JP2006317610A

JP2006317610A - オーディオ再生装置、オーディオ再生方法及びオーディオ再生プログラム

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Publication number: JP2006317610A
Application number: JP2005138550A
Authority: JP
Inventors: Kosei Yoshida; 孝生吉田; Tadaharu Uchino; 忠治内野
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-05-11
Filing date: 2005-05-11
Publication date: 2006-11-24

Abstract

【課題】圧縮された複数種類のデジタルオーディオ信号を各種の調整をすることなく、楽音を忠実に再生できる本格的なオーディオ再生装置で再生した場合でも、ポータブルな再生装置等で再生してヘッドフォン等で聴く場合と同様に、物足りなさや違和感を感じることなく、音楽を楽しむことができるようにする。
【解決手段】開示されるオーディオ再生装置は、圧縮されたデジタルオーディオ信号ＤＡＳについて復号化処理するデコーダと、復号化されたデジタルオーディオ信号ＤＡＳの奇数次高調波を発生する奇数次高調波発生回路１１と、復号化されたデジタルオーディオ信号の残響信号を発生する遅延処理回路１７と、復号化されたデジタルオーディオ信号ＤＣＡＳＬに奇数次高調波及び残響信号を付加する加算回路１５及び１６とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、特に、圧縮されたディジタルオーディオ信号から原オーディオ信号を再生するオーディオ再生装置、オーディオ再生方法及びオーディオ再生プログラムに関する。

音楽ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の記録媒体に記録されているデジタルオーディオ信号は、リニアＰＣＭ（Pulse Code Modulation）と呼ばれる符号化方式により、アナログオーディオ信号から圧縮することなく符号化されている。この種の圧縮されていないデジタルオーディオ信号は、高音質である反面、５分程度の楽曲であってもデータサイズが約６０ｍｂｙｔｅにもなるため、限られた記録容量の記録媒体に記録する場合、記録可能な楽曲数はかなり制限される。また、この種の圧縮されていないデジタルオーディオ信号は、伝送する際、伝送容量があまり大きくない通信回線を用いた場合には、かなり長い伝送時間を必要とすることになる。

そこで、近年では、上記問題を解決するために、アナログオーディオ信号を音質の劣化を最小限度に抑えつつ小さなデータサイズのデジタルオーディオ信号に符号化する圧縮符号化技術が開発されている。この種の圧縮符号化技術としては、例えば、ＭＰ３（MPEG Audio Layer-3）、ＡＡＣ（Advanced Audio Coding）、あるいはＷＭＡ（Windows Media Audio）などがある。この種の圧縮符号化技術を用いれば、圧縮されたデジタルオーディオ信号は、圧縮されていないデジタルオーディオ信号の１／１０程度に圧縮されているため、多数の楽曲のデジタルオーディオ信号をそれほど記録容量が多くないハードディスクやフラッシュメモリに記録できる。従って、人々は、上記した圧縮されたデジタルオーディオ信号をポータブルな再生装置で再生してヘッドフォンやイヤーフォンにより聴いたり、パーソナルコンピュータ（以下、「パソコン」と略す。）で再生してパソコンに接続された小型のスピーカからの音響を聴くことができる。このように、圧縮されたディジタルオーディオ信号は、ポータブルな再生装置等で再生してヘッドフォン等で聴く程度であれば実用上問題なく利用することができる。

しかし、上記圧縮されたディジタルオーディオ信号は、圧縮符号化技術によりアナログオーディオ信号から符号化する際に一部の音データが削除されているため、楽音を忠実に再生できる本格的なオーディオ再生装置に供給した場合には、人は物足りなさや違和感を感じることがしばしばある。これは、以下に示す理由による。即ち、圧縮符号化技術では、アナログオーディオ信号からデジタルオーディオ信号に符号化する際に、音響工学上人の耳には聴こえにくい又は聴き分けにくいと考えられる周波数や音圧レベルの音データを削除している。ところが、上記した本格的なオーディオ再生装置では、そのような周波数や音圧レベルの音データであっても忠実に再生することができるため、上記圧縮されたディジタルオーディオ信号を再生した場合には、本来あるべき音データが再生されないからである。

そこで、最近では、上記問題を解決するために、上記圧縮されたディジタルオーディオ信号を再生する際に、圧縮時に削除した音データを擬似的に補間する技術が提案されている。このような従来のオーディオ再生装置には、以下に示すものがある。即ち、まず、ディジタルオーディオ信号のサンプリング周波数ｆs／２以下の読出原信号成分のみをオーバサンプリングディジタルローパスフィルタ（ＯＳＤＬＰＦ）によって抽出し、ＯＳＤＬＰＦの出力オーディオ信号とその絶対値成分を含む信号とを乗算することにより高調波成分を生成する。次に、生成した高調波成分のうちのｆs／２以上の高調波成分を抽出して読出原信号成分に重畳する（例えば、特許文献１参照。）。以下、この技術を第１の従来例と呼ぶ。

また、従来のオーディオ信号処理装置には、以下に示す周波数補間部を有するものもある。即ち、この周波数補間部は、判別手段と、スペクトル分布生成手段と、相関部分抽出手段と、包絡線抽出手段と、補間手段とを備えている。判別手段は、ＰＣＭ信号と対応付けられた外部データが、ＰＣＭ信号に高域成分が含まれていると判別した場合には、ＰＣＭ信号をスペクトル分布生成手段に供給し、ＰＣＭ信号に高域成分が含まれていないと判別した場合には、ＰＣＭ信号を補間せずにそのまま出力する。スペクトル分布生成手段は、ＰＣＭ信号に高域成分が含まれていると判別された場合、ＰＣＭ信号のスペクトルを表すスペクトル信号を生成する。相関部分抽出手段は、スペクトル信号が表すＰＣＭ信号のうち、スペクトルの分布に互いに相関関係がある複数の補間用帯域を抽出する。包絡線抽出手段は、スペクトル信号が表すスペクトルの包絡線を表す包絡線情報を抽出する。補間手段は、被補間帯域内のスペクトルの分布が上記補間用帯域のいずれかの内のスペクトルの分布と実質的に同一となり、当該被補間帯域内のスペクトルの強度が上記包絡線情報が示す包絡線により表される強度に実質的に等しくなるような信号を上記ＰＣＭ信号に追加して出力する（例えば、特許文献２参照。）。以下、この技術を第２の従来例と呼ぶ。

