JP2004184472A - Signal interpolation device, sound reproducing device, signal interpolation method, and program - Google Patents
Signal interpolation device, sound reproducing device, signal interpolation method, and program Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004184472A JP2004184472A JP2002347893A JP2002347893A JP2004184472A JP 2004184472 A JP2004184472 A JP 2004184472A JP 2002347893 A JP2002347893 A JP 2002347893A JP 2002347893 A JP2002347893 A JP 2002347893A JP 2004184472 A JP2004184472 A JP 2004184472A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- frequency
- interpolated
- band
- filter
- 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
Links
Images
Landscapes
- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
- Tone Control, Compression And Expansion, Limiting Amplitude (AREA)
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、信号補間装置、音響再生装置、信号補間方法及びプログラムに関する。
【0002】
【従来の技術】
音楽等の音声を表す音声データを、インターネット等のネットワークを介して配信したり、MD(Mini Disk)等の記録媒体に記録して利用することが、近年盛んになっている。ネットワークで配信されたり記録媒体に記録されたりする音声データは、帯域が過度に広くなることによるデータ量の増大や占有帯域幅の広がりを避けるため、一般に、供給する対象の音楽等のうち一定の周波数以上の成分を除去されている。
例えば、MP3(MPEG1 audio layer 3)形式の音声データでは、約16キロヘルツ以上の周波数成分が除去されている。また、ATRAC3(Adaptive TRansform Acoustic Coding 3)形式の音声データでは、約14キロヘルツ以上の周波数成分が除去されている。
【0003】
このように、一定値以上の周波数成分が除去された音楽等は通常、オリジナルの音楽等に比べて音質が劣化している。そこで、除去された周波数成分に代わる信号を加算することが考えられる。このための手法としては、特許文献1に開示されている手法がある。
【0004】
【特許文献1】
特開平7−93900号公報
【0005】
特許文献1に開示されている手法は、PCM(Pulse Code Modulation)ディジタルオーディオ信号をローパスフィルタに通して得られる出力オーディオ信号を、当該出力信号の絶対値成分を含む信号を乗算することにより歪みを生じさせる、という手法である。
【0006】
また、他の手法としては、スペクトルの包絡線を、スペクトル成分が除去された部分に外挿し、外挿された包絡線に沿うように雑音を追加する手法も考えられる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、音楽を表す音声信号は一般に、電子楽器や人間の声(ヴォーカル)の高調波によって、図8にスペクトルを示すように、10キロヘルツ以上の成分が、周波数が高くなるにつれて減衰しつつ数百ヘルツ程度(100ヘルツ以上1キロヘルツ未満)の間隔で並ぶピークを多数含んだスペクトル分布をもつようになる。また、電話回線を介して伝送される音声を表す音声信号の場合は一般に、4キロヘルツ以上の成分が、同様の特徴を有するスペクトル分布を示すようになる。
【0008】
このため、出力オーディオ信号の低域成分の波形を絶対値回路等を用いて歪ませることにより高調波を発生させるに過ぎない特許文献1のオーディオ信号再生装置を用いても、また、スペクトルの包絡線を外挿して雑音を追加する上述の手法によっても、図8に示すようなスペクトルに近いスペクトルを有する信号を得ることができない。
【0009】
この発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、原信号の帯域を制限した信号を用いて得られる変調波から、歪みが少なく原信号に近い信号を復元できるようにするための信号補間装置、音響再生装置及び信号補間方法を提供することを目的とする。
また、この発明は、オーディオ信号を高音質で復元するための信号補間装置、音響再生装置及び信号補間方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の第1の観点に係る信号補間装置は、
スペクトルを補間される対象である音声を表す被補間信号を周波数変換することにより補間用信号を生成する周波数変換部と、
前記補間用信号のうち、前記被補間信号が占める第1の帯域より高周波側の第2の帯域内の成分を抽出するフィルタと、
前記被補間信号と前記フィルタが抽出した成分との和を表す出力信号を生成する加算部と、を備える、
ことを特徴とする。
【0011】
前記周波数変換部は、前記被補間信号のうち所定の周波数以上の成分が前記第2の帯域内へと周波数変換されるように、周波数変換を行うものであってもよい。
【0012】
前記所定の周波数は、例えば、前記被補間信号のスペクトルの分布が所定の特徴を有するような領域の下限以上の周波数であればよい。
前記領域が有する前記所定の特徴は、具体的には、例えば、前記領域内に、周波数が高くなるにつれて減衰しつつ100ヘルツ以上1キロヘルツ未満の間隔で並ぶピークが複数含まれている、という特徴であればよい。
【0013】
前記所定の周波数は、例えば、10キロヘルツ以上の周波数であればよい。
【0014】
前記被補間信号は、例えば、電話回線を介して伝送される音声を表すものであってもよい。
【0015】
前記フィルタは、外部より供給される制御用データに基づいて前記第1の帯域の範囲を特定し、前記第2の帯域の範囲を、当該第1の帯域の範囲より高周波側となるように変化させるものであってもよい。
【0016】
前記制御用データは、前記被補間信号のデータ形式を示す情報を含んでいてもよく、前記フィルタは、当該情報に基づいて、前記第1の帯域の範囲を特定するものであってもよい。
【0017】
前記フィルタの通過帯域特性はピークを有していてもよく、この場合、前記第2の帯域は当該ピークより高周波側にのみ属しているものであってもよい。
【0018】
前記フィルタは、例えば、IIR(Infinite Impulse Response)型又はFIR(Finite Impulse Response)型のハイパスフィルタ若しくはバンドパスフィルタより構成されていればよい。
【0019】
前記フィルタは、外部より供給される制御用データに基づいてQの値が決定され、決定された当該Qの値を有するよう、通過帯域特性が変化されるものであってもよい。
【0020】
前記制御用データは、前記被補間信号が表す音楽のジャンルを示すジャンル情報を含んでおり、前記フィルタは、当該ジャンル情報に基づいて、Qの値が決定されるものであってもよい。
【0021】
前記フィルタは、例えば、1以上7以下の範囲でQの値が決定されるものであってもよい。
【0022】
前記加算部は、前記フィルタが抽出した成分と実質的に同相になるように前記被補間信号を遅延させる遅延部を備えていてもよく、前記フィルタが抽出した成分及び前記遅延部が遅延させた前記被補間信号の和を表す前記出力信号を生成するものであってもよい。
【0023】
また、この発明の第2の観点に係る音響再生装置は、
スペクトルを補間される対象である音声を表す被補間信号を周波数変換することにより補間用信号を生成する周波数変換部と、
前記補間用信号のうち、前記被補間信号が占める第1の帯域より高周波側の第2の帯域内の成分を抽出するフィルタと、
前記被補間信号と前記フィルタが抽出した成分との和を表す出力信号を生成する加算部と、
前記加算部が生成した出力信号が表す音響を再生する音響再生部と、を備える、
ことを特徴とする。
【0024】
また、この発明の第3の観点に係る信号補間方法は、
スペクトルを補間される対象である音声を表す被補間信号を周波数変換することにより補間用信号を生成し、
前記補間用信号のうち、前記被補間信号が占める帯域より高周波側の帯域内の成分を抽出し、
前記被補間信号と前記抽出された成分との和を表す出力信号を生成する、
ことを特徴とする。
【0025】
