JP2007272057A - Audio signal processing apparatus, audio signal processing method, program and recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は,デジタルオーディオ信号を加工処理するオーディオ信号処理装置,オーディオ信号処理方法,プログラムおよび記憶媒体に関する。 The present invention relates to an audio signal processing apparatus, an audio signal processing method, a program, and a storage medium that process a digital audio signal.
コンピュータの処理速度の高速化およびメモリの記憶容量の増大化により,近年,アナログオーディオ信号を一旦デジタル化して,様々な加工を施し,所望するデジタルオーディオ信号を生成することが可能となった。 In recent years, an increase in the processing speed of a computer and an increase in the storage capacity of a memory have made it possible to digitize an analog audio signal once and apply various processes to generate a desired digital audio signal.
その一例として,デジタル化されたデジタルオーディオ信号から高調波を生成し,そのデジタルオーディオ信号に重ねることで,デジタルオーディオ信号の高域成分を再現する技術が知られている(例えば,特許文献1,2)。
As an example, a technique is known in which harmonics are generated from a digitized digital audio signal and superimposed on the digital audio signal to reproduce a high frequency component of the digital audio signal (for example,
しかし,上記の技術は,デジタルオーディオ信号の周波数帯域を単に拡張することを目的とし,デジタルオーディオ信号以上の周波数を持つ高調波を付加しているだけで,デジタルオーディオ信号の周波数帯域内にある高調波成分を付加していない。 However, the above technique is intended to simply extend the frequency band of the digital audio signal, and by adding a harmonic having a frequency higher than that of the digital audio signal, a harmonic within the frequency band of the digital audio signal can be obtained. The wave component is not added.
このような技術の下では,圧縮音声において省略されたデジタルオーディオ信号の周波数帯域内の倍音成分を復活することができず,対象となる音声によっては,聴感上好ましくなるという効果を得ることができなかった。 Under such a technique, the overtone component in the frequency band of the digital audio signal omitted in the compressed sound cannot be restored, and depending on the target sound, an effect of being favorable for hearing can be obtained. There wasn't.
他にも,デジタルオーディオ信号の周波数帯域内にある高調波成分を付加して,周波数帯域を広げ,高音成分を増幅する技術が知られている(例えば,特許文献3,4)。かかる技術では,主信号とは独立したラインで高調波を生成し,最後に主信号に加算する構成をとっているので,計算量が多く,演算処理に基づくコストを低減することができなかった。 In addition, there is known a technique for adding a harmonic component within the frequency band of a digital audio signal to widen the frequency band and amplify a high-frequency component (for example, Patent Documents 3 and 4). With this technology, harmonics are generated on a line that is independent of the main signal, and finally added to the main signal. Therefore, the amount of calculation is large, and the cost based on arithmetic processing cannot be reduced. .
本発明は,従来のデジタルオーディオ信号処理技術が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり,本発明の目的は,簡易な構成で2次高調波を付加し,音声圧縮によって欠落した倍音成分を補完して聴感上好ましい音声を得ることが可能な,新規かつ改良されたオーディオ信号処理装置,オーディオ信号処理方法,プログラムおよび記憶媒体を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems of conventional digital audio signal processing techniques, and an object of the present invention is to add a second harmonic with a simple configuration, and to remove a harmonic component missing due to audio compression. And an audio signal processing apparatus, an audio signal processing method, a program, and a storage medium that can obtain a sound preferable for hearing.
上記課題を解決するために,本発明のある観点によれば,デジタルオーディオ信号を第1定数倍する第1乗算器と;上記定数倍されたデジタルオーディオ信号に第2定数を加える加算器と;原信号である上記デジタルオーディオ信号と,上記第2定数を加えたデジタルオーディオ信号とを乗算する第2乗算器と;を備えることを特徴とする,オーディオ信号処理装置が提供される。 In order to solve the above problems, according to an aspect of the present invention, a first multiplier that multiplies a digital audio signal by a first constant; an adder that adds a second constant to the digital audio signal multiplied by the constant; There is provided an audio signal processing apparatus comprising: a second multiplier that multiplies the digital audio signal that is an original signal and the digital audio signal to which the second constant is added.
