JP2005502094A - 周期的信号のサブハーモニックを作成する方法及び回路 - Google Patents
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- H03B21/00—Generation of oscillations by combining unmodulated signals of different frequencies
Abstract
本発明は、周期的信号(100)のサブハーモニックを発生する方法及び回路(500)に関する。例えばオーディオ信号の低音強調に対する周期的信号のサブハーモニックを発生する従来の方法は、かなりのアーチファクトを作り出す。これは、音色、すなわちオーディオ信号のカラーに影響する。本発明は、元のオーディオ信号に加えられて低音強調を伴う一層自然な音響信号を発生させるような周期的信号(100)のサブハーモニックを発生する方法を提供する。本発明の第1の実施例において、信号(100)は、この信号の振幅が第2の既定レベルよりも大きいとき、この信号の各第2の周期において第1の既定レベル(a)でクリッピングされる。本発明の第2の実施例において、前記信号は、この信号レベルが第1の既定のレベルを超過するならば、各第1の周期において第2のレベルでクリッピングされ、前記信号の各第2の周期において第3のレベルでクリッピングされる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも周期的信号のサブハーモニックを作成する方法に関する。
【0002】
本発明は、少なくとも周期的信号のサブハーモニックを発生させる回路にも関する。
【0003】
本発明は更に、少なくとも周期的信号のサブハーモニックを発生させる回路を有する、オーディオ信号を再生する装置に関する。
【0004】
本発明は更に、プロセッサにより実行されることが可能であり、このプロセッサが少なくとも周期的信号のサブハーモニックを発生することを可能にする命令を有する記録担体にも関する。
【0005】
【従来の技術】
上記方法の実施例は、米国特許番号US3,535,969号から既知である。この文献は、楽器の電子的音色を処理する回路を開示し、この回路は、周期的な入力信号に関して該入力信号の周波数の半分又は1/4である周波数で周期的な出力信号を発生させる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
この既知の方法は、望ましくないアーチファクトを伴って出力信号が発生するという欠点を有する。これは処理された音響信号の品質に影響する。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記望ましくないアーチファクトの少なくとも一部を除去することが本発明の目的である。
【0008】
本発明によれば、本目的は、信号の振幅が既定のレベルよりも大きい場合にのみ、サブハーモニックが作成されることにより達成される。
【0009】
信号の弱い部分のサブハーモニックではなく信号の強い部分のみのサブハーモニックを発生させることによって、本発明を例えば低音強処理に使用する時、強調された信号の遅れ(ラグ)が長くなり過ぎることが防止される。
【0010】
本発明による方法の実施例は、当該信号が偶数周期においては第1のレベルでクリッピングされ、奇数周期においては第2のレベルでクリッピングされることを特徴とする。
【0011】
本実施例は、2つの変数を選択する自由度があるので、低音強調に関する異なる特性が異なる強さを持つ信号に対し選択されることが可能である利点を有する。
【0012】
本発明による方法の実施例は、周期的信号の振幅が既定の他のレベルよりも大きい場合、前記方法は、サブハーモニックの高調波を発生するステップを有することを特徴とする。
【0013】
本実施例は、広がるスペクトルによるオーディオ信号の低音強調は、低調波の発生中に、これら低調波の高調波も発生するとき良い結果をもたらすことが分かる利点を有する。
【0014】
本発明による回路は、信号の振幅が既定のレベルよりも高い場合にのみ、前記回路がこの信号のサブハーモニックを発生させるのに適することを特徴とする。
【0015】
本発明による装置は、この装置が本発明による回路を有することを特徴とする。
【0016】
本発明によるプロセッサによって実行されることが可能な命令を有する記録担体は、これら命令がプロセッサに本発明による方法を実施することを可能にすることを特徴とする。
【0017】
本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載される実施例から明白であり、これら実施例を参照して説明する。
【0018】
【発明の実施の形態】
図1Aは、周期T[s]及び周波数1/T[Hz]を有する元の周期的信号100を示す。図1B、図1C及び図1Dは、本発明による方法の実施例を示す。
【0019】
図1Bは、元の周期的信号100の振幅が既定の第1のレベルaよりも大きい場合、元の周期的信号100の低調波を作る方法の実施例を示す。この実施例によれば、元の周期的信号は、第1の周期115において既定の第1のレベルaでクリッピングされ、第2の周期116において既定の第2のレベルbでクリッピングされる。このようにして、第1のサブハーモニック信号110は、元の周期的信号100の周波数の半分の周波数で得られる。加えて、本発明による方法のこの実施例において、第1のサブハーモニック信号110の高調波が発生する。異なるサブハーモニックの振幅の値は、a1が発生したサブハーモニックの振幅という関係(1)により与えられる。振幅関係(1)を設定するとき、第1のプロセッサ信号110の波形は、第1の周期115の間に既定の第1のレベルaを持ち、第2の周期116の間に既定の第2のレベルを持つ矩形波により近似される。これによって、関係(1)は、単なる近似である。
【数1】
【0020】