また、この発明の第4の観点に係るプログラムは、
コンピュータを、
スペクトルを補間される対象である音声を表す被補間信号を周波数変換することにより補間用信号を生成する周波数変換部と、
前記補間用信号のうち、前記被補間信号が占める帯域より高周波側の帯域内の成分を抽出するフィルタと、
前記被補間信号と前記フィルタが抽出した成分との和を表す出力信号を生成する加算部と、
して機能させるためのものであることを特徴とする。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、この発明の実施の形態に係る信号補間装置を、高域信号補間器を例として説明する。
【0027】
図1は、この発明の実施の形態に係る高域信号補間器の構成を示す図である。図示するように、この高域信号補間器は、入力部1と、遅延部2と、制御部3と、局部発振部4と、混合部5と、HPF(ハイパスフィルタ)6と、利得調整部7と、加算部8とより構成されている。
【0028】
入力部1は、記録媒体ドライブ装置と、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサと、タッチパネル等の入力デバイスとより構成されている。記録媒体ドライブ装置は、例えば、MD(Mini Disc)ドライブや、CD(Compact Disc)ドライブなどからなっていればよい。入力部1の記録媒体ドライブ装置及び入力デバイスは、入力部1のプロセッサに接続されている。
【0029】
入力部1は、記録媒体が自己に装着されている状態で、ユーザの操作等に従ってこの記録媒体にアクセスし、この記録媒体に記録されているデータを読み出す。
以下では、入力部1に装着される記録媒体には、音声を表す入力音声データと、この入力音声データに対応付けられた制御用データとが、予め記録されているものとする。
【0030】
入力音声データは、具体的には、例えば、MP3(MPEG1 audio layer 3)形式のデータや、あるいはATRAC3(Adaptive TRansform Acoustic Coding 3)形式のデータからなっている。
【0031】
入力音声データが表す音声信号(以下、入力音声信号と呼ぶ)は、例えば図2(a)にスペクトル分布の概略を示すように、元の音声のうち、周波数が一定値以上である成分が除去されたものに相当するスペクトル分布を有しているものとする。
入力音声信号の占有帯域の上限を示すこの一定値(すなわち、図2(a)で「fIN」として示す値)は、例えば、入力音声データがMP3形式のデータからなっている場合は約16キロヘルツであり、また、ATRAC3形式のデータからなっている場合は、約14キロヘルツである。
【0032】
制御用データは、当該制御用データに対応付けられている入力音声データの形式(例えば、MP3形式、ATRAC3形式、等)を示す情報や、この入力音声データが音楽を表すものであるとして、この音楽のジャンル(例えば、クラシック、ロック、ジャズ、等)を示す情報を含んでいる。制御用データを記録する記録媒体がMDである場合、制御用データの一部又は全部は、例えば、UTOC(User Table Of Contents)に含まれていてもよい。
【0033】
入力部1は、記録媒体から、互いに対応付けられている入力音声データ及び制御用データを読み出すと、読み出した入力音声データが表す入力音声信号を遅延部2及び混合部5に供給し、一方、読み出した制御用データを制御部3に供給する。
【0034】
遅延部2、制御部3、局部発振部4、混合部5、HPF6、利得調整部7及び加算部8は、いずれも、DSP(Digital Signal Processor)やCPUなどのプロセッサ、あるいは専用の集積回路などより構成されている。ただし、遅延部2、制御部3、局部発振部4、混合部5、HPF6、利得調整部7及び加算部8の一部又は全部の機能を、単一のプロセッサが行うようにしてもよい。
【0035】
なお、図3は、遅延部2、局部発振部4及びHPF6の論理的な構成を示す図である。図3は、遅延部2、局部発振部4、混合部5、HPF6、利得調整部7及び加算部8の相互の接続関係も示している。
【0036】
遅延部2は、入力部1より入力音声信号を供給されると、この入力音声信号を遅延させて加算部8に供給する。
遅延部2が信号を遅延させる時間の長さは、混合部5に供給された入力音声信号が混合部5、HPF6及び利得調整部7での処理を経て加算部8に供給されるまでに経過する時間の長さに実質的に等しいものとする。また、遅延部2から加算部8に供給される遅延された入力音声信号の位相と、利得調整部7から加算部8に供給される信号の位相とは、加算部8に同時に供給されるもの同士の間では、実質的に同相であるものとする。
【0037】
制御部3は、入力部1より供給された制御用データの内容に基づいて、局部発振部4が発生する後述の局部発振信号の周波数を決定し、決定した周波数を示す情報を局部発振部4に供給する。
また、制御部3は、この制御用データの内容に基づき、HPF6の通過帯域特性を決定し、決定した通過帯域特性を示す情報を、HPF6に供給する。
【0038】
制御部3は、具体的には、例えば、EEPROM(Electrically Erasable/Programmable Read Only Memory)等の不揮発性メモリを更に備え、この不揮発性メモリが、帯域幅テーブルと、Q値テーブルとを予め記憶する。
帯域幅テーブルは、入力音声信号の占有帯域の上限の値を、入力音声データがとり得る形式のそれぞれについて示しているデータを格納するテーブルである。Q値テーブルは、HPF6のQの値を、入力音声データが表す音楽のジャンル毎に指定するデータを格納するテーブルである。Qの値は、1程度から7程度までの範囲とする。
そして、制御部3は、具体的には、以下(1)〜(4)として述べる処理を行う。
【0039】
(1) まず、制御部3は、制御用データが示す形式の入力音声データの占有帯域の上限の値を、帯域幅テーブルを検索することにより特定する。
【0040】
(2) 次に、制御部3は、以下(a)及び(b)として示す条件に合致するように、HPF6の通過帯域と、局部発振信号の周波数とを決定する。すなわち、図2(b)及び(c)に示すように、
(a) 局部発振信号の周波数fOSCが、入力音声信号の占有帯域の上限の周波数fINより低く、
(b) HPF6の利得のピークの周波数fPが、上述の周波数fINより低く、且つ、周波数(fIN−fOSC)より高い、
という関係が成り立つように、HPF6の通過帯域と、局部発振信号の周波数とを決定する。すなわち、fIN、fOSC及びfPの各値の間には、実質的に数式1及び数式2に示す関係がある。
【0041】
【数1】
fOSC <fIN
【数2】
(fIN −fOSC)<fP <fIN
【0042】
ただし、音楽を表す信号は一般に、図8を参照して説明したように、10キロヘルツ以上の成分が、周波数が高くなるにつれて減衰しつつ数百ヘルツ程度の間隔で並ぶピークを多数含んだスペクトル分布を有する、という特徴を持つ。
このため、後述の処理によりこのような特徴のある成分を入力音声信号に追加して出力音声信号を生成するためには、図2(b)に示すように、入力音声信号のうち周波数が約10キロヘルツ以上の成分(あるいは、10キロヘルツ以上でなくとも、当該特徴のある成分)が、混合部5の処理によって、周波数fIN以上の帯域を占めるよう周波数変換されることが望ましい。
このような周波数変換の結果を得るため、例えば、入力音声信号のうち当該特徴を有する部分が約10キロヘルツ以上の周波数成分であれば、局部発振信号の周波数fOSCは、(fIN−10kHz)程度とされることが望ましい。
【0043】
(3) (2)の処理を行う一方、制御部3は、制御用データが示す音楽のジャンルを検索キーとしてQ値テーブルを検索することにより、HPF6がとるべきQの値を決定する。
【0044】
(4) そして、制御部3は、上述の(a)の条件を満たすfOSCの値を示す情報を局部発振部4に供給する。また、上述の(b)の条件を満たすfPの値をHPF6の通過帯域特性のピークの周波数として指定する情報、及び、上述の(3)の処理で決定したQの値を指定する情報を、HPF6に供給する。
【0045】
局部発振部4は、制御部3より局部発振信号の周波数を示す情報を供給されると、この情報が示す通りの周波数を有する局部発振信号を発生して混合部5へと供給する。
【0046】
局部発振部4は、例えば、図3に示すように、IIR(Infinite Impulse Response)型のローパスフィルタより構成されている。ただし、このローパスフィルタのQの値は実質上無限大に設定されているものとする。
図3に示す局部発振部4は、たとえば制御部3などが、局部発振信号の発生開始を局部発振部4に指示するためトリガパルスを生成して供給すると、このトリガパルスにより励起されて発振することにより、ほぼ正弦波である局部発振信号を生成するものである。
局部発振部4が図3に示す構成を有している場合、局部発振部4は、例えば、信号の増幅を行う各処理ブロックの増幅率を調整することにより、局部発振部4の発振周波数を、制御部3から供給される情報が示す通りの値に調整する。