本発明では,フーリエ変換等を介さずに,簡易な構成で2次の高調波の付加を実現するので,低消費電力化,高速処理化,低コスト化,また回路で構成すれば小型化を図ることができる。また,デジタルオーディオ信号の周波数帯域内の全ての成分を含む2次高調波を,元となるデジタルオーディオ信号に付加しているので,音声圧縮により欠落した倍音成分を補完し,聴感上好ましい音声を得ることが可能となる。 In the present invention, the addition of the second-order harmonic is realized with a simple configuration without using a Fourier transform or the like, so that low power consumption, high-speed processing, low cost, and reduction in size can be achieved by using a circuit. Can be planned. In addition, since the second harmonic including all components in the frequency band of the digital audio signal is added to the original digital audio signal, the harmonic component missing due to the audio compression is complemented, and the sound preferable for hearing is obtained. Can be obtained.
上記デジタルオーディオ信号のサンプル語長を拡張して上記第1乗算器および上記第2乗算器に送信する語長拡張部と;上記第2乗算器からの信号のサンプル語長を縮小する語長縮小部と;をさらに備えるとしてもよい。 A word length extension unit for extending the sample word length of the digital audio signal and transmitting the sample word length to the first multiplier and the second multiplier; and a word length reduction for reducing the sample word length of the signal from the second multiplier And may be further provided.
語長拡張部は,入力されたデジタルオーディオ信号のサンプル語長(ビット長)を拡張する。こうしてデジタルオーディオ信号の分解能が上がり,フィルタ処理や高調波生成処理の演算精度を向上することができる。また,語長縮小部においてサンプル語長を縮小しているので,最終的には必要とされる出力のサンプル語長に合わせることができる。 The word length extension unit extends the sample word length (bit length) of the input digital audio signal. Thus, the resolution of the digital audio signal is increased, and the calculation accuracy of the filter processing and the harmonic generation processing can be improved. In addition, since the sample word length is reduced in the word length reduction unit, it can be finally adjusted to the required sample word length of the output.
上記デジタルオーディオ信号をアップサンプルして上記第1乗算器および上記第2乗算器に送信するアップサンプラと;上記第2乗算器からの信号をダウンサンプルするダウンサンプラと;をさらに備えるとしてもよい。 An upsampler that upsamples the digital audio signal and transmits it to the first multiplier and the second multiplier; and a downsampler that downsamples the signal from the second multiplier may be further provided.
アップサンプラは,元のサンプリング周波数を整数倍に上げる。逆にダウンサンプラは,周波数を整数倍に下げる。上記アップサンプラとダウンサンプラの構成により,当該オーディオ信号処理装置内では,高いサンプリング周波数に基づいた処理が可能となる。 The upsampler increases the original sampling frequency to an integral multiple. Conversely, the downsampler lowers the frequency to an integral multiple. With the configuration of the up sampler and the down sampler, processing based on a high sampling frequency can be performed in the audio signal processing apparatus.
上記第2乗算器の出力信号の高周波数帯域を制限する低域通過フィルタ(LPF:Low Pass Filter)をさらに備えるとしてもよい。かかる低域通過フィルタは,上記アップサンプラに伴って付加される。ここで,低域通過フィルタの遮断周波数を,サンプリング周波数の1/2とすることができる。 A low pass filter (LPF: Low Pass Filter) that limits the high frequency band of the output signal of the second multiplier may be further provided. Such a low-pass filter is added along with the upsampler. Here, the cutoff frequency of the low-pass filter can be halved of the sampling frequency.
かかる構成により,アップサンプリングによって拡張された周波数帯域に発生するエイリアシングノイズを防止または軽減しつつ,音声圧縮により欠落したデジタルオーディオ信号の周波数帯域内の倍音成分を補完することが可能となる。 With such a configuration, it is possible to supplement harmonic components in the frequency band of the digital audio signal that is lost due to the audio compression while preventing or reducing aliasing noise generated in the frequency band expanded by upsampling.
上記第2定数は,1から第1定数を減算した値で表されるとしてもよい。 The second constant may be represented by a value obtained by subtracting the first constant from 1.
