JP4303026B2 - Acoustic signal processing apparatus and method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低音域欠如の補償を行い、低音感を増強する音響信号処理装置及びその方法に係り、さらに詳しくは、低音成分に関する倍音を付加して低音感の増強を図り、小型スピーカのように、低音感が不足しがちな機器を使用する場合に好適な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、小型のスピーカでは、低音域の再生が困難であることはよく知られている。この課題を解決するために、再生困難な低音の代わりに、その倍音を再生させると、スピーカの再生可能帯域で再生しているにもかかわらず、バーチャル・ピッチ効果により、聴感的な低音感を向上させ得ることが、従来より知られている。
【0003】
ここで、「倍音」の語については、次の2つの定義がある。1つ目の定義では、「倍音」とは、楽音あるいは原音における基音(基本周波数の音)以外の音の成分で、基音の自然数倍の周波数を有するものを意味する。
【0004】
2つ目の定義では、「倍音」とは、ある対象音に対し、その自然数倍の周波数の音を意味する。
【0005】
以下、本明細書では、これら2つの定義による「倍音」を区別することなく、単に「倍音」と呼ぶことにする。また、基音あるいは原音の周波数のn倍(nは自然数)の周波数を持つ倍音を、第n倍音と呼ぶことにする。
【0006】
以下、図8〜図9を参照しながら、従来の音響信号処理装置(2タイプある)を説明する。
【0007】
まず、図8(a)は、従来の第1の音響信号処理装置のブロック図である。図8(a)に示すように、入力端子1から入力された信号は、2系統に分かれ、1系統目の入力信号は、加算器7の一方の入力部へ入力される。
【0008】
2系統目の入力信号は、低域通過フィルタ5に入力される。低域通過フィルタ5は、入力信号から、所定のカットオフ特性に従って、低音成分のみを抽出し、倍音生成手段4へ出力する。
【0009】
倍音生成手段4は、低域通過フィルタ5が抽出した、低音域成分に対して整数倍の周波数成分を有する信号(倍音)を生成する。倍音生成手段4で生成された倍音は、加算器7の他方の入力部へ入力される。
【0010】
加算器7は、一方の入力部と他方の入力部とに入力された信号を加算して、出力端子2へ出力する。
【0011】
さて、倍音を生成する方法は、各種あるが、そのうち、ゼロクロス法について、図9を用いて説明する。
【0012】
ここでは、図9(a)に示すような正弦波に関し、その倍音を生成する例を考える。
【0013】
ゼロクロス点とは、信号が正から負へ、あるいは負から正へ、変化する点である。例えば、図9(a)において、負から正へのゼロクロス点は、点P1、点P2、点P3である。
【0014】
第2倍音を生成する場合には、負から正へのゼロクロス点から、次の負から正へのゼロクロス点との区間(区間P1−P2、区間P2−P3)において、時間軸方向について、元の波形を1/2に圧縮し、2回繰り返し再生すればよい。その結果、処理後の信号は、図9(b)に示すように、周波数が2倍の信号になる。
【0015】
一般に、nを自然数とするとき、第n倍音は、同ゼロクロス点区間において、時間軸方向に、元の波形を1/nに圧縮し、n回繰り返し再生することで生成される。
【0016】
図8(a)に示した、従来の第1の音響信号処理装置では、複合音(和音などの複数の周波数成分を持った音)が入力された場合、生成すべき倍音以外の周波数成分が発生し、歪となり音質が劣化してしまう。
【0017】
次に、この点を改善する、従来の第2の音響信号処理装置について、図8(b)を参照しながら説明する。図中、図8(a)と同様の構成要素については、同一符号を付すことにより説明を省略する。
【0018】
図8(b)に示す例の要点は、複合音を、複数の周波数帯域に分割し、それぞれの周波数帯域に属する成分毎に、倍音生成を行う点である。
【0019】
即ち、図8(b)では、図8(a)に対して、新たに帯域分割手段6が設けられており、この帯域分割手段6は、互いに周波数帯域が異なる、複数の帯域通過フィルタ5a、5b、…、5cを備え、入力信号の低音成分を、周波数帯域別の信号に分割する。
【0020】
分割後の信号は、周波数帯域毎に設けられた倍音生成手段4a、4b、…、4cに入力され、個々に倍音生成が行われる。複数の倍音生成手段4a、4b、…、4cの出力信号は、加算器7aにより加算され、加算器7bの一方の入力部に入力される。
【0021】
図8(b)に示すように、帯域分割を行うと、複合音が入力される場合にも、一つの周波数帯域につき、原則一つの周波数成分の信号に対して倍音生成が行われることになり、歪成分の発生が抑制される。
【0022】
【発明が解決しようとする課題】
このように、帯域分割する方法は、複合音入力時の音質劣化を抑制できる利点を持っている。しかしながら、従来技術では、帯域分割した各周波数帯域の成分について、どのように倍音を生成すればよいのかという点に関し、考慮がない。
【0023】
ところが、本発明者らによる今回の研究によって明らかとなったことであるが、後に詳述するように、この倍音構成を上手く行わなければ、音質が劣化したり、あるいは低音感の向上効果が、十分に得られない。即ち、図8(b)の構成では、未だ満足できるレベルに至っていないのである。
【0024】
そこで本発明は、帯域分割処理を行う音響信号処理装置において、低音感向上効果が高く、しかも歪み感が少ない倍音生成技術を提供することを目的とする。
【0025】
【課題を解決するための手段】
