JP2014071403A - Sound signal processing apparatus, and sound signal processing method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To allow satisfactory interpolation of a sound signal.SOLUTION: A distorted waveform generation unit 2 generates a distorted waveform by outputting a signal following up a waveform of an original signal supplied to an input terminal 1 in a period when the waveform of the original signal is inclined upward, and by outputting a signal not including a prescribed high frequency of frequencies of the original signal in a period when the waveform of the original signal is inclined downward. A harmonics extraction unit 3 extracts a signal in a prescribed frequency band from the distorted waveform generated by the distorted waveform generation unit 2, as harmonics of the original signal. An adder 5 adds the harmonics extracted by the harmonic extraction unit to the original sound to be supplied to the input terminal 1.

Description

本発明は、例えばデジタルオーディオ機器や携帯電話端末装置等に使用して好適な音響信号処理装置及び音響信号処理方法に関する。   The present invention relates to an acoustic signal processing device and an acoustic signal processing method suitable for use in, for example, a digital audio device or a mobile phone terminal device.

近年、ノートパソコン用の機能拡張ユニットであるドッキングステーションや、スマートフォンと称される多機能携帯電話端末、携帯電話端末等の筐体に、スピーカを内蔵させることが行われている。このような小型の筐体に内蔵されるスピーカは、おのずとそのサイズも小さくなってしまう。しかし、スピーカが小型化すると、十分な低音感を得ることが難しくなるという状況が発生する。また、MP3(MPEG Audio Layer-3)等の圧縮技術を用いた圧縮が行われることによっても、低音域の周波数が失われることが知られており、このような場合にも、十分な低音感を得ることが困難となる。   2. Description of the Related Art In recent years, a speaker has been incorporated in a housing of a docking station, which is a function expansion unit for a notebook personal computer, a multifunctional mobile phone terminal called a smartphone, a mobile phone terminal, or the like. A speaker built in such a small casing naturally becomes small in size. However, if the speaker is downsized, it may be difficult to obtain a sufficient low-frequency sound. In addition, it is known that the low frequency range is lost by performing compression using a compression technique such as MP3 (MPEG Audio Layer-3). It becomes difficult to obtain.

例えば特許文献1には、スピーカが再生可能な最低周波数以下の低音成分から高調波成分を生成し、その高調波成分を原音に加算することで、その高調波成分によって低音成分が聴こえるように錯覚させる技術が記載されている。この技術は、“Missing fundamental(失われた基底音)”と称される現象を利用している。“Missing fundamental”とは、ある音から基本周波数を含む周波数域を取り除いた場合でも、元の音と同じ音高として認識してしまう現象である。この現象は、脳が音高を基本周波数だけでなく、倍音の比率も援用して音を知覚しているために起こることが知られている。   For example, in Patent Document 1, a harmonic component is generated from a bass component below the lowest frequency that can be reproduced by a speaker, and the harmonic component is added to the original sound so that the bass component can be heard by the harmonic component. The technology to be described is described. This technology uses a phenomenon called “Missing fundamental”. “Missing fundamental” is a phenomenon that even if a frequency range including a fundamental frequency is removed from a certain sound, it is recognized as the same pitch as the original sound. This phenomenon is known to occur because the brain perceives sound by using not only the fundamental frequency but also the ratio of harmonics.

また、近年では、音声データを、インターネット等のネットワークを介して配信したり、ポータブルの音声再生装置や携帯端末装置に記録したりして利用することが盛んになっている。このように、ネットワークで配信されたり記録媒体に記録されたりする音声データでは、帯域が過度に広くなることによるデータ量の増大や占有帯域幅の広がりを避けるため、一般に、供給する対象の音楽等のうち一定の周波数以上の成分が除去される。例えば、MP3(MPEG1 audio layer 3)形式の音声データでは、約16キロヘルツ以上の周波数成分が除去されて、ATRAC3(Adaptive TRansformAcoustic Coding 3)形式の音声データでは、約14キロヘルツ以上の周波数成分が除去される。このように高域の周波数成分が完全に除去された信号では、音質が微妙に変化し、オリジナルの音楽等に比べて音質が劣化してしまう。   In recent years, it has become popular to use audio data by distributing it via a network such as the Internet or recording it on a portable audio reproducing device or portable terminal device. In this way, in audio data distributed over a network or recorded on a recording medium, in order to avoid an increase in the amount of data and an increase in occupied bandwidth due to an excessively wide band, generally music to be supplied, etc. Among them, components having a certain frequency or higher are removed. For example, in audio data in MP3 (MPEG1 audio layer 3) format, frequency components of about 16 kHz or higher are removed, and in audio data in ATRAC3 (Adaptive TRansform Acoustic Coding 3) format, frequency components of about 14 kHz or more are removed. The In such a signal from which the high frequency component has been completely removed, the sound quality is slightly changed, and the sound quality is deteriorated as compared with the original music.

例えば特許文献2には、ホワイトノイズ発生器からの信号の高域成分の抽出を行って原信号に加算することによって、高域信号の補間を行う技術が記載されている。   For example, Patent Document 2 describes a technique for performing high-frequency signal interpolation by extracting a high-frequency component of a signal from a white noise generator and adding it to an original signal.

特開2005−318598号公報JP 2005-318598 A 特開平2−311006号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-311006

特許文献1に記載の低域補間技術では、スピーカが再生可能な最低周波数以下の低音成分をピークホールド及び整流することで低音成分の倍音を生成し、生成した倍音を原信号に加算することにより、低域信号の補間を行っている。しかし、特許文献1に記載の技術では、入力信号が正から負、又は負から正に遷移するタイミングで、ホールドされているピーク値がリセットされる。ホールドされたピーク値がリセットされる瞬間には高調波が大きく発生するため、この部分の波形は、原信号の波形と大きく乖離したものとなる。そして、このように原信号の波形と異なる波形を有する倍音が原信号に加算された場合には、再生される音響信号の音質が劣化してしまう。   In the low-frequency interpolation technique described in Patent Document 1, harmonics of low-frequency components are generated by peak-holding and rectifying low-frequency components below the lowest frequency that can be reproduced by the speaker, and the generated harmonics are added to the original signal. Interpolation of low frequency signals. However, in the technique described in Patent Document 1, the held peak value is reset at the timing when the input signal transitions from positive to negative or from negative to positive. Since the harmonics are greatly generated at the moment when the held peak value is reset, the waveform of this portion is greatly deviated from the waveform of the original signal. When harmonics having a waveform different from the waveform of the original signal are added to the original signal, the sound quality of the reproduced acoustic signal is deteriorated.

また、特許文献2に記載の高域補間技術では、ホワイトノイズ発生器でされた信号から高域成分を抽出しているため、抽出された高域成分は、原信号と相関のない信号となってしまう。したがって、補間後の音響信号の音質が、原信号の音質と比較して劣化してしまう。   Further, in the high frequency interpolation technique described in Patent Document 2, since the high frequency component is extracted from the signal generated by the white noise generator, the extracted high frequency component is a signal having no correlation with the original signal. End up. Therefore, the sound quality of the acoustic signal after interpolation is degraded as compared with the sound quality of the original signal.

