JP2007249075A - 音声再生装置および高域補間処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】処理負担の少ない高域補間処理が可能な音声再生装置および高域補間処理方法を提供する。
【解決手段】圧縮オーディオデータは、デコーダ２０２ａによりデコードされ、オーディオ信号がハーモナイザ２０９ａに送信される。デコードされたオーディオ信号が有するサンプリングレートやビットレート等の補助情報はヘッダリーダ２０９ｂにより読み込まれ、ハーモナイザ２０９ａに送信される。各部の信号通信にはバス２１０を経由する。ハーモナイザ２０９ａは、圧縮オーディオデータのフォーマット、およびサンプリング周波数に基づいた補間帯域のプリセットを有しており、ヘッダリーダ２０９ｂより送信されるファイル情報を参照して処理を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＭＰ３等の圧縮オーディオデータを再生する音声再生装置に関し、特に音声再生時に高域周波数に対し補間処理を実行する音声再生装置および高域補間処理方法に関する。

従来の技術として、圧縮オーディオデータの補助情報を読み込んで、圧縮時に欠落した高周波成分の帯域を特定し、補間する周波数サンプル補間器が知られている（例えば、特許文献１）。

この周波数サンプル補間器によると、例えばＭＰＥＧ−１ ＡＵＤＩＯ Ｌａｙｅｒ２の場合は、補助情報に含まれた帯域毎の配分データ量を、また例えばＭＰＥＧ−２ ＡＵＤＩＯ ＮＢＣの場合は、周波数成分が存在するもっとも高い帯域を示すスケールファクタバンド情報を読み込むことにより、正確な信号欠落帯域を特定可能である。
特開２００４−１９８４８５号公報

しかし、従来の周波数サンプル補間器によると、補助情報は所定のサンプル数で構成されたフレーム毎に読み込む必要があり、補助情報の分析が必要になるため、動作行程が煩雑になり処理にかかる負担が大きいという問題があった。

従って、本発明の目的は、処理負担の少ない高域補間処理が可能な音声再生装置および高域補間処理方法を提供することにある。

（１）本発明は上記目的を達成するため、圧縮オーディオデータをオーディオ信号に変換するデコーダと、前記圧縮オーディオデータよりファイル情報を読み込むヘッダリーダと、前記ヘッダリーダより前記ファイル情報を受信し、前記ファイル情報を参照して予め設定された補間帯域より選択し、選択された前記補間帯域について高域補間処理するハーモナイザとを有する音声再生装置を提供する。

このような構成によれば、ファイル情報に対応した補間帯域を予め設定してあるため、１つのファイルに対し１度だけファイル情報を読み込むことで高域補間処理が可能である。その結果、高域補間処理に必要な動作を減少させることが可能である。

（２）また、本発明は上記目的を達成するため、圧縮オーディオデータをオーディオ信号に変換するデコーダと、前記圧縮オーディオデータよりファイル形式とサンプリング周波数からなるファイル情報を読み込むヘッダリーダと、前記ヘッダリーダより前記ファイル情報を受信し、前記ファイル情報に基づいて予め設定された補間帯域について高域補間処理するハーモナイザとを有する音声再生装置を提供する。

このような構成によれば、ファイル形式とサンプリング周波数を読み込むことで（１）の効果を得ることが可能である。

（３）また、本発明は上記目的を達成するため、圧縮オーディオデータをオーディオ信号に変換するデコーダと、前記圧縮オーディオデータよりファイル情報を読み込むヘッダリーダと、前記ファイル情報に基づいて前記オーディオ信号を固定のサンプリング周波数に変換するサンプリングレートコンバータと、前記サンプリングレートコンバータより受信したオーディオ信号を予め設定された補間帯域について高域補間処理するハーモナイザとを有する音声再生装置を提供する。

