JP2004350077A - アナログオーディオ信号送信装置および受信装置並びにアナログオーディオ信号伝送方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】アナログオーディオ信号の帯域拡大技術をアナログオーディオ伝送処理に効率的に適応できるアナログオーディオ信号送信装置を提供する。
【解決手段】アナログオーディオ信号送信装置200aは、搬送波を発生する搬送波発生部204と、所定の時間ごとに、タイミング信号を発生するタイミング信号発生手部203と、フレーム構造を有し、伝送によって失われるアナログオーディオ信号の帯域を復元するための帯域拡大情報を、タイミング信号を受信するごとに生成するSBRパラメータ算出部201と、タイミング信号を受信するごとに、帯域拡大情報と、当該帯域拡大情報の対象とされたアナログオーディオ信号との伝送タイミングを調整する同期調整部202と、帯域拡大情報で搬送波を所定の方式で変調する第1の変調部205aと、アナログオーディオ信号で第1の変調部205aから出力された搬送波を変調する第2の変調部206aとを備える。
【選択図】 図1
【解決手段】アナログオーディオ信号送信装置200aは、搬送波を発生する搬送波発生部204と、所定の時間ごとに、タイミング信号を発生するタイミング信号発生手部203と、フレーム構造を有し、伝送によって失われるアナログオーディオ信号の帯域を復元するための帯域拡大情報を、タイミング信号を受信するごとに生成するSBRパラメータ算出部201と、タイミング信号を受信するごとに、帯域拡大情報と、当該帯域拡大情報の対象とされたアナログオーディオ信号との伝送タイミングを調整する同期調整部202と、帯域拡大情報で搬送波を所定の方式で変調する第1の変調部205aと、アナログオーディオ信号で第1の変調部205aから出力された搬送波を変調する第2の変調部206aとを備える。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯域制限を伴うアナログオーディオ信号の伝送に際し、その伝送音質を効率的に改善するアナログオーディオ信号の送信装置および受信装置並びに伝送方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ラジオ放送などに代表されるオーディオ信号の伝送技術は、近年そのデジタル化が進められつつあるところであるが、反面、従来からのアナログ技術によるオーディオ信号伝送、特に中波帯における振幅変調を用いた放送(以下AM放送という)や超短波帯における周波数変調を用いた放送(以下FM放送という)等は完成された安価な基幹インフラとして依然重要な位置をしめつづけている。このようなアナログ技術によるオーディオ信号伝送、とりわけAM放送等における課題としては、伝送可能なオーディオ信号の周波数帯域が限定され、近年においてはオーディオ再生音質の基準とされるコンパクトディスク(以下CDという)の音質と比較すると、その音質が著しく劣ったものであるということが挙げられる。この音質面での課題を解決するための技術が従来より提案されている。
【0003】
従来の音質改善装置では、復調されたアナログオーディオ信号の一部を帯域通過フィルタ(BPFとも称する)で抽出し、周波数シフトを行ってその高域成分だけを高域通過フィルタ(HPFとも称する)によって取り出し、元の復調オーディオ信号と加算することでオーディオ再生帯域の拡大を図っている(例えば、特許文献1参照。)。また、上記の技術にさらにFFTによる調音構造の推定を行うステップを含ませることで音質の改善を図るものもある(例えば、特許文献2参照。)。
【0004】
一方、デジタル技術による信号の伝送に際しては、元来アナログ信号であるオーディオ信号等を効率的にデジタル符号に変換する情報源符号化(sourcecodingもしくは原始コーディングとも呼ばれる)が重要であり、MPEG等で情報量圧縮を含む情報源符号化方式としてMP3やAACなどの各種方式が規格化されている。これらの情報源符号化においてはある程度のビットレート(例えば144kbps程度)の圧縮率の符号化であればCDの品質と比較して遜色のない符号化が可能である。
【0005】
しかしながら、上記したデジタル伝送のための情報源符号化に際しても、低ビットレートすなわち高圧縮率の符号化を行った際には、そのオーディオ品質が著しく劣化してしまうことが課題となっていた。
【0006】
これを解決するものとして、近年、再生帯域を拡大するスペクトル帯域複製(Spectral Band Replication、以下「SBR」という)技術が提案されており、このSBR技術による情報源符号化(原始コーディング)の強化技術を用いることにより低ビットレート伝送時においても、実用上CD並の音質に近い十分な品質を備えたオーディオ信号の符号化が可能となっている(例えば、特許文献3および特許文献4参照。)。
【0007】
【特許文献1】
特開平7−74564号公報
【0008】
【特許文献2】
特開平8−116585号公報
【0009】
【特許文献3】
特表2001−521648号公報
【0010】
【特許文献4】
特表2002−536679号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の技術のうち、特許文献1および特許文献2において開示されるアナログオーディオ信号の音質改善装置では、アナログオーディオ信号の帯域拡大処理が受信側のみでの処理に限定されているために、元のアナログオーディオ信号に忠実な音質改善が不可能であり、また単純なFFT処理で調音構造の解析を行っても、開示されている手法ではスペクトラムの補間に際し、おのおののスペクトラム成分に対応した倍音構造の取り扱いができないため、聴感上不快な音の発生が避けえないことなどの問題がある。
【0012】
また、特許文献3および特許文献4に示される従来技術では、低ビットレートの情報源符号化処理に関して、エンコード側、すなわち送出側においてSBR処理と称される帯域拡大処理用のパラメータをあらかじめ算出し、情報源符号化によってデジタル符号化されたオーディオ信号データとともにデコード側、すなわち受信側において、これらパラメータを用いるとともに不協関係にある倍音を生成しないアルゴリズムを導入することにより、前記した特許文献1および2に示された技術の問題をほぼ完全に解決した情報源符号化の強化方法、すなわちオーディオ信号の帯域拡大方法が示されているものの、適用範囲がデジタル符号化されたオーディオ信号の伝送・記録に限定されており、アナログ信号でのオーディオ信号伝送には適用が不可能であるという問題がある。
【0013】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、上記SBRなどの帯域拡大情報によるオーディオ信号の帯域拡大処理をAM放送やFM放送に代表されるアナログオーディオ伝送処理に効率的に適応できるアナログオーディオ信号の送信装置および受信装置並びに伝送方法を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係るアナログオーディオ信号送信装置は、送信すべきアナログオーディオ信号で変調された搬送波を送信するアナログオーディオ信号送信装置であって、前記搬送波を発生する搬送波発生手段と、所定の時間ごとに、タイミング信号を発生するタイミング信号発生手段と、フレーム構造を有し、伝送によって失われる前記アナログオーディオ信号の帯域を復元するための帯域拡大情報を、前記タイミング信号を受信するごとに生成する帯域拡大情報生成手段と、前記タイミング信号を受信するごとに、生成された前記帯域拡大情報と、当該帯域拡大情報の対象とされた前記アナログオーディオ信号との伝送タイミングを調整する同期調整手段と、伝送タイミングが調整された前記帯域拡大情報で前記搬送波を所定の方式で変調する第1の変調手段と、伝送タイミングが調整された前記アナログオーディオ信号で前記第1の変調手段から出力された搬送波を前記第1の変調手段の変調方式と異なる方式で変調する第2の変調手段とを備えることを特徴とする。
【0015】
また、本発明に係るアナログオーディオ信号送信装置は、前記第1の変調手段の変調方式は、位相変調および周波数シフトキーイングのいずれかであり、前記第2の変調手段の変調方式は、振幅変調であることを特徴とすることもできる。