特開平７−９３９００号公報（請求項１，［０００８］〜［００１７］、図１，図２）特開２００２−７３０９６号公報（請求項２，［００３６］〜［００６５］、図３）

上記した第１の従来例では、ディジタルオーディオ信号の全周波数帯域に亘ってスペクトル成分を補間するものではないため、補間は不完全であり、上記した物足りなさや違和感が解消されない場合がある。また、上記した第２の従来例では、圧縮されたデジタルオーディオ信号と、この圧縮されたデジタルオーディオ信号と対応付けられた外部データとはセットで記録媒体に記録しておき、圧縮されたデジタルオーディオ信号を再生する時、上記外部データを活用している。このため、この外部データが何らかの事情により失われた場合、例えば、通信回線で伝送した際に外部データだけで伝送されなかった場合には、圧縮されたデジタルオーディオ信号を伸長することができなくなってしまう。また、この外部データを圧縮されたデジタルオーディオ信号とは別個に記録媒体に記録したり、伝送するのでは、圧縮したメリットが減殺される。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、上述のような課題を解決することができるオーディオ再生装置、オーディオ再生方法及びオーディオ再生プログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明に係るオーディオ再生装置は、圧縮されたデジタルオーディオ信号について復号化処理する復号化手段と、復号化されたデジタルオーディオ信号の奇数次高調波を発生する奇数次高調波発生手段と、前記復号化されたデジタルオーディオ信号の残響信号を発生する残響信号発生手段と、前記復号化されたデジタルオーディオ信号に前記奇数次高調波及び前記残響信号を付加する付加手段とを備えていることを特徴としている。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のオーディオ再生装置に係り、前記奇数次高調波に対して最小可聴限界の周波数特性に関連づけたフィルタ処理を施す第１のフィルタ手段と、前記残響信号に対して最小可聴限界の周波数特性に関連づけたフィルタ処理を施す第２のフィルタ手段とを備えていることを特徴としている。
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のオーディオ再生装置に係り、前記圧縮されたデジタルオーディオ信号の拡張子に基づいて、前記圧縮されたデジタルオーディオ信号の種別を判定する判定手段を備え、前記残響信号発生手段は、前記種別に応じた前記残響信号を発生することを特徴としている。
また、請求項４記載の発明は、請求項３記載のオーディオ再生装置に係り、前記第１のフィルタ手段は、前記奇数次高調波に対して前記種別に応じて設定された前記最小可聴限界の周波数特性に関連づけたフィルタ処理を施し、前記第２のフィルタ手段は、前記残響信号に対して前記種別に応じて設定された前記最小可聴限界の周波数特性に関連づけたフィルタ処理を施すことを特徴としている。

また、請求項５記載の発明に係るオーディオ再生方法は、圧縮されたデジタルオーディオ信号について復号化処理する復号化ステップと、復号化されたデジタルオーディオ信号の奇数次高調波を発生する奇数次高調波発生ステップと、前記復号化されたデジタルオーディオ信号の残響信号を発生する残響信号発生ステップと、前記復号化されたデジタルオーディオ信号に前記奇数次高調波及び前記残響信号を付加する付加ステップとを有することを特徴としている。
また、請求項６記載の発明に係るオーディオ再生プログラムは、コンピュータに請求項１乃至５のいずれかに記載の機能を実現させることを特徴としている。

本発明によれば、圧縮された複数種類のデジタルオーディオ信号を各種の調整をすることなく、楽音を忠実に再生できる本格的なオーディオ再生装置で再生した場合でも、ポータブルな再生装置等で再生してヘッドフォン等で聴く場合と同様に、物足りなさや違和感を感じることなく、音楽を楽しむことができる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るオーディオ再生装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態に係るオーディオ再生装置は、入力端子１と、デコーダ２と、信号補間回路３と、デジタル・オーディオ変換器（ＤＡＣ）４と、音量／音質調整回路５と、アンプ６と、スピーカシステム７と、コントローラ８とから概略構成されている。デコーダ２は、入力端子１から入力されたデジタルオーディオ信号（ＰＣＭ信号）ＤＡＳのデータファイルからそのデータファイルに付与されている拡張子ＥＸ（例えば、「．ｄａｔ」、「．ｍｐ３」）を抽出し、コントローラ８に供給する。ここで、「．ｄａｔ」は、圧縮されていないリニアＰＣＭ符号化方式で符号化されたデジタルオーディオ信号（以下、「リニアＰＣＭのデジタルオーディオ信号」と称する。）であることを意味している。一方、「．ｍｐ３」は、圧縮形式ＭＰ３で圧縮されたデジタルオーディオ信号であることを意味している。また、デコーダ２は、上記デジタルオーディオ信号ＤＡＳのデータファイルが圧縮されている場合には、そのデータファイルのヘッダ部に書き込まれているビットレート・インデックスＢＲＩを抽出してコントローラ８に供給する。さらに、デコーダ２は、上記デジタルオーディオ信号ＤＡＳが圧縮されている場合には、その圧縮形式に応じて、コントローラ８から供給される制御信号ＳＣ１により指示されたビットレートで伸長処理を行い、上記デジタルオーディオ信号ＤＡＳが圧縮されていない場合には、復調処理、誤りの検出・訂正処理等の各処理を施した後、復号オーディオ信号ＤＣＡＳとして信号補間回路３に供給する。

