JP2014072775A - 音信号出力装置、音信号出力方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ミッシングファンダメンタル現象を用い、デジタルクリップ発生による音質悪化を防止する音信号出力装置、音信号出力方法及びコンピュータプログラムの提供を目的とする。
【解決手段】音信号出力装置は、入力された音信号からハーモニクス信号を生成する。生成したハーモニクス信号を入力された音信号に加算する前に、入力された音信号と生成したハーモニクス信号とをスペクトル変換して同一周波数同士で加算する。加算結果が所定閾値を超える場合には、所定閾値を超えないようにハーモニクス信号を修正し、修正後のハーモニクス信号を入力された音信号に加算して出力する。
【選択図】図５

Description

本発明は、ミッシングファンダメンタル現象を用いた音信号出力装置、音信号出力方法及びコンピュータプログラムに関する。

スピーカから生じる音は、スピーカの再生能力により音質が大きく左右される。ところが、薄型テレビジョン受信機などで採用されるスピーカは、スピーカ自体の厚み、振動板の直径などが筐体の大きさにより制限されるため、低音の再生能力が低くなる傾向にある。

低音の再生能力を補う技術として、ミッシングファンダメンタル現象を利用することが知られている。ミッシングファンダメンタル現象とは、周波数の異なる２つの音を再生した場合に、実際には再生されていないその差分の周波数の音が人間に知覚されるという現象である。例えば、１００Ｈｚに対する再生能力がないスピーカを用いる場合、１００Ｈｚ（基音）の値を数倍にした倍音として２００Ｈｚおよび３００Ｈｚを用い、複数の倍音からなる高調波を再生することにより、実際には再生できない１００Ｈｚが再生されているように人間に知覚されることになる。１００Ｈｚ以下の音域に対する再生能力がないスピーカを用いる場合、１００Ｈｚに応じた高調波と１００Ｈｚ以下の音域それぞれに応じた高調波との複合からなるハーモニクスを再生することにより、実際には再生できない１００Ｈｚ以下の音域が再生されているように人間に知覚されることになる。このように、ミッシングファンダメンタル現象を用いて疑似低音を再生することにより、スピーカの低音再生能力を補っている（例えば、特許文献１）。

特開２０１０−１２４０１６号公報

ミッシングファンダメンタル現象を用いてスピーカの低音再生能力を補う場合、入力された音信号からスピーカが再生不可能な低音の音信号（最低共振周波数Ｆ０より低い音域の音信号）をローパスフィルタで抽出し、抽出した音信号に基づいた高周波のハーモニクスを生成し、生成したハーモニクスを入力された音信号に加算した加算信号を生成し、生成した加算信号を再生する。

しかしながら生成した加算信号には、ある周波数での値がデジタル処理可能な閾値を超える場合が考えられる。デジタル処理可能な閾値を超えた周波数に対しては、適切な音を再生することができない。したがって、デジタル処理可能な閾値を超えた周波数に起因して、再生した音に歪みが生じることになる。つまり、いわゆるデジタルクリップが発生することにより、音質が悪化することになる。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであって、ミッシングファンダメンタル現象を用いてスピーカの低音再生能力を補う場合にもデジタルクリップに起因する再生音の歪みを低減する音信号出力装置、音信号出力方法及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。

本発明に係る音信号出力装置は、音信号を入力する入力部を有し、入力された音信号に処理を施して出力する音信号出力装置において、該入力部に入力された音信号から、所定周波数より低い周波数を有する低域信号を抽出する抽出部と、該抽出部により抽出された低域信号の全周波数に応じたハーモニクス信号を生成する生成部と、前記入力部に入力した音信号と前記生成部が生成したハーモニクス信号とをスペクトルに変換して同一周波数同士で加算した複数の加算スペクトルを生成するスペクトル加算部と、該スペクトル加算部が生成した各周波数の加算スペクトルが所定閾値を超えるか否か判定する判定部と、該判定部が所定閾値を超えると判定した加算スペクトルが前記所定閾値を超えない値に修正する係数を算出する算出部と、該算出部が算出した係数を前記生成部が生成したハーモニクス信号の前記所定閾値を超えると判定した周波数に対して乗算する乗算部と、該乗算部が乗算した後のハーモニクス信号と前記入力部に入力した音信号とを加算した加算信号を生成する加算信号生成部と、該加算信号生成部が生成した加算信号を出力する出力部とを備えることを特徴とする。

上述の音信号出力装置では、生成したハーモニクス信号を入力した音信号に加算する前に、入力した音信号と生成したハーモニクス信号とをスペクトル変換して同一周波数同士で加算する。加算結果が所定閾値を超える場合には、所定閾値を超えないようにする係数を算出する。算出した係数を用いてハーモニクス信号を修正し、修正後のハーモニクス信号を入力した音信号に加算して出力する。

