JP2010085877A - 音響補完装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高域の周波数帯域のオーディオ情報が削除されたオーディオ信号に対して、削除された周波数に関する帯域幅情報を、簡易かつ迅速に求めて、適切な高域周波数成分の補完処理を行うことが可能な音響補完装置を提供すること。
【解決手段】本発明に係る音響補完装置２は、圧縮処理されたデジタルオーディオ信号をデコード処理するオーディオ再生手段２と、デコード処理されたオーディオ信号に対して、所定高域周波数帯域を備えた補完信号を合成することにより高域補完処理を行う高域補完手段３と、補完信号の帯域幅情報として設定して高域補完手段３に出力する帯域幅設定手段７とを有している。帯域幅設定手段７は、オーディオ信号の圧縮方式情報、サンプリングレート情報およびビットレート情報に基づいて前記帯域幅情報を設定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、音響補完装置に関し、より詳細には、データ圧縮等に伴って高域の周波数帯域に制限が加えられたオーディオ信号に対して、高域周波数帯域における補完処理を行うことが可能な音響補完装置に関する。

今日では、従来のレコードのようなアナログ信号により記録された音楽を聴くことよりも、ＣＤやＤＶＤ等のようにデジタル信号により記録された音楽を聴くことの方が多い。さらに、ＣＤやＤＶＤのような記録媒体を用いて提供される音楽だけでなく、インターネットなどを介して、デジタル信号化された音楽データ（オーディオ信号）を直接取得（購入）して、携帯用の音楽再生装置により音楽を聴くことも多くなっている。

このように、さまざまな形でデジタル信号化された音楽を聴取する機会が多くなっているが、そのデジタル音楽の提供方法の多様化に応じて、デジタル信号化された音楽データのデータ形式も多種多様なものとなっている。

一般に、デジタル信号化された音楽データ（デジタルオーディオ信号）は、データ量の低減を目的として、人間が聴取できない周波数帯域のデータ、例えば高域のオーディオ情報を削除してデータの圧縮処理が行われている。削除される高域の音楽情報は、人間の耳で聴取することができない周波数帯域であるため、デジタルオーディオ信号に基づいて音楽を再生させて音楽の聴取を行っても、聴覚的に高域における音響感覚に何ら差異は生じないはずである。

しかしながら、現実には、高域周波数のオーディオ情報が削除されたアナログ信号に基づいて音楽の聴取を行うと、高域周波数のオーディオ情報が削除されていないアナログ信号に比べて、高域の感覚に物足りなさなどを感じることが多く、アナログ信号で音楽の聴取を行う場合よりも、音質の低下を感じてしまう場合もあった。

このため、今日では、デジタルオーディオ信号の高域のデータを補完することにより、良好な高域周波数成分を備えた音楽を、聴取者に提供する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に示す方法では、ヒルベルト変換回路を用いて、オーディオ信号の実部と虚部を取り出した後に、自乗回路、加算回路、平方根回路などにより、包絡成分を取り出し、さらに、ハイパスフィルタにより包絡成分の高調波成分を取り出すことにより、高域周波数成分の補完信号の生成を行っている。
特開２００７−２５４８０号公報（第４−５頁、第１図）

ところで、一般に、圧縮されたデジタルオーディオ信号の帯域幅は、ＭＰ３（MPEG Audio Layer-3）や、ＷＭＡ（Windows（登録商標） Media Audio）や、ＡＣＣ（Advanced Audio Coding：登録商標）などの圧縮方式、サンプリングレート、圧縮後のビットレートなどによって変化する。

このように圧縮方式、サンプリングレート、ビットレートにより、高域の音楽データが削除された周波数帯域（オーディオ信号の帯域幅）が変化する。このため、特許文献１に示すように、固定した周波数帯域の補完信号を生成し、高域のオーディオ情報が削除されたオーディオ信号とこの補完信号とを合成すると、周波数特性においてスペクトルが不連続となってしまう可能性があり、高域補完効果を十分に反映させることができないという問題があった。

このため、圧縮処理されたデジタルオーディオ信号毎に、高域の音楽データが削除された周波数帯域（オーディオ信号の帯域幅）を求めて、求められた周波数帯域に応じて適切な補完信号を作成することが望ましい。しかしながら、高域周波数成分が削除されたオーディオ信号において、音楽データが削除された周波数（帯域幅）を求めることは容易ではないという問題があった。

たとえば、同一の圧縮方式を用いてオーディオ信号の圧縮が行われた場合であっても、そのオーディオ信号のサンプリングレートやビットレートに応じて帯域幅が変動してしまう傾向があった。このため、ユーザがこの帯域幅を設定しようとしても、帯域幅を適切に設定することが困難であり、誤った帯域幅が設定されるおそれがあった。

一方で、周波数解析用のプロセッサを用いて演算処理を行うことにより、音楽データが削除された周波数帯域（帯域幅）を求める方法も知られているが、この方法を用いて帯域幅情報を算出する場合には、高い処理能力が必要とされるので、処理負担（処理時間）の増大、高価なプロセッサによる処理コストの上昇を招き、資源が限られたプロセッサによりこれらの処理を行うことは困難であった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、高域の周波数帯域のオーディオ情報が削除されたオーディオ信号に対して、削除された周波数に関する帯域幅情報を、簡易かつ迅速に求めて、適切な高域周波数成分の補完処理を行うことが可能な音響補完装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る音響補完装置は、圧縮処理されたデジタルオーディオ信号をデコード処理するオーディオ再生手段と、該オーディオ再生手段によりデコード処理されたオーディオ信号に対して、所定高域周波数帯域を備えた補完信号を合成することにより高域補完処理を行う高域補完手段と、該高域補完手段において生成される補完信号の前記所定高域周波数帯域に関する情報を帯域幅情報として設定して前記高域補完手段に出力する帯域幅設定手段とを有し、該帯域幅設定手段は、前記オーディオ再生手段よりデコードされたオーディオ信号の圧縮方式情報と、該オーディオ信号のサンプリングレート情報と、当該オーディオ信号のビットレート情報とに基づいて前記帯域幅情報を設定することを特徴とする。

本発明に係る音響補完装置では、帯域幅設定手段が、オーディオ信号の圧縮方式情報、サンプリングレート情報およびビットレート情報に基づいて、帯域幅情報を設定することにより、補完信号の所定高域周波数帯域をオーディオ信号の特性に応じて調整することができる。このため、従来のように高域補完処理を行う周波数帯域がオーディオ信号の特性にかかわらず固定されてしまうことを回避することができるので、オーディオ信号における帯域幅の相違を考慮した適切な高域補完処理を行うことが可能となり、聴覚的に違和感の生じない最適な高域補完処理を行うことができる。

また、帯域幅設定手段が帯域幅の設定を行うので、ユーザが帯域幅の設定をする必要がなくなり、ユーザの処理負担を軽減することが可能となる。さらに、ユーザが帯域幅の設定をする必要がないため、ユーザが誤った帯域幅を設定してしまうことを防止することができ、帯域幅を適切に設定することが可能となる。

また、上記音響補完装置において、前記帯域幅設定手段が、前記圧縮方式情報と、前記サンプリングレート情報と、前記ビットレート情報とに基づいて、最適な帯域幅情報を求めることが可能な帯域幅設定テーブルを有し、前記圧縮方式情報と、前記サンプリングレート情報と、前記ビットレート情報とに基づいて前記帯域幅設定テーブルを参照することにより前記帯域幅情報を設定するものであってもよい。

一般に、圧縮処理されたデジタルオーディオ信号は、データ量の低減を目的として、人間が聴取できない高域周波数帯域のデータを削除してデータの圧縮処理が行われている。このため、デコード処理が行われたオーディオ信号には、圧縮処理に際して削除されてしまった高域帯域の情報が含まれていないことになる。