第1の発明に係る音響信号処理装置は、入力音響信号に含まれる各周波数成分のうちスピーカが再生可能な帯域よりも低い低音成分を、複数の周波数帯域に分割する帯域分割手段と、分割された各周波数帯域に属する周波数成分の倍音を、スピーカが再生可能な帯域で生成する倍音生成手段と、生成された倍音と、入力音響信号とを、合成する合成手段とを備え、倍音生成手段は、さらに、第1の周波数帯域に属する周波数成分から生成される一つ以上の倍音の次数のうち最も大きな次数が、第1の周波数帯域より低い第2の周波数帯域に属する周波数成分から生成される一つ以上の倍音の次数のうち最も大きな次数以下であり、さらに、最も高い周波数帯域に属する周波数成分から生成される一つ以上の倍音の次数のうち最も大きな次数が、最も低い周波数帯域に属する周波数成分から生成される一つ以上の倍音の次数のうち最も大きな次数よりも小さい、という条件で倍音を生成する
【0026】
この構成において、倍音生成手段における倍音生成において、一定条件を課すことにより、想定するスピーカの再生可能帯域外の倍音成分を発生させず、不適当な倍音生成を排除し、かつ、好ましい倍音を生成することができる。その結果、歪み感を抑制しつつ、低音感を向上できる。
【0027】
第2の発明に係る音響信号処理装置では、倍音生成手段は、さらに、最も高い周波数帯域に属する周波数成分から生成される一つ以上の倍音のうち最も小さな次数が、最も低い周波数帯域に属する周波数成分から生成される一つ以上の倍音の次数のうち最も小さな次数以下、という条件で倍音を生成する
【0030】
この構成により、第1に、高すぎる周波数の倍音成分を発生させないことにより、再生音が中高音寄りとならないようにし、音色の不自然な変化を防止できる。第2に、低すぎる周波数成分の倍音成分を発生させないようにすることにより、スピーカの過負荷を防止できる。
【0038】
第3の発明に係る音響信号処理装置では、倍音生成手段は、さらに、分割された各周波数帯域のそれぞれにおいて、単一の次数の倍音成分のみを生成する、という条件で倍音を生成する
【0039】
この構成により、少ない処理負担で、低音感を向上できる。
【0040】
の発明に係る音響信号処理装置では、単一の次数は、最小到達次数(想定するスピーカの再生可能帯域に到達する最小の次数)である
【0041】
この構成により、想定するスピーカの再生可能帯域のうち、低域側に、低音成分を集中させ、低音感を効果的に向上できる。
【0042】
第5の発明に係る音響信号処理装置では、単一の次数は、分割された周波数帯域のそれぞれに属する周波数成分から生成される倍音成分の周波数が、互いに重複しないように設定される。
【0043】
この構成により、低音成分の次数が連続しやすくなり、自然で歪み感の少ない再生音が得られる。
【0044】
第6の発明に係る音響処理装置では、生成された倍音成分の振幅は、倍音成分の周波数が高くなるにつれて小さくなるように設定される。
【0045】
この構成により、再生音が、聴感上、中高音側にシフトしないようにすることができる。
【0046】
【発明の実施の形態】
(比較例)
以下、本発明の各形態における、倍音生成法の説明に先立ち、倍音生成の比較例を説明する。結論を先に言えば、この比較例によると、特に、基音が低い楽音で、その低次の倍音もスピーカの再生可能帯域以下である場合に、問題を生ずる。
【0047】
さて、本明細書では、スピーカの再生可能帯域が、150Hz以上であると仮定する。また、図2(a)のように、倍音生成のための帯域分割を、25Hz間隔とする。そして、帯域分割された各周波数帯域において、第2倍音から第4倍音までを生成する。ただし、150Hz未満の倍音は、生成しないものとする。
【0048】
したがって、この比較例では、
周波数帯域A(25〜50Hz)について、第4倍音のみを生成する。
周波数帯域B(50〜75Hz)について、第3倍音と第4倍音を生成する。
周波数帯域C(75〜100Hz)と周波数帯域D(100〜125Hz)と周波数帯域E(125〜150Hz)について、第2〜第4倍音を生成する。
【0049】
この比較例において、基音40Hzの楽音が入力される場合を考える。この場合、図2(b)に示すように、処理帯域に、その楽音の基音(40Hz)、第2倍音(80Hz)、第3倍音(120Hz)の3つの周波数成分が含まれることになる。
【0050】
これら3つの周波数成分は、帯域分割処理により分離され、40Hzの成分は周波数帯域Aに、80Hzの成分は周波数帯域Cに、120Hzの成分は周波数帯域に属し、それぞれ周波数帯域別に倍音生成が行われる。
【0051】
その結果、図4に示すようになる。即ち、
周波数帯域A(25〜50Hz)に属する基音(40Hz)から、160Hzの倍音を生成する。
周波数帯域C(75〜100Hz)に属する第2倍音(80Hz)から、160Hz、240Hz、320Hzの倍音を生成する。
周波数帯域D(100〜125Hz)に属する第3倍音(120Hz)から、240Hz、360Hz、480Hzの倍音を生成する。
【0052】
したがって、比較例では、全体として、160Hz、240Hz、320Hz、360Hz、480Hzなる倍音成分が生成される。
【0053】
ここで、生成される倍音に関し、原信号の基音40Hzを基準とし、次数をつけて並べると次のようになる。
第4倍音(160Hz)、第6倍音(240Hz)、第8倍音(320Hz)、第9倍音(360Hz)、第12倍音(480Hz)
【0054】
以上より、第5倍音、第7倍音等が欠落し生成されないことがわかる。また、第9倍音、第12倍音といった、低音感向上に寄与しない高次の倍音まで生成されてしまう。
【0055】
このようないびつな構成の倍音を生成してしまうと、低音感向上にならないばかりか、再生音が中高音の方へシフトしたように感じられたり、独特の音色変化が生じたりする。