また、本発明に係る音信号出力装置は、前記入力部が、左チャンネル用の音信号と右チャンネル用の音信号とを入力するようにしてあり、前記算出部は、左チャンネル用の係数と右チャンネル用の係数とを算出するようにしてあり、該算出部が算出した同一周波数に対する左チャンネル用の係数と右チャンネル用の係数のうち、大きい方の係数を選択する選択部を備え、前記乗算部は、該選択部が選択した係数を乗算に用いるようにしてあることを特徴とする。

上述の音信号出力装置では、左チャンネル用の音信号と右チャンネル用の音信号とを入力する。それぞれの音信号に対して係数を算出し、同一周波数に対して算出した係数のうち大きい方の係数を用いて両音信号に対するハーモニクス信号を修正する。

本発明に係る音信号出力方法は、入力した音信号に処理を施して出力する音信号出力方法において、入力した前記音信号から、所定周波数より低い周波数を有する低域信号を抽出し、抽出した低域信号の全周波数に応じたハーモニクス信号を生成し、入力した前記音信号と生成した前記ハーモニクス信号とをスペクトルに変換して同一周波数同士で加算した複数の加算スペクトルを生成し、生成した各周波数の加算スペクトルが所定閾値を超えるか否か判定し、所定閾値を超えると判定した加算スペクトルがある場合、前記所定閾値を超えない値に該加算スペクトルを修正する係数を算出し、算出した前記係数を生成した前記ハーモニクス信号の前記所定閾値を超えると判定した周波数に対して乗算し、乗算した後のハーモニクス信号と入力した前記音信号とを加算した加算信号を生成し、生成した前記加算信号を出力することを特徴とする。

上述の音信号出力方法では、生成したハーモニクス信号を入力した音信号に加算する前に、入力した音信号と生成したハーモニクス信号とをスペクトル変換して同一周波数同士で加算する。加算結果が所定閾値を超える場合には、所定閾値を超えないようにする係数を算出する。算出した係数を用いてハーモニクス信号を修正し、修正後のハーモニクス信号を入力した音信号に加算して出力する。

また、本発明に係る音信号出力方法は、入力した前記音信号として、左チャンネル用の音信号と右チャンネル用の音信号とを入力するようにしてあり、前記係数の算出に対して、左チャンネル用の係数と右チャンネル用の係数とを算出するようにしてあり、同一周波数に対して算出した左チャンネル用の係数と右チャンネル用の係数のうち、大きい方の係数を選択し、選択した大きい方の係数を乗算に用いるようにしてあることを特徴とする。

上述の音信号出力方法では、左チャンネル用の音信号と右チャンネル用の音信号とを入力する。それぞれの音信号に対して係数を算出し、同一周波数に対して算出した係数のうち大きい方の係数を用いて両音信号に対するハーモニクス信号を修正する。

本発明に係るコンピュータプログラムは、入力した音信号をコンピュータに処理及び出力させるコンピュータプログラムにおいて、入力した前記音信号から、所定周波数より低い周波数を有する低域信号を抽出し、抽出した低域信号の全周波数に応じたハーモニクス信号を生成し、入力した前記音信号と生成した前記ハーモニクス信号とをスペクトルに変換して同一周波数同士で加算した複数の加算スペクトルを生成し、生成した各周波数の加算スペクトルが所定閾値を超えるか否か判定し、所定閾値を超えると判定した加算スペクトルがある場合、前記所定閾値を超えない値に該加算スペクトルを修正する係数を算出し、算出した前記係数を生成した前記ハーモニクス信号の前記所定閾値を超えると判定した周波数に対して乗算し、乗算した後のハーモニクス信号と入力した前記音信号とを加算した加算信号を生成し、生成した前記加算信号を出力することを特徴とする。

上述のコンピュータプログラムでは、生成したハーモニクス信号を入力した音信号に加算する前に、入力した音信号と生成したハーモニクス信号とをスペクトル変換して同一周波数同士で加算する。加算結果が所定閾値を超える場合には、所定閾値を超えないようにする係数を算出する。算出した係数を用いてハーモニクス信号を修正し、修正後のハーモニクス信号を入力した音信号に加算して出力する。

また、本発明に係るコンピュータプログラムは、入力した前記音信号として、左チャンネル用の音信号と右チャンネル用の音信号とを入力するようにしてあり、前記係数の算出に対して、左チャンネル用の係数と右チャンネル用の係数とを算出するようにしてあり、同一周波数に対して算出した左チャンネル用の係数と右チャンネル用の係数のうち、大きい方の係数を選択し、選択した大きい方の係数を乗算に用いるようにしてあることを特徴とする。

上述のコンピュータプログラムでは、左チャンネル用の音信号と右チャンネル用の音信号とを入力する。それぞれの音信号に対して係数を算出し、同一周波数に対して算出した係数のうち大きい方の係数を用いて両音信号に対するハーモニクス信号を修正する。