本発明による方法の好ましい実施例において、信号がクリッピングされなければならないか、又はクリッピングされる必要はないかの決定は、信号(100)の零交差(zero−crossing)の数を数えることにより行われる。例えば、第1の処理信号がクリッピングされるレベルは、各第2の零交差において変化する。本発明による方法の他の実施例において、信号がクリッピングされるレベルは代わりに、第3、第4又はそれ以上の零交差において変化してもよい。
【0021】
図1Cは、元の周期的信号の振幅が既定の第1のレベルaよりも小さく、且つ既定の第2のレベルbよりも大きい場合、元の周期的信号100の周波数の半分の周波数で元の周期的信号100の周期的信号を作成する方法の他の実施例を示す。この実施例によれば、元の周期的信号は、第1の周期115においてクリッピングされず、第2の周期116において第2の既定のレベルbでクリッピングされる。このようにして、第2のサブハーモニック信号120は、元の周期的信号100の半分の周波数で得られる。更に、前記方法のこの実施例において、第1の処理信号120の高調波が発生する。
【0022】
しかしながら、第2のサブハーモニック信号120の高調波と、第2のサブハーモニック信号120の基本ハーモニック(fundamental harmonic)との間の比は、第1の処理信号110の高調波と、第1の処理信号110の基本ハーモニックとの間の比よりも小さい。これは、本方法が低音を強調するのに使用される場合、発生される音は、高調波と基本ハーモニックとの間の比が異なる振幅を持つ信号に対し等しくなる場合よりも一層自然に聞こえる。
【0023】
図1Dは、第2の既定のレベルbよりも小さい振幅を持つ周期的信号130を示す。他の周期的信号130の振幅が第2の既定のレベルbよりも小さいので、周期的信号130のサブハーモニックは発生しない。
【0024】
図2Aは、期間T[s]を持つ周期及び周波数1/T[Hz]による元の周期的信号200を示す。元の周期的信号200の振幅は、既定の第1のレベルaよりも大きい。図2B、図2C及び図2Dは、本発明による方法の他の実施例を説明する別個の波形を示す。
【0025】
図2Bは、実線で示される第1の処理信号210を示し、これは図1Bを参照して説明された方法の実施例に従って元の周期的信号200を処理することにより得られる。図2Cは、同様の方法で得られる、実線で示される第2の処理信号220を示し、この方法において既定の第1のレベルaでのクリッピングは既定の第2のレベルbでのクリッピングに及びその反対に置き換えられている。T[s]の時間間隔だけ第1の処理信号210を遅らせることにより第1の処理信号210から第2の処理信号220を得ることが代わりに可能である。しかしながら、この実施例は多くの欠点を持っている。大きな問題の1つは、間隔Tが事前に知らないことである。この間隔Tをトレース(trace)することが大変困難である。この間隔Tも時系列であり、これは時系列の遅延を必要とする。
【0026】
その後、第1の処理信号210は、本発明による方法の実施例に従って第2の処理信号220から減算される。このようにして、実線で示される第3の処理信号230が得られる。第3の処理信号230は、元の周期的信号200の基本ハーモニックの周波数の半分の周波数において基本ハーモニックを持つ。サブハーモニック及びこのサブハーモニックの奇数のサブハーモニックは、図1を参照して説明された方法と比べ、偶数のサブハーモニックに対し相対的にかなり強力である。これは、関係(1)に関してチェックされることができる。それは最終結果に好ましい効果を有する。
【0027】
図3及び図4は、ぞれぞれ、元の周期的信号の振幅が既定の第1のレベルaよりも小さく、既定の第2のレベルbよりも大きい場合(図3)、及び元の周期的信号の振幅が既定の第2のレベルbよりも小さい場合(図4)に、元の周期的信号に対する本発明による方法の同じ実施例を説明するための異なる波形を示す。
【0028】
図3Aは、時間間隔T[s] を持つ周期及び周波数1/T[Hz] による元の周波数信号300を示す。この元の周期的信号300の振幅は、既定の第1のレベルaよりも小さく、既定の第2のレベルbよりも大きい。
【0029】
図3Bは、実線で示される第1の処理信号310を示し、これは、図1を参照して説明された方法の実施例に従って、元の周期的信号300を処理することにより得られる。図3Cは、同様の方法で得られる、実線で示される第2の処理信号320を示し、この方法において既定の第1のレベルaでのクリッピングは既定の第2のレベルbでのクリッピングに及びその反対に置き換えられている。T[s]の時間間隔だけ前記第1の処理信号310を遅らせることにより、この第1の処理信号310から第2の処理信号320を得ることも代わりに可能である。次いで、この第1の処理信号310は、本発明による方法の実施例に従って、第2の処理信号320から減算される。このようにして、実線で示される第3の処理信号330が得られる。この第3の処理信号330は、元の周期的信号300の基本ハーモニックの周波数の半分の周波数において基本ハーモニックを有する。
【0030】
図4Aは、時間間隔T[s]を持つ周期及び周波数1/T[Hz]による元の周波数400を示す。この元の周期的信号400の振幅は、既定の第2のレベルbよりも小さい。
【0031】
図4Bは、実線で示される第1の処理信号410を示し、これは、図1を参照して説明された方法に従って、元の周期的信号400を処理することにより得られる。元の周期的信号の振幅が既定の第2のレベルよりも小さいので、この第1の処理信号は、元の周期的信号400に等しい。これは第2の処理信号420にも当てはまる。続いて、第1の処理信号410は、本発明による方法の実施例に従って、第2の処理信号420から減算される。このようにして、実線で示される第3の処理信号430が得られる。これら第1の処理信号410と第2の処理信号420とは等しいので、第3の処理信号430は0に等しい。
【0032】