【0016】
また、本発明に係るアナログオーディオ信号送信装置は、前記第1の変調手段の変調方式は、振幅変調および周波数シフトキーイングのいずれかであり、前記第2の変調手段の変調方式は、位相変調であることを特徴とすることもできる。
【0017】
さらに、本発明に係るアナログオーディオ信号受信装置は、受信すべきアナログオーディオ信号で変調された搬送波を受信するアナログオーディオ信号受信装置であって、前記搬送波には、前記アナログオーディオ信号と伝送タイミングが調整され、フレーム構造を有し、伝送によって失われる前記アナログオーディオ信号の帯域を復元するための帯域拡大情報が多重化されており、前記搬送波から前記アナログオーディオ信号を復調する第1の復調手段と、前記搬送波から前記帯域拡大情報を復調する第2の復調手段と、前記帯域拡大情報のフレームごとにタイミング信号を再生するタイミング信号再生手段と、前記タイミング信号に基づいて、復調された前記帯域拡大情報と、当該帯域拡大情報の対象とされたアナログオーディオ信号との時間軸上の位置関係がフレームごとに同期するように調整する同期調整手段と、前記帯域拡大情報に基づいて、前記アナログオーディオ信号に対して帯域拡大処理を施す帯域拡大処理手段とを備えることを特徴としている。
【0018】
なお、本発明は、このようなアナログオーディオ信号送信装置や、アナログオーディオ信号受信装置として実現することができるだけでなく、これらの装置が備える特徴的な手段をステップとするアナログオーディオ信号伝送方法、受信方法として実現したり、それらのステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したり、これらの方法が備える特徴的なステップの全部または一部を実行するLSIとして構成したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、CD−ROM等の記録媒体やインターネット等の伝送媒体を介して配信することができるのは言うまでもない。
【0019】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
図1は、本実施の形態1に係るアナログオーディオ信号送信装置の構成を示すブロック図である。
【0020】
図1に示されるように、アナログオーディオ信号送信装置200aは、SBRパラメータ算出部201、同期調整部202、タイミング信号発生部203、搬送波発生部204、第1の変調部205a、第2の変調部206aおよび送信部207等から構成される。
【0021】
タイミング信号発生部203は、所定の時間ごとにタイミング信号を生成し、生成したタイミング信号をSBRパラメータ算出部201および同期調整部202に出力する。なお、この所定の時間を以下、「1フレーム区間」とも記す。
【0022】
SBRパラメータ算出部201は、AD変換器、DSPなどから構成され、入力されたアナログオーディオ信号をAD変換処理によりデジタル信号に変換し、タイミング信号発生部203によって生成されるタイミング信号によって定まる所定の処理区間間隔ごとに、すなわち1フレーム区間ごとに、デジタル信号から高域スペクトラム包絡データや、高域ノイズフロアデータなどのSBRパラメータを算出し、算出したSBRパラメータをフレーム構造化して第1の変調部205aに出力する。
【0023】
同期調整部202は、タイミング信号に同期して、入力されるアナログオーディオ信号を所定時間(1フレーム時間)遅延させて出力する。
【0024】
搬送波発生部204は、所定の周波数の搬送波を生成し、生成した搬送波を第1の変調部205aに出力する。
【0025】
第1の変調部205aは、SBRパラメータ算出部201から出力されたフレーム構造化されたSBRパラメータ(数Kbps程度の情報量)で、搬送波発生部204から出力された搬送波を所定の方式で変調する。この場合の変調方式としては、例えば位相変調やFSK変調などが使用できる。
【0026】
第2の変調部206aは、第1の変調部205aから出力されたSBRパラメータで、変調された搬送波信号を、同期調整されたアナログオーディオ信号をさらに所定の方式で変調することで、最終的な送信信号を得る。この際の変調方式としては、例えば第1の変調部205aの変調方式と異なる振幅変調を用いることができる。
【0027】
送信部207は、第2の変調部206aから出力された送信信号に対して電力増幅などの処理を施し、空中線やケーブルなどの伝送路に送信する。
【0028】
このように構成されたアナログオーディオ信号送信装置200aの各部動作を図2および図3に示される波形図を用いて説明する。
【0029】
伝送のためのアナログオーディオ信号は、例えば図2(a)に示されるような波形をしており、SBRパラメータ算出部201と、同期調整部202とに入力される。
【0030】
同時にSBRパラメータ算出部201と同期調整部202には、タイミング信号発生部203によって生成されたタイミング信号(図2(b)参照)が入力される。なお、このタイミング信号は、図2(b)においては1フレーム区間の境界で示されている。
【0031】
SBRパラメータ算出部201においては、入力されたアナログオーディオ信号はAD変換処理によりデジタル信号に変換され、タイミング信号発生部203によって生成されるタイミング信号によって1フレーム区間ごとに、高域スペクトラム包絡データ101bや、高域ノイズフロアデータ101cなどのSBRパラメータ101が算出される。算出されたSBRパラメータは、SBRパラメータ算出部201によってSBRパラメータ101であることを示すフレームヘッダ101aが付加されることによりフレーム構造化され、第1の変調部205aに出力される(図2(c)、図2(d)参照)。
【0032】
第1の変調部205aは、SBRパラメータ算出部201から出力されたフレーム構造化されたSBRパラメータで、搬送波発生部204で生成された搬送波を変調する。
【0033】
一方、同期調整部202に入力されたアナログオーディオ信号は、タイミング信号発生部203によって生成されるタイミング信号を基準とした時間軸での遅延処理などによって、前述したフレーム構造化されたSBRパラメータがSBRパラメータ算出部201から出力される出力タイミングと、同期調整部202から出力されるアナログオーディオ信号のSBRパラメータ算出部201においてSBRパラメータの算出に用いられた処理区間間隔に相当するタイミングとが既知の時間関係を保つように時間調整されて出力される。
【0034】
つまり、同期調整部202は、入力されるアナログオーディオ信号を所定時間(1フレーム間隔)遅延させて出力する(図2(e)、図2(f))。
【0035】
同期調整部202から出力された同期調整されたアナログオーディオ信号は、第2の変調部206aに入力される。
【0036】
第2の変調部206aでは、第1の変調部205aから出力されたSBRパラメータで変調された搬送波信号を、同期調整されたアナログオーディオ信号でさらに変調することで最終的な伝送信号を得る(図2(g))。なお、図2(g)においては、搬送波信号をアナログオーディオ信号だけでAM変調した場合が図示されている。
【0037】
第2の変調部206aから出力された伝送信号は、送信部207により電力増幅などの処理によって伝送路に送出されることになる。
【0038】
このような構成をとれば、例えば従来のアナログAM放送との互換性を保ちつつSBR技術による音質改善を実現することができる。
【0039】
なお、以上の説明ではSBRパラメータによる変調を第1に、アナログオーディオ信号による変調を第2に行う例を説明したが、変調の順序はこれに限定されるものではなく任意の順序で変調を施すことが可能である。
【0040】
ここで、実施の形態1に係る本発明の要点について、図面を参照しながら再度説明する。
図3は、本発明の実施の形態1に係るアナログオーディオ信号の伝送方法の一例を示す模式図である。この図3においては、アナログオーディオ信号で変調された伝送信号102のSBRパラメータ算出のためのフレーム区間と、そのフレーム区間で算出されたSBRパラメータ101のフレーム間隔との時間関係を示している。
【0041】
