JP2005033245A - Audio signal reproducing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルオーディオ信号の再生装置に関するものであり、高音域の再生音質を改善する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、CD,DVD,MD等のオーディオ信号をデジタルに変換して処理されたデジタルオーディオ信号は、A/D変換の際のサンプリング周波数によってナイキスト周波数に制限されている。さらに、MP3,ATRAC3等の圧縮オーディオは、前記ナイキスト周波数より低い周波数に制限されている。このように、ある帯域に制限されることで欠落した高域の周波数成分を、原デジタルオーディオ信号より高調波成分を生成し、所定の帯域を選択して、前記原デジタルオーディオ信号に付加して再生することで補正するオーディオ信号の再生装置が知られている(例えば特許文献1参照。)。また、前記原デジタルオーディオ信号に付加する付加信号を時間遅れの量等を様々な形で調整しているものもある(例えば特許文献2参照。)。
【0003】
図9は従来のオーディオ信号再生装置の全体構成を示すブロック図である。図9において、1は高域付加信号発生器で、原デジタルオーディオ信号aに基づく高周波成分を含み、かつ周波数成分が前記所定の周波数以上であり、さらに前記所定の周波数とほぼ連続な周波数成分を有する信号を発生する手段である。2は加算器で、1の高域付加信号発生器より発生した高域付加信号bを前記原デジタルオーディオ信号aに加算し再生信号cとして出力する。
【0004】
【特許文献1】
特開平2−311006号公報(第2−3頁、第1図)
【特許文献2】
特開平9−307385号公報(第5−7頁)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このようなA/D変換の際のサンプリングや圧縮により、ある帯域に制限されることで欠落した高域の周波数成分を、前記原デジタルオーディオ信号より高調波成分を生成し補正するオーディオ信号再生装置においては、生成しようとする高調波成分がナイキスト周波数より高い成分を含むとエイリアジングノイズが発生する。図10に従来のオーディオ信号再生装置のスペクトラム図を示す。
【0006】
例えばATRAC3はLP4で約12kHz、LP2で約15kHzに制限される圧縮オーディオであるが、ナイキスト周波数が22kHzであるので、生成する高調波が最小次数の2次調波を例にとっても、12kHzの2次調波である24kHzの成分が20kHzとなって発生し、もはや前記原デジタルオーディオ信号の高調波成分ではなくノイズとなる。
【0007】
また、CDのようなA/D変換の際のサンプリングによってナイキスト周波数に制限される非圧縮オーディオをオーバーサンプリング、アンチエイリアジング処理をして高調波を生成する場合においても、オーバーサンプリングのサンプリング周波数の倍数より、生成する高調波の次数が高ければ、生成しようとする高調波成分がナイキスト周波数より高い成分を含むことになり、エイリアジングノイズが発生する。
【0008】
従って、圧縮オーディオや例に示す次数やナイキスト周波数に限定されるものではなく前記原デジタルオーディオ信号より生成する高調波成分がナイキスト周波数より高い場合エイリアジングノイズが発生する。前記エイリアジングノイズは前記原デジタルオーディオ信号の高調波ではなくノイズとなるので、前記エイリアジングノイズを低減させることが要求されている。
【0009】
本発明は、ある帯域に制限されることで欠落した高域の周波数成分を、前記原デジタルオーディオ信号より高調波成分を生成し、補正するオーディオ信号再生装置において、前記高調波成分のエイリアジングノイズを低減することによって聴感を向上するオーディオ信号再生装置を提供することを目的としてなされたものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明の請求項1に記載の発明は、デジタルオーディオ信号より高調波を生成する高調波生成手段と、生成した高調波を調整する高調波調整手段と、高調波調整手段により調整した補正信号をデジタルオーディオ信号に付加する付加手段を有し、デジタルオーディオ信号の再生周波数の高音域上限を越える高音域の成分の補正を行うオーディオ信号の再生方法において、高調波生成手段の前段に高調波生成時に発生するエイリアジングノイズを防止または低減する手段を備えることを特徴としたものであり、デジタルオーディオ信号の再生周波数の高音域上限を越える高音域の成分の補正を、エイリアジングノイズを防止または低減した高調波を調整し、デジタルオーディオ信号に付加することで行い、聴感を向上するという作用を有する。
【0011】
請求項2に記載の発明は、高調波調整手段が所望の周波数帯域を取り出す手段であることを特徴としたものであり、デジタルオーディオ信号の再生周波数の高音域上限を越える高音域の成分の補正を、エイリアジングノイズを防止または低減した高調波より所望の周波数帯を取り出し、デジタルオーディオ信号に付加することで行い、聴感を向上するという作用を有する。
【0012】
請求項3に記載の発明は、高調波調整手段が重み付けした周波数帯を取り出す手段であることを特徴としたものであり、デジタルオーディオ信号の再生周波数の高音域上限を越える高音域の成分の補正を、エイリアジングノイズを防止または低減した高調波より重み付けした所望の周波数帯を取り出し、デジタルオーディオ信号に付加することで行い、聴感を向上するという作用を有する。