本発明にあっては、生成したハーモニクス信号を入力した音信号に加算する前に、それぞれの音信号をスペクトル変換して同一周波数同士で加算し、加算結果がデジタル処理可能閾値を超えるか否か判定する。また、デジタル処理可能閾値を超える場合には係数を用いてハーモニクス信号を修正した後に入力した音信号に加算する。よって、デジタルクリップを引き起こす閾値を超える音信号が出力されることを防止し得る。つまり、ミッシングファンダメンタル現象を用いてスピーカの低音再生能力を補う場合にも、デジタルクリップに起因する再生音の歪み低減を実現し得る。

本発明に係る音信号出力装置の一例であるテレビジョン受信機を示す模式図である。 テレビジョン受信機の一構成例を示したブロック図である。 音信号処理部の一構成例を示したブロック図である。 音信号処理部の処理を説明する説明図である。 音信号処理部が行う処理手順を示すフローチャートである。 音信号処理部の一構成例を示したブロック図である。 音信号処理部が行う処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の一例について、その実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明に係る音信号出力装置の一例であるテレビジョン受信機１を示す模式図である。図２は、テレビジョン受信機１の一構成例を示したブロック図である。テレビジョン受信機１は制御部１０、映像／音入力部１１、チューナ部１２、ＡＶスイッチ１３、映像信号処理部１４、音信号処理部１５、表示部１６、及びスピーカ１７を備える。

制御部１０は、中央処理装置（Central Processing Unit：ＣＰＵ）、記憶媒体（Read Only Memory：ＲＯＭ）、メモリ（Random Access Memory：ＲＡＭ）などを備えたマイクロコンピュータからなり、テレビジョン受信機１の各構成部に制御信号を与えて各構成部の動作を制御する。

映像／音入力部１１は、各種外部装置から出力された映像信号及び音信号が入力される入力インタフェースであり、入力された映像信号及び音信号をＡＶスイッチ１３へ与える。外部装置は、例えば、衛星放送チューナ、ケーブルテレビチューナ、ＩＰ放送チューナなどのチューナで構成される。

チューナ部１２は、アンテナＡで受信した放送信号を増幅して特定チャンネルの信号を選択し、データ信号をＡＶスイッチ１３に与える。

ＡＶスイッチ１３は、映像／音入力部１１から与えられた映像信号及び音信号、又はチューナ部１２から与えられたデータ信号のいずれかを選択し、選択した映像信号及び音信号又はデータ信号を映像信号処理部１４または音信号処理部１５へ出力する。

映像信号処理部１４は、ＡＶスイッチ１３から出力された映像信号又はデータ信号に基づいて映像を生成し、生成した映像を表示部１６に表示させる。

音信号処理部１５は、ＡＶスイッチ１３から出力された音信号又はデータ信号に処理を施してスピーカ１７に出力する。音信号処理部１５は、テレビジョン受信機１が有する記憶部（不図示）に記憶したプログラム、またはテレビジョン受信機１に接続される記録媒体（不図示）に記録されたプログラムに基づいて、信号に対する処理を実行する。音信号処理部１５の詳細な構成、処理の内容については後述する。

表示部１６は、液晶パネルで構成してあり、映像信号処理部１４が生成した映像を表示する。プラズマディスプレイパネル、有機ＥＬパネルなどを用いて構成してもよい。

スピーカ１７は、電気信号を物理振動に変えて音を生み出す左右のスピーカからなり、音信号処理部１５から与えられた信号に基づいて、音を再生する。テレビジョン受信機１の筐体サイズに起因する制限を受けることにより、所定の周波数（最低共振周波数Ｆ０）より低周波数の信号に対して音を再生することができない。

図３は、音信号処理部１５の一構成例を示したブロック図である。音信号処理部１５は、左音信号入力セクション２１Ｌ、右音信号入力セクション２１Ｒ、ローパスフィルタセクション２２、ハーモニクス信号生成セクション２３、高速フーリエ変換セクション２４、フィルタ係数生成セクション２５、ゲインフィルタセクション２６、遅延回路セクション２７、左音信号出力セクション２８Ｌ、及び右音信号出力セクション２８Ｒを備える。

左音信号入力セクション２１Ｌは、ＡＶスイッチ１３から出力された左のスピーカ１７に対する音信号又はデータ信号を入力する。右音信号入力セクション２１Ｒは、ＡＶスイッチ１３から出力された右のスピーカ１７に対する音信号又はデータ信号を入力する。入力された信号は、ローパスフィルタセクション２２および遅延回路セクション２７に与えられる。

ローパスフィルタセクション２２は、左音信号入力セクション２１Ｌから入力された音信号又はデータ信号から、最低共振周波数Ｆ０より低い周波数の音信号を抽出する。また、右音信号入力セクション２１Ｒから入力された音信号又はデータ信号から、最低共振周波数Ｆ０より低い周波数の音信号を抽出する。抽出した音信号は、ハーモニクス信号生成セクション２３に与えられる。