【0056】
以上のように、音響信号処理装置において、低音感向上のための生成倍音の構成については、何らかの指針が必要である。本発明者らは、以上の知見に基づいて、今回提案する技術を完成させたものである。なお、以下の各実施の形態及び比較例の、評価については、最後にまとめて、詳述する。
【0057】
以下、本発明の各形態について説明する。
(実施の形態1)
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態1を説明する。図1は、本発明の実施の形態1における音響信号処理装置のブロック図である。
【0058】
以下、実施の形態1、2においては、比較例と同様に、スピーカの再生可能帯域を150Hz以上とし、150Hz以下の低音域に関して、倍音成分を生成する。そして、倍音成分について、一定の周波数範囲は、150〜280Hzとする。勿論、これらの数値は、一例に過ぎないのであって、適宜変更できることは言うまでもない。
【0059】
図1(a)に示す構成要素のうち、入力端子1は、入力信号を入力するものである。
【0060】
帯域分割手段6は、入力信号から倍音生成を行う低音成分を抽出し、周波数帯域別の信号に分割する。ここでは、通過帯域の異なる複数の帯域通過フィルタ5a、5b、…、5cを並列に設けることにより、帯域分割手段6を構成する。
【0061】
各周波数帯域別に設けられた倍音生成手段4a、4b、…、4cは、それぞれ帯域通過フィルタ5a、5b、…、5cの出力信号に関して、その倍音を生成する。
【0062】
加算器7aは、倍音生成手段4a、4b、…、4cの出力信号を加算する。遅延器3は、倍音生成処理に伴う遅延と同じ時間だけ、入力信号を遅延させる。
【0063】
加算器7bは、合成手段に相当し、遅延器3の出力信号と加算器7aの出力信号を加算し、高域通過フィルタ8を介して出力端子2から音響信号を出力する。
【0064】
高域通過フィルタ8は、スピーカの再生可能帯域以下の低音成分を除去し、スピーカの過負荷を防止するために設けられる。
【0065】
高域通過フィルタ8は、遅延器3の前段か、若しくは後段に設けることも可能である。また、過負荷防止の機能は、失われるものの、高域通過フィルタ8を省略することも可能である。
【0066】
なお、この音響信号処理装置を、ステレオ入力に対応させるには、図1(a)の回路を左チャンネルと右チャンネルとに、別々に2つ用意すれば良い。
【0067】
あるいは、図7に示すように、左右の入力を加算させ、モノラル化した後に、倍音生成に関する処理を行い、それを再び左右に振り分けるような処理を行っても良い。
【0068】
図7のように構成すると、図1(a)の回路を、左右チャンネル毎に、独立して設ける場合に比べ、回路規模を削減できる。ここで、低音成分は、各チャンネルに同相で含まれることが多いため、図7のように構成しても、音質は、ほとんど低下しない。
【0069】
本形態では、比較例と同様に、帯域分割手段6における分割特性を、図2(a)のように設定する。図2(a)の例では、25Hzから150Hzの周波数帯域を25Hzの周波数帯域で分割している。
【0070】
あるいは、図2(c)のように、最低音域(50Hz以下)については、低域通過特性としてもよい。
【0071】
さて、周波数帯域毎に設けられる倍音生成手段4a、4b、…、4cは、図1(b)に示す回路構成となっている。
【0072】
倍音生成手段4a、4b、…、4cは、入力信号に関し、その第n倍音から第(n+M−1)倍音までM個の倍音を生成する倍音成分生成手段9a、9b、…、9cを備え、これらの倍音成分生成手段9a、9b、…、9cの出力に対し、その後段に設けられる乗算器10a、10b、…、10cが、係数a1〜aMを乗する。そして、加算器7cが、乗算器10a、10b、…、10cの出力を、加算する。
【0073】
すなわち、周波数帯域別に分割された各々の信号に対して、図3のように、スピーカの再生可能帯域に入る最小次の第n倍音より連続してM個の倍音を生成することになる。各倍音の振幅レベルを調整するための係数列a1〜aMには、高次になるにつれ値が減衰していく係数列を用いる。例えば、係数列a1〜aMとして、公比rの等比数列(a1、a1×r、a1×r×r、・・・)を用いることができる。公比rは、例えば0.3とする。
【0074】
図1(a)において、生成条件設定手段20は、外部から生成条件情報を入力し、各倍音生成手段4a、4b、…、4cに、倍音生成における一定条件を設定する。この生成条件情報は、上述した、倍音成分の次数n、n+M−1、係数a1、公比r等に関する情報である。
【0075】
ここで、図1(a)の例では、生成条件設定手段20により、各倍音生成手段4a、4b、…、4cにおける一定条件を変更できるようにした。
【0076】
しかしながら、一通りの一定条件しか使用しないときには、生成条件設定手段20を省略して、各倍音生成手段4a、4b、…、4cの回路構成を、所望の一定条件に合うように固定的に構成することもできる。この場合では、図1(b)に示すように、必ずしも、第n倍音〜第n+M−1倍音の全てについて、倍音成分生成手段を設けなくともよい。即ち、使用しない次数の倍音については、倍音生成手段を省略し、回路構成を簡略化して差し支えない。
【0077】
次に、本発明の主題である、倍音生成法について、詳述する。まず、最小到達次数を定義する。最小到達次数とは、分割された各周波数帯域における信号成分に対し行われる倍音生成に関し、スピーカの再生可能帯域(本明細書では150Hz以上)に到達する最小の次数である。
【0078】
例えば、図2(a)において、最小到達次数は、
周波数帯域B(50〜75Hz)において、3次
周波数帯域C(75〜100Hz)において、2次