上記オーディオ信号処理装置は,複数の構成要素の集合体で表されるが,各構成要素が単体の装置に属する必要はない。また,上記構成要素は,電気回路もしくはコンピュータ上の機能モジュールとして機能するとしてもよい。さらに,上記構成要素間の接続は,直接接続に加え,他の構成要素を介して間接的に接続されている場合を含む。 The audio signal processing device is represented by an aggregate of a plurality of components, but each component need not belong to a single device. Further, the above components may function as an electric circuit or a functional module on a computer. Furthermore, the connection between the above components includes a case where they are indirectly connected via other components in addition to the direct connection.
コンピュータを,上記オーディオ信号処理装置として機能させるプログラムや,そのプログラムを記憶した,コンピュータで読み取り可能な記憶媒体も提供される。 There are also provided a program that causes a computer to function as the audio signal processing device, and a computer-readable storage medium that stores the program.
また,上記オーディオ信号処理装置を利用して,デジタルオーディオ信号を第1定数倍する第1乗算ステップと;上記定数倍されたデジタルオーディオ信号に第2定数を加える加算ステップと;原信号である上記デジタルオーディオ信号と,上記第2定数を加えたデジタルオーディオ信号とを乗算する第2乗算ステップと;を含むことを特徴とする,オーディオ信号処理方法も提供される。 A first multiplication step of multiplying the digital audio signal by a first constant using the audio signal processing device; an addition step of adding a second constant to the digital audio signal multiplied by the constant; and the original signal There is also provided an audio signal processing method comprising: a second multiplication step of multiplying the digital audio signal by the digital audio signal added with the second constant.
上述したオーディオ信号処理装置における従属項に対応する構成要素やその説明は,オーディオ信号処理方法,プログラムおよび記憶媒体にも適用可能である。 The components corresponding to the dependent claims in the above-described audio signal processing apparatus and the description thereof can be applied to the audio signal processing method, the program, and the storage medium.
以上説明したように本発明によれば,単純な構成で,デジタルオーディオ信号の周波数帯域内の高調波,特に2次の高調波を元のデジタルオーディオ信号に付加することができる。従って,音声圧縮によって欠落した倍音成分を補完でき,聴感上好ましい音声を得ることが可能となる。 As described above, according to the present invention, harmonics in the frequency band of a digital audio signal, in particular, second harmonics can be added to the original digital audio signal with a simple configuration. Therefore, it is possible to complement the overtone component that has been lost due to the audio compression, and it is possible to obtain a sound that is favorable for hearing.
以下に添付図面を参照しながら,本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお,本明細書及び図面において,実質的に同一の機能構成を有する構成要素については,同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and drawings, components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
「「MPEG digital audio coding」Noll, P.;(Signal Processing Magazine, IEEE, Volume 14,Issue5,Sept.1997Page(s):59〜81)」に示されているように,MP3(MPEG Audio Layer−3)等の不可逆圧縮音声においては,知覚符号化処理であるAuditory MaskingやPerceptual Coding等の処理によって,音圧の低い高調波成分が省略される。
As shown in "" MPEG digital audio coding "Noll, P .; (Signal Processing Magazine, IEEE,
また,これら圧縮音声は,「「Perceptual analysis related to MPEG1-layer3 coding system」Alarcon, S.S.;(Web Delivering of Music, 2002. WEDELMUSIC 2002. Proceedings. Second International Conference on9~11 Dec. 2002, IEEE,Page(s):230)」に示されるように,PCM(Pulse Code Modulation)等の非圧縮音声に比べ,特に「オーディオファイル」と呼ばれる音楽の専門家等から,音質的に劣るという評価を受けている。 In addition, these compressed speeches are “Perceptual analysis related to MPEG1-layer3 coding system” Alarcon, SS; (Web Delivering of Music, 2002. WEDELMUSIC 2002. Proceedings. Second International Conference on 9 ~ 11 Dec. 2002, IEEE, Page ( As shown in s): 230) ”, it has received an evaluation that it is inferior in sound quality, especially from a music expert called“ audio file ”, compared to uncompressed speech such as PCM (Pulse Code Modulation). .
