word length and the band are extended. I have. By setting the energy ratio between the band A and the band B to a predetermined value, the spectrum structure of the signal to be added does not change, so that a specific band is not emphasized, and the data word length can be expanded and the band can be expanded. . The operation of the voice band extending apparatus according to the sixth embodiment of the present invention thus configured will be described below.

【0157】入力端子101を通じてデジタル信号が入
力される。この信号がコンパクトディスク(CD)から
再生されたものであれば、サンプリング周波数(fs)
44.1kHz、語長16ビットの信号である。オーバ
ーサンプリング型低域通過フィルタ102は、入力端子
101を介して入力された信号のサンプリング周波数を
p倍(pは正の整数)し、且つ不要な帯域を減衰させ
る。pは2以上(通常は偶数)で、入力信号のサンプリ
ング周波数の2分の1(fs/2)以上の帯域を60d
B以上減衰させる。
A digital signal is input through the input terminal 101. If this signal is reproduced from a compact disc (CD), the sampling frequency (fs)
It is a signal of 44.1 kHz and a word length of 16 bits. The oversampling low-pass filter 102 multiplies the sampling frequency of the signal input via the input terminal 101 by p (p is a positive integer) and attenuates unnecessary bands. p is 2 or more (usually an even number), and the band of 1/2 (fs / 2) or more of the sampling frequency of the input signal is 60d.
Decrease by B or more.

【0158】スペクトル解析回路103は、オーバーサ
ンプリング型低域通過フィルタ102の出力信号のスペ
クトル分布を分析し、高域成分のスペクトル強度(例え
ばfs/4〜fs/2におけるスペクトル強度)と高域
のスペクトル分布に基づいて1/f特性フィルタ200
6、2014及び1/f特性フィルタ2007、20
15のいずれのフィルタが適しているかを検出する。非
線形回路104は、オーバーサンプリング型低域通過フ
ィルタ102の出力信号を非線形処理し、高調波を発生
させる。
The spectrum analysis circuit 103 analyzes the spectrum distribution of the output signal of the oversampling type low-pass filter 102, and determines the spectrum intensity of the high frequency component (for example, the spectrum intensity at fs / 4 to fs / 2) and the high frequency component. 1 / f characteristic filter 200 based on spectral distribution
6, 2014 and 1 / f 2 characteristic filters 2007, 20
It detects which of the 15 filters is suitable. The nonlinear circuit 104 performs nonlinear processing on an output signal of the oversampling type low-pass filter 102 to generate a harmonic.

【0159】フィルタ106においては、上記のローパ
スフィルタ2001により非線形回路104の出力信号
のfs/2以下の帯域Aの信号成分を減衰させて抽出
し、レベル制御回路2003で増幅する。又、上記のハ
イパスフィルタ2002により非線形回路104の出力
信号のfs/2以上の帯域Bの信号成分を抽出し(帯域
Bについては減衰がない。)、レベル制御回路2004
で増幅する。加算器2005により両者を加算する。そ
の後、スペクトル解析回路103の出力信号に基づき切
り換え器2008を切り換えて1/f特性フィルタ20
06又は1/f特性フィルタ2007を通すことによ
り、入力信号に適したスペクトル分布を持つ帯域A及び
帯域Bの信号成分を出力する。
In the filter 106, the signal component of the band A of fs / 2 or less of the output signal of the nonlinear circuit 104 is attenuated and extracted by the low-pass filter 2001, and is amplified by the level control circuit 2003. Further, the above-described high-pass filter 2002 extracts a signal component of band B of fs / 2 or more of the output signal of the nonlinear circuit 104 (the band B has no attenuation), and the level control circuit 2004.
Amplify with The two are added by the adder 2005. After that, the switch 2008 is switched based on the output signal of the spectrum analysis circuit 103 to switch the 1 / f characteristic filter 20.
By passing 06 or 1 / f 2 characteristic filter 2007, and outputs the signal component of the band A and band B having a spectral distribution suitable for the input signal.

【0160】一方、ディザ発生回路105は、所定の振
幅内で確率密度が略ガウス分布に近い釣鐘型分布となる
ベル型ディザを生成する。フィルタ107は、上記のロ
ーパスフィルタ2009によりディザ発生回路105の
出力信号のfs/2以下の帯域Aの信号成分を減衰させ
て抽出し、レベル制御回路2011で増幅する。又、上
記のハイパスフィルタ2010によりディザ発生回路1
05の出力信号のfs/2以上の帯域Bの信号成分を抽
出し(帯域Bについては減衰がない。)、レベル制御回
路2012で増幅する。加算器2013により両者を加
算する。その後、スペクトル解析回路103の出力信号
に基づき切り換え器2016を切り換えて1/f特性フ
ィルタ2014又は1/f特性フィルタ2015を通
すことにより、入力信号に適したスペクトル分布を持つ
帯域A及び帯域Bの信号成分を出力する。
On the other hand, the dither generating circuit 105 generates a bell-shaped dither whose probability density has a bell-shaped distribution close to a substantially Gaussian distribution within a predetermined amplitude. The filter 107 attenuates and extracts the signal component in the band A of fs / 2 or less of the output signal of the dither generation circuit 105 by the low-pass filter 2009, and amplifies the signal by the level control circuit 2011. In addition, the dither generation circuit 1
A signal component of the band B of fs / 2 or more of the output signal of No. 05 is extracted (the band B is not attenuated) and amplified by the level control circuit 2012. The two are added by the adder 2013. Thereafter, based on the output signal of the spectrum analysis circuit 103, the switch 2016 is switched to pass through the 1 / f characteristic filter 2014 or 1 / f 2 characteristic filter 2015, so that the band A and the band B having the spectrum distribution suitable for the input signal. Is output.