この削除された高域のオーディオ信号の周波数を判断することは容易ではない。一般に、削除された高域周波数帯域（帯域幅）は、デジタルオーディオ信号の圧縮方式により異なり、さらに、そのサンプリングレートおよびビットレートによっても変動するため、画一的に削除された帯域幅を求めることが容易ではなかった。厳密に削除された帯域幅情報を得るために、周波数解析用のプロセッサを用いて演算処理を行う方法を用いることもできるが、この方法を用いて帯域幅情報を算出する場合には、高い処理能力が必要とされるので、処理負担の増大や高価なプロセッサ等が必要になってしまうという問題があった。

本発明に係る音響補完装置では、圧縮方式情報と、サンプリングレート情報と、ビットレート情報とに基づいて、最適な帯域幅（帯域幅情報）を設定することが可能な帯域幅設定テーブルが設けられている。このため、圧縮処理されたオーディオ信号における帯域幅情報を、高価なプロセッサなどを用いることなく求めることができ、処理負担の低減を図ることが可能になると共に、プロセッサ等の使用に伴う処理コストの上昇を抑制することが可能となる。また、帯域幅設定テーブルを用いて帯域幅情報の設定を行うことにより、帯域幅の設定処理の迅速化を図ることが可能となり、処理スピードの向上を図ることが容易となる。

さらに、上述した音響補完装置において、前記帯域幅設定手段は、前記圧縮方式情報が、デコード処理されたオーディオ信号における高域周波数帯域においてオーディオ情報の欠如が生じない圧縮方式であると判断した場合に、前記高域補完手段に対して高域補完処理を行う必要のない旨の情報を出力するものであってもよい。

このように、本発明に係る音響補完装置では、前記圧縮方式情報が、デコード処理されたオーディオ信号における高域周波数帯域においてオーディオ情報の欠如が生じない圧縮方式である場合に、高域補完手段に対して高域補完処理を行う必要のない旨の情報を出力することによって、高域補完手段による高域補完処理を中止させることができる。このため、高域補完手段が、オーディオ信号に対して聴感上違和感を与えるような無用の高域補完処理を行ってしまうことを防止することができる。

また、上記音響補完装置において、前記帯域幅設定手段は、前記ビットレート情報の値が、補完処理を行うことにより聴感上違和感を与える可能性がある程度低い値であると判断した場合に、前記高域補完手段に対して高域補完処理を行う必要のない旨の情報を出力するものであってもよい。

ここで、ビットレート情報とは、オーディオ信号が１秒あたりどのくらいの情報量で表現されているかを表した情報であり、このビットレート情報に応じてオーディオ信号の品質が左右されることになる。このため、オーディオ信号のビットレートの値が低い場合には、デコード処理されたオーディオ信号の品質が低下してしまい、補完処理を行うことにより聴感上違和感を与えてしまう場合がある。

本発明に係る音響補完装置では、前記ビットレート情報の値が、補完処理を行うことにより聴感上違和感を与える可能性がある程度低い値であると判断した場合に、高域補完手段に対して高域補完処理を行う必要のない旨の情報を出力することによって、高域補完手段による高域補完処理を中止させることができる。このため、高域補完処理の効果を効果的に発揮できる場合にのみ、高域補完処理を行うように処理を調整することが可能となる。

さらに、上述した音響補完装置において、前記帯域幅設定手段は、前記ビットレート情報の値が、補完処理を行っても聴感上の音質向上を図ることが困難となる高い値であると判断した場合に、前記高域補完手段に対して高域補完処理を行う必要のない旨の情報を出力するものであってもよい。

オーディオ信号のビットレートの値が高い場合には、高域補完処理を行わなくても高域周波数帯域における音響効果を聴感上得ることが可能な場合があり、高域補完処理を行うことによる効果が乏しい場合がある。

このため、本発明に係る音響補完装置では、前記ビットレート情報の値が、補完処理を行っても聴感上の音質向上を図ることが困難であると判断されるほど高い値であると判断した場合に、高域補完手段に対して高域補完処理を行う必要のない旨の情報を出力することによって、高域補完手段による高域補完処理を中止させることができ、高域補完処理の効果を効果的に発揮できる場合にのみ、高域補完処理を行うように処理を調整することが可能となる。

本発明に係る音響補完装置によれば、帯域幅設定手段が、オーディオ信号の圧縮方式情報、サンプリングレート情報およびビットレート情報に基づいて、帯域幅情報を設定することにより、補完信号の所定高域周波数帯域をオーディオ信号の特性に応じて調整することができる。このため、従来のように高域補完処理を行う周波数帯域がオーディオ信号の特性にかかわらず固定されてしまうことを回避することができるので、オーディオ信号における帯域幅の相違を考慮した適切な高域補完処理を行うことが可能となり、聴覚的に違和感の生じない最適な高域補完処理を行うことができる。

また、本発明に係る音響補完装置によれば、帯域幅設定手段が帯域幅の設定を行うので、ユーザが帯域幅の設定をする必要がなくなり、ユーザの処理負担を軽減することが可能となる。さらに、ユーザが帯域幅の設定をする必要がないため、ユーザが誤った帯域幅を設定してしまうことを防止することができ、帯域幅を適切に設定することが可能となる。

また、本発明に係る音響補完装置では、圧縮方式情報と、サンプリングレート情報と、ビットレート情報とに基づいて、最適な帯域幅（帯域幅情報）を設定することが可能な帯域幅設定テーブルを用いて帯域幅の設定処理を行うことができるので、処理負担の低減を図ることが可能になる。

さらに、帯域幅設定テーブルを用いることにより、高価な周波数解析用のプロセッサなどを用いる必要がなくなるため、プロセッサ等の使用に伴う処理コストの上昇を抑制することが可能となる。また、帯域幅設定テーブルを用いて帯域幅情報の設定を行うことにより、帯域幅の設定処理の迅速化を図ることが可能となり、処理スピードの向上を図ることが容易となる。

以下、本発明に係る音響補完装置を、図面を用いて詳細に説明を行う。

なお、本発明に係る音響補完装置は、家庭に設置されるオーディオ再生装置であってもよく、携帯用オーディオ再生機器であってもよいが、車載用のオーディオ再生装置に用いることが好適であるといえる。

車室内は、車の駆動音や走行ノイズなどによりさまざまな騒音が発生する。このような環境において音楽の再生を行う車載用オーディオ再生装置では、騒音等により聴取される音楽が阻害されないように、低域や高域のレベルを強調するためのイコライザー機能等を備えるものが多く存在する。特に、車室が閉鎖された空間であることから、このようにオーディオ信号の低域や高域を強調することにより、音楽の臨場感を高めることが可能となる。

このように高域を強調する場合において、圧縮されたデジタルオーディオ信号では、その圧縮方式に応じて高域部分のオーディオ情報が削除される可能性がある。このため、高域の強調をより効果的にするためにも、高域の補完を行うことが好ましい。

さらに、車載用のオーディオ再生装置では、車内の限られた空間にスピーカ等が設置されることになるため、その設置位置に制限が生じる。特に、車載用のスピーカ等では、できる限り小型、軽量なものを設置することが多いため、高域の再生特性の劣ったスピーカを採用することが多かった。このため、ユーザにとっては、車内で音楽を聴取する場合に、高域の再生特性が不十分であると感じられる場合があり、音質に不満を生じやすい傾向があるという傾向がある。