一方,従来の真空管アンプ等の聴感評価は高く,偶数次高調波,特に2次高調波を多く含んだ音声が聴感上好ましい効果をもたらすことが知られている。例えば,「「The cool sound of tubes [vacuum tube musical applications]」Barbour,E.;(Spectrum, IEEE Volume 35, Issue 8, Aug. 1998 Page(s):24〜35)」によると,上記のような2次高調波を含んだ音声は,「音がクリーンである」「音がなめらかである」等の評価を受けている。
On the other hand, the audibility evaluation of a conventional vacuum tube amplifier or the like is high, and it is known that a sound containing a large number of even-order harmonics, particularly second-order harmonics, has a favorable effect on audibility. For example, according to ““ The cool sound of tubes [vacuum tube musical applications] ”Barbour, E .; (Spectrum, IEEE Volume 35,
このような背景に基づき,元となるデジタルオーディオ信号から高調波を生成し,その高調波をデジタルオーディオ信号に重ねて,デジタルオーディオ信号の聴感上の音声を改善することが検討されている。 Based on this background, it has been studied to generate harmonics from the original digital audio signal and to superimpose the harmonics on the digital audio signal to improve the audible sound of the digital audio signal.
しかし,デジタルオーディオ信号の周波数帯域を単に拡張することを目的とした処理では,生成された高調波のうち,デジタルオーディオ信号の周波数帯域以上の周波数(例えば16kHz以上)である高調波のみが付加され,デジタルオーディオ信号の周波数帯域内にある高調波の周波数成分は付加されない。 However, in the process aimed at simply extending the frequency band of the digital audio signal, only the harmonics having a frequency higher than the frequency band of the digital audio signal (for example, 16 kHz or higher) among the generated harmonics are added. , Harmonic frequency components within the frequency band of the digital audio signal are not added.
例えば,デジタルオーディオ信号のサンプリング周波数を44.1kHzとした場合において,基音2kHzのバイオリンの音の倍音(2次高調波)成分は4kHzであり,デジタルオーディオ信号の周波数帯域以上の周波数の高調波のみを付加する上記の技術では,この周波数成分は付加されずに削除されてしまう。圧縮音声においては,このようなデジタルオーディオ信号の周波数帯域内の倍音成分も往々にして省略されるので,結局,倍音成分は残らず,バイオリンの音の聴感上の音声の改善を図ることはできない。 For example, when the sampling frequency of a digital audio signal is 44.1 kHz, the harmonic (second harmonic) component of the violin sound of the fundamental 2 kHz is 4 kHz, and only harmonics having a frequency higher than the frequency band of the digital audio signal are included. In the above-described technique for adding, this frequency component is deleted without being added. In compressed audio, harmonic components in the frequency band of such digital audio signals are often omitted, so there is no harmonic component in the end, and it is not possible to improve the audible sound of the violin. .
また,デジタルオーディオ信号の周波数帯域内にある高調波成分を付加して,周波数帯域を広げ,高音成分を増幅する技術も知られている。しかし,これらの技術では,主信号と独立したラインで高調波を生成し,最後に主信号に加算する通常の形態で構成され,必然的に計算量が多くなり,演算処理に基づくコストを低減することができなかった。 There is also known a technique for adding a harmonic component within the frequency band of a digital audio signal to widen the frequency band and amplify a high frequency component. However, these technologies are configured in a normal form in which harmonics are generated on a line independent of the main signal and added to the main signal at the end, which inevitably increases the amount of calculation and reduces the cost based on the arithmetic processing. I couldn't.
本発明の実施形態では,簡易な構成で,デジタルオーディオ信号の周波数帯域内のほぼ全ての成分を含む2次高調波を,元となるデジタルオーディオ信号に付加することによって,音声圧縮により欠落した倍音成分を補完し,聴感上好ましい音声を得ることが可能となる。以下,本実施形態のオーディオ信号処理装置を詳述する。 In the embodiment of the present invention, with a simple configuration, harmonics missing due to audio compression are added by adding secondary harmonics including almost all components in the frequency band of the digital audio signal to the original digital audio signal. It is possible to complement the components and obtain a sound that is favorable for hearing. Hereinafter, the audio signal processing apparatus of this embodiment will be described in detail.