【0047】
なお、図3において、“D”は信号の遅延を行う処理ブロックを表し、“A”は信号の増幅を行う処理ブロックを表し、“+”は信号の加算を行う処理ブロックを表すものとする。
【0048】
混合部5は、遅延部2に供給されたものと同一の入力音声信号を、遅延部2と同時に供給される。そして、この入力音声信号と局部発振部4が発生する局部発振信号とを混合することにより、入力音声信号と局部発振信号との積を表す信号を生成し、生成した信号をHPF6に供給する。
【0049】
混合部5がHPF6に供給する信号は、入力音声信号の周波数と局部発振信号の周波数の和にあたる周波数を有する成分(和成分)、及び、入力音声信号と局部発振信号の周波数の差にあたる周波数を有する成分(差成分)を含んでいる。和成分のスペクトルは、図2(b)に示すように、周波数fOSCを下限とし周波数(fIN+fOSC)を上限とする帯域を占める。また、差成分のスペクトルは、図2(b)に示すように、周波数(fIN−fOSC)を上限とする帯域を占める。
【0050】
HPF6は、混合部5より供給された成分をフィルタリングして利得調整部7に供給する。
HPF6は、通過帯域特性の一例のグラフを図4に示すように、IIR型のハイパスフィルタに相当する通過帯域特性を有しており、ピークを持ち、このピークより高周波側では、周波数が増大するにつれてHPF6の減衰率は大きくなっている。そして、HPF6は、このピークの周波数及びQの値を、制御部3から供給される情報が示す通りの値に調整する。Qの値が大きいほど、HPF6の通過帯域特性のピークは急峻となる。
【0051】
なお、図3は、HPF6が、2次のIIR型のハイパスフィルタを2段カスケード接続したものからなっている場合の論理的構成を例示している。
HPF6が図3に示す構成を有している場合、HPF6は、例えば、信号の増幅を行う各処理ブロックの増幅率を調整することにより、HPF6の通過帯域特性のピークの周波数及びQの値を、制御部3から供給される情報が示す通りの値に調整する。
【0052】
混合部5がHPF6に供給する信号の和成分及び差成分は、上述の通り、図2(b)に示すような帯域を占める。一方、HPF6の通過帯域特性のピークの周波数fPは、(fIN−fOSC)を超えfIN未満である。
従って、HPF6は、図2(c)に示すように、混合部5が供給する信号のうち、周波数がfP以上でfIN+fOSC以下である和成分を通過させ、その他の成分を実質的に遮断する。
ただし、上述の通り、HPF6は、通過帯域特性のピークより高周波側では周波数が増大するにつれ減衰率が大きくなっているので、HPF6を通過する和成分も、周波数が高い成分ほど減衰が大きくなる。
【0053】
利得調整部7は、HPF6から供給される信号を増幅して加算部8に供給する。
利得調整部7の利得は、加算部8が生成する後述の出力信号のスペクトルの包絡線が、周波数fINの近傍で滑らかになるような値に設定されているものとする。この値は、例えば、この高域信号補間器の製造者等が予め経験的に決定すればよい。
【0054】
加算部8は、遅延部2から供給される遅延された入力音声信号と利得調整部7から供給される信号との和を表す信号を生成し、出力音声信号として出力する。出力音声信号の形式は任意であり、例えばアナログ信号であってもよいし、PCM(Pulse Code Modulation)形式などのデジタル信号であってもよい。
【0055】
出力音声信号は、図2(d)に示すように、入力音声信号に相当する成分と、追加された成分とからなっている。そして、追加された成分は、入力音声信号のうち周波数が所定値以上である成分を、当該所定値と入力音声信号の占有帯域の上限の周波数の差に相当する量だけ高周波側に周波数変換することで得られている。
【0056】
入力音声信号が帯域を制限された信号である場合、元の音声信号から除去された成分は、元の音声信号のうち10キロヘルツ以上の成分の高調波成分より構成されている可能性が高い。従って、入力音声信号が帯域を制限された信号である場合、出力音声信号は、帯域が制限される前の元の音声信号に近いものとなる。
【0057】
また、出力音声信号のうち入力音声信号に追加された成分は、HPF6の通過帯域特性のピークより高周波側の成分であり、周波数が高い成分ほど大きな減衰を受けている。このため、出力音声信号のスペクトルは、周波数が高い成分ほど強度が小さくなるような、音声の典型的なスペクトルに近い自然な分布を示す。
【0058】
また、局部発振信号の周波数やHPF6の通過帯域特性は、入力音声信号の占有帯域幅に従って変化するので、さまざまな占有帯域幅を有する入力音声信号に適切な補間を行うことができる。
【0059】
また、HPF6のQの値を変化させることにより、出力音声信号のうち入力音声信号に追加される高域成分の包絡線の形状が変化するので、これを利用して、音楽のジャンルに適したスペクトル分布を得ることが可能となる。
具体的には、シンバル等、高音を発する音源が多用されるロックの場合はQの値を低くして高域成分が減衰せず多く残るようにし、そのような音源が多用されないクラシックの場合はQの値を高くして高域成分を大きく減衰させるようにする、などの用い方が考えられる。
【0060】
なお、この高域信号補間器の構成は上述のものに限られない。
例えば、入力音声データの形式はMP3形式やATRAC3形式である必要はなく、AAC(Advanced Audio Coding)形式やその他任意の形式であってよい。
また、この高域信号補間器は、加算部8が生成した出力信号が表す音響を再生するためのオーディオ増幅器やスピーカ等を更に備えていてもよい。
【0061】
また、入力部1は、記録媒体ドライバに代えて、あるいは記録媒体ドライバと共に、外部の通信回線に接続するためのインターフェース(例えば、モデム等)より構成される通信制御装置を備えていてもよい。この場合、入力部1は、入力音声データや制御用データを記録媒体から読み出す代わりに、外部の通信回線から取得するようにしてもよい。
【0062】
なお、上述したように、電話回線を介して伝送される音声を表す音声信号の場合は一般に、4キロヘルツ以上の成分が、周波数が高くなるにつれて減衰しつつ数百ヘルツ程度の間隔で並ぶピークを多数含んだスペクトル分布を有する、という特徴を示す。
このため、入力音声信号が電話回線を介して伝送されたものである場合(例えば、この高域信号補間器が携帯電話等の電話端末に組み込まれ、この電話端末が受話する音声の補間を行うような場合)、元の音声信号に近い出力音声信号を生成するためには、入力音声信号のうち周波数が約4キロヘルツ以上の成分が、混合部5の処理によって、周波数fIN以上の帯域を占めるよう周波数変換されることが望ましい。このような周波数変換の結果を得るため、局部発振信号の周波数fOSCは、(fIN−4kHz)程度とされることが望ましい。
【0063】
また、制御用データは、入力音声データの占有帯域の上限の周波数の値を直接示すものであってもよい。
また、入力音声信号の占有帯域の上限は、この入力音声信号を表す入力音声データの形式とは無関係に、この入力音声信号が伝送された回線(例えば、電話回線)の品質等の影響を受けて、一定値に制限されている場合もあり得る。このため、制御用データは、入力音声データが伝送された回線の種類や品質を示すものであってもよい。この場合、帯域幅テーブルは、例えば、入力音声信号の占有帯域の上限の値を、入力音声信号が伝送された回線の種類あるいは品質と対応付けて示すデータを含むようにすればよい。
【0064】
また、制御用データは入力音声データに1対1に対応付けられていなくてもよく、例えば、記録媒体に記録されている制御用データが、この記録媒体に記録されているすべての入力音声データ形式や音楽のジャンルを表すものであってもよい。
【0065】
また、入力音声データの占有帯域の上限が予め固定されているならば、局部発振部4は局部発振信号の周波数を可変とする必要はなく、また、HPF6も通過帯域特性のピークの周波数を可変とする必要がない。また、HPF6のQの値も、必ずしも可変である必要はない。なお、Qの値を固定値とする場合、Qの値を2.3程度とすると、音楽一般につき、聴覚上好適な結果が得られる。
局部発振信号の周波数、HPF6の通過帯域特性のピークの周波数及びQの値がいずれも固定されているならば制御部3は不要であり、入力部1は制御用データを取得しなくてもよい。
【0066】
また、制御部3は、局部発振信号の周波数、HPF6の通過帯域特性のピークの周波数及び/又はQの値を、ユーザの指示に従って設定するようにしてもよい。この場合、制御部3は、例えば、タッチパネル等の入力デバイスを備え、この入力デバイスを操作する操作者の指示に従うものとすればよい。なお、この入力デバイスの機能を、入力部1の入力デバイスが兼ねていてもよい。
【0067】
また、音声の典型的なスペクトルに近い自然なスペクトル分布を示す出力音声信号を得にくくなるものの、HPF6の通過帯域特性は必ずしもピークを有している必要はなく、また、HPF6は必ずしもIIR型でなくてもよい。従って、HPF6は、例えば、FIR(Finite Impulse Response)型のハイパスフィルタからなっていてもよい。