【0161】レベル制御回路108及び109のそれぞ
れは、スペクトル解析回路103の出力信号に応じた増
幅率でフィルタ106及び107の出力信号を増幅す
る。例えば、入力信号のfs/4〜fs/2におけるス
ペクトル強度が大きい場合、フィルタ106及び107
の出力レベルを大きくし、スペクトル強度が小さい場合
は出力レベルを小さくする様に動作する。加算回路11
0は、2つのレベル制御回路108と109の出力を加
算する。
Each of the level control circuits 108 and 109 amplifies the output signals of the filters 106 and 107 at an amplification factor corresponding to the output signal of the spectrum analysis circuit 103. For example, when the spectrum intensity of the input signal at fs / 4 to fs / 2 is large, filters 106 and 107 are used.
Is operated to increase the output level, and to reduce the output level when the spectrum intensity is low. Adder circuit 11
0 adds the outputs of the two level control circuits 108 and 109.

【0162】遅延回路113は、オーバーサンプリング
型低域通過フィルタ102の出力信号を入力し、遅延し
て出力する。オーバーサンプリング型低域通過フィルタ
102の出力信号が遅延回路113を経由して加算器1
11に入力されるまでの遅延時間と、オーバーサンプリ
ング型低域通過フィルタ102の出力信号がスペクトル
解析回路103、非線形回路104、加算器110等を
経由して加算器111に入力されるまでの処理時間とが
一致する様に、遅延回路113の遅延時間が決められて
いる。加算回路111は、遅延回路113の出力信号と
加算回路110の出力信号を入力し、両者を加算し、加
算結果を出力する。加算結果は、出力端子112から出
力される。
The delay circuit 113 receives the output signal of the oversampling type low-pass filter 102, delays the signal, and outputs the delayed signal. The output signal of the oversampling type low-pass filter 102 is passed through a delay circuit 113 to the adder 1.
And processing until the output signal of the oversampling type low-pass filter 102 is input to the adder 111 via the spectrum analysis circuit 103, the nonlinear circuit 104, the adder 110, etc. The delay time of the delay circuit 113 is determined so that the time matches. The addition circuit 111 receives the output signal of the delay circuit 113 and the output signal of the addition circuit 110, adds the two, and outputs the addition result. The addition result is output from the output terminal 112.

【0163】以上の様に、実施例6の音声帯域拡張装置
は、入力信号の帯域A及び帯域Bのスペクトルを持つノ
イズ信号を発生させ、入力信号の高域スペクトル強度に
応じてこの発生させたノイズ信号を入力信号に付加する
ことで音声帯域を拡張し、且つデータ語長を拡大してい
る。入力信号のスペクトル構造に近い高域信号で帯域を
拡張するため特定の帯域が強調されることが無く、自然
な感じで帯域が拡張できる。特に非線形回路で生成した
高域信号とディザ発生回路で生成した高域信号の総エネ
ルギーレベルは一定のままでその割合を入力信号の高域
スペクトル構造に応じて制御できるため自然な帯域拡張
が可能である。
As described above, the voice band extending apparatus according to the sixth embodiment generates a noise signal having the spectrum of the band A and the band B of the input signal, and generates the noise signal in accordance with the high-band spectrum intensity of the input signal. By adding a noise signal to the input signal, the voice band is extended and the data word length is extended. Since the band is extended with a high-band signal close to the spectrum structure of the input signal, a specific band is not emphasized, and the band can be extended with a natural feeling. In particular, the total energy level of the high-frequency signal generated by the non-linear circuit and the high-frequency signal generated by the dither generation circuit can be controlled according to the high-frequency spectrum structure of the input signal while the total energy level remains constant, enabling natural band expansion. It is.

【0164】また、信号処理がデジタル処理であるた
め、回路を構成する部品のばらつきや温度特性により性
能ばらつきが発生しない。また、音声信号が回路を通過
する毎に音質劣化が発生することもない。更に、構成し
ているフィルタの精度追求を行ってもアナログ回路構成
と比較して回路規模が大きくなることもなくコスト増加
につながらない音声帯域拡張方法および装置を実現でき
る。
Further, since the signal processing is digital processing, performance variations do not occur due to variations in components constituting the circuit and temperature characteristics. In addition, the sound quality does not deteriorate every time the audio signal passes through the circuit. Furthermore, even if the accuracy of the filter configured is pursued, it is possible to realize a voice band expansion method and apparatus which does not increase the circuit scale as compared with the analog circuit configuration and does not lead to an increase in cost.