図3に示す例においては、N番目のフレーム区間である区間Nにおいてアナログオーディオ信号で変調された伝送信号102(図3(a)参照)の変調信号であるアナログオーディオ信号から算出されたSBRパラメータを伝送のためにフレーム化したSBRパラメータ101のフレーム区間の時間長を、SBRパラメータ算出のための区間の時間長と一致させて多重化し、伝送することで、元来時間指標を持たないアナログ信号に対し、受信処理の際に使用しうるSBRパラメータ算出間隔区間の時間指標を伝送することを可能にしているものである。
【0042】
図2は、このような伝送方法を実現する信号の構成ステップをより詳細に示す図である。
まず、伝送対象となる入力アナログオーディオ信号100a(図2(a)参照)を所定の時間間隔(図2(b)参照)で処理して所定時間間隔ごとのSBRパラメータを算出し、図2(d)に一例を示すようなフレームヘッダ101aと、高域スペクトラム包絡データ101bと、高域ノイズフロアデータ101cとから構成されるSBRパラメータ101をフレーム長が上で述べたSBRパラメータの算出のためのフレーム区間と同一になるように構成する(図2(c)参照)。
【0043】
次に、入力アナログオーディオ信号を、例えばフレーム区間の1区間分だけ遅延させて遅延アナログオーディオ信号100bを構成する(図2(e)、図2(f)参照)。なお、ここでは1区間分の遅延を図示しているが、遅延の量は任意の値としても差し支えないことは言うまでもない。
【0044】
この遅延アナログオーディオ信号を用いて搬送波を変調することで変調された伝送信号102を得ることができる(図2(g)参照)。この変調方式としては、例えば振幅変調や周波数変調を用いることができる。この振幅変調を用いる場合は従来のAM放送と互換をとることが可能であり、周波数変調を用いた場合には従来のFM放送と互換をとることが可能となる。
【0045】
さらに、この変調された伝送信号102にSBRパラメータ101の情報を多重変調することによって最終的にSBRパラメータ情報を多重した伝送信号103を得ることができる(図3(c)参照)。この際の多重変調の方式としては、位相変調や副搬送波による多重変調などを用いることができる。
【0046】
なお、上記の説明ではSBRパラメータフレームと、SBR算出区間の時間長を完全に一致させる例を説明したが、フレームの始端もしくは終端のみが一致するような構成をとっても、同様の効果を得ることができる。
【0047】
さらに、始端あるいは終端のいずれか、あるいは両方が既知の時間分ずれた形式での伝送も可能である。
【0048】
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2に係るアナログオーディオ信号受信装置について、図面を参照しながら説明する。
図4は、本発明の実施の形態2に係るアナログオーディオ信号受信装置の一構成例を示すブロック図である。
【0049】
図4に示されるように、アナログオーディオ信号受信装置300aは、高周波・中間周波処理部301、受信制御部302、第1の復調部303、AD変換器304、SBR演算処理部305、タイミング再生部306、第2の復調部307、同期調整部308、SBRパラメータデコード部309およびDA変換器310等からなる。なお、高周波・中間周波処理部301および受信制御部302を除く部分、すなわち第1の復調部303、AD変換器304、SBR演算処理部305、タイミング再生部306、第2の復調部307、同期調整部308、SBRパラメータデコード部309およびDA変換器310は、LSIとして1チップに集積回路化され、小型化が図られている。
【0050】
受信制御部302は、高周波・中間周波処理部301に対して、受信すべき搬送波の選択の指示を発する。
【0051】
高周波・中間周波処理部301は、受信制御部302の指示にしたがい伝送信号を伝送路を介して受信し、受信した伝送信号を、復調処理に適した周波数・強度の信号に変換する。
【0052】
第1の復調部303は、例えば振幅検波や周波数検波などの処理によりアナログオーディオ信号を復調する。
AD変換器304は、復調されたアナログオーディオ信号をデジタル信号に変換する。
【0053】
タイミング再生部306は、第2の復調部307から出力されるSBRパラメータデータのフレーム構造をもとに、タイミング信号を再生する。
第2の復調部307は、第1の復調部303に縦続接続され、位相検波やFSK検波などの方法により、伝送信号からSBRパラメータデータを取り出す。
【0054】
同期調整部308は、タイミング再生部306から供給されるタイミング信号をもとに、時間軸でのSBRパラメータ送出のタイミング調整を行う。
SBRパラメータデコード部309は、SBRパラメータをデコードし、高域スペクトラム包絡データや、高域ノイズフロアデータなどをSBR演算処理部305に出力する。
【0055】
SBR演算処理部305は、タイミング再生部306で再生された送出時において、SBRパラメータが算出された算出区間に該当する処理間隔区間ごとに、SBRパラメータデコード部309でデコードされた当該区間のSBRパラメータデータにしたがってSBR処理が施され、スペクトル複製やノイズ付加を行うことにより、帯域拡大されたデジタルオーディオ信号を生成する。
【0056】
DA変換器310は、帯域拡大されたデジタルオーディオ信号をアナログオーディオ信号に変換する。
【0057】
次いで、アナログオーディオ信号受信装置300aの各部の動作を説明する。
伝送路より受信された伝送信号は、受信制御部302で制御された高周波・中間周波処理部301により復調処理に適した周波数・強度の信号に変換され、第1の復調部303に入力される。第1の復調部303では例えば振幅検波や周波数検波などの処理によりアナログオーディオ信号が復調され、復調されたアナログオーディオ信号はAD変換器304によりデジタル信号に変換される。
【0058】
一方、第1の復調部303に縦続接続された第2の復調部307では位相検波やFSK検波などの方法により伝送信号からSBRパラメータデータが取り出される。
【0059】
タイミング再生部306では、第2の復調部307から出力されるSBRパラメータデータのフレーム構造をもとにタイミング信号を再生し、AD変換器304、同期調整部308およびSBR演算処理部305に供給する。
【0060】
第2の復調部307により取り出されたSBRパラメータは、同期調整部308によってタイミング再生部306から供給されるタイミング信号をもとに時間軸でのタイミング調整が施され、送出時にSBRパラメータが算出されたアナログオーディオ信号の処理区間とちょうど一致するタイミングでSBRパラメータデコード部309に出力される。
【0061】
SBRパラメータデコード部309では、SBRパラメータをデコードし、高域スペクトラム包絡データや、高域ノイズフロアデータなどがSBR演算処理部305に出力される。
【0062】
SBR演算処理部305では、タイミング再生部306で再生された送出時においてSBRパラメータが算出された算出区間に該当する処理間隔区間ごとに、SBRパラメータデコード部309でデコードされた当該区間のSBRパラメータデータにしたがってSBR処理が施され、スペクトル複製やノイズ付加が行われた後DA変換器310に出力される。
【0063】
したがって、従来では不可能であったCD品質と同等の音質改善されたアナログオーディオ信号を取得することができる。
【0064】
なお、このアナログオーディオ信号受信装置300aにおいては、同期調整部308をSBRパラメータデコード部309の前段に配置したが、同期調整部308をSBRパラメータデコード部309の後段に配置してアナログオーディオ信号受信装置300aを構成してもなんら差し支えない。
【0065】
(実施の形態3)
図5は、本発明の実施の形態3に係るアナログオーディオ信号送信装置の構成例を示すブロック図である。なお、図1のアナログオーディオ信号送信装置200bと対応する部分に同じ番号を付し、その説明を省略する。
【0066】
図5に示されるように、アナログオーディオ信号送信装置200bは、SBRパラメータ算出部201、同期調整部202、タイミング信号発生部203、搬送波発生部204、送信部207の他、さらに第1の変調部205b、第2の変調部206b、副搬送波発生部208、混合部209を備えて構成される。
【0067】
