JP2007093677A - オーディオ信号出力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
オーディオ信号に高域ノイズが混入していても、オーディオ信号が高域であることを検出して、第１の補間処理によるオーバーサンプリングから、第２の補間処理によるオーバーサンプリングに切り換えることができるオーディオ信号出力装置を提供する。
【解決手段】
入力手段から入力されたオーディオ信号に第１の補間処理を施し第１の補間オーディオ信号を生成する第１の補間処理手段と、第２の補間処理を施し第２の補間オーディオ信号を生成する第２の補間処理手段と、入力手段から入力されるオーディオ信号にオフセット信号を加算する加算手段と、オフセット信号が加算されたオーディオ信号から高域信号を検出する高域信号検出手段と、高域信号検出手段の検出結果に応じて、第１の補間オーディオ信号と第２の補間オーディオ信号との間で切り換える切換手段を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、オーディオ信号を出力するオーディオ信号出力装置に関する。

オーディオ信号出力装置として、例えば、CD（Compact Disc）プレーヤやAV（Audio Visual）アンプがある。このオーディオ信号出力装置において、デジタルオーディオ信号は、DA（Digital to Analog）変換の前に、デジタルフィルタに通されてオーバーサンプリング（補間）された後、高いカットオフ周波数のローパスフィルタに通される。これにより、DA変換後のアナログオーディオ信号の振幅や位相特性へのローパスフィルタによる影響が低減され、音質が向上する。

一般に、アナログオーディオ信号をAD（Analog to Digital）変換する場合、アナログオーディオ信号は、サンプリング周波数fsの1/2以下の周波数に帯域制限するために、エリアジングフィルタに通される。例えば、CDに記録されるデジタルオーディオ信号のサンプリング周波数ｆｓは44.1ｋHzである。したがって、アナログオーディオ信号をCDに記録する場合、アナログオーディオ信号は、エリアジングフィルタにより22.05ｋHz以上の帯域が除去された後、AD変換によりデジタルオーディオ信号に変換される。

このように、実際のオーディオ信号には、可聴帯域（20ｋHz）以上の周波数成分が含まれているにもかかわらず、エリアジングフィルタにより高域成分（サンプリング周波数fsの1/2以上の帯域）が除去されてしまう。このため、CDから再生された再生音は、従来のアナログ方式の再生音と比較すると高域成分が不足するため、CDの再生音に不満を持つユーザが存在する。

そこで、CD等から読み取られるデジタルオーディオ信号に対して、デジタルフィルタによるオーバーサンプリング（いわゆる零補間処理）を行なうことにより、高域成分を付加する方法がある（例えば、特許文献１参照）。また、非線形処理回路によりデジタルオーディオ信号から高調波成分やディザ信号を発生させて、デジタルオーディオ信号の高域スペクトル強度に応じて、その高調波成分やディザ信号をデジタルオーディオ信号に加算する方法がある（例えば、特許文献２参照）。

また、デジタルフィルタを用いた零補間処理によって高域成分を付加すると、得られる信号波形に滑らかさが不足する場合がある。このため、より高品質のオーディオ信号を忠実に再生するために、零補間処理の代わりにサンプリング点をスムーズにつなぐスプライン補間やラグランジェ補間を用いてオーバーサンプリングを行うことがある。

特開平９−２３１２７号公報 特開２００２−３６６１７８号公報

しかしながら、高域（サンプリング周波数fsの1/2の周波数）付近ではサンプリング点が複雑に変化するため、スプライン補間やラグランジェ補間を用いたオーバーサンプリングによる方法では、高域付近の波形を忠実に再現することが困難になる。すなわち、オーバーサンプリングを施しDA変換した後のアナログオーディオ信号の波形は、オーバーサンプリングをせずにDA変換した高域付近のアナログオーディオ信号（以下、元信号という）の波形と同一の波形に再現されないため、歪みが発生しやすい。

この点について、図８及び図９を参照して説明する。図８は、高域（ｆｓ/2付近の周波数）のアナログオーディオ信号の波形を示す図である。図９は、中低域（周波数＜＜ｆｓ/2）のアナログオーディオ信号の波形を示す図である。図８及び図９において、横軸は時間を表し、縦軸は振幅を表す。また、実線は、元信号の波形を示す。破線は、ラグランジェ補間によるオーバーサンプリングしたデジタルオーディオ信号をDA変換することにより得られるアナログオーディオ信号の波形を示す。符号「○」は、周波数ｆｓでサンプリングした場合のサンプリング点を示す。