ハーモニクス信号生成セクション２３は、左音信号入力セクション２１Ｌから入力された音信号又はデータ信号から抽出した音信号の各周波数に応じた複数の倍音からなる高調波信号を生成し、抽出した音信号の全周波数に対して生成した複数の高調波信号からなる左のスピーカ１７用のハーモニクス信号を生成する。同様に、右音信号入力セクション２１Ｒから入力された音信号又はデータ信号から抽出した音信号の各周波数に応じた複数の倍音からなる高調波信号を生成し、抽出した音信号の全周波数に対して生成した複数の高調波信号からなる右のスピーカ１７用のハーモニクス信号を生成する。ハーモニクス信号の生成に際して、半波整流処理・クリップ処理などを施してもよい。ハーモニクス信号を生成することにより、スピーカ１７が再生不可能な低音に対する疑似低音をミッシングファンダメンタル現象に基づいて生成できるようになる。

高速フーリエ変換セクション２４は、左音信号入力セクション２１Ｌに入力された信号、右音信号入力セクション２１Ｒに入力された信号、並びにハーモニクス信号生成セクション２３が生成した左のスピーカ１７用および右のスピーカ１７用のハーモニクス信号に対して高速フーリエ変換を行いスペクトル信号に変換し、フィルタ係数生成セクション２５に与える。

フィルタ係数生成セクション２５は、左音信号入力セクション２１Ｌに入力された信号から変換されたスペクトル信号と左のスピーカ用のハーモニクス信号から変換されたスペクトル信号とを同一周波数同士で加算し、各周波数の加算スペクトル信号の値が音信号処理部１５におけるデジタル処理可能閾値を超えるか否か判定する。加算スペクトル信号の値が閾値を超える場合、その周波数に対して、加算スペクトル信号の値が閾値を超えない範囲に修正する左のスピーカ用の係数を生成する。また、右音信号入力セクション２１Ｒに入力された信号から変換されたスペクトル信号と右のスピーカ用のハーモニクス信号から変換されたスペクトル信号とを同一周波数同士で加算し、各周波数の加算スペクトル信号の値が音信号処理部１５におけるデジタル処理可能閾値を超えるか否か判定する。加算スペクトル信号の値が閾値を超える場合、その周波数に対して、加算スペクトル信号の値が閾値を超えない範囲に修正する右のスピーカ用の係数を生成する。

ゲインフィルタセクション２６は、生成した左のスピーカ１７用の係数を左のスピーカ１７用のハーモニクス信号における閾値を超えた周波数に対して乗算する。また、生成した右のスピーカ１７用の係数を右のスピーカ１７用のハーモニクス信号における閾値を超えた周波数に対して乗算する。

遅延回路セクション２７は、左音信号入力セクション２１Ｌに入力された信号とゲインフィルタセクション２６から与えられる乗算後の左スピーカ１７用ハーモニクス信号とが適切に加算されるように、左音信号入力セクション２１Ｌに入力された信号に遅延時間を生じる。また、右音信号入力セクション２１Ｒに入力された信号とゲインフィルタセクション２６から与えられる乗算後の右スピーカ１７用ハーモニクス信号とが適切に加算されるように、右音信号入力セクション２１Ｒに入力された信号に遅延時間を生じる。

左音信号出力セクション２８Ｌは、左音信号入力セクション２１Ｌに入力された信号と係数が乗算された左スピーカ１７用ハーモニクス信号とが加算された加算信号を、左のスピーカ１７に出力する。右音信号出力セクション２８Ｒは、右音信号入力セクション２１Ｒに入力された信号と係数が乗算された右スピーカ１７用ハーモニクス信号とが加算された加算信号を、右のスピーカ１７に出力する。

図４は、音信号処理部１５の処理を説明する説明図である。ハーモニクス信号生成セクション２３が半波整流処理を用いる一例について、ハーモニクス信号生成セクション２３に入力される前後の信号状態を概念的に示してある。図４のＡは、ハーモニクス信号生成セクション２３に入力される前の信号について、振幅値と時間軸との関係を示している。図４のＢは、ハーモニクス信号生成セクション２３に入力される前の信号について、ゲイン値と周波数軸との関係を示している。図４のＣは、ハーモニクス信号生成セクション２３に入力された後の信号について、振幅値と時間軸との関係を示している。図４の例では、ハーモニクス信号生成セクション２３に入力される前後で全波整流が半波整流に変化しているが、各時間における信号の振幅に大きな違いは見られない。図４のＤは、ハーモニクス信号生成セクション２３に入力された後の信号について、ゲイン値と周波数軸との関係を示している。振幅値と時間軸との関係で入力前後の振幅に大きな違いが見られなかったが、ゲイン値（スペクトル）が大きく異なることになる周波数が見られる。生成したハーモニクス信号において、ある周波数のゲイン値が大きくなった場合、生成したハーモニクス信号が加算された加算信号において、その周波数のゲイン値がデジタル処理可能な閾値を超える事態が生じ得る。音信号処理部１５は、上述の構成により、生成したハーモニクス信号のスペクトルを周波数ごとに修正することが可能となる。つまり、時間軸の振幅に基づいて処理を行うのではなく、周波数軸のスペクトルに基づいて処理を行うため、デジタルクリップに起因する音歪みの低減が可能となる。図４の例では、Ｄにある１００Ｈｚ、２００Ｈｚ、及び４００Ｈｚそれぞれのゲイン値を修正することになる。