周波数帯域D(100〜125Hz)において、2次
周波数帯域E(125〜150Hz)において、2次
である。
【0079】
ただし、周波数帯域A(25〜50Hz)については、周波数25〜30Hzの最小到達次数は6次であり、周波数30〜37.5Hzの最小到達次数は5次であり、周波数37.5Hz〜50Hzの最小到達次数は4次である。
【0080】
このように、分割の特性によっては、最小到達次数について複数の候補が存在し、最小到達次数が一意に定められないことがある。このような場合、これらの候補のうち、任意の候補を、最小到達次数としてよい。ここでは、周波数帯域Aについての最小到達次数は、4次とする。
【0081】
以上述べた最小到達次数を用いて、次のように倍音を生成する。実施の形態1では、各周波数帯域で、最小到達次数の倍音のみか、あるいは最小到達次数の倍音を含む、次数の連続した複数の倍音を生成する。このとき、低域側の周波数帯域ほど、生成する倍音の数が増加するように構成する。
【0082】
例えば、次のパターン1、パターン2などが考えられる。
【0083】
(パターン1)
周波数帯域Aでは、第4、5、6倍音を生成する。
周波数帯域Bでは、第3、4倍音を生成する。
周波数帯域C、D、Eでは、第2倍音を生成する。
【0084】
(パターン2)
周波数帯域Aでは、第4、5、6、7倍音を生成する。
周波数帯域Bでは、第3、4倍音を生成する。
周波数帯域Cでは、第2、3倍音を生成する。
周波数帯域D、Eでは、第2倍音を生成する。
【0085】
このような倍音生成法に従えば、低い基本周波数を持つ楽音が入力された場合においても、生成される倍音が、いびつな構成とならず、自然な倍音を生成できる。以下、この理由を説明する。
【0086】
原信号を楽音とすると、その原信号には、基音とそのn倍(n=2、3、…)の周波数の倍音が含まれている。基音は、n=1の倍音とみなすこともできる。この原信号に関して、倍音生成手段でm倍(m=2、3、…)の倍音を生成し、原音の基音を基準に考えると、周波数がn×m倍の倍音が生成されることになる。
【0087】
この時、あまり高次の倍音が生成されると、中高音の方へ音の高さがシフトして感じられる。したがって、次数n×mには、上限値が存在する。すなわち、nの値が大きくなるほど、mの値は小さい値しか取りえないこととなる。言い換えれば、周波数帯域Aのように、最低域の周波数帯域では、比較的高次まで、多くの倍音を付加することができるが、周波数帯域Eのように比較的高い周波数帯域では低次の倍音しか取りえないこととなる。
【0088】
また、次数n×mの値が、素数であれば、n=1すなわち原信号の基音からのみしか倍音は生成できない。例えば、原信号の基音に対する第5倍音や第7倍音は、原信号の基音からでないと生成できない。したがって、低域ほど倍音生成の個数を増やすとよく、こうすると、いびつな倍音列になりにくい。
【0089】
前述の例で、原信号として、基音(40Hz)を持つ楽音で、原信号中に80Hz、120Hzの倍音成分が含まれている信号系列を考える。
【0090】
図5(a)に示す、パターン1では、
周波数帯域Aに属する40Hz成分から、160Hz、200Hz、240Hzの倍音を生成する。
周波数帯域Cに属する80Hz成分から、160Hzの倍音を生成する。
周波数帯域に属する120Hz成分から、240Hzの倍音を生成する。
【0091】
図5(b)に示す、パターン2では、
周波数帯域Aに属する40Hz成分から、160Hz、200Hz、240Hz、280Hzの倍音を生成する。
周波数帯域Cに属する80Hz成分から、160Hz、240Hzの倍音を生成する。
周波数帯域に属する120Hz成分から、240Hzの倍音を生成する。
【0092】
ここで、パターン1では、原信号の基音に対して第4〜6倍音の範囲で、次数の欠落なしに、倍音が生成される。
【0093】
パターン2では、原信号の基音に対して第4〜7倍音の範囲で、次数の欠落なしに、倍音が生成される。
【0094】
また、第9倍音以上といった高すぎる倍音が生成されることはない。よって、中高音の方へ音の高さがシフトして感じられたり、独特の音色変化が発生することが少なく、低音感が向上した出力信号が得られる。
【0095】
このように、本構成法に従えば、処理帯域に複数の周波数成分を含むような基本周波数の低い楽音が入力された場合でも、スピーカの再生可能帯域において、次数の連続する自然な構成の倍音を生成することが可能となる。これにより、基本周波数の低い楽音入力時の音質劣化を抑制することが可能となる。また、高域側の周波数帯域で生成する倍音の数を減らしたことで、その生成にかかる回路規模を削減できる。
【0096】
(実施の形態2)
実施の形態2においては、実施の形態1と同じ回路(図1(a)、(b)、図7参照)において、倍音生成について別の構成法を実施する。実施の形態2における構成法は、一言で言うと、各周波数帯域で最小到達次数、またはこれに準じる倍音を一つのみ生成する方法である。
【0097】
即ち、図2(a)に示す周波数帯域において、例えば、次のパターン3、パターン4などが考えられる。
【0098】
(パターン3)
周波数帯域Aでは、第4倍音を生成する。
周波数帯域Bでは、第3倍音を生成する。
周波数帯域C、D、Eでは、第2倍音を生成する。
【0099】
(パターン4)
周波数帯域Aでは、第5倍音を生成する。
周波数帯域Bでは、第3倍音を生成する。
周波数帯域C、D、Eでは、第2倍音を生成する。
【0100】
実施の形態1と同じ例で、図2(b)のように、原信号として、基音が40Hzの楽音で原信号中に80Hz、120Hzの倍音成分が含まれている信号系列を考える。
【0101】
図6(a)に示す、パターン3では、