図９に示すように、中低域のアナログオーディオ信号では、実線で示される波形と破線で示される波形がほぼ一致する。一方、図８に示すように、高域のアナログオーディオ信号では、実線で示される波形と破線で示される波形が大きく異なっているため、歪みが発生する。アナログオーディオ信号が中低域から高域になるにしたがって、一周期の波形に対するサンプリング点の数が少なくなる。このため、ラグランジェ補間により得られるアナログオーディオ信号の波形を元信号の波形に再現することが困難となる。また、ラグランジェ補間を用いた場合では、イメージノイズの影響を受けやすく、歪みが発生しやすい。

このように、高域付近において、サンプリング点をスムーズにつなぐスプライン補間やラグランジェ補間によるオーバーサンプリングを用いる場合では、スプライン補間やラグランジェ補間により得られるアナログオーディオ信号の波形を元信号の波形と同じ波形になるように再現することが困難であり、歪みが発生しやすい。

このため、オーディオ信号が高域であるか否かを検出して、オーディオ信号が中低域から高域になるとき、例えば、スプライン補間やラグランジェ補間によるオーバーサンプリングから零補間処理によるオーバーサンプリングに切り換えれば、元信号の高域の波形と近似する波形に再現できると考えられる。しかしながら、高域ノイズが混入したオーディ信号の場合では、このオーディオ信号が中低域であっても振幅が小さくなると、混入した高域ノイズにより、誤って高域であると検出する虞がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、オーディオ信号に高域ノイズが混入していても、オーディオ信号が高域であることを検出して、第１の補間処理によるオーバーサンプリングから、第２の補間処理によるオーバーサンプリングに切り換えることができるオーディオ信号出力装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本願の請求項１に記載の発明は、オーディオ信号に信号処理を施し出力するオーディオ信号出力装置において、オーディオ信号を入力する入力手段と、前記入力手段から入力されたオーディオ信号に第１の補間処理を施し第１の補間オーディオ信号を生成する第１の補間処理手段と、前記入力手段から入力されたオーディオ信号に第２の補間処理を施し第２の補間オーディオ信号を生成する第２の補間処理手段と、前記入力手段から入力されるオーディオ信号に予め定められたオフセット信号を加算する加算手段と、前記加算手段によりオフセット信号が加算されたオーディオ信号から高域信号を検出する高域信号検出手段と、前記高域信号検出手段の検出結果に応じて、前記第１の補間オーディオ信号と前記第２の補間オーディオ信号とを切り換える切換手段と、前記切換手段により切り換えられた補間オーディオ信号を出力する出力手段とを備えることを特徴とする。

また、本願の請求項２に記載の発明は、オーディオ信号に信号処理を施し出力するオーディオ信号出力装置において、記録媒体に記録されたオーディオ信号を再生する再生手段と、前記再生手段により再生されたオーディオ信号に第１の補間処理を施し第１の補間オーディオ信号を生成する第１の補間処理手段と、前記再生手段により再生されたオーディオ信号に第２の補間処理を施し第２の補間オーディオ信号を生成する第２の補間処理手段と、前記再生手段により再生されるオーディオ信号に予め定められたオフセット信号を加算する加算手段と、前記加算手段によりオフセット信号が加算されたオーディオ信号から高域信号を検出する高域信号検出手段と、前記高域信号検出手段の検出結果に応じて、前記第１の補間オーディオ信号と前記第２の補間オーディオ信号とを切り換える切換手段と、前記切換手段により切り換えられた補間オーディオ信号を出力する出力手段とを備えることを特徴とする。

また、本願の請求項３に記載の発明は、オーディオ信号に信号処理を施し出力するオーディオ信号出力装置において、オーディオ信号を入力する入力手段と、前記入力手段から入力されたオーディオ信号に補間処理を施す補間処理手段と、前記補間処理手段に第１の補間処理をさせる第１の係数を記憶する第１の記憶手段と、前記補間処理手段に第２の補間処理をさせる第２の係数を記憶する第２の記憶手段と、前記入力手段から入力されるオーディオ信号に予め定められたオフセット信号を加算する加算手段と、前記加算手段によりオフセット信号が加算されたオーディオ信号から高域信吾を検出する高域信号検出手段と、前記高域信号検出手段の検出結果に応じて、前記補間処理手段に用いられる係数を前記第１の係数と前記第２の係数との間で切り換える切換手段と、前記補間処理手段により前記切換手段により切り換えられた係数で補間処理された補間オーディオ信号を出力する出力手段とを備えることを特徴とする。