このため、本発明に係る音響補完装置は、車載用のオーディオ再生装置に用いることが好適であるといえる。

図１は、本発明に係る音響補完装置の一例であるオーディオ再生装置を示したブロック図である。オーディオ再生装置１は、オーディオ再生部（オーディオ再生手段）２と、高域補完部（高域補完手段）３と、オーディオ出力部４と、操作部５と、制御部６と、帯域幅設定部（帯域幅設定手段）７とを有している。

なお、図１に示す黒矢印は、制御部６からオーディオ再生部２、高域補完部３、操作部５および帯域幅設定部７に対する制御信号の入出力状態を示しており、白矢印は、アナログ再生部により出力される高域補完前の（アナログ）オーディオ信号の入出力状態、および高域補完部３により高域補完がなされた後の（アナログ）オーディオ信号の入出力状態を示している。

オーディオ再生部２は、ＣＤ、ＭＤ、ＤＶＤなどの所定のメディアから所定圧縮方式で圧縮処理されたデジタルオーディオ信号を読み出してアナログのオーディオ信号に変換（デコード処理）した後に再生（出力）する機能を有している。具体的にオーディオ再生部２では、制御部６からの指示に従って、再生対象とするメディアの選択、読み出した音楽情報の再生、一時停止、停止などの処理が行われる。

なお、制御部６からオーディオ再生部２に対して、オーディオ信号の再生制御が行われた場合、オーディオ再生部２では、メディアから読み出されたデジタルオーディオデータの拡張子情報に基づいて、あるいはデジタルオーディオデータのヘッダ部分に記録される情報に基づいて、オーディオ信号の圧縮方式を判断する。本実施の形態に係るオーディオ再生部２では、ＷＭＡ（Windows（登録商標） Media Audio）、ＭＰ３（MPEG Audio Layer-3）、ＡＡＣ（Advanced Audio Coding：登録商標）、ＨＥ−ＡＡＣ（High-Efficiency Advanced Audio Coding（登録商標））、ＭＰ３Ｐｒｏ、Ａｐｐｌｅ Ｌｏｓｓｌｅｓｓ（Apple（登録商標） Lossless Audio Codec、ALAC）、ＷＭＡ Ｌｏｓｓｌｅｓｓ、ＡＴＲＡＣ（Adaptive TRansform Acoustic Coding：登録商標） Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｌｏｓｓｌｅｓｓ、Ｍｏｎｋｙ’ｓ Ａｕｄｉｏ、ＦＬＡＣ（Free Lossless Audio Codec）等の圧縮方式を判断することが可能である。

これらの圧縮方式のうち、ＨＥ−ＡＡＣ方式やＭＰ３Ｐｒｏ方式は、圧縮しても高域のオーディオ信号が含まれる圧縮方式である。また、Ａｐｐｌｅ Ｌｏｓｓｌｅｓｓ、ＷＭＡ Ｌｏｓｓｌｅｓｓ、ＡＴＲＡＣ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｌｏｓｓｌｅｓｓ、Ｍｏｎｋｙ’ｓ Ａｕｄｉｏ、ＦＬＡＣ等の圧縮方式は、デコード処理によりデータの欠陥の生じない（Ｌｏｓｓｌｅｓｓ）圧縮方式であるため、オーディオ再生部２において、Ｌｏｓｓｌｅｓｓ方式として判断される。

オーディオ再生部２では、圧縮されたオーディオ信号のデコード処理を圧縮方式に応じて実行し、アナログ形式のオーディオ信号へと変換する。オーディオ再生部２においてデコード処理されたオーディオ情報は、高域補完部３へ出力される。

なお、オーディオ再生部２では、デコード処理に基づいてオーディオ情報のサンプリングレートとビットレートを求める。求められたサンプリングレート、ビットレート、オーディオ信号の圧縮方式情報は、デコード情報として、制御部６に送信される。

オーディオ出力部４は、高域補完部３を経て再生（出力）されたオーディオ信号を、聴取者が聴覚により聴取できるように出力する機能を有している。オーディオ出力部４として、一般的にスピーカが用いられる。

帯域幅設定部７は、オーディオ再生部２において求められたデコード情報（サンプリングレート、ビットレート、圧縮方式情報）を、制御部６より受信して、オーディオ再生部２でデコード処理されたオーディオ信号の帯域幅情報を求める役割を有している。

オーディオ信号の帯域幅情報とは、デコードされたオーディオ信号に関して、音楽情報が記録されている高域上限の周波数の値（所定周波数）を示している。一般に、メディアに記録されるデジタルオーディオ信号は、データ量の低減を目的として、人間が聴取できない高域周波数帯域のデータを削除してデータの圧縮処理が行われている。このため、オーディオ再生部２においてデコード処理が行われたオーディオ信号には、圧縮処理に際して削除されてしまった高域帯域の情報が含まれていないことになる。

この削除された高域のオーディオ信号の周波数を判断することは容易ではない。一般に、削除された高域周波数帯域（帯域幅）は、デジタルオーディオ信号の圧縮方式により異なり、さらに、そのサンプリングレートおよびビットレートによっても変動するため、画一的に削除された帯域幅を求めることが容易ではなかった。厳密に削除された帯域幅情報を得るために、周波数解析用のプロセッサを用いて演算処理を行う方法を用いることもできるが、この方法を用いて帯域幅情報を算出する場合には、高い処理能力が必要とされるので、処理負担の増大や高価なプロセッサ等が必要になってしまうという問題があった。

一方で、オーディオ信号の圧縮方式と、そのサンプリングレートと、ビットレートとを抽出して場合分けすることにより、データの削除が行われた帯域幅を推定することができる。このため、帯域幅設定部７には、図２に示すように、帯域幅の設定を行うための帯域幅設定テーブルが設けられている。

帯域幅設定テーブルでは、ＷＭＡ、ＭＰ３、ＡＡＣ、ＨＥ−ＡＡＣ等のそれぞれの圧縮方式が、サンプリングレート毎（例えば、４４．１ｋＨｚ、４８．０ｋＨｚ、３２．０ｋＨｚ等）に分類されており（帯域幅設定テーブルの第１列の情報）、分類された各圧縮方式に対応する帯域幅情報が、ビットレートの値（帯域幅設定テーブルの第１行の情報）に応じて求められるように規定されている。また、帯域幅設定テーブルには、各種Ｌｏｓｓｌｅｓｓ方式の場合も規定されている。

例えば、圧縮方式がＭＰ３、サンプリングレートが４４．１ｋＨｚ、ビットレートが９６ｋｂｐｓである場合には、図２に示す帯域幅設定テーブルより帯域幅として１２ｋＨｚが求められる（設定される）。なお、ＨＥ−ＡＡＣ方式およびＭＰ３Ｐｒｏ方式は、圧縮しても高域のオーディオ信号が含まれる圧縮方式であるため、デコード処理されたオーディオ信号に対して高域補完処理を行う必要がない。したがって、帯域幅設定テーブルには、高域補完処理を行う必要がないことを示すＯＦＦ情報が記録されている。また、各種Ｌｏｓｓｌｅｓｓ方式も、デコード処理によりデータの欠陥の生じない（Ｌｏｓｓｌｅｓｓ）圧縮方式であるため、高域補完処理を行う必要がない。このため、帯域幅設定テーブルには、高域補完処理を行う必要がないことを示すＯＦＦ情報が記録されている。

さらに、オーディオ信号のビットレートが低い場合（ビットレートが３２ｋｂｐｓ〜４０ｋｂｐｓあたりの場合）には、高域補完を行っても効果的な音質向上が見込まれないため、帯域幅設定テーブルの低ビットレートに該当する箇所には、高域補完処理を行わないことを示すＯＦＦ情報が記録されている。さらに、オーディオ信号のビットレートが高い場合（ビットレートが１９２ｋｂｐｓあたりの場合）には、そのビットレート値の高さから高域周波数において十分な周波数成分が含まれているため、高域補完を行う必要性が低くなる。このため、帯域幅設定テーブルの高ビットレートに該当する箇所には、高域補完処理を行わないことを示すＯＦＦ情報が記録されている。