本発明は、上記状況を鑑みなされたものであり、良好な音響信号の補間を行えるようにすることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above situation, and an object of the present invention is to perform satisfactory acoustic signal interpolation.

上記課題を解決するために、本発明の音響信号処理装置は、歪波形生成部と、高調波抽出部と、加算器とを備える構成とする。そして、歪波形生成部では、入力端子に供給される原信号の波形の傾斜が上向きである期間は原信号の波形に追従する信号を出力し、原信号の波形の傾斜が下向きである期間は、原信号のうちの所定の高い周波数を含まない信号を出力することにより歪波形を生成する。高調波抽出部では、歪波形生成部で生成された歪波形から所定の周波数帯域の信号を前記原信号の高調波として抽出する。加算器では、高調波抽出部で取り出された高調波を、入力端子に供給される原信号に加算する。   In order to solve the above problems, the acoustic signal processing device of the present invention is configured to include a distortion waveform generation unit, a harmonic extraction unit, and an adder. The distortion waveform generation unit outputs a signal that follows the waveform of the original signal during a period in which the slope of the waveform of the original signal supplied to the input terminal is upward, and a period in which the slope of the waveform of the original signal is downward A distortion waveform is generated by outputting a signal that does not include a predetermined high frequency among the original signals. The harmonic extraction unit extracts a signal in a predetermined frequency band as a harmonic of the original signal from the distortion waveform generated by the distortion waveform generation unit. The adder adds the harmonic extracted by the harmonic extraction unit to the original signal supplied to the input terminal.

また、本発明の音響信号処理方法は、まず、入力端子に供給される原信号の波形の傾斜が上向きである期間は原信号の波形に追従する信号を出力し、原信号の波形の傾斜が下向きである期間は、原信号のうちの所定の高い周波数を含まない信号を出力することによって歪波形を生成する。続いて、歪波形から所定周波数帯域の信号を原信号の高調波として抽出する。そして、抽出された高調波を、入力端子に供給される原信号に加算する。   The acoustic signal processing method of the present invention first outputs a signal that follows the waveform of the original signal during a period in which the gradient of the waveform of the original signal supplied to the input terminal is upward. During the downward period, a distorted waveform is generated by outputting a signal that does not include a predetermined high frequency among the original signals. Subsequently, a signal in a predetermined frequency band is extracted from the distorted waveform as a harmonic of the original signal. Then, the extracted harmonic is added to the original signal supplied to the input terminal.

以上のように音響信号処理装置を構成し、音響信号処理を行うことで、原信号の波形の傾きに応じた波形を有する歪波形から、所定周波数帯域の信号が原信号の高調波として抽出される。すなわち、抽出される高調波も、原信号の波形に応じた波形を有するものとなる。そして、このような高調波が原信号に加算されることにより、補間が行われた音響信号の音質が、原信号に近い、より自然で良好なものとなる。   By configuring the acoustic signal processing device as described above and performing acoustic signal processing, a signal in a predetermined frequency band is extracted as a harmonic of the original signal from a distorted waveform having a waveform corresponding to the slope of the waveform of the original signal. The That is, the extracted harmonics also have a waveform corresponding to the waveform of the original signal. Then, by adding such harmonics to the original signal, the sound quality of the interpolated acoustic signal becomes closer to the original signal and more natural and good.

本発明の音響信号処理装置及び音響信号処理方法によれば、良好な音響信号の補間を行えるようになる。   According to the acoustic signal processing device and the acoustic signal processing method of the present invention, it is possible to perform satisfactory acoustic signal interpolation.

本発明の一実施の形態例による音響信号処理装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the acoustic signal processing apparatus by one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態例による歪波形生成部によって生成された歪波形を、入力信号の波形に重畳して示したグラフである。It is the graph which superimposed and showed the distortion waveform produced | generated by the distortion waveform production | generation part by the example of 1 embodiment of this invention on the waveform of an input signal. 本発明の一実施の形態例によるBPFを通過した信号の波形を入力信号の波形に重畳して示したグラフである。It is the graph which superimposed and showed the waveform of the signal which passed BPF by the example of 1 embodiment of this invention on the waveform of an input signal. 本発明の一実施の形態例による歪波形生成部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the distortion waveform generation part by one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態例による歪波形生成部の構成例を示すブロック図であり、図5AはLPFとして動作時の構成例を示し、図5BはAPFとして動作時の構成例を示す。FIG. 5A is a block diagram illustrating a configuration example of a distortion waveform generation unit according to an embodiment of the present invention, FIG. 5A illustrates a configuration example during operation as an LPF, and FIG. 5B illustrates a configuration example during operation as an APF. ヒルベルト変換を用いて検出されたエンベロープを、入力信号の波形に重畳して示したグラフである。It is the graph which showed the envelope detected using Hilbert transform superimposed on the waveform of the input signal. 本発明の一実施の形態例による歪波形生成部で生成された歪波形を、入力信号の波形に重畳して示したグラフである。It is the graph which superimposed and showed the distortion waveform produced | generated by the distortion waveform production | generation part by one embodiment of this invention on the waveform of an input signal. 本発明の一実施の形態例による歪波形生成部で生成された歪波形を、入力信号の波形に重畳して示したグラフである。It is the graph which superimposed and showed the distortion waveform produced | generated by the distortion waveform production | generation part by one embodiment of this invention on the waveform of an input signal.

本開示の一実施形態に係る受信装置の一例を、図面を参照しながら下記の順で説明する。ただし、本開示は下記の例に限定されない。
[1.音響信号処理装置の構成例]
まず、本開示の一実施形態例に係る音響信号処理装置について、図1を参照して説明する。図1は音響信号処理装置10の構成を示すブロック図である。図1に示されるように、本実施の形態例の音響信号処理装置10は、入力端子1と、歪波形生成部2と、高調波抽出部としてのバンドパスフィルタ(以下、「BPF」と称する)3と、遅延回路4と、加算器5と、出力端子6とからなる。
An example of a receiving device according to an embodiment of the present disclosure will be described in the following order with reference to the drawings. However, the present disclosure is not limited to the following example.
[1. Configuration example of acoustic signal processing apparatus]
First, an acoustic signal processing device according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the acoustic signal processing apparatus 10. As shown in FIG. 1, an acoustic signal processing apparatus 10 according to the present embodiment includes an input terminal 1, a distortion waveform generation unit 2, and a bandpass filter (hereinafter referred to as “BPF”) as a harmonic extraction unit. ) 3, a delay circuit 4, an adder 5, and an output terminal 6.