本発明の好ましい実施例において、第1の処理信号410と第2の処理信号420との振幅は等しい。本発明の他の実施例において、これら2つの信号のうち少なくとも1つは、第3の処理信号430が0と等しくならないように、増幅又は減衰される。
【0033】
本発明による方法の好ましい実施例において、クリッピングが起こらなければならない信号の振幅のしきい値は、クリッピングレベルに等しい。しかしながら、これらの値が一致しないことも代替的に可能である。この場合、振幅が第2の既定のレベルよりも大きいとき、信号は第1の既定のレベルでクリッピングされる。本発明の他の実施例において、クリッピングされなければならない信号の振幅のしきい値及びクリッピングが起こるレベルは調節可能である。
【0034】
本発明の更に他の実施例において、異なるレベルの値は、元の周期的信号(100)の振幅から得られる。記載される方法は、元の周期的信号がDC成分を持たないとき、最もよく作用する。従って、信号が処理される前に、この信号から起こり得るDC成分を除去することを勧める。
【0035】
図5は、図1を参照して示される、本発明による方法を実施する回路の実施例として回路500を示す。この回路500は、振幅検出器505、クリッピング手段510、零交差検出器520及びカウンティング手段530を有する。元の周期的信号がこの回路500の入力部501に与えられる。零交差検出器520において、この信号はそれ自体は既知である方法により零交差において試験される。入力部501に与えられる元の周期的信号における零交差の場合、零交差検出器520はカウンティング手段530に信号を供給する。このカウンティング手段530は、入力部501に与えられる元の周期的信号がクリッピングされなければならない又はクリッピングされる必要がないかをクリッピング手段510に知らせる。これは、第2の零交差、又は第3、第4、第5若しくはそれ以上の零交差の後に起こってもよい。他の実施例において、カウンティング手段530は、元の周期的信号がどのレベルでクリッピングされなければならないかをクリッピング手段530に示す。元の周期的信号の振幅は、振幅メータ505において計測される。その上、この測定された振幅を参照して、元の周期的信号がクリッピングされるかが決められる。オプションの代替品は、クリッピングレベル及び/又は元の周期的信号がクリッピングされなければならないしきい値が調節されることが可能な供給チャンネル540である。このようにして、周期的信号に対する期間毎に、周期的信号がクリッピングされるか、及びどのレベルでクリッピングされるかを回路500で示されることができる。
【0036】
図6は、図2Aを参照して説明された方法を4Dによって実施する回路の他の実施例として回路600を示す。回路600は、第1のハーモニック発生器610、第2のハーモニック発生器620及び減算手段630を有する。第1のハーモニック発生器610及び第2のハーモニック発生器620の動作は、図2を参照して説明されている。元の周期的信号200がこの回路600の入力部601を介して、第1のハーモニック発生器610及び第2のハーモニック発生器620に与えられる場合、第1のハーモニック発生器610は、第1の処理信号210を発生し、第2のハーモニック発生器620は、第2の処理信号220を発生する。減算手段630は、第2のハーモニック発生器620の出力信号から第1のハーモニック発生器610の出力信号を減算する。第1のハーモニック発生器610の出力信号が第2のハーモニック発生器620の出力信号から減算される又は逆である。これは、本発明の範囲から離れてはいない。本発明による回路の他の実施例において、回路600は、第1のハーモニック発生器610を第2のハーモニック発生器620と同期させるための同期手段640も有する。
【0037】
図7は、本発明を用いる可能性として回路700を示す。この回路700は、ローパスフィルタ710、ハーモニック発生器720、バンドパスフィルタ730及び加算手段740を有する。入力信号701は、この回路700の入力部に与えられる。示される実施例において、ローパスフィルタ710は、120Hzまでの入力信号701の周波数のみを通す。120Hzまでの入力信号701の周波数を有する第1の中間信号702がハーモニック発生器720に与えられる。前記周波数は単なる例であり、代わりに異なる値を選択することも可能であることは当業者には明らかである。これは本発明の範囲から外れることはない。ハーモニック発生器720は、本発明による方法を用いて中間信号702におけるハーモニックの低調波と高調波とを発生する。ハーモニック発生器720は、バンドパスフィルタ730に与えられる第2の中間信号703を発生する。このバンドパスフィルタ730は、第2の中間信号から望ましくないハーモニックを除去する。これらは、回路700を含むシステムによって再現されることができない低調波であってもよい。しかしながら、バンドパスフィルタ730は、このバンドパスフィルタ730により伝えられる第2の中間信号のハーモニックが調節可能であるようにして適応されてもよい。バンドパスフィルタ730の出力部において、第3の中間信号704は、加算手段740に与えられる。この加算手段740は、第3の中間信号を入力信号701に加える。このようにして、回路700は、出力信号705を発生する。この回路700は、ヨーロッパ特許公開公報第EP0 240 286号に記載されるようなアプリケーションに使用されてよい。
【0038】
本発明による回路がデジタル及びアナログの両方でもよいことが当業者には明らかである。
【0039】
本発明による回路の他の実施例において、回路700は、ローパスフィルタ710の代わりに、他のバンドパスフィルタを有する。この他のバンドパスフィルタは、好ましくは40Hzないし120Hzの周波数の信号成分を通す。
【0040】
回路700のバンドパスフィルタ730は、アクティブフィルタである。この場合、このアクティブフィルタは代わりに、パッシブフィルタと共に、増幅手段(図示せず)と直列に形成されてよい。この実施例が好まれる。増幅手段の増幅は好ましくは制御可能である。この制御は、前記増幅を出力信号に依存させることにより達成可能である。