信号補間回路３は、コントローラ８から供給される制御信号ＳＣ２に基づいて、デコーダ２に供給されたデジタルオーディオ信号ＤＡＳが圧縮されていた場合には、振幅補間、スペクトル補間のいずれか一方又は両方を施し、デジタルオーディオ信号ＤＡＳが圧縮されていなかった場合には、補間を施さないで、補間オーディオ信号ＩＤＡＳとしてＤＡＣ４に供給する。ここで、振幅補間とは、デコーダ２から供給される復号オーディオ信号ＤＣＡＳに最小可聴限界の音圧レベルにほぼ等しいレベルの残響信号を付加することにより、圧縮時に上記最小可聴限界を根拠に削除された小振幅のデータを擬似的に補間するものである。一方、スペクトル補間とは、デコーダ２から供給される復号オーディオ信号ＤＣＡＳにその奇数次高調波を小レベルで重畳することにより、圧縮時にマスキング効果を根拠として削除されたデータを擬似的に補間するものである。この振幅補間及びスペクトル補間の詳細については、後述する。

ＤＡＣ４は、信号補間回路３から供給される補間オーディオ信号ＩＤＡＳをアナログオーディオ信号ＡＡＳ１に変換して音量／音質調整回路５に供給する。音量／音質調整回路５は、ＤＡＣ４から供給されるアナログオーディオ信号ＡＡＳ１の音量や音質を調整してアナログオーディオ信号ＡＡＳ２としてアンプ６に供給する。アンプ６は、音量／音質調整回路５から供給されるアナログオーディオ信号ＡＡＳ２を増幅してアナログオーディオ信号ＡＡＳ３としてスピーカシステム７に供給する。スピーカシステム７は、例えば、左（Ｌ）チャンネル及び右（Ｒ）チャンネルそれぞれについて、フルレンジスピーカだけで構成されたり、フルレンジスピーカ、ウーファ及びトゥイータで構成されている。スピーカシステム７は、アンプ６から供給されるアナログオーディオ信号ＡＡＳ３を音響に変換して出力する。

コントローラ８は、制御部及び記録部を有している。制御部は、中央処理装置（ＣＰＵ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、シーケンサ等からなり、記録部に記録されている制御プログラム等に基づいて、制御処理等を実行することにより、デコーダ２及び信号補間回路３を制御信号ＳＣ１及びＳＣ２をそれぞれに供給することにより制御する。
即ち、例えば、記録部から制御プログラムが読み出されると、制御部に読み込まれ、制御部の動作を制御する。制御部は、制御プログラムが起動されると、制御プログラムの制御により、以下に示す制御処理を実行するのである。制御処理では、制御部は、デコーダ２から供給されるビットレート・インデックスＢＲＩに基づいて、デジタルオーディオ信号ＤＡＳのビットレートを認識した後、デコーダ２に対し、認識したビットレートでの動作を指示する制御信号ＳＣ１を供給する。また、制御処理では、制御部は、デコーダ２から供給される拡張子ＥＸに基づいて、デジタルオーディオ信号ＤＡＳの圧縮の有無及び圧縮形式を認識し、信号補間回路３に対し、認識した圧縮形式の復号オーディオ信号ＤＣＡＳに対して、予め実験を行って人の聴感上最適な補間を施せるように求めた遅延時間、周波数特性（フィルタ係数）、減衰量の各パラメータの選択を指示する制御信号ＳＣ２を供給する。

図２は、図１に示すオーディオ再生装置を構成する信号補間回路３の構成を示すブロック図である。この信号補間回路３は、上記したように、デコーダ２から供給される復号オーディオ信号ＤＣＡＳが圧縮されている場合には、復号オーディオ信号ＤＣＡＳに、振幅補間、スペクトル補間のいずれか一方又は両方を施すものである。以下、デジタルオーディオ信号を圧縮する原理及び補間する手法について順次説明する。

（１）圧縮の原理
上記したように、圧縮符号化技術では、アナログオーディオ信号からデジタルオーディオ信号に符号化する際に、音響工学上人の耳には聴こえにくい又は聴き分けにくいと考えられる周波数や音圧レベルの音データを削除している。
（ａ）最小可聴限界を根拠にした圧縮
図３は、人の聴覚の周波数特性に関するフレッチャー・マンソンの等感度曲線である。図３では、縦軸に音圧レベル（ｄＢ）、横軸に周波数（Ｈｚ）をそれぞれとり、同じ音量（ｐｈｏｎ）で人に聴こえる各周波数の音圧レベルを曲線化している。図３において、最下段に示された曲線は、最小可聴限界周波数特性と言われ、この音圧レベル以下の音は人に聴感として感知されないとされている。
そこで、デジタルオーディオ信号を圧縮する場合、この人が聴感として感知しない信号成分（小振幅成分）を削除することにより、データサイズを大きく削減している。

（ｂ）マスキング効果を根拠とした圧縮
図４は、同時マスキング効果を説明するための図である。図４でも、縦軸に音圧レベル、横軸に周波数をそれぞれとっている。同時マスキング効果とは、大きな音圧レベルの信号１の近傍の周波数に音圧レベルの低い信号２が同時に存在する場合には、信号２は、信号１にマスキングされ、人には聴こえない又は聴こえにくいという聴感効果をいう。信号１に対して聴こえない又は聴こえにくいとされる範囲は、図４に示すように、略二等辺三角形で示され、この範囲を臨海帯域と定義している。
そこで、デジタルオーディオ信号を圧縮する場合、信号１に対してマスキングされる臨界帯域内に存在する信号２のスペクトルを削除することにより、データサイズを大きく削減している。