【0013】
請求項4に記載の発明は、高調波調整手段が所望の周波数帯域を取り出す手段と、デジタルオーディオ信号のレベルを検出して、高調波または所望の周波数帯のレベルを調整するレベル追従手段を備えることを特徴としたものであり、デジタルオーディオ信号の再生周波数の高音域上限を越える高音域の成分の補正を、エイリアジングノイズを防止または低減した高調波より所望の周波数帯を取り出し、デジタルオーディオ信号より検出したレベルを用いて、高調波または所望の周波数帯のレベルを調整して、デジタルオーディオ信号に付加することで行い、聴感を向上するという作用を有する。
【0014】
請求項5に記載の発明は、高調波調整手段が重み付けした所望の周波数帯を取り出す手段と、デジタルオーディオ信号のレベルを検出して、高調波または重み付けした所望の周波数帯のレベルを調整するレベル追従手段を備えることを特徴としたものであり、デジタルオーディオ信号の再生周波数の高音域上限を越える高音域の成分の補正を、エイリアジングノイズを防止または低減した高調波より重み付けをした所望の周波数帯を取り出し、デジタルオーディオ信号より検出したレベルを用いて、高調波または重み付けをした所望の周波数帯のレベルを調整して、デジタルオーディオ信号に付加することで行い、聴感を向上するという作用を有する。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について、図1から図8を用いて説明する。
【0016】
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1におけるオーディオ信号再生装置のブロック図を示す。図1において、aはデジタルオーディオ信号で、オーディオ信号再生装置の入力であり、A/D変換の際のサンプリングや圧縮により、ある帯域に制限されたデジタル信号である。5はエイリアジングノイズを防止または低減する手段としてのローパスフィルタ(以下、LPFと略称)で、高調波生成時のエイリアジングを低減する。3は高調波生成手段としての半波整流器で、入力信号の偶数次数の高調波を生成する。但し、半波整流器3の出力は、高調波以外に、基本波とDC成分を含む。4は高調波調整手段で、半波整流器3の出力を、デジタルオーディオ信号aの周波数以上であり、さらに前記所定の周波数とほぼ連続な周波数成分を有する等の聴感上適当なパラメータの高域付加信号bに調整する。2は加算器で、オーディオ信号再生装置の入力であるデジタルオーディオ信号aと高域付加信号bを加算し再生信号として出力する。
【0017】
以上のように構成されたオーディオ信号再生装置について、以下その動作について説明する。説明のため、デジタルオーディオaは、例としてATRAC3(LP4)の圧縮デジタルオーディオ信号であるとし、サンプリング周波数fs=44kHz(従ってナイキスト周波数fn=22kHz)、高域上限周波数fmax=12kHzとする。また、半波整流器3で生成される高調波は、偶数次数の高調波を無限級数で発生するが、説明の煩雑さを避けるため、主として2次調波を発生するものとして説明する。実際、半波整流器3で生成される高調波のスペクトラムは、2次調波を最大として、次数が高くなる程、2次のオーダーで減少する。従って、4次以上の高調波は、2次調波に比べて十分小さいと考え得る。さらに、LPF5は、ナイキスト周波数fnと、半波整流器3が主として2次調波を発生することから、例として、カットオフ周波数fcが、ナイキスト周波数fnの2分の1である急峻な減衰特性を持つLPFであるとする。
【0018】
まず、原信号であるデジタルオーディオ信号aをLPF5に入力し1/2fn以上の周波数を除去し、1/2fn以下の周波数帯域の信号を出力する。LPF5の出力を、半波整流器3に入力し、1/2fn以下の周波数帯域の信号に対する高調波を生成する(但し、出力は、高調波以外に、基本波とDC成分を含む)。
【0019】
半波整流器3より出力された高調波(基本波とDC成分を含む)を、高調波調整手段4に入力し、原信号(デジタルオーディオ信号a)に重なる周波数帯を除去し、レベルの調整等を施し高域付加信号bとして出力する。高域付加信号bとデジタルオーディオ信号aを加算器2で加算し再生信号cとして出力する。また、中間出力のスペクトラムのイメージ図を図3に示す。
【0020】
以上のように本実施形態によれば、エイリアジングノイズを防止または低減する手段としてのLPF5を用いることにより、半波整流器3への入力を1/2fn以下の周波数帯域に制限することで、半波整流器3の生成する2次調波についてエイリアジングノイズを防止しており、半波整流器3の生成する高調波が、主として2次調波であることからエイリアジングを大幅に低減できる。従って、エイリアジングノイズを防止または低減する手段としてのLPF5を用いることにより、圧縮等により所定帯域に制限されることで欠落した高域周波数成分を、所定帯域に制限されたデジタルオーディオ信号aを元に、エイリアジングノイズを低減した高音域上限を越える高調波成分を生成でき,より自然な音への補正ができることとなる。
【0021】
(実施の形態2)
次に、図2は第2の実施の形態におけるオーディオ信号再生装置のブロック図を示し、図2において、図1と同符号を付したものは同機能あるいは同種の信号としてその説明を省略する。6は高調波調整手段としてのバンドパスフィルター(以下、BPFと略称)で、半波整流器3により生成した高調波よりデジタルオーディオ信号aの周波数以上の周波数帯を取り出し高域付加信号bとして出力する。
【0022】