また、本願の請求項４に記載の発明は、オーディオ信号に信号処理を施し出力するオーディオ信号出力装置において、記録媒体に記録されたオーディオ信号を再生する再生手段と、前記再生手段により再生されたオーディオ信号に補間処理を施す補間処理手段と、前記補間処理手段に第１の補間処理をさせる第１の係数を記憶する第１の記憶手段と、前記補間処理手段に第２の補間処理をさせる第２の係数を記憶する第２の記憶手段と、前記再生手段により再生されるオーディオ信号に予め定められたオフセット信号を加算する加算手段と、前記加算手段によりオフセット信号が加算されたオーディオ信号から高域信号を検出する高域信号検出手段と、前記高域信号検出手段の検出結果に応じて、前記補間処理手段に用いられる係数を前記第１の係数と前記第２の係数との間で切り換える切換手段と、前記補間処理手段により前記切換手段により切り換えられた係数で補間処理された補間オーディオ信号を出力する出力手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、オーディオ信号に高域ノイズが混入していても、オーディオ信号が高域であることを検出して、第１の補間処理によるオーバーサンプリングから、第２の補間処理によるオーバーサンプリングに切り換えることができるオーディオ信号出力装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施例であるオーディオ信号出力装置の構成を示すブロック図である。図１において、１は入力部、２はDSP（Digital Signal Processor）、３はフィルタ回路、４は出力部、５は制御部、６は操作部を示す。図１に示すオーディオ信号出力装置は、CDプレーヤやDVD（Digital Versatile Disc）プレーヤ等の再生装置から出力されたデジタルオーディオ信号を入力するAVアンプ等である。

入力部１は、再生装置から出力されるデジタルオーディオ信号を入力する。DSP２は、入力部１から入力されたデジタルオーディオ信号の伸長やデジタルオーディオ信号に残響音の付加等の信号処理を施す。フィルタ回路３は、後述するように、DSP２から出力されたデジタルオーディオ信号にオーバーサンプリング等の信号処理を施す。

出力部４は、図示しないDA変換器を備え、フィルタ回路３から入力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。DA変換器により変換されたアナログオーディオ信号は、図示しない出力端子に接続されたスピーカ等から出力される。制御部５は、入力部１、DSP２、フィルタ回路３及び出力部４を制御する。操作部６は、本実施のオーディオ信号出力装置を操作するための操作ボタンを備える。

ここで、本発明は、図１に示すような構成に限られず、CDプレーヤやDVDプレーヤ等の再生装置にも適用可能である。図２は、本発明の他の実施例であるオーディオ信号出力装置の構成を示すブロック図である。図２において、図１に示すオーディオ信号出力装置と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

再生部７は、CDやDVD等のディスクに記録されたデジタルオーディオ信号を読み取る。再生部６により読み取られたデジタルオーディオ信号は、DSP２及びフィルタ回路３によって所定の信号処理が施され、出力部４によりアナログオーディオ信号に変換され、図示しないスピーカ等から出力される。

図３は、本実施例のオーディオ信号出力装置が備えるフィルタ回路３の第１の実施例の構成を示すブロック図である。図３において、１１はバッファ、１２は零補間処理部、１３はラグランジェ補間処理部、１４はセレクタ、１５は加算部、１６は高域信号検出処理部、１７は高域信号パターン検出部、１８は判定部、１９はカウンタ部を示す。

図３に示すバッファ１１は、DSP２から出力されたデジタルオーディオ信号を一時的に保持する。バッファ１１に保持されたデジタルオーディオ信号は、零補間処理部１２及びラグランジェ補間処理部１３と加算部１５に入力される。零補間処理部１２は、第１の補間処理手段であり、バッファ１１から入力されたデジタルオーディオ信号に零補間処理によるオーバーサンプリング処理を施す。零補間処理部１２は、一般的なFIR（Finite Impulse Response）フィルタとして構成される。なお、零補間処理では、サンプリング点の間にゼロ信号を追加することによって、補間（オーバーアンプリング）をすることができる。零補間処理部１２によりオーバーサンプリング処理された零補間信号は、第１の補間オーディオ信号であり、セレクタ１４に入力される。

図４は、零補間処理部１２におけるオーバーサンプリング処理を示す図である。図４において、横軸は時間を表し、縦軸は振幅を表す。図４（A）は、オーバーサンプリング処理を施すデジタルオーディオ信号を示し、白丸はこのデジタルオーディオ信号のサンプリング点を示す。

零補間処理部１２において、２倍のオーバーサンプリング処理をする場合、図４（B）に示すように、デジタルオーディオ信号のサンプリング点の中間にゼロ信号（図中に示す黒丸）が挿入される。このゼロ信号が挿入されたデジタルオーディオ信号がローパスフィルタに通されることにより、図４（C）に示すような、２倍のオーバーサンプリング処理されたデジタルオーディオ信号が生成される。

このとき、図４（C）に示すデジタルオーディオ信号は、図４（A）に示すデジタルオーディオ信号の振幅の１/２になるので、元の振幅に戻すために、図４（C）に示すデジタルオーディオ信号の振幅を２倍にする。このようにして、零補間処理部１２は、図４（D）に示すように、２倍のオーバーサンプリング処理が施されたデジタルオーディオ信号を得る。