（２）補間の手法
上記したＭＰ３、ＡＡＣ、ＷＭＡ等の圧縮符号化技術は、いずれも非可逆圧縮方式であって、デジタルオーディオ信号を圧縮した際に削除されたデータを、圧縮されたデジタルオーディオ信号には含めていない。従って、上記した第１の従来例は、削除されたデータに近いデータを発生して伸長されたデジタルオーディオ信号に重畳又は追加しているが、「発明が解決しようとする課題」で説明したように、様々な問題があった。
そこで、本発明者らは、上記した圧縮の原理や人の聴感について今一度考察し、デジタルオーディオ信号を圧縮した際に削除されたデータに極めて近いデータを発生させ、伸長されたデジタルオーディオ信号に重畳又は追加する手法について考え出した。

（ａ）振幅補間
上記（１）（ａ）の最小可聴限界を根拠に削除された信号成分は、圧縮される前のデジタルオーディオ信号において、当該削除された信号成分に直近で、人が聴感として感知し得る信号成分に隣接していると考えるのが妥当である。とすれば、伸長されたデジタルオーディオ信号のスペクトルに対して、上記最小可聴限界を根拠に削除された信号成分と同様の特性を有する信号成分を生成し、これを付加すれば、あたかも圧縮される前のデジタルオーディオ信号に存在していた信号成分を付加したことになる。さらに、上記処理で生成した信号成分について、上記最小可聴限界周波数特性とは逆の周波数特性を有するフィルタを用いて、伸長されたデジタルオーディオ信号に、圧縮時に多く削除された周波数帯域の信号成分を他の周波数帯域の信号成分に比べて多く付加することにより、圧縮される前のデジタルオーディオ信号に近いデジタルオーディオ信号を復元できる可能性が大きい。
具体的には、伸長されたデジタルオーディオ信号を遅延処理回路及び最小可聴限界周波数特性とは逆の周波数特性を有するフィルタに通過させることにより、上記伸長されたデジタルオーディオ信号の残響信号を生成し、圧縮時に削除された最小可聴限界周波数特性の音圧レベルに等しい音圧レベルの残響信号を付加する。

（ｂ）スペクトル補間
上記（１）（ｂ）マスキング効果を根拠に削除された信号のスペクトルを補間するためには、伸長されたデジタルオーディオ信号の全周波数帯域に亘って奇数次高調波を発生させた後、この奇数次高調波を最小可聴限界周波数特性とほぼ同一の周波数特性を有するフィルタを通過させた後に選択されたレベルで伸長されたデジタルオーディオ信号に重畳する。
まず、図５を参照して、伸長されたデジタルオーディオ信号（基本波）に奇数次高調波を重畳する理由について説明する。高調波には偶数次高調波と奇数次高調波があるが、聴感上最適である方を選択する必要がある。図５（ａ）に示す基本波ａに偶数次高調波ｂを重畳した場合、図中に矢印で示すように、振幅方向に歪んで振幅方向に直線性を失った波形となる。このような信号を再生した場合、人には聴感上非常に歪んで聴こえる。このことより、偶数次高調波は、削除された信号のスペクトルを補間するための信号のスペクトルとしては不適切であるといえる。
一方、図５（ｂ）に示す基本波ａに奇数次高調波ｂを重畳した場合、図中に矢印で示すように、時間軸上に対して歪んで時間軸上で直線性を失った波形となる。このような信号を再生した場合、人には聴感上で歪んでいるようには聞こえない。このことより、奇数次高調波は、削除された信号のスペクトルを補間するための信号のスペクトルとして適切であるといえる。

次に、最小可聴限界周波数特性とほぼ同一の周波数特性を有するフィルタを用いる理由について説明する。基本波に奇数次高調波を重畳する場合、奇数次高調波のレベルがある程度高いと、人は、音が充実している（情報量の増加）と感じるよりも、音が歪んでいると感じる度合いが大きくなってしまう。人が歪んでいると感じる周波数特性は、図３に示すフレッチャー・マンソンの等感度曲線に従うため、生成した奇数次高調波を最小可聴限界周波数特性とほぼ同一の周波数特性を有するフィルタを通過させて、聴覚感度の高い周波数帯域のスペクトルほど減衰させることにより、人には聴感上歪んだ感じを与えることなく、音の充実感を与えるように、圧縮時に削除された信号のスペクトルに近似した信号のスペクトルを付加するのである。なお、音量に応じて上記したフィルタの周波数特性のカーブを調整する必要はない。

図２に示す信号補間回路３は、左チャンネル用信号補間部３ａと、右チャンネル用信号補間部３ｂとから構成されている。左チャンネル用信号補間部３ａは、奇数次高調波発生回路１１と、フィルタ１２と、遅延処理回路１３と、アッテネータ１４と、加算回路１５及び１６と、遅延処理回路１７と、フィルタ１８と、アッテネータ１９とから構成されている。奇数次高調波発生回路１１、フィルタ１２、遅延処理回路１３、アッテネータ１４及び加算回路１５は、左チャンネルの復号オーディオ信号ＤＣＡＳＬに対して上記スペクトル補間を施すためのものである。一方、加算回路１６、遅延処理回路１７、フィルタ１８及びアッテネータ１９は、左チャンネルの復号オーディオ信号ＤＣＡＳＬに対して上記振幅補間を施すためのものである。

奇数次高調波発生回路１１は、デコーダ２から供給される復号オーディオ信号ＤＣＡＳを構成する左チャンネルの復号オーディオ信号ＤＣＡＳＬの奇数次高調波を発生し、フィルタ１２に供給する。フィルタ１２には、予めパラメータＦＦ１１〜ＦＦ１４が用意されている。各パラメータＦＦ１１〜ＦＦ１４は、上記圧縮符号化技術の各圧縮形式ごとに、予め実験を行って人の聴感上最適なスペクトル補間を施せるように求められた、最小可聴限界周波数特性とほぼ同一の周波数特性（フィルタ係数）のパラメータである。フィルタ１２は、上記パラメータＦＦ１１〜ＦＦ１４の中から、コントローラ８から供給される制御信号ＳＣ２により指示された１つを選択して、そのパラメータにより設定される周波数特性により奇数次高調波発生回路１１から供給される左チャンネルの復号オーディオ信号ＤＣＡＳＬの奇数次高調波を通過させて、アッテネータ１４に供給する。