以上のように構成されたオーディオ信号再生装置について、以下その動作について説明する。説明のため、デジタルオーディオa及びLPF5は、第1の実施の形態と同様の例を用いる。即ち、デジタルオーディオaは、例としてATRAC3(LP4)の圧縮デジタルオーディオ信号であるとし、LPF5は、例として、カットオフ周波数fcがナイキスト周波数fnの2分の1である急峻な減衰特性を持つとする。また、半波整流器3で生成される高調波は、第1の実施の形態と同様、主として2次調波を発生するものとして説明する。
【0023】
実施の形態1と異なる点は、まず、半波整流器3より出力された高調波(基本波とDC成分を含む)をBPF6に入力し、原信号(デジタルオーディオ信号a)に重なる周波数帯を除去し、高域付加信号bとして出力する。高域付加信号bとデジタルオーディオ信号aを加算器2で加算し再生信号cとして出力する。中間出力のスペクトラムのイメージ図を図3に示す。
【0024】
以上のように本実施形態によっても実施の形態1と同様の作用・効果が得られる。尚、本実施形態では、BPF6を半波整流器3の後段に構成したが、半波整流器3の代わりに、基本波を発生しない全波整流器とDC成分をカットする構成の高調波生成手段を用いると、高調波生成手段の前段に、例えば1/2fmax以下の周波数を除去する等のHPFを設置し、高調波生成手段より出力された高調波が原信号(デジタルオーディオ信号a)に重なる周波数帯出力しないように調整すれば、BPF6を用いずとも、BPF6と類似した効果が得られる。従って、高調波調整手段の位置は、高調波生成手段の後段に限定されるものではない。
【0025】
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3について説明する。実施の形態3におけるオーディオ信号再生装置のブロック図も図2である。実施の形態2と異なる点は、
BPF6で、半波整流器3により生成された高調波よりデジタルオーディオ信号aの周波数以上の周波数帯を取り出すだけでなく、さらに1/fの重み付けをされた高域付加信号bとして出力することである。例えば、BPF6の構成がHPFとLPFの構成であるとすると、HPFは急峻な傾きのカットオフ周波数がfmaxのフィルター、LPFは緩やかな傾きのカットオフ周波数がfmaxのフィルターとすると、重み付けされたfmax以上の周波数帯を取り出せる。
【0026】
以上のように構成されたオーディオ信号再生装置について、以下その動作について説明する。説明のため、デジタルオーディオa及びLPF5は、実施の形態1または2と同様の例を用いる。また、半波整流器3で生成される高調波は、実施の形態1または2と同様、主として2次調波を発生するものとして説明する。
【0027】
実施の形態2と異なる点は、上述したように、半波整流器3より出力された高調波(基本波とDC成分を含む)をBPF6に入力し、原信号(デジタルオーディオ信号a)に重なる周波数帯を除去し、さらに、重み付けして高域付加信号bとして出力する。高域付加信号bとデジタルオーディオ信号aを加算器2で加算し再生信号cとして出力する。中間出力のスペクトラムのイメージ図を図4に示す。
【0028】
以上のように本実施形態によっても実施の形態1または2と同様の作用・効果が得られる。
【0029】
(実施の形態4)
また、図5は第4の実施の形態におけるオーディオ信号再生装置のブロック図を示し、図5において、図2と同符号を付したものは同機能あるいは同種の信号としてその説明を省略する。また、BPF6は重み付けの有無を問わない。7はレベル検出器で、入力信号の振幅レベルを検出する。8はレベル調整器で、レベル検出7からの入力に応じて、他方の入力信号をレベル調整し出力する。
【0030】
以上のように構成されたオーディオ信号再生装置について、以下その動作について説明する。説明のため、デジタルオーディオa及びアンチエイリアジングフィルター5は、実施の形態1または2または3と同様の例を用いる。また、半波整流器3で生成される高調波は、実施の形態1から3と同様、主として2次調波を発生するものとして説明する。
【0031】
実施の形態2または3と異なる点は、半波整流器より出力された高調波(基本波とDC成分を含む)をBPF6に入力し、原信号(デジタルオーディオ信号a)に重なる周波数帯を除去した高調波をレベル調整8に入力する。一方、レベル検出7は、デジタルオーディオ信号aよりレベルを検出しレベル調整8に入力する。
【0032】
レベル調整8でレベル調整した高調波を高域付加信号bとして出力する。高域付加信号bとデジタルオーディオ信号aを加算器2で加算し再生信号cとして出力する。中間出力のスペクトラムのイメージ図を図7に示す。BPFで重み付けした周波数帯を取り出す場合のスペクトラムのイメージ図を図8に示す。
【0033】
また、本実施の形態ではBPF6の出力をレベル調整器8によりレベル調整したが、図6に示すように半波整流器の出力をレベル調整した後、BPF6で必要な周波数帯を取り出すというように順序を変えても効果は変わらない。
【0034】
以上のように本実施の形態によれば、エイリアジングノイズを防止または低減する手段としてのLPF5を用いることにより、半波整流器3への入力を1/2fn以下の周波数帯域に制限することで、半波整流器3の生成する2次調波についてエイリアジングノイズを防止しており、半波整流器3の生成する高調波が、主として2次調波であることからエイリアジングを大幅に低減できる。従って、エイリアジングノイズを防止または低減する手段としてのLPF5を用いることにより、圧縮等により所定帯域に制限されることで欠落した高域周波数成分を、所定帯域に制限されたデジタルオーディオ信号aを元に、エイリアジングノイズを低減した高音域上限を越える高調波成分を生成でき、より自然な音への補正ができることとなる。