このような構成によれば、オーディオ信号のサンプリング周波数を固定値に変換するため、ハーモナイザの補間処理が単一の設定で実行可能で、高域補間処理の負担が軽減する。

（４）また、本発明は上記目的を達成するため、圧縮オーディオデータをオーディオ信号に変換するデコーダと、前記オーディオ信号をフーリエ変換することにより補間帯域を決定するＦＦＴアナライザと、前記ＦＦＴアナライザより前記補間帯域を受信し、前記補間帯域に基づいて高域補間処理するハーモナイザとを有する音声再生装置を提供する。

このような構成によれば、ＦＦＴアナライザによりリアルタイムでオーディオ信号を分析するため、可変ビットレートの圧縮オーディオファイルに対応可能である。

（５）また、本発明は上記目的を達成するため、固定ビットレートの圧縮オーディオデータを第１のオーディオ信号に変換し、可変ビットレートの圧縮オーディオデータを第２のオーディオ信号に変換するデコーダと、前記固定ビットレートの圧縮オーディオデータよりファイル情報を読み込むヘッダリーダと、前記ファイル情報に基づいて前記第１のオーディオ信号を固定のサンプリング周波数を有する第３のオーディオ信号に変換するサンプリングレートコンバータと、前記第２のオーディオ信号をフーリエ変換することにより第１の補間帯域を決定するＦＦＴアナライザと、前記第３のオーディオ信号を予め設定された第２の補間帯域について高域補間処理し、前記第２のオーディオ信号を前記ＦＦＴアナライザより受信した前記第１の補間帯域に基づいて高域補正処理するハーモナイザとを有する音声再生装置を提供する。

このような構成によれば、圧縮オーディオデータの種類によって用いる構成を使い分けるため、正確な高域補間処理を実行でき、同時に処理の負担を減少させることが可能である。

（６）また、本発明は上記目的を達成するため、圧縮オーディオデータをデコーダによりオーディオ信号にデコードする第１の行程と、前記圧縮オーディオデータが有するヘッダをヘッダリーダにより読み込む第２の行程と、制御部が前記ヘッダに記載された情報を参照して、予め設定された補間帯域より選択する第３の行程と、選択された前記補間帯域について高域補間処理を実行する第３の行程とを有することを特徴とする高域補間処理方法を提供する。

このような方法によれば、ヘッダによって補間帯域を決定できるため、複雑な処理を必要とせず、簡易な動作が可能となる。

（７）また、本発明は上記目的を達成するため、圧縮オーディオデータをデコーダによりオーディオ信号にデコードする第１の行程と、前記圧縮オーディオデータが有するヘッダをヘッダリーダにより読み込む第２の行程と、前記ヘッダに記載された情報を参照して前記オーディオ信号のサンプリングレートを固定値に変換する第３の行程と、前記固定値に適した補間帯域について高域補間処理を実行する第４の行程とを有することを特徴とする高域補間処理方法を提供する。

このような構成によれば、オーディオ信号を単一のサンプリング周波数を有する信号に変換するため、高域補間処理が単一の設定で実行可能であり、処理が簡潔になる。

（８）また、本発明は上記目的を達成するため、圧縮オーディオデータをデコーダによりオーディオ信号にデコードする第１の行程と、前記オーディオ信号をフーリエ変換して周波数成分を解析し、補間帯域を決定する第２の行程と、前記補間帯域について高域補間処理を実行する第３の行程とを有することを特徴とする高域補間処理方法を提供する。

このような方法によれば、フーリエ変換により周波数成分をリアルタイムで分析可能なため、時間変化する補間帯域の下限値を特定可能であり、可変ビットレートの圧縮オーディオデータに対応可能である。