【0165】[0165]

【発明の効果】以上の様に、非線形回路、ディザ発生回
路及びフィルタを用いて入力信号のスペクトルと類似す
るスペクトルを有する高域信号(可聴帯域以上の周波数
を有する信号)を生成し、スペクトル解析回路及びレベ
ル制御回路で入力信号の高域スペクトル強度等に応じて
当該高域信号のレベルを制御して入力信号に加算し、加
算した信号を出力する。自然音に近い1/f特性あるい
は1/f特性の高域スペクトルを持つ高域信号が付加
されて音声信号の帯域が拡張される故に、特定の帯域が
強調されることのない自然な音質の出力信号が得られ
る。本発明によれば、入力信号のスペクトル分布に応じ
たスペクトル分布の高周波成分を適切なレベルで加算す
る故に、自然な音を生成する音声帯域拡張装置を実現す
ることが出来るという有利な効果が得られる。
As described above, a high-frequency signal having a spectrum similar to the spectrum of the input signal (a signal having a frequency higher than the audible band) is generated by using the non-linear circuit, the dither generation circuit and the filter, and the spectrum is analyzed. A circuit and a level control circuit control the level of the high frequency signal according to the high frequency spectrum intensity of the input signal and the like, add the high frequency signal to the input signal, and output the added signal. Since a high-frequency signal having a high-frequency spectrum of 1 / f characteristic or 1 / f 2 characteristic close to a natural sound is added to expand the band of the audio signal, natural sound quality without emphasizing a specific band. Is obtained. According to the present invention, since the high-frequency component of the spectrum distribution according to the spectrum distribution of the input signal is added at an appropriate level, an advantageous effect that a voice band extending apparatus that generates a natural sound can be realized is obtained. Can be

【0166】本発明によれば、付加する高周波信号の可
聴帯域の上限近辺の遮断周波数及び遮断周波数特性を解
析結果信号に応じて切り換えることにより、可聴帯域の
上限近辺での周波数特性の乱れを抑えることが出来、よ
り自然な音を生成する音声帯域拡張装置を実現すること
が出来るという有利な効果が得られる。
According to the present invention, the cutoff frequency and cutoff frequency characteristics near the upper limit of the audible band of the high-frequency signal to be added are switched according to the analysis result signal, thereby suppressing the disturbance of the frequency characteristics near the upper limit of the audible band. Therefore, an advantageous effect of being able to realize a voice band extending device that generates a more natural sound can be obtained.

【0167】また、信号処理がデジタル処理であるた
め、回路を構成する部品のばらつきや温度特性により性
能ばらつきが発生しない効果が得られる。また、音声信
号が回路を通過する毎に音質劣化が発生することがない
効果が得られる。更に、構成しているフィルタの精度追
求を行ってもアナログ回路構成と比較して回路規模が大
きくなることもなくコスト増加につながらない効果が得
られる。また、自然音に近い1/f特性のガウス分布型
ディザを用いるため音声帯域拡張しても特定の帯域が強
調されることのない自然な音質となる効果が得られる。
Further, since the signal processing is digital processing, there is obtained an effect that performance variations do not occur due to variations in components constituting the circuit and temperature characteristics. Further, there is obtained an effect that the sound quality does not deteriorate every time the audio signal passes through the circuit. Further, even if the accuracy of the filter is pursued, an effect that does not increase the cost without increasing the circuit scale as compared with the analog circuit configuration can be obtained. In addition, since a Gaussian distribution type dither having a 1 / f characteristic close to a natural sound is used, an effect of obtaining a natural sound quality without emphasizing a specific band even when a voice band is extended can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例1の音声帯域拡張装置の全体構
成を示すブロック図
FIG. 1 is a block diagram illustrating an overall configuration of a voice band extending apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例1の音声帯域拡張装置の入力信
号の模式的な周波数特性
FIG. 2 is a schematic frequency characteristic of an input signal of the voice band extending apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例1の音声帯域拡張装置の出力信
号の模式的な周波数特性
FIG. 3 is a schematic frequency characteristic of an output signal of the voice band extending apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例1の音声帯域拡張装置のスペク
トル解析回路のブロック図
FIG. 4 is a block diagram of a spectrum analysis circuit of the voice band extending apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の他の実施例の音声帯域拡張装置のスペ
クトル解析回路のブロック図
FIG. 5 is a block diagram of a spectrum analysis circuit of a voice band extending apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例1の音声帯域拡張装置の非線形
回路のブロック図
FIG. 6 is a block diagram of a nonlinear circuit of the voice band extending apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施例1の音声帯域拡張装置のディザ
発生回路のブロック図
FIG. 7 is a block diagram of a dither generation circuit of the voice band extending apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施例1の音声帯域拡張装置のPN系
列ノイズ信号発生回路のブロック図
FIG. 8 is a block diagram of a PN sequence noise signal generation circuit of the voice band extending apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図9】PN系列ノイズ信号発生回路が出力するホワイ
トノイズ信号の確率密度
FIG. 9 is a probability density of a white noise signal output from a PN sequence noise signal generation circuit.

【図10】PN系列ノイズ信号発生回路が出力するベル
分布型ノイズ信号の確率密度
FIG. 10 is a probability density of a bell distribution type noise signal output from a PN sequence noise signal generation circuit.