アッテネータ１４には、予めパラメータＡＴ１１〜ＡＴ１４が用意されている。各パラメータＡＴ１１〜ＡＴ１４は、上記圧縮符号化技術の各圧縮形式ごとに、予め実験を行って人の聴感上最適なスペクトル補間を施せるように求められた減衰量のパラメータである。アッテネータ１４は、上記パラメータＡＴ１１〜ＡＴ１４の中から、コントローラ８から供給される制御信号ＳＣ２により指示された１つを選択して、そのパラメータにより設定される減衰量によりフィルタ１２から供給される信号を減衰させて、加算回路１５に供給する。
遅延処理回路１３には、予めパラメータＤＴ１１〜ＤＴ１４が用意されている。各パラメータＤＴ１１〜ＤＴ１４は、加算回路１５において、左チャンネルの復号オーディオ信号ＤＣＡＳＬの位相と、奇数次高調波発生回路１１、フィルタ１２及びアッテネータ１４を経た信号の位相とを合わせるために、左チャンネルの復号オーディオ信号ＤＣＡＳＬを遅延させるための遅延時間のパラメータである。遅延処理回路１３は、上記パラメータＤＴ１１〜ＤＴ１４の中から、コントローラ８から供給される制御信号ＳＣ２により指示された１つを選択して、そのパラメータにより設定される遅延時間によりデコーダ２から供給される左チャンネルの復号オーディオ信号ＤＣＡＳＬを遅延させて、加算回路１５に供給する。加算回路１５は、遅延処理回路１３から供給される遅延された左チャンネルの復号オーディオ信号ＤＣＡＳＬに、アッテネータ１４から供給される信号を加算（付加）して加算回路１６に供給する。

加算回路１６は、加算回路１５から供給されるスペクトル補間が施された信号に、アッテネータ１９から供給される信号を加算（付加）して左チャンネルの補間オーディオ信号ＩＤＡＳとして出力する。遅延処理回路１７には、予めパラメータＤＴ２１〜ＤＴ２４が用意されている。各パラメータＤＴ２１〜ＤＴ２４は、上記圧縮符号化技術の各圧縮形式ごとに、予め実験を行って人の聴感上最適な振幅補間を施せるように求められた遅延時間のパラメータである。遅延処理回路１７は、上記パラメータＤＴ２１〜ＤＴ２４の中から、コントローラ８から供給される制御信号ＳＣ２により指示された１つを選択して、そのパラメータにより設定される遅延時間により加算回路１６から供給される信号を遅延させて、フィルタ１８に供給する。
フィルタ１８には、予めパラメータＦＦ２１〜ＦＦ２４が用意されている。各パラメータＦＦ２１〜ＦＦ２４は、上記圧縮符号化技術の各圧縮形式ごとに、予め実験を行って人の聴感上最適な振幅補間を施せるように求められた、最小可聴限界周波数特性とは逆の周波数特性（フィルタ係数）のパラメータである。フィルタ１８は、上記パラメータＦＦ２１〜ＦＦ２４の中から、コントローラ８から供給される制御信号ＳＣ２により指示された１つを選択して、そのパラメータにより設定される周波数特性により遅延処理回路１７から供給される信号を通過させて、アッテネータ１９に供給する。

アッテネータ１９には、予めパラメータＡＴ２１〜ＡＴ２４が用意されている。各パラメータＡＴ２１〜ＡＴ２４は、上記圧縮符号化技術の各圧縮形式ごとに、予め実験を行って人の聴感上最適な振幅補間を施せるように求められた減衰量のパラメータである。アッテネータ１９は、上記パラメータＡＴ２１〜ＡＴ２４の中から、コントローラ８から供給される制御信号ＳＣ２により指示された１つを選択して、そのパラメータにより設定される減衰量によりフィルタ１８から供給される信号を減衰させて、加算回路１６に供給する。
また、左チャンネル用信号補間部３ａには、コントローラから供給される制御信号ＳＣ２に基づいて、デコーダ２から供給される左チャンネルの復号オーディオ信号ＤＣＡＳＬに対して、スペクトル補間も振幅補間も施さずに、そのまま出力するモードもある。そして、上記圧縮符号化技術の各圧縮形式ごとの各パラメータの組み合わせについては、上記コントローラ８の記録部のパラメータテーブル（図示略）に予め記録されており、拡張子ＥＸにより参照することができるように構成されている。
なお、右チャンネル用信号補間部３ｂの構成及び機能については、入力される信号が復号オーディオ信号ＤＣＡＳを構成する右チャンネルの復号オーディオ信号ＤＣＡＳＲであり、出力される信号が補間オーディオ信号ＩＤＡＳを構成する右チャンネルの補間オーディオ信号ＩＤＡＳＲである以外は左チャンネル用信号補間部３ａの構成及び機能と略同一であるので、その説明を省略する。

次に、上記構成のオーディオ再生装置の動作について説明する。
例えば、入力端子１から圧縮形式ＭＰ３のデジタルオーディオ信号ＤＡＳが入力されると、デコーダ２は、上記デジタルオーディオ信号ＤＡＳのデータファイルから拡張子ＥＸとして「．ｍｐ３」を抽出するとともに、上記データファイルのヘッダ部からビットレート・インデックスＢＲＩもあわせて抽出し、コントローラ８に供給する。
これにより、コントローラ８の制御部は、デコーダ２から供給されたビットレート・インデックスＢＲＩに基づいて、デジタルオーディオ信号ＤＡＳのビットレートを認識した後、デコーダ２に対し、認識したビットレート（例えば、１２８ｋｂｐｓ）での動作を指示する制御信号ＳＣ１を供給する。
従って、デコーダ２は、コントローラ８から供給された制御信号ＳＣ１に基づいて、入力端子１から入力された圧縮形式ＭＰ３のデジタルオーディオ信号ＤＡＳに対して、指示されたビットレート（今の場合、１２８ｋｂｐｓ）で伸長処理を施した後、復号オーディオ信号ＤＣＡＳとして信号補間回路３に供給する。