（９）また、本発明は上記目的を達成するため、固定ビットレートの圧縮オーディオデータをデコーダにより第１のオーディオ信号にデコードし、可変ビットレートの圧縮オーディオデータを第２のオーディオ信号にデコードする第１の行程と、前記固定ビットレートの圧縮オーディオデータが有するヘッダをヘッダリーダにより読み込む第２の行程と、前記ヘッダに記載された情報を参照して前記第１のオーディオ信号を固定のサンプリングレートを有する第３のオーディオ信号に変換する第３の行程と、前記第２のオーディオ信号をフーリエ変換して周波数成分を解析し、第１の補間帯域を決定する第４の行程と、前記第３のオーディオ信号に対して前記固定値に適した第２の補間帯域について高域補間処理を実行し、前記第２のオーディオ信号に対して第１の補間帯域について高域補間処理を実行する第５の行程とを有することを特徴とする高域補間処理方法を提供する。

このような構成によれば、固定ビットレートおよび可変ビットレートの圧縮オーディオデータに対しそれぞれ別の補間処理方法を実行するため、正確で負担の少ない処理が可能となる。

本発明によれば、音声再生装置において処理負担の少ない高域補間が可能となる。

以下に、本発明の音声再生装置の実施の形態を図面を参考にして詳細に説明する。

〔第１の実施の形態〕
（音声再生装置の構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に関する音声再生装置の斜視図である。

音声再生装置１は、内部にＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）や、小型のＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）等の電子部品を有し、正面には文字、画像等を表示する表示部１１と、表示項目を操作するためのスタートスイッチ１２０とバックスイッチ１２１と決定スイッチ１２２と十字キースイッチ１２３とを有する。右側面には、電源スイッチ、音量スイッチ等からなる操作スイッチ群１２４と外部より電源を供給できる電源ジャック１２６とを有する。上側面には、イヤホンジャック１３０とロックスイッチ１２５とを有する。下側面には、図示しないＵＳＢ端子と拡張コネクタを有する。

イヤホン１０は、イヤホンプラグ１３１を有し、イヤホンジャック１３０に差し込んで接続することにより音声を出力する。

図２は、本発明の第１の実施の形態に関する音声再生装置の概略構成図である。

制御部２００は、時計機能、オーディオ等のコンテンツのファイルシステム管理、オーディオデコード時の制御、音声補間処理の制御、再生モード設定、オーディオデータ再生時のイコライザー設定、ユーザーインターフェース制御を行う。

操作部２０１は、音声再生装置１に設けられる各スイッチの操作に応じた操作信号を制御部２００に出力する。

デコード部２０２は、圧縮されたオーディオデータをオーディオ信号に変換するデコーダ２０２ａと、オーディオデータのサンプリングレートを変換するサンプリングレートコンバータ２０２ｂとを有する。

メモリ２０３は、オーディオデータ等のファイルを一時的に記憶し、各部でのデータ処理を補助する。

記憶部２０４は、音声再生装置１を動作させるためのファームウエア、オーディオ等のコンテンツの管理に必要な管理データ、再生および制御に必要なプログラム、そしてオーディオデータ等のコンテンツデータを記憶する。

表示制御部２０５は、オーディオ等のコンテンツのデータ、時計表示等の設定に係るメニュー項目（オーディオ、アプリ、設定）について体系化され、記憶部２０４に記憶された管理データを参照し、表示部１１の画像表示を制御する。

駆動回路２０６は、ユーザー操作に基づく表示画面に応じたデータを制御部２００からバス２１０を介して入力することにより表示部１１を駆動制御する。

音声出力部２０７は、デコード部２０２でデコードされたオーディオ信号を、バス２１０を介して入力し、イコライザ２０７ａにより音声補正された後、アナログデータに変換する出力アンプ２０７ｂを介し、イヤホンジャック１３０に出力する。

インターフェース（Ｉ／Ｆ）部２０８は、ＵＳＢ端子１３２と拡張コネクタ１３３を有し、図示しないＵＳＢ端子等に外部機器が接続されたとき、バス２１０に対してオーディオ等のコンテンツのデータの入出力を制御する。

音声補間処理部２０９は、デコード後のオーディオ信号に対し高域補間処理をするハーモナイザ２０９ａと、圧縮オーディオデータのヘッダ情報を読み込むヘッダリーダ２０９ｂと、デコード後のオーディオデータを高速フーリエ変換して解析するＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）アナライザ２０９ｃとを有する。