図1において、入力端子1には、例えばMP3やATRAC3のような圧縮処理を伴う機器から再生されたデジタルの音響信号が、原信号として供給される。この入力端子1に供給された原信号は、歪波形生成部2、及び遅延回路4に供給される。歪波形生成部2は、入力される原信号の波形の傾斜が上向きのときにはオールパスフィルタ(以下、「APF」と称する)として動作し、下向きの時にはローパスフィルタ(以下、「LPF」と称する)として動作することにより、包絡状の波形を含んだ歪波形を生成する。なお、歪波形生成部2は、例えばDSP(Digital Signal Processor)等で構成することができ、ソフトウェア上で音響信号の歪波形を生成することができる。   In FIG. 1, the input terminal 1 is supplied with a digital acoustic signal reproduced from a device with compression processing such as MP3 or ATRAC3 as an original signal. The original signal supplied to the input terminal 1 is supplied to the distortion waveform generator 2 and the delay circuit 4. The distortion waveform generator 2 operates as an all-pass filter (hereinafter referred to as “APF”) when the slope of the waveform of the input original signal is upward, and as a low-pass filter (hereinafter referred to as “LPF”) when the waveform is downward. By operating, a distorted waveform including an envelope waveform is generated. The distortion waveform generation unit 2 can be configured by, for example, a DSP (Digital Signal Processor), and can generate a distortion waveform of an acoustic signal on software.

BPF3は、歪波形生成部2から入力される包絡状の波形を含んだ歪波形から、所定の周波数帯域の信号を抽出して、加算器5に供給する。BPF3の通過帯域は、補間したい対象の周波数に応じた値に設定することができる。例えば、低域の周波数を補間する場合、スピーカの最低再生周波数から2倍あるいは3倍までの帯域を設定することで、BPF3によって、補間したい対象となる低域信号の高調波のみを取り出すことが可能となる。高域の周波数を補間する場合は、圧縮処理等によってカットされた周波数から、ナイキスト周波数の手前までの帯域を設定することで、補間したい対象となる高域信号の高調波のみを取り出すことが可能となる。なお、高域の周波数を補間する場合は、BPF3はHPF(ハイパスフィルタ)であってもよい。この場合は、圧縮処理等によってカットされた周波数より高い周波数域の高調波のみを取り出すことが可能となる。   The BPF 3 extracts a signal in a predetermined frequency band from the distorted waveform including the envelope waveform input from the distorted waveform generation unit 2 and supplies the extracted signal to the adder 5. The pass band of BPF 3 can be set to a value corresponding to the target frequency to be interpolated. For example, when interpolating a low frequency, only the harmonics of the low frequency signal to be interpolated can be extracted by the BPF 3 by setting a band from the lowest reproduction frequency of the speaker to 2 or 3 times. It becomes possible. When interpolating high-frequency frequencies, it is possible to extract only the harmonics of the high-frequency signal to be interpolated by setting the band from the frequency cut by compression processing etc. to the front of the Nyquist frequency It becomes. In the case of interpolating a high frequency, the BPF 3 may be an HPF (High Pass Filter). In this case, it is possible to extract only harmonics in a frequency range higher than the frequency cut by the compression process or the like.

図2に、歪波形生成部2で生成される歪波形の一波形例を示す。図2中の実線で示す波形が入力端子1から入力される原信号の波形(入力波形)であり、破線で示す波形が歪波形生成部2で生成される歪波形(出力波形)である。図2の横軸は時間を示し、縦軸は信号の振幅のレベルを示す。例えば、図2に「区間P1」として示した区間では、実線で示した原信号の大きさが時間に伴って増加しており、その波形の傾きは上向きとなっている。したがって、歪波形生成部2はAPFとして動作する。これにより、歪波形生成部2からは、入力される原信号の波形に追従した波形が出力される。   FIG. 2 shows an example of a distortion waveform generated by the distortion waveform generation unit 2. The waveform indicated by the solid line in FIG. 2 is the waveform (input waveform) of the original signal input from the input terminal 1, and the waveform indicated by the broken line is the distortion waveform (output waveform) generated by the distortion waveform generation unit 2. In FIG. 2, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the level of signal amplitude. For example, in the section shown as “section P1” in FIG. 2, the magnitude of the original signal indicated by the solid line increases with time, and the slope of the waveform is upward. Therefore, the distortion waveform generation unit 2 operates as an APF. Thereby, the waveform that follows the waveform of the input original signal is output from the distortion waveform generation unit 2.

一方、「P2」として示した区間では、実線で示した原信号の大きさが時間に伴って減少しており、その波形の傾きは下向きとなっている。したがって、歪波形生成部2はLPFとして動作する。これにより、歪波形生成部2からは、入力される原信号のうちの、所定の高周波成分がカットされた信号が出力される。LPFを通して得られる波形は、原信号の波形の傾きよりも緩やかな傾きで下降する。   On the other hand, in the section indicated as “P2”, the magnitude of the original signal indicated by the solid line decreases with time, and the slope of the waveform is downward. Therefore, the distortion waveform generation unit 2 operates as an LPF. As a result, the distortion waveform generation unit 2 outputs a signal in which a predetermined high-frequency component is cut from the input original signal. The waveform obtained through the LPF falls with a gentler slope than the slope of the waveform of the original signal.

このような処理が行われることにより、APFが適用される区間P1から、LPFが適用される区間P2に切り替わった時点で、歪波形生成部2で生成される歪波形の傾きが変化する。APFが適用される区間P1とLPFが適用される区間P2を足した区間は、入力信号の周波数の1周期分とほぼ一致するため、この波形の傾きの変化方向で、異なった伝達特性を施された信号が生成され原信号の高調波が発生する。つまり、本実施の形態例では、入力される原信号の波形の傾斜に応じてAPFとLPFとを切り換えることで、入力信号の波形の歪波を生成し、入力信号の高調波を発生させている。   By performing such processing, the slope of the distortion waveform generated by the distortion waveform generation unit 2 changes when the section P1 to which the APF is applied is switched to the section P2 to which the LPF is applied. Since the section obtained by adding the section P1 to which the APF is applied and the section P2 to which the LPF is applied substantially coincides with one period of the frequency of the input signal, different transfer characteristics are applied depending on the change direction of the slope of the waveform. The generated signal is generated and the harmonics of the original signal are generated. That is, in the present embodiment, by switching between APF and LPF according to the slope of the waveform of the input original signal, a distorted wave of the waveform of the input signal is generated and a harmonic of the input signal is generated. Yes.

従来のように、入力信号を絶対値回路にかけて歪ませたり、特許文献1に記載されるように保持したピーク値をゼロクロス点でリセットする処理を行う場合には、生成されるひずみ波と入力信号の波形との相関が低くなってしまう。これに対して、本実施の形態例では、APFとLPFとを切り換えることでひずみ波を生成させているため、生成されるひずみ波は、入力信号に応じた周波数応答を示したものとなる。   As in the conventional case, when the input signal is distorted by applying an absolute value circuit, or when the peak value held as described in Patent Document 1 is reset at the zero cross point, the generated distorted wave and the input signal Correlation with the waveform becomes low. On the other hand, in the present embodiment, a distorted wave is generated by switching between APF and LPF. Therefore, the generated distorted wave shows a frequency response corresponding to the input signal.