また、コントローラ８の制御部は、デコーダ２から供給された拡張子ＥＸ（今の場合、「．ｍｐ３」）に基づいて、デジタルオーディオ信号ＤＡＳが圧縮されていること及び圧縮形式がＭＰ３であることを認識し、デコーダ２から供給された拡張子ＥＸ（今の場合、「．ｍｐ３」）により記録部のパラメータテーブルを参照して、当該圧縮形式ＭＰ３のパラメータの組み合わせを読み出し、信号補間回路３に対し、圧縮形式ＭＰ３に対応した遅延時間、周波数特性（フィルタ係数）、減衰量の各パラメータの選択を指示する制御信号ＳＣ２を供給する。
従って、信号補間回路３では、奇数次高調波発生回路１１は、圧縮形式ＭＰ３の左チャンネルの復号オーディオ信号ＤＣＡＳＬの奇数次高調波を発生し、フィルタ１２に供給する。これにより、フィルタ１２は、予め用意されたパラメータＦＦ１１〜ＦＦ１４の中から、コントローラ８から供給された制御信号ＳＣ２により指示された１つのパラメータ、今の場合、圧縮形式ＭＰ３について予め実験を行って人の聴感上最適なスペクトル補間を施せるように求められた、最小可聴限界周波数特性とほぼ同一の周波数特性（フィルタ係数）のパラメータを選択して、そのパラメータにより設定される周波数特性により奇数次高調波発生回路１１から供給された圧縮形式ＭＰ３の左チャンネルの復号オーディオ信号ＤＣＡＳＬの奇数次高調波を通過させて、アッテネータ１４に供給する。

アッテネータ１４は、予め用意されたパラメータＡＴ１１〜ＡＴ１４の中から、コントローラ８から供給された制御信号ＳＣ２により指示された１つのパラメータ、今の場合、圧縮形式ＭＰ３について予め実験を行って人の聴感上最適なスペクトル補間を施せるように求められた減衰量のパラメータを選択して、そのパラメータにより設定される減衰量によりフィルタ１２から供給される信号を減衰させて、加算回路１５に供給する。
一方、遅延処理回路１３は、予め用意されたパラメータＤＴ１１〜ＤＴ１４の中から、コントローラ８から供給された制御信号ＳＣ２により指示された１つのパラメータ、今の場合、加算回路１５において、圧縮形式ＭＰ３の左チャンネルの復号オーディオ信号ＤＣＡＳＬの位相と、奇数次高調波発生回路１１、フィルタ１２及びアッテネータ１４を経た信号の位相とを合わせるために、圧縮形式ＭＰ３の左チャンネルの復号オーディオ信号ＤＣＡＳＬを遅延させるための遅延時間のパラメータを選択して、そのパラメータにより設定される遅延時間によりデコーダ２から供給された圧縮形式ＭＰ３の左チャンネルの復号オーディオ信号ＤＣＡＳＬを遅延させて、加算回路１５に供給する。
従って、加算回路１５は、遅延処理回路１３から供給された遅延された圧縮形式ＭＰ３の左チャンネルの復号オーディオ信号ＤＣＡＳＬに、アッテネータ１４から供給された信号を加算（付加）して加算回路１６に供給する。以上説明した奇数次高調波発生回路１１、フィルタ１２、遅延処理回路１３、アッテネータ１４及び加算回路１５の動作により、圧縮形式ＭＰ３の左チャンネルの復号オーディオ信号ＤＣＡＳＬに対してスペクトル補間が施される。

次に、加算回路１６は、加算回路１５から供給されたスペクトル補間が施された信号に、アッテネータ１９から供給された信号を加算（付加）して左チャンネルの補間オーディオ信号ＩＤＡＳＬとして出力する。遅延処理回路１７は、予め用意されたパラメータＤＴ２１〜ＤＴ２４の中から、コントローラ８から供給された制御信号ＳＣ２により指示された１つのパラメータ、今の場合、圧縮形式ＭＰ３について予め実験を行って人の聴感上最適な振幅補間を施せるように求められた遅延時間のパラメータを選択して、そのパラメータにより設定される遅延時間により加算回路１６から供給された信号を遅延させて、フィルタ１８に供給する。
フィルタ１８は、予め用意されたパラメータＦＦ２１〜ＦＦ２４の中から、コントローラ８から供給された制御信号ＳＣ２により指示された１つのパラメータ、今の場合、圧縮形式ＭＰ３について予め実験を行って人の聴感上最適な振幅補間を施せるように求められた、最小可聴限界周波数特性とは逆の周波数特性（フィルタ係数）のパラメータを選択して、そのパラメータにより設定される周波数特性により遅延処理回路１７から供給される信号を通過させて、アッテネータ１９に供給する。

アッテネータ１９は、予め用意されたパラメータＡＴ２１〜ＡＴ２４の中から、コントローラ８から供給される制御信号ＳＣ２により指示された１つのパラメータ、今の場合、圧縮形式ＭＰ３について予め実験を行って人の聴感上最適な振幅補間を施せるように求められた減衰量のパラメータを選択して、そのパラメータにより設定される減衰量によりフィルタ１８から供給された信号を減衰させて、加算回路１６に供給する。以上説明した加算回路１６、遅延処理回路１７、フィルタ１８及びアッテネータ１９の動作により、圧縮形式ＭＰ３の左チャンネルの復号オーディオ信号ＤＣＡＳＬに対して振幅補間が施される。
なお、右チャンネル用信号補間部３ｂの動作については、入力される信号が復号オーディオ信号ＤＣＡＳを構成する右チャンネルの復号オーディオ信号ＤＣＡＳＲであり、出力される信号が補間オーディオ信号ＩＤＡＳを構成する右チャンネルの補間オーディオ信号ＩＤＡＳＲである以外は、上記した左チャンネル用信号補間部３ａの動作と略同一であるので、その説明を省略する。