【図11】PN系列ノイズ信号発生回路が出力するガウ
ス分布型ノイズ信号の確率密度
FIG. 11 is a probability density of a Gaussian distribution type noise signal output from a PN sequence noise signal generation circuit.

【図12】本発明の実施例1の音声帯域拡張装置のフィ
ルタのブロック図
FIG. 12 is a block diagram of a filter of the voice band extending apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図13】本発明の実施例1の音声帯域拡張装置のフィ
ルタの特性を示す特性図
FIG. 13 is a characteristic diagram showing characteristics of a filter of the voice band extending apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図14】本発明の実施例2の音声帯域拡張装置を構成
するフィルタのハイパスフィルタのブロック図
FIG. 14 is a block diagram of a high-pass filter of a filter constituting the voice band extending apparatus according to the second embodiment of the present invention.

【図15】本発明の実施例2の音声帯域拡張装置を構成
するフィルタのハイパスフィルタの特性を示す特性図
FIG. 15 is a characteristic diagram illustrating characteristics of a high-pass filter of a filter included in the voice band extending apparatus according to the second embodiment of the present invention.

【図16】本発明の実施例3の音声帯域拡張装置を構成
するフィルタのブロック図
FIG. 16 is a block diagram of a filter constituting a voice band extending apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図17】本発明の実施例3の音声帯域拡張装置を構成
するフィルタの特性を示す特性図
FIG. 17 is a characteristic diagram showing characteristics of a filter included in the voice band extending apparatus according to the third embodiment of the present invention.

【図18】本発明の実施例4の音声帯域拡張装置を構成
するフィルタのブロック図
FIG. 18 is a block diagram of a filter constituting a voice band extending apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

【図19】本発明の実施例5の音声帯域拡張装置を構成
するフィルタのブロック図
FIG. 19 is a block diagram of a filter constituting a voice band extending apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.

【図20】本発明の実施例6の音声帯域拡張装置を構成
するフィルタのブロック図
FIG. 20 is a block diagram of a filter constituting a voice band extending apparatus according to a sixth embodiment of the present invention;

【図21】従来の音声信号再生装置の構成を示すブロッ
ク図
FIG. 21 is a block diagram showing a configuration of a conventional audio signal reproducing device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 入力端子 102 オーバーサンプリング型低域通過フィルタ 103 スペクトル解析回路 104 非線形回路 105 ディザ発生回路 106、107 フィルタ 108、109 レベル制御回路 110、111 加算回路 112 出力端子 41 FFT回路 42 データ選択回路 43 重み付け加算回路 51、1201、1401、1602、1802、18
09、1902、1909 ハイパスフィルタ 52、56、61 絶対値演算回路53、55、57、
1601、1801、1808、1901、1908 、2001、2009 ローパスフィルタ 58 判定回路 62 DCオフセット除去回路 63、74 減算器 64 平均化回路 65 1/2乗算器 66、72 遅延回路 70−n(n=1,2,・・,N) PN系列ノイズ信
号発生器 71、1603、1804、1811、1904、19
11、2005、2013 加算器 73 DCオフセット除去用定数信号発生器 81 32ビットシフトレジスタ 82 排他的OR回路 83 クロック信号発生器 84 初期データ発生器 1202、1604、1805、1812、1905、
1912、2006、2014 1/f特性フィルタ 1203、1605、1806、1813、1906、
1913、2007、2015 1/f特性フィル
タ 1204、1402、1606、1807、1814、
1907、1914、2008、2016 切り換え
器 1803、1810、1903、1910、2003、
2004、2011、2012 レベル制御回路
Reference Signs List 101 input terminal 102 oversampling low-pass filter 103 spectrum analysis circuit 104 nonlinear circuit 105 dither generation circuit 106, 107 filter 108, 109 level control circuit 110, 111 addition circuit 112 output terminal 41 FFT circuit 42 data selection circuit 43 weighted addition Circuits 51, 1201, 1401, 1602, 1802, 18
09, 1902, 1909 High-pass filters 52, 56, 61 Absolute value calculation circuits 53, 55, 57,
1601, 1801, 1808, 1901, 1908, 2001, 2009 Low pass filter 58 Judgment circuit 62 DC offset removal circuit 63, 74 Subtractor 64 Averaging circuit 65 1/2 multiplier 66, 72 Delay circuit 70-n (n = 1 , 2,..., N) PN sequence noise signal generator 71, 1603, 1804, 1811, 1904, 19
11, 2005, 2013 Adder 73 DC offset removal constant signal generator 81 32-bit shift register 82 Exclusive OR circuit 83 Clock signal generator 84 Initial data generator 1202, 1604, 1805, 1812, 1905,
1912, 2006, 2014 1 / f characteristic filter 1203, 1605, 1806, 1813, 1906,
1913, 2007, 2015 1 / f 2 characteristic filter 1204, 1402, 1606, 1807, 1814,
1907, 1914, 2008, 2016 Switchers 1803, 1810, 1903, 1910, 2003,
2004, 2011, 2012 Level control circuit

