JP3288027B2 - 音データ処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、音データをＭＤ
（Mini Disk）やＭＰ３（MPEG-1 Audio Layer3）などの
圧縮技術を用いて圧縮するデータ圧縮装置及び音データ
の処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＭＤやＭＰ３などの圧縮技術を用いて記
録した音データの再生音は、ＣＤ（Compact Disk）と同
程度の音質を持ち、ＣＤと同様に音質の劣化がない。そ
して、記録媒体として用いるＭＤメディアやメモリカー
ド、磁気記憶装置に簡単にデータを圧縮して記録でき、
再生装置があれば半永久的に再生音を楽しむことができ
る。

【０００３】またＭＤやＭＰ３の再生装置は、その形状
が小さく携帯に便利であるため、ＣＤの再生音をＭＤメ
ディアにコピーしたり、或いはＭＰ３形式のデータに変
換して、再生装置に専用のメモリカードに記録したりす
ることで、外出用にそのＭＤメディアやメモリカードを
用いて再生装置により音データを再生して楽しむといっ
た使い方が多くなされている。このように、簡単に、手
軽に高品質の音楽データを得ることができるために、そ
の普及が著しい。特に、ＭＰ３によりデータ圧縮した音
楽データのインターネットによる配信が頻繁に行われる
ようになり、より一層普及が進むものと見られている。

【０００４】しかしながら、ＣＤ再生音のような音デー
タをこのような圧縮技術を用いて記録した後に再生する
場合、記録される音データの特性によっては、その再生
音に劣化が生じる場合がある。

【０００５】再生音の劣化は、圧縮して記録する音デー
タに特定の周波数の音データが多く含まれる場合、特に
可聴領域外の周波数のデータ量が多く含まれる場合に発
生する。つまり、圧縮された音データは、データ量が多
い周波数のデータを優先的に残し、データ量が少ない周
波数のデータは削減して所定の圧縮比のデータとなるた
めに、可聴領域外の周波数のデータ量が多い場合には、
可聴領域外の周波数のデータが多く残され、可聴領域内
の周波数のデータが削減されることになり、可聴領域内
の周波数の再生音を形成する音データが不十分となって
劣化が生じるのである。

【０００６】例えば、高周波のデータ量が多い音データ
を圧縮する場合、データ量の多い高周波の音データが優
先的に残され、データ量の少ない中低周波の音データが
削減されることになる。この場合、中低周波の音データ
が十分確保されていないために、中低周波帯域の再生音
には劣化が生じるようになる。高周波の音データが可聴
領域内のデータであるときは、再生時に、マスキング効
果により中低周波の音の劣化が隠されるために問題とは
ならないが、高周波の音データが可聴領域外のデータで
あるときは、マスキングできないために、中低周波の音
の劣化が顕著になってくる。ＭＤやＭＰ３の規格では、
可聴領域外の周波数である２２．０５ＫＨｚの音データ
を記録することが可能であるために、上記のような状態
で音データを圧縮することが可能であり、このときに再
生音に劣化が生じる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の主たる課題
は、例えばＭＤやＭＰ３などのような圧縮技術を用いて
音データを圧縮する際に、音データの周波数成分の偏在
によって発生するおそれのある再生音の劣化を防止する
ことができる音データの処理方法及びこの方法の実施に
適したデータ圧縮装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明が提供するデータ
圧縮装置は、所定の音データを圧縮するデータ圧縮部
と、この圧縮した音データを外部に出力する出力部とを
備えており、データ圧縮部の前段又は後段に、音データ
の再生時に可聴領域外の周波数の音となる音データのデ
ータ量を削減するデータ加工部が備けられている。デー
タ加工部により、可聴領域外の周波数の音となる音デー
タのデータ量を削減するために、可聴領域外の周波数の
音データを多量に含む音データでも、このデータ圧縮装
置の出力データに含まれる可聴領域外の周波数の音デー
タは大幅に削減されたものとなる。

【０００９】このようなデータ圧縮装置に、データ加工
部をバイパスするためのバイパス経路を設け、入力され
たデータをデータ加工部とバイパス経路とのいずれかに
選択的に導く切り替え手段を備えるようにしてもよい。
切り替え手段は、音データからデータ量を削減する必要
がないときに、音データをバイパス経路によりデータ圧
縮部に入力させる。削減する必要がないときとは、削減
により却って再生音が劣化するときなどが考えられる。
これは、例えばデータ加工部の製造誤差により可聴領域
内の音データが削減されたり、或いは可聴領域に個人差
があるために、通常の動作でデータ加工部が削除した音
データを認識できる人がいる場合に、この人にとっては
可聴領域内の音データが削除されたときである。