周波数帯域Aに属する40Hz成分から、160Hzの倍音を生成する。
周波数帯域Cに属する80Hz成分から、160Hzの倍音を生成する。
周波数帯域に属する120Hz成分から、240Hzの倍音を生成する。
【0102】
図6(b)に示す、パターン4では、
周波数帯域Aに属する40Hz成分から、200Hzの倍音を生成する。
周波数帯域Cに属する80Hz成分から、160Hzの倍音を生成する。
周波数帯域に属する120Hz成分から、240Hzの倍音を生成する。
【0103】
パターン3については、原信号の基音に対する第5倍音(200Hz)が生成されないため、低音感については若干劣る。パターン4については、第4倍音から第6倍音まで連続して生成されるため、パターン3よりも改善されている。
【0104】
実施の形態2で示した構成法は、一つの周波数帯域につき一つの倍音のみを生成するため、実施の形態1に比べると、低音感の向上に関しては若干劣る。しかしその反面、演算量が削減でき、回路規模を小さくすることが可能となる。また、倍音生成時に生じる歪も削減され、クリアな音質になる。
【0105】
なお、実施の形態1および2では、スピーカの再生可能帯域が150Hz以上の場合について説明したが、言うまでもなく、本発明は、スピーカの再生可能領域に拠らず、再生可能帯域の異なる各種小型スピーカに適用可能である。
【0106】
(評価)
本発明者らは、上述した、比較例、パターン1、パターン3について、評価を行ったので、その結果を以下に示す。
【0107】
なお、パターン2、パターン4については、具体的な評価を行っていないが、パターン2についてはパターン1と同様の結果が得られるものと推定され、パターン4についてはパターン3と同様の結果が得られるものと推定される。
【0108】
評価は、被験者A、Bが、パターン1、3及び比較例により、倍音を生成した処理音と、原音とを聞き比べ、どの程度低音感が向上しているか、あるいは、歪み感の有無について、調べた。
【0109】
ソースとして、次の3つの音源を使用した。
(ソース1) アーティスト:槙原敬之、曲名:SPY、評価区間:曲開始から30秒間
(ソース2) アーティスト:シンディー・ローバー、曲名:HEY NOW、評価区間:曲開始から30秒間
(ソース3) アーティスト:ダイアナ・キング、曲名:SHY GUY、評価区間:曲開始40秒後から30秒間
【0110】
被験者A
低音感向上効果 ○:かなり向上、△:やや向上、×:殆ど向上なし
【0111】
歪み感 ○:ほとんどなし、△:やや感じる、×:かなり感じる
【0112】
【0113】
被験者B
低音感向上効果 ○:かなり向上、△:やや向上、×:殆ど向上なし
【0114】
歪み感 ○:ほとんどなし、△:やや感じる、×:かなり感じる
【0115】
【0116】
(考察)
いずれの被験者によっても、低音感向上効果が高く、しかも、歪み感が少ないと評価された、パターン1が最も優れていると考えられる。
【0117】
一方、比較例では、歪み感が強く、実用的でないことがわかった。この歪みは、低音感向上効果を無効にするだけでなく、ソース中の低音楽器の音を、中高音側にシフトさせたり、独特の音色変化をもたらした。
【0118】
パターン3では、低音感は、パターン1に劣るものの、音質は、パターン1よりもクリアであった。
【0119】
総じて言えば、パターン1及びパターン3の両方は、低音感向上効果及び歪み感の少なさの両面において、比較例よりも優れていた。
【0120】
【発明の効果】
本発明によれば、周波数帯域が高い方の倍音生成手段が生成する倍音の個数が、周波数帯域が低い方の倍音生成手段が生成する倍音の個数以下に定めることで、少ない演算量で、連続した倍音列を生成するとともに、スピーカの再生可能帯域内の低い周波数にて、倍音を集中して生成できる。
【0121】
本発明によれば、帯域分割処理導入時における生成倍音の構成を、音質劣化が少なく、より低音感が感じられるよう最適化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)本発明の実施の形態1、2による音響信号処理装置のブロック図
(b)同倍音生成手段のブロック図
【図2】(a)同帯域分割特性の例示図
(b)同帯域分割特性の例示図
(c)同帯域分割特性の例示図
【図3】同倍音生成の振幅構成例を示すグラフ
【図4】同比較例の倍音生成説明図
【図5】(a)同実施の形態1における倍音生成説明図(パターン1)
(b)同実施の形態1における倍音生成説明図(パターン2)
【図6】(a)同実施の形態2における倍音生成説明図(パターン3)
(b)同実施の形態2における倍音生成説明図(パターン4)
【図7】同ステレオ信号における音響信号処理装置のブロック図
【図8】(a)従来の第1の音響信号処理装置のブロック図
(b)従来の第2の音響信号処理装置のブロック図
【図9】(a)従来の倍音生成原理説明図
(b)従来の倍音生成原理説明図
【符号の説明】
1、1a、1b、11 入力端子
2、2a、2b、12 出力端子
3、3a、3b 遅延器
4a〜4c 倍音生成手段
5a〜5c 帯域通過フィルタ
6 帯域分割手段
7a〜7e 加算器
8、8a、8b 高域通過フィルタ
9a〜9c 倍音成分生成手段
10a〜10c レベル調整手段
20 生成条件設定手段