このような零補間処理をした場合に得られるアナログオーディオ信号の波形は、ラグランジェ補間処理やスプライン補間処理を行なった場合に得られる波形と比べて、滑らかではない。しかしながら、イメージノイズを十分制御可能なフィルタ特性を持ったデジタルフィルタを通過させる零補間処理では、フィルタ特性を十分にイメージノイズをカットできる急峻なものにすることができるので、イメージノイズの影響を受けにくい。このため、アナログオーディオ信号の波形が複雑な高域では、ラグランジェ補間処理やスプライン補間処理よりも歪みが少ない波形が得られる。

ラグランジェ補間処理部１３は、第２の補間処理手段であり、バッファ１１から入力されたデジタルオーディオ信号にラグランジェ補間処理によるオーバーサンプリング処理を施す。ラグランジェ補間処理部１３によりオーバーサンプリング処理されたラグランジェ補間信号は、第２の補間オーディオ信号であり、セレクタ１４に入力される。なお、ラグランジェ補間処理部１３は、一般的なFIRフィルタとして構成される。

ラグランジェ補間処理部１３は、下記の数式１で表されるラグランジェ補間公式を用いて、ラグランジェ補間処理によるオーバーサンプリング処理をする。ラグランジェ補間公式によれば、（n+1）個のサンプリング点の各振幅の値から任意のサンプリング点Xの振幅の値を求めること可能となる。

図５は、ラグランジェ補間処理部１３におけるオーバーサンプリング処理を示す図である。図５において、横軸は時間を表し、縦軸は振幅を表す。図５（A）は、オーバーサンプリング処理を施すデジタルオーディオ信号を示し、白丸はこのデジタルオーディオ信号のサンプリング点を示す。図５（B）は、ラグランジェ補間公式を用いてオーバーサンプリング処理を施したデジタルオーディオ信号を示す。

図５（A）に示すデジタルオーディオ信号のサンプリング点の中間の位置をラグランジェ補間公式を用いて補間する位置とした場合、図５（B）において黒丸で示されるサンプルデータが補間される。この場合、２倍のオーバーサンプリング処理されたデジタルオーディオ信号が生成される。このようにして、ラグランジェ補間処理部１３は、図５（B）に示すように、２倍のオーバーサンプリング処理が施されたデジタルオーディオ信号を得る。

セレクタ１４は、出力部４へ入力する信号を切り換える切換手段である。セレクタ１４は、高域信号検出部１６から入力される信号に応じて、零補間信号とラグランジェ補間信号の何れか一方の補間オーディオ信号を出力部４へ入力するように切り換える。加算部１５は、バッファ１１から入力されるデジタルオーディオ信号に予め定められたオフセット信号を加算する。このため、加算部１５は、図示しない予め定められたオフセット信号を発生する発生部を備える。この発生部により発生されるオフセット信号は直流オフセット信号であり、例えば、１６ビットのデジタルオーディオ信号に加算される場合、「００００００００００１０００００」の２進数で表わされる直流オフセット信号が発生される。発生部により発生される直流オフセット信号は、中低域成分の信号となる。

高域信号検出処理部１６は、加算部１５から入力されるデジタルオーディオ信号に含まれる高域信号を検出する。例えば、サンプリング周波数が44.1ｋHzのデジタルオーディオ信号において、サンプリング周波数44.1ｋHzの1/2付近の高域信号では、ゼロクロスする頻度が高くなる。ゼロクロスは、デジタルオーディオ信号の極性が正（＋）から負（−）、または、負（−）から正（＋）に反転する場合である。すなわち、連続する２つのサンプリングデータの一方の符号が正（＋）となり、他方の符号が負（−）となる場合である。

図６は、高域信号検出処理部１６の構成を示すブロック図である。図６において、図３と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。図６に示すように、高域信号パターン検出部１７は、シフトレジスタ２０と照合部２１を備えている。判定部１８は、シフトレジスタ２２とNOR回路２３を備えている。カウンタ部１９は、カウンタ２４とNOT回路２５を備えている。

図６に示すように、高域信号検出部１６は、高域信号パターン検出部１７、判定部１８、カウンタ部１８を備える。本実施例の高域信号パターン検出部１７は、加算部１５から入力されるデジタルオーディオ信号において、連続する４つのサンプリングデータの符号に基づいて、２回以上ゼロクロスすることを検出する。ここで、音声信号のPCM（Pulse Code Modulation）信号ではMSB（Most Significant Bit）が符号を示しているので、高域信号パターン検出部１７は、サンプリングデータのMSBに基づいてゼロクロスを検出する。

図６に示す高域信号パターン検出部１７は、４ビットのシフトレジスタ２０と照合部２１を備える。シフトレジスタ２０は、加算部１５から入力されるデジタルオーディオ信号から連続する４サンプリングデータのMSB（図６に示すQA，QB，QC，QD）を記憶する。PCM信号のMSBは符号ビットであり、デジタルオーディオ信号の極性が正（＋）である場合にはMSBの符号が「０」となり、デジタルオーディオ信号の極性が負（−）である場合にはMSBの符号が「１」となる。シフトレジスタ２０は、デジタルオーディオ信号のサンプリング周波数（本実施例では44.1ｋHz）fsの動作クロックのパルスが入力されるごとに、記憶するMSBをシフトするとともに、次のサンプリングデータのMSBを記憶する。

照合部２１は、シフトレジスタ２０に記憶された４つのMSBの組み合わせからなる４ビットのデータと、図示する８つの高域信号パターンとを照合する。高域信号パターンは、連続する４つのサンプリングデータが２回以上ゼロクロスする場合の４つのMSBの組み合わせを表わした４ビットのデータである。連続する２つのサンプリングデータのMSBの組み合わせが（０，１）、または、（１，０）である場合、デジタルオーディオ信号が１回ゼロクロスする。このため、図６に示すように、MSBの組み合わせが、（００１０），（０１００），（０１１０），（１００１），（１０１１），（１１０１）である場合、連続する４つのサンプリングデータは２回ゼロクロスする。また、MSBの組み合わせが（０１０１），（１０１０）の場合、連続する４つのサンプリングデータは３回ゼロクロスする。

照合部２１は、シフトレジスタ２０に記憶された４ビットのデータが（００１０），（０１００），（０１０１），（０１１０），（１００１），（１０１０），（１０１１），（１１０１）の８つの高域信号パターンのいずれかに一致するか否かを判別する。照合部２１は、シフトレジスタ２０に記憶された４ビットのデータが上記の高域信号パターンと一致すると、高域信号パターンが検出されたことを示す検出結果データ（本実施例では「１」）を判定部１８に出力する。一方、シフトレジスタ２０に記憶された４ビットのデータが上記の高域信号パターンと一致しない場合、高域信号パターンが検出されなかったことを示す検出結果データ（本実施例では「０」）を判定部１８に出力する。

図６に示す判定部１８は、４ビットのシフトレジスタ２２及びNOR回路２３を備える。判定部１８は、高域信号パターン検出部１７から入力される連続する４つの検出結果データを記憶し、当該検出結果データのうち、高域信号パターンが検出されたことを示す検出結果データが含まれているか否かを判定する。判定部１８は、高域信号パターンを検出しない場合、カウンタ部１９にカウンタ２４をリセットする信号を出力する。

シフトレジスタ２２は、高域信号パターン検出部１７から入力される連続する４つの検出結果データ（図４に示すQa，Qb，Qc，Qd）を記憶する。シフトレジスタ２２は、デジタルオーディオ信号のサンプリング周波数（本実施例では44.1ｋHz）fsの動作クロックのパルスが入力されるごとに、記憶する検出結果データをシフトするとともに、次の検出結果データを記憶する。上述したように、高域信号パターン検出部１７から入力される検出結果データは、高域信号パターンが検出されると「１」となり、高域信号パターンが検出されないと「０」になる。

NOR回路２３は、シフトレジスタ２２に記憶された４つの検出結果データが入力される。NOR回路２３は、シフトレジスタ２２から入力された４つの検出結果データ、すなわち、シフトレジスタ２２に記憶された４つの検出結果データが全て「０」であるとき、カウンタ部１９にカウンタ２４をリセットする信号を出力する。また、NOR回路２３は、シフトレジスタ２２から入力された４つの検出結果データ中に「１」があるとき、カウンタ部１９にカウンタ２４をリセットする信号を出力しない。

以上のように、判定部１８は、高域信号パターン検出部１７から入力された連続する４つの検出結果データが全て「０」である場合、すなわち、高域信号パターン検出部１７から「高域信号パターンが検出されなかったことを示す検出結果データ」が４回連続して入力された場合、カウンタ２４をリセットするための信号をカウンタ部１９に出力する。

図６に示すカウンタ部１９は、カウンタ２４及びNOT回路２５を備える。カウンタ２４は、デジタルオーディオ信号のサンプリング周波数（本実施例では44.1ｋHz）fsの動作クロックのパルスが入力されるごとに、カウント値をカウントアップする。カウンタ２４のカウント値は、２進数で表わされる。カウンタ２４は、カウント値の（ｎ＋１）桁目のビット（Qn）の値を示す信号をセレクタ１５に入力するとともに、NOT回路２５を介してカウンタ２４のイネーブル信号入力部（EN）に入力する。なお、ｎは自然数であり、その値は予め定められている。また、カウンタ２４は、判定部１８からカウンタ２４をリセットする信号が入力されると、カウントアップしたカウント値をゼロにする。

例えば、ｎを２とした場合、カウンタ２４のカウント値は、Q2，Q1，Q0となる。カウンタ２４は、カウント値を（０００）から４回（２の２乗回）カウントアップすると、カウント値が（１００）になり、３桁目のビット（Qn）が「１」になる。つまり、２進数で表わしたカウント値の（ｎ＋１）桁目のビット（Qn）が「１」になるとき、カウンタ２４が、２のｎ乗回カウントアップしたことになる。

カウンタ２４は、カウント値の（ｎ＋１）桁目のビット（Qn）が「０」であるとき、「０」を表わす信号をセレクタ１４に入力する。セレクタ１４は、カウンタ２４から「０」を表わす信号が入力されると、ラグランジェ補間処理部１４から出力されるラグランジェ補間信号を出力部４へ入力するように切り換える。また、カウンタ２４から出力された「０」を表わす信号はNOT回路２５により反転され、「１」を表わす信号がイネーブル信号入力部（EN）に入力される。

一方、判定部１８からカウンタ２４をリセットする信号が入力される前に、カウンタ２４が２のｎ乗回カウントアップすると、すなわち、カウント値の（ｎ＋１）桁目のビット（Qn）が「１」になると、「１」を表わす信号をセレクタ１４に入力する。セレクタ１４は、カウンタ２４から「１」を表わす信号が入力されると、零補間処理部１２から出力される零補間信号を出力部４へ入力するように切り換える。また、カウンタ２４から出力された「１」を表わす信号はNOT回路２５により反転され、「０」を表わす信号がイネーブル信号入力部（EN）に入力される。カウンタ２４は、イネーブル信号入力部（EN）から入力される信号が「０」になると、カウント値のカウントアップを停止する。

サンプリング周波数の1/2付近の高域部分では、高域信号パターン検出部１７により絶えず高域信号パターンが検出され、カウンタ部１９のカウンタ２４がリセットされずに、カウンタ２４はカウント値をカウントアップし続ける。そして、カウント値の（ｎ＋１）桁目のビット（Qn）が「１」になると、セレクタ１４によりラグランジェ補間信号から零補間信号を出力部４へ入力するように切り換えられる。

また、判定部１８からカウンタ２４をリセットするための信号が入力されると、カウンタ２４は、カウント値を（０００）に初期化する。このとき、NOT回路２５を介してカウンタ２４のイネーブル信号入力部に「１」を表わす信号が入力され、カウンタ２４は、カウント値を（０００）からカウントアップを開始する。また、セレクタ１４には、「０」を表わす信号が入力されるので、出力部４へ入力する信号がラグランジェ補間信号に切り換わる。

以上のように、本実施例の高域信号検出処理部１６は、高域信号パターン検出部１７による検出結果に基づいて、「０」又は「１」を表わす信号をセレクタ１４に入力する。「１」を表わす信号がセレクタ１４に入力された場合、すなわち、高域信号パターン検出部１７が高域信号パターンを検出した場合、セレクタ１４により出力部４へ入力する信号を零補間信号に切り換えられる。一方、「０」を表わす信号がセレクタ１４に入力された場合、すなわち、高域信号パターン検出部１７が高域信号パターンを検出しない場合、セレクタ１４により出力部４へ入力する信号をラグランジェ補間信号に切り換えられる。

なお、本実施例の形態では、高域信号パターン検出部１７によって高域信号パターンが検出されても、セレクタ１４により直ちに零補間処理部１２からの出力信号に切り換わるのではなく、その状態が所定時間継続するか否かが判定部１８及びカウンタ部１９により判定される。そして、この判定結果に基づいて、セレクタ１４により出力部４へ入力する信号を零補間信号に切り換える。このため、出力部４へ入力する信号を零補間信号とラグランジェ補間信号とを切り換える回数を少なくすることができる。

次に、高域ノイズが混入したオーディオ信号について説明する。ここで、以下の説明では、高域ノイズの振幅レベルが一定であるものする。
高域ノイズが混入した中低域のデジタルオーディオ信号において、この中低域のデジタルオーディオ信号の振幅レベルが低くなると、高域ノイズの振幅レベル（VH）は、中低域のデジタルオーディオ信号の振幅レベル（VL）に対して高くなる。すなわち、中低域のデジタルオーディオ信号の振幅レベルが低くなると、振幅の相対レベル（VH/VL）が大きくなる。このため、上述したゼロクロスは高域ノイズに大きく依存するようになり、高域信号検出処理部１６は、混入した高域ノイズにより誤って高域信号を検出してしまう。