【００１０】以上のようなデータ圧縮装置に用いられる
データ加工部は、周波数毎に音データのデータ量を削除
可能なものならばどのようなものでもよいが、ここでは
以下に示す二つのものを例としてあげる。第一の例とし
は、可聴領域外の周波数の音データの通過を阻止する１
又は複数のフィルタである。第二の例としては、出力す
る音データの最大データ量を周波数毎に予め決めるデー
タ量決定手段、入力される音データから周波数毎のデー
タ量を検出する検出手段、検出した周波数毎のデータ量
と周波数毎の最大データ量とを比較する比較手段、及び
周波数毎に検出したデータ量が周波数毎の最大データ量
より大きい場合に、この周波数の音データのデータ量を
最大データ量まで削減する削減手段、を備えるデータ量
制限器である。これらのフィルタやデータ量制限器のよ
うなものを用いると、周波数毎のデータ量の削除が容易
に行える。

【００１１】また、本発明が提供する音データの処理方
法は、所定の音データを圧縮するデータ圧縮部の前段
に、この音データを再生した際に可聴領域外の周波数の
音として再生される音データのデータ量を削減する削減
経路を形成し、この削減経路を通過した音データをデー
タ圧縮部に入力することを特徴とする。或いは、データ
圧縮部の後段に削減経路を設け、圧縮部から出力された
音データを削減経路に入力することを特徴とする。削減
経路を通過することにより可聴領域外の周波数の音デー
タが削減されるために、同じ圧縮比で圧縮した場合でも
可聴領域内の音データをより多く確保することができ
る。

【００１２】このような音データのデータ量の削減は、
削減経路をバイパスさせるバイパス経路を形成して、音
データのデータ量の削減を選択的に行うようにしてもよ
い。データ量の削減を行わないときは、前述したデータ
量を削減する必要がないときと同じである。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態につき図面を参
照して説明する。

【００１４】図１は、本発明を適用したデータ圧縮装置
の実施の一形態を示す構成図である。このデータ圧縮装
置は、外部からの音データを取り込む入力部１と、可聴
領域外の音データのデータ量を削減するデータ加工部２
と、音データを圧縮するデータ圧縮部３と、データ圧縮
及び削減された音データを記録媒体に書き込んだりイン
ターネットにより配信する図外の装置に出力する出力部
４と、データ加工部２を通さず、バイパス経路５を経由
して出力部４にデータを入力するスイッチ６とを備えて
いる。

【００１５】データ加工部２は、以下に示すように、可
聴領域外の周波数の音データを削減するフィルタや、出
力するデータ量を周波数毎に制限するデータ量制限器の
ようなもので構成することができる。

【００１６】フィルタを使用する場合は、通常のローパ
スフィルタ（Low Pass Filter：ＬＰＦ）やハイパスフ
ィルタ（High Pass Filter：ＨＰＦ）、バンドパスフィ
ルタ（Band Pass Filter：ＢＰＦ）、或いはこれらの組
み合わせのいずれでもよい。

【００１７】データ量制限器は、その構成が図２に例示
される装置であり、出力すべき音データの最大データ量
を周波数毎に予め決めておき、そのデータ量以上のデー
タを出力できないように制限するものである。具体的に
は、出力すべき音データの最大データ量を周波数毎に予
め決めるデータ量決定器１０と、入力される音データか
ら各周波数毎のデータ量を検出するデータ量検出器１１
と、周波数毎に検出したデータ量と周波数毎の最大デー
タ量とを比較する比較器１２と、周波数毎に検出したデ
ータ量が周波数毎の最大データ量より大きい場合に、こ
の周波数の音データのデータ量を最大データ量まで削減
し、周波数毎に検出したデータ量が周波数毎の最大デー
タ量より小さいか等しいときはそのまま出力するデータ
量削減器１３と、を有している。

【００１８】以上のようなデータ圧縮装置を用いた音デ
ータの処理方法を説明する。

【００１９】ＣＤ再生装置などで再生された音は、入力
部１により音データとしてデータ圧縮装置内に入力され
る。入力された音データは、データ加工部２に入力さ
れ、ここで可聴領域外の周波数の音データが削減され
る。