【0041】
回路700の下方分岐における処理は、信号の遅延となる。回路700の上方分岐における元の信号が同じようにして遅れることを保証するために、遅延素子(図示せず)は、本発明による回路の他の実施例において、前記回路の上方分岐に組み込まれる。
【0042】
図8は、本発明による音声信号を再生する装置の実施例を示す。この装置は、入力手段801、出力手段802及び本発明による回路805を有するシステム803を有する。入力手段の可能な実施例は、RFアンテナ、SACD、DVD、CD、例えばMP3ファイルを備えたCD−ROM、テープ、レコード又は記録担体上の情報を光学若しくは電子信号に変換するのに適した装置の電子又は光学出力信号である。しかしながら、この列挙は当業者には明らかであるので限定的ではない。出力手段の可能な実施例は、CDバーナ(CD burner)、電気信号又はRF信号である。しかしながら、この列挙も当業者には明らかであるので限定的ではない。
【0043】
図9は、本発明による記録担体の実施例としてのディスケット910を示す。このディスケットは、プロセッサによって実行可能であり、このプロセッサが本発明による方法を実行可能である命令を有する。この記録担体910は、コンピュータ920に使用されてよい。これは、PCでもよいが、PDA(Personal Digital Assistant)又はUNIX(R)ワークステーションでもよい。コンピュータ920は、プロセッサ922に接続されるディスケットステーション921を有する。プロセッサ922は更に入力部924と出力部925とを持つ信号処理回路923にも接続されている。ディスケットステーション921は、前記ディスケット910から情報を読み取り、その情報をプロセッサ922に送る。この情報は、プロセッサ922により実行可能であり、プロセッサ922が信号処理回路923を介して、本発明による方法を用いて信号処理回路923の入力部924における入力信号を処理することを可能にする命令を有する。処理信号は次いで信号処理回路923の出力部925を介して、再生目的のスピーカ930に送られる。
【0044】
示される実施例において、本発明による記録担体は、ディスケットである。しかしながら、記録担体910は代わりに、CD−ROM又はフラッシュカードでもよいが、例えばインターネットのようなWANに結合される大容量記憶装置でもよい。しかしながら、本発明による記録担体の他の実施例も可能であり、これは本発明の範囲から外れてはいない。
【0045】
本発明の説明において、処理されるべき信号は、周期的信号として表される。しかしながら、本発明の方法及び回路のアプリケーションにおいて、処理されるべき信号は、例えば音楽又は音声である。この種の信号は、準周期的としばしば規定される。これが概ね純粋な周期的信号ではなくても、元の周期的信号100(図1)が例えば音楽又は音声信号でもよいことは当業者には明らかである。
【0046】
要約すると、本発明は、周期的信号(100)のサブハーモニックを発生する方法及び回路(500)に関する。例えばオーディオ信号の低音強調のための周期的信号のサブハーモニックを発生する従来の方法は、かなりのアーチファクトを作り出してしまう。これは、音色、オーディオ信号の音質に影響する。本発明は、低音強調を伴う一層自然なオーディオ信号を作成する、元のオーディオ信号に加えられる周期的信号のサブハーモニックを発生する方法を示す。本発明の第1の実施例において、信号(100)は、この信号の振幅が第2の既定レベルよりも大きいとき、この信号の各第2の周期において第1の既定レベル(a)でクリッピングされる。本発明の第2の実施例において、信号は、各第1の周期(115)において第2のレベル(a)でクリッピングされ、この信号のレベルが第1の既定レベルを超える場合、信号の各第2の周期において第3のレベル(b)でクリッピングされる。
【図面の簡単な説明】
【図1A】本発明による方法の実施例を説明する信号を示す。
【図1B】本発明による方法の実施例を説明する信号を示す。
【図1C】本発明による方法の実施例を説明する信号を示す。
【図1D】本発明による方法の実施例を説明する信号を示す。
【図2A】本発明による方法の他の実施例を説明する信号を示す。
【図2B】本発明による方法の他の実施例を説明する信号を示す。
【図2C】本発明による方法の他の実施例を説明する信号を示す。
【図2D】本発明による方法の他の実施例を説明する信号を示す。
【図3A】本発明による方法の他の実施例を説明する信号を示す。
【図3B】本発明による方法の他の実施例を説明する信号を示す。
【図3C】本発明による方法の他の実施例を説明する信号を示す。
【図3D】本発明による方法の他の実施例を説明する信号を示す。
【図4A】本発明による方法の他の実施例を説明する信号を示す。
【図4B】本発明による方法の他の実施例を説明する信号を示す。
【図4C】本発明による方法の他の実施例を説明する信号を示す。
【図4D】本発明による方法の他の実施例を説明する信号を示す。
【図5】本発明による回路の実施例を示す。
【図6】本発明による回路の他の実施例を示す。
【図7】本発明を使用する回路を説明する。
【図8】本発明による装置の実施例を示す。
【図9】本発明によるプロセッサにより実行されることができる命令を有する記録担体と、このプロセッサを有するコンピュータの概略的表示との実施例を示す。
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも周期的信号のサブハーモニックを作成する方法に関する。
【0002】
本発明は、少なくとも周期的信号のサブハーモニックを発生させる回路にも関する。
【0003】
本発明は更に、少なくとも周期的信号のサブハーモニックを発生させる回路を有する、オーディオ信号を再生する装置に関する。
【0004】
本発明は更に、プロセッサにより実行されることが可能であり、このプロセッサが少なくとも周期的信号のサブハーモニックを発生することを可能にする命令を有する記録担体にも関する。