ところで、図1のアナログオーディオ信号送信装置200aでは1つの搬送波をアナログオーディオ信号およびフレーム構造化されたSBRパラメータで変調するように構成されていたが、このアナログオーディオ信号送信装置200bでは、搬送波の他、副搬送波を用い、これらをアナログオーディオ信号およびフレーム構造化されたSBRパラメータで個別に変調するように構成されている点がアナログオーディオ信号送信装置200aの構成と異なっている。
【0068】
副搬送波発生部208は、数十KHz程度の周波数を有する副搬送波を生成する。
【0069】
第1の変調部205bは、フレーム構造化されたSBRパラメータで副搬送波を変調する。この際の変調方法としては位相変調、FSK変調、振幅変調などが使用できる。
【0070】
混合部209は、(第1の変調部205bから出力された)SBRパラメータで変調された副搬送波信号と、同期調整部202から出力される同期調整されたアナログオーディオ信号とを混合する。
【0071】
第2の変調部206bは、搬送波発生部204で生成された搬送波を混合信号で変調する。この際の変調方法としては、例えば周波数変調を用いることができる。
【0072】
次いで、アナログオーディオ信号送信装置200b各部の動作を説明する。
この例においては、SBRパラメータ算出部201から出力されたフレーム構造化されたSBRパラメータは、第1の変調部205bによって副搬送波発生部208によって生成される通常数十KHz程度の周波数を有する副搬送波を変調するように構成される。この際の変調方法としては位相変調、FSK変調、振幅変調などが使用できる。
【0073】
第1の変調部205bから出力された変調された副搬送波信号は、混合部209によって同期調整部202から出力される同期調整されたアナログオーディオ信号と混合され、第2の変調部206bによって搬送波発生部204で生成された搬送波の変調に使用される。この際の変調方法としては、例えば周波数変調を用いることができる。
【0074】
第2の変調部206bで変調された搬送波は、伝送信号として送信部207に出力され伝送路に送出される。
以上の構成によれば従来のFM放送と互換を保ちつつ、SBR技術による音質改善を実現することができる。
【0075】
なお、アナログオーディオ信号送信装置200bに対応するアナログオーディオ信号受信装置については、図1に示されるアナログオーディオ信号受信装置300aの第2の復調部307において副搬送波を抽出し、フレーム構造化されたSBRパラメータを復号するようにすればよい。これによって、従来では不可能であったCD品質と同等の音質改善されたアナログオーディオ信号を取得することができる。
【0076】
また、図1、図5に示されるアナログオーディオ信号送信装置200a,200bの例では同期調整をアナログオーディオ信号に対して遅延など時間調整を行うことによって実現する構成を示したが、図6に示すようにSBRパラメータデータに対して同期調整を行うような構成をとることも可能である。
【0077】
この場合、アナログオーディオ信号送信装置200cは、SBRパラメータ算出部201、タイミング信号発生部203、搬送波発生部204、第1の変調部205a、第2の変調部206a、送信部207の他、SBRパラメータデータに対して同期調整を行う同期調整部202bを備えて構成すればよい。
【0078】
このような構成によって、SBRパラメータデータは、アナログオーディオ信号に対して所定時間遅延される。この場合には、アナログオーディオ信号の遅延処理が不要になり送信装置の回路規模を小さくすることが可能であるが、受信装置においてアナログオーディオ信号の遅延処理が必要になる。
【0079】
なお、以上の説明の中で述べたおのおのの変調方法の例はあくまでも一例であって必ずしもこれに限定されるものではない。
また、図4に示されるアナログオーディオ信号受信装置300aの例では、SBRパラメータのタイミングを調整するように同期調整部308を配置する例を説明したが、図7に示すようにAD変換器304とSBR演算処理部305の間に同期調整部308bを挿入する形で配置し、AD変換器304でデジタル変換されたアナログオーディオ信号のタイミングを調整するような構成をとることも可能である。
【0080】
また、上述の例では第1の復調部303および第2の復調部307が縦続接続されている例を説明したが、これらは並列に高周波・中間周波処理部301に接続されるような構成とすることも可能である。
【0081】
さらに、高周波・中間周波処理部301以降をすべてデジタル処理するような構成とすることも可能である。この場合にはアナログオーディオ信号受信装置300a,300bを構成するすべての部分をLSI化することもできる。
【0082】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、伝送タイミングが調整された前記フレーム構造を有する帯域拡大情報と、伝送タイミングが調整された前記アナログオーディオ信号とで、搬送波を多重変調するので、従来デジタル符号化分野に限定されていたSBR等の帯域拡大技術を効率的にアナログオーディオ伝送に適用し、アナログラジオ放送などのアナログオーディオ信号伝送における音質を著しく改善することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係るアナログオーディオ信号送信装置の構成を示すブロック図である。
【図2】図1のアナログオーディオ信号送信装置の各部における動作を説明するための波形図である。
【図3】図1のアナログオーディオ信号送信装置において用いられるアナログオーディオ信号の伝送方法の要点を示す模式図である。
【図4】本発明の実施の形態2に係るアナログオーディオ信号受信装置の一構成例を示すブロック図である。
【図5】本発明の実施の形態3に係るアナログオーディオ信号送信装置の構成例を示すブロック図である。
【図6】アナログオーディオ信号送信装置の他の構成例を示すブロック図である。
【図7】アナログオーディオ信号受信装置の他の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
100a,100b アナログオーディオ信号
101 SBRパラメータ
101a フレームヘッダ
101b 高域スペクトラム包絡データ
101c 高域ノイズフロアデータ
102,103 伝送信号
200a,200b,200c アナログオーディオ信号送信装置
201 SBRパラメータ算出部
202,202b 同期調整部
203 タイミング信号発生部
204 搬送波発生部
205a,205b 第1の変調部
206a,206b 第2の変調部
207 送信部
300a,300b アナログオーディオ信号受信装置
303 第1の復調部
305 SBR演算処理部
306 タイミング再生部
307 第2の復調部
308,308b 同期調整部
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯域制限を伴うアナログオーディオ信号の伝送に際し、その伝送音質を効率的に改善するアナログオーディオ信号の送信装置および受信装置並びに伝送方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ラジオ放送などに代表されるオーディオ信号の伝送技術は、近年そのデジタル化が進められつつあるところであるが、反面、従来からのアナログ技術によるオーディオ信号伝送、特に中波帯における振幅変調を用いた放送(以下AM放送という)や超短波帯における周波数変調を用いた放送(以下FM放送という)等は完成された安価な基幹インフラとして依然重要な位置をしめつづけている。このようなアナログ技術によるオーディオ信号伝送、とりわけAM放送等における課題としては、伝送可能なオーディオ信号の周波数帯域が限定され、近年においてはオーディオ再生音質の基準とされるコンパクトディスク(以下CDという)の音質と比較すると、その音質が著しく劣ったものであるということが挙げられる。この音質面での課題を解決するための技術が従来より提案されている。
【0003】