【００２０】データ加工部２にフィルタを用いる場合
は、以下のように動作する。

【００２１】フィルタとしてＬＰＦのみを用いる場合
は、通過帯域を可聴領域の周波数の上限以下に設定して
可聴領域以上の周波数の音データの通過を阻止する。こ
れにより可聴領域以上の周波数の音データを削除でき
る。これだけでも再生音の劣化の防止が可能となるが、
ＬＰＦをもう一つ使用することにより、より高い効果が
得られる。このもう一つのＬＰＦは、通過帯域を可聴領
域の周波数の下限以下に設定して可聴領域内の音データ
を削除し、このＬＰＦにより濾波する前の音データから
濾波した後の音データを減算して可聴領域の下限以下の
周波数の音データを削除する。これにより、可聴領域外
の周波数の音データを削除した音データが得られる。

【００２２】フィルタとしてＨＰＦのみを用いる場合
は、通過帯域を可聴領域の周波数の上限以上に設定して
可聴領域内の音データを削除し、このＨＰＦで濾波する
前の音データから濾波した後の音データを減算する。こ
れにより可聴領域以上の周波数の音データを削除でき
る。これだけでも再生音の劣化の防止が可能となるが、
ＨＰＦをもう一つ使用することにより、より高い効果が
得られる。このもう一つのＨＰＦは、通過帯域を可聴領
域の周波数の下限以上に設定することにより、可聴領域
の下限以下の周波数の音データを削除する。これによ
り、可聴領域外の周波数の音データを削除した音データ
が得られる。

【００２３】フィルタとしてＢＰＦを用いる場合は、可
聴領域内の周波数の音データのみが通過するように通過
帯域を設定することにより、可聴領域外の周波数の音デ
ータを削除した音データが得られる。また、通過帯域を
可聴領域の周波数の上限以下に設定したＬＰＦと通過帯
域を可聴領域の周波数の下限以上に設定したＨＰＦとを
用いてもよく、この場合も、可聴領域外の周波数の音デ
ータを削除した音データが得られる。

【００２４】データ加工部２にデータ量制限器を用いる
場合は、以下のように動作する。まず、データ量決定器
１０により各周波数毎に出力できる最大のデータ量を決
める。最大のデータ量は外部入力手段により入力した
り、或いはプログラム化してメモリなどに記憶させ、こ
のプログラムを読み込むようにしてもよい。データ量検
出器１１は、入力された音データの各周波数毎のデータ
量を検出して検出結果を比較器１２に送る。比較器１２
では、データ量検出器１１により検出された各周波数毎
のデータ量とデータ量決定器１０により予め決められて
いる各周波数毎の最大データ量とを比較する。

【００２５】比較の結果、入力された音データのデータ
量が予め決められている最大データ量より大きい場合
は、大きい部分のデータ量を削減するために該当周波数
とデータ削減量とを示す信号をデータ量削減器１３に送
る。このときデータ量削減器１３は、比較器１２からの
信号により、入力された音データから該当周波数の音デ
ータを該当削減量だけ削減して出力する。入力された音
データのデータ量が予め決められている最大データ量よ
り小さい場合は、データ量を削減する必要がないために
該当周波数とデータ削減量が“０”であることを示す信
号をデータ量削減器１３に送る。このとき、データ量削
減器１３は、データを削減する必要がないので、入力さ
れた音データをそのまま出力する。このようにして、例
えば可聴領域外の各周波数に割り当てるデータ量を２ビ
ットにした場合は、可聴領域外の各周波数のデータ量
は、最大で２ビットずつしか出力されなくなり、２ビッ
トより大きい部分は削除される。

【００２６】データ加工部２により可聴領域外の周波数
のデータ量を削減された音データは、データ圧縮部３に
より、ＭＤやＭＰ３などの規格による圧縮方式に従って
データ圧縮される。圧縮される音データは、データ加工
部２により可聴領域外の周波数の音データが削減されて
いるために、データ圧縮部３による圧縮により、可聴領
域外の周波数の音データをほとんど含まなくなる。可聴
領域外の周波数のデータ量を削減、及び圧縮されたデー
タは、出力部４から出力され、図外の装置によりＭＤメ
ディアや磁気記録装置などの記録媒体へ記録、或いはイ
ンターネット等の通信によって目的の場所へ配信され
る。

【００２７】以上のような処理方法で可聴領域外の周波
数の音データを削減するが、以下のような場合には、却
って圧縮後の再生音が不自然になることがある。それ
は、入力される音データが可聴領域の限界近辺の周波数
にデータを多くもつために、データ加工部２の製造誤差
等によって本来削減される必要がないデータが削減され
てしまう場合、或いは、可聴領域に個人差があるために
データ圧縮装置側で通常の動作で不要と判断して削減し
た周波数の音データを認識できる人がおり、人にとって
は可聴領域内の音データが削減されたりする場合であ
る。このような場合には、データ加工部２の前部に設け
られたスイッチ６を用いる。スイッチ６は、上記のよう
にデータの削減を行わないほうがよい場合に、データ経
路をバイパス経路５につなぎ変えてデータを削減しない
ようにする。スイッチ６の開閉は手動で行ってもよく、
プログラムなどでそのスイッチ６の開閉を制御してもよ
い。