図１に示すＤＡＣ４は、信号補間回路３から供給された、左チャンネルの補間オーディオ信号ＩＤＡＳＬと、右チャンネルの補間オーディオ信号ＩＤＡＳＲとから構成される補間オーディオ信号ＩＤＡＳをアナログオーディオ信号ＡＡＳ１に変換して音量／音質調整回路５に供給する。これにより、音量／音質調整回路５は、ＤＡＣ４から供給されたアナログオーディオ信号ＡＡＳ１の音量や音質を調整してアナログオーディオ信号ＡＡＳ２としてアンプ６に供給する。アンプ６は、音量／音質調整回路５から供給されたアナログオーディオ信号ＡＡＳ２を増幅してアナログオーディオ信号ＡＡＳ３としてスピーカシステム７に供給する。従って、スピーカシステム７は、アンプ６から供給されたアナログオーディオ信号ＡＡＳ３を音響に変換して出力する。
なお、入力端子１から入力される圧縮されたデジタルオーディオ信号ＤＡＳの圧縮形式及びビットレートが異なった場合（例えば、圧縮形式；ＷＭＡ、ビットレート；６４ｋｂｐｓ）におけるオーディオ再生装置の動作は、コントローラ８において選択され、信号補間回路３で用いられるパラメータが異なる以外は、以上説明したオーディオ再生装置の動作と略同様であるので、その説明を省略する。

次に、例えば、入力端子１から圧縮されていないリニアＰＣＭのデジタルオーディオ信号ＤＡＳが入力された場合について説明する。デコーダ２は、上記リニアＰＣＭのデジタルオーディオ信号ＤＡＳのデータファイルから拡張子ＥＸとして「．ｄａｔ」を抽出し、コントローラ８に供給する。
また、デコーダ２は、入力端子１から入力されたリニアＰＣＭのデジタルオーディオ信号に対して、復調処理、誤りの検出・訂正処理等の各処理を施した後、リニアＰＣＭの復号オーディオ信号ＤＣＡＳとして信号補間回路３に供給する。

コントローラ８の制御部は、デコーダ２から供給された拡張子ＥＸ（今の場合、「．ｄａｔ」）に基づいて、デジタルオーディオ信号ＤＡＳが圧縮されていないことを認識し、信号補間回路３に対し、デコーダ２から供給される復号オーディオ信号ＤＣＡＳＬに対して、スペクトル補間も振幅補間も施さずに、そのまま出力することを指示する制御信号ＳＣ２を供給する。従って、信号補間回路３は、その機能を停止し、デコーダ２から供給されたリニアＰＣＭの復号オーディオ信号ＤＣＡＳＬに対して、スペクトル補間も振幅補間も施さずに、そのまま出力する。
これにより、ＤＡＣ４は、信号補間回路３から供給された、左チャンネルの補間オーディオ信号ＩＤＡＳＬと、右チャンネルの補間オーディオ信号ＩＤＡＳＲとから構成される補間オーディオ信号ＩＤＡＳをアナログオーディオ信号ＡＡＳ１に変換して音量／音質調整回路５に供給する。音量／音質調整回路５は、ＤＡＣ４から供給されたアナログオーディオ信号ＡＡＳ１の音量や音質を調整してアナログオーディオ信号ＡＡＳ２としてアンプ６に供給する。アンプ６は、音量／音質調整回路５から供給されたアナログオーディオ信号ＡＡＳ２を増幅してアナログオーディオ信号ＡＡＳ３としてスピーカシステム７に供給する。従って、スピーカシステム７は、アンプ６から供給されたアナログオーディオ信号ＡＡＳ３を音響に変換して出力する。

このように、本発明の実施の形態によれば、コントローラ８は、デジタルオーディオ信号ＤＡＳが圧縮されているか否か、圧縮されていた場合には圧縮形式及びビットレートを認識している。そして、コントローラ８は、この認識結果に基づいて、デジタルオーディオ信号ＤＡＳが圧縮されている場合には、デコーダ２に、認識したビットレートで圧縮されたデジタルオーディオ信号ＤＡＳを伸長させるとともに、各圧縮形式ごとに予め実験を行って人の聴感上最適な補間を施せるように求めた遅延時間、周波数特性（フィルタ係数）、減衰量の各パラメータを選択するように信号補間回路３に指示している。さらに、コントローラ８は、デジタルオーディオ信号ＤＡＳが圧縮されていなかった場合には、信号補間回路３に対し、復調デジタルオーディオ信号ＤＣＡＳを振幅補間もスペクトル補間もすることなくそのまま出力するように指示している。

これにより、この実施の形態１に係るオーディオ再生装置により再生された楽音を聴く聴取者は、デジタルオーディオ信号ＤＡＳの圧縮の有無、圧縮形式やビットレートの違いにより、デジタルオーディオ信号ＤＡＳの種類を変更するごとに信号補間の条件を逐一調整する必要はなく、楽音を忠実に再生できる本格的なオーディオ再生装置で再生した場合でも、ポータブルな再生装置等で再生してヘッドフォン等で聴く場合と同様に、物足りなさや違和感を感じることなく、音楽を楽しむことができる。また、デジタルオーディオ信号ＤＡＳが圧縮されていない場合には、余分な歪信号が付加されることもないので、楽音の音質が劣化することはない。