各圧縮方式に対応する帯域幅情報は、本実施の形態に係るオーディオ再生装置１において再生される音楽の種類や、オーディオ再生装置１の設置環境などによって変更・調整することが可能となっている。各帯域幅情報は、音楽の種類や設置環境などに応じて統計的に決定されている。

このように、帯域幅設定テーブルを用いて帯域幅情報の設定を行い、設定された帯域幅情報より求められる周波数値を基準として多次のハイパスフィルタおよびローパスフィルタを適用することによって、所定の周波数帯域において連続的なスペクトルを備えた補完信号を生成することが可能となる。この補完信号の生成方法については、後述する。

また、帯域幅設定テーブルを用いて帯域幅情報の設定を行うことによって、高価な解析処理用のプロセッサなどを用いることなく帯域幅を求めることができる。このため、処理負担の増大および処理コストの上昇を抑えることが可能となる。

帯域幅設定部７において求められた帯域幅情報は、制御部６に出力される。

操作部５は、オーディオ再生装置１のフロントパネル部などに設置される操作ボタンであって、聴取者が各種設定などを行うために用いるものである。本実施の形態に係るオーディオ再生装置１では、少なくとも、オーディオ再生部２における音楽の再生ボタン、停止ボタン、音源メディア（ソース）選択ボタンを供えている。これらのボタンが聴取者に操作されると、操作されたボタン（操作内容）に関する操作情報が制御部６に伝達される。

制御部６は、操作部５より操作情報を受信し、受信された操作情報に基づいて、オーディオ再生部２における再生対象メディアの種類、読み出した音楽情報の再生、一時停止、停止などの処理内容を判断して、オーディオ再生部２に制御信号を出力する。オーディオ再生部２では、受信された制御信号に基づいて、該当するメディアに記録されるオーディオ信号の再生・停止処理が行われる。

また、制御部６は、オーディオ再生部２により受信したデコード情報（サンプリングレート、ビットレート、圧縮方式情報）を、帯域幅設定部７に出力することにより、帯域幅設定部７において、デコード情報に対応する帯域幅を求めさせる。制御部６では、帯域幅設定部７において求められた帯域幅情報を、高域補完部３に出力するとともに、高域補完部３の駆動制御を行う。制御部６における具体的な処理内容については、後で図面を用いて詳細に説明する。

高域補完部３は、オーディオ再生部２により再生されたオーディオ信号の高域補完を行う役割を有している。既に説明したように、圧縮されたデジタルオーディオ信号では、人間が聴取できない高域周波数帯域のデータが削除されている場合がある。このため、削除された高域周波数帯域のオーディオ信号を補完することにより高域の音質向上を図ることが好ましいが、削除された高域データは、圧縮方式、サンプリングレートおよびビットレートに応じて削除された帯域が異なる。このため、本実施の形態に係るオーディオ再生装置では、高域のオーディオ信号の情報が削除された周波数を示す帯域幅情報を、制御部６から取得することにより、好適に高域周波数の補完を行う。

図３は高域補完部３の概略構成を示したブロック図である。

高域補完部３は、第１ハイパスフィルタ部１０と、サンプリング変換部１１と、第２ハイパスフィルタ部１２と、ローパスフィルタ部１３と、ゲイン部１４と、加算部１５と、パラメータ設定部１６とを有している。

パラメータ設定部１６は、制御部６より受信した帯域幅情報に基づいて、第１ハイパスフィルタ部１０、第２ハイパスフィルタ部１２およびローパスフィルタ部１３のカットオフ周波数を設定し、サンプリング変換部１１におけるサンプリング変換レートβを設定し、さらにゲイン部１４における高域補完ゲインの値を設定する役割を有している。

具体的な各種内容の設定情報は、予め帯域幅に応じて各情報の値が記録されているパラメータ設定テーブルに基づいて、パラメータ設定部１６が決定する。図４は、本実施の形態に係る高域補完部３のパラメータ設定テーブルを示したものである。パラメータ設定テーブルには、制御部６より取得する帯域幅情報に対応するサンプリング変換レートβの値、第１ハイパスフィルタ部１０のカットオフ周波数の値［ｋＨｚ］、第２ハイパスフィルタ部１２のカットオフ周波数の値［ｋＨｚ］、ローパスフィルタ部１３のカットオフ周波数の値［ｋＨｚ］、ゲイン部１４の高域補完ゲインの設定値［ｄＢ］が記録されている。

本実施の形態に係るパラメータ設定テーブルでは、帯域幅情報として８ｋＨｚ〜１８ｋＨｚまでの情報が記録されている。この帯域幅情報は、帯域幅設定テーブルにおいて設定され得る帯域幅情報に対応した値となっている。

また、帯域幅に対応して設定されるサンプリング変換レートβは、帯域幅の値が大きな値になるに応じて、サンプリングレート変換レートβの値が小さくなるように設定されている。具体的には、帯域幅が８ｋＨｚ〜１４ｋＨｚの場合にサンプリング変換レートβの値が１６に設定され、帯域幅が１５ｋＨｚ〜１８ｋＨｚの場合にサンプリング変換レートβの値が８に設定される。このように、サンプリング変換レートβの値が１６および８に設定されるのは、後述するように、オーディオ信号のダウンサンプリング処理およびアップサンプリング処理に基づく折り返し（エイリアシング）現象により生成される補完信号の信号精度を高めるためである。

また、帯域幅の値が大きい場合（１５ｋＨｚ〜１８ｋＨｚの場合）にサンプリング変換レートβの値が８に設定されるのは、帯域幅の値が高い値である場合に、低い値である場合に比べて削除される高域周波数成分が少なくなるため、生成され得る補完信号における折り返し現象の繰り返し回数を少なくすることにより、削除される直前の周波数帯域におけるオーディオ信号の信号特性を広い帯域幅で利用することができるようにしたものである。

さらに、帯域幅の値が大きくなるに応じて、第１ハイパスフィルタ部１０のカットオフ周波数の値［ｋＨｚ］、第２ハイパスフィルタ部１２のカットオフ周波数の値［ｋＨｚ］、ローパスフィルタ部１３のカットオフ周波数の値［ｋＨｚ］が高くなるように設定されている。これは、補完信号の作成時において、データの削除が行われる直前の周波数帯域の情報を有効に用いて補完信号生成するために、帯域幅の値に対応させて各フィルタ部１０、１２、１３のカットオフ周波数を変更させる構成としたためである。

なお、各フィルタ部１０、１２、１３のカットオフ周波数の値は、帯域幅の値に加えて、サンプリング変換レートβの値にも依存した設定となっている。例えば、サンプリング変換レートβが１６に設定される帯域幅（８ｋＨｚ〜１４ｋＨｚ）では、帯域幅の値が１ずつ上昇する毎に、カットオフ周波数も１ずつ上昇しているが、サンプリング変換レートβの値が８に設定される帯域幅（１５ｋＨｚ〜１８ｋＨｚ）では、その上昇割合が、帯域幅の上昇よりも鈍くなるように設定されている。

一方で、高域補完ゲインの値は、帯域幅の値が小さくなると、帯域幅に応じて値が小さくなるように設定されており、高域補完された信号のレベルが聴感的に違和感を与えないように設定が行われている。例えば、オーディオ信号の種類（内容）によって異なるが、帯域幅が８ｋＨｚの場合には、この帯域幅にボーカル音が含まれることもあり得る。このため、帯域幅の値が低い場合に高域補完ゲインを高い値に設定してしまうと、補完処理によりボーカル音に違和感を与えてしまうおそれが生ずる。したがって、本実施の形態に係るゲイン部１４では、帯域幅の値が小さくなるに応じて高域補完ゲインの値を小さく設定することにより、補完されたオーディオ信号における聴覚上の違和感を低減させることが可能となっている。

第１ハイパスフィルタ部１０は、オーディオ再生部２より入力されるオーディオ信号より、高域周波数成分の抽出を行う役割を有している。本実施の形態に係る第１ハイパスフィルタ部１０は、４次のバタワースハイパスフィルタにより構成されており、図５に示すように、４ｋＨｚ〜１８ｋＨｚのカットオフ周波数を備えたフィルタ特性を有している。第１ハイパスフィルタ部１０では、パラメータ設定部１６において設定されるカットオフ周波数の値に応じて対応する特性のハイパスフィルタが用いられる。

サンプリング変換部１１は、第１ハイパスフィルタ部１０により抽出された高域周波数成分のオーディオ信号に基づいて補完信号を生成する役割を有している。サンプリング変換部１１は、図６に示すように、ダウンサンプリング部２０と、ゲイン補完部２１と、アップサンプリング部２２とを有している。

サンプリング変換部１１では、パラメータ設定部１６において設定されたサンプリング変換レートβに基づいて、ダウンサンプリング部２０で高域周波数成分のオーディオ信号（第１ハイパスフィルタ部１０で、高域周波数抽出が行われたオーディオ信号）のダウンサンプリング処理を行った後に、サンプリング変換レートβに基づいて、ゲイン補完部２１で、ダウンサンプリングされたオーディオ信号のゲイン補完を行い、その後、サンプリング変換レートβに基づいて、アップサンプリング部２２で、ゲイン補完が行われたオーディオ信号のアップサンプリング処理を行う。

図７および図８は、ダウンサンプリング処理およびアップサンプリング処理により生ずる折り返し（エイリアシング）を利用して、補完信号を生成する過程を説明した図である。図７では、ダウンサンプリング処理およびアップサンプリング処理におけるサンプリング変換レートβの値が２の場合および４の場合を示しており、図８では、サンプリング変換レートβの値が８の場合および１６の場合を示している。

図７（ａ）および図８（ａ）は、サンプリング周波数が４８ｋＨｚ、帯域幅の値が１２のオーディオ信号に対して、第１ハイパスフィルタ部１０でフィルタ処理を行うことにより高域周波数成分が抽出された信号の周波数特性を示している。第１ハイパスフィルタ部１０により高域周波数成分の抽出が行われたオーディオ信号に対して、サンプリング変換レートβの値を２に設定してダウンサンプリング処理を行うと、図７（ｂ）に示すようにサンプリング周波数が２４ｋＨｚとなり、帯域幅が半分（１／２）となる。このように帯域幅が半分となったオーディオ信号にアップサンプリング処理を行うと、図７（ｃ）に示すように、１２ｋＨｚを中心として折り返し成分が発生し、アップサンプリング処理されたオーディオ信号に折り返し現象が生ずることになる。

一方で、第１ハイパスフィルタ部１０により高域周波数成分の抽出が行われたオーディオ信号に対して、サンプリング変換レートβの値を４に設定してダウンサンプリング処理を行うと、図７（ｄ）に示すようにサンプリング周波数が１２ｋＨｚとなり、帯域幅が１／４となる。このように帯域幅が１／４となったオーディオ信号にアップサンプリング処理を行うと、図７（ｅ）に示すように、６ｋＨｚ、１２ｋＨｚ、１８ｋＨｚを中心として折り返し成分が発生し、アップサンプリング処理されたオーディオ信号において共通する周波数特性を示す部分が４カ所繰り返しして発生することになる。

また、第１ハイパスフィルタ部１０により高域周波数成分の抽出が行われたオーディオ信号に対してサンプリング変換レートβの値を８に設定してダウンサンプリング処理を行うと、図８（ｂ）に示すようにサンプリング周波数が６ｋＨｚとなり、帯域幅が１／８となる。このように帯域幅が１／８となったオーディオ信号にアップサンプリング処理を行うと、図８（ｃ）に示すように、３ｋＨｚ、６ｋＨｚ、９ｋＨｚ、・・・、２１ｋＨｚを中心として折り返し成分が発生し、アップサンプリング処理されたオーディオ信号において共通する周波数特性を示す部分が８カ所繰り返しして発生することになる。

さらに、第１ハイパスフィルタ部１０により高域周波数成分の抽出が行われたオーディオ信号に対してサンプリング変換レートβの値を１６に設定してダウンサンプリング処理を行うと、図８（ｄ）に示すようにサンプリング周波数が３ｋＨｚとなり、帯域幅が１／１６となる。このように帯域幅が１／１６となったオーディオ信号にアップサンプリング処理を行うと、図８（ｅ）に示すように、１．５ｋＨｚ、３ｋＨｚ、４．５ｋＨｚ、６ｋＨｚ、・・・、２２．５ｋＨｚを中心として折り返し成分が発生し、アップサンプリング処理されたオーディオ信号において共通する周波数特性を示す部分が１６カ所繰り返しして発生することになる。

このように、アップサンプリング処理およびダウンサンプリング処理を行うことにより、第１ハイパスフィルタ部１０により抽出された高域周波数成分（帯域幅の値に対応するオーディオ信号の周波数成分）を用いて、全周波数領域にわたって複数コピーされた補完信号を作成することが可能となる。なお、ダウンサンプリング処理を行った後に、サンプリング変換レートβに応じたゲイン補完を行うのは、ダウンサンプリング処理により低下したエネルギー値を補完するためである。

第２ハイパスフィルタ部１２およびローパスフィルタ部１３は、サンプリング変換部１１により生成された補完信号の高域成分抽出および低域成分抽出を行うことにより、特定の帯域の補完信号を抽出する役割を有している。

本実施の形態に係る第２ハイパスフィルタ部１２は、４次のバタワースハイパスフィルタにより構成されており、図５に示すように、第１ハイパスフィルタ部１０と同様のフィルタ特性を有している。第２ハイパスフィルタも、第１ハイパスフィルタと同様に、４ｋＨｚ〜１８ｋＨｚのカットオフ周波数を備えたフィルタ特性を有しており、パラメータ設定部１６において設定されるカットオフ周波数の値に応じて対応する特性のハイパスフィルタが用いられる。

また、本実施の形態に係るローパスフィルタ部１３は、２次のバタワースローパスフィルタにより構成されており、図９に示すように、６ｋＨｚ〜２０ｋＨｚのカットオフ周波数を備えたフィルタ特性を有している。ローパスフィルタ部１３には、パラメータ設定部１６において設定されるカットオフ周波数の値に応じて対応する特性のローパスフィルタが用いられる。

ゲイン部１４は、第２ハイパスフィルタ部１２およびローパスフィルタ部１３により帯域補完が成された補完信号のゲイン調整を行う役割を有している。ゲイン部１４において設定される高域補完ゲインの設定値は、上述したように、パラメータ設定部１６でパラメータ設定テーブルに基づいて決定される。

ゲイン部１４によりゲイン調整がなされた補完信号は、加算部１５によりオーディオ再生部２より入力されたオーディオ信号と合成される。この加算部１５によるオーディオ信号と補完信号との合成により、高域周波数帯域に対する補完処理の行われたオーディオ信号が、オーディオ出力部４へ出力されることになる。

オーディオ出力部４では、高域補完部３により高域周波数成分の補完処理が行われたオーディオ信号の音声出力処理を行う。オーディオ出力部４により出力されるオーディオ信号は、高域補完部３において高域周波数成分の補完処理が行われているため、高域補完処理が行われていないオーディオ信号に比べて、高域部分の音響効果が向上されたものとなる。

さらに、オーディオ信号の高域補完処理を行う場合には、帯域幅設定部７で設定された帯域幅に基づいて、高域補完処理用の各種パラメータがパラメータ設定部１６で適切に設定されて補完信号が生成される。このため、圧縮処理により削除されてしまったオーディオ信号の周波数帯域（オーディオ信号の所定の帯域幅）の高域補完を行う際に、補完処理を行う周波数部分と、圧縮処理によりデータが削除されてしまった周波数部分との間にデータの補完されていない箇所が生じてしまうことがなくなる。したがって、周波数的に連続した周波数スペクトルを形成するようにして高域信号の補完を行うことができ、補完処理によって音楽全体のバランスを損なうような補完が行われてしまうことを防止することが可能となる。

さらに、高域補完部３における補完信号の生成処理は、数タップのＩＩＲフィルタ（Infinite Impulse Response Filter）により構成される第１ハイパスフィルタ部１０、第２ハイパスフィルタ部１２、ローパスフィルタ部１３や、簡易な構成により処理が実現されるサンプリング変換部１１などにより行うことができるため、信号処理の負担軽減を実現することが可能となり、高価なプロセッサなどを用いる必要がない。

次に、制御部６において行われる処理を、図１０に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、説明の便宜上、ユーザが操作部５を操作することによりオーディオ再生部２においてオーディオ信号の再生処理を行う場合について説明を行うこととし、オーディオ再生部２により再生されるオーディオ信号のデコード情報は、圧縮方式がＭＰ３、サンプリングレートが４４．１ｋｂｐｓ、ビットレートが９６ｋｂｐｓとする。

まず、制御部６は、操作部５より取得した再生情報に基づいて、オーディオ再生部２を制御してメディアに記録されるオーディオ信号の再生処理を実行させる（ステップＳ．１）。オーディオ再生部２では、制御部６の指示に応じてメディアからオーディオ信号のデジタル情報を読み出し、オーディオ信号の圧縮方式を求める。そして求められた圧縮方式に対応するデコーダを選択して、読み出されたデジタル情報のデコード処理を行い、オーディオ信号を高域補完部３に出力する。また、オーディオ再生部２では、求められた圧縮方式と、オーディオ信号のサンプリングレートとビットレートとを制御部６に送信する。

本実施の形態では、上述したように、圧縮方式がＭＰ３、サンプリングレートが４４．１ｋｂｐｓ、ビットレートが９６ｋｂｐｓとなるデコード情報が、オーディオ再生部２から制御部６に送信される。

その後、制御部６は、オーディオ再生部２より、オーディオ信号の圧縮方式、サンプリングレート、ビットレートに関する情報（デコード情報）を受信し（ステップＳ．２）、受信した圧縮方式、サンプリングレート、ビットレートに関する情報を帯域幅設定部７に送信する（ステップＳ．３）。

帯域幅設定部７では、図２に示した帯域幅設定テーブルを参照し、制御部６より受信した圧縮方式、サンプリングレート、ビットレートに基づいて、帯域幅の設定を行う。本実施の形態では、圧縮方式がＭＰ３、サンプリングレートが４４．１ｋｂｐｓ、ビットレートが９６ｋｂｐｓであるため、図２に示す帯域幅設定テーブルに基づいて帯域幅の値１２が設定される。設定された帯域幅の値１２は、帯域幅設定部７から制御部６に対して送信される。

制御部６は、帯域幅設定部７より帯域幅情報を受信し（ステップＳ．４）、受信した帯域幅情報がＯＦＦでないか否かを判断する（ステップＳ．５）。受信した帯域幅情報がＯＦＦでない場合（ステップＳ．５においてＮｏの場合）、つまり、帯域幅情報として帯域幅設定部７により設定された帯域幅の数値を受信した場合、制御部６は、帯域幅情報を高域補完部３のパラメータ設定部１６に送信する（ステップＳ．６）。

パラメータ設定部１６では、図４に示すパラメータ設定テーブルを参照して、受信した帯域幅に対応するサンプリング変換レートβの値、第１ハイパスフィルタ部１０のカットオフ周波数の値、第２ハイパスフィルタ部１２のカットオフ周波数の値、ローパスフィルタ部１３のカットオフ周波数の値、ゲイン部１４の高域補完ゲインの値を決定する。決定された値は、それぞれサンプリング変換部１１におけるサンプリング変換レートβの設定値、第１ハイパスフィルタ部１０におけるカットオフ周波数の設定値、第２ハイパスフィルタ部１２におけるカットオフ周波数の設定値、ローパスフィルタ部１３におけるカットオフ周波数の設定値、ゲイン部１４における高域補完ゲインの設定値としてそれぞれ設定される。

本実施の形態に係るオーディオ再生装置１では、制御部６によりオーディオ信号の帯域幅として設定された１２ｋＨｚの情報がパラメータ設定部１６に伝達される。このため、パラメータ設定部１６では、図４に示すパラメータ設定テーブルに基づいて、サンプリング変換レートβの設定値として１６、第１ハイパスフィルタ部１０のカットオフ周波数として１０ｋＨｚ、第２ハイパスフィルタ部１２のカットオフ周波数として１３ｋＨｚ、ローパスフィルタ部１３のカットオフ周波数として１３ｋＨｚ、ゲイン部１４の高域補完ゲインの設定値として−４ｄＢを設定する。

パラメータ設定部１６により設定された設定値に基づいて各機能部１０〜１４のパラメータが設定された後、各機能部１０〜１４は設定されたパラメータに基づいて、高域補完処理を実行する。

オーディオ再生部２より入力されるオーディオ信号が図１１（ａ）に示すような周波数特性を有している場合には、カットオフ周波数を１０ｋＨｚに設定した第１ハイパスフィルタ部１０を用いて、図１１（ｂ）に示すような高域周波数成分の抽出が行われる。その後、サンプリング変換部１１におけるダウンサンプリング処理、ゲイン補完処理およびアップサンプリング処理により、補完信号が生成される。本実施の形態に係るサンプリング変換部１１では、第１ハイパスフィルタにより抽出された高域成分（１０ｋＨｚ〜１２ｋＨｚあたり）が、図１２（ａ）に示すように全周波数帯域に応じて複数コピーされて補完信号が生成される。

その後、第２ハイパスフィルタ部１２およびローパスフィルタ部１３により帯域補完が行われた補完信号は、ゲイン部１４においてゲイン調整が行われ、図１２（ｂ）に示すように、もとのオーディオ信号の周波数特性に適した高域補完信号が生成される。その後、加算部１５において、図１１（ａ）に示すオーディオ信号と、図１２（ｂ）に示す高域補完信号とが合成されることにより、図１３に示すような高域成分（本実施の形態では、１２ｋＨｚよりも高域の成分）のオーディオ信号を補完したオーディオ信号を生成することが可能となる。

特に、図１３に示すように、高域成分の補完が行われたオーディオ信号は、オーディオ信号の帯域幅に基づいて設定されたパラメータを用いて補完信号が生成されるため、周波数スペクトルにおいて高域補完部分の特性が連続な特性を示すように補完処理を行うことができる。このため、高域補完処理が行われたオーディオ信号は、高域補完処理により高域周波数成分が好適に補完（生成）されることになり、聴取された音楽の特性を最適な状態にすることが可能となる。

一方で、受信した帯域幅情報がＯＦＦである場合（ステップＳ．５においてＹｅｓの場合）、制御部６は、高域補完部３のパラメータ設定部１６に対して高域補完処理を行わない旨の情報（例えば、ＯＦＦ情報）を送信する（ステップＳ．７）。パラメータ設定部１６では、ＯＦＦ情報をパラメータ設定部１６で受信し、受信したＯＦＦ情報により高域補完処理を行わない旨を判断する。そして、パラメータ設定部１６は、第１ハイパスフィルタ部１０、サンプリング変換部１１、第２ハイパスフィルタ部１２、ローパスフィルタ部１３、ゲイン部１４における処理を停止させる。この停止処理により、高域補完部３に入力されたオーディオ信号に対する高域補完処理が行われなくなる。

なお、第１ハイパスフィルタ部１０、サンプリング変換部１１、第２ハイパスフィルタ部１２、ローパスフィルタ部１３、ゲイン部１４における処理が停止される場合であっても、図３に示すように、高域補完部３は、高域補完処理のなされていないオーディオ信号を、そのままオーディオ出力部４に出力することが可能な構成となっている。このため、本実施の形態に係る高域補完部３では、各機能部１０〜１４の機能が停止されている場合であっても、高域補完処理がなされていないオーディオ信号をオーディオ出力部４に出力することができる。

また、上述した処理では、パラメータ設定部１６がＯＦＦ情報の取得に応じて、第１ハイパスフィルタ部１０、サンプリング変換部１１、第２ハイパスフィルタ部１２、ローパスフィルタ部１３、ゲイン部１４における処理を停止させる構成を説明したが、パラメータ設定部１６ではなく、制御部６が直接、第１ハイパスフィルタ部１０、サンプリング変換部１１、第２ハイパスフィルタ部１２、ローパスフィルタ部１３、ゲイン部１４における処理を停止させる構成とするものであってもよい。

その後、制御部６は、再生停止情報を受信したか否かを判断する（ステップＳ．８）。再生停止情報とは、オーディオ再生部２におけるオーディオ信号のデコード処理を終了させる必要が生ずる情報を意味しており、例えば、オーディオ信号の出力処理を停止させるために、ユーザが停止ボタンを操作することにより、操作部５から制御部６に対して送信される停止操作情報や、オーディオ再生部２がメディアに記録されているオーディオ情報を全て読み出してしまって、再生処理を終了する場合に、オーディオ再生部２から制御部６に対して送信される再生終了情報等が該当する。

再生停止情報を受信した場合（ステップＳ．８においてＹｅｓの場合）、制御部６は、オーディオ再生部２に対してオーディオ再生処理を停止させるための停止情報を送信して（ステップＳ．９）、オーディオ出力部４からのオーディオ信号の出力処理を停止させ、処理を終了する。

一方で、再生停止情報を受信しなかった場合（ステップＳ．８においてＮｏの場合）、制御部６は、再生変更情報を取得したか否かを判断する（ステップＳ．１０）。再生変更情報とは、オーディオ再生部２において新たなオーディオ信号のデコード処理を実行させる必要が生ずる情報を意味しており、例えば、異なる曲の再生を行うことを目的としてユーザが操作ボタンを操作することにより、操作部５から制御部６に対して送信される他曲再生開始情報や、デコード処理を行っていたオーディオ信号が１曲分終了して、次のオーディオ信号のデコード処理を行う必要が生じた場合に、オーディオ再生部２から制御部６に対して送信される次曲再生開始情報などが該当する。

再生変更情報を受信した場合（ステップＳ．１０においてＹｅｓの場合）、制御部６は、処理をステップＳ．１に移行させることにより、オーディオ再生部２を制御して該当するオーディオ信号の再生処理を実行させる（ステップＳ．１）。その後、上述した一連の処理（ステップＳ．１〜ステップＳ．８の処理）を繰り返し実行する。

再生変更情報を受信しなかった場合（ステップＳ．１０においてＮｏ場合）、制御部６は、再生停止情報あるいは再生変更情報を受信するまで、上述した処理（ステップＳ．８以降の処理）を繰り返し実行する。

このように本実施の形態に係るオーディオ再生装置１では、帯域幅設定部７において、オーディオ再生部２において求められたオーディオ信号の圧縮方式、サンプリングレート、ビットレートに基づいて、帯域幅設定テーブルよりオーディオ信号の帯域幅を設定することができる。このため、圧縮されたオーディオ信号における帯域幅情報を、高価なプロセッサなどを用いることなく求めることができ、処理負担の低減を図ることが可能になると共に、プロセッサ等の使用に伴う処理コストの上昇を抑制することが可能となる。

さらに、本実施の形態に係るオーディオ再生装置１では、帯域幅設定部７が帯域幅の設定を行うので、ユーザが帯域幅の設定をする必要がなくなり、ユーザの処理負担を軽減することが可能となる。さらに、ユーザが帯域幅の設定をする必要がないため、ユーザが誤った帯域幅を設定してしまうことを防止することができ、帯域幅を適切に設定することが可能となる。

また、オーディオ信号の圧縮方式、サンプリングレート、ビットレートに基づいて、オーディオ信号の帯域幅を設定することができるので、従来のように高域補完処理を行う周波数が固定されてしまうことがなくなる。このため、オーディオ信号における帯域幅の相違を考慮した適切な高域補完処理を行うことが可能となり、聴覚的に違和感の生じない最適な高域補完処理を行うことができる。

さらに、本実施の形態に係るオーディオ再生装置１では、高域周波数成分のオーディオ情報を損うことなく圧縮処理を行うことが可能なＬｏｓｓＬｅｓｓ方式等の圧縮方式によりオーディオ信号の圧縮が行われている場合に、高域補完処理を行わないように高域補完部３を制御することができる。このため、オーディオ信号に対して聴感上違和感を与えるような無用の高域補完処理を行ってしまうことを防止することができる。

また、オーディオ信号のビットレートの値が低い場合には、デコード処理されたオーディオ信号の品質が低下するため、補完処理を行うことにより聴感上違和感を与えてしまう場合がある。さらに、オーディオ信号のビットレートの値が高い場合には、高域補完処理を行わなくても高域周波数帯域における音響効果を聴感上得ることが可能な場合があり、高域補完処理を行うことによる効果が乏しい場合がある。

本実施の形態に係るオーディオ再生装置１では、オーディオ信号のビットレートの値が高い場合や低い場合において、高域補完処理を行わないように高域補完部３を制御することができる。このため、高域補完処理を行っても音響的な補完効果が乏しい場合に補完処理を中断することにより、無用な処理負担の増大を抑えることができると共に、高域補完処理の効果を効果的に発揮できる場合にのみ、高域補完処理を行うように処理を調整することが可能となる。

さらに、帯域幅設定部７により設定された帯域幅情報に応じて、サンプリング変換部１１におけるサンプリング変換レートβの設定値、各フィルタ部１０、１２、１３におけるカットオフ周波数の設定値、および、ゲイン部１４における高域補完ゲインの設定値が決定・変更されるため、圧縮されたオーディオ信号毎に異なる高域周波数成分の削除状態に対応した高域補完信号を生成することができる。このため、高域補完処理前のオーディオ信号に補完信号を合成させた場合に、オーディオ信号の周波数スペクトルが連続的な状態となるようにすることができ、補完処理が成されたオーディオ信号において聴覚的な違和感が生じてしまうことを防止することが可能となる。

また、本実施の形態に係る帯域幅設定テーブルでは、帯域幅の値が大きな値になるに応じて、サンプリング変換レートβの値が小さくなるように設定されている。このようにして、サンプリング変換レートβの値を設定することにより、オーディオ信号のダウンサンプリング処理およびアップサンプリング処理による折り返し（エイリアシング）の発生数を調整することができるので、生成される補完信号の信号精度を高めることが可能となる。