【００２８】本発明のデータ圧縮装置を用いて圧縮加工
した音データの周波数スペクトラム図を図３に示す。図
３の分図ＡはＣＤ再生音、分図Ｂは従来のデータ圧縮装
置により圧縮した信号、分図Ｃは本発明のデータ圧縮装
置により圧縮した信号である。分図Ｂ及び分図Ｃの信号
は、分図Ａの信号を１／４の比率で圧縮している。この
図で、破線ａは可聴領域の周波数の上限を示している。

【００２９】図３の分図Ａのように、可聴領域の周波数
の上限ａ以上の周波数の音データを多く含むＣＤ再生音
を従来のデータ圧縮装置で圧縮すると、図３の分図Ｂの
ような音データとなる。図３の分図Ｂは、可聴領域の周
波数の上限ａより高周波にデータ量のピークを持つＣＤ
再生音をより忠実に再現するために、可聴領域の周波数
の上限ａより高周波領域にあるデータ量のピーク付近の
音データを多く含み、可聴領域内の音データは削除して
１／４の圧縮率を保っている。しかし、これを本発明の
データ圧縮装置により圧縮すると分図Ｃのような音デー
タとなる。図３の分図Ｃは、データ加工部２により可聴
領域の周波数の上限ａより高周波領域にある音データが
削除されており、可聴領域のデータのみにより、１／４
の圧縮率を保っている。

【００３０】このようにして圧縮された音データは、分
図Ｂに示す圧縮データの場合は可聴領域に十分なデータ
量のデータがないために、音として再生しても聞こえな
かったり、或いは劣化したものとなる。これに対して、
分図Ｃに示す圧縮データの場合は、可聴領域に十分な量
の音データが残っているために、音として再生した場合
でも劣化せず高音質を保つことができる。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば可聴領域外の周波数の音データが削減されるの
で、圧縮により削減される可聴領域内の周波数の音デー
タのデータ量を減らすことができ、可聴領域内の周波数
の音データを十分に確保できて圧縮記録後の再生音の劣
化を防ぐことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のデータ圧縮装置の構成図。

【図２】データ量制限部の構成図。

【図３】分図ＡはＣＤ再生音、分図Ｂは従来のデータ圧
縮装置により圧縮した信号、分図Ｃは本発明のデータ圧
縮装置により圧縮した信号の周波数スペクトラム図。

【符号の説明】

１ 入力部 ２ データ圧縮部 ３ データ加工部 ４ 出力部 ５ バイパス経路 ６ スイッチ １０ データ量決定器 １１ データ量検出器 １２ 比較器 １３ データ量削減器 ａ 可聴周波数の上限

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の音データを圧縮するデータ圧縮手
   段の前段に、前記音データを再生した際に可聴領域外の
   周波数の音として再生される音データのデータ量を削減
   する削減経路と、この削減経路をバイパスするバイパス
   経路とを有し、前記圧縮手段により圧縮された前記音デ
   ータを外部に出力する装置において実行される方法であ
   って、 前記装置が、 前記音データを、前記削減経路と前記バイパス経路との
   いずれか一方を介して前記データ圧縮手段に入力するこ
   とにより、前記音データと可聴領域の周波数のみの音デ
   ータとを選択的に圧縮することを特徴とする、 音データ処理方法。
2. 【請求項２】 所定の音データを圧縮するデータ圧縮手
   段の後段に、このデータ圧縮手段により圧縮された音デ
   ータを、再生した際に可聴領域外の周波数の音として再
   生される前記圧縮された音データのデータ量を削減する
   削減経路と、この削減経路をバイパスさせるバイパス経
   路とを有し、前記圧縮手段により圧縮された前記音デー
   タを外部に出力する装置において実行される方法であっ
   て、 前記装置が、 前記データ圧縮手段から出力される前記圧縮された音デ
   ータを、前記削減経路と前記バイパス経路とに選択的に
   入力することにより、可聴領域外の周波数の音として再
   生される前記圧縮された音データが、削除された前記圧
   縮された音データと削除されていない前記圧縮された音
   データとを選択的に出力することを特徴とする、 音データ処理方法。