上述したような元となるデジタルオーディオ信号に2次高調波を付加する構成は,数式1によって実現される。
図5は,数式1を実現するためのオーディオ信号処理装置10の概略的な構成を示した機能ブロック図である。上記オーディオ信号処理装置10は,3つの乗算器12,14,18と,1つの加算器16を含んで構成される。
FIG. 5 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the audio
まず,乗算器12は,デジタルオーディオ信号xの入力を二乗し,x2を生成する。そして,乗算器14において,2次高調波のゲインεを乗算してε・x2を生成する。
First, the
そして,加算器16は,原信号であるデジタルオーディオ信号xと,2次高調波ε・x2とを加算し,(x+ε・x2)を生成する。最後に乗算器18がデジタルオーディオ信号全体のゲインGを乗算して,所望の出力yを得ることができる。
Then, adder 16, a digital audio signal x is the original signal, adds the second harmonic epsilon · x 2, generates the (x + ε · x 2) . Finally, the
(第1の実施形態:オーディオ信号処理装置100)
しかし,数式1に基づくオーディオ信号処理装置10では,上述したように乗算器を3つ,加算器を1つ要する。本願出願人は,かかる2次高調波の付加構成を単純に形成することができないか検討した。
(First embodiment: audio signal processing apparatus 100)
However, the audio
まず,数式1の括弧内の値を分解して,
こうして
図1は,上記導出された数式4を実現するためのオーディオ信号処理装置100の概略的な構成を示した機能ブロック図である。上記オーディオ信号処理装置100は,語長拡張部110と,第1乗算器112と,加算器114と,第2乗算器116と,語長縮小部126とを含んで構成される。本実施形態におけるオーディオ信号処理装置100の2次高調波生成部分は,2つの乗算器112,116と,1つの加算器114のみで構成される。
FIG. 1 is a functional block diagram showing a schematic configuration of an audio
当該オーディオ信号処理装置100は,デジタルオーディオ信号を入力し,2次高調波を付与する処理を施して出力する。かかるデジタルオーディオ信号は,CD,MD,MP3プレーヤー等のデジタルオーディオプレーヤー,または任意のデジタルオーディオ信号処理回路から出力される音声信号である。また,デジタルオーディオ信号は,上記の信号に限らず,アナログレコードプレーヤーやカセットデッキ等のアナログ音声出力,あるいはデジタルオーディオプレーヤーのアナログ音声出力によるアナログ信号をA/D変換した音声であってもよい。
The audio
上記語長拡張部110は,当該オーディオ信号処理装置100の外部から入力されたデジタルオーディオ信号のサンプル語長を拡張して第1乗算器112および第2乗算器116に送信する。例えば,入力されたデジタルオーディオ信号が16ビットで形成される場合,その語長を例えば32ビットに拡張する。こうしてデジタルオーディオ信号の分解能が上がり,後段の乗算器における演算精度を向上することができる。
The word
上記第1乗算器112は,デジタルオーディオ信号xに第1定数δを乗算してδ・xを生成する。この定数δは,非線形増幅の非線形性の強さに相当する。かかる定数δと歪み率Dとの関係は,
上述したようにゲインG=1−δであることから,このδを変化させることにより,当該オーディオ信号処理装置100の出力ゲインGを調整することができる。
Since the gain G = 1−δ as described above, the output gain G of the audio
上記加算器114は,第1乗算器112によって定数倍されたデジタルオーディオ信号δ・xに第2定数(1−δ)を加え,{(1−δ)+δ・x}を生成する。かかる第2定数(1−δ)は,第1定数δを決めると必然的に決まる。
The
上記第2乗算器116は,原信号であるデジタルオーディオ信号と,加算器114において第2定数(1―δ)が加えられたデジタルオーディオ信号とを乗算し,x・{(1−δ)+δ・x}を生成する。このようにして,数式4を満たす出力を得ることができる。
The
図2は,上記オーディオ信号処理装置100を利用したときの周波数−ゲイン特性を示した説明図である。デジタルオーディオ信号は,アンチエイリアシングフィルタによってサンプリング周波数fSの1/2までの周波数に制限され,その周波数帯域はfL〜fS/2となる(図2(a))。そして,y=x{(1−δ)+δx}の当該非線形フィルタにより周波数帯域がfL〜fSに拡張される(図2(b))。ここでfLは,任意の低域遮断周波数である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing frequency-gain characteristics when the audio