従来の音質改善装置では、復調されたアナログオーディオ信号の一部を帯域通過フィルタ(BPFとも称する)で抽出し、周波数シフトを行ってその高域成分だけを高域通過フィルタ(HPFとも称する)によって取り出し、元の復調オーディオ信号と加算することでオーディオ再生帯域の拡大を図っている(例えば、特許文献1参照。)。また、上記の技術にさらにFFTによる調音構造の推定を行うステップを含ませることで音質の改善を図るものもある(例えば、特許文献2参照。)。
【0004】
一方、デジタル技術による信号の伝送に際しては、元来アナログ信号であるオーディオ信号等を効率的にデジタル符号に変換する情報源符号化(sourcecodingもしくは原始コーディングとも呼ばれる)が重要であり、MPEG等で情報量圧縮を含む情報源符号化方式としてMP3やAACなどの各種方式が規格化されている。これらの情報源符号化においてはある程度のビットレート(例えば144kbps程度)の圧縮率の符号化であればCDの品質と比較して遜色のない符号化が可能である。
【0005】
しかしながら、上記したデジタル伝送のための情報源符号化に際しても、低ビットレートすなわち高圧縮率の符号化を行った際には、そのオーディオ品質が著しく劣化してしまうことが課題となっていた。
【0006】
これを解決するものとして、近年、再生帯域を拡大するスペクトル帯域複製(Spectral Band Replication、以下「SBR」という)技術が提案されており、このSBR技術による情報源符号化(原始コーディング)の強化技術を用いることにより低ビットレート伝送時においても、実用上CD並の音質に近い十分な品質を備えたオーディオ信号の符号化が可能となっている(例えば、特許文献3および特許文献4参照。)。
【0007】
【特許文献1】
特開平7−74564号公報
【0008】
【特許文献2】
特開平8−116585号公報
【0009】
【特許文献3】
特表2001−521648号公報
【0010】
【特許文献4】
特表2002−536679号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の技術のうち、特許文献1および特許文献2において開示されるアナログオーディオ信号の音質改善装置では、アナログオーディオ信号の帯域拡大処理が受信側のみでの処理に限定されているために、元のアナログオーディオ信号に忠実な音質改善が不可能であり、また単純なFFT処理で調音構造の解析を行っても、開示されている手法ではスペクトラムの補間に際し、おのおののスペクトラム成分に対応した倍音構造の取り扱いができないため、聴感上不快な音の発生が避けえないことなどの問題がある。
【0012】
また、特許文献3および特許文献4に示される従来技術では、低ビットレートの情報源符号化処理に関して、エンコード側、すなわち送出側においてSBR処理と称される帯域拡大処理用のパラメータをあらかじめ算出し、情報源符号化によってデジタル符号化されたオーディオ信号データとともにデコード側、すなわち受信側において、これらパラメータを用いるとともに不協関係にある倍音を生成しないアルゴリズムを導入することにより、前記した特許文献1および2に示された技術の問題をほぼ完全に解決した情報源符号化の強化方法、すなわちオーディオ信号の帯域拡大方法が示されているものの、適用範囲がデジタル符号化されたオーディオ信号の伝送・記録に限定されており、アナログ信号でのオーディオ信号伝送には適用が不可能であるという問題がある。
【0013】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、上記SBRなどの帯域拡大情報によるオーディオ信号の帯域拡大処理をAM放送やFM放送に代表されるアナログオーディオ伝送処理に効率的に適応できるアナログオーディオ信号の送信装置および受信装置並びに伝送方法を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係るアナログオーディオ信号送信装置は、送信すべきアナログオーディオ信号で変調された搬送波を送信するアナログオーディオ信号送信装置であって、前記搬送波を発生する搬送波発生手段と、所定の時間ごとに、タイミング信号を発生するタイミング信号発生手段と、フレーム構造を有し、伝送によって失われる前記アナログオーディオ信号の帯域を復元するための帯域拡大情報を、前記タイミング信号を受信するごとに生成する帯域拡大情報生成手段と、前記タイミング信号を受信するごとに、生成された前記帯域拡大情報と、当該帯域拡大情報の対象とされた前記アナログオーディオ信号との伝送タイミングを調整する同期調整手段と、伝送タイミングが調整された前記帯域拡大情報で前記搬送波を所定の方式で変調する第1の変調手段と、伝送タイミングが調整された前記アナログオーディオ信号で前記第1の変調手段から出力された搬送波を前記第1の変調手段の変調方式と異なる方式で変調する第2の変調手段とを備えることを特徴とする。
【0015】
また、本発明に係るアナログオーディオ信号送信装置は、前記第1の変調手段の変調方式は、位相変調および周波数シフトキーイングのいずれかであり、前記第2の変調手段の変調方式は、振幅変調であることを特徴とすることもできる。
【0016】
また、本発明に係るアナログオーディオ信号送信装置は、前記第1の変調手段の変調方式は、振幅変調および周波数シフトキーイングのいずれかであり、前記第2の変調手段の変調方式は、位相変調であることを特徴とすることもできる。
【0017】
さらに、本発明に係るアナログオーディオ信号受信装置は、受信すべきアナログオーディオ信号で変調された搬送波を受信するアナログオーディオ信号受信装置であって、前記搬送波には、前記アナログオーディオ信号と伝送タイミングが調整され、フレーム構造を有し、伝送によって失われる前記アナログオーディオ信号の帯域を復元するための帯域拡大情報が多重化されており、前記搬送波から前記アナログオーディオ信号を復調する第1の復調手段と、前記搬送波から前記帯域拡大情報を復調する第2の復調手段と、前記帯域拡大情報のフレームごとにタイミング信号を再生するタイミング信号再生手段と、前記タイミング信号に基づいて、復調された前記帯域拡大情報と、当該帯域拡大情報の対象とされたアナログオーディオ信号との時間軸上の位置関係がフレームごとに同期するように調整する同期調整手段と、前記帯域拡大情報に基づいて、前記アナログオーディオ信号に対して帯域拡大処理を施す帯域拡大処理手段とを備えることを特徴としている。
【0018】
なお、本発明は、このようなアナログオーディオ信号送信装置や、アナログオーディオ信号受信装置として実現することができるだけでなく、これらの装置が備える特徴的な手段をステップとするアナログオーディオ信号伝送方法、受信方法として実現したり、それらのステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したり、これらの方法が備える特徴的なステップの全部または一部を実行するLSIとして構成したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、CD−ROM等の記録媒体やインターネット等の伝送媒体を介して配信することができるのは言うまでもない。
【0019】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
図1は、本実施の形態1に係るアナログオーディオ信号送信装置の構成を示すブロック図である。
【0020】
図1に示されるように、アナログオーディオ信号送信装置200aは、SBRパラメータ算出部201、同期調整部202、タイミング信号発生部203、搬送波発生部204、第1の変調部205a、第2の変調部206aおよび送信部207等から構成される。
【0021】
タイミング信号発生部203は、所定の時間ごとにタイミング信号を生成し、生成したタイミング信号をSBRパラメータ算出部201および同期調整部202に出力する。なお、この所定の時間を以下、「1フレーム区間」とも記す。
【0022】
SBRパラメータ算出部201は、AD変換器、DSPなどから構成され、入力されたアナログオーディオ信号をAD変換処理によりデジタル信号に変換し、タイミング信号発生部203によって生成されるタイミング信号によって定まる所定の処理区間間隔ごとに、すなわち1フレーム区間ごとに、デジタル信号から高域スペクトラム包絡データや、高域ノイズフロアデータなどのSBRパラメータを算出し、算出したSBRパラメータをフレーム構造化して第1の変調部205aに出力する。
【0023】