なお、HPF6の通過帯域特性がピークを有していない場合は、例えば、ピークの周波数に代えて、カットオフ周波数が上述の(b)の条件を満たしていればよい。
【0068】
また、HPF6は、IIR型やFIR型のバンドパスフィルタからなっていてもよい。この場合は、HPF6の低周波側のピークの周波数又は低周波側のカットオフ周波数が、上述の(b)の条件を満たしていればよい。
【0069】
また、出力音声信号のうち入力音声信号にあたる部分と追加された部分との位相のずれが聴覚上無視できるものであれば、この高域信号補間器は、必ずしも遅延部2を備えなくてもよく、この場合は、入力部1が、入力音声信号を直接に加算部8に供給するようにすればよい。
【0070】
また、HPF6が図3に示す構成を有している場合、制御部3は、HPF6の通過帯域特性を決定した後、HPF6のうち信号の増幅を行う各処理ブロックの増幅率を、この通過帯域特性が実現されるように決定して、決定した増幅率をHPF6に通知するようにしてもよい。この場合、HPF6は、信号の増幅を行う各処理ブロックの増幅率を、制御部3から通知された通りの値に調整すればよい。
【0071】
また、この高域信号補間器は、アナログ回路より構成されていてもよい。具体的には、例えば、局部発振部4を公知の発振回路より構成してもよい。また、混合部5を公知の乗算回路ないし振幅変調回路より構成してもよい。また、HPF6を、公知のバッファ回路あるいは演算増幅器、抵抗器及びコンデンサなどからなるチェビシェフ型、バターワース型等の公知のハイパスフィルタ回路より構成してもよい。また、遅延部2を、ディレイライン等の公知の遅延素子やあるいはバッファ回路などより構成してもよい。また、利得調整部7を公知の増幅回路より構成してもよい。また、加算部8を演算増幅器や抵抗器などからなる公知の加算回路より構成してもよい。
【0072】
なお、図5は、混合部が振幅変調回路より構成され、HPF6がチェビシェフ型のハイパスフィルタ回路より構成され、遅延部2がバッファ回路より構成され、加算部8が演算増幅器加算回路からなる場合における、この高域信号補間器の構成の一例を示す図である。ただし、図5において、“B”はバッファ回路を表し、“OPA”は演算増幅器を表すものとする。また、図5の構成においては、HPF6を構成するバッファ回路が利得調整部7の機能を行うものとする。
【0073】
局部発振部4が、アナログVCO(Voltage Controlled Oscillator)等、外部から制御信号を供給することにより発振周波数を制御可能な可変周波数発振回路より構成される場合は、制御部3は、上述の(a)の条件を満たす周波数の局部発振信号を生成させるような制御信号を局部発振部4に供給することにより、局部発振信号の発振周波数を制御すればよい。
【0074】
また、HPF6を構成するハイパスフィルタ回路の通過帯域特性を決定する抵抗器やコンデンサ等の素子として、外部から供給される制御信号により抵抗値や静電容量が可変な素子(例えば、電界効果トランジスタやバリキャップ等)を用いれば、制御部3が、この制御信号をHPF6のこれらの素子に供給することにより、HPF6の通過帯域特性のピークの周波数やQの値を制御することができる。
【0075】
また、この高域信号補間器は、例えば、マイクロコンピュータやパーソナルコンピュータ等のコンピュータに、上述の入力部1、遅延部2、制御部3、局部発振部4、混合部5、HPF6、利得調整部7及び加算部8の動作を実行するためのプログラムを格納した記録媒体(CD−ROM、フロッピー(登録商標)ディスク等)からこのプログラムをインストールすることにより構成してもよい。
【0076】
このプログラムは、例えば、図6に示す処理をコンピュータに行わせるものであればよい。
【0077】
すなわち、このプログラムを実行するコンピュータのプロセッサは、記録媒体から、互いに対応付けられている入力音声データ及び制御用データをロードして主記憶装置に格納する。そして、ロードした制御用データに基づき、上述の制御部3と同様にして、局部発振信号の周波数と、後述するステップS5でのフィルタリングで得るべき通過帯域特性とを決定する(ステップS1)。
【0078】
次に、コンピュータのプロセッサは、ロードした入力音声データのうちから入力音声信号1サンプル分を取得する(ステップS2)。また、ステップS1で決定した周波数を有する局部発振信号の1サンプル分のデータを生成する(ステップS3)。なお、ステップS2では、まだステップS2で取得していないもののうち先頭の1サンプル分を取得し、また、ステップS3では、ステップS3で最後に生成したデータより1サンプル分位相が遅れたデータ(ただし、初回のステップS3の処理では任意の初期位相を有するデータ)を生成するものとする。
【0079】
次に、プロセッサは、ステップS2で取得した入力音声データの値とステップS3で生成した局部発振信号のサンプルの値との積を計算し(ステップS4)、得られた積をフィルタリングする(ステップS5)。
【0080】
ステップS5でのフィルタリングは、例えば、図7にソースコードを示す関数を、1回又は複数回呼び出すことにより行えばよい。
図7は、2次のIIR型フィルタの機能をコンピュータに行わせるための処理をC言語で記述したソースコードの一例を示す。
【0081】
図7に示すソースコードは、変数”a0”,”a1”,”a2”,”b0”,”b1”及び”b2”の値により決まる通過帯域特性を有するIIR型のフィルタにより変数”xl”及び”xr”を個別にフィルタリングして、変数”xl”をフィルタリングした結果をポインタ”yl”が示す記憶位置に格納し、変数”xr”をフィルタリングした結果をポインタ”yr”が示す記憶位置に格納する、という処理を表すものである。(すなわち、図7に示すソースコードは、2個の入力音声信号を並行してフィルタリングする処理を表すものである。しかし、並行して処理する入力音声信号の数は任意でよいのはもちろんである。)
【0082】
そして、プロセッサは、ステップS2で取得した入力音声データの値とステップS5でのフィルタリングの結果得られた値とを加算し(ステップS6)、加算結果を出力音声信号として出力して(ステップS7)、処理をステップS2に戻す。
【0083】
なお、例えば、通信回線の掲示板(BBS)にこのプログラムをアップロードし、これを通信回線を介して配信してもよく、また、このプログラムを表す信号により搬送波を変調し、得られた変調波を伝送し、この変調波を受信した装置が変調波を復調して該プログラムを復元するようにしてもよい。
そして、このプログラムを起動し、OSの制御下に、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、上述の処理を実行することができる。
【0084】
なお、OSが処理の一部を分担する場合、あるいは、OSが本願発明の1つの構成要素の一部を構成するような場合には、記録媒体には、その部分をのぞいたプログラムを格納してもよい。この場合も、この発明では、その記録媒体には、コンピュータが実行する各機能又はステップを実行するためのプログラムが格納されているものとする。
【0085】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、原信号の帯域を制限した信号を用いて得られる変調波から、歪みが少なく原信号に近い信号を復元できるようにするための信号補間装置、音響再生装置及び信号補間方法が実現される。
また、この発明によれば、オーディオ信号を高音質で復元するための信号補間装置、音響再生装置及び信号補間方法が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態に係る高域信号補間器の構成を示す図である。
【図2】(a)は、入力音声信号のスペクトルを表すグラフであり、(b)は、混合部が発生する和成分及び差成分のスペクトルを表すグラフであり、(c)は、HPFが出力する成分のスペクトル及びHPFの通過帯域特性を表すグラフであり、(d)は、出力音声信号のスペクトルを示すグラフである。
【図3】遅延部、局部発振部及びHPFの論理的な構成を示す図である。
【図4】HPFの通過帯域特性を表すグラフである。
【図5】この発明の実施の形態に係る高域信号補間器の変形例の構成を示す図である。
【図6】コンピュータがこの発明の実施の形態に係る高域信号補間器の機能を行う場合に行う処理の流れを示すフローチャートである。
【図7】図6に示すフィルタリングの処理を記述するソースコードの一例である。
【図8】音楽を表す音声信号の典型的なスペクトルを表すグラフである。
【符号の説明】
1 入力部
2 遅延部
3 制御部
4 局部発振部
5 混合部
6 HPF
7 利得調整部
8 加算部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a signal interpolation device, a sound reproduction device, a signal interpolation method, and a program.