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an acoustic signal processing apparatus and method for compensating for lack of bass range and enhancing bass feeling. More specifically, the present invention relates to a method for enhancing bass feeling by adding overtones related to bass components, such as a small speaker. In particular, the present invention relates to a technique suitable for using a device that tends to lack bass.
[0002]
[Prior art]
In general, it is well known that reproduction of a low sound range is difficult with a small speaker. In order to solve this problem, when the harmonics are played instead of the bass that is difficult to reproduce, the virtual pitch effect is used to produce an audible bass even though the harmonics are being played. It has been conventionally known that it can be improved.
[0003]
Here, the term “overtone” has the following two definitions. In the first definition, “overtone” means a sound component other than a fundamental tone (sound at a fundamental frequency) in a musical tone or an original tone, and has a frequency that is a natural number multiple of the fundamental tone.
[0004]
In the second definition, “overtone” means a sound having a frequency that is a natural number multiple of a certain target sound.
[0005]
Hereinafter, in the present specification, “overtones” according to these two definitions are not distinguished and are simply referred to as “overtones”. A harmonic having a frequency n times (n is a natural number) the frequency of the fundamental tone or the original tone is referred to as the nth harmonic.
[0006]
Hereinafter, a conventional acoustic signal processing apparatus (two types) will be described with reference to FIGS.
[0007]
First, FIG. 8A is a block diagram of a conventional first acoustic signal processing apparatus. As shown in FIG. 8A, the signal input from the input terminal 1 is divided into two systems, and the input signal of the first system is input to one input unit of the adder 7.
[0008]
The input signal of the second system is input to the low pass filter 5. The low-pass filter 5 extracts only the bass component from the input signal according to a predetermined cut-off characteristic, and outputs it to the overtone generation means 4.
[0009]
The harmonic overtone generation unit 4 generates a signal (overtone) having a frequency component that is an integral multiple of the low frequency range component extracted by the low pass filter 5. The overtone generated by the overtone generation means 4 is input to the other input unit of the adder 7.
[0010]
The adder 7 adds the signals input to one input unit and the other input unit, and outputs the result to the output terminal 2.