上記語長縮小部126は,第2乗算器116からの信号のサンプル語長を縮小する。上述したように,語長拡張部110は,当該オーディオ信号処理装置100の外部から入力されたデジタルオーディオ信号のサンプル語長を拡張している。従って,オーディオ信号処理装置100内で処理されているサンプル語長と,必要とされる出力のサンプル語長が相違する場合がある。語長縮小部126は,出力フォーマットに合わせてサンプル語長を縮小する。また,出力先が拡張したサンプル語長を許容する場合,当該語長縮小部126を省略することもできる。
The word
上述した各構成要素は,電気回路(ハードウェア)で形成されてもよいし,コンピュータ上の機能モジュール(ソフトウェア)として機能するとしてもよい。また,コンピュータをオーディオ信号処理装置100として機能させるプログラムやそのプログラムを記憶した,コンピュータで読み取り可能な記憶媒体も提供される。
Each component described above may be formed by an electric circuit (hardware) or may function as a functional module (software) on a computer. Also provided are a program that causes a computer to function as the audio
(オーディオ信号処理方法)
また,上述したオーディオ信号処理装置100を利用して,デジタルオーディオ信号を加工処理するオーディオ信号処理方法も提供される。
(Audio signal processing method)
An audio signal processing method for processing a digital audio signal using the above-described audio
図3は,オーディオ信号処理方法の処理の流れを示したフローチャートである。まず,オーディオ信号処理装置100は,入力されたデジタルオーディオ信号のサンプル語長を拡張して第1乗算器112および第2乗算器116に送信する(S200)。
FIG. 3 is a flowchart showing a processing flow of the audio signal processing method. First, the audio
そして,第1乗算器112は,サンプル語長が拡張されたデジタルオーディオ信号を第1定数δ倍し(S202),加算器114は,第2定数(1―δ)を読み出して,この第1定数δ倍されたデジタルオーディオ信号に加算する(S204)。
The
次に,第2乗算器116は,原信号であるデジタルオーディオ信号と,上記第2定数を加えたデジタルオーディオ信号とを乗算し(S206),最後に,語長縮小部126は,第2乗算器116からの信号のサンプル語長を縮小する(S208)。
Next, the
かかるオーディオ信号処理方法によっても,2次の高調波を原デジタルオーディオ信号に付加することで,音声圧縮によって欠落した倍音成分を補完でき,聴感上好ましい音声を得ることが可能となる。 Also by such an audio signal processing method, by adding the second harmonic to the original digital audio signal, it is possible to complement the overtone component missing due to the audio compression, and it is possible to obtain a sound preferable for hearing.
(第2の実施形態:オーディオ信号処理装置300)
第2の実施形態では,オーディオ信号処理装置の内部処理におけるサンプリング周期を高くして,フィルタ処理等の計算処理精度を高める。
(Second Embodiment: Audio Signal Processing Device 300)
In the second embodiment, the sampling period in the internal processing of the audio signal processing apparatus is increased to increase the calculation processing accuracy such as filter processing.