[0002]
[Prior art]
In recent years, audio data representing audio such as music is distributed via a network such as the Internet or recorded on a recording medium such as an MD (Mini Disk) for use. Audio data distributed over a network or recorded on a recording medium generally has a certain volume of music or the like to be supplied in order to avoid an increase in the amount of data and an increase in occupied bandwidth due to an excessively wide band. Components above the frequency have been removed.
For example, in the audio data of the MP3 (MPEG1 audio layer 3) format, a frequency component of about 16 kHz or more is removed. Further, in ATRAC3 (Adaptive Transform Acoustic Coding 3) audio data, a frequency component of about 14 kHz or more is removed.
[0003]
As described above, music or the like from which a frequency component equal to or more than a certain value has been removed usually has lower sound quality than original music or the like. Therefore, it is conceivable to add a signal in place of the removed frequency component. As a technique for this, there is a technique disclosed in Patent Document 1.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-7-93900
[0005]
The technique disclosed in Patent Literature 1 reduces distortion by multiplying an output audio signal obtained by passing a PCM (Pulse Code Modulation) digital audio signal through a low-pass filter by a signal including an absolute value component of the output signal. It is a technique of causing it.
[0006]
As another method, a method of extrapolating a spectrum envelope to a portion from which spectral components have been removed and adding noise along the extrapolated envelope may be considered.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, an audio signal representing music generally has harmonics of an electronic musical instrument or a human voice (vocal), and as shown in the spectrum of FIG. It has a spectrum distribution including many peaks arranged at intervals of about Hertz (100 Hertz or more and less than 1 KHz). Also, in the case of a voice signal representing voice transmitted via a telephone line, generally, components of 4 kHz or more show a spectrum distribution having similar characteristics.
[0008]
For this reason, even if the audio signal reproducing apparatus disclosed in Patent Document 1, which merely generates a harmonic by distorting the waveform of the low-frequency component of the output audio signal using an absolute value circuit or the like, the spectrum envelope cannot be obtained. Even with the above-described method of extrapolating a line and adding noise, it is not possible to obtain a signal having a spectrum close to the spectrum shown in FIG.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and has been made in consideration of the above-described circumstances. It is an object to provide a device, a sound reproducing device, and a signal interpolation method.
Another object of the present invention is to provide a signal interpolation device, a sound reproduction device, and a signal interpolation method for restoring an audio signal with high sound quality.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a signal interpolation device according to a first aspect of the present invention includes:
A frequency conversion unit that generates an interpolation signal by frequency-converting an interpolated signal representing a voice whose spectrum is to be interpolated,
A filter for extracting a component in a second band on a higher frequency side than the first band occupied by the signal to be interpolated among the interpolation signals;
An addition unit that generates an output signal representing the sum of the interpolated signal and the component extracted by the filter.
It is characterized.
[0011]
The frequency conversion unit may perform frequency conversion such that a component having a frequency equal to or higher than a predetermined frequency in the signal to be interpolated is frequency-converted into the second band.
[0012]
The predetermined frequency may be, for example, a frequency equal to or higher than a lower limit of a region where the distribution of the spectrum of the interpolated signal has a predetermined characteristic.
Specifically, the predetermined feature of the region is, for example, a feature that the region includes a plurality of peaks arranged at intervals of 100 Hz or more and less than 1 kHz while attenuating as the frequency increases. Should be fine.
[0013]
The predetermined frequency may be, for example, a frequency of 10 kHz or more.
[0014]
The interpolated signal may represent, for example, a voice transmitted via a telephone line.
[0015]
The filter specifies the range of the first band based on control data supplied from the outside, and changes the range of the second band to be on the higher frequency side than the range of the first band. May be performed.
[0016]
The control data may include information indicating a data format of the interpolated signal, and the filter may specify the range of the first band based on the information.
[0017]
The pass band characteristic of the filter may have a peak, and in this case, the second band may belong only to the high frequency side from the peak.
[0018]
The filter may be composed of, for example, an IIR (Infinite Impulse Response) type or FIR (Finite Impulse Response) type high-pass filter or band-pass filter.
[0019]
The filter may be such that the value of Q is determined based on control data supplied from the outside, and the passband characteristic is changed so as to have the determined value of Q.
[0020]
The control data may include genre information indicating a genre of music represented by the interpolated signal, and the filter may determine a value of Q based on the genre information.
[0021]
The filter may be such that the value of Q is determined in a range of 1 or more and 7 or less, for example.
[0022]
The adding unit may include a delay unit that delays the interpolated signal so that the component is substantially in phase with the component extracted by the filter, wherein the component extracted by the filter and the delay unit are delayed. The output signal representing the sum of the interpolated signals may be generated.
[0023]
Further, the sound reproducing device according to the second aspect of the present invention includes:
A frequency conversion unit that generates an interpolation signal by frequency-converting an interpolated signal representing a voice whose spectrum is to be interpolated,
A filter for extracting a component in a second band on a higher frequency side than the first band occupied by the signal to be interpolated among the interpolation signals;
An adding unit that generates an output signal representing a sum of the interpolated signal and a component extracted by the filter,
Sound reproducing unit that reproduces the sound represented by the output signal generated by the adding unit,
It is characterized.
[0024]
The signal interpolation method according to the third aspect of the present invention includes:
Generate an interpolation signal by frequency-converting an interpolated signal representing a voice whose spectrum is to be interpolated,
Of the interpolation signal, to extract a component in a higher frequency band than the band occupied by the signal to be interpolated,
Generating an output signal representing the sum of the interpolated signal and the extracted component;
It is characterized.
[0025]
Further, a program according to a fourth aspect of the present invention includes:
Computer
A frequency conversion unit that generates an interpolation signal by frequency-converting an interpolated signal representing a voice whose spectrum is to be interpolated,
Among the interpolation signals, a filter for extracting a component in a band on a higher frequency side than a band occupied by the interpolated signal,
An adding unit that generates an output signal representing a sum of the interpolated signal and a component extracted by the filter,
It is characterized in that it is intended to function as
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a signal interpolation device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, taking a high-frequency signal interpolator as an example.
[0027]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a high-frequency signal interpolator according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the high-frequency signal interpolator includes an input unit 1, a
[0028]
The input unit 1 includes a recording medium drive, a processor such as a CPU (Central Processing Unit), and an input device such as a touch panel. The recording medium drive device may be, for example, an MD (Mini Disc) drive, a CD (Compact Disc) drive, or the like. The recording medium drive and the input device of the input unit 1 are connected to the processor of the input unit 1.
[0029]
The input unit 1 accesses the recording medium according to a user operation or the like while the recording medium is mounted on the recording medium, and reads data recorded on the recording medium.
Hereinafter, it is assumed that input sound data representing sound and control data associated with the input sound data are recorded in advance on a recording medium mounted on the input unit 1.
[0030]
Specifically, the input audio data is, for example, data in the form of MP3 (MPEG1 audio layer 3) or data in the form of ATRAC3 (Adaptive Transform Acoustic Coding 3).
[0031]
An audio signal represented by the input audio data (hereinafter, referred to as an input audio signal) removes, from the original audio, a component having a frequency equal to or higher than a certain value, as schematically shown in FIG. It is assumed that it has a spectrum distribution corresponding to the spectrum distribution.
This constant value indicating the upper limit of the occupied band of the input audio signal (ie, “f” in FIG. 2A)INIs about 16 kHz when the input audio data is composed of MP3 format data, and is about 14 kHz when the input audio data is composed of ATRAC3 format data.
[0032]
The control data is information indicating the format (for example, MP3 format, ATRAC3 format, etc.) of the input audio data associated with the control data, and it is assumed that the input audio data represents music. It contains information indicating the genre of music (eg, classical, rock, jazz, etc.). When the recording medium on which the control data is recorded is an MD, a part or all of the control data may be included in, for example, UTOC (User Table Of Contents).