同期調整部202は、タイミング信号に同期して、入力されるアナログオーディオ信号を所定時間(1フレーム時間)遅延させて出力する。
【0024】
搬送波発生部204は、所定の周波数の搬送波を生成し、生成した搬送波を第1の変調部205aに出力する。
【0025】
第1の変調部205aは、SBRパラメータ算出部201から出力されたフレーム構造化されたSBRパラメータ(数Kbps程度の情報量)で、搬送波発生部204から出力された搬送波を所定の方式で変調する。この場合の変調方式としては、例えば位相変調やFSK変調などが使用できる。
【0026】
第2の変調部206aは、第1の変調部205aから出力されたSBRパラメータで、変調された搬送波信号を、同期調整されたアナログオーディオ信号をさらに所定の方式で変調することで、最終的な送信信号を得る。この際の変調方式としては、例えば第1の変調部205aの変調方式と異なる振幅変調を用いることができる。
【0027】
送信部207は、第2の変調部206aから出力された送信信号に対して電力増幅などの処理を施し、空中線やケーブルなどの伝送路に送信する。
【0028】
このように構成されたアナログオーディオ信号送信装置200aの各部動作を図2および図3に示される波形図を用いて説明する。
【0029】
伝送のためのアナログオーディオ信号は、例えば図2(a)に示されるような波形をしており、SBRパラメータ算出部201と、同期調整部202とに入力される。
【0030】
同時にSBRパラメータ算出部201と同期調整部202には、タイミング信号発生部203によって生成されたタイミング信号(図2(b)参照)が入力される。なお、このタイミング信号は、図2(b)においては1フレーム区間の境界で示されている。
【0031】
SBRパラメータ算出部201においては、入力されたアナログオーディオ信号はAD変換処理によりデジタル信号に変換され、タイミング信号発生部203によって生成されるタイミング信号によって1フレーム区間ごとに、高域スペクトラム包絡データ101bや、高域ノイズフロアデータ101cなどのSBRパラメータ101が算出される。算出されたSBRパラメータは、SBRパラメータ算出部201によってSBRパラメータ101であることを示すフレームヘッダ101aが付加されることによりフレーム構造化され、第1の変調部205aに出力される(図2(c)、図2(d)参照)。
【0032】
第1の変調部205aは、SBRパラメータ算出部201から出力されたフレーム構造化されたSBRパラメータで、搬送波発生部204で生成された搬送波を変調する。
【0033】
一方、同期調整部202に入力されたアナログオーディオ信号は、タイミング信号発生部203によって生成されるタイミング信号を基準とした時間軸での遅延処理などによって、前述したフレーム構造化されたSBRパラメータがSBRパラメータ算出部201から出力される出力タイミングと、同期調整部202から出力されるアナログオーディオ信号のSBRパラメータ算出部201においてSBRパラメータの算出に用いられた処理区間間隔に相当するタイミングとが既知の時間関係を保つように時間調整されて出力される。
【0034】
つまり、同期調整部202は、入力されるアナログオーディオ信号を所定時間(1フレーム間隔)遅延させて出力する(図2(e)、図2(f))。
【0035】
同期調整部202から出力された同期調整されたアナログオーディオ信号は、第2の変調部206aに入力される。
【0036】
第2の変調部206aでは、第1の変調部205aから出力されたSBRパラメータで変調された搬送波信号を、同期調整されたアナログオーディオ信号でさらに変調することで最終的な伝送信号を得る(図2(g))。なお、図2(g)においては、搬送波信号をアナログオーディオ信号だけでAM変調した場合が図示されている。
【0037】
第2の変調部206aから出力された伝送信号は、送信部207により電力増幅などの処理によって伝送路に送出されることになる。
【0038】
このような構成をとれば、例えば従来のアナログAM放送との互換性を保ちつつSBR技術による音質改善を実現することができる。
【0039】
なお、以上の説明ではSBRパラメータによる変調を第1に、アナログオーディオ信号による変調を第2に行う例を説明したが、変調の順序はこれに限定されるものではなく任意の順序で変調を施すことが可能である。
【0040】
ここで、実施の形態1に係る本発明の要点について、図面を参照しながら再度説明する。
図3は、本発明の実施の形態1に係るアナログオーディオ信号の伝送方法の一例を示す模式図である。この図3においては、アナログオーディオ信号で変調された伝送信号102のSBRパラメータ算出のためのフレーム区間と、そのフレーム区間で算出されたSBRパラメータ101のフレーム間隔との時間関係を示している。
【0041】
図3に示す例においては、N番目のフレーム区間である区間Nにおいてアナログオーディオ信号で変調された伝送信号102(図3(a)参照)の変調信号であるアナログオーディオ信号から算出されたSBRパラメータを伝送のためにフレーム化したSBRパラメータ101のフレーム区間の時間長を、SBRパラメータ算出のための区間の時間長と一致させて多重化し、伝送することで、元来時間指標を持たないアナログ信号に対し、受信処理の際に使用しうるSBRパラメータ算出間隔区間の時間指標を伝送することを可能にしているものである。
【0042】
図2は、このような伝送方法を実現する信号の構成ステップをより詳細に示す図である。
まず、伝送対象となる入力アナログオーディオ信号100a(図2(a)参照)を所定の時間間隔(図2(b)参照)で処理して所定時間間隔ごとのSBRパラメータを算出し、図2(d)に一例を示すようなフレームヘッダ101aと、高域スペクトラム包絡データ101bと、高域ノイズフロアデータ101cとから構成されるSBRパラメータ101をフレーム長が上で述べたSBRパラメータの算出のためのフレーム区間と同一になるように構成する(図2(c)参照)。
【0043】
次に、入力アナログオーディオ信号を、例えばフレーム区間の1区間分だけ遅延させて遅延アナログオーディオ信号100bを構成する(図2(e)、図2(f)参照)。なお、ここでは1区間分の遅延を図示しているが、遅延の量は任意の値としても差し支えないことは言うまでもない。
【0044】
この遅延アナログオーディオ信号を用いて搬送波を変調することで変調された伝送信号102を得ることができる(図2(g)参照)。この変調方式としては、例えば振幅変調や周波数変調を用いることができる。この振幅変調を用いる場合は従来のAM放送と互換をとることが可能であり、周波数変調を用いた場合には従来のFM放送と互換をとることが可能となる。
【0045】
さらに、この変調された伝送信号102にSBRパラメータ101の情報を多重変調することによって最終的にSBRパラメータ情報を多重した伝送信号103を得ることができる(図3(c)参照)。この際の多重変調の方式としては、位相変調や副搬送波による多重変調などを用いることができる。
【0046】
なお、上記の説明ではSBRパラメータフレームと、SBR算出区間の時間長を完全に一致させる例を説明したが、フレームの始端もしくは終端のみが一致するような構成をとっても、同様の効果を得ることができる。
【0047】
さらに、始端あるいは終端のいずれか、あるいは両方が既知の時間分ずれた形式での伝送も可能である。
【0048】
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2に係るアナログオーディオ信号受信装置について、図面を参照しながら説明する。
図4は、本発明の実施の形態2に係るアナログオーディオ信号受信装置の一構成例を示すブロック図である。
【0049】
図4に示されるように、アナログオーディオ信号受信装置300aは、高周波・中間周波処理部301、受信制御部302、第1の復調部303、AD変換器304、SBR演算処理部305、タイミング再生部306、第2の復調部307、同期調整部308、SBRパラメータデコード部309およびDA変換器310等からなる。なお、高周波・中間周波処理部301および受信制御部302を除く部分、すなわち第1の復調部303、AD変換器304、SBR演算処理部305、タイミング再生部306、第2の復調部307、同期調整部308、SBRパラメータデコード部309およびDA変換器310は、LSIとして1チップに集積回路化され、小型化が図られている。