[0011]
There are various methods for generating overtones. Of these, the zero cross method will be described with reference to FIG.
[0012]
Here, consider an example of generating a harmonic over a sine wave as shown in FIG.
[0013]
The zero cross point is a point at which the signal changes from positive to negative or from negative to positive. For example, in FIG. 9A, the zero cross points from negative to positive are point P1, point P2, and point P3.
[0014]
In the case of generating the second overtone, in the section (section P1-P2, section P2-P3) from the negative-to-positive zero-cross point to the next negative-to-positive zero-cross point, The waveform may be compressed to 1/2 and replayed twice. As a result, the processed signal becomes a signal having a frequency twice as shown in FIG. 9B.
[0015]
In general, when n is a natural number, the nth overtone is generated by compressing the original waveform to 1 / n in the time-axis direction and repeatedly reproducing it n times in the same zero cross point section.
[0016]
In the first conventional acoustic signal processing apparatus shown in FIG. 8A, when a composite sound (a sound having a plurality of frequency components such as chords) is input, frequency components other than harmonics to be generated are generated. The sound quality is deteriorated due to distortion.
[0017]
Next, a conventional second acoustic signal processing apparatus that improves this point will be described with reference to FIG. In the figure, the same components as those in FIG.
[0018]
The main point of the example shown in FIG. 8B is that the composite sound is divided into a plurality of frequency bands, and overtone generation is performed for each component belonging to each frequency band.
[0019]
That is, in FIG. 8B, a band dividing unit 6 is newly provided with respect to FIG. 8A, and the band dividing unit 6 includes a plurality of band pass filters 5a having different frequency bands. 5b,..., 5c, and divides the bass component of the input signal into signals for each frequency band.
[0020]
The divided signals are input to overtone generation means 4a, 4b,..., 4c provided for each frequency band, and overtone generation is performed individually. The output signals of the plurality of overtone generating means 4a, 4b,..., 4c are added by the adder 7a and input to one input unit of the adder 7b.
[0021]
As shown in FIG. 8B, when band division is performed, overtone generation is performed for a signal of one frequency component in principle for one frequency band even when a composite sound is input. The generation of distortion components is suppressed.
[0022]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the method of dividing the band has an advantage that it is possible to suppress deterioration in sound quality when inputting a composite sound. However, in the conventional technology, there is no consideration regarding how harmonics should be generated for each frequency band component divided.
[0023]
However, as is clarified by the present research by the present inventors, as will be described in detail later, if this harmonic structure is not performed well, the sound quality is deteriorated, or the improvement effect of the low tone is obtained. Not enough. In other words, the configuration of FIG. 8B has not yet reached a satisfactory level.
[0024]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an overtone generation technique that has a high bass improvement effect and a low distortion feeling in an acoustic signal processing device that performs band division processing.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
The acoustic signal processing device according to the first invention is an input acoustic signal. Of each frequency component included in the Band dividing means for dividing; Overtones of frequency components that belong to each divided frequency band can be reproduced in a band that can be reproduced by the speaker. Overtone generating means for generating and generated Overtone And a synthesis means for synthesizing the input acoustic signal, The harmonic generation means further includes: First frequency band Belongs to frequency The highest order among the orders of one or more harmonics generated from the component is the first frequency band Lower Second frequency band Of the order of one or more harmonics generated from the frequency components belonging to frequency band Belongs to frequency The highest order among the orders of one or more harmonics generated from the component is the lowest frequency band Belongs to frequency On condition that it is less than the highest order of one or more harmonics generated from the component Generate overtones .
[0026]
In this configuration, by imposing a certain condition in the overtone generation in the overtone generation means, Does not generate overtone components outside the reproducible band of the assumed speaker, Inappropriate overtone generation can be eliminated, and preferable overtones can be generated. As a result, the sense of bass can be improved while suppressing the sense of distortion.
[0027]
In the acoustic signal processing device according to the second invention, the harmonic overtone generating means is further, highest frequency band Belongs to frequency The condition that the smallest order among one or more harmonics generated from the component is less than the smallest order among the orders of one or more harmonics generated from the frequency component belonging to the lowest frequency band Generate overtones with .
[0030]
With this configuration, First, by not generating an overtone component with a frequency that is too high, it is possible to prevent the reproduced sound from shifting toward the middle and high frequencies, and to prevent unnatural changes in the timbre. Second, overloading of the speaker can be prevented by preventing the generation of a harmonic component having a frequency component that is too low.
[0038]
In the acoustic signal processing device according to the third invention, Overtone generation means Furthermore, a condition that only a single-order harmonic component is generated in each of the divided frequency bands. Generate overtones with .
[0039]
With this configuration, it is possible to improve bass feeling with a small processing load.
[0040]
First 4 In the acoustic signal processing device according to the invention, The single order is the minimum reachable order (the minimum order that reaches the reproducible band of the assumed speaker) .
[0041]
With this configuration, it is possible to concentrate the bass component on the low frequency side of the assumed reproducible band of the speaker, and to effectively improve the bass feeling.