[0033]
When the input unit 1 reads the input audio data and the control data associated with each other from the recording medium, the input unit 1 supplies the input audio signal represented by the read input audio data to the
[0034]
Each of the
[0035]
FIG. 3 is a diagram illustrating a logical configuration of the
[0036]
When the input audio signal is supplied from the input unit 1, the
The length of time for which the
[0037]
The
Further, the
[0038]
Specifically, the
The bandwidth table is a table that stores data indicating the upper limit value of the occupied band of the input audio signal for each of the possible formats of the input audio data. The Q value table is a table that stores data specifying the Q value of the
Then, the
[0039]
(1) First, the
[0040]
(2) Next, the
(A) Frequency f of local oscillation signalOSCIs the upper limit frequency f of the occupied band of the input audio signal.INLower,
(B) Peak frequency f of gain of
The pass band of the
[0041]
(Equation 1)
fOSC <FIN
(Equation 2)
(FIN −fOSC) <FP <FIN
[0042]
However, as described with reference to FIG. 8, a signal representing music generally has a spectral distribution including many peaks in which components of 10 kHz or more are attenuated as the frequency becomes higher and arranged at intervals of about several hundred hertz. It has the feature of having.
Therefore, in order to generate an output audio signal by adding such a characteristic component to the input audio signal by the processing described below, as shown in FIG. The component of 10 kHz or more (or the component having the characteristic even if it is not 10 kHz or more) is processed by the mixing unit 5 so that the frequency fINIt is desirable that the frequency is converted so as to occupy the above band.
In order to obtain such a result of the frequency conversion, for example, if the portion having the characteristic in the input audio signal is a frequency component of about 10 kHz or more, the frequency f of the local oscillation signalOSCIs (fIN(−10 kHz).
[0043]
(3) While performing the process of (2), the
[0044]
(4) Then, the
[0045]
When the information indicating the frequency of the local oscillation signal is supplied from the
[0046]
The local
The
When the
[0047]
In FIG. 3, "D" represents a processing block for delaying a signal, "A" represents a processing block for amplifying a signal, and "+" represents a processing block for adding a signal. .
[0048]
The mixing unit 5 is supplied with the same input audio signal as that supplied to the
[0049]
The signal supplied from the mixing unit 5 to the
[0050]
The
The
[0051]
FIG. 3 exemplifies a logical configuration in a case where the
When the
[0052]
As described above, the sum component and the difference component of the signal supplied to the
Accordingly, as shown in FIG. 2C, the
However, as described above, the attenuation rate of the
[0053]
The gain adjuster 7 amplifies the signal supplied from the
The gain of the gain adjuster 7 is determined by the following equation: the envelope of the spectrum of the output signal generated by the
[0054]
The
[0055]
The output audio signal includes, as shown in FIG. 2D, a component corresponding to the input audio signal and an added component. The added component frequency-converts the component of the input audio signal whose frequency is equal to or higher than the predetermined value to the high frequency side by an amount corresponding to the difference between the predetermined value and the upper limit frequency of the occupied band of the input audio signal. It is obtained by that.
[0056]
When the input audio signal is a signal whose band is limited, it is highly likely that the component removed from the original audio signal is composed of harmonic components of 10 kHz or more of the original audio signal. Therefore, when the input audio signal is a signal whose band is limited, the output audio signal is close to the original audio signal before the band is limited.
[0057]
The component added to the input audio signal in the output audio signal is a component on the higher frequency side than the peak of the pass band characteristic of the
[0058]
In addition, since the frequency of the local oscillation signal and the pass band characteristics of the
[0059]
Also, by changing the value of Q of the
Specifically, in the case of a rock where a sound source that emits a high sound such as a cymbal is used frequently, the value of Q is lowered so that a high frequency component does not attenuate and remains much. In the case of a classic where such a sound source is not frequently used, A method of increasing the value of Q to greatly attenuate high-frequency components can be considered.
[0060]
Note that the configuration of this high-frequency signal interpolator is not limited to the above.
For example, the format of the input audio data does not need to be the MP3 format or the ATRAC3 format, but may be the AAC (Advanced Audio Coding) format or any other format.
Further, the high-frequency signal interpolator may further include an audio amplifier, a speaker, and the like for reproducing the sound represented by the output signal generated by the adding
[0061]
Further, the input unit 1 may include a communication control device including an interface (for example, a modem or the like) for connecting to an external communication line in place of or together with the recording medium driver. In this case, the input unit 1 may acquire the input audio data and control data from an external communication line instead of reading the data from the recording medium.
[0062]
Note that, as described above, in the case of an audio signal representing an audio transmitted via a telephone line, generally, a component having a frequency of 4 kHz or more attenuates as the frequency increases and peaks at intervals of about several hundred hertz while attenuating. It has the characteristic that it has a spectrum distribution including many.
For this reason, when the input audio signal is transmitted via a telephone line (for example, this high-frequency signal interpolator is incorporated in a telephone terminal such as a cellular phone, and the telephone terminal interpolates the voice received by the telephone terminal. In such a case, in order to generate an output audio signal close to the original audio signal, a component having a frequency of about 4 kHz or more in the input audio signal is processed by the mixing unit 5 so that the frequency fINIt is desirable that the frequency is converted so as to occupy the above band. In order to obtain the result of such frequency conversion, the frequency fOSCIs (fIN-4 kHz).
[0063]
Further, the control data may directly indicate the value of the upper limit frequency of the occupied band of the input audio data.
The upper limit of the occupied band of the input audio signal is affected by the quality of the line (for example, telephone line) through which the input audio signal is transmitted, regardless of the format of the input audio data representing the input audio signal. Therefore, it may be limited to a certain value. For this reason, the control data may indicate the type and quality of the line on which the input audio data is transmitted. In this case, the bandwidth table may include, for example, data indicating the upper limit value of the occupied band of the input audio signal in association with the type or quality of the line on which the input audio signal is transmitted.
[0064]
Further, the control data does not have to be associated with the input audio data in a one-to-one correspondence. For example, the control data recorded on the recording medium may be all input audio data recorded on the recording medium. It may represent a format or a music genre.
[0065]
If the upper limit of the occupied band of the input voice data is fixed in advance, the
If the frequency of the local oscillation signal, the peak frequency of the pass band characteristic of the
[0066]
In addition, the
[0067]
Although it is difficult to obtain an output audio signal having a natural spectrum distribution close to a typical spectrum of audio, the pass band characteristics of the
When the pass band characteristic of the
[0068]
Further, the
[0069]
Also, if the phase shift between the portion corresponding to the input voice signal and the added portion of the output voice signal is negligible perceptually, the high-frequency signal interpolator does not necessarily need to include the
[0070]
When the
[0071]
Further, the high-frequency signal interpolator may be constituted by an analog circuit. Specifically, for example, the
[0072]
FIG. 5 shows a case where the mixing section is formed of an amplitude modulation circuit, the
[0073]
When the local
[0074]
In addition, as an element such as a resistor or a capacitor that determines a pass band characteristic of the high-pass filter circuit constituting the
[0075]
The high-frequency signal interpolator may be provided to a computer such as a microcomputer or a personal computer by inputting the above-described input unit 1,
[0076]
This program may be any program that causes a computer to perform the processing shown in FIG. 6, for example.
[0077]
That is, the processor of the computer that executes this program loads the input voice data and the control data that are associated with each other from the recording medium, and stores them in the main storage device. Then, based on the loaded control data, the frequency of the local oscillation signal and the passband characteristic to be obtained by the filtering in step S5 described later are determined in the same manner as in the control unit 3 (step S1).
[0078]
Next, the processor of the computer acquires one sample of the input audio signal from the loaded input audio data (step S2). Further, data for one sample of the local oscillation signal having the frequency determined in step S1 is generated (step S3). In step S2, the first sample of the data not yet obtained in step S2 is obtained, and in step S3, data whose phase is delayed by one sample from the data generated last in step S3 (however, In the first step S3, data having an arbitrary initial phase is generated.
[0079]
Next, the processor calculates the product of the value of the input voice data obtained in step S2 and the value of the sample of the local oscillation signal generated in step S3 (step S4), and filters the obtained product (step S5). ).
[0080]
The filtering in step S5 may be performed, for example, by calling the function whose source code is shown in FIG. 7 once or a plurality of times.
FIG. 7 shows an example of a source code in which a process for causing a computer to perform the function of a secondary IIR filter is described in C language.