図4は,第2の実施形態によるオーディオ信号処理装置300の概略的な構成を示した機能ブロック図である。上記オーディオ信号処理装置300は,語長拡張部110と,アップサンプラ310と,第1乗算器112と,加算器114と,第2乗算器116と,低域通過フィルタ(LPF)120と,ダウンサンプラ314と,語長縮小部126とを含んで構成される。本実施形態におけるオーディオ信号処理装置300の2次高調波生成部分も,2つの乗算器112,116と,1つの加算器114のみで構成される。
FIG. 4 is a functional block diagram showing a schematic configuration of an audio
第1の実施形態における構成要素として既に述べた語長拡張部110と,第1乗算器112と,加算器114と,第2乗算器116と,語長縮小部126とは,実質的に機能が同一なので重複説明を省略し,ここでは,アップサンプラ310と,低域通過フィルタ120と,ダウンサンプラ314とを主に説明する。
The word
上記アップサンプラ310は,語長拡張部110からのデジタルオーディオ信号をアップサンプルして第1乗算器112および第2乗算器116に送信する。
The
このアップサンプラ310により,当該オーディオ信号処理装置300内では,高いサンプリング周波数に基づいた処理が可能となる。例えば,アップサンプラによって2倍にアップサンプルすると,サンプリング周期fSは,2×fSとなる。
This
上記低域通過フィルタ120は,第2乗算器116の出力信号の高周波数帯域を制限し,低周波数帯域のみ通過させる。アップサンプラ310を含むオーディオ信号処理装置100を介して非線形増幅を行うと,原信号の周波数成分は2倍になる。従って,原信号の,周波数fS/4以上の周波数成分はナイキストリミットを越え,オーディオ信号処理装置100によってエイリアシングノイズとなってしまう。低域通過フィルタ120は,アップサンプラ310の周波数帯域の拡張によってエイリアシングノイズとなる,fS/2を超える周波数成分を最終的に除去もしくは削減して,上記エイリアシングノイズを防止する。
The
このようにfS/2以上の周波数成分は,低域通過フィルタ120により取り除かれるが,fS/2以下のデジタルオーディオ信号の周波数帯域の成分は残っており,また,その成分自体の高調波も生成されるため,音声圧縮により欠落した倍音成分を補完することが可能となる。
As described above, although the frequency component of f S / 2 or higher is removed by the low-
上記ダウンサンプラ314は,低域通過フィルタ120からの信号をダウンサンプルする。例えば,当該オーディオ信号処理装置300がデジタルオーディオ信号の中継装置として機能する場合,入力と出力のサンプリング周期およびサンプル語長は等しくなければならない。ここで,当該オーディオ信号処理装置300の出力フォーマットが,高いサンプリング周期を許容できる場合,必要に応じてダウンサンプラ314や低域通過フィルタ120を省略することが可能である。また,ダウンサンプラ314は,低域通過フィルタ120と一体形成され,高域の周波数成分を制限するとしてもよい。
The
上述した第1,2の実施形態によるオーディオ信号処理装置100,300では,デジタルオーディオ信号に2次高調波が付加され,これによって,音声圧縮によって失われた倍音成分が補完される。このような処理によって生成されたデジタルオーディオ信号は,聴感上好ましくなる効果,例えば,「音がクリーンである」「音がなめらかである」等の効果を得ることができる。また,デジタルオーディオ信号が圧縮音声でなかったとしても,上記2次高調波を付加する構成により,聴感上好ましくなる効果が得られる。
In the audio
また,上述した実施形態のオーディオ信号処理装置は,基本的に,デジタルフィルタとメモリのみで構成することができるため,フーリエ変換を利用するような複雑なアルゴリズムを適用する場合に比べ,少ない処理量で目的を達成することができ,必要とされるシステム資源,実装コストの点でも非常に有利である。 In addition, since the audio signal processing apparatus according to the above-described embodiment can basically be configured by only a digital filter and a memory, the amount of processing is small compared to a case where a complicated algorithm using Fourier transform is applied. The objectives can be achieved by the system, which is very advantageous in terms of required system resources and implementation costs.
以上,添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが,本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば,特許請求の範囲に記載された範疇内において,各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり,それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the example which concerns. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
例えば,上述した実施形態においては,フィルタ処理を高速で実現可能なコンピュータを例に挙げているが,ポータブルオーディオプレーヤーやシステムステレオ等の比較的小型で安価なデジタルオーディオ機器でも本実施形態を適用することが可能である。この場合,高価かつ容積をとる真空管アンプ等を用いなくても,比較的小規模のデジタル回路の追加のみで,「クリーン」「なめらか」といった真空管アンプに類似した好ましい特徴の音色を得ることができる。その他にも,原理上全てのデジタルオーディオを用いた機器に適用できるため,カーオーディオ,デジタルテレビ,ホームシアターシステム等,極めて広い範囲の電子機器に応用することができる。 For example, in the above-described embodiment, a computer capable of performing filter processing at high speed is taken as an example, but the present embodiment is also applied to relatively small and inexpensive digital audio equipment such as a portable audio player and system stereo. It is possible. In this case, even without using an expensive and large-capacity vacuum tube amplifier or the like, it is possible to obtain a timbre with favorable characteristics similar to a vacuum tube amplifier such as “clean” and “smooth” only by adding a relatively small digital circuit. . In addition, since it can be applied to all devices using digital audio in principle, it can be applied to an extremely wide range of electronic devices such as car audio, digital television, and home theater system.