【0050】
受信制御部302は、高周波・中間周波処理部301に対して、受信すべき搬送波の選択の指示を発する。
【0051】
高周波・中間周波処理部301は、受信制御部302の指示にしたがい伝送信号を伝送路を介して受信し、受信した伝送信号を、復調処理に適した周波数・強度の信号に変換する。
【0052】
第1の復調部303は、例えば振幅検波や周波数検波などの処理によりアナログオーディオ信号を復調する。
AD変換器304は、復調されたアナログオーディオ信号をデジタル信号に変換する。
【0053】
タイミング再生部306は、第2の復調部307から出力されるSBRパラメータデータのフレーム構造をもとに、タイミング信号を再生する。
第2の復調部307は、第1の復調部303に縦続接続され、位相検波やFSK検波などの方法により、伝送信号からSBRパラメータデータを取り出す。
【0054】
同期調整部308は、タイミング再生部306から供給されるタイミング信号をもとに、時間軸でのSBRパラメータ送出のタイミング調整を行う。
SBRパラメータデコード部309は、SBRパラメータをデコードし、高域スペクトラム包絡データや、高域ノイズフロアデータなどをSBR演算処理部305に出力する。
【0055】
SBR演算処理部305は、タイミング再生部306で再生された送出時において、SBRパラメータが算出された算出区間に該当する処理間隔区間ごとに、SBRパラメータデコード部309でデコードされた当該区間のSBRパラメータデータにしたがってSBR処理が施され、スペクトル複製やノイズ付加を行うことにより、帯域拡大されたデジタルオーディオ信号を生成する。
【0056】
DA変換器310は、帯域拡大されたデジタルオーディオ信号をアナログオーディオ信号に変換する。
【0057】
次いで、アナログオーディオ信号受信装置300aの各部の動作を説明する。
伝送路より受信された伝送信号は、受信制御部302で制御された高周波・中間周波処理部301により復調処理に適した周波数・強度の信号に変換され、第1の復調部303に入力される。第1の復調部303では例えば振幅検波や周波数検波などの処理によりアナログオーディオ信号が復調され、復調されたアナログオーディオ信号はAD変換器304によりデジタル信号に変換される。
【0058】
一方、第1の復調部303に縦続接続された第2の復調部307では位相検波やFSK検波などの方法により伝送信号からSBRパラメータデータが取り出される。
【0059】
タイミング再生部306では、第2の復調部307から出力されるSBRパラメータデータのフレーム構造をもとにタイミング信号を再生し、AD変換器304、同期調整部308およびSBR演算処理部305に供給する。
【0060】
第2の復調部307により取り出されたSBRパラメータは、同期調整部308によってタイミング再生部306から供給されるタイミング信号をもとに時間軸でのタイミング調整が施され、送出時にSBRパラメータが算出されたアナログオーディオ信号の処理区間とちょうど一致するタイミングでSBRパラメータデコード部309に出力される。
【0061】
SBRパラメータデコード部309では、SBRパラメータをデコードし、高域スペクトラム包絡データや、高域ノイズフロアデータなどがSBR演算処理部305に出力される。
【0062】
SBR演算処理部305では、タイミング再生部306で再生された送出時においてSBRパラメータが算出された算出区間に該当する処理間隔区間ごとに、SBRパラメータデコード部309でデコードされた当該区間のSBRパラメータデータにしたがってSBR処理が施され、スペクトル複製やノイズ付加が行われた後DA変換器310に出力される。
【0063】
したがって、従来では不可能であったCD品質と同等の音質改善されたアナログオーディオ信号を取得することができる。
【0064】
なお、このアナログオーディオ信号受信装置300aにおいては、同期調整部308をSBRパラメータデコード部309の前段に配置したが、同期調整部308をSBRパラメータデコード部309の後段に配置してアナログオーディオ信号受信装置300aを構成してもなんら差し支えない。
【0065】
(実施の形態3)
図5は、本発明の実施の形態3に係るアナログオーディオ信号送信装置の構成例を示すブロック図である。なお、図1のアナログオーディオ信号送信装置200bと対応する部分に同じ番号を付し、その説明を省略する。
【0066】
図5に示されるように、アナログオーディオ信号送信装置200bは、SBRパラメータ算出部201、同期調整部202、タイミング信号発生部203、搬送波発生部204、送信部207の他、さらに第1の変調部205b、第2の変調部206b、副搬送波発生部208、混合部209を備えて構成される。
【0067】
ところで、図1のアナログオーディオ信号送信装置200aでは1つの搬送波をアナログオーディオ信号およびフレーム構造化されたSBRパラメータで変調するように構成されていたが、このアナログオーディオ信号送信装置200bでは、搬送波の他、副搬送波を用い、これらをアナログオーディオ信号およびフレーム構造化されたSBRパラメータで個別に変調するように構成されている点がアナログオーディオ信号送信装置200aの構成と異なっている。
【0068】
副搬送波発生部208は、数十KHz程度の周波数を有する副搬送波を生成する。
【0069】
第1の変調部205bは、フレーム構造化されたSBRパラメータで副搬送波を変調する。この際の変調方法としては位相変調、FSK変調、振幅変調などが使用できる。
【0070】
混合部209は、(第1の変調部205bから出力された)SBRパラメータで変調された副搬送波信号と、同期調整部202から出力される同期調整されたアナログオーディオ信号とを混合する。
【0071】
第2の変調部206bは、搬送波発生部204で生成された搬送波を混合信号で変調する。この際の変調方法としては、例えば周波数変調を用いることができる。
【0072】
次いで、アナログオーディオ信号送信装置200b各部の動作を説明する。
この例においては、SBRパラメータ算出部201から出力されたフレーム構造化されたSBRパラメータは、第1の変調部205bによって副搬送波発生部208によって生成される通常数十KHz程度の周波数を有する副搬送波を変調するように構成される。この際の変調方法としては位相変調、FSK変調、振幅変調などが使用できる。
【0073】
第1の変調部205bから出力された変調された副搬送波信号は、混合部209によって同期調整部202から出力される同期調整されたアナログオーディオ信号と混合され、第2の変調部206bによって搬送波発生部204で生成された搬送波の変調に使用される。この際の変調方法としては、例えば周波数変調を用いることができる。
【0074】
第2の変調部206bで変調された搬送波は、伝送信号として送信部207に出力され伝送路に送出される。
以上の構成によれば従来のFM放送と互換を保ちつつ、SBR技術による音質改善を実現することができる。
【0075】
なお、アナログオーディオ信号送信装置200bに対応するアナログオーディオ信号受信装置については、図1に示されるアナログオーディオ信号受信装置300aの第2の復調部307において副搬送波を抽出し、フレーム構造化されたSBRパラメータを復号するようにすればよい。これによって、従来では不可能であったCD品質と同等の音質改善されたアナログオーディオ信号を取得することができる。
【0076】
また、図1、図5に示されるアナログオーディオ信号送信装置200a,200bの例では同期調整をアナログオーディオ信号に対して遅延など時間調整を行うことによって実現する構成を示したが、図6に示すようにSBRパラメータデータに対して同期調整を行うような構成をとることも可能である。
【0077】
この場合、アナログオーディオ信号送信装置200cは、SBRパラメータ算出部201、タイミング信号発生部203、搬送波発生部204、第1の変調部205a、第2の変調部206a、送信部207の他、SBRパラメータデータに対して同期調整を行う同期調整部202bを備えて構成すればよい。
【0078】