図５は、音信号処理部１５が行う処理手順を示すフローチャートである。音信号処理部１５は、左音信号入力セクション２１Ｌ及び右音信号入力セクション２１Ｒから信号を入力する（Ｓ１０１）。

音信号処理部１５は、入力された信号をローパスフィルタセクション２２に与え、最低共振周波数Ｆ０より低い周波数の音信号を左音信号入力セクション２１Ｌに入力された信号から抽出する。また、最低共振周波数Ｆ０より低い周波数の音信号を右音信号入力セクション２１Ｒに入力された信号から抽出する（Ｓ１０２）。音信号処理部１５は、抽出した音信号をハーモニクス信号生成セクション２３に与え、左スピーカ１７用のハーモニクス信号と右スピーカ１７用のハーモニクス信号とを生成する（Ｓ１０３）。

音信号処理部１５は、左音信号入力セクション２１Ｌに入力された信号と右音信号入力セクション２１Ｒに入力された信号と生成した左スピーカ１７用のハーモニクス信号と生成したと右スピーカ１７用のハーモニクス信号とを高速フーリエ変換セクション２４に与え、それぞれの信号をスペクトル信号に変換する（Ｓ１０４）。音信号処理部１５は、変換されたスペクトル信号をフィルタ係数生成セクション２５に与え、左音信号入力セクション２１Ｌに入力された信号から変換されたスペクトル信号と左スピーカ１７用のハーモニクス信号から変換されたスペクトル信号とを同一周波数同士で加算し、各周波数の加算スペクトル信号の値が音信号処理部１５でデジタル処理可能な閾値を超えるか否か判定する。また、右音信号入力セクション２１Ｒに入力された信号から変換されたスペクトル信号と右スピーカ１７用のハーモニクス信号から変換されたスペクトル信号とを同一周波数同士で加算し、各周波数の加算スペクトル信号の値が音信号処理部１５でデジタル処理可能な閾値を超えるか否か判定する（Ｓ１０５）。加算スペクトル信号の値が閾値を超える場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、その周波数に対して、加算スペクトル信号の値が閾値を超えない範囲に修正する左スピーカ用の係数および右スピーカ用の係数を生成する（Ｓ１０６）。

音信号処理部１５は、生成した係数をゲインフィルタセクション２６に与え、左スピーカ用の係数を左スピーカ１７用のハーモニクス信号における閾値を超えると判定した周波数に対して乗算することにより、その周波数のスペクトルをデジタル処理可能な閾値以下となるように修正する。また、右スピーカ用の係数を右スピーカ１７用のハーモニクス信号における閾値を超えると判定した周波数に対して乗算することにより、その周波数のスペクトルをデジタル処理可能な閾値以下となるように修正する（Ｓ１０７）。

加算スペクトル信号の値が閾値を超えない場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、音信号処理部１５は、その周波数のスペクトルに対する修正を行わない。

音信号処理部１５は、修正・不修正の周波数からなる左スピーカ１７用のハーモニクス信号と左音信号入力セクション２１Ｌから入力した信号とを加算し、左音信号出力セクション２８Ｌに出力する。また、修正・不修正の周波数からなる右スピーカ１７用のハーモニクス信号と右音信号入力セクション２１Ｒから入力した信号とを加算し、右音信号出力セクション２８Ｒに出力する（Ｓ１０８）。

実施の形態１に係るテレビジョン受信機１では、周波数ごとのスペクトルをデジタル処理可能な閾値と比較するため、ミッシングファンダメンタル現象を用いてスピーカの低音再生能力を補う場合にも、デジタルクリップを引き起こす音信号が出力されることを防止し、デジタルクリップに起因する再生音の歪みの低減が期待できる。

実施の形態１に係るテレビジョン受信機１では、ハードウェア的構成を用いて音信号処理部１５を説明しているが、ソフトウェア的構成を用いて音信号処理部１５を実現することも可能である。

（実施の形態２）
実施の形態１のテレビジョン受信機１では、左音信号入力セクション２１Ｌから入力された信号から左スピーカ用の抽出と右音信号入力セクション２１Ｒから入力された信号から右スピーカ用の抽出とを別個に処理していた。つまり、ステレオ成分として処理していた。しかしながら、最低共振周波数Ｆ０より低い周波数の音信号は、実質的にモノラル成分となることが予想されるため、モノラル成分として処理する構成も考えられる。実施の形態２のテレビジョン受信機１は、左音信号入力セクション２１Ｌ及び右音信号入力セクション２１Ｒから入力された信号をモノラル成分として抽出する構成とする。

実施の形態２に係るテレビジョン受信機１は、音信号処理部１５以外、実施の形態１に係るテレビジョン受信機１と同様の構成となっている。よって、音信号処理部１５以外の構成についての詳細な説明は省略し、実施の形態２に係るテレビジョン受信機１の音信号処理部１５について以下に述べる。

図６は、音信号処理部１５の一構成例を示したブロック図である。音信号処理部１５は、左音信号入力セクション２１Ｌ、右音信号入力セクション２１Ｒ、ローパスフィルタセクション２２Ａ、ハーモニクス信号生成セクション２３、高速フーリエ変換セクション２４、フィルタ係数生成セクション２５、ゲインフィルタセクション２６、遅延回路セクション２７、左音信号出力セクション２８Ｌ、及び右音信号出力セクション２８Ｒを備える。

左音信号入力セクション２１Ｌは、ＡＶスイッチ１３から出力された左のスピーカ１７に対する音信号又はデータ信号を入力する。右音信号入力セクション２１Ｒは、ＡＶスイッチ１３から出力された右のスピーカ１７に対する音信号又はデータ信号を入力する。入力された信号は、ローパスフィルタセクション２２Ａおよび遅延回路セクション２７に与えられる。

ローパスフィルタセクション２２Ａは、左音信号入力セクション２１Ｌから入力された音信号又はデータ信号と右音信号入力セクション２１Ｒから入力された音信号又はデータ信号とを加算したモノラル信号を生成し、生成したモノラル信号から最低共振周波数Ｆ０より低い周波数の音信号を抽出する。抽出した音信号は、ハーモニクス信号生成セクション２３に与えられる。

ハーモニクス信号生成セクション２３は、抽出した音信号の各周波数に応じた複数の倍音からなる高調波信号を生成し、抽出した音信号の全周波数に対して生成した複数の高調波信号からなるモノラルハーモニクス信号を生成する。モノラルハーモニクス信号の生成に際して、半波整流処理・クリップ処理などを施してもよい。モノラルハーモニクス信号を生成することにより、スピーカ１７が再生不可能な低音に対する疑似低音をミッシングファンダメンタル現象に基づいて生成することが可能となる。

高速フーリエ変換セクション２４は、左音信号入力セクション２１Ｌに入力された信号、右音信号入力セクション２１Ｒに入力された信号、及びハーモニクス信号生成セクション２３が生成したモノラルハーモニクス信号に対して高速フーリエ変換を行いスペクトル信号に変換し、フィルタ係数生成セクション２５に与える。

フィルタ係数生成セクション２５は、左音信号入力セクション２１Ｌに入力された信号から変換されたスペクトル信号とモノラルハーモニクス信号から変換されたスペクトル信号とを同一周波数同士で加算し、各周波数の加算スペクトル信号の値が音信号処理部１５におけるデジタル処理可能閾値を超えるか否か判定する。加算スペクトル信号の値が閾値を超える場合、その周波数に対して、加算スペクトル信号の値が閾値を超えない範囲に修正する左のスピーカ用の係数を生成する。また、右音信号入力セクション２１Ｒに入力された信号から変換されたスペクトル信号とモノラルハーモニクス信号から変換されたスペクトル信号とを同一周波数同士で加算し、各周波数の加算スペクトル信号の値が音信号処理部１５におけるデジタル処理可能閾値を超えるか否か判定する。加算スペクトル信号の値が閾値を超える場合、その周波数に対して、加算スペクトル信号の値が閾値を超えない範囲に修正する右のスピーカ用の係数を生成する。

ゲインフィルタセクション２６は、同一周波数に対する左のスピーカ１７用の係数と右のスピーカ１７用の係数とを比較し、値が大きい方の係数を選択し、選択した係数をモノラルハーモニクス信号に乗算する。

遅延回路セクション２７は、左音信号入力セクション２１Ｌに入力された信号とゲインフィルタセクション２６から与えられる乗算後のモノラルハーモニクス信号とが適切に加算されるように、左音信号入力セクション２１Ｌに入力された信号に遅延時間を生じる。また、右音信号入力セクション２１Ｒに入力された信号とゲインフィルタセクション２６から与えられる乗算後のモノラルハーモニクス信号とが適切に加算されるように、右音信号入力セクション２１Ｒに入力された信号に遅延時間を生じる。

左音信号出力セクション２８Ｌは、左音信号入力セクション２１Ｌに入力された信号と選択した係数が乗算されたモノラルハーモニクス信号とが加算された加算信号を、左のスピーカ１７に出力する。右音信号出力セクション２８Ｒは、右音信号入力セクション２１Ｒに入力された信号と選択した係数が乗算されたモノラルハーモニクス信号とが加算された加算信号を、右のスピーカ１７に出力する。

図７は、音信号処理部１５が行う処理手順を示すフローチャートである。音信号処理部１５は、左音信号入力セクション２１Ｌ及び右音信号入力セクション２１Ｒから音の信号を入力する（Ｓ２０１）。

音信号処理部１５は、左音信号入力セクション２１Ｌから入力した信号と右音信号入力セクション２１Ｒから入力した信号とを加算したモノラル信号をローパスフィルタセクション２２に与え、最低共振周波数Ｆ０より低い周波数の音信号をモノラル信号から抽出する（Ｓ２０２）。音信号処理部１５は、抽出した音信号をハーモニクス信号生成セクション２３に与え、モノラルハーモニクス信号を生成する（Ｓ２０３）。

音信号処理部１５は、左音信号入力セクション２１Ｌから入力した信号と右音信号入力セクション２１Ｒから入力した信号と生成したモノラルハーモニクス信号とを高速フーリエ変換セクション２４に与え、それぞれの信号をスペクトル信号に変換する（Ｓ２０４）。音信号処理部１５は、変換されたスペクトル信号をフィルタ係数生成セクション２５に与え、左音信号入力セクション２１Ｌに入力された信号から変換されたスペクトル信号とモノラルハーモニクス信号から変換されたスペクトル信号とを同一周波数同士で加算し、各周波数の加算スペクトル信号の値が音信号処理部１５でデジタル処理可能な閾値を超えるか否か判定する。また、右音信号入力セクション２１Ｒに入力された信号から変換されたスペクトル信号とモノラルハーモニクス信号から変換されたスペクトル信号とを同一周波数同士で加算し、各周波数の加算スペクトル信号の値が音信号処理部１５でデジタル処理可能な閾値を超えるか否か判定する（Ｓ２０５）。加算スペクトル信号の値が閾値を超える場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、その周波数に対して、加算スペクトル信号の値が閾値を超えない範囲に修正する左スピーカ用の係数および右スピーカ用の係数を生成する（Ｓ２０６）。

音信号処理部１５は、生成した係数をゲインフィルタセクション２６に与え、同一周波数に対して生成した左スピーカ用の係数および右スピーカ用の係数のうちより大きな値の係数を選択し、選択した係数をモノラルハーモニクス信号に乗算することにより、その周波数のスペクトルをデジタル処理可能な閾値以下となるように修正する（Ｓ２０７）。加算スペクトル信号の値が閾値を超えない場合（Ｓ２０５：ＮＯ）、音信号処理部１５は、その周波数のスペクトルに対する修正を行わない。図４の例では、１００Ｈｚ、２００Ｈｚ、及び４００Ｈｚそれぞれに対する係数を生成して修正することになる。

音信号処理部１５は、修正・不修正の周波数からなるモノラルハーモニクス信号と左音信号入力セクション２１Ｌから入力した信号とを加算し、左音信号出力セクション２８Ｌに出力する。また、修正・不修正の周波数からなるモノラルハーモニクス信号と右音信号入力セクション２１Ｒから入力した信号とを加算し、右音信号出力セクション２８Ｒに出力する（Ｓ２０８）。

実施の形態２に係るテレビジョン受信機１では、ローパスフィルタセクション２２Ａが抽出している信号をモノラル化しているが、周波数ごとのスペクトルをデジタル処理可能な閾値と比較するため、ミッシングファンダメンタル現象を用いてスピーカの低音再生能力を補う場合にも、デジタルクリップを引き起こす音信号が出力されることを防止し、デジタルクリップに起因する再生音の歪みの低減が期待できる。

実施の形態２に係るテレビジョン受信機１では、ハードウェア的構成を用いて音信号処理部１５を説明しているが、ソフトウェア的構成を用いて音信号処理部１５を実現することも可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものでは無いと考えられるべきである。上で例示した複数の構成は、他の構成例と組み合わせて利用することも可能である。本発明の範囲は、上で例示した内容だけで無く、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ テレビジョン受信機
１０ 制御部
１１ 映像／音入力部
１２ チューナ部
１３ ＡＶスイッチ
１４ 映像信号処理部
１５ 音声信号処理部
１６ 表示部
１７ スピーカ
２１Ｌ 左音信号入力セクション
２１Ｒ 右音信号入力セクション
２２ ローパスフィルタセクション
２２Ａ ローパスフィルタセクション
２３ ハーモニクス信号生成セクション
２４ 高速フーリエ変換セクション
２５ フィルタ係数生成セクション
２６ ゲインフィルタセクション
２７ 遅延回路セクション
２８Ｌ 左音信号出力セクション
２８Ｒ 右音信号出力セクション

Claims (6)

1. 音信号を入力する入力部を有し、入力された音信号に処理を施して出力する音信号出力装置において、
   該入力部に入力された音信号から、所定周波数より低い周波数を有する低域信号を抽出する抽出部と、
   該抽出部により抽出された低域信号の全周波数に応じたハーモニクス信号を生成する生成部と、
   前記入力部に入力した音信号と前記生成部が生成したハーモニクス信号とをスペクトルに変換して同一周波数同士で加算した複数の加算スペクトルを生成するスペクトル加算部と、
   該スペクトル加算部が生成した各周波数の加算スペクトルが所定閾値を超えるか否か判定する判定部と、
   該判定部が所定閾値を超えると判定した加算スペクトルが前記所定閾値を超えない値に修正する係数を算出する算出部と、
   該算出部が算出した係数を前記生成部が生成したハーモニクス信号の前記所定閾値を超えると判定した周波数に対して乗算する乗算部と、
   該乗算部が乗算した後のハーモニクス信号と前記入力部に入力した音信号とを加算した加算信号を生成する加算信号生成部と、
   該加算信号生成部が生成した加算信号を出力する出力部と
   を備えることを特徴とする音信号出力装置。
2. 前記入力部は、左チャンネル用の音信号と右チャンネル用の音信号とを入力するようにしてあり、
   前記算出部は、左チャンネル用の係数と右チャンネル用の係数とを算出するようにしてあり、
   該算出部が算出した同一周波数に対する左チャンネル用の係数と右チャンネル用の係数のうち、大きい方の係数を選択する選択部を備え、
   前記乗算部は、該選択部が選択した係数を乗算に用いるようにしてある
   ことを特徴とする請求項１に記載の音信号出力装置。
3. 入力した音信号に処理を施して出力する音信号出力方法において、
   入力した前記音信号から、所定周波数より低い周波数を有する低域信号を抽出し、
   抽出した低域信号の全周波数に応じたハーモニクス信号を生成し、
   入力した前記音信号と生成した前記ハーモニクス信号とをスペクトルに変換して同一周波数同士で加算した複数の加算スペクトルを生成し、
   生成した各周波数の加算スペクトルが所定閾値を超えるか否か判定し、
   所定閾値を超えると判定した加算スペクトルがある場合、前記所定閾値を超えない値に該加算スペクトルを修正する係数を算出し、
   算出した前記係数を生成した前記ハーモニクス信号の前記所定閾値を超えると判定した周波数に対して乗算し、
   乗算した後のハーモニクス信号と入力した前記音信号とを加算した加算信号を生成し、
   生成した前記加算信号を出力する
   ことを特徴とする音信号出力方法。
4. 入力した前記音信号として、左チャンネル用の音信号と右チャンネル用の音信号とを入力するようにしてあり、
   前記係数の算出に対して、左チャンネル用の係数と右チャンネル用の係数とを算出するようにしてあり、
   同一周波数に対して算出した左チャンネル用の係数と右チャンネル用の係数のうち、大きい方の係数を選択し、
   選択した大きい方の係数を乗算に用いるようにしてある
   ことを特徴とする請求項３に記載の音信号出力方法。
5. 入力した音信号をコンピュータに処理及び出力させるコンピュータプログラムにおいて、
   入力した前記音信号から、所定周波数より低い周波数を有する低域信号を抽出し、
   抽出した低域信号の全周波数に応じたハーモニクス信号を生成し、
   入力した前記音信号と生成した前記ハーモニクス信号とをスペクトルに変換して同一周波数同士で加算した複数の加算スペクトルを生成し、
   生成した各周波数の加算スペクトルが所定閾値を超えるか否か判定し、
   所定閾値を超えると判定した加算スペクトルがある場合、前記所定閾値を超えない値に該加算スペクトルを修正する係数を算出し、
   算出した前記係数を生成した前記ハーモニクス信号の前記所定閾値を超えると判定した周波数に対して乗算し、
   乗算した後のハーモニクス信号と入力した前記音信号とを加算した加算信号を生成し、
   生成した前記加算信号を出力する
   ことを特徴とするコンピュータプログラム。
6. 入力した前記音信号として、左チャンネル用の音信号と右チャンネル用の音信号とを入力するようにしてあり、
   前記係数の算出に対して、左チャンネル用の係数と右チャンネル用の係数とを算出するようにしてあり、
   同一周波数に対して算出した左チャンネル用の係数と右チャンネル用の係数のうち、大きい方の係数を選択し、
   選択した大きい方の係数を乗算に用いるようにしてある
   ことを特徴とする請求項５に記載のコンピュータプログラム。

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