なお,本明細書のオーディオ信号処理方法における各工程は,必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく,並列的あるいは個別に実行される処理(例えば,並列処理あるいはオブジェクトによる処理)も含むとしても良い。 Note that the steps in the audio signal processing method of the present specification do not necessarily have to be processed in chronological order according to the order described in the flowchart, but are performed in parallel or individually (for example, parallel processing or object processing). May be included.
100,300 オーディオ信号処理装置
110 語長拡張部
112 第1乗算器
114 加算器
116 第2乗算器
120 低域通過フィルタ(LPF)
126 語長縮小部
310 アップサンプラ
314 ダウンサンプラ
100, 300 Audio
126 Word
Claims (9)
前記定数倍されたデジタルオーディオ信号に第2定数を加える加算器と;
原信号である前記デジタルオーディオ信号と,前記第2定数を加えたデジタルオーディオ信号とを乗算する第2乗算器と;
を備えることを特徴とする,オーディオ信号処理装置。 A first multiplier for multiplying the digital audio signal by a first constant;
An adder for adding a second constant to the constant-multiplied digital audio signal;
A second multiplier for multiplying the digital audio signal which is an original signal by the digital audio signal to which the second constant is added;
An audio signal processing device comprising:
前記第2乗算器からの信号のサンプル語長を縮小する語長縮小部と;
をさらに備えることを特徴とする,請求項1に記載のオーディオ信号処理装置。 A word length extension unit that extends a sample word length of the digital audio signal and transmits the sample word length to the first multiplier and the second multiplier;
A word length reduction unit for reducing the sample word length of the signal from the second multiplier;
The audio signal processing apparatus according to claim 1, further comprising:
前記第2乗算器からの信号をダウンサンプルするダウンサンプラと;
をさらに備えることを特徴とする,請求項1に記載のオーディオ信号処理装置。 An upsampler for upsampling the digital audio signal and transmitting it to the first multiplier and the second multiplier;
A downsampler for downsampling the signal from the second multiplier;
The audio signal processing apparatus according to claim 1, further comprising:
デジタルオーディオ信号を第1定数倍する第1乗算器と;
前記定数倍されたデジタルオーディオ信号に第2定数を加える加算器と;
原信号である前記デジタルオーディオ信号と,前記第2定数を加えたデジタルオーディオ信号とを乗算する第2乗算器と;
して機能させることを特徴とする,プログラム。 Computer
A first multiplier for multiplying the digital audio signal by a first constant;
An adder for adding a second constant to the constant-multiplied digital audio signal;
A second multiplier for multiplying the digital audio signal which is an original signal by the digital audio signal to which the second constant is added;
A program characterized by making it function.
デジタルオーディオ信号を第1定数倍する第1乗算器と;
前記定数倍されたデジタルオーディオ信号に第2定数を加える加算器と;
原信号である前記デジタルオーディオ信号と,前記第2定数を加えたデジタルオーディオ信号とを乗算する第2乗算器と;
して機能させるプログラムを記憶した,記憶媒体。 Computer
A first multiplier for multiplying the digital audio signal by a first constant;
An adder for adding a second constant to the constant-multiplied digital audio signal;
A second multiplier for multiplying the digital audio signal which is an original signal by the digital audio signal to which the second constant is added;
A storage medium that stores a program that allows it to function.
前記定数倍されたデジタルオーディオ信号に第2定数を加える加算ステップと;
原信号である前記デジタルオーディオ信号と,前記第2定数を加えたデジタルオーディオ信号とを乗算する第2乗算ステップと;
を含むことを特徴とする,オーディオ信号処理方法。
A first multiplication step of multiplying the digital audio signal by a first constant;
An adding step of adding a second constant to the digital audio signal multiplied by the constant;
A second multiplication step of multiplying the digital audio signal which is an original signal by the digital audio signal to which the second constant is added;
An audio signal processing method comprising:
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2006
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