このような構成によって、SBRパラメータデータは、アナログオーディオ信号に対して所定時間遅延される。この場合には、アナログオーディオ信号の遅延処理が不要になり送信装置の回路規模を小さくすることが可能であるが、受信装置においてアナログオーディオ信号の遅延処理が必要になる。
【0079】
なお、以上の説明の中で述べたおのおのの変調方法の例はあくまでも一例であって必ずしもこれに限定されるものではない。
また、図4に示されるアナログオーディオ信号受信装置300aの例では、SBRパラメータのタイミングを調整するように同期調整部308を配置する例を説明したが、図7に示すようにAD変換器304とSBR演算処理部305の間に同期調整部308bを挿入する形で配置し、AD変換器304でデジタル変換されたアナログオーディオ信号のタイミングを調整するような構成をとることも可能である。
【0080】
また、上述の例では第1の復調部303および第2の復調部307が縦続接続されている例を説明したが、これらは並列に高周波・中間周波処理部301に接続されるような構成とすることも可能である。
【0081】
さらに、高周波・中間周波処理部301以降をすべてデジタル処理するような構成とすることも可能である。この場合にはアナログオーディオ信号受信装置300a,300bを構成するすべての部分をLSI化することもできる。
【0082】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、伝送タイミングが調整された前記フレーム構造を有する帯域拡大情報と、伝送タイミングが調整された前記アナログオーディオ信号とで、搬送波を多重変調するので、従来デジタル符号化分野に限定されていたSBR等の帯域拡大技術を効率的にアナログオーディオ伝送に適用し、アナログラジオ放送などのアナログオーディオ信号伝送における音質を著しく改善することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係るアナログオーディオ信号送信装置の構成を示すブロック図である。
【図2】図1のアナログオーディオ信号送信装置の各部における動作を説明するための波形図である。
【図3】図1のアナログオーディオ信号送信装置において用いられるアナログオーディオ信号の伝送方法の要点を示す模式図である。
【図4】本発明の実施の形態2に係るアナログオーディオ信号受信装置の一構成例を示すブロック図である。
【図5】本発明の実施の形態3に係るアナログオーディオ信号送信装置の構成例を示すブロック図である。
【図6】アナログオーディオ信号送信装置の他の構成例を示すブロック図である。
【図7】アナログオーディオ信号受信装置の他の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
100a,100b アナログオーディオ信号
101 SBRパラメータ
101a フレームヘッダ
101b 高域スペクトラム包絡データ
101c 高域ノイズフロアデータ
102,103 伝送信号
200a,200b,200c アナログオーディオ信号送信装置
201 SBRパラメータ算出部
202,202b 同期調整部
203 タイミング信号発生部
204 搬送波発生部
205a,205b 第1の変調部
206a,206b 第2の変調部
207 送信部
300a,300b アナログオーディオ信号受信装置
303 第1の復調部
305 SBR演算処理部
306 タイミング再生部
307 第2の復調部
308,308b 同期調整部
Claims (9)
- 送信すべきアナログオーディオ信号で変調された搬送波を送信するアナログオーディオ信号送信装置であって、
前記搬送波を発生する搬送波発生手段と、
所定の時間ごとに、タイミング信号を発生するタイミング信号発生手段と、
フレーム構造を有し、伝送によって失われる前記アナログオーディオ信号の帯域を復元するための帯域拡大情報を、前記タイミング信号を受信するごとに生成する帯域拡大情報生成手段と、
前記タイミング信号を受信するごとに、生成された前記帯域拡大情報と、当該帯域拡大情報の対象とされた前記アナログオーディオ信号との伝送タイミングを調整する同期調整手段と、
伝送タイミングが調整された前記帯域拡大情報で前記搬送波を所定の方式で変調する第1の変調手段と、
伝送タイミングが調整された前記アナログオーディオ信号で前記第1の変調手段から出力された搬送波を前記第1の変調手段の変調方式と異なる方式で変調する第2の変調手段と
を備えることを特徴とするアナログオーディオ信号送信装置。 - 前記第1の変調手段の変調方式は、位相変調および周波数シフトキーイングのいずれかであり、
前記第2の変調手段の変調方式は、振幅変調である
ことを特徴とする請求項1記載のアナログオーディオ信号送信装置。 - 前記第1の変調手段の変調方式は、振幅変調および周波数シフトキーイングのいずれかであり、
前記第2の変調手段の変調方式は、位相変調である
ことを特徴とする請求項1記載のアナログオーディオ信号送信装置。 - 送信すべきアナログオーディオ信号で変調された搬送波を伝送するアナログオーディオ信号の伝送方法であって、
所定の時間ごとに発生されるタイミング信号を受信するごとに、伝送すべきアナログオーディオ信号からフレーム構造を有する帯域拡大情報を生成する帯域拡大情報生成ステップと、
伝送タイミングが調整された前記フレーム構造を有する帯域拡大情報と、伝送タイミングが調整された前記アナログオーディオ信号とで、搬送波を異なる方式で多重変調する変調ステップと
を含むことを特徴とするアナログオーディオ信号の伝送方法。 - 請求項4に記載のアナログオーディオ信号の伝送方法が備えるステップをコンピュータに実行させるプログラム。
- 受信すべきアナログオーディオ信号で変調された搬送波を受信するアナログオーディオ信号受信装置であって、
前記搬送波には、前記アナログオーディオ信号と伝送タイミングが調整され、フレーム構造を有し、伝送によって失われる前記アナログオーディオ信号の帯域を復元するための帯域拡大情報が多重化されており、
前記搬送波から前記アナログオーディオ信号を復調する第1の復調手段と、
前記搬送波から前記帯域拡大情報を復調する第2の復調手段と、
前記帯域拡大情報のフレームごとにタイミング信号を再生するタイミング信号再生手段と、
前記タイミング信号に基づいて、復調された前記帯域拡大情報と、当該帯域拡大情報の対象とされたアナログオーディオ信号との時間軸上の位置関係がフレームごとに同期するように調整する同期調整手段と、
前記帯域拡大情報に基づいて、前記アナログオーディオ信号に対して帯域拡大処理を施す帯域拡大処理手段と
を備えることを特徴とするアナログオーディオ信号受信装置。 - 受信すべきアナログオーディオ信号で変調された搬送波を受信するアナログオーディオ信号受信方法であって、
前記搬送波には、前記アナログオーディオ信号と伝送タイミングが調整され、フレーム構造を有し、伝送によって失われる前記アナログオーディオ信号の帯域を復元するための帯域拡大情報が多重化されており、
前記搬送波から前記アナログオーディオ信号を復調する第1の復調ステップと、
前記搬送波から前記帯域拡大情報を復調する第2の復調ステップと、
前記帯域拡大情報のフレームごとにタイミング信号を再生するタイミング信号再生ステップと、
前記タイミング信号に基づいて、復調された前記帯域拡大情報と、当該帯域拡大情報の対象とされたアナログオーディオ信号との時間軸上の位置関係がフレームごとに同期するように調整する同期調整ステップと、
前記帯域拡大情報に基づいて、前記アナログオーディオ信号に対して帯域拡大処理を施す帯域拡大処理ステップと
を含むことを特徴とするアナログオーディオ信号受信方法。 - 請求項7記載のアナログオーディオ信号受信方法が備える全部または一部のステップを実行するLSI。
- 請求項7記載のアナログオーディオ信号受信方法が備えるステップをコンピュータに実行させるプログラム。
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JP2003145673A JP2004350077A (ja) | 2003-05-23 | 2003-05-23 | アナログオーディオ信号送信装置および受信装置並びにアナログオーディオ信号伝送方法 |
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