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力した帯域A(Aは任意の帯域)の音
声信号を2倍以上のサンプリング周波数でオーバーサン
プリングし且つ折り返し雑音を除去する低域通過フィル
タと、 時間TBを単位として前記低域通過フィルタの出力信号
を区切り、時間TB(TBは任意の値)毎の前記低域通
過フィルタの出力信号の前記帯域A内でのスペクトルを
解析し、解析の結果を示す解析結果信号を出力するスペ
クトル解析手段と、 前記低域通過フィルタの出力信号を入力し、非線形処理
をした出力信号を出力する非線形手段と、 ガウス分布と釣鐘型分布との間の任意の分布の確率密度
分布を有する出力信号を生成するディザ生成手段と、 前記帯域Aより高域の周波数帯域である帯域B(Bは帯
域Aより高域の任意の帯域)の成分を通過させる第1の
フィルタと、前記解析結果信号に応じて1/f特性(f
は周波数)から1/f特性までの間の領域において周
波数特性を変化させる第2のフィルタとを有し、前記非
線形手段の出力信号及び前記ディザ生成手段の出力信号
を入力し前記第1のフィルタ及び前記第2のフィルタに
通すフィルタ手段と、 前記解析結果信号に応じて前記フィルタ手段の出力信号
の出力レベルを制御するレベル制御手段と、 前記レベル制御手段により制御された前記フィルタ手段
の出力信号を前記低域通過フィルタの出力信号に加算
し、加算信号を出力する加算手段と、 を具備することを特徴とする音声帯域拡張装置。
1. A low-pass filter for oversampling an input audio signal of a band A (A is an arbitrary band) at a sampling frequency of twice or more and removing aliasing noise; The output signal of the pass filter is separated, the spectrum of the output signal of the low-pass filter in the band A is analyzed at each time TB (TB is an arbitrary value), and an analysis result signal indicating the analysis result is output. A spectrum analysis means, a non-linear means for receiving an output signal of the low-pass filter and outputting an output signal subjected to non-linear processing, and an output having a probability density distribution of an arbitrary distribution between a Gaussian distribution and a bell-shaped distribution A dither generating means for generating a signal; and a first filter for passing a component of a band B (B is an arbitrary band higher than the band A) which is a frequency band higher than the band A. Data and, 1 / f characteristic according to the result of said analysis signal (f
Has a second filter that changes a frequency characteristic in a range between a frequency) and a 1 / f2 characteristic, and receives an output signal of the non-linear means and an output signal of the dither generation means, and Filter means for passing through a filter and the second filter; level control means for controlling an output level of an output signal of the filter means in accordance with the analysis result signal; and output of the filter means controlled by the level control means An adder for adding a signal to an output signal of the low-pass filter and outputting an added signal.
【請求項2】 前記レベル制御手段が、前記フィルタ手
段の出力信号の中の前記非線形手段の出力信号に基づく
成分と、前記フィルタ手段の出力信号の中の前記ディザ
生成手段の出力信号に基づく成分とをそれぞれ別個にレ
ベル制御することを特徴とする請求項1に記載の音声帯
域拡張装置。
2. The level control means according to claim 1, wherein a component based on an output signal of said non-linear means in an output signal of said filter means and a component based on an output signal of said dither generation means in an output signal of said filter means. 2. The voice band extending apparatus according to claim 1, wherein level control is performed separately for each of the following.
【請求項3】 前記第1のフィルタが前記帯域Bを通過
帯域に含む帯域通過フィルタ又は高域通過フィルタであ
って、その低域側の遮断周波数又は遮断周波数特性の少
なくともいずれか一方を前記解析結果信号に応じて切り
換えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の
音声帯域拡張装置。
3. The filter according to claim 1, wherein the first filter is a band-pass filter or a high-pass filter including the band B in a pass band, and at least one of a lower cut-off frequency and a cut-off frequency characteristic is analyzed. 3. The voice band extending device according to claim 1, wherein the switching is performed according to a result signal.
【請求項4】 前記第1のフィルタは前記帯域Aと前記
帯域Bを通過帯域に含み、前記第1のフィルタの出力信
号に含まれる前記帯域Aの成分のエネルギーレベルと前
記第1のフィルタの出力信号に含まれる前記帯域Bの成
分のエネルギーレベルとの比が一定の値に近づく様に、
前記第1のフィルタの特性が変化することを特徴とする
請求項1から請求項3のいずれかの請求項に記載の音声
帯域拡張装置。
4. The first filter includes the band A and the band B in a pass band, and includes an energy level of a component of the band A included in an output signal of the first filter and an energy level of the first filter. As the ratio with the energy level of the component of the band B included in the output signal approaches a constant value,
4. The voice band extending apparatus according to claim 1, wherein a characteristic of the first filter changes.
【請求項5】 前記非線形手段、前記ディザ生成手段、
前記フィルタ手段、前記レベル制御手段又は前記加算手
段は、前記非線形手段の出力信号に基づく前記加算信号
の成分と前記ディザ生成手段の出力信号に基づく前記加
算信号の成分との前記帯域A又は前記帯域Bの少なくと
もいずれか一方におけるエネルギーレベルの比を前記解
析結果信号に応じて変化させることを特徴とする請求項
1から請求項4のいずれかの請求項に記載の音声帯域拡
張装置。
5. The non-linear means, the dither generation means,
The filter means, the level control means, or the addition means, wherein the band A or the band of a component of the addition signal based on an output signal of the non-linear means and a component of the addition signal based on an output signal of the dither generation means The voice band extending apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein a ratio of an energy level in at least one of B is changed according to the analysis result signal.
【請求項6】 入力した帯域A(Aは任意の帯域)の音
声信号を2倍以上のサンプリング周波数でオーバーサン
プリングし且つ折り返し雑音を除去する低域通過フィル
タステップと、 時間TBを単位として前記低域通過フィルタの出力信号
を区切り、時間TB(TBは任意の値)毎の前記低域通
過フィルタの出力信号の前記帯域A内でのスペクトルを
解析し、解析の結果を示す解析結果信号を生成するスペ
クトル解析ステップと、 前記低域通過フィルタステップの出力信号を非線形処理
する非線形ステップと、 ガウス分布と釣鐘型分布との間の任意の分布の確率密度
分布を有する出力信号を生成するディザ生成ステップ
と、 前記帯域Aより高域の周波数帯域である帯域B(Bは帯