また、LPFが適用される区間P2においては、原信号の波形の傾きよりも緩やかな傾きの波形を有する包絡状の波形が生成される。すなわち、原信号に含まれる高周波成分が除去された波形が生成される。したがって、この区間では余分な高調波が生成されなくなるため、補間を行いたい対象の低い周波数の高調波を、容易に精度良く生成することが可能となる。   Further, in the section P2 to which the LPF is applied, an envelope-shaped waveform having a waveform with a gentler slope than the slope of the waveform of the original signal is generated. That is, a waveform from which high frequency components included in the original signal are removed is generated. Accordingly, since no extra harmonics are generated in this section, it is possible to easily and accurately generate low-frequency harmonics to be interpolated.

歪波形生成部2で生成されて、BPF3によって所定の高周波成分(音響信号の高調波以外の成分)が除去された信号は、加算器5によって原信号に加算され、出力端子6に出力される。出力端子6に出力される信号は、原信号に、原信号の高調波が重畳された信号となる。つまり、出力端子6からは、所定の帯域の信号が補間された信号が出力される。   A signal generated by the distortion waveform generation unit 2 and from which a predetermined high-frequency component (component other than the harmonics of the acoustic signal) is removed by the BPF 3 is added to the original signal by the adder 5 and output to the output terminal 6. . The signal output to the output terminal 6 is a signal in which the harmonics of the original signal are superimposed on the original signal. That is, the output terminal 6 outputs a signal obtained by interpolating a signal of a predetermined band.

図3は、BPF3を通過後の信号と、入力端子1に入力される原信号を一緒に表示したグラフである。図3中の細線で示す波形が入力端子1から入力される原信号の波形であり、太線で示す波形がBPF3を通過した信号の波形である。図3の横軸は周波数(Hz)を示し、縦軸は信号の大きさ(dB)を示す。細線で示す入力信号においては、0Hzから100Hzまでの間は−30dBから−80dBである大きさが、100Hz以上では急激に減少し−130dB程度に下がっている。すなわち、入力信号は100MHz以上の周波数の信号がカットされた音源であることが分かる。また、100Hzから200Hzの間では、歪波形生成部2で生成された高調波信号からBPF3で取り出した帯域の周波数が出力されている。   FIG. 3 is a graph in which the signal after passing through the BPF 3 and the original signal input to the input terminal 1 are displayed together. The waveform indicated by the thin line in FIG. 3 is the waveform of the original signal input from the input terminal 1, and the waveform indicated by the thick line is the waveform of the signal that has passed through the BPF 3. In FIG. 3, the horizontal axis indicates the frequency (Hz), and the vertical axis indicates the signal magnitude (dB). In the input signal indicated by a thin line, the magnitude of -30 dB to -80 dB between 0 Hz and 100 Hz decreases rapidly to about -130 dB at 100 Hz or higher. That is, it can be seen that the input signal is a sound source in which a signal having a frequency of 100 MHz or more is cut. Moreover, between 100 Hz and 200 Hz, the frequency of the band extracted by the BPF 3 from the harmonic signal generated by the distortion waveform generation unit 2 is output.

そして、加算器5によってこの2つの信号が加算されることにより、入力信号は太い線と細い線を合成する事になり、100Hzから200Hzまでの帯域の信号が追加され生成される。すなわち、この部分が強調された信号である。入力信号は、図3に細線で示したように100Hzまでの音源であり、例えば100Hz以下を再生できないスピーカであれば、その音を聴くことはできない。しかし、図3に太線で示すBPF3の出力(100Hzから200Hzの高調波)を追加(加算)することによりスピーカで音を聴くことが可能となる。 Then, the adder 5 adds these two signals, so that the input signal combines a thick line and a thin line, and a signal in a band from 100 Hz to 200 Hz is added and generated. That is, this signal is an enhanced signal. The input signal is a sound source up to 100 Hz as shown by a thin line in FIG. 3. For example, if the speaker cannot reproduce 100 Hz or less, the sound cannot be heard. However, by adding (adding) the output of the BPF 3 (harmonics from 100 Hz to 200 Hz) indicated by a bold line in FIG. 3, it is possible to listen to the sound through the speaker.

特に高域補間においては、入力信号の振幅の変化が激しい箇所を補間によって強調することで、生成される音声がより自然なものとなることが知られており、本実施の形態例によれば、高域補間も良好に行うことが可能となる。また、本実施の形態例では、入力信号の波形の傾きが変化する箇所からはLPFが機能するため、生成される歪波形はその変化点を境に緩やかな下向きの包絡状の波形になる。これにより、ピークホールドにより矩形波を得る場合のように、得られる高調波が奇数倍に限定されなくなる。すなわち、2倍、3倍、4倍等の細かい倍数の高調波も得ることが可能となるため、よりきめ細かい音が得られるようになる。   Particularly in high-frequency interpolation, it is known that the generated speech becomes more natural by emphasizing a portion where the change in the amplitude of the input signal is severe by interpolation. According to this embodiment, Also, high-frequency interpolation can be performed well. In this embodiment, since the LPF functions from a position where the slope of the waveform of the input signal changes, the generated distortion waveform becomes a gentle downward envelope waveform at the change point. As a result, the obtained harmonics are not limited to odd multiples, as in the case of obtaining a rectangular wave by peak hold. That is, since it is possible to obtain harmonics of fine multiples such as double, triple, and quadruple, a finer sound can be obtained.

[2.歪波形生成部の構成及び処理の例]
続いて、本実施の形態例による歪波形生成部2の構成及び処理の例について、図4及び図5を参照して説明する。図4は、歪波形生成部2の構成例を示すブロック図である。本実施の形態例では、歪波形生成部2を、1次のIIRフィルタで構成している。なお、IIRフィルタの次数は1次に限定されるものではなく、2次等の他の次数で校正してもよい。歪波形生成部2は、第1の加算器としての加算器21と、第1の乗算器としての乗算器22と、第2の乗算器としての乗算器23と、遅延素子24と、第3の乗算器としての乗算器25と、第4の乗算器としての乗算器26とを有する。また、歪波形生成部2は、第2の加算器としての加算器27と、比較器28と、選択部29とを有する。
[2. Example of configuration and processing of distortion waveform generation unit]
Next, an example of the configuration and processing of the distortion waveform generation unit 2 according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of the distortion waveform generation unit 2. In the present embodiment, the distortion waveform generation unit 2 is composed of a primary IIR filter. The order of the IIR filter is not limited to the first order, but may be calibrated with other orders such as the second order. The distortion waveform generator 2 includes an adder 21 as a first adder, a multiplier 22 as a first multiplier, a multiplier 23 as a second multiplier, a delay element 24, a third element And a multiplier 26 as a fourth multiplier. In addition, the distortion waveform generation unit 2 includes an adder 27 as a second adder, a comparator 28, and a selection unit 29.