[0081]
The source code shown in FIG. 7 is generated by an IIR type filter having pass band characteristics determined by the values of the variables “a0”, “a1”, “a2”, “b0”, “b1”, and “b2”. And “xr” are individually filtered, the result of filtering the variable “xl” is stored in the storage location indicated by the pointer “yl”, and the result of filtering the variable “xr” is stored in the storage location indicated by the pointer “yr”. This represents the process of storing. (That is, the source code shown in FIG. 7 represents a process of filtering two input audio signals in parallel. However, the number of input audio signals to be processed in parallel may be arbitrary. is there.)
[0082]
Then, the processor adds the value of the input audio data acquired in step S2 to the value obtained as a result of the filtering in step S5 (step S6), and outputs the addition result as an output audio signal (step S7). The process returns to step S2.
[0083]
For example, this program may be uploaded to a bulletin board (BBS) of a communication line and distributed via the communication line. Alternatively, a carrier wave is modulated by a signal representing the program, and the obtained modulated wave is transmitted. A device that has transmitted and received this modulated wave may demodulate the modulated wave and restore the program.
Then, by starting this program and executing it in the same manner as other application programs under the control of the OS, the above-described processing can be executed.
[0084]
When the OS shares a part of the processing, or when the OS constitutes a part of one component of the present invention, a program excluding the part is stored in the recording medium. You may. Also in this case, in the present invention, it is assumed that the recording medium stores a program for executing each function or step executed by the computer.
[0085]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, there is provided a signal interpolation device for restoring a signal close to the original signal with less distortion from a modulated wave obtained by using a signal whose band of the original signal is limited, A reproduction device and a signal interpolation method are realized.
Further, according to the present invention, a signal interpolation device, a sound reproduction device, and a signal interpolation method for restoring an audio signal with high sound quality are realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a high-frequency signal interpolator according to an embodiment of the present invention.
2A is a graph showing a spectrum of an input audio signal, FIG. 2B is a graph showing a spectrum of a sum component and a difference component generated by a mixing unit, and FIG. It is a graph showing the spectrum of the component to be output and the pass band characteristic of the HPF, and (d) is a graph showing the spectrum of the output audio signal.
FIG. 3 is a diagram illustrating a logical configuration of a delay unit, a local oscillation unit, and an HPF.
FIG. 4 is a graph showing pass band characteristics of an HPF.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a modification of the high-frequency signal interpolator according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing a flow of processing performed when the computer performs the function of the high-frequency signal interpolator according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an example of a source code describing a filtering process shown in FIG. 6;
FIG. 8 is a graph illustrating a typical spectrum of an audio signal representing music.
[Explanation of symbols]
1 Input section
2 Delay unit
3 control part
4 Local oscillator
5 Mixing section
6 HPF
7 Gain adjustment section
8 Addition unit
Claims (17)
前記補間用信号のうち、前記被補間信号が占める第1の帯域より高周波側の第2の帯域内の成分を抽出するフィルタと、
前記被補間信号と前記フィルタが抽出した成分との和を表す出力信号を生成する加算部と、を備える、
ことを特徴とする信号補間装置。A frequency conversion unit that generates an interpolation signal by frequency-converting an interpolated signal representing a voice whose spectrum is to be interpolated,
A filter for extracting a component in a second band on a higher frequency side than the first band occupied by the signal to be interpolated among the interpolation signals;
An addition unit that generates an output signal representing the sum of the interpolated signal and the component extracted by the filter.
A signal interpolation device characterized by the above-mentioned.
ことを特徴とする請求項1に記載の信号補間装置。The frequency conversion unit performs frequency conversion such that a component having a frequency equal to or higher than a predetermined frequency in the interpolated signal is frequency-converted into the second band.
The signal interpolation device according to claim 1, wherein:
ことを特徴とする請求項2に記載の信号補間装置。The predetermined frequency is a frequency equal to or higher than a lower limit of a region in which the distribution of the spectrum of the interpolated signal has a predetermined characteristic.
3. The signal interpolation device according to claim 2, wherein:
ことを特徴とする請求項3に記載の信号補間装置。The predetermined feature of the region is characterized in that the region includes a plurality of peaks arranged at intervals of 100 Hz or more and less than 1 kHz while attenuating as the frequency increases.
The signal interpolation device according to claim 3, wherein:
ことを特徴とする請求項2に記載の信号補間装置。The predetermined frequency is a frequency of 10 kHz or more;
3. The signal interpolation device according to claim 2, wherein:
ことを特徴とする請求項2に記載の信号補間装置。The interpolated signal represents a sound transmitted via a telephone line,
3. The signal interpolation device according to claim 2, wherein:
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の信号補間装置。The filter specifies the range of the first band based on control data supplied from the outside, and changes the range of the second band to be on the higher frequency side than the range of the first band. Let
The signal interpolation device according to claim 1, wherein:
ことを特徴とする請求項7に記載の信号補間装置。The control data includes information indicating a data format of the interpolated signal, and the filter specifies the range of the first band based on the information.
The signal interpolation device according to claim 7, wherein:
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の信号補間装置。The pass band characteristic of the filter has a peak, the second band belongs only to the higher frequency side than the peak,
The signal interpolation device according to any one of claims 1 to 8, wherein:
ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の信号補間装置。The filter is composed of an IIR (Infinite Impulse Response) type or a FIR (Finite Impulse Response) type high-pass filter or a band-pass filter.
The signal interpolation device according to claim 1, wherein:
ことを特徴とする請求項9又は10に記載の信号補間装置。In the filter, the value of Q is determined based on control data supplied from the outside, and the passband characteristic is changed so as to have the determined value of Q.
The signal interpolation device according to claim 9, wherein:
ことを特徴とする請求項11に記載の信号補間装置。The control data includes genre information indicating a genre of music represented by the interpolated signal, and the filter determines a value of Q based on the genre information.
The signal interpolation device according to claim 11, wherein:
ことを特徴とする請求項11又は12に記載の信号補間装置。The filter determines a value of Q in a range of 1 to 7.
The signal interpolation device according to claim 11, wherein:
ことを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載の信号補間装置。The adder includes a delay unit that delays the interpolated signal so that the extracted signal has substantially the same phase as the component extracted by the filter, the component extracted by the filter and the interpolated signal delayed by the delay unit. Generating the output signal representing the sum of
The signal interpolation device according to claim 1, wherein:
前記補間用信号のうち、前記被補間信号が占める第1の帯域より高周波側の第2の帯域内の成分を抽出するフィルタと、
前記被補間信号と前記フィルタが抽出した成分との和を表す出力信号を生成する加算部と、
前記加算部が生成した出力信号が表す音響を再生する音響再生部と、を備える、
ことを特徴とする音響再生装置。A frequency conversion unit that generates an interpolation signal by frequency-converting an interpolated signal representing a voice whose spectrum is to be interpolated,
A filter for extracting a component in a second band on a higher frequency side than the first band occupied by the signal to be interpolated among the interpolation signals;
An adding unit that generates an output signal representing a sum of the interpolated signal and a component extracted by the filter,
Sound reproducing unit that reproduces the sound represented by the output signal generated by the adding unit,
A sound reproducing device characterized by the above-mentioned.