域Aより高域の任意の帯域)の成分を通過させる第1の
フィルタステップと、前記解析結果信号に応じて1/f
特性(fは周波数)から1/f特性までの間の領域に
おいて変化する周波数特性のフィルタで信号を処理する
第2のフィルタステップとを有し、前記非線形ステップ
において生成した信号及び前記ディザ生成ステップにお
いて生成した信号を前記第1のフィルタステップ及び前
記第2のフィルタステップで処理するフィルタステップ
と、 前記解析結果信号に応じて前記フィルタステップにおい
て生成された信号の出力レベルを制御するレベル制御ス
テップと、 前記レベル制御ステップにより制御された前記フィルタ
ステップの出力信号を前記低域通過フィルタステップの
出力信号に加算し、加算信号を生成する加算ステップ
と、 を具備することを特徴とする音声帯域拡張方法。
6. A low-pass filter step for oversampling an input audio signal in a band A (A is an arbitrary band) at a sampling frequency of twice or more and removing aliasing noise; The output signal of the band-pass filter is separated, and the spectrum of the output signal of the low-pass filter in the band A at each time TB (TB is an arbitrary value) is analyzed to generate an analysis result signal indicating a result of the analysis. A nonlinear analysis step of nonlinearly processing an output signal of the low-pass filter step; and a dither generation step of generating an output signal having a probability density distribution of an arbitrary distribution between a Gaussian distribution and a bell-shaped distribution. And a first filter that passes a component of a band B (B is an arbitrary band higher than the band A), which is a frequency band higher than the band A. And motor steps, 1 / f in response to the analysis result signals
A second filter step of processing a signal with a filter having a frequency characteristic that changes in a range from a characteristic (f is frequency) to a 1 / f 2 characteristic, wherein the signal generated in the non-linear step and the dither generation are processed. A filter step of processing the signal generated in the step by the first filter step and the second filter step; and a level control step of controlling an output level of the signal generated in the filter step in accordance with the analysis result signal And adding an output signal of the filter step controlled by the level control step to an output signal of the low-pass filter step to generate an addition signal. Method.
【請求項7】 前記レベル制御ステップが、前記フィル
タステップの出力信号の中の前記非線形ステップの出力
信号に基づく成分と、前記フィルタステップの出力信号
の中の前記ディザ生成ステップの出力信号に基づく成分
とをそれぞれ別個にレベル制御することを特徴とする請
求項6に記載の音声帯域拡張方法。
7. A component based on an output signal of the non-linear step in an output signal of the filter step, and a component based on an output signal of the dither generation step in an output signal of the filter step, wherein the level control step includes: 7. The voice band extending method according to claim 6, wherein level control is separately performed for each of the following.
【請求項8】 前記第1のフィルタステップのフィルタ
が前記帯域Bを通過帯域に含む帯域通過フィルタ又は高
域通過フィルタであって、その低域側の遮断周波数又は
遮断周波数特性の少なくともいずれか一方を前記解析結
果信号に応じて切り換えることを特徴とする請求項6又
は請求項7に記載の音声帯域拡張方法。
8. The filter of the first filter step is a band-pass filter or a high-pass filter including the band B in a pass band, and at least one of a cut-off frequency and a cut-off frequency characteristic on a low-pass side thereof. 8. The method according to claim 6, wherein the method is switched according to the analysis result signal.
【請求項9】 前記第1のフィルタステップのフィルタ
は前記帯域Aと前記帯域Bを通過帯域に含み、前記第1
のフィルタステップの出力信号に含まれる前記帯域Aの
成分のエネルギーレベルと前記第1のフィルタステップ
の出力信号に含まれる前記帯域Bの成分のエネルギーレ
ベルとの比が一定の値に近づく様に、前記第1のフィル
タステップのフィルタの周波数特性が変化することを特
徴とする請求項6から請求項8のいずれかの請求項に記
載の音声帯域拡張方法。
9. The filter of the first filter step includes the band A and the band B in a pass band, and
So that the ratio of the energy level of the band A component included in the output signal of the filter step to the energy level of the band B component included in the output signal of the first filter step approaches a constant value. 9. The voice band extending method according to claim 6, wherein a frequency characteristic of the filter in the first filter step changes.
【請求項10】 前記非線形ステップ、前記ディザ生成
ステップ、前記フィルタステップ、前記レベル制御ステ
ップ又は前記加算ステップは、前記非線形ステップの出
力信号に基づく前記加算信号の成分と前記ディザ生成ス
テップの出力信号に基づく前記加算信号の成分との前記
帯域A又は前記帯域Bの少なくともいずれか一方におけ
るエネルギーレベルの比を前記解析結果信号に応じて変
化させることを特徴とする請求項6から請求項9のいず
れかの請求項に記載の音声帯域拡張方法。
10. The non-linear step, the dither generation step, the filter step, the level control step or the addition step, wherein the component of the addition signal based on the output signal of the non-linear step and the output signal of the dither generation step 10. A ratio of an energy level in at least one of the band A and the band B to a component of the addition signal based on the sum is changed according to the analysis result signal. A voice band extension method according to claim 1.
JP2000199215A 2000-06-30 2000-06-30 Voice band extending apparatus and voice band extending method Expired - Fee Related JP3810257B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000199215A JP3810257B2 (en) 2000-06-30 2000-06-30 Voice band extending apparatus and voice band extending method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000199215A JP3810257B2 (en) 2000-06-30 2000-06-30 Voice band extending apparatus and voice band extending method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002015522A true JP2002015522A (en) 2002-01-18
JP3810257B2 JP3810257B2 (en) 2006-08-16