【0035】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、圧縮等により所定帯域に制限されることで欠落した高域周波数成分を、所定帯域に制限されたデジタルオーディオ信号を元に高調波を発生させ補正する再生方法において、エイリアジングノイズを防止または低減する手段を高調波発生器のより前段に用いることにより、デジタルオーディオ信号より高調波を発生させる際に発生するエイリアジングノイズを防止低減させる。これにより、エイリアジングノイズのない、より調和性の高い高音域上限を越える高調波成分で再生信号を補正することで、より自然な音に再生するという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態によるオーディオ信号再生装置のブロック図
【図2】本発明の第2、第3の実施形態によるオーディオ信号再生装置のブロック図
【図3】本発明の第2の実施形態によるオーディオ信号再生装置のスペクトラム図
【図4】本発明の第3の実施形態によるオーディオ信号再生装置のスペクトラム図
【図5】本発明の第4の実施形態によるオーディオ信号再生装置のブロック図
【図6】本発明の第4の実施形態による第2のオーディオ信号再生装置のブロック図
【図7】本発明の第4の実施形態によるオーディオ信号再生装置のスペクトラム図(BPFの重み付け無)
【図8】本発明の第4の実施形態によるオーディオ信号再生装置のスペクトラム図(BPFの重み付け有)
【図9】従来のオーディオ信号再生装置のブロック図
【図10】従来のオーディオ信号再生装置のスペクトラム図
【符号の説明】
1 高域付加信号発生器
2 加算器
3 半波整流器
4 高調波調整手段
5 LPF
6 BPF
7 レベル検出器
8 レベル調整器
a デジタルオーディオ信号
b 高域付加信号
c 再生信号[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a playback device for digital audio signals, and more particularly to a device for improving playback sound quality in a high sound range.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a digital audio signal processed by converting an audio signal such as a CD, DVD, or MD into a digital signal is limited to a Nyquist frequency by a sampling frequency at the time of A / D conversion. Furthermore, compressed audio such as MP3 and ATRAC3 is limited to frequencies lower than the Nyquist frequency. In this way, a high frequency component missing due to being restricted to a certain band is generated from the original digital audio signal, a predetermined band is selected, and added to the original digital audio signal. 2. Description of the Related Art An audio signal reproduction device that is corrected by reproduction is known (see, for example, Patent Document 1). In addition, there is a signal in which the amount of time delay of the additional signal added to the original digital audio signal is adjusted in various forms (see, for example, Patent Document 2).
[0003]
FIG. 9 is a block diagram showing the overall configuration of a conventional audio signal reproducing apparatus. In FIG. 9,
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2-311006 (page 2-3, FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP-A-9-307385 (page 5-7)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