【0005】
【従来の技術】
上記方法の実施例は、米国特許番号US3,535,969号から既知である。この文献は、楽器の電子的音色を処理する回路を開示し、この回路は、周期的な入力信号に関して該入力信号の周波数の半分又は1/4である周波数で周期的な出力信号を発生させる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
この既知の方法は、望ましくないアーチファクトを伴って出力信号が発生するという欠点を有する。これは処理された音響信号の品質に影響する。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記望ましくないアーチファクトの少なくとも一部を除去することが本発明の目的である。
【0008】
本発明によれば、本目的は、信号の振幅が既定のレベルよりも大きい場合にのみ、サブハーモニックが作成されることにより達成される。
【0009】
信号の弱い部分のサブハーモニックではなく信号の強い部分のみのサブハーモニックを発生させることによって、本発明を例えば低音強処理に使用する時、強調された信号の遅れ(ラグ)が長くなり過ぎることが防止される。
【0010】
本発明による方法の実施例は、当該信号が偶数周期においては第1のレベルでクリッピングされ、奇数周期においては第2のレベルでクリッピングされることを特徴とする。
【0011】
本実施例は、2つの変数を選択する自由度があるので、低音強調に関する異なる特性が異なる強さを持つ信号に対し選択されることが可能である利点を有する。
【0012】
本発明による方法の実施例は、周期的信号の振幅が既定の他のレベルよりも大きい場合、前記方法は、サブハーモニックの高調波を発生するステップを有することを特徴とする。
【0013】
本実施例は、広がるスペクトルによるオーディオ信号の低音強調は、低調波の発生中に、これら低調波の高調波も発生するとき良い結果をもたらすことが分かる利点を有する。
【0014】
本発明による回路は、信号の振幅が既定のレベルよりも高い場合にのみ、前記回路がこの信号のサブハーモニックを発生させるのに適することを特徴とする。
【0015】
本発明による装置は、この装置が本発明による回路を有することを特徴とする。
【0016】
本発明によるプロセッサによって実行されることが可能な命令を有する記録担体は、これら命令がプロセッサに本発明による方法を実施することを可能にすることを特徴とする。
【0017】
本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載される実施例から明白であり、これら実施例を参照して説明する。
【0018】
【発明の実施の形態】
図1Aは、周期T[s]及び周波数1/T[Hz]を有する元の周期的信号100を示す。図1B、図1C及び図1Dは、本発明による方法の実施例を示す。
【0019】
図1Bは、元の周期的信号100の振幅が既定の第1のレベルaよりも大きい場合、元の周期的信号100の低調波を作る方法の実施例を示す。この実施例によれば、元の周期的信号は、第1の周期115において既定の第1のレベルaでクリッピングされ、第2の周期116において既定の第2のレベルbでクリッピングされる。このようにして、第1のサブハーモニック信号110は、元の周期的信号100の周波数の半分の周波数で得られる。加えて、本発明による方法のこの実施例において、第1のサブハーモニック信号110の高調波が発生する。異なるサブハーモニックの振幅の値は、a1が発生したサブハーモニックの振幅という関係(1)により与えられる。振幅関係(1)を設定するとき、第1のプロセッサ信号110の波形は、第1の周期115の間に既定の第1のレベルaを持ち、第2の周期116の間に既定の第2のレベルを持つ矩形波により近似される。これによって、関係(1)は、単なる近似である。
【数1】
【0020】
本発明による方法の好ましい実施例において、信号がクリッピングされなければならないか、又はクリッピングされる必要はないかの決定は、信号(100)の零交差(zero−crossing)の数を数えることにより行われる。例えば、第1の処理信号がクリッピングされるレベルは、各第2の零交差において変化する。本発明による方法の他の実施例において、信号がクリッピングされるレベルは代わりに、第3、第4又はそれ以上の零交差において変化してもよい。
【0021】
図1Cは、元の周期的信号の振幅が既定の第1のレベルaよりも小さく、且つ既定の第2のレベルbよりも大きい場合、元の周期的信号100の周波数の半分の周波数で元の周期的信号100の周期的信号を作成する方法の他の実施例を示す。この実施例によれば、元の周期的信号は、第1の周期115においてクリッピングされず、第2の周期116において第2の既定のレベルbでクリッピングされる。このようにして、第2のサブハーモニック信号120は、元の周期的信号100の半分の周波数で得られる。更に、前記方法のこの実施例において、第1の処理信号120の高調波が発生する。
【0022】
しかしながら、第2のサブハーモニック信号120の高調波と、第2のサブハーモニック信号120の基本ハーモニック(fundamental harmonic)との間の比は、第1の処理信号110の高調波と、第1の処理信号110の基本ハーモニックとの間の比よりも小さい。これは、本方法が低音を強調するのに使用される場合、発生される音は、高調波と基本ハーモニックとの間の比が異なる振幅を持つ信号に対し等しくなる場合よりも一層自然に聞こえる。
【0023】
図1Dは、第2の既定のレベルbよりも小さい振幅を持つ周期的信号130を示す。他の周期的信号130の振幅が第2の既定のレベルbよりも小さいので、周期的信号130のサブハーモニックは発生しない。
【0024】
図2Aは、期間T[s]を持つ周期及び周波数1/T[Hz]による元の周期的信号200を示す。元の周期的信号200の振幅は、既定の第1のレベルaよりも大きい。図2B、図2C及び図2Dは、本発明による方法の他の実施例を説明する別個の波形を示す。
【0025】
図2Bは、実線で示される第1の処理信号210を示し、これは図1Bを参照して説明された方法の実施例に従って元の周期的信号200を処理することにより得られる。図2Cは、同様の方法で得られる、実線で示される第2の処理信号220を示し、この方法において既定の第1のレベルaでのクリッピングは既定の第2のレベルbでのクリッピングに及びその反対に置き換えられている。T[s]の時間間隔だけ第1の処理信号210を遅らせることにより第1の処理信号210から第2の処理信号220を得ることが代わりに可能である。しかしながら、この実施例は多くの欠点を持っている。大きな問題の1つは、間隔Tが事前に知らないことである。この間隔Tをトレース(trace)することが大変困難である。この間隔Tも時系列であり、これは時系列の遅延を必要とする。
【0026】
その後、第1の処理信号210は、本発明による方法の実施例に従って第2の処理信号220から減算される。このようにして、実線で示される第3の処理信号230が得られる。第3の処理信号230は、元の周期的信号200の基本ハーモニックの周波数の半分の周波数において基本ハーモニックを持つ。サブハーモニック及びこのサブハーモニックの奇数のサブハーモニックは、図1を参照して説明された方法と比べ、偶数のサブハーモニックに対し相対的にかなり強力である。これは、関係(1)に関してチェックされることができる。それは最終結果に好ましい効果を有する。
【0027】
図3及び図4は、ぞれぞれ、元の周期的信号の振幅が既定の第1のレベルaよりも小さく、既定の第2のレベルbよりも大きい場合(図3)、及び元の周期的信号の振幅が既定の第2のレベルbよりも小さい場合(図4)に、元の周期的信号に対する本発明による方法の同じ実施例を説明するための異なる波形を示す。
【0028】
図3Aは、時間間隔T[s] を持つ周期及び周波数1/T[Hz] による元の周波数信号300を示す。この元の周期的信号300の振幅は、既定の第1のレベルaよりも小さく、既定の第2のレベルbよりも大きい。
【0029】
図3Bは、実線で示される第1の処理信号310を示し、これは、図1を参照して説明された方法の実施例に従って、元の周期的信号300を処理することにより得られる。図3Cは、同様の方法で得られる、実線で示される第2の処理信号320を示し、この方法において既定の第1のレベルaでのクリッピングは既定の第2のレベルbでのクリッピングに及びその反対に置き換えられている。T[s]の時間間隔だけ前記第1の処理信号310を遅らせることにより、この第1の処理信号310から第2の処理信号320を得ることも代わりに可能である。次いで、この第1の処理信号310は、本発明による方法の実施例に従って、第2の処理信号320から減算される。このようにして、実線で示される第3の処理信号330が得られる。この第3の処理信号330は、元の周期的信号300の基本ハーモニックの周波数の半分の周波数において基本ハーモニックを有する。
【0030】
図4Aは、時間間隔T[s]を持つ周期及び周波数1/T[Hz]による元の周波数400を示す。この元の周期的信号400の振幅は、既定の第2のレベルbよりも小さい。
【0031】
図4Bは、実線で示される第1の処理信号410を示し、これは、図1を参照して説明された方法に従って、元の周期的信号400を処理することにより得られる。元の周期的信号の振幅が既定の第2のレベルよりも小さいので、この第1の処理信号は、元の周期的信号400に等しい。これは第2の処理信号420にも当てはまる。続いて、第1の処理信号410は、本発明による方法の実施例に従って、第2の処理信号420から減算される。このようにして、実線で示される第3の処理信号430が得られる。これら第1の処理信号410と第2の処理信号420とは等しいので、第3の処理信号430は0に等しい。
【0032】
本発明の好ましい実施例において、第1の処理信号410と第2の処理信号420との振幅は等しい。本発明の他の実施例において、これら2つの信号のうち少なくとも1つは、第3の処理信号430が0と等しくならないように、増幅又は減衰される。
【0033】
本発明による方法の好ましい実施例において、クリッピングが起こらなければならない信号の振幅のしきい値は、クリッピングレベルに等しい。しかしながら、これらの値が一致しないことも代替的に可能である。この場合、振幅が第2の既定のレベルよりも大きいとき、信号は第1の既定のレベルでクリッピングされる。本発明の他の実施例において、クリッピングされなければならない信号の振幅のしきい値及びクリッピングが起こるレベルは調節可能である。
【0034】
本発明の更に他の実施例において、異なるレベルの値は、元の周期的信号(100)の振幅から得られる。記載される方法は、元の周期的信号がDC成分を持たないとき、最もよく作用する。従って、信号が処理される前に、この信号から起こり得るDC成分を除去することを勧める。
【0035】
図5は、図1を参照して示される、本発明による方法を実施する回路の実施例として回路500を示す。この回路500は、振幅検出器505、クリッピング手段510、零交差検出器520及びカウンティング手段530を有する。元の周期的信号がこの回路500の入力部501に与えられる。零交差検出器520において、この信号はそれ自体は既知である方法により零交差において試験される。入力部501に与えられる元の周期的信号における零交差の場合、零交差検出器520はカウンティング手段530に信号を供給する。このカウンティング手段530は、入力部501に与えられる元の周期的信号がクリッピングされなければならない又はクリッピングされる必要がないかをクリッピング手段510に知らせる。これは、第2の零交差、又は第3、第4、第5若しくはそれ以上の零交差の後に起こってもよい。他の実施例において、カウンティング手段530は、元の周期的信号がどのレベルでクリッピングされなければならないかをクリッピング手段530に示す。元の周期的信号の振幅は、振幅メータ505において計測される。その上、この測定された振幅を参照して、元の周期的信号がクリッピングされるかが決められる。オプションの代替品は、クリッピングレベル及び/又は元の周期的信号がクリッピングされなければならないしきい値が調節されることが可能な供給チャンネル540である。このようにして、周期的信号に対する期間毎に、周期的信号がクリッピングされるか、及びどのレベルでクリッピングされるかを回路500で示されることができる。