Family

ID=18697268

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000199215A Expired - Fee Related JP3810257B2 (en) 2000-06-30 2000-06-30 Voice band extending apparatus and voice band extending method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3810257B2 (en)

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003255997A (en) * 2002-03-06 2003-09-10 Toshiba Corp Method and device for audio signal reproduction
WO2003104760A1 (en) * 2002-06-07 2003-12-18 株式会社 ケンウッド Speech signal interpolation device, speech signal interpolation method, and program
JP2004184472A (en) * 2002-11-29 2004-07-02 Kenwood Corp Signal interpolation device, sound reproducing device, signal interpolation method, and program
WO2004104987A1 (en) * 2003-05-20 2004-12-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method and device for extending the audio signal band
WO2004109661A1 (en) * 2003-06-05 2004-12-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Sound quality adjusting apparatus and sound quality adjusting method
WO2005011127A1 (en) * 2003-07-29 2005-02-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Audio signal band expansion apparatus and method
WO2007010817A1 (en) * 2005-07-20 2007-01-25 Kyushu Institute Of Technology Upper signal interpolation method and upper signal interpolation device
JP2007272150A (en) * 2006-03-31 2007-10-18 Kenwood Corp Signal interpolating device and signal interpolating method
WO2008066071A1 (en) * 2006-11-29 2008-06-05 Panasonic Corporation Decoding apparatus and audio decoding method
JP2009065427A (en) * 2007-09-06 2009-03-26 Yamaha Corp Power amplifier for audible signal
JP2009134260A (en) * 2007-10-30 2009-06-18 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Voice musical sound false broadband forming device, voice speech musical sound false broadband forming method, and its program and its record medium
JP2009530679A (en) * 2006-03-20 2009-08-27 フランス テレコム Method for post-processing a signal in an audio decoder
JP2009244650A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Victor Co Of Japan Ltd Speech reproduction device
JP2010276950A (en) * 2009-05-29 2010-12-09 Yamaha Corp Audio signal reproduction device and acoustic communication system
JP2011197598A (en) * 2010-03-24 2011-10-06 J&K Car Electronics Corp Harmonic generation method, harmonic generation device and program
US8167826B2 (en) 2009-02-03 2012-05-01 Action Research Co., Ltd. Vibration generating apparatus and method introducing hypersonic effect to activate fundamental brain network and heighten aesthetic sensibility
WO2014027695A1 (en) 2012-08-16 2014-02-20 株式会社アクション・リサーチ Vibration processing device and method
US8942388B2 (en) 2008-08-08 2015-01-27 Yamaha Corporation Modulation device and demodulation device