An audio signal reproducing apparatus that generates and corrects a high frequency component from the original digital audio signal for a high frequency component that is lost by being limited to a certain band by sampling or compression at the time of A / D conversion. In, aliasing noise occurs when the harmonic component to be generated includes a component higher than the Nyquist frequency. FIG. 10 shows a spectrum diagram of a conventional audio signal reproducing apparatus.
[0006]
For example, ATRAC3 is compressed audio that is limited to about 12 kHz for LP4 and about 15 kHz for LP2, but the Nyquist frequency is 22 kHz. The next harmonic component of 24 kHz is generated at 20 kHz, and is no longer a harmonic component of the original digital audio signal but noise.
[0007]
In addition, oversampling of non-compressed audio limited to the Nyquist frequency by sampling at the time of A / D conversion such as a CD, and generating harmonics by anti-aliasing processing, the sampling frequency of oversampling If the order of the generated harmonic is higher than the multiple, the harmonic component to be generated includes a component higher than the Nyquist frequency, and aliasing noise is generated.
[0008]
Therefore, it is not limited to the compressed audio or the order or Nyquist frequency shown in the example, but aliasing noise occurs when the harmonic component generated from the original digital audio signal is higher than the Nyquist frequency. Since the aliasing noise becomes noise rather than a harmonic of the original digital audio signal, it is required to reduce the aliasing noise.
[0009]
The present invention provides an audio signal reproducing apparatus that generates and corrects a harmonic component from the original digital audio signal for a high-frequency component that has been lost due to being limited to a certain band. The present invention has been made for the purpose of providing an audio signal reproduction device that improves the audibility by reducing the noise.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this problem, the invention according to
[0011]
The invention according to claim 2 is characterized in that the harmonic adjustment means is means for extracting a desired frequency band, and correction of a high-frequency component exceeding a high-frequency upper limit of a reproduction frequency of a digital audio signal is performed. Is performed by taking out a desired frequency band from the harmonics in which aliasing noise is prevented or reduced and adding it to the digital audio signal, thereby improving the audibility.
[0012]
The invention according to claim 3 is characterized in that it is a means for taking out a weighted frequency band by the harmonic adjustment means, and correcting a high-frequency component exceeding a high-frequency upper limit of a reproduction frequency of a digital audio signal. Is performed by taking out a desired frequency band weighted from harmonics that prevent or reduce aliasing noise and adding it to the digital audio signal, thereby improving the audibility.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, the harmonic adjustment means includes means for extracting a desired frequency band, and level tracking means for detecting the level of the digital audio signal and adjusting the level of the harmonic or the desired frequency band. The digital audio signal is obtained by correcting the high frequency range component exceeding the upper limit of the high frequency range of the playback frequency of the digital audio signal and extracting the desired frequency band from the harmonics that prevent or reduce aliasing noise. Using the detected level, the level of a harmonic or a desired frequency band is adjusted and added to the digital audio signal, thereby improving the audibility.
[0014]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided means for extracting a desired frequency band weighted by the harmonic adjustment means, and a level for adjusting the level of the harmonic or weighted desired frequency band by detecting the level of the digital audio signal. It is characterized by having tracking means, and the desired frequency weighted by higher harmonics that prevent or reduce aliasing noise in the correction of the high frequency range component that exceeds the upper limit of the high frequency range of the playback frequency of the digital audio signal The band is taken out, and the level detected from the digital audio signal is used to adjust the level of the desired frequency band that is harmonic or weighted and added to the digital audio signal, thereby improving the audibility. .
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0016]
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a block diagram of an audio signal reproducing apparatus according to
[0017]
The operation of the audio signal reproducing apparatus configured as described above will be described below. For the sake of explanation, the digital audio a is assumed to be a compressed digital audio signal of ATRAC3 (LP4) as an example, and is assumed to have a sampling frequency fs = 44 kHz (hence the Nyquist frequency fn = 22 kHz) and a high frequency upper limit frequency fmax = 12 kHz. In addition, the harmonics generated by the half-wave rectifier 3 generate even-order harmonics in an infinite series. However, in order to avoid complicated explanation, the description will be made mainly assuming that secondary harmonics are generated. Actually, the spectrum of the harmonics generated by the half-wave rectifier 3 is reduced to the second order as the order becomes higher with the second harmonic being the maximum. Therefore, it can be considered that the fourth and higher harmonics are sufficiently smaller than the second harmonic. Further, the LPF 5 has a Nyquist frequency fn and the half-wave rectifier 3 mainly generates a second harmonic, and as an example, has a steep attenuation characteristic in which the cutoff frequency fc is one half of the Nyquist frequency fn. Assume that it is an LPF.
[0018]
First, the digital audio signal a which is an original signal is input to the LPF 5 and a frequency of 1/2 fn or higher is removed, and a signal in a frequency band of 1/2 fn or lower is output. The output of the LPF 5 is input to the half-wave rectifier 3 to generate a harmonic for a signal in a frequency band of 1/2 fn or less (however, the output includes a fundamental wave and a DC component in addition to the harmonic).
[0019]
The harmonics (including fundamental wave and DC component) output from the half-wave rectifier 3 are input to the harmonic adjustment means 4 to remove the frequency band overlapping with the original signal (digital audio signal a), level adjustment, etc. And output as a high-frequency additional signal b. The high frequency additional signal b and the digital audio signal a are added by the adder 2 and output as a reproduction signal c. Also, an image diagram of the spectrum of the intermediate output is shown in FIG.
[0020]
As described above, according to the present embodiment, by using the LPF 5 as means for preventing or reducing aliasing noise, the input to the half-wave rectifier 3 is limited to a frequency band equal to or less than ½ fn. Aliasing noise is prevented for the secondary harmonic generated by the wave rectifier 3, and since the harmonic generated by the half-wave rectifier 3 is mainly the secondary harmonic, aliasing can be significantly reduced. Therefore, by using the LPF 5 as a means for preventing or reducing aliasing noise, a high frequency component that has been lost by being limited to a predetermined band by compression or the like is used as a source of the digital audio signal a limited to the predetermined band. In addition, harmonic components exceeding the upper limit of the high sound range with reduced aliasing noise can be generated, and correction to a more natural sound can be performed.
[0021]
(Embodiment 2)
Next, FIG. 2 shows a block diagram of an audio signal reproducing apparatus according to the second embodiment. In FIG. 2, components having the same reference numerals as those in FIG. Reference numeral 6 denotes a bandpass filter (hereinafter abbreviated as BPF) as harmonic adjustment means, which extracts a frequency band equal to or higher than the frequency of the digital audio signal a from the harmonic generated by the half-wave rectifier 3 and outputs it as a high-frequency additional signal b. .
[0022]
The operation of the audio signal reproducing apparatus configured as described above will be described below. For the sake of explanation, the digital audio a and the LPF 5 use the same example as in the first embodiment. That is, the digital audio a is, for example, a compressed digital audio signal of ATRAC3 (LP4), and the LPF 5 has, for example, a steep attenuation characteristic in which the cutoff frequency fc is half of the Nyquist frequency fn. To do. Moreover, the harmonics generated by the half-wave rectifier 3 will be described assuming that they generate mainly second-order harmonics, as in the first embodiment.
[0023]
The difference from the first embodiment is that the harmonics (including the fundamental wave and DC component) output from the half-wave rectifier 3 are first input to the BPF 6 and the frequency band overlapping the original signal (digital audio signal a) is removed. And output as a high frequency additional signal b. The high frequency additional signal b and the digital audio signal a are added by the adder 2 and output as a reproduction signal c. An image of the spectrum of the intermediate output is shown in FIG.
[0024]
As described above, this embodiment can provide the same operations and effects as those of the first embodiment. In this embodiment, the BPF 6 is configured at the subsequent stage of the half-wave rectifier 3, but instead of the half-wave rectifier 3, a full-wave rectifier that does not generate a fundamental wave and a harmonic generation unit configured to cut a DC component are used. And an HPF that removes a frequency of 1/2 fmax or less, for example, before the harmonic generation means, and the harmonics output from the harmonic generation means overlap the original signal (digital audio signal a). If the adjustment is made so as not to output, an effect similar to that of BPF 6 can be obtained without using BPF 6. Therefore, the position of the harmonic adjustment means is not limited to the subsequent stage of the harmonic generation means.
[0025]
(Embodiment 3)
Embodiment 3 of the present invention will be described. FIG. 2 is also a block diagram of the audio signal reproduction device according to the third embodiment. The difference from the second embodiment is that
The BPF 6 not only extracts a frequency band higher than the frequency of the digital audio signal a from the harmonics generated by the half-wave rectifier 3, but also outputs it as a high-frequency additional signal b weighted by 1 / f. . For example, if the configuration of the BPF 6 is an HPF and LPF configuration, the HPF is a filter with a steep cutoff frequency fmax, and the LPF is a filter with a gentle slope cutoff frequency fmax. The above frequency band can be extracted.
[0026]
The operation of the audio signal reproducing apparatus configured as described above will be described below. For the sake of explanation, digital audio a and LPF 5 use the same example as in the first or second embodiment. Further, the harmonics generated by the half-wave rectifier 3 will be described as generating mainly second-order harmonics, as in the first or second embodiment.
[0027]
The difference from the second embodiment is that, as described above, the harmonics (including the fundamental wave and the DC component) output from the half-wave rectifier 3 are input to the BPF 6 and overlap the original signal (digital audio signal a). The band is removed, and further weighted and output as a high-frequency additional signal b. The high frequency additional signal b and the digital audio signal a are added by the adder 2 and output as a reproduction signal c. An image diagram of the spectrum of the intermediate output is shown in FIG.
[0028]
As described above, this embodiment can provide the same operations and effects as those of the first or second embodiment.
[0029]
(Embodiment 4)
FIG. 5 is a block diagram of an audio signal reproducing apparatus according to the fourth embodiment. In FIG. 5, components having the same reference numerals as those in FIG. The BPF 6 may be weighted or not. A level detector 7 detects the amplitude level of the input signal. A level adjuster 8 adjusts the level of the other input signal according to the input from the level detector 7 and outputs it.