（動作）
以下に、本発明の第１の実施の形態における音声再生装置の動作を図１から図４を参照しつつ説明する。

図３は、本発明の第１の実施の形態に関する音声再生装置の高域補間の処理動作の順序を示すブロック図である。

圧縮オーディオデータは、デコーダ２０２ａによりデコードされ、オーディオ信号がハーモナイザ２０９ａに送信される。オーディオデータが有するサンプリングレートやビットレート等の補助情報はヘッダリーダ２０９ｂにより読み込まれ、ハーモナイザ２０９ａに送信される。各部の信号通信にはバス２１０を経由する。

図４は、本発明の第１の実施の形態における高域補間処理実行前と実行後の音声の周波数成分を示す図面である。

Ｗ_１（ｆ）は、高域補間処理を実行する前のオーディオ信号の周波数成分を表したものであり、周波数ｆ_Ａより大きい成分は欠落している。Ｗ_２（ｆ）は、高域補間処理後のオーディオ信号の周波数成分を表したものであり、周波数ｆ_Ａより大きい成分について補間される。

ハーモナイザ２０９ａは、圧縮オーディオデータのフォーマット、およびサンプリング周波数に基づいた補間帯域のプリセットを有しており、ヘッダリーダ２０９ｂより送信されるファイル情報を参照して処理を行う。例えば、ＷＡＶやＡＩＦＦ等の非圧縮オーディオデータの場合は高域処理を行わず、ＷＭＡやＭＰ３等の圧縮オーディオデータに関してはサンプリング周波数に応じて高域補間を実行する。具体的には、ファイル形式がＭＰ３でサンプリング周波数が４８ｋＨｚの場合は、高域が欠落しているｆ_Ａ＝２０ｋＨｚ以上の帯域を補間し、サンプリング周波数が４４．１ｋＨｚの場合はｆ_Ａ＝１６ｋＨｚ以上の帯域を補間、サンプリング周波数が２２．０５ｋＨｚの場合はｆ_Ａ＝１２ｋＨｚ以上の帯域を補間する。

（第１の実施の形態の効果）
上記した実施の形態によると、圧縮オーディオデータのファイルの種類、およびサンプリング周波数によって補間帯域を決定しているため、フレーム毎に補助情報を読み込む必要がなく、動作行程減になり内部の処理負担が軽減する。また、動作行程減となることで、装置全体の消費電力が抑えられる。

また、イコライザの前段に高域補間処理を実行するため、イコライザの補正効果がより正確に現れる。

なお、高域補間処理は、設定メニューによりオンとオフが切替可能である。

〔第２の実施の形態〕
（動作）
以下に、本発明の第２の実施の形態における音声再生装置の動作を図５および各図を参照しつつ説明する。

図５は、本発明の第２の実施の形態に関する音声再生装置の高域補間の処理動作の順序を示すブロック図である。なお、以下の説明において、第１の実施の形態と同一の構成および機能を有する部分については共通の符号を付している。

圧縮オーディオデータは、デコーダ２０２ａによりデコードされ、オーディオ信号がサンプリングレートコンバータ２０２ｂに送信される。デコードされたオーディオデータが有するサンプリングレート等の補助情報はヘッダリーダ２０９ｂにより読み込まれ、サンプリングレートコンバータ２０２ｂに送信される。各部の信号通信にはバス２１０を経由する。

サンプリングレートコンバータ２０２ｂは補助情報を参照し、オーディオ信号を一様にサンプリング周波数４４．１ｋＨｚに変換する。変換されたオーディオ信号は、ハーモナイザ２０９ａに送信され、ハーモナイザ２０９ａはｆ_Ａ＝１６ｋＨｚ以上の帯域を補間する。