Cited By (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003255997A (en) * 2002-03-06 2003-09-10 Toshiba Corp Method and device for audio signal reproduction
WO2003104760A1 (en) * 2002-06-07 2003-12-18 株式会社 ケンウッド Speech signal interpolation device, speech signal interpolation method, and program
US7676361B2 (en) 2002-06-07 2010-03-09 Kabushiki Kaisha Kenwood Apparatus, method and program for voice signal interpolation
US7318034B2 (en) 2002-06-07 2008-01-08 Kabushiki Kaisha Kenwood Speech signal interpolation device, speech signal interpolation method, and program
CN1333383C (en) * 2002-06-07 2007-08-22 株式会社建伍 Voice signal interpolation device, method and program
JP2004184472A (en) * 2002-11-29 2004-07-02 Kenwood Corp Signal interpolation device, sound reproducing device, signal interpolation method, and program
WO2004104987A1 (en) * 2003-05-20 2004-12-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method and device for extending the audio signal band
JPWO2004104987A1 (en) * 2003-05-20 2006-07-20 松下電器産業株式会社 Method and apparatus for extending the bandwidth of an audio signal
JP4669394B2 (en) * 2003-05-20 2011-04-13 パナソニック株式会社 Method and apparatus for extending the bandwidth of an audio signal
US7577259B2 (en) 2003-05-20 2009-08-18 Panasonic Corporation Method and apparatus for extending band of audio signal using higher harmonic wave generator
WO2004109661A1 (en) * 2003-06-05 2004-12-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Sound quality adjusting apparatus and sound quality adjusting method
KR101085697B1 (en) 2003-07-29 2011-11-22 파나소닉 주식회사 Audio signal band expansion apparatus and method
WO2005011127A1 (en) * 2003-07-29 2005-02-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Audio signal band expansion apparatus and method
US7356150B2 (en) 2003-07-29 2008-04-08 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method and apparatus for extending band of audio signal using noise signal generator
WO2007010817A1 (en) * 2005-07-20 2007-01-25 Kyushu Institute Of Technology Upper signal interpolation method and upper signal interpolation device
JP2007025480A (en) * 2005-07-20 2007-02-01 Kyushu Institute Of Technology Method and device for high-frequency signal interpolation
JP4701392B2 (en) * 2005-07-20 2011-06-15 国立大学法人九州工業大学 High-frequency signal interpolation method and high-frequency signal interpolation device
JP2009530679A (en) * 2006-03-20 2009-08-27 フランス テレコム Method for post-processing a signal in an audio decoder
JP2007272150A (en) * 2006-03-31 2007-10-18 Kenwood Corp Signal interpolating device and signal interpolating method
WO2008066071A1 (en) * 2006-11-29 2008-06-05 Panasonic Corporation Decoding apparatus and audio decoding method
JP2009065427A (en) * 2007-09-06 2009-03-26 Yamaha Corp Power amplifier for audible signal
JP4733727B2 (en) * 2007-10-30 2011-07-27 日本電信電話株式会社 Voice musical tone pseudo-wideband device, voice musical tone pseudo-bandwidth method, program thereof, and recording medium thereof
JP2009134260A (en) * 2007-10-30 2009-06-18 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Voice musical sound false broadband forming device, voice speech musical sound false broadband forming method, and its program and its record medium
JP2009244650A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Victor Co Of Japan Ltd Speech reproduction device
US8942388B2 (en) 2008-08-08 2015-01-27 Yamaha Corporation Modulation device and demodulation device
US8167826B2 (en) 2009-02-03 2012-05-01 Action Research Co., Ltd. Vibration generating apparatus and method introducing hypersonic effect to activate fundamental brain network and heighten aesthetic sensibility
JP2010276950A (en) * 2009-05-29 2010-12-09 Yamaha Corp Audio signal reproduction device and acoustic communication system
JP2011197598A (en) * 2010-03-24 2011-10-06 J&K Car Electronics Corp Harmonic generation method, harmonic generation device and program
WO2014027695A1 (en) 2012-08-16 2014-02-20 株式会社アクション・リサーチ Vibration processing device and method
KR20150039857A (en) 2012-08-16 2015-04-13 가부시키가이샤 액션 리서치 Vibration processing device and method

Also Published As

Publication number Publication date
JP3810257B2 (en) 2006-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3696091B2 (en) Method and apparatus for extending the bandwidth of an audio signal
JP3810257B2 (en) Voice band extending apparatus and voice band extending method
KR101914312B1 (en) Dynamic compensation of audio signals for improved perceived spectral imbalances
JP5898534B2 (en) Acoustic signal processing apparatus and acoustic signal processing method
JP5098569B2 (en) Bandwidth expansion playback device
US8750538B2 (en) Method for enhancing audio signals
JP5098404B2 (en) Voice processing method and voice processing apparatus
JP4669394B2 (en) Method and apparatus for extending the bandwidth of an audio signal
JP3601074B2 (en) Signal processing method and signal processing device
JP4254479B2 (en) Audio band expansion playback device
JP3605363B2 (en) Acoustic effect device, its method and program recording medium
RU2411595C2 (en) Improved intelligibility of speech in mobile communication device by control of vibrator operation depending on background noise
WO2006132054A1 (en) Apparatus and method for widening audio signal band
JP2001008299A (en) Stereo signal processing unit
JP2002189498A (en) Digital speech processor and computer program recording medium
US10587983B1 (en) Methods and systems for adjusting clarity of digitized audio signals
JP2008072600A (en) Acoustic signal processing apparatus, acoustic signal processing program, and acoustic signal processing method
JP2002366178A (en) Method and device for band expansion of audio signal
JP3560087B2 (en) Sound signal processing device and surround reproduction method
JP2002175099A (en) Method and device for noise suppression
JP5103606B2 (en) Signal processing device
JPH06289898A (en) Speech signal processor
JP2007036710A (en) Digital signal processing apparatus for amplifying attack signal
JP6903242B2 (en) Frequency band expansion device, frequency band expansion method, and frequency band expansion program
JP6314803B2 (en) Signal processing apparatus, signal processing method, and program

Legal Events

Date Code Title Description
RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20050524

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060203

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060207

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060410

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060516

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060523

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100602

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100602

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110602

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120602

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130602

Year of fee payment: 7

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees