JP2010128316A - オーディオ信号処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オーディオ信号を信号処理する際の処理負担を軽減する。
【解決手段】直線位相ローパスフィルタ１によってオーディオ信号Ｓinから可聴周波数域の信号Ｓ１を取り出し、間引き部２が信号Ｓ１に対して間引き処理を施してから信号処理部３に供給する。信号処理部３で信号処理された信号Ｓ３に対して補間部４が補間処理を施し、直線位相ローパスフィルタ１で平滑処理を施して信号Ｓ５を生成する。減算部８によってオーディオ信号Ｓinから可聴周波数域の信号Ｓ１を減算し、その減算した信号Ｓ７と信号Ｓ５とを加算部６が加算することで、オーディオ信号Ｓinと同じ周波数域のオーディオ信号Ｓoutを生成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、信号処理の負担を軽減してオーディオ信号を処理するオーディオ信号処理装置に関する。

ディジタルオーディオ技術の分野では、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）やディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ：Digital Signal Processor）等のソフトウェア処理機能を有する装置を用いて、オーディオ信号に対するディジタル信号処理が行われている（特許文献１を参照）。例えば、イコライザー(Equalizer)によってオーディオ信号の周波数特性を調整する場合、そのイコライザーをＭＰＵやＤＳＰで構成し、柔軟性の向上を図ることが可能なソフトウェア処理によってディジタル信号処理を行っている。

特開平１１−２２５３３３号公報

ところが、より高いサンプリング周波数でサンプリングされたオーディオ信号を信号処理する場合ほど、処理対象であるデータの数が多くなり、ＭＰＵやＤＳＰにおける信号処理の負担が増大することとなるため、その信号処理の負担を軽減することが重要となっている。例えば、ＣＤの仕様として知られている再生周波数の上限が２０ｋＨｚ、サンプリング周波数が４４．１ｋＨｚ等とされているオーディオ信号を処理する場合と、ＤＶＤ-Videoの仕様として知られている再生周波数の上限が９６ｋＨｚ、サンプリング周波数が１９２ｋＨｚとされているオーディオ信号を処理する場合とでは、１９２ｋＨｚでサンプリングされたオーディオ信号を処理する場合の方が処理対象であるデータの数が多くなり、ＭＰＵやＤＳＰにおける信号処理の負担が増大する。このため、高い周波数でサンプリングされたオーディオ信号に対してＭＰＵやＤＳＰで信号処理を行う際、その信号処理の負担を軽減することが重要となっている。

本発明は、こうした従来の課題に鑑みて成されたものであり、信号処理の負担を軽減することを可能にするオーディオ信号処理装置を提供することを目的とする。

上記目的を発生するため請求項１に記載の発明は、所定のサンプリング周波数によってサンプリングされたオーディオ信号を信号処理するオーディオ信号処理装置であって、前記オーディオ信号のうち可聴周波数域の信号を取り出す第１のフィルタ手段と、前記フィルタ手段で取り出された信号に対し間引き処理を行う間引き手段と、前記間引き手段により間引かれた信号を信号処理する信号処理手段と、前記信号処理手段で信号処理された信号に補間処理を施す補間手段と、前記補間手段で補間された信号を平滑処理する第２のフィルタ手段と、前記オーディオ信号のうち可聴周波数域の信号を取り除く減算手段と、前記第２のフィルタ手段により平滑処理された信号と、前記減算手段により可聴周波数域の信号が取り除かれた信号とを加算する加算手段と、を備えることを特徴とする。

本発明の好適な実施の形態について図１を参照して説明する。図１（ａ）は、本実施形態のオーディオ信号処理装置の構成を示すブロック図である。

図１（ａ）において、このオーディオ信号処理装置は、第１のフィルタ手段としての直線位相ローパスフィルタ１と、第２のフィルタ手段としての直線位相ローパスフィルタ５と、間引き部２、所定の信号処理を行う信号処理部３、補間部４、加算部６、第１の遅延手段としての遅延部７、第２の遅延手段としての遅延部９、減算部８を備えて構成されている。また、これらの各構成要素１〜９はＤＳＰやＭＰＵによって構成され、ソフトウェア処理によって各構成要素１〜９の機能が発揮されるようになっている。

直線位相ローパスフィルタ１は、通過周波数帯域において直線位相特性を有する直線位相ＦＩＲフィルタ等で形成され、所定のサンプリング周波数ｆsでサンプリングされたディジタルデータ列のオーディオ信号Ｓinを入力し、いわゆる可聴周波数域の信号成分を取り出して出力する。

ここで、直線位相ローパスフィルタ１のカットオフ周波数ｆcが可聴周波数域の上限の周波数（例えば２４ｋＨｚ）に決められている。このため、オーディオ信号Ｓinが可聴周波数域以上の信号成分を有している場合には、直線位相ローパスフィルタ１は可聴周波数域以上の信号成分の通過を阻止し、可聴周波数域の信号成分だけを取り出して出力する。

間引き部２は、直線位相ローパスフィルタ１から出力されるオーディオ信号Ｓ１に対して所定の間引き率１／Ｎで間引き、サンプリングレートを１／Ｎ倍に減少させたオーディオ信号Ｓ２にして出力する。つまり、図１（ｂ）に模式的に示すように、ディジタルデータ列のオーディオ信号Ｓ１をＮサンプル間隔（Ｎは整数）で抽出することによってサンプリングレートを１／Ｎ倍に減少させ、その抽出したオーディオ信号Ｓ２を出力する。

ここで、間引き部２における間引き率１／Ｎは、信号処理部３がオーディオ信号Ｓ２を信号処理する際、処理に負担が掛からないデータ量となり、且つ、間引きによってオーディオ信号Ｓ２の情報が過大に喪失しスピーカ等で再生される音の音質が過度に劣化することがないように決められている。

信号処理部３は、オーディオ信号Ｓ２に対して所定の信号処理を行い、補間部４側へ出力する。例えば、信号処理部３は、イコライザー、トーンコントロール等の機能を有し、図示しない操作部を介してユーザから指示される機能を選択し、その選択した機能に基づく信号処理を行うようになっている。

補間部４は、信号処理部３で信号処理されたオーディオ信号Ｓ３に対してサンプリングレートをＮ倍に増加させる処理を行って出力する。つまり、図１（ｃ）に模式的に示すように、信号処理部３から出力されるディジタルデータ列のオーディオ信号Ｓ３の信号間（データ間）にＮ−１個の零値を挿入することで、サンプリングレートをＮ倍に増加させたオーディオ信号Ｓ４を生成して出力する。なお、説明の便宜上、上述のＮ倍を補間率Ｎと言うこととする。

直線位相ローパスフィルタ５は、直線位相特性を有する直線位相ＦＩＲフィルタ等で形成され、上述の直線位相ローパスフィルタ１と同様に、カットオフ周波数ｆcが可聴周波数域の上限の周波数（例えば２４ｋＨｚ）に決められている。これにより、オーディオ信号Ｓ４から可聴周波数域以上の信号成分が除去されたオーディオ信号Ｓ５が生成されて、加算部６側へ出力される。

遅延部７は、直線位相ローパスフィルタ１のフィルタリング処理に要する遅延時間と等しい遅延時間τ１を有し、入力されるオーディオ信号Ｓ１をその遅延時間τ１だけ遅延させて減算部８へ出力する。

減算部８は、遅延部７を通過したオーディオ信号Ｓinと直線位相ローパスフィルタ１からのオーディオ信号Ｓ１との差（Ｓin−Ｓ１）を演算して出力する。これにより、遅延部７を通過したオーディオ信号Ｓinから上述の可聴周波数域のオーディオ信号Ｓ１が取り除かれたオーディオ信号Ｓ６が生成される。

遅延部９は、間引き部２と信号処理部３と補間部４及び直線位相ローパスフィルタ５における処理に要する遅延時間を合計した遅延時間と等しい遅延時間τ２を有し、入力されるオーディオ信号Ｓ６をその遅延時間τ２だけ遅延させオーディオ信号Ｓ７として加算部６へ出力する。

加算部６は、直線位相ローパスフィルタ５と遅延部９から出力されるオーディオ信号Ｓ５とＳ７を加算し、加算したオーディオ信号Ｓoutを出力する。つまり、可聴周波数域のオーディオ信号Ｓ５と可聴周波数域の信号成分が取り除かれているオーディオ信号Ｓ７とが加算されることで、元のオーディオ信号Ｓinと同じ周波数域のオーディオ信号Ｓoutが生成される。

以上に説明した本実施形態のオーディオ信号処理装置によれば、入力されるオーディオ信号Ｓinのうち人間の聴覚で感じる可聴周波数域の信号成分を直線位相ローパスフィルタ１で抽出して間引き部２で間引き処理を行ってから信号処理部３に供給するので、信号処理部３の信号処理の負担を軽減することができる。特に、信号処理部３が可聴周波数域以外の信号成分について信号処理を行わないが、人間の聴覚で感じる可聴周波数域の信号成分に対して信号処理を行うため、スピーカ等で音再生を行うと聴取品質の劣化を抑制することができる。このため、聴取品質の劣化の抑制と、信号処理部３の信号処理の負担軽減との両者を効果的に実現することが可能である。

更に、入力されるオーディオ信号Ｓinから可聴周波数域の信号成分が除かれたオーディオ信号（すなわち、信号処理部３で信号処理されないオーディオ信号）Ｓ６と、信号処理部３で信号処理され補間部４と直線位相ローパスフィルタ５を介して生成される可聴周波数域のオーディオ信号Ｓ５とを、加算部６が加算することで、元のオーディオ信号Ｓinと同じ周波数域のオーディオ信号Ｓoutを生成することができる。このため、元のオーディオ信号Ｓinに含まれている情報の喪失を極力抑制することができ、スピーカ等で音再生を行うと聴取品質の劣化を抑制することができる。

なお、以上の説明では、可聴周波数域を２４ｋＨｚ以下の周波数範囲として説明したが、例えばＣＤやＤＶＤの仕様で策定されている可聴周波数域としてもよい。

次に、より具体的な実施例について、図２、図３、図４を参照して説明する。図２と図３は、本実施例のオーディオ信号処理装置の構成を示すブロック図である。また、図２と図３において、図１（ａ）と同一または相当する部分が、同一符号で示されている。

図２において、このオーディオ信号処理装置１００は、ＣＤ／ＤＶＤプレーヤやディジタル放送を受信する受信機等の信号源３００としてのＡＶ機器から供給されるディジタルストリーム信号Ｄinに対して信号処理を行うＡＶアンプ（オーディオビジュアルアンプ）２００内に設けられている。

つまり、ＡＶアンプ２００は、１又は複数のＡＶ機器が接続されるセレクターとしての機能を有するホームシアター用のアンプ等であり、ユーザがセレクト（選択）操作したＡＶ機器から出力されるディジタルストリーム信号Ｄinを入力し、オーディオ信号処理装置１００で所定の信号処理を行うようになっている。

まず、ＡＶアンプ２００の構成を述べると、ＤＩＲ（Digital Audio Interface Receiver）やＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface）等のＩ／Ｆ（インターフェース）部１０と、オーディオ信号処理装置１００と、出力バッファ１４、ＤＡＣ（Ｄ／Ａ変換器）１５、電力増幅アンプ１６、操作部１７、システム制御部１８を備えて構成されている。

システム制御部１８は、ＡＶアンプ２００全体の動作を集中制御するマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）等を備えて構成され、ユーザが操作部１７に設けられている操作釦等を操作すると、その入力操作された指令に従ってシステム制御信号を出力し、ＡＶアンプ２００の動作を集中制御する。

Ｉ／Ｆ部１０は、ディジタルデータ列の信号であるディジタルストリーム信号Ｄinをデコーダ部１１へ転送し、更にディジタルストリーム信号Ｄinを同期検出して同期クロック信号ＣＫを生成する。そして、後述する出力バッファ１３とＤＡＣ１５が同期クロック信号ＣＫに同期して動作する。

出力バッファ１４は、半導体メモリ等で形成されており、オーディオ信号処理装置１００で信号処理されたディジタルデータ列のオーディオ信号Ｓoutをバッファリングし、ＤＡＣ１５から同期クロック信号ＣＫに同期して指令されるタイミングに従ってＤＡＣ１５へ供給する。そして、ＤＡＣ１５が同期クロック信号ＣＫに同期して、出力バッファ１４から供給される上述のオーディオ信号をアナログオーディオ信号にアナログディジタル変換し、電力増幅アンプ１６で電力増幅させてスピーカ４００を駆動させる。
次に、オーディオ信号処理装置１００の構成を説明する。

オーディオ信号処理装置１００は、ディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）で構成されており、デコーダ部１１と、サンプリング周波数検出部１２と、切替え制御部１３を有すると共に、第１の信号処理系統Ａに設けられている直線位相ローパスフィルタ１，５と間引き部２と信号処理部３と補間部４及び加算部６と、第２の信号処理系統Ｂに設けられている遅延部７，９と減算部８を備えて構成されている。

デコーダ部１１は、Ｉ／Ｆ部１０を介して供給されるディジタルストリーム信号Ｄinに対して所定のデコード処理を施すことで、ディジタルストリーム信号Ｄinに含まれているディジタルデータ列のオーディオ信号Ｓinを復元して出力する。つまり、ＣＤ／ＤＶＤプレーヤや受信機等の信号源３００からは、ＭＰＥＧ-２ ＡＡＣ（Advannced Audio Coding）やその他規格で定められた所定の音声符号化方式で符号化、暗号化、データ圧縮等されたＭＰＥＧ-２ ＴＳ等のディジタルストリーム信号Ｄinが所定のフレーム単位でデコーダ部１１に供給される。デコーダ部１１が、そのディジタルストリーム信号Ｄinに含まれている制御情報に基づいて音声符号化方式を検出し、その検出した音声符号化方式に準拠したデコード処理を行うことで、ディジタルストリーム信号Ｄinからオーディオ信号Ｓinを復元する。

直線位相ローパスフィルタ１は、通過周波数帯域において直線位相特性を有する直線位相ＦＩＲフィルタ等で形成され、オーディオ信号Ｓinのうち可聴周波数域の信号成分を通過させる。また、可聴周波数域の上限、すなわち高域カットオフ周波数ｆcが２４ｋＨｚとなっている。

間引き部２は、直線位相ローパスフィルタ１から出力されるオーディオ信号Ｓ１に対して所定の間引き率１／Ｎで間引き処理を行い、サンプリングレートを１／Ｎ倍に減少させたオーディオ信号Ｓ２にして出力する。なお、間引き部２における間引き率１／Ｎは、信号処理部３がオーディオ信号Ｓ２を信号処理する際、処理に負担が掛からないデータ量となり、且つ、間引きによってオーディオ信号Ｓ２の情報が過大に喪失しスピーカ４００等で再生される音の音質が過度に劣化することがないように決められているが、詳細については後述することとする。

信号処理部３は、イコライザー機能（ＥＱ）、トーンコントロール機能（ＴＣ）、ＳＦＣ機能（ＳＦＣ）、ノイズリダクション機能（ＤＮＲ）、ラウドネス機能（ＬＤＣ）、夜間に再生される音の周波数特性を周囲の迷惑にならないように調整するミッドナイト機能（ＭＭＣ）、バスマネージメント機能（ＢＳＣ）等を有している。そして、システム制御部１８からのシステム制御信号に従って機能を選択し、その選択した機能に基づいてオーディオ信号Ｓ２を信号処理する。

直線位相ローパスフィルタ５は、直線位相特性を有する直線位相ＦＩＲフィルタ等で形成され、直線位相ローパスフィルタ１と同様に、カットオフ周波数ｆcが可聴周波数域の上限の周波数（２４ｋＨｚ）に決められている。これにより、オーディオ信号Ｓ４の可聴周波数域以上の信号成分を除去したオーディオ信号Ｓ５を生成して加算部６側へ出力する。

遅延部７は、直線位相ローパスフィルタ１のフィルタリング処理に要する遅延時間と等しい遅延時間τ１を有し、入力されるオーディオ信号Ｓ１をその遅延時間τ１だけ遅延させて減算部８へ出力する。

減算部８は、遅延部７を通過したオーディオ信号Ｓinと直線位相ローパスフィルタ１からのオーディオ信号Ｓ１との差（Ｓin−Ｓ１）を演算して出力する。これにより、遅延部７を通過したオーディオ信号Ｓinから上述の可聴周波数域のオーディオ信号Ｓ１が取り除かれたオーディオ信号Ｓ６が生成される。

すなわち、直線位相ローパスフィルタ１からは、オーディオ信号Ｓinのうち可聴周波数域の信号成分であるオーディオ信号Ｓ１が出力され、遅延部７からは、遅延時間τ１で遅延されたオーディオ信号Ｓinが出力されるため、減算部８は、遅延時間τ１で遅延されたオーディオ信号Ｓinから可聴周波数域のオーディオ信号Ｓ１を減算することで、そのオーディオ信号Ｓinから可聴周波数域のオーディオ信号Ｓ１が取り除かれたオーディオ信号Ｓ６、つまり可聴周波数域より高い周波数域（カットオフ周波数ｆcより高い周波数域）のオーディオ信号Ｓ６を出力する。

このように、減算部８は、上述の減算処理を行うことで可聴周波数域より高い周波数域のオーディオ信号Ｓ６を出力することから、ハイパスフィルタと同様の機能を発揮することになる。

また、仮に遅延部７と減算部８を設けずに、カットオフ周波数ｆc（２４ｋＨｚ）以上の信号成分を通過させるハイパスフィルタを設けておき、当該ハイパスフィルタにオーディオ信号Ｓinを入力することで、可聴周波数域より高い周波数域のオーディオ信号Ｓ６を生成して遅延部９へ供給するという構成も考えられるが、かかる仮の構成によると、ハイパスフィルタにおけるフィルタリング処理の処理量の方が、遅延部７と減算部８による処理量よりも多くなる。このため、図示するように遅延部７と減算部８を設け、減算部８によるハイパスフィルタの機能によって可聴周波数域より高い周波数域のオーディオ信号Ｓ６を生成して遅延部９へ供給することで、処理量の低減化が図られている。

また、仮に上述のハイパスフィルタを設けることとした場合、そのハイパスフィルタの位相特性を、第１の信号処理系統Ａに設けられている直線位相ローパスフィルタ１から直線位相ローパスフィルタ５までの各構成要素１，２，３，４，５の位相特性に合わせるように面倒な調整が必要となる。つまり、第１の信号処理系統Ａの位相特性と第２の信号処理系統Ｂの位相特性が合っていないと、後述のオーディオ信号Ｓ５とＳ６が加算器６に同期ズレを生じて入力し、干渉が生じてしまうことになる。

この干渉の問題に対して本実施例では、面倒な位相特性の調整が必要となるハイパスフィルタを設けるのではなく、上述したように遅延部７と減算部８を設けて、減算部８によるハイパスフィルタの機能によって可聴周波数域より高い周波数域のオーディオ信号Ｓ６を生成して遅延部９へ供給するようにしているので、遅延部７の遅延時間τ１と後述の遅延部９の遅延時間τ２を予め調整しておくという簡単な調整だけで、オーディオ信号Ｓ５とＳ６に同期ズレを生じさせることなく加算器６に入力させ、干渉が生じないようにすることが可能となっている。

遅延部９は、間引き部２と信号処理部３と補間部４及び直線位相ローパスフィルタ５における処理に要する遅延時間を合計した遅延時間と等しい遅延時間τ２を有し、入力されるオーディオ信号Ｓ６をその遅延時間τ２だけ遅延させオーディオ信号Ｓ７として加算部６へ出力する。

加算部６は、直線位相ローパスフィルタ５と遅延部９から出力されるオーディオ信号Ｓ５とＳ７を加算し、オーディオ信号Ｓoutとして出力する。つまり、可聴周波数域のオーディオ信号Ｓ５と可聴周波数域の成分が取り除かれているオーディオ信号Ｓ７が加算されることで、オーディオ信号Ｓinと同じ周波数域のオーディオ信号Ｓoutが生成される。

サンプリング周波数検出部１２は、プログラムカウンタで形成されており、デコーダ部１１から出力されるオーディオ信号Ｓinの所定時間Ｔ（例えば１ミリ秒）当たりのデータ数を計数し、その計数値Ｋと時間Ｔとの関係からオーディオ信号Ｓinのサンプリング周波数ｆsを検出する。例えば、１ミリ秒の間の計数値が９６個であった場合にはサンプリング周波数ｆsを９６ｋＨｚ、１９２個であった場合には１９２ｋＨｚというように検出する。

ただし、本実施例では、所定時間Ｔ当たりのデータ数を計数してオーディオ信号Ｓinのサンプリング周波数ｆsを検出しているが、予め決められたデータ数のオーディオ信号Ｓinを計数するのに要する時間を計測し、そのデータ数と計測した時間との関係からディジタルオーディオＳinのサンプリング周波数ｆsを演算してもよい。また、ディジタルストリーム信号Ｄinには、フォーマット規格で定められた各種の制御情報が含まれており、デコーダ部１１がディジタルストリーム信号Ｄinをオーディオ信号Ｓinにデコードする際、サンプリング周波数に関する制御情報もデコードする。このことから、デコードされたサンプリング周波数に関する制御情報から直接、オーディオ信号Ｓinのサンプリング周波数ｆsを検出してもよい。

切替え制御部１３は、図４に模式的に示すように、オーディオ信号Ｓinのサンプリング周波数ｆsと、信号処理部３に備えられている機能と、間引き部２の間引き率１／Ｎと、補間部４の補間率Ｎとを関連付けたデータベースが備えられている。更に、データベースにおいて、サンプリング周波数ｆsが１９２．０ｋＨｚ、１７６．４ｋＨｚ、９６．０ｋＨｚ、８８．２ｋＨｚの何れかの場合で、且つ信号処理部３の機能がイコライザーとなっている場合に、信号処理部３の処理負担が大きくなると決められている。また、サンプリング周波数ｆsが４８．０ｋＨｚまたは４４．１ｋＨｚの場合には、信号処理部３の機能がイコライザーとなっていても信号処理部３の処理に負担が掛からないと決められ、また、トーンコントロール機能（ＴＣ）と、ＳＦＣ機能（ＳＦＣ）、ノイズリダクション機能（ＤＮＲ）、ラウドネス機能（ＬＤＣ）、ミッドナイト機能（ＭＭＣ）、バスマネージメント機能（ＢＳＣ）は、信号処理部３の処理に負担が掛からないと決められている。

そして、切替え制御部１３は、サンプリング周波数検出部１２で検出されたサンプリング周波数ｆsと信号処理部３に設定されている機能とをデータベースを参照して対比し、信号処理部３がオーディオ信号Ｓinをそのまま信号処理した場合に処理量が増加して負担が大きくなるか否か判断し、その判断結果に基づいて、直線位相ローパスフィルタ１，５と間引き部２と補間部４、加算部６、遅延部７，９及び減算部８に処理を実行させ、また、処理を停止させる。

より詳細に述べると、切替え制御部１３は次のアクティブモード処理を行うことで、直線位相ローパスフィルタ１，５と間引き部２と補間部４、加算部６、遅延部７，９及び減算部８に処理を実行させ、非アクティブモード処理を行うことで、直線位相ローパスフィルタ１，５と間引き部２と補間部４、加算部６、遅延部７，９及び減算部８に処理を停止させる。
〈アクティブモード処理〉

切替え制御部１３は、サンプリング周波数検出部１２で検出されたサンプリング周波数ｆsと信号処理部３に設定されている機能とをデータベースを参照して対比した結果、サンプリング周波数ｆsが１９２．０ｋＨｚまたは１７６．４ｋＨｚ、且つ信号処理部３に設定されている機能がイコライザーであった場合には、信号処理部３の処理負担が大きくなると判断し、直線位相ローパスフィルタ１，５と間引き部２と補間部４及び加算部６と、遅延部７，９、減算部８に処理を実行させ、更に間引き部２の間引き率１／Ｎを１／４、補間部４の補間率Ｎを４に設定して、図２に示した回路構成の下で、信号処理部３に信号処理を行わせる。

また、サンプリング周波数ｆsが９６．０ｋＨｚまたは８８．２ｋＨｚ、且つ信号処理部３に設定されている機能がイコライザーであった場合にも、信号処理部３の処理負担が大きくなると判断し、直線位相ローパスフィルタ１，５と間引き部２と補間部４及び加算部６と、遅延部７，９、減算部８に処理を実行させ、更に間引き部２の間引き率１／Ｎを１／２、補間部４の補間率Ｎを２に設定して、図２に示した回路構成の下で、信号処理部３に信号処理を行わせる。

このように、切替え制御部１３は、サンプリング周波数検出部１２で検出されたサンプリング周波数ｆsと信号処理部３に設定されている機能とをデータベースを参照して対比した結果、信号処理部３の処理負担が大きくなると判断すると、直線位相ローパスフィルタ１，５と間引き部２と補間部４及び加算部６と、遅延部７，９、減算部８に処理を実行させる、すなわちアティブにすることで、信号処理部３の処理負担を軽減する。
〈非アクティブモード処理〉

切替え制御部１３は、サンプリング周波数検出部１２で検出されたサンプリング周波数ｆsと信号処理部３に設定されている機能とをデータベースを参照して対比した結果、サンプリング周波数ｆsが４８．０ｋＨｚまたは４４．１ｋＨｚ、且つ信号処理部３に設定されている機能がイコライザーであった場合には、直線位相ローパスフィルタ１，５と間引き部２と補間部４及び加算部６と、遅延部７，９、減算部８に処理を停止させる。つまり、図３に模式的に示すように、直線位相ローパスフィルタ１，５と間引き部２と補間部４及び加算部６に処理を停止させることで、第１の信号処理系統Ａに設けられている信号処理部３にオーディオ信号Ｓinを直接入力して、信号処理部３で信号処理されたオーディオ信号Ｓ３を出力バッファ１４へ出力させ、更に遅延部７，９と減算部８に処理を停止させることで、第２の信号処理系統Ｂが実質的に存在しない状態にする。

また、切替え制御部１３がサンプリング周波数検出部１２で検出されたサンプリング周波数ｆsと信号処理部３に設定されている機能とをデータベースを対比した結果、信号処理部３に設定されている機能がトーンコントロール機能（ＴＣ）、ＳＦＣ機能（ＳＦＣ）、ノイズリダクション機能（ＤＮＲ）、ラウドネス機能（ＬＤＣ）、ミッドナイト機能（ＭＭＣ）、バスマネージメント機能（ＢＳＣ）の何れかであれば、サンプリング周波数ｆsに拘わらず、直線位相ローパスフィルタ１，５と間引き部２と補間部４及び加算部６と、遅延部７，９、減算部８に処理を停止させ、図３に示した回路構成の下で、信号処理部３に信号処理を行わせる。

このように、切替え制御部１３は、サンプリング周波数検出部１２で検出されたサンプリング周波数ｆsと信号処理部３に設定されている機能とをデータベースを参照して対比した結果、信号処理部３の処理に負担が掛からない場合には、直線位相ローパスフィルタ１，５と間引き部２と補間部４及び加算部６と、遅延部７，９、減算部８に処理を停止させる、すなわち非アティブにすることで、信号処理部３にオーディオ信号Ｓinを直接入力して、信号処理部３で信号処理されたオーディオ信号Ｓ３を出力バッファ１４へ出力させる。
次に、オーディオ信号処理装置１００の動作について説明する。

ユーザが操作部１７を操作して所望の機能を指定すると、システム制御部１８が信号処理部３を制御して、その指定された機能を実行させる。例えば、ユーザがイコライザー機能を選択指定すると、システム制御部１８の制御の下で信号処理部３がイコライザーとしての信号処理を行うことになる。

更に、切替え制御部１３が、サンプリング周波数検出部１２で検出されたサンプリング周波数ｆsと信号処理部３に設定されている機能とを図４に示したデータベースを参照して対比し、信号処理部３がオーディオ信号Ｓinをそのまま信号処理した場合に処理量が増加して負担が大きくなるか否か判断する。そして、信号処理部３の処理負担が大きくなると判断すると、直線位相ローパスフィルタ１，５と間引き部２と補間部４、加算部６、遅延部７，９及び減算部８に処理を実行させて、信号処理部３の処理負担を軽減する。また、信号処理部３の処理に負担が掛からないと判断すると、直線位相ローパスフィルタ１，５と間引き部２と補間部４、加算部６、遅延部７，９及び減算部８に処理を停止させ、信号処理部３にオーディオ信号Ｓinをそのまま信号処理させる。

以上に説明したように、本実施例のオーディオ信号処理装置１００によれば、信号処理部３に処理負担が掛かる場合には、直線位相ローパスフィルタ１，５と間引き部２と補間部４、加算部６、遅延部７，９及び減算部８に処理を実行させることで、信号処理部３の処理負担を軽減することができる。

また、入力されるオーディオ信号Ｓinのうち人間の聴覚で感じる可聴周波数域の信号成分を直線位相ローパスフィルタ１で抽出して間引き部２で間引き処理を行ってから信号処理部３に供給するので、信号処理部３の信号処理の負担を軽減することができる。特に、信号処理部３が可聴周波数域以外の信号成分について信号処理を行わないが、人間の聴覚で感じる可聴周波数域の信号成分に対して信号処理を行うため、スピーカ４００等で音再生を行うと聴取品質の劣化を抑制することができる。このため、聴取品質の劣化の抑制と、信号処理部３の信号処理の負担軽減との両者を効果的に実現することが可能である。

更に、入力されるオーディオ信号Ｓinから可聴周波数域の信号成分が除かれたオーディオ信号（すなわち、信号処理部３で信号処理されないオーディオ信号）Ｓ６と、信号処理部３で信号処理され補間部４と直線位相ローパスフィルタ５を介して生成される可聴周波数域のオーディオ信号Ｓ５とを、加算部６が加算することで、元のオーディオ信号Ｓinと同じ周波数域のオーディオ信号Ｓoutを生成することができる。このため、元のオーディオ信号Ｓinに含まれている情報の喪失を極力抑制することができ、スピーカ４００等で音再生を行うと聴取品質の劣化を抑制することができる。