（第２の実施の形態の効果）
上記した実施の形態によると、オーディオ信号のサンプリング周波数を固定値に変換するため、ハーモナイザ２０９ａにおける補間処理の設定が固定され、高域補間処理の回路負担が軽減する。

〔第３の実施の形態〕
（動作）
以下に、本発明の第３の実施の形態における音声再生装置の動作を図６および各図を参照しつつ説明する。

図６は、本発明の第３の実施の形態に関する音声再生装置の高域補間の処理動作の順序を示すブロック図である。

圧縮オーディオデータは、デコーダ２０２ａによりデコードされ、オーディオ信号がハーモナイザ２０９ａとＦＦＴアナライザ２０９ｃに送信される。ＦＦＴアナライザ２０９ｃは、オーディオ信号を受信して高速フーリエ変換することにより、リアルタイムでｆ_Ａを取得でき、ｆ_Ａはハーモナイザ２０９ａに送信される。各部の信号通信にはバス２１０を経由する。

ハーモナイザ２０９ａは、圧縮オーディオデータのフォーマット、およびサンプリング周波数に基づいた補間帯域のプリセットを有しており、ＦＦＴアナライザ２０９ｃより送信されるファイル情報を参照して処理を行う。

（第３の実施の形態の効果）
上記した実施の形態によると、ＦＦＴアナライザ２０９ｃを用いてオーディオ信号を分析することにより、可変ビットレート等の時間とともにｆ_Ａが変化する形式でエンコードされた圧縮オーディオデータに対応可能となる。

なお、時間とともにｆ_Ａが変化する形式でエンコードされた圧縮オーディオデータ以外の固定ビットレートデータの処理には、第２の実施の形態で説明した構成を用いるように切り替えて動作させることにより、高域補間処理による回路への負担を軽減することが可能である。

本発明の第１の実施の形態に関する音声再生装置の斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に関する音声再生装置の概略構成図である。 本発明の第１の実施の形態に関する音声再生装置の高域補間の処理動作の順序を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態における高域補間処理実行前と実行後の音声の周波数成分を示す図面である。 本発明の第２の実施の形態に関する音声再生装置の高域補間の処理動作の順序を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態に関する音声再生装置の高域補間の処理動作の順序を示すブロック図である。

符号の説明

１…音声再生装置、１０…イヤホン、１１…表示部、１２０…スタートスイッチ、１２１…バックスイッチ、１２２…決定スイッチ、１２３…十字キースイッチ、１２４…操作スイッチ群、１２５…ロックスイッチ、１２６…電源ジャック、１３０…イヤホンジャック、１３１…イヤホンプラグ、１３２…ＵＳＢ端子、１３３…拡張コネクタ、２００…制御部、２０１…操作部、２０２…デコード部、２０２ａ…デコーダ、２０２ｂ…サンプリングレートコンバータ、２０３…メモリ、２０４…記憶部、２０５…表示制御部、２０６…駆動回路、２０７…音声出力部、２０７ａ…イコライザ、２０７ｂ…出力アンプ、２０８…Ｉ／Ｆ部、２０９…音声補間処理部、２０９ａ…ハーモナイザ、２０９ｂ…ヘッダリーダ、２０９ｃ…ＦＦＴアナライザ、２１０…バス

Claims (10)