これに対して、中低域のデジタルオーディオ信号の振幅レベルが高くなると、高域ノイズの振幅レベル（VH）は、中低域のデジタルオーディオ信号の振幅レベル（VL）に対して低くなる。すなわち、中低域のデジタルオーディオ信号の振幅レベルが高くなると、振幅の相対レベル（VH/VL）が小さくなる。このため、上述したゼロクロスは中低域のデジタルオーディオ信号に依存するようになり、高域信号検出処理部１６は、混入した高域ノイズにより誤って高域信号を検出することがなくなる。

本発明では、混入した高域ノイズにより誤って高域信号が検出されることを防ぐために、加算部１５により高域信号検出処理部１６に入力されるデジタルオーディオ信号に直流オフセット信号を加算する。上述したように、加算部１５で加算される直流オフセット信号は、中低域成分の信号であるので、直流オフセット信号の振幅レベルをV0で表わすと、直流オフセット信号が加算されたデジタルオーディオ信号における振幅の相対レベルは、VH/(VL+V0)と表わすことができる。

直流オフセット信号が加算されたときの振幅の相対レベル（VH/(VL+V0)）は、直流オフセット信号が加算されてないときの振幅の相対レベル（VH/VL）より、相対レベルが小さくなる。ここで、中低域のオーディオ信号の振幅レベル（VL）がゼロに近いとき、振幅の相対レベルを（VH/V0）と表わすことができる。このとき、加算部１５により加算される直流オフセット信号の振幅レベルを、高域信号検出処理部１６において高域ノイズにより誤って高域信号が検出されないような振幅レベルにすることにより、上述したゼロクロスは高域ノイズに依存されなくなる。したがって、高域信号検出処理部１６は、直流オフセット信号が加算されたデジタルオーディオ信号が入力されるので、混入した高域ノイズにより誤って高域信号を検出することを防ぐことができる。

以上のように、上述した本実施例のオーディオ信号出力装置は、正確に高域信号を検出し、高域信号検出処理部１６が高域信号を検出した場合、セレクタ１４により出力部４へ入力する信号を零補間信号に切り換えることができる。一方、高域信号検出処理部１６が高域信号を検出しない場合、セレクタ１４により出力部４へ入力する信号をラグランジェ補間信号に切り換えることができる。

次に、フィルタ回路３の第２の実施例について説明する。図７は、本実施例のオーディオ信号出力装置に備えるフィルタ回路３の第２の実施例の構成を示すブロック図である。図７において、図３と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

図７において、２６は補間処理部、２７は零補間係数記憶部、２８はラグランジェ補間係数記憶部、２９はセレクタを示す。補間処理部２６は、一般的なFIRフィルタとして構成される。零補間係数記憶部２７は、第１の記憶手段であり、補間処理部２６を零補間処理部として機能させるための零補間係数（第１の係数）を記憶する。ラグランジェ補間係数記憶部２８は、第２の記憶手段であり、補間処理部２６をラグランジェ補間処理部として機能させるためのラグランジェ補間係数（第２の係数）を記憶する。

セレクタ２９は、高域信号検出処理部１６から入力される信号に応じて、補間処理部２６に用いられる係数を零補間係数とラグランジェ補間係数との間で切り換える切換手段である。セレクタ２９は、高域信号検出処理部１６から「１」を表わす信号が入力された場合、すなわち、高域信号検出処理部１６が高域信号を検出した場合、零補間係数記憶部２７に記憶された零補間係数を読出し補間処理部２６に入力する。また、セレクタ２９は、高域信号検出処理部１６から「０」を表わす信号が入力された場合、すなわち、高域信号検出処理部１６が高域信号を検出しない場合、ラグランジェ補間係数記憶部２８に記憶されたラグランジェ補間係数を読出し補間処理部２６に入力する。このように、本実施例のオーディオ信号出力装置では、高域信号検出処理部１６から入力される信号に基づいて、補間処理部２６で用いる係数を切り換えることにより、補間処理部２６の補間処理動作を切り換えることができる。

本実施例であるオーディオ信号出力装置の構成を示すブロック図。 他の実施例であるオーディオ信号出力装置の構成を示すブロック図。 第１の実施例のフィルタ回路３の構成を示すブロック図。 零補間処理部１２におけるオーバーサンプリング処理の説明図。 ラグランジェ補間処理部１３におけるオーバーサンプリング処理の説明図。 高域信号検出処理部１６の構成を示すブロック図。 第２の実施例のフィルタ回路３の構成を示すブロック図。 高域のアナログオーディオ信号の波形を示す図。 中低域のアナログオーディオ信号の波形を示す図。