さらに、本実施の形態に係る帯域幅設定テーブルでは、帯域幅の値が大きくなるに応じて、第１ハイパスフィルタ部１０のカットオフ周波数の値［ｋＨｚ］、第２ハイパスフィルタ部１２のカットオフ周波数の値［ｋＨｚ］、ローパスフィルタ部１３のカットオフ周波数の値［ｋＨｚ］が高くなるように設定されている。このため、補完信号の作成時において、データの削除が行われる直前の周波数帯域の情報を有効的に用いてフィルタリング処理を行うことが可能となり、結果として最適な補完信号を生成することが可能となる。

さらに、本実施の形態に係る帯域幅設定テーブルでは、帯域幅の値が小さくなると、帯域幅に応じてゲイン部１４における高域補完ゲインの値が小さくなるように設定されているため、高域補完された信号のレベルが聴感上で違和感を与えないように設定を行うことが可能となる。

以上、本発明に係る音響補完装置について、図面を用いて詳細に説明したが、本発明に係る音響補完装置は、上述した実施の形態に示した例に限定されるものではない。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う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。

例えば、上述した実施の形態では、帯域幅設定部７を設け、制御部６より受信した、圧縮方式、サンプリングレート、ビットレートに基づいて、帯域幅設定部７で帯域幅情報を設定して、制御部６に返信する構成であった。しかしながら、帯域幅設定テーブルを制御部６内に記録させ、直接制御部６が、圧縮方式、サンプリングレート、ビットレートに基づいて帯域幅情報を設定する構成としてもよい。このような構成とすることにより、帯域幅設定部７としての機能を制御部６で実行させることができるので、本発明に係る音響補完装置に関する構成を簡略化させることが可能となる。

さらに、帯域幅設定テーブルをオーディオ再生部２に記録させることにより、圧縮方式、サンプリングレート、ビットレートに基づいて、オーディオ再生部２が帯域幅情報を設定する構成とするものであってもよい。また、帯域幅設定テーブルを高域補完部３のパラメータ設定部１６に記録させることにより、制御部６から圧縮方式、サンプリングレート、ビットレートからなるデコード情報を受信し、受信したデコード情報に基づいて、パラメータ設定部１６が帯域幅情報を設定する構成とするものであってもよい。このように、オーディオ再生部２やパラメータ設定部１６で、帯域幅情報を設定する構成とすることにより、帯域幅設定部７としての機能を、オーディオ再生部２やパラメータ設定部１６で実行させることができるので、本発明に係る音響補完装置に関する構成を簡略化させることが可能となる。

本実施の形態に係るオーディ再生装置の概略構成を示したブロック図である。 本実施の形態に係る帯域幅設定部における帯域幅設定テーブルの一例を示した図である。 本実施の形態に係る高域補完部の概略構成を示したブロック図である。 本実施の形態に係るパラメータ設定部におけるパラメータ設定テーブルの一例を示した図である。 本実施の形態に係る第１ハイパスフィルタおよび第２ハイパスフィルタのフィルタ特性を示した図である。 本実施の形態に係るサンプリング変換部の概略構成を示したブロック図である。 本実施の形態に係るサンプリング変換部のサンプリング変換レートβが２および４の場合におけるダウンサンプリング処理の結果およびアップサンプリング処理の結果を示したオーディオ信号の周波数特性を示した図である。 本実施の形態に係るサンプリング変換部のサンプリング変換レートβが８および１６の場合におけるダウンサンプリング処理の結果およびアップサンプリング処理の結果を示したオーディオ信号の周波数特性を示した図である。 本実施の形態に係るローパスフィルタのフィルタ特性を示した図である。 本実施の形態に係る制御部の処理内容を示したフローチャートである。 （ａ）は、本実施の形態に係るオーディオ再生部から出力されるオーディオ信号の周波数特性を示した図であり、（ｂ）はこのオーディオ信号に対して、第１ハイパスフィルタを適用することにより高域成分が抽出されたオーディオ信号の周波数特性を示した図である。 （ａ）は、図１１（ｂ）に示すオーディオ信号に対してサンプリング変換部によるサンプリング変換処理を適用することにより生成された補完信号の周波数特性を示した図であり、（ｂ）は、この補完信号に対して帯域補完処理およびゲイン補完処理を適用することにより生成された高域補完信号の周波数特性を示した図である。 図１１（ａ）に示したオーディオ信号に、図１２（ｂ）に示したオーディオ信号を合成することにより高域補完が成されたオーディオ信号の周波数特性を示した図である。

符号の説明

１ …オーディオ再生装置（音響補完装置）
２ …オーディオ再生部（オーディオ再生手段）
３ …高域補完部（高域補完手段）
４ …オーディオ出力部
５ …操作部
６ …制御部
７ …帯域幅設定部（帯域幅設定手段）
１０ …（高域補完部の）第１ハイパスフィルタ部
１１ …（高域補完部の）サンプリング変換部
１２ …（高域補完部の）第２ハイパスフィルタ部
１３ …（高域補完部の）ローパスフィルタ部
１４ …（高域補完部の）ゲイン部
１５ …（高域補完部の）加算部
１６ …（高域補完部の）パラメータ設定部
２０ …（サンプリング変換部の）ダウンサンプリング部
２１ …（サンプリング変換部の）ゲイン補完部
２２ …（サンプリング変換部の）アップサンプリング部

Claims (5)

1. 圧縮処理されたデジタルオーディオ信号をデコード処理するオーディオ再生手段と、
   該オーディオ再生手段によりデコード処理されたオーディオ信号に対して、所定高域周波数帯域を備えた補完信号を合成することにより高域補完処理を行う高域補完手段と、
   該高域補完手段において生成される補完信号の前記所定高域周波数帯域に関する情報を帯域幅情報として設定して前記高域補完手段に出力する帯域幅設定手段とを有し、
   該帯域幅設定手段は、前記オーディオ再生手段よりデコードされたオーディオ信号の圧縮方式情報と、該オーディオ信号のサンプリングレート情報と、当該オーディオ信号のビットレート情報とに基づいて前記帯域幅情報を設定すること
   を特徴とする音響補完装置。
2. 前記帯域幅設定手段は、前記圧縮方式情報と、前記サンプリングレート情報と、前記ビットレート情報とに基づいて、最適な帯域幅情報を求めることが可能な帯域幅設定テーブルを有し、前記圧縮方式情報と、前記サンプリングレート情報と、前記ビットレート情報とに基づいて前記帯域幅設定テーブルを参照することにより前記帯域幅情報を設定すること
   を特徴とする請求項１に記載の音響補完装置。
3. 前記帯域幅設定手段は、前記圧縮方式情報が、デコード処理されたオーディオ信号における高域周波数帯域においてオーディオ情報の欠如が生じない圧縮方式であると判断した場合に、前記高域補完手段に対して高域補完処理を行う必要のない旨の情報を出力すること
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載の音響補完装置。
4. 前記帯域幅設定手段は、前記ビットレート情報の値が、補完処理を行うことにより聴感上違和感を与える可能性がある程度低い値であると判断した場合に、前記高域補完手段に対して高域補完処理を行う必要のない旨の情報を出力すること
   を特徴とする請求項１または請求項３に記載の音響補完装置。
5. 前記帯域幅設定手段は、前記ビットレート情報の値が、補完処理を行っても聴感上の音質向上を図ることが困難となる高い値であると判断した場合に、前記高域補完手段に対して高域補完処理を行う必要のない旨の情報を出力すること
   を特徴とする請求項１または請求項４に記載の音響補完装置。

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