1. 圧縮オーディオデータをオーディオ信号に変換するデコーダと、
   前記圧縮オーディオデータよりファイル情報を読み込むヘッダリーダと、
   前記ヘッダリーダより前記ファイル情報を受信し、前記ファイル情報を参照して予め設定された補間帯域より選択し、選択された前記補間帯域について高域補間処理するハーモナイザとを有する音声再生装置。
2. 圧縮オーディオデータをオーディオ信号に変換するデコーダと、
   前記圧縮オーディオデータよりファイル形式とサンプリング周波数からなるファイル情報を読み込むヘッダリーダと、
   前記ヘッダリーダより前記ファイル情報を受信し、前記ファイル情報に基づいて予め設定された補間帯域について高域補間処理するハーモナイザとを有する音声再生装置。
3. 圧縮オーディオデータをオーディオ信号に変換するデコーダと、
   前記圧縮オーディオデータよりファイル情報を読み込むヘッダリーダと、
   前記ファイル情報に基づいて前記オーディオ信号を固定のサンプリング周波数に変換するサンプリングレートコンバータと、
   前記サンプリングレートコンバータより受信したオーディオ信号を予め設定された補間帯域について高域補間処理するハーモナイザとを有する音声再生装置。
4. 圧縮オーディオデータをオーディオ信号に変換するデコーダと、
   前記オーディオ信号をフーリエ変換することにより補間帯域を決定するＦＦＴアナライザと、
   前記ＦＦＴアナライザより前記補間帯域を受信し、前記補間帯域に基づいて高域補間処理するハーモナイザとを有する音声再生装置。
5. 固定ビットレートの圧縮オーディオデータを第１のオーディオ信号に変換し、可変ビットレートの圧縮オーディオデータを第２のオーディオ信号に変換するデコーダと、
   前記固定ビットレートの圧縮オーディオデータよりファイル情報を読み込むヘッダリーダと、
   前記ファイル情報に基づいて前記第１のオーディオ信号を固定のサンプリング周波数を有する第３のオーディオ信号に変換するサンプリングレートコンバータと、
   前記第２のオーディオ信号をフーリエ変換することにより第１の補間帯域を決定するＦＦＴアナライザと、
   前記第３のオーディオ信号を予め設定された第２の補間帯域について高域補間処理し、前記第２のオーディオ信号を前記ＦＦＴアナライザより受信した前記第１の補間帯域に基づいて高域補正処理するハーモナイザとを有する音声再生装置。
6. 前記ハーモナイザは、イコライザ等の音声補正処理部の前段に設置することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の音声再生装置。
7. 圧縮オーディオデータをデコーダによりオーディオ信号にデコードする第１の行程と、
   前記圧縮オーディオデータが有するヘッダをヘッダリーダにより読み込む第２の行程と、
   制御部が前記ヘッダに記載された情報を参照して、予め設定された補間帯域より選択する第３の行程と、
   選択された前記補間帯域について高域補間処理を実行する第３の行程とを有することを特徴とする高域補間処理方法。
8. 圧縮オーディオデータをデコーダによりオーディオ信号にデコードする第１の行程と、
   前記圧縮オーディオデータが有するヘッダをヘッダリーダにより読み込む第２の行程と、
   前記ヘッダに記載された情報を参照して前記オーディオ信号のサンプリングレートを固定値に変換する第３の行程と、
   前記固定値に適した補間帯域について高域補間処理を実行する第４の行程とを有することを特徴とする高域補間処理方法。
9. 圧縮オーディオデータをデコーダによりオーディオ信号にデコードする第１の行程と、
   前記オーディオ信号をフーリエ変換して周波数成分を解析し、補間帯域を決定する第２の行程と、
   前記補間帯域について高域補間処理を実行する第３の行程とを有することを特徴とする高域補間処理方法。
10. 固定ビットレートの圧縮オーディオデータをデコーダにより第１のオーディオ信号にデコードし、可変ビットレートの圧縮オーディオデータを第２のオーディオ信号にデコードする第１の行程と、
    前記固定ビットレートの圧縮オーディオデータが有するヘッダをヘッダリーダにより読み込む第２の行程と、
    前記ヘッダに記載された情報を参照して前記第１のオーディオ信号を固定のサンプリングレートを有する第３のオーディオ信号に変換する第３の行程と、
    前記第２のオーディオ信号をフーリエ変換して周波数成分を解析し、第１の補間帯域を決定する第４の行程と、
    前記第３のオーディオ信号に対して前記固定値に適した第２の補間帯域について高域補間処理を実行し、前記第２のオーディオ信号に対して第１の補間帯域について高域補間処理を実行する第５の行程とを有することを特徴とする高域補間処理方法。

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