前記補間用信号のうち、前記被補間信号が占める帯域より高周波側の帯域内の成分を抽出し、
前記被補間信号と前記抽出された成分との和を表す出力信号を生成する、
ことを特徴とする信号補間方法。Generate an interpolation signal by frequency-converting an interpolated signal representing a voice whose spectrum is to be interpolated,
Of the interpolation signal, to extract a component in a higher frequency band than the band occupied by the signal to be interpolated,
Generating an output signal representing the sum of the interpolated signal and the extracted component;
A signal interpolation method characterized in that:
スペクトルを補間される対象である音声を表す被補間信号を周波数変換することにより補間用信号を生成する周波数変換部と、
前記補間用信号のうち、前記被補間信号が占める帯域より高周波側の帯域内の成分を抽出するフィルタと、
前記被補間信号と前記フィルタが抽出した成分との和を表す出力信号を生成する加算部と、
して機能させるためのプログラム。Computer
A frequency conversion unit that generates an interpolation signal by frequency-converting an interpolated signal representing a voice whose spectrum is to be interpolated,
Among the interpolation signals, a filter for extracting a component in a band on a higher frequency side than a band occupied by the signal to be interpolated,
An adding unit that generates an output signal representing a sum of the interpolated signal and a component extracted by the filter,
Program to make it work.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002347893A JP4041385B2 (en) | 2002-11-29 | 2002-11-29 | Signal interpolation device, signal interpolation method and program |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002347893A JP4041385B2 (en) | 2002-11-29 | 2002-11-29 | Signal interpolation device, signal interpolation method and program |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004184472A true JP2004184472A (en) | 2004-07-02 |
JP4041385B2 JP4041385B2 (en) | 2008-01-30 |
Family
ID=32750951
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002347893A Expired - Fee Related JP4041385B2 (en) | 2002-11-29 | 2002-11-29 | Signal interpolation device, signal interpolation method and program |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4041385B2 (en) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006085176A (en) * | 2004-09-17 | 2006-03-30 | Harman Becker Automotive Systems Gmbh | Band enlargement of band-limited audio signal |
JP2007155843A (en) * | 2005-11-30 | 2007-06-21 | Kenwood Corp | Signal interpolation apparatus |
JP2007328268A (en) * | 2006-06-09 | 2007-12-20 | Kddi Corp | Band spreading system of musical signal |
WO2008047793A1 (en) * | 2006-10-17 | 2008-04-24 | Kyushu Institute Of Technology | High frequency signal interpolating method and high frequency signal interpolating apparatus |
EP1921610A2 (en) | 2006-11-09 | 2008-05-14 | Sony Corporation | Frequency band extending apparatus, frequency band extending method, player apparatus, playing method, program and recording medium |
JP2008250173A (en) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Kyushu Institute Of Technology | High-frequency signal interpolation device |
JP2009069446A (en) * | 2007-09-13 | 2009-04-02 | Kenwood Corp | Audio reproduction apparatus, method, and program |
US8301281B2 (en) | 2006-12-25 | 2012-10-30 | Kyushu Institute Of Technology | High-frequency signal interpolation apparatus and high-frequency signal interpolation method |
JP2013130673A (en) * | 2011-12-21 | 2013-07-04 | Yamaha Corp | Sound processing device and sound processing method |
US10564927B1 (en) | 2018-11-30 | 2020-02-18 | Socionext Inc. | Signal processing apparatus and signal processing method |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0950293A (en) * | 1995-08-07 | 1997-02-18 | Fujitsu Ltd | Sound signal conversion device and ultrasonic diagnostic system |
JPH0955778A (en) * | 1995-08-15 | 1997-02-25 | Fujitsu Ltd | Bandwidth widening device for sound signal |
JP2000305599A (en) * | 1999-04-22 | 2000-11-02 | Sony Corp | Speech synthesizing device and method, telephone device, and program providing media |
JP2001521648A (en) * | 1997-06-10 | 2001-11-06 | コーディング テクノロジーズ スウェーデン アクチボラゲット | Enhanced primitive coding using spectral band duplication |
JP2002015522A (en) * | 2000-06-30 | 2002-01-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Audio band extending device and audio band extension method |
JP2002215195A (en) * | 2000-11-06 | 2002-07-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Music signal processor |
-
2002
- 2002-11-29 JP JP2002347893A patent/JP4041385B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0950293A (en) * | 1995-08-07 | 1997-02-18 | Fujitsu Ltd | Sound signal conversion device and ultrasonic diagnostic system |
JPH0955778A (en) * | 1995-08-15 | 1997-02-25 | Fujitsu Ltd | Bandwidth widening device for sound signal |
JP2001521648A (en) * | 1997-06-10 | 2001-11-06 | コーディング テクノロジーズ スウェーデン アクチボラゲット | Enhanced primitive coding using spectral band duplication |
JP2000305599A (en) * | 1999-04-22 | 2000-11-02 | Sony Corp | Speech synthesizing device and method, telephone device, and program providing media |
JP2002015522A (en) * | 2000-06-30 | 2002-01-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Audio band extending device and audio band extension method |
JP2002215195A (en) * | 2000-11-06 | 2002-07-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Music signal processor |
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006085176A (en) * | 2004-09-17 | 2006-03-30 | Harman Becker Automotive Systems Gmbh | Band enlargement of band-limited audio signal |
JP2007155843A (en) * | 2005-11-30 | 2007-06-21 | Kenwood Corp | Signal interpolation apparatus |
JP2007328268A (en) * | 2006-06-09 | 2007-12-20 | Kddi Corp | Band spreading system of musical signal |
GB2456960B (en) * | 2006-10-17 | 2011-03-09 | Kyushu Inst Technology | High frequency signal interpolating method and high frequency signal interpolating apparatus |
JP2008102206A (en) * | 2006-10-17 | 2008-05-01 | Kyushu Institute Of Technology | Method and device for high-frequency signal interpolation |
GB2456960A (en) * | 2006-10-17 | 2009-08-05 | Kyushu Inst Technology | High frequency signal interpolating method and high frequency signal interpolating apparatus |
WO2008047793A1 (en) * | 2006-10-17 | 2008-04-24 | Kyushu Institute Of Technology | High frequency signal interpolating method and high frequency signal interpolating apparatus |
US8666732B2 (en) | 2006-10-17 | 2014-03-04 | Kyushu Institute Of Technology | High frequency signal interpolating apparatus |
EP1921610A2 (en) | 2006-11-09 | 2008-05-14 | Sony Corporation | Frequency band extending apparatus, frequency band extending method, player apparatus, playing method, program and recording medium |
US8301281B2 (en) | 2006-12-25 | 2012-10-30 | Kyushu Institute Of Technology | High-frequency signal interpolation apparatus and high-frequency signal interpolation method |
JP2008250173A (en) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Kyushu Institute Of Technology | High-frequency signal interpolation device |
JP2009069446A (en) * | 2007-09-13 | 2009-04-02 | Kenwood Corp | Audio reproduction apparatus, method, and program |
JP2013130673A (en) * | 2011-12-21 | 2013-07-04 | Yamaha Corp | Sound processing device and sound processing method |
US9431986B2 (en) | 2011-12-21 | 2016-08-30 | Yamaha Corporation | Sound processing apparatus and sound processing method |
US10564927B1 (en) | 2018-11-30 | 2020-02-18 | Socionext Inc. | Signal processing apparatus and signal processing method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4041385B2 (en) | 2008-01-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10476459B2 (en) | Methods and apparatus for adjusting a level of an audio signal | |
EP2209116B1 (en) | Device and method for high-frequency range interpolation of an audio signal | |
US20070299655A1 (en) | Method, Apparatus and Computer Program Product for Providing Low Frequency Expansion of Speech | |
JP2005501278A (en) | Audio signal bandwidth expansion | |
JP3605363B2 (en) | Acoustic effect device, its method and program recording medium | |
JP4041385B2 (en) | Signal interpolation device, signal interpolation method and program | |
US4942799A (en) | Method of generating a tone signal | |
JP2002015522A (en) | Audio band extending device and audio band extension method | |
JP2013239973A (en) | Overtone additional device of sound signal | |
JP2003233377A (en) | Device and method for musical sound generation | |
JP5565405B2 (en) | Sound processing apparatus and sound processing method | |
JP5034228B2 (en) | Interpolation device, sound reproduction device, interpolation method and interpolation program | |
JP5103606B2 (en) | Signal processing device | |
KR100348628B1 (en) | Volume control method for digital audio player | |
JP4715385B2 (en) | Interpolation device, audio playback device, interpolation method, and interpolation program | |
JPH0981156A (en) | Resonance sound addition device | |
JP2006064884A (en) | Audio device | |
JP4736756B2 (en) | Signal interpolation apparatus and signal interpolation method | |
JP2010513940A (en) | Noise synthesis | |
JP2007155843A (en) | Signal interpolation apparatus | |
RU2267867C2 (en) | Method and device for controlling reproduction of audio-signal bass components in electro-acoustic transformers | |
JP2002006853A (en) | Resonance device | |
JPH09233372A (en) | Noise eliminating circuit and noise eliminating method | |
JP2822860B2 (en) | Music synthesizer | |
JPH08221067A (en) | Effect adding device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050224 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070406 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070515 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070629 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070731 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070927 |
|
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: 20071023 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20071109 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101116 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4041385 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111116 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121116 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121116 Year of fee payment: 5 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121116 Year of fee payment: 5 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121116 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131116 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |