JP2010276950A - Audio signal reproduction device and acoustic communication system - Google Patents

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PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an acoustic communication system capable of reproducing high quality sound, even when an audio signal on which a data signal is superimposed is reproduced.
SOLUTION: A transmission device includes: a filter for cutting a high-frequency region of a musical sound signal; a data modulation section for converting a data code to a data signal of the high-frequency region; and a transmission section for transmitting a combined signal in which the musical sound signal and the data signal are combined. A receiving device includes: a receiving section for receiving the combined signal in which the data signal is superimposed on the musical sound signal with the high-frequency region being cut; a low pass filter (LPF) and a high pass filter (HPF) for separating the data signal and the musical sound signal from the combined signal; a data demodulation section for demodulating a data code from the separated data signal; and a high-frequency expansion section for interpolating the high-frequency region of the separated musical sound signal.
COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、オーディオ信号帯域でデータの送受信を行うオーディオ信号再生装置および音響通信システムに関する。 This invention relates to an audio signal reproducing apparatus and acoustic communication system for transmitting and receiving data in the audio signal band.

楽音信号等のオーディオ信号の高音域にデータ符号を重畳する方式として、たとえば特許文献1のような方式が提案されている。 As a method of superimposing data symbols into high range audio signals such as musical tone signals, for example methods as described in Patent Document 1 it has been proposed. この方式は、データ符号で変調された変調信号を可聴周波数帯域の高音域に形成し、この変調信号を楽音信号(マスカー音)に重畳して出力する方式である。 This scheme, the modulated signal modulated by the data code is formed in the high frequency range of the audible frequency band, is a method of outputting by superimposing the modulated signal to the tone signal (masker sound).

特開2007−104598号公報 JP 2007-104598 JP

上記特許文献1の方式では、高音域にデータ符号で変調された変調信号(データ信号)が重畳されるが、データ伝送の品質を維持するため、楽音信号がデータ信号の周波数帯域に重ならないように、楽音信号の高音域がカットされる。 In the method of Patent Document 1, the modulation signal to the high frequency range modulated with data symbols (data signal) is superimposed, in order to maintain the quality of data transmission, so that the tone signal does not overlap the frequency band of the data signal the high tone range of the tone signal is cut. このため、楽音信号の音質が劣化してしまい、楽音を聴く聴衆に違和感を感じさせるという問題点があった。 For this reason, the sound quality of the musical tone signal will be degraded, there is a problem in that feel a sense of discomfort to the audience to listen to the musical tone.

この発明は、データ信号が重畳されたオーディオ信号を再生した場合でも良好な音質で再生が可能なオーディオ信号再生装置および音響通信システムを提供することを目的とする。 The present invention aims to provide an audio signal reproducing apparatus and acoustic communication system capable of reproducing a good sound quality even when the reproduced audio signal data signal is superimposed.

この発明のオーディオ信号再生装置は、高音域がカットされたオーディオ信号に、前記高音域に分布するデータ信号が重畳された合成信号を再生または受信する合成信号再生部と、前記合成信号から前記データ信号とオーディオ信号とを分離するフィルタと、分離されたデータ信号からデータ符号を復調するデータ復調部と、分離されたオーディオ信号の前記カットされた高音域を補完する高域拡張部と、を備えたことを特徴とする。 Audio signal reproducing apparatus of the present invention, the audio signal treble is cut, and the combined signal reproduction unit for reproducing or receiving a composite signal data signal distributed in the high frequency range are superimposed, the data from the combined signal comprising a filter for separating the signal and the audio signal, and a data demodulator for demodulating the data symbols from the separated data signal, and the high frequency band expanding unit that complements the cut treble separated audio signal, the characterized in that was.

この発明の音響通信システムは、オーディオ信号の高音域をカットするフィルタと、データ符号を前記高音域に分布する信号に変調したデータ信号を生成するデータ変調部と、前記高音域がカットされたオーディオ信号と前記データ信号とを合成して合成信号を生成する合成部と、この合成信号を送信する送信部と、を有する「送信装置」と、上記「オーディオ信号再生装置」と、を含むことを特徴とする。 Acoustic communication system of the present invention, a filter for cutting the high-frequency range of the audio signal, and a data modulator for generating a data signal modulated on the signal distributed data codes to the high range, audio the high frequency range is cut a combining unit for generating a signal and synthesizes the synthesized signal and said data signal, a transmission unit for transmitting the synthesized signal, a "transmitting device" having, with the "audio signal reproducing apparatus", to include and features.

この発明によれば、オーディオ信号に重畳してデータ符号を伝送できるとともに、良好な音質でオーディオ信号を再生することが可能になる。 According to the present invention, it is possible to transmit data symbols superimposed on the audio signal, it is possible to reproduce an audio signal with good tone quality.

この発明の実施形態である音響通信システムの構成を示す図 It shows a configuration of acoustic communication system according to an embodiment of the present invention 送信装置の各部で処理される信号の周波数スペクトルを示す図 It shows the frequency spectrum of the signal to be processed by each unit of the transmission device 受信装置の各部で処理される信号の周波数スペクトルを示す図 It shows the frequency spectrum of the signal to be processed by each unit of the receiving device

図面を参照してこの発明の実施形態である音響通信システムについて説明する。 It will be described with reference to the drawings acoustic communication system according to an embodiment of the present invention. 図1は、音響通信システムの構成を示す図である。 Figure 1 is a diagram showing the configuration of an acoustic communication system. この音響通信システムは、送信装置1、受信装置2で構成されている。 The acoustic communication system is configured by the transmitting apparatus 1, the receiving apparatus 2. 送信装置1と受信装置2とは伝送線路5で接続されている。 They are connected by the transmission line 5 from the transmitter 1 and the receiver 2. この伝送線路5はデジタル伝送線であってもアナログのオーディオテーブルであってもよい。 The transmission line 5 may be an analog audio tables even digital transmission line.

送信装置1は、オーディオ信号である楽音信号30にデータ符号31の変調信号であるデータ信号を重畳した合成信号を送信する装置である。 Transmitting apparatus 1 is an apparatus for transmitting a composite signal obtained by superimposing a data signal which is modulated signal of the data code 31 to the tone signal 30 is an audio signal. 受信装置2は、送信装置1が送信した合成信号を受信し、オーディオ信号とデータ信号とを分離してオーディオ信号はスピーカ3から放音し、データ信号から復調したデータ符号をデータ処理装置4に入力する装置である。 Receiving apparatus 2 receives a composite signal transmitting apparatus 1 transmits the audio signal by separating the audio signal and the data signal is emitted from the speaker 3, the data symbols demodulated from the data signal to the data processing device 4 it is a device for input. したがって、受信装置2には、スピーカ3およびデータ処理装置4が接続されている。 Accordingly, the receiving apparatus 2, a speaker 3, and a data processing device 4 are connected.

まず、送信装置1について説明する。 First, a description will be given of the transmission device 1. 図2は、送信装置1の各部で処理される信号の周波数スペクトルを示す図である。 Figure 2 is a graph showing the frequency spectrum of the signal to be processed by each unit of the transmitting device 1. 送信装置1は、ローパスフィルタ(LPF)11、データ変調部12、加算部13、送信部14を備えている。 Transmitter 1, a low-pass filter (LPF) 11, a data modulator 12, an adder 13, and a transmission unit 14.

楽音信号30は、図2(A)に示すように、超低音から略20kHzまでの周波数スペクトルを有している。 Musical tone signal 30, as shown in FIG. 2 (A), has a frequency spectrum from ultra bass to approximately 20 kHz. LPF11は、このような楽音信号30の高音域をカットするフィルタであり、一般のオーディオ用信号回路で処理可能な周波数帯域(たとえば20kHz以下)のうち、通常成人が殆ど聴き取り不可能な高音域(たとえば13kHz以上)をカットする。 LPF11 is a filter for cutting the high-frequency range of such musical tone signal 30, of the conventional audio signal circuit processable frequency band (e.g., 20kHz or less), treble adult is almost audible impossible to cut (for example, more than 13kHz). LPF11によって高音域をカットされた楽音信号の周波数スペクトルを図2(B)に示す。 The frequency spectrum of a tone signal which is cut treble by LPF11 is shown in FIG. 2 (B).

データ変調部12は、データ符号31で拡散符号やキャリア信号を変調することにより、データ符号で変調されたデータ信号を生成する回路部である。 Data modulation unit 12, by modulating the spreading code and the carrier signal with the data code 31 is a circuit section for generating a data signal modulated with data symbols. データ変調部12は、上記高音域(13kHz〜20kHz)の周波数帯域に分布するデータ信号を生成する。 Data modulation unit 12 generates a data signal to be distributed in the frequency band of the high frequency range (13kHz~20kHz). 図2(C)は、高音域に分布するデータ信号の周波数スペクトルを示している。 FIG. 2 (C) shows the frequency spectrum of the data signal to be distributed to the upper register.

加算部13は、上記高音高域がカットされた楽音信号と高音帯域に分布するデータ信号とを加算合成して、図2(D)に示すような周波数スペクトルの合成信号を生成する。 Addition unit 13, the treble high frequency is by adding combines the data signals distributed to the cut tone signal and treble band, generates a frequency spectrum composite signal as shown in FIG. 2 (D). 送信部14は、この合成信号を伝送線路5に送出する。 Transmitting section 14 transmits the combined signal to the transmission line 5.

伝送線路5がアナログのオーディオケーブル(たとえばシールド線など)の場合、送信部14はアナログ増幅回路で構成される。 If the transmission line 5 is an analog audio cable (e.g. shielded wire, etc.), the transmission unit 14 is constituted by an analog amplifier. 伝送線路5がデジタルのオーディオケーブル(たとえば光ファイバ線や同軸ケーブル)の場合、送信部14はデジタルオーディオ信号のローストリーミング回路で構成される。 If the transmission line 5 is digital audio cable (for example, an optical fiber line or a coaxial cable), the transmission unit 14 is composed of a low streaming circuit of the digital audio signal. また、伝送線路5がLANケーブル(たとえばaEthernet(登録商標)ケーブル)の場合、送信部14は、パケットを送受するネットワーク回路で構成される。 Also, in the case of the transmission line 5 LAN cable (e.g. AEthernet (registered trademark) cable), the transmission unit 14 is constituted by a network circuit for sending and receiving packets. いずれにしても、上記のオーディオ信号の周波数帯域を処理可能な回路でよい。 In any case, it may be a circuit capable of processing the frequency band of the audio signal.

次に、受信装置2について説明する。 It will now be described receiving apparatus 2. 図3は、受信装置2の各部で処理される信号の周波数スペクトルを示す図である。 Figure 3 is a graph showing the frequency spectrum of the signal to be processed by each unit of the receiving apparatus 2. 受信装置2は、受信部20、ローパスフィルタ(LPF)21、高域拡張部22、オーディオアンプ23、ハイパスフィルタ(HPF)24、データ復調部25を備えている。 Receiving device 2 includes a receiver 20, a low pass filter (LPF) 21, a high frequency band expanding unit 22, the audio amplifier 23, a high pass filter (HPF) 24, and a data demodulation unit 25.

受信部20は、伝送線路5を介して送信されてくる合成信号を受信する回路部である。 Receiving unit 20 is a circuit section for receiving the composite signal transmitted via the transmission line 5. この受信部20も送信部14と同様に伝送線路5の形式にあわせた形式の回路で構成される。 The receiving unit 20 also constituted by a circuit of the type suited to likewise form the transmission line 5 and the transmission unit 14. 受信部20が受信した合成信号は、図3(A)に示すような周波数スペクトルを有している。 Composite signal receiver 20 receives has a frequency spectrum as shown in Figure 3 (A). この合成信号は、LPF21およびHPF24に入力される。 The combined signal is input to LPF21 and HPF 24. LPF21は、送信装置1のLPF11と同様の特性の(たとえば13kHz以下を通過させる)フィルタであり、受信部20が受信した合成信号のうち楽音信号30が分布する帯域の信号成分のみを取り出す。 LPF21 is (passing below for example 13 kHz) of the same characteristics as LPF11 of the transmitting device 1 is a filter, extracts only signal components in a band tone signal 30 is distributed among the composite signal reception unit 20 has received. 図3(B)にLPF21が取り出した信号成分の周波数スペクトルを示す。 Figure 3 (B) shows a frequency spectrum of a signal component the retrieved LPF 21. 一方、HPF24は、LPF11,21と逆の特性の(たとえば13kHz以上を通過させる)フィルタであり、受信部20が受信した合成信号のうちデータ信号が分布する帯域(高音域)の信号成分のみを取り出す。 Meanwhile, HPF 24 is (are thereby passed through the example above 13 kHz) filters opposite characteristics and LPF11,21, only the signal component of the band (treble) the data signals are distributed among the composite signal receiver 20 receives take out. 図3(C)にHPF24が取り出した信号成分の周波数スペクトルを示す。 Figure 3 (C) shows a frequency spectrum of a signal component the retrieved HPF 24.

HPF24が取り出した高音域の信号(図3(C)参照)は、上記データ信号を含む信号であり、データ復調部25に入力される。 HPF24 took out high range signal (see FIG. 3 (C)) is a signal comprising the data signal is input to the data demodulation unit 25. データ復調部25は、入力されたデータ信号に対して、データ変調部12と逆の処理をしてデータ復調する。 Data demodulator 25 subjects the input data signal and data demodulation by the data modulator 12 and the reverse processing. たとえば、データ変調部12が、拡散符号を用いてデータ符号をスペクトラム拡散処理をしている場合、データ復調部25は、同じ拡散符号を用いて相互相関のピークを検出し、このピーク値に基づいてデータ符号を復調する。 For example, the data modulation unit 12, if the spread spectrum processing the data symbols using a spreading code, the data demodulation unit 25 detects a peak of the cross correlation using the same spreading code, based on the peak value demodulating the data symbols Te. また、データ変調部12が、キャリア信号を位相変調している場合、データ復調部25は、直交復調回路等を用いてデータ符号を復調する。 The data modulation unit 12, if a carrier signal is phase modulated, the data demodulation unit 25 demodulates the data symbols with an orthogonal demodulation circuit, and the like. 復調されたデータ符号は、外部装置であるデータ処理装置4に出力される。 The demodulated data symbols is output to the data processing apparatus 4 which is an external device.

一方、LPF21が取り出した楽音信号成分(図3(B)参照)は、高域拡張部22に入力される。 On the other hand, the musical tone signal component LPF21 is taken out (see FIG. 3 (B)) is input to the high frequency band expanding unit 22. 高域拡張部22は、現存する中低音域の信号成分に基づいて、欠落している高音域の信号成分を補完する処理部である。 High frequency band expanding unit 22 based on the signal component of the low frequency range in existence, a processing unit to complement the signal component of the missing treble.

この高域拡張部22の処理手法としては、たとえば、本出願人が特許4254479号公報、特開2007−178675号公報等に開示している手法を用いればよい。 As the processing method for high-frequency extension portion 22, for example, the applicant Patent 4,254,479 discloses may be used a technique that is disclosed in JP 2007-178675 Patent Publication. これら公報に開示される手法は、現存する中音域の周波数成分を高音域に周波数シフトすることにより、現存する周波数成分に対して違和感の無い高音成分を付加する手法である。 Technique disclosed in these publications, by frequency shifting the frequency components of the frequency range to high range in existence, a technique of adding a treble component without uncomfortable feeling against existing frequency components.

高域拡張部22で高音域が拡張された楽音信号はオーディオアンプ23に入力される。 Tone signal treble is expanded in the high frequency band expanding unit 22 is input to the audio amplifier 23. オーディオアンプ23は、入力された楽音信号を増幅してスピーカ3に入力する。 Audio amplifier 23 amplifies the input musical tone signal input to the speaker 3. これにより、スピーカ3からは高音域も中低音域と同様に豊かな楽音が放音される。 Thus, similarly rich tone and mid bass also treble is emitted from the speaker 3.

なお、フィルタ11,21,24のカットオフ周波数は上記に限定されない。 Incidentally, the cut-off frequency of the filter 11,21,24 is not limited to the above. また、データ変調12の変調方式、データ復調部24の復調方式も上に例示した方式に限定されるものではない。 Further, data modulation 12 modulation method, demodulation method of data demodulation section 24 is not limited to the illustrated scheme above. また、高域拡張部22が行う高域拡張処理も上に例示した手法に限定されない。 Further, not limited to the high frequency band expanding processing is also illustrated above technique high frequency band expanding unit 22 performs.

また、上記実施形態では、送信装置1から受信装置2に向けて、有線の伝送線路5を介して合成信号を伝送される例を示したが、伝送線路5は無線であってもよい。 In the above embodiment, to the receiving apparatus 2 from the transmitting apparatus 1, an example to be transmitted combined signal through a transmission line 5 of the wired transmission line 5 may be wireless. また、1対1の伝送に限定されず、送信装置1がたとえば放送局で受信装置2が放送受信器であってもよい。 The invention is not limited to the transmission of one-to-one, the receiving apparatus 2 transmitting apparatus 1, for example in a broadcasting station may be a broadcast receiver.

また、送信装置1に代えて、合成信号が記録されたオーディオメディアを用いてもよい。 In place of the transmitting apparatus 1 may be used audio media synthesized signal is recorded. すなわち、合成信号が記録されたオーディオメディアを受信装置(オーディオ信号再生装置)2にセットし、受信部(再生部)20がこのオーディオメディアを再生する構成にしてもよい。 That is, the combined signal is set to a receiving device (audio signal reproducing apparatus) 2 recorded audio media, receiver (reproducing unit) 20 may be configured to play the audio media.

この音響通信システムは、例えば、自動演奏ピアノシステムに適用することができる。 The acoustic communication system, for example, can be applied to an automatic player piano systems. この場合、送信装置1を楽音を放送する放送局、受信装置2を放送を受信する放送受信器、データ処理装置4を自動演奏ピアノとする。 In this case, the broadcasting station for broadcasting a musical sound transmission apparatus 1, a broadcast receiver for receiving a broadcast receiving apparatus 2, the automatic player piano a data processing apparatus 4.

この自動演奏ピアノシステムは、以下のように動作する。 The automatic player piano system operates as follows. 送信装置1は、自動演奏データを重畳した)楽曲を放送する。 Transmitter 1, superimposed automatic performance data) broadcasts the music. 受信装置2は、この放送を受信して楽曲を再生・放音するとともに、この楽音に重畳されている自動演奏データを復調してデータ処理装置4である自動演奏ピアノに入力する。 Receiving apparatus 2 reproduces · sound music receives this broadcast, and inputs demodulates the automatic performance data superimposed on the musical tone to the automatic player piano is a data processing apparatus 4. そうすると、自動演奏ピアノ4は、再生されている楽曲に合わせて生の演奏音を発生する。 Then, the automatic player piano 4, to generate a live performance sound to match the music being played. このように、この音響通信システムによれば、音声放送以外のデータ伝送経路を持たなくても楽音に合わせた自動演奏を実現することが可能になる。 Thus, according to the acoustic communication system, it is possible to realize automatic performance even tailored to tone not have a data transmission path other than the audio broadcast.

1 受信装置 2 送信装置 11,21 LPF 1 receiver 2 transmitter apparatus 11 and 21 LPF
12 データ変調部 22 高域拡張部 24 HPF 12 data modulator 22 high frequency extension 24 HPF
25 データ復調部 25 data demodulator

Claims (2)

  1. 高音域がカットされたオーディオ信号に、前記高音域に分布するデータ信号が重畳された合成信号を再生または受信する合成信号再生部と、 The audio signal treble is cut, and the combined signal reproducing section data signal distributed in the high frequency range is reproduced or received a synthetic signal superimposed,
    前記合成信号から前記データ信号とオーディオ信号とを分離するフィルタと、 A filter for separating the data signal and the audio signal from the composite signal,
    分離されたデータ信号からデータ符号を復調するデータ復調部と、 A data demodulator for demodulating the data symbols from the separated data signal,
    分離されたオーディオ信号の前記カットされた高音域を補完する高域拡張部と、 And the high frequency band expanding unit that complements the cut treble separated audio signal,
    を備えたオーディオ信号再生装置。 The audio signal reproducing devices provided with.
  2. オーディオ信号の高音域をカットするフィルタと、データ符号を前記高音域に分布する信号に変調したデータ信号を生成するデータ変調部と、前記高音域がカットされたオーディオ信号と前記データ信号とを合成して合成信号を生成する合成部と、この合成信号を送信する送信部と、を有する送信装置と、 Synthesis and filter for cutting the high-frequency range of the audio signal, and a data modulator for generating a data signal modulated on the signal distributed data codes to the high range, the audio signal in which the high frequency range is cut and the said data signal a synthesizing unit which generates a synthesized signal by a transmission unit for transmitting the synthesized signal, a transmitting apparatus having,
    請求項1に記載のオーディオ信号再生装置と、 An audio signal reproducing apparatus according to claim 1,
    を含むことを特徴とする音響通信システム。 Acoustic communication system, which comprises a.
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