実施の形態２．
上述の実施の形態１では、図２に示すように、スペクトル補間処理を行った後、振幅補間処理を行う例を示したが、これに限定されず、振幅補間処理を行った後、スペクトル補間処理を行っても良い。また、上述の実施の形態１では、図２に示すように、スペクトル補間処理において、左チャンネルの復号オーディオ信号ＤＣＡＳＬに基づいて奇数次高調波発生処理を行った後、発生された奇数次高調波をフィルタ１２を通過させる例を示したが、これに限定されない。例えば、左チャンネルの復号オーディオ信号ＤＣＡＳＬをフィルタ１２を通過させた後、フィルタ１２を通過した信号に基づいて奇数次高調波発生処理を行っても良い。また、上述した実施の形態１では、図２に示すように、振幅補間処理において、加算回路１６の出力信号を遅延処理回路１７で遅延した後、フィルタ１８を通過させる例を示したが、これに限定されない。例えば、加算回路１６の出力信号をフィルタ１８を通過させた後、フィルタ１２を通過した信号を遅延処理回路１７で遅延しても良い。

実施の形態３．
上述の各実施の形態では、デコーダ２、信号補間回路３及びコントローラ８をハードウェアで構成した例を示したが、これに限定されない。即ち、上記デコーダ２、上記信号補間回路３及び上記コントローラ８を、ＣＰＵと、ＲＡＭやＲＯＭ、あるいはフラッシュメモリ等の半導体メモリからなる内部記録装置と、ＦＤ（フレキシブルディスク）が装着されるＦＤドライブ、ＨＤ（ハード・ディスク）が装着されるＨＤドライブ、ＭＯ（光磁気）ディスクが装着されるＭＯディスクドライブ、あるいはＣＤ（コンパクト・ディスク）−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ（Recordable）、ＣＤ−ＲＷ（ReWritable）やＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ等が装着されるＣＤ／ＤＶＤドライブ等の外部記録装置と、出力手段と、入力手段とを有するコンピュータによって構成し、上記デコーダ２、上記信号補間回路３及び上記コントローラ８は、オーディオ再生プログラムとして、上記内部記録装置又外部記録装置に記録されていると構成しても良い。この場合、上記内部記録装置、あるいは外部記録装置がコントローラ８の記録部となり、オーディオ再生プログラムは、記録媒体からＣＰＵに読み込まれ、ＣＰＵの動作を制御する。ＣＰＵは、オーディオ再生プログラムが起動されると、上記デコーダ２、上記信号補間回路３及び上記コントローラ８として機能し、オーディオ再生プログラムの制御により、上記した処理を実行するのである。

以上、この実施の形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、上述の各実施の形態では、信号補間回路３に各パラメータを予め記憶しておくとともに、コントローラ８が各パラメータの選択を指示する制御信号ＳＣ２を信号補間回路３に供給する例を示したが、これに限定されない。例えば、コントローラ８が認識した圧縮形式に対応した具体的な遅延時間、周波数特性、減衰量等の値自体を信号補間回路３に供給しても良い。

本発明の実施の形態１に係るオーディオ再生装置の構成を示すブロック図である。図１に示すオーディオ再生装置を構成する信号補間回路の構成を示すブロック図である。人の聴覚の周波数特性に関するフレッチャー・マンソンの等感度曲線を示す図である。同時マスキング効果を説明するための図である。基本波に奇数次高調波を重畳する理由を説明するための図である。

符号の説明

１入力端子
２デコーダ
３信号補間回路
３ａ左チャンネル用信号補間部
３ｂ右チャンネル用信号補間部
４ＤＡＣ
５音量／音質調整回路
６アンプ
７スピーカシステム
８コントローラ（判定手段）
１１奇数次高調波発生回路（奇数次高調波発生手段）
１２フィルタ（第１のフィルタ手段）
１３遅延処理回路
１４，１９アッテネータ
１５，１６加算回路（付加手段）
１７遅延処理回路（残響信号発生手段）
１８フィルタ（第２のフィルタ手段）

Claims

圧縮されたデジタルオーディオ信号について復号化処理する復号化手段と、
復号化されたデジタルオーディオ信号の奇数次高調波を発生する奇数次高調波発生手段と、
前記復号化されたデジタルオーディオ信号の残響信号を発生する残響信号発生手段と、
前記復号化されたデジタルオーディオ信号に前記奇数次高調波及び前記残響信号を付加する付加手段と
を備えていることを特徴とするオーディオ再生装置。
前記奇数次高調波に対して最小可聴限界の周波数特性に関連づけたフィルタ処理を施す第１のフィルタ手段と、
前記残響信号に対して最小可聴限界の周波数特性に関連づけたフィルタ処理を施す第２のフィルタ手段と
を備えていることを特徴とする請求項１記載のオーディオ再生装置。
前記圧縮されたデジタルオーディオ信号の拡張子に基づいて、前記圧縮されたデジタルオーディオ信号の種別を判定する判定手段を備え、
前記残響信号発生手段は、前記種別に応じた前記残響信号を発生することを特徴とする請求項１又は２記載のオーディオ再生装置。
前記第１のフィルタ手段は、前記奇数次高調波に対して前記種別に応じて設定された前記最小可聴限界の周波数特性に関連づけたフィルタ処理を施し、
前記第２のフィルタ手段は、前記残響信号に対して前記種別に応じて設定された前記最小可聴限界の周波数特性に関連づけたフィルタ処理を施す
ことを特徴とする請求項３記載のオーディオ再生装置。
圧縮されたデジタルオーディオ信号について復号化処理する復号化ステップと、
復号化されたデジタルオーディオ信号の奇数次高調波を発生する奇数次高調波発生ステップと、
前記復号化されたデジタルオーディオ信号の残響信号を発生する残響信号発生ステップと、
前記復号化されたデジタルオーディオ信号に前記奇数次高調波及び前記残響信号を付加する付加ステップと
を有することを特徴とするオーディオ再生方法。
コンピュータに請求項１乃至５のいずれかに記載の機能を実現させるためのオーディオ再生プログラム。