[0030]
The operation of the audio signal reproducing apparatus configured as described above will be described below. For the sake of explanation, the digital audio a and the anti-aliasing filter 5 use the same examples as in the first, second, or third embodiment. Further, the harmonics generated by the half-wave rectifier 3 will be described assuming that second harmonics are mainly generated as in the first to third embodiments.
[0031]
The difference from Embodiment 2 or 3 is that the harmonics (including fundamental wave and DC component) output from the half-wave rectifier are input to BPF 6 and the frequency band overlapping the original signal (digital audio signal a) is removed. The harmonics are input to level adjustment 8. On the other hand, the level detection 7 detects the level from the digital audio signal a and inputs it to the level adjustment 8.
[0032]
The harmonic whose level is adjusted by the level adjustment 8 is output as the high-frequency additional signal b. The high frequency additional signal b and the digital audio signal a are added by the adder 2 and output as a reproduction signal c. An image diagram of the spectrum of the intermediate output is shown in FIG. FIG. 8 shows an image diagram of a spectrum when a frequency band weighted by BPF is taken out.
[0033]
In the present embodiment, the level of the output of the BPF 6 is adjusted by the level adjuster 8. However, as shown in FIG. 6, after adjusting the level of the output of the half-wave rectifier, the necessary frequency band is extracted by the BPF 6. Changing the value does not change the effect.
[0034]
As described above, according to the present embodiment, by using the LPF 5 as a means for preventing or reducing aliasing noise, by limiting the input to the half-wave rectifier 3 to a frequency band of 1/2 fn or less, Aliasing noise is prevented with respect to the secondary harmonic generated by the half-wave rectifier 3, and since the harmonic generated by the half-wave rectifier 3 is mainly the secondary harmonic, aliasing can be significantly reduced. Therefore, by using the LPF 5 as a means for preventing or reducing aliasing noise, a high frequency component that has been lost by being limited to a predetermined band by compression or the like is used as a source of the digital audio signal a limited to the predetermined band. In addition, harmonic components exceeding the upper limit of the high sound range with reduced aliasing noise can be generated, and correction to a more natural sound can be performed.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a high frequency component that has been lost due to compression or the like being limited to a predetermined band is generated and corrected based on a digital audio signal limited to the predetermined band. In the above, the means for preventing or reducing aliasing noise is used in the preceding stage of the harmonic generator to prevent and reduce aliasing noise generated when generating harmonics from the digital audio signal. Thereby, an advantageous effect of reproducing the sound more naturally is obtained by correcting the reproduction signal with the harmonic component exceeding the upper limit of the higher harmonic range having no aliasing noise.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an audio signal reproducing apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram of an audio signal reproducing apparatus according to second and third embodiments of the present invention. Fig. 4 is a spectrum diagram of an audio signal reproducing device according to the second embodiment. Fig. 4 is a spectrum diagram of an audio signal reproducing device according to the third embodiment of the present invention. Fig. 5 is an audio signal reproducing device according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 6 is a block diagram of a second audio signal reproducing device according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 7 is a spectrum diagram (BPF weighting) of the audio signal reproducing device according to the fourth embodiment of the present invention. Nothing)
FIG. 8 is a spectrum diagram of the audio signal reproducing device according to the fourth embodiment of the present invention (with BPF weighting).
FIG. 9 is a block diagram of a conventional audio signal reproducing apparatus. FIG. 10 is a spectrum diagram of a conventional audio signal reproducing apparatus.
1 High-frequency additional signal generator 2 Adder 3 Half-wave rectifier 4 Harmonic adjustment means 5 LPF
6 BPF
7 level detector 8 level adjuster a digital audio signal b high frequency additional signal c reproduction signal
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KR101435827B1 (en) | 2008-01-16 | 2014-08-29 | 엘지전자 주식회사 | A method and apparatus for processing a audio signal |
CN111863006A (en) * | 2019-04-30 | 2020-10-30 | 华为技术有限公司 | Audio signal processing method, audio signal processing device and earphone |
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2003
- 2003-07-07 JP JP2003192652A patent/JP2005033245A/en active Pending
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