なお、以上に説明した実施例では、オーディオ信号処理装置１００をＡＶアンプに設ける場合について説明したが、他のオーディオ機器やＡＶ機器に応用することができるものである。

また、図４に示したように、本実施例では、間引き部２の間引き率１／Ｎを１／２、１／４とし、補間部４の補間率Ｎを２、４としているが、信号処理部３の処理負担を軽減するために、間引き率１／Ｎと補間率Ｎを他の値に決めても良い。

図１（ａ）は、実施形態に係るオーディオ信号処理装置の構成を示すブロック図、図１（ｂ）は、間引き部の機能を説明するための説明図、図１（ｃ）は、補間部の機能を説明するための説明図である。 実施例に係るオーディオ信号処理装置の構成を示すブロック図である。 図２に示したオーディオ信号処理装置の動作態様を説明するためのブロック図である。 図２に示した切替え制御部に備えられているデータベースを模式的に示した図である。

符号の説明

１００…オーディオ信号処理装置
１，５…直線位相ローパスフィルタ
２…間引き部
３…信号処理部
４…補間部
６…加算部
７，９…遅延部
８…減算部
１２…サンプリング周波数検出部
１３…切替え制御部

Claims (5)

1. 所定のサンプリング周波数によってサンプリングされたオーディオ信号を信号処理するオーディオ信号処理装置であって、
   前記オーディオ信号のうち可聴周波数域の信号を取り出す第１のフィルタ手段と、
   前記フィルタ手段で取り出された信号に対し間引き処理を行う間引き手段と、
   前記間引き手段により間引かれた信号を信号処理する信号処理手段と、
   前記信号処理手段で信号処理された信号に補間処理を施す補間手段と、
   前記補間手段で補間された信号を平滑処理する第２のフィルタ手段と、
   前記オーディオ信号のうち可聴周波数域の信号を取り除く減算手段と、
   前記第２のフィルタ手段により平滑処理された信号と、前記減算手段により可聴周波数域の信号が取り除かれた信号とを加算する加算手段と、
   を備えることを特徴とするオーディオ信号処理装置。
2. 前記第１のフィルタ手段のフィルタリング処理に要する遅延時間と等しい遅延時間を有し、前記オーディオ信号を当該遅延時間で遅延させて前記減算手段へ出力する第１の遅延手段と、
   前記間引き手段と信号処理手段と補間手段及び第２のフィルタ手段における処理に要する合計の遅延時間と等しい遅延時間を有し、前記減算手段により可聴周波数域の信号が取り除かれた信号を当該遅延時間で遅延させて前記加算手段へ出力して、前記平滑処理された信号との加算を行わせる第２の遅延手段と、を更に備え、
   前記第１のフィルタ手段と前記第２のフィルタ手段は、直線位相ローパスフィルタであること、
   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。
3. 更に、前記間引き手段が間引き処理を行う際の間引き率と前記信号処理手段が補間処理を行う際の補間率とを、前記サンプリング周波数に応じて切替える切替え手段、
   を有す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。
4. 前記切替え手段は、前記サンプリング周波数と前記信号処理手段における機能とに応じて、前記間引き率と前記補間率を設定すること、
   を特徴とする請求項３に記載のオーディオ信号処理装置。
5. 所定のサンプリング周波数によってサンプリングされたオーディオ信号を信号処理するオーディオ信号処理方法であって、
   前記オーディオ信号のうち可聴周波数域の信号を取り出す第１のフィルタ工程と、
   前記フィルタ工程で取り出された信号に対し間引き処理を行う間引き工程と、
   前記間引き工程により間引かれた信号を信号処理する信号処理工程と、
   前記信号処理工程で信号処理された信号に補間処理を施す補間工程と、
   前記補間工程で補間された信号を平滑処理する第２のフィルタ工程と、
   前記オーディオ信号のうち可聴周波数域の信号を取り除く減算工程と、
   前記第２のフィルタ工程で平滑処理された信号と、前記減算工程で可聴周波数域の信号が取り除かれた信号とを加算する加算工程と、
   を備えることを特徴とするオーディオ信号処理方法。

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