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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- 2003-05-23 JP JP2003145673A patent/JP2004350077A/ja active Pending
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