【0036】
図6は、図2Aを参照して説明された方法を4Dによって実施する回路の他の実施例として回路600を示す。回路600は、第1のハーモニック発生器610、第2のハーモニック発生器620及び減算手段630を有する。第1のハーモニック発生器610及び第2のハーモニック発生器620の動作は、図2を参照して説明されている。元の周期的信号200がこの回路600の入力部601を介して、第1のハーモニック発生器610及び第2のハーモニック発生器620に与えられる場合、第1のハーモニック発生器610は、第1の処理信号210を発生し、第2のハーモニック発生器620は、第2の処理信号220を発生する。減算手段630は、第2のハーモニック発生器620の出力信号から第1のハーモニック発生器610の出力信号を減算する。第1のハーモニック発生器610の出力信号が第2のハーモニック発生器620の出力信号から減算される又は逆である。これは、本発明の範囲から離れてはいない。本発明による回路の他の実施例において、回路600は、第1のハーモニック発生器610を第2のハーモニック発生器620と同期させるための同期手段640も有する。
【0037】
図7は、本発明を用いる可能性として回路700を示す。この回路700は、ローパスフィルタ710、ハーモニック発生器720、バンドパスフィルタ730及び加算手段740を有する。入力信号701は、この回路700の入力部に与えられる。示される実施例において、ローパスフィルタ710は、120Hzまでの入力信号701の周波数のみを通す。120Hzまでの入力信号701の周波数を有する第1の中間信号702がハーモニック発生器720に与えられる。前記周波数は単なる例であり、代わりに異なる値を選択することも可能であることは当業者には明らかである。これは本発明の範囲から外れることはない。ハーモニック発生器720は、本発明による方法を用いて中間信号702におけるハーモニックの低調波と高調波とを発生する。ハーモニック発生器720は、バンドパスフィルタ730に与えられる第2の中間信号703を発生する。このバンドパスフィルタ730は、第2の中間信号から望ましくないハーモニックを除去する。これらは、回路700を含むシステムによって再現されることができない低調波であってもよい。しかしながら、バンドパスフィルタ730は、このバンドパスフィルタ730により伝えられる第2の中間信号のハーモニックが調節可能であるようにして適応されてもよい。バンドパスフィルタ730の出力部において、第3の中間信号704は、加算手段740に与えられる。この加算手段740は、第3の中間信号を入力信号701に加える。このようにして、回路700は、出力信号705を発生する。この回路700は、ヨーロッパ特許公開公報第EP0 240 286号に記載されるようなアプリケーションに使用されてよい。
【0038】
本発明による回路がデジタル及びアナログの両方でもよいことが当業者には明らかである。
【0039】
本発明による回路の他の実施例において、回路700は、ローパスフィルタ710の代わりに、他のバンドパスフィルタを有する。この他のバンドパスフィルタは、好ましくは40Hzないし120Hzの周波数の信号成分を通す。
【0040】
回路700のバンドパスフィルタ730は、アクティブフィルタである。この場合、このアクティブフィルタは代わりに、パッシブフィルタと共に、増幅手段(図示せず)と直列に形成されてよい。この実施例が好まれる。増幅手段の増幅は好ましくは制御可能である。この制御は、前記増幅を出力信号に依存させることにより達成可能である。
【0041】
回路700の下方分岐における処理は、信号の遅延となる。回路700の上方分岐における元の信号が同じようにして遅れることを保証するために、遅延素子(図示せず)は、本発明による回路の他の実施例において、前記回路の上方分岐に組み込まれる。
【0042】
図8は、本発明による音声信号を再生する装置の実施例を示す。この装置は、入力手段801、出力手段802及び本発明による回路805を有するシステム803を有する。入力手段の可能な実施例は、RFアンテナ、SACD、DVD、CD、例えばMP3ファイルを備えたCD−ROM、テープ、レコード又は記録担体上の情報を光学若しくは電子信号に変換するのに適した装置の電子又は光学出力信号である。しかしながら、この列挙は当業者には明らかであるので限定的ではない。出力手段の可能な実施例は、CDバーナ(CD burner)、電気信号又はRF信号である。しかしながら、この列挙も当業者には明らかであるので限定的ではない。
【0043】
図9は、本発明による記録担体の実施例としてのディスケット910を示す。このディスケットは、プロセッサによって実行可能であり、このプロセッサが本発明による方法を実行可能である命令を有する。この記録担体910は、コンピュータ920に使用されてよい。これは、PCでもよいが、PDA(Personal Digital Assistant)又はUNIX(R)ワークステーションでもよい。コンピュータ920は、プロセッサ922に接続されるディスケットステーション921を有する。プロセッサ922は更に入力部924と出力部925とを持つ信号処理回路923にも接続されている。ディスケットステーション921は、前記ディスケット910から情報を読み取り、その情報をプロセッサ922に送る。この情報は、プロセッサ922により実行可能であり、プロセッサ922が信号処理回路923を介して、本発明による方法を用いて信号処理回路923の入力部924における入力信号を処理することを可能にする命令を有する。処理信号は次いで信号処理回路923の出力部925を介して、再生目的のスピーカ930に送られる。