符号の説明

１…入力部、２…DSP、３…フィルタ回路、４…出力部、５…制御部、６…操作部、７…再生部、１１…バッファ、１２…零補間処理部、１３…ラグランジェ補間処理部、１４…セレクタ、１５…加算部、１６…高域信号検出処理部、１７…高域信号パターン検出部、１８…判定部、１９…カウンタ部、２０…シフトレジスタ、２１…照合部、２２…シフトレジスタ、２３…NOR回路、２４…カウンタ、２５…NOT回路、２６…補間処理部、２７…零補間係数記憶部、２８…ラグランジェ補間係数記憶部、２９…セレクタ

Claims (4)

1. オーディオ信号に信号処理を施し出力するオーディオ信号出力装置において、
   オーディオ信号を入力する入力手段と、
   前記入力手段から入力されたオーディオ信号に第１の補間処理を施し第１の補間オーディオ信号を生成する第１の補間処理手段と、
   前記入力手段から入力されたオーディオ信号に第２の補間処理を施し第２の補間オーディオ信号を生成する第２の補間処理手段と、
   前記入力手段から入力されるオーディオ信号に予め定められたオフセット信号を加算する加算手段と、
   前記加算手段によりオフセット信号が加算されたオーディオ信号から高域信号を検出する高域信号検出手段と、
   前記高域信号検出手段の検出結果に応じて、前記第１の補間オーディオ信号と前記第２の補間オーディオ信号とを切り換える切換手段と、
   前記切換手段により切り換えられた補間オーディオ信号を出力する出力手段とを備えることを特徴とするオーディオ信号出力装置。
2. オーディオ信号に信号処理を施し出力するオーディオ信号出力装置において、
   記録媒体に記録されたオーディオ信号を再生する再生手段と、
   前記再生手段により再生されたオーディオ信号に第１の補間処理を施し第１の補間オーディオ信号を生成する第１の補間処理手段と、
   前記再生手段により再生されたオーディオ信号に第２の補間処理を施し第２の補間オーディオ信号を生成する第２の補間処理手段と、
   前記再生手段により再生されるオーディオ信号に予め定められたオフセット信号を加算する加算手段と、
   前記加算手段によりオフセット信号が加算されたオーディオ信号から高域信号を検出する高域信号検出手段と、
   前記高域信号検出手段の検出結果に応じて、前記第１の補間オーディオ信号と前記第２の補間オーディオ信号とを切り換える切換手段と、
   前記切換手段により切り換えられた補間オーディオ信号を出力する出力手段とを備えることを特徴とするオーディオ信号出力装置。
3. オーディオ信号に信号処理を施し出力するオーディオ信号出力装置において、
   オーディオ信号を入力する入力手段と、
   前記入力手段から入力されたオーディオ信号に補間処理を施す補間処理手段と、
   前記補間処理手段に第１の補間処理をさせる第１の係数を記憶する第１の記憶手段と、
   前記補間処理手段に第２の補間処理をさせる第２の係数を記憶する第２の記憶手段と、
   前記入力手段から入力されるオーディオ信号に予め定められたオフセット信号を加算する加算手段と、
   前記加算手段によりオフセット信号が加算されたオーディオ信号から高域信吾を検出する高域信号検出手段と、
   前記高域信号検出手段の検出結果に応じて、前記補間処理手段に用いられる係数を前記第１の係数と前記第２の係数との間で切り換える切換手段と、
   前記補間処理手段により前記切換手段により切り換えられた係数で補間処理された補間オーディオ信号を出力する出力手段とを備えることを特徴とするオーディオ信号出力装置。
4. オーディオ信号に信号処理を施し出力するオーディオ信号出力装置において、
   記録媒体に記録されたオーディオ信号を再生する再生手段と、
   前記再生手段により再生されたオーディオ信号に補間処理を施す補間処理手段と、
   前記補間処理手段に第１の補間処理をさせる第１の係数を記憶する第１の記憶手段と、
   前記補間処理手段に第２の補間処理をさせる第２の係数を記憶する第２の記憶手段と、
   前記再生手段により再生されるオーディオ信号に予め定められたオフセット信号を加算する加算手段と、
   前記加算手段によりオフセット信号が加算されたオーディオ信号から高域信号を検出する高域信号検出手段と、
   前記高域信号検出手段の検出結果に応じて、前記補間処理手段に用いられる係数を前記第１の係数と前記第２の係数との間で切り換える切換手段と、
   前記補間処理手段により前記切換手段により切り換えられた係数で補間処理された補間オーディオ信号を出力する出力手段とを備えることを特徴とするオーディオ信号出力装置。

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