加算器21は、歪波形生成部2に入力される値Xの入力信号と、第1の係数としての係数a1が設定された乗算器22からの出力信号を加算して出力する。乗算器23は、入力信号にc1を乗算した信号を、遅延素子24、及び/又は乗算器22と乗算器26に供給する。遅延素子24は、入力された信号に1周期分の遅延を加えて出力する。遅延素子24には、加算器21から出力された信号、又は乗算器23から出力された信号が入力される。   The adder 21 adds the input signal of the value X input to the distortion waveform generation unit 2 and the output signal from the multiplier 22 in which the coefficient a1 as the first coefficient is set, and outputs the result. The multiplier 23 supplies a signal obtained by multiplying the input signal by c 1 to the delay element 24 and / or the multiplier 22 and the multiplier 26. The delay element 24 adds a delay of one period to the input signal and outputs it. A signal output from the adder 21 or a signal output from the multiplier 23 is input to the delay element 24.

選択部29は、遅延素子24に入力させる信号を切り換えるスイッチ291と、乗算器22及び乗算器26に入力させる信号を切り換えるスイッチ292とよりなる。スイッチ291は、乗算器23から出力される信号の伝送ラインに接続された接点C1aと、加算器21から出力される信号の伝送ラインと接続された接点C1bと、遅延素子24に接続された共通接点C1cとを有する。スイッチ292は、乗算器23から出力される信号の伝送ラインに接続された接点C2aと、遅延素子24に接続された接点C2bと、乗算器22と乗算器26に信号を供給する伝送ラインに接続された共通接点C2cとを有する。   The selection unit 29 includes a switch 291 that switches a signal input to the delay element 24 and a switch 292 that switches a signal input to the multiplier 22 and the multiplier 26. The switch 291 has a contact C1a connected to the transmission line of the signal output from the multiplier 23, a contact C1b connected to the transmission line of the signal output from the adder 21, and a common connected to the delay element 24. A contact C1c. The switch 292 is connected to a contact C2a connected to the transmission line of the signal output from the multiplier 23, a contact C2b connected to the delay element 24, and a transmission line that supplies signals to the multiplier 22 and the multiplier 26. Common contact C2c.

乗算器22は、入力された信号に係数a1を乗算して加算器21に出力する。乗算器26は、入力された信号に係数b1を乗算して加算器27に出力する。乗算器25は、加算器21の出力先に設けられており、加算器21から出力された信号に係数b1を乗算して加算器27に出力する。加算器27は、乗算器25から出力された信号と乗算器26から出力された信号とを加算して、出力信号Yとして出力するとともに、出力信号Yを比較器28にも入力する。   The multiplier 22 multiplies the input signal by the coefficient a1 and outputs the result to the adder 21. Multiplier 26 multiplies the input signal by coefficient b 1 and outputs the result to adder 27. The multiplier 25 is provided at the output destination of the adder 21, and multiplies the signal output from the adder 21 by the coefficient b 1 and outputs the result to the adder 27. The adder 27 adds the signal output from the multiplier 25 and the signal output from the multiplier 26 and outputs the result as an output signal Y, and also inputs the output signal Y to the comparator 28.

比較器28は、入力信号の値Xと出力信号の値Yとを比較し、比較結果に応じて選択部29の選択先を切り換える。より詳細には、X≧Yの場合は、スイッチ291の共通接点C1cを接点C1aに接続させ、スイッチ292の共通接点C2cを接点C2aに接続させる。すなわち、遅延素子24に入力させる信号として、乗算器23から出力された信号を選択するとともに、乗算器22及び乗算器26に入力させる信号として、乗算器23から出力された信号を選択する。一方、X<Yの場合は、スイッチ292の共通接点C1cを接点C1bに接続させ、スイッチ292の共通接点C2cを接点C2bに接続させる。すなわち、遅延素子24に入力させる信号として、加算器21から出力された信号を選択するとともに、乗算器22及び乗算器26に入力させる信号として、遅延素子24から出力された信号を選択する。   The comparator 28 compares the value X of the input signal with the value Y of the output signal, and switches the selection destination of the selection unit 29 according to the comparison result. More specifically, when X ≧ Y, the common contact C1c of the switch 291 is connected to the contact C1a, and the common contact C2c of the switch 292 is connected to the contact C2a. That is, the signal output from the multiplier 23 is selected as a signal to be input to the delay element 24, and the signal output from the multiplier 23 is selected as a signal to be input to the multiplier 22 and the multiplier 26. On the other hand, when X <Y, the common contact C1c of the switch 292 is connected to the contact C1b, and the common contact C2c of the switch 292 is connected to the contact C2b. That is, the signal output from the adder 21 is selected as a signal to be input to the delay element 24, and the signal output from the delay element 24 is selected as a signal to be input to the multiplier 22 and the multiplier 26.

図5は、比較器28の比較結果に応じて切り替わる歪波形生成部2の機能を、分かりやすく説明するための図である。図5において、図4と対応する箇所には同一の符号を付してあり、重複する説明は省略する。図5Aは、X≧Yの場合に動作するフィルタの構成を示し、図5Bは、X<Yの場合に動作するフィルタの構成を示す。   FIG. 5 is a diagram for easily explaining the function of the distortion waveform generation unit 2 that switches according to the comparison result of the comparator 28. In FIG. 5, portions corresponding to those in FIG. 4 are denoted with the same reference numerals, and redundant description is omitted. FIG. 5A shows the configuration of a filter that operates when X ≧ Y, and FIG. 5B shows the configuration of a filter that operates when X <Y.

図5Aに示す構成は、一般的な1次のIIRフィルタ(LPF)の構成と同一である。ここで、係数a1,b1は一般的な変換、例えばSZ変換によりLPFのカットオフ周波数から計算される値である。遅延素子24には、初回は入力信号の値Xが保持され、それ以降は、遅延素子24で遅延が加えられて係数a1が乗算された入力信号Xと、入力信号Xとを加算した値が保持される。遅延素子24で遅延が加えられた信号を“d”とすると、このLPFからの出力信号Yは、以下の式1で算出することができる。
Y=(X+d×係数a1)×係数b1+d×係数b1…式1
すなわち、X<Yの場合、つまり、歪波形生成部2に入力される原信号の波形の傾斜が下向きの場合には、係数a1と係数b1の値によって定まるフィルタ特性に応じて、所定の高周波成分がカットされる。
The configuration shown in FIG. 5A is the same as that of a general first-order IIR filter (LPF). Here, the coefficients a1 and b1 are values calculated from the cut-off frequency of the LPF by general conversion, for example, SZ conversion. In the delay element 24, the value X of the input signal is held for the first time, and thereafter, a value obtained by adding the input signal X, which is delayed by the delay element 24 and multiplied by the coefficient a1, and the input signal X is obtained. Retained. Assuming that the signal delayed by the delay element 24 is “d”, the output signal Y from the LPF can be calculated by the following Equation 1.
Y = (X + d × coefficient a1) × coefficient b1 + d × coefficient b1 Equation 1
That is, when X <Y, that is, when the slope of the waveform of the original signal input to the distortion waveform generation unit 2 is downward, a predetermined high frequency is determined according to the filter characteristics determined by the values of the coefficients a1 and b1. Ingredients are cut.

これに対して、図5Bに示す、X≧Yの場合に動作するフィルタの構成では、乗算器22及び乗算器26と、遅延素子24に対して、乗算器23によって入力信号Xに係数c1が乗算された値が供給される。つまり、上記式1に示す“d”に、X×係数c1が代入される。以下の式2は、式1の“d”の箇所を“d”を使わずに示した式である。
Y=(X+X×係数c1×係数a1)×係数b1+係数c1×係数b1…式2
ここで、X=Yとおくと、係数c1は以下の式3で表される。
係数c1=(1−係数b1)/(係数a1×係数b1+係数b1)…式3
すなわち、歪波形生成部2を図5に示すように構成し、係数c1を式3に示す値に設定することで、出力信号Yを入力信号Xに追従させることが可能となる。つまり、歪波形生成部2をAPFとして機能させることができる。
On the other hand, in the configuration of the filter that operates when X ≧ Y shown in FIG. 5B, the multiplier 23 and the multiplier 26, and the delay element 24, the coefficient c 1 is added to the input signal X by the multiplier 23. The multiplied value is supplied. That is, X × coefficient c1 is substituted into “d” shown in the above equation 1. The following Expression 2 is an expression in which “d” is not used in place of “d” in Expression 1.
Y = (X + X × coefficient c1 × coefficient a1) × coefficient b1 + coefficient c1 × coefficient b1 Equation 2
Here, when X = Y, the coefficient c1 is expressed by the following expression 3.
Coefficient c1 = (1−coefficient b1) / (coefficient a1 × coefficient b1 + coefficient b1) Equation 3
That is, the distortion waveform generator 2 is configured as shown in FIG. 5 and the coefficient c1 is set to the value shown in Equation 3, so that the output signal Y can follow the input signal X. That is, the distortion waveform generation unit 2 can function as an APF.

また、乗算器23で乗算が行われる都度、その結果の値を遅延素子24に入力することで、遅延素子24にその時点の値が保持される。これにより、アナログ回路のLPFにおける、コンデンサに電圧をチャージする機能が実現される。   Each time multiplication is performed by the multiplier 23, the value of the result is input to the delay element 24, and the value at that time is held in the delay element 24. As a result, the function of charging the voltage to the capacitor in the LPF of the analog circuit is realized.

歪波形生成部2をこのように構成し、演算を行うことにより、非常に単純な計算で、かつ4回程度の非常に少ない乗算回数で出力信号Yを得ることが可能となる。   By configuring the distortion waveform generation unit 2 in this way and performing the calculation, it is possible to obtain the output signal Y with a very simple calculation and a very small number of multiplications of about four times.

また、本実施の形態例では、上述したように、入力信号の値Xが出力信号の値Yに等しいか大きい(X≧Y)場合にはAPFが適用され、入力信号の値Xが出力信号の値Yより小さい(X<Y)場合にはLPFが適用される。これにより、入力信号の波形の傾きが上向きの場合には入力信号の波形に追従した波形が出力され、下向きの場合に緩やかな下向きの包絡状の波形になる。すなわち、入力信号の波形に応じた波形を有する歪波形が生成される。   In this embodiment, as described above, when the value X of the input signal is equal to or larger than the value Y of the output signal (X ≧ Y), APF is applied, and the value X of the input signal is changed to the output signal. If the value is smaller than Y (X <Y), LPF is applied. Thereby, when the slope of the waveform of the input signal is upward, a waveform that follows the waveform of the input signal is output, and when it is downward, the waveform becomes a gentle downward envelope. That is, a distorted waveform having a waveform corresponding to the waveform of the input signal is generated.

ここで、他の手法で入力信号の波形に応じた波形を有する歪波形を生成する場合と、本実施の形態例による手法で歪波形を生成する場合とを比較する。他の手法としては、ピークホールド処理によって入力信号の歪波形を検出する例を検討してみる。ピークホールド処理をデジタル信号処理で実現する手段としては、一般に「ヒルベルト変換」がよく知られている。   Here, a case where a distorted waveform having a waveform corresponding to the waveform of the input signal is generated by another method is compared with a case where a distorted waveform is generated by the method according to the present embodiment. As another method, consider an example in which a distortion waveform of an input signal is detected by peak hold processing. As a means for realizing the peak hold processing by digital signal processing, “Hilbert transform” is generally well known.

図6は、ヒルベルト変換を用いて検出された入力信号の歪波形を、入力信号の波形に重畳して示した図である。図6中の実線で示す波形が入力信号の波形(入力波形)であり、破線で示す波形が生成された歪波形の波形(出力波形)である。図6の横軸は時間を示し、縦軸は信号の振幅のレベルを示す。   FIG. 6 is a diagram showing a distortion waveform of the input signal detected using the Hilbert transform superimposed on the waveform of the input signal. The waveform shown by the solid line in FIG. 6 is the waveform of the input signal (input waveform), and the waveform of the distortion waveform (output waveform) generated by the waveform shown by the broken line. In FIG. 6, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the level of signal amplitude.

図6に示すように、ヒルベルト変換を用いて生成された歪波形は、入力信号の高い周波数成分にも追従していることが分かる。この高い周波数成分の中には、音響信号の補間には必要のない成分も含まれており、このような不要な高周波成分を用いて音響信号の補間を行った場合には、その部分が異音として認知される。すなわち、再生される音声の音質が劣化してしまうことになる。   As shown in FIG. 6, it can be seen that the distortion waveform generated using the Hilbert transform also follows the high frequency component of the input signal. This high frequency component includes a component that is not necessary for the interpolation of the acoustic signal, and when such an unnecessary high frequency component is used for the interpolation of the acoustic signal, the portion is different. Perceived as sound. That is, the sound quality of the reproduced voice is deteriorated.

一方、図7に示すように、本実施の形態例による手法で検出された歪波形においては、下向きの包絡線が出力される区間では、楕円で囲った部分に現れているような高い周波数成分が除去される。これにより、音響信号の補間の対象に余分な高い周波数成分が含まれてしまうことがなくなり、音響信号の補間に必要な高調波のみを容易に効率よく取り出せるようになる。   On the other hand, as shown in FIG. 7, in the distortion waveform detected by the method according to the present embodiment, a high frequency component that appears in a portion surrounded by an ellipse in a section where a downward envelope is output. Is removed. As a result, an excessively high frequency component is not included in the interpolation target of the acoustic signal, and only the harmonics necessary for the interpolation of the acoustic signal can be easily and efficiently extracted.

また、本実施の形態例では、入力信号の波形の傾きに応じてAPFとLPFを切り替えることによって、異なった伝達特性のフィルタを交互に施した信号を生成している。よって、この波形が下向きの場合、包絡している箇所においても、入力信号の波形に応じた周波数応答を示した歪波形が出力される。例えば、図7において破線の楕円で囲った2つの箇所においては、対応する入力信号の振幅が増大していることを受けて、歪波形もそれと連動した波形となっていることが分かる。   Further, in the present embodiment, a signal in which filters having different transfer characteristics are alternately applied is generated by switching between APF and LPF according to the slope of the waveform of the input signal. Therefore, when this waveform is downward, a distorted waveform indicating a frequency response corresponding to the waveform of the input signal is output even at the enveloped portion. For example, it can be seen that in two places surrounded by a broken-line ellipse in FIG. 7, the amplitude of the corresponding input signal is increased, and the distorted waveform is a waveform linked to it.

なお、図7は入力信号の周波数が低い場合の歪波形を示したグラフであるが、高い周波数の入力信号が入力された場合にも、入力信号の波形に応じた周波数応答を示した歪波形が出力される。図8に、高い周波数の入力信号から生成した歪波形(出力波形)を入力信号の波形(入力波形)に重畳して示した図を示す。図8中の実線で示す波形が入力端子1から入力される原信号の波形(入力波形)であり、破線で示す波形が歪波形生成部2で生成される歪波形(出力波形)である。図2の横軸は時間を示し、縦軸は信号の振幅のレベルを示す。図8に示す、高い周波数を有する信号を処理する場合の例においても、入力信号の値が増加している区間では入力信号に追従し、入力信号の値が減少する区間では緩やかに下向きに包絡する歪波形が生成されることが分かる。   FIG. 7 is a graph showing a distorted waveform when the frequency of the input signal is low. Even when a high-frequency input signal is input, the distorted waveform showing a frequency response according to the waveform of the input signal. Is output. FIG. 8 shows a diagram in which a distortion waveform (output waveform) generated from an input signal having a high frequency is superimposed on the waveform (input waveform) of the input signal. The waveform indicated by the solid line in FIG. 8 is the waveform (input waveform) of the original signal input from the input terminal 1, and the waveform indicated by the broken line is the distortion waveform (output waveform) generated by the distortion waveform generation unit 2. The horizontal axis in FIG. 2 indicates time, and the vertical axis indicates the level of signal amplitude. Even in the case of processing a signal having a high frequency as shown in FIG. 8, the envelope follows the input signal in a section where the value of the input signal is increasing, and gently envelopes downward in a section where the value of the input signal decreases. It can be seen that a distorted waveform is generated.

上述した本実施の形態例によれば、入力信号の波形の傾きに応じてAPFとLPFを切り替えるという単純な手法で、入力信号の高調波を生成することができる。このとき生成される高調波は、入力信号にフィルタを通して得られるものであるため、入力信号に応じた周波数応答を示したものとなる。したがって、このようにして生成された高調波から抽出された信号が原信号に加算されることで、より自然な音響信号の補間が実現される。   According to the above-described embodiment, the harmonics of the input signal can be generated by a simple method of switching between APF and LPF according to the slope of the waveform of the input signal. Since the harmonics generated at this time are obtained by filtering the input signal, the frequency response corresponding to the input signal is shown. Therefore, the signal extracted from the harmonics generated in this way is added to the original signal, thereby realizing a more natural interpolation of the acoustic signal.

また、上述した本実施の形態例によれば、下向きの包絡線が出力される区間では、原信号が有する高い周波数成分が除去されるため、音響信号の補間の対象に余分な高い周波数成分が含まれてしまうことがなくなる。すなわち、音響信号の補間に必要な高調波のみを容易に効率よく取り出せるようになる。   Further, according to the above-described embodiment, in the section where the downward envelope is output, the high frequency component of the original signal is removed, so that an extra high frequency component is added to the target of the acoustic signal interpolation. It will not be included. That is, only the harmonics necessary for the interpolation of the acoustic signal can be easily and efficiently extracted.

また、上述した本実施の形態例によれば、一次のIIRフィルタを用いた非常に簡単なロジックで入力信号の歪波形を生成することができるため、演算量を4回程度の非常に少ない量とすることができる。これに対して、例えば、上述したヒルベルト変換によって入力信号の歪波形を検出する場合には、本発明で得られる結果と同様の結果を得るためには、約80次の演算が必要となる。ヒルベルト変換が、FIRフィルタをベースとしたフィルタであるためである。   Further, according to the above-described embodiment, the distortion waveform of the input signal can be generated with a very simple logic using the first-order IIR filter, so that the calculation amount is an extremely small amount of about four times. It can be. On the other hand, for example, when the distortion waveform of the input signal is detected by the above-described Hilbert transform, about 80th order calculation is required to obtain the same result as that obtained by the present invention. This is because the Hilbert transform is a filter based on the FIR filter.

このため、特に小型の機器において、処理回路(CPU)を同機器が行う他の機能(映像表示等)と併用する場合などに、処理回路の負荷が増大する問題が生じる。また、処理回路の負荷が増大することで、消費電力も増大してしまう。さらに、このような問題を解消するための対策を講じることで、製造コストも増大する。本実施の形態例によれば、非常に少ない演算量で音響信号補間用の高調波を生成できるため、製造コスト及び消費電力の削減が可能となり、組み込み機器等への搭載も行い易くなる。   For this reason, particularly in a small-sized device, when the processing circuit (CPU) is used in combination with other functions (video display or the like) performed by the device, there arises a problem that the load on the processing circuit increases. In addition, the power consumption increases as the load on the processing circuit increases. Furthermore, manufacturing costs increase by taking measures to solve such problems. According to the present embodiment, since harmonics for acoustic signal interpolation can be generated with a very small amount of calculation, it is possible to reduce manufacturing costs and power consumption, and it is easy to mount on embedded devices.

なお、本実施の形態例のように歪波形生成部2をDSPで構成した場合には、上述した歪波形の生成処理はソフトウェア上で実現することができるが、本発明は、これに限定されない。上述した歪波形の各算出工程の処理回路をハードウェア(アナログ回路)で構成してもよい。   When the distortion waveform generation unit 2 is configured by a DSP as in the present embodiment, the above-described distortion waveform generation processing can be realized on software, but the present invention is not limited to this. . The processing circuit for each distortion waveform calculation step described above may be configured by hardware (analog circuit).

1…入力端子、2…歪波形生成部、3…バンドパスフィルタ(BPF)、4…遅延回路、5…加算器、6…出力端子、10…音響信号処理装置、21…加算器、22,23…乗算器、24…遅延素子、25,26…乗算器、27…加算器、28…比較器、29…選択部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Input terminal, 2 ... Distortion waveform generation part, 3 ... Band pass filter (BPF), 4 ... Delay circuit, 5 ... Adder, 6 ... Output terminal, 10 ... Acoustic signal processing apparatus, 21 ... Adder, 22, 23 ... Multiplier, 24 ... Delay element, 25,26 ... Multiplier, 27 ... Adder, 28 ... Comparator, 29 ... Selection unit

Claims (7)

入力端子に供給される原信号の波形の傾斜が上向きである期間は前記原信号の波形に追従する波形を出力し、前記原信号の波形の傾斜が下向きである期間は、前記原信号のうちの所定の高い周波数を含まない信号による波形を出力することによって、歪波形を生成する歪波形生成部と、
前記歪波形生成部で生成された歪波形から所定の周波数帯域の信号を前記原信号の高調波として抽出する高調波抽出部と、
前記高調波抽出部で取り出された前記高調波を、前記入力端子に供給される原信号に加算する加算器とを有する
音響信号処理装置。
During the period when the slope of the waveform of the original signal supplied to the input terminal is upward, a waveform that follows the waveform of the original signal is output, and during the period when the slope of the waveform of the original signal is downward, A distortion waveform generator that generates a distortion waveform by outputting a waveform of a signal that does not include a predetermined high frequency of
A harmonic extraction unit that extracts a signal of a predetermined frequency band as a harmonic of the original signal from the distortion waveform generated by the distortion waveform generation unit;
An acoustic signal processing apparatus comprising: an adder that adds the harmonics extracted by the harmonic extraction unit to an original signal supplied to the input terminal.
前記歪波形生成部は、
オールパスフィルタとローパスフィルタの両方のフィルタ特性を備える
請求項1に記載の音響信号処理装置。
The distortion waveform generation unit
The acoustic signal processing device according to claim 1, comprising filter characteristics of both an all-pass filter and a low-pass filter.
前記ローパスフィルタは、IIRフィルタで構成される
請求項2に記載の音響信号処理装置。
The acoustic signal processing device according to claim 2, wherein the low-pass filter includes an IIR filter.
前記オールパスフィルタは、前記IIRフィルタに、前記歪波形生成部からの出力信号の値を前記歪波形生成部への入力信号の値に追従させる係数が設定された乗算器を足して構成される
請求項3に記載の音響信号処理装置。
The all-pass filter is configured by adding, to the IIR filter, a multiplier in which a coefficient for causing the value of the output signal from the distortion waveform generation unit to follow the value of the input signal to the distortion waveform generation unit is set. Item 4. The acoustic signal processing device according to Item 3.
前記歪波形生成部は、
当該歪波形生成部に入力される入力信号と、入力される信号に第1の係数を乗算する第1の乗算器から出力された信号とを加算する第1の加算器と、
当該歪波形生成部に入力される入力信号に第2の係数を乗算する第2の乗算器と、
前記第2の乗算器から出力された信号、又は前記第1の加算器から出力された信号に所定の遅延を加える遅延素子と、
前記第1の加算器から出力された信号に第3の係数を乗算する第3の乗算器と、
前記第1の加算器から出力されて前記遅延素子によって遅延が加えられた信号、又は前記第2の乗算器から出力された信号に第3の係数を乗算する第4の乗算器と、
第4の乗算器から出力された信号と、前記第3の乗算器から出力された信号とを加算する第2の加算器と
前記第2の加算器から出力された出力信号の値と、当該歪波形生成部に入力される入力信号の値とを比較する比較器と、
前記遅延素子から出力された信号と、前記第2の乗算器から出力された信号のうちいずれか一方の信号を選択して、前記第1の乗算器と、前記第4の乗算器の両方に出力する選択部とを備える
請求項3に記載の音響信号処理装置。
The distortion waveform generation unit
A first adder that adds an input signal input to the distortion waveform generation unit and a signal output from a first multiplier that multiplies the input signal by a first coefficient;
A second multiplier that multiplies an input signal input to the distortion waveform generation unit by a second coefficient;
A delay element that adds a predetermined delay to the signal output from the second multiplier or the signal output from the first adder;
A third multiplier for multiplying the signal output from the first adder by a third coefficient;
A fourth multiplier that multiplies a signal output from the first adder and delayed by the delay element, or a signal output from the second multiplier by a third coefficient;
A second adder for adding the signal output from the fourth multiplier and the signal output from the third multiplier; a value of the output signal output from the second adder; A comparator that compares the value of the input signal input to the distortion waveform generator;
Either one of the signal output from the delay element and the signal output from the second multiplier is selected, and both the first multiplier and the fourth multiplier are selected. The acoustic signal processing apparatus according to claim 3, further comprising: a selection unit that outputs.
前記比較器によって前記入力信号の値が前記出力信号の値以上であると判定された場合は、前記第2の乗算器から出力された信号を前記選択部が選択され、前記第2の乗算器から出力された信号が前記遅延素子に記憶され、前記比較器によって前記入力信号の値が前記出力信号の値より未満であると判定された場合は、前記選択部によって、前記遅延素子から出力された信号が選択され、
前記第2の乗算器に設定される前記第2の係数は、以下の式で表される
第2の係数=(1−第3の係数)/(第1の係数×第3の係数+第3の係数)
請求項3に記載の音響信号処理装置。
When the comparator determines that the value of the input signal is greater than or equal to the value of the output signal, the selection unit selects the signal output from the second multiplier, and the second multiplier The signal output from the delay element is stored in the delay element, and when the comparator determines that the value of the input signal is less than the value of the output signal, the selection unit outputs the signal from the delay element. Selected signal,
The second coefficient set in the second multiplier is expressed by the following formula: second coefficient = (1−third coefficient) / (first coefficient × third coefficient + second Coefficient of 3)
The acoustic signal processing apparatus according to claim 3.
入力端子に供給される原信号の波形の傾斜が上向きである期間は前記原信号の波形に追従する波形を出力し、前記原信号の波形の傾斜が下向きである期間は、前記原信号のうちの所定の高い周波数を含まない信号による波形を出力することによって、歪波形を生成するステップと、
前記歪波形から所定周波数帯域の信号を抽出するステップと、
前記抽出された信号を、前記入力端子に供給される原信号に加算するステップとを含む
音響信号処理方法。
During the period when the slope of the waveform of the original signal supplied to the input terminal is upward, a waveform that follows the waveform of the original signal is output, and during the period when the slope of the waveform of the original signal is downward, Generating a distorted waveform by outputting a waveform of a signal that does not include a predetermined high frequency of
Extracting a signal of a predetermined frequency band from the distortion waveform;
Adding the extracted signal to an original signal supplied to the input terminal.
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