【0044】
示される実施例において、本発明による記録担体は、ディスケットである。しかしながら、記録担体910は代わりに、CD−ROM又はフラッシュカードでもよいが、例えばインターネットのようなWANに結合される大容量記憶装置でもよい。しかしながら、本発明による記録担体の他の実施例も可能であり、これは本発明の範囲から外れてはいない。
【0045】
本発明の説明において、処理されるべき信号は、周期的信号として表される。しかしながら、本発明の方法及び回路のアプリケーションにおいて、処理されるべき信号は、例えば音楽又は音声である。この種の信号は、準周期的としばしば規定される。これが概ね純粋な周期的信号ではなくても、元の周期的信号100(図1)が例えば音楽又は音声信号でもよいことは当業者には明らかである。
【0046】
要約すると、本発明は、周期的信号(100)のサブハーモニックを発生する方法及び回路(500)に関する。例えばオーディオ信号の低音強調のための周期的信号のサブハーモニックを発生する従来の方法は、かなりのアーチファクトを作り出してしまう。これは、音色、オーディオ信号の音質に影響する。本発明は、低音強調を伴う一層自然なオーディオ信号を作成する、元のオーディオ信号に加えられる周期的信号のサブハーモニックを発生する方法を示す。本発明の第1の実施例において、信号(100)は、この信号の振幅が第2の既定レベルよりも大きいとき、この信号の各第2の周期において第1の既定レベル(a)でクリッピングされる。本発明の第2の実施例において、信号は、各第1の周期(115)において第2のレベル(a)でクリッピングされ、この信号のレベルが第1の既定レベルを超える場合、信号の各第2の周期において第3のレベル(b)でクリッピングされる。
【図面の簡単な説明】
【図1A】本発明による方法の実施例を説明する信号を示す。
【図1B】本発明による方法の実施例を説明する信号を示す。
【図1C】本発明による方法の実施例を説明する信号を示す。
【図1D】本発明による方法の実施例を説明する信号を示す。
【図2A】本発明による方法の他の実施例を説明する信号を示す。
【図2B】本発明による方法の他の実施例を説明する信号を示す。
【図2C】本発明による方法の他の実施例を説明する信号を示す。
【図2D】本発明による方法の他の実施例を説明する信号を示す。
【図3A】本発明による方法の他の実施例を説明する信号を示す。
【図3B】本発明による方法の他の実施例を説明する信号を示す。
【図3C】本発明による方法の他の実施例を説明する信号を示す。
【図3D】本発明による方法の他の実施例を説明する信号を示す。
【図4A】本発明による方法の他の実施例を説明する信号を示す。
【図4B】本発明による方法の他の実施例を説明する信号を示す。
【図4C】本発明による方法の他の実施例を説明する信号を示す。
【図4D】本発明による方法の他の実施例を説明する信号を示す。
【図5】本発明による回路の実施例を示す。
【図6】本発明による回路の他の実施例を示す。
【図7】本発明を使用する回路を説明する。
【図8】本発明による装置の実施例を示す。
【図9】本発明によるプロセッサにより実行されることができる命令を有する記録担体と、このプロセッサを有するコンピュータの概略的表示との実施例を示す。
Claims (11)
- 略周期的な信号のサブハーモニックを作成する方法において、前記信号の振幅が既定の第1レベルよりも大きい場合にのみサブハーモニックが作成されることを特徴とする方法。
- 前記信号は、各第2の周期において第2の既定のレベルでクリッピングされることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記信号は、奇数周期において第2の既定レベルでクリッピングされ、偶数周期において第3の既定レベルでクリッピングされることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 請求項1に記載の方法は、
−第2の信号を発生するために、前記周期的信号を奇数周期においては前記第2の規定レベルでクリッピングし、偶数周期においては前記第3の既定レベルでクリッピングするステップ、
−第3の信号を発生するために、前記周期的信号を奇数周期においては前記第3の規定レベルでクリッピングし、偶数周期においては前記第2の既定レベルでクリッピングするステップ、及び
−前記第3の信号から前記第2の信号を減算するステップ、
を有することを特徴とする方法。 - 請求項4に記載の方法において、
−前記第2の信号を既定の値でスケーリングするステップ、及び
−前記第3の信号を既定の値でスケーリングするステップ、
の少なくとも1つを含む方法。 - 請求項1に記載の方法において、前記周期的信号の振幅が既定の他のレベルよりも大きい場合、前記サブハーモニックの高調波を発生するステップを有することを特徴とする方法。
- 前記第1の既定レベルは調節されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第1の既定レベルは前記信号の振幅に依存して調節されることを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 信号の少なくともサブハーモニックを発生する回路において、前記信号の振幅が既定レベルよりも大きい場合、前記回路は前記信号の前記サブハーモニックのみを発生させるのに適することを特徴とする回路。
- オーディオ信号を再生する装置において、前記装置は請求項9に記載の前記回路を有することを特徴とする装置。
- プロセッサにより実施されることができる命令を有する記録担体において、前記命令は、前記プロセッサに請求項1に記載の方法を実施することを可能にすることを特徴とする記録担体。
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