[0042]
In the acoustic signal processing device according to the fifth invention, the single order is divided. each The frequencies of the overtone components generated from the frequency components belonging to each of the frequency bands are set so as not to overlap each other.
[0043]
With this configuration, the order of the low-frequency component is easily continued, and a reproduced sound with a natural and less distorted feeling can be obtained.
[0044]
In the sound processing apparatus according to the sixth invention, Generated The amplitude of the harmonic component is set so as to decrease as the frequency of the harmonic component increases.
[0045]
With this configuration, it is possible to prevent the reproduced sound from shifting to the middle / high sound side in terms of hearing.
[0046]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Comparative example)
Prior to the description of the overtone generation method in each embodiment of the present invention, a comparative example of overtone generation will be described below. In conclusion, according to this comparative example, there is a problem particularly when the basic tone is a low tone and the low-order harmonics are below the reproducible band of the speaker.
[0047]
In the present specification, it is assumed that the reproducible band of the speaker is 150 Hz or more. Further, as shown in FIG. 2A, band division for generating overtones is set at 25 Hz intervals. Then, the second to fourth overtones are generated in each frequency band that is divided. However, harmonics less than 150 Hz are not generated.
[0048]
Therefore, in this comparative example,
For the frequency band A (25 to 50 Hz), only the fourth overtone is generated.
For the frequency band B (50 to 75 Hz), the third overtone and the fourth overtone are generated.
Second to fourth overtones are generated for frequency band C (75 to 100 Hz), frequency band D (100 to 125 Hz), and frequency band E (125 to 150 Hz).
[0049]
In this comparative example, let us consider a case where a musical tone having a fundamental tone of 40 Hz is input. In this case, as shown in FIG. 2B, the processing band includes three frequency components, that is, the fundamental tone (40 Hz), second harmonic (80 Hz), and third harmonic (120 Hz) of the musical tone.
[0050]
These three frequency components are separated by a band division process. The 40 Hz component is in the frequency band A, the 80 Hz component is in the frequency band C, and the 120 Hz component is in the frequency band. D And overtones are generated for each frequency band.
[0051]
As a result, it becomes as shown in FIG. That is,
A harmonic of 160 Hz is generated from the fundamental tone (40 Hz) belonging to the frequency band A (25 to 50 Hz).
Overtones of 160 Hz, 240 Hz, and 320 Hz are generated from the second overtone (80 Hz) belonging to the frequency band C (75 to 100 Hz).
frequency band D (100-125 Hz), harmonics of 240 Hz, 360 Hz, and 480 Hz are generated from the third harmonic (120 Hz).
[0052]
Therefore, in the comparative example, overtone components of 160 Hz, 240 Hz, 320 Hz, 360 Hz, and 480 Hz are generated as a whole.
[0053]
Here, the harmonics to be generated are arranged as follows with the order based on the fundamental tone 40 Hz of the original signal.
4th harmonic (160 Hz), 6th harmonic (240 Hz), 8th harmonic (320 Hz), 9th harmonic (360 Hz), 12th harmonic (480 Hz)
[0054]
From the above, it can be seen that the fifth overtone, the seventh overtone, etc. are missing and are not generated. In addition, higher harmonics such as the ninth overtone and the twelfth overtone that do not contribute to the improvement of the low tone are generated.
[0055]
If such a harmonic overtone having such a complicated structure is generated, not only the low tone feeling is improved, but also the reproduced sound is felt as if it is shifted toward the middle and high frequencies, or a unique timbre change occurs.
[0056]
As described above, in the acoustic signal processing device, some guidelines are necessary for the configuration of the generated overtones for improving the low-pitched sound. Based on the above findings, the present inventors have completed the technique proposed this time. In addition, about the evaluation of each following embodiment and a comparative example, it puts together at the end and is explained in full detail.
[0057]
Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described.
(Embodiment 1)
Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of an acoustic signal processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
[0058]
Hereinafter, in Embodiments 1 and 2, as in the comparative example, the reproducible band of the speaker is set to 150 Hz or more, and a harmonic component is generated for a low sound range of 150 Hz or less. And about a harmonic component, a fixed frequency range shall be 150-280 Hz. Of course, these numerical values are merely examples, and it goes without saying that they can be changed as appropriate.
[0059]
Of the components shown in FIG. 1A, the input terminal 1 is for inputting an input signal.
[0060]
The band dividing means 6 extracts a bass component for generating overtones from the input signal and divides it into signals for each frequency band. Here, the band dividing means 6 is configured by providing a plurality of band pass filters 5a, 5b,..., 5c having different pass bands in parallel.
[0061]
The harmonic overtone generation means 4a, 4b,..., 4c provided for each frequency band generate overtones for the output signals of the band pass filters 5a, 5b,.
[0062]
The adder 7a adds the output signals of the overtone generating means 4a, 4b,..., 4c. The delay device 3 delays the input signal by the same time as the delay associated with the overtone generation process.
[0063]
The adder 7 b corresponds to a synthesis unit, adds the output signal of the delay unit 3 and the output signal of the adder 7 a, and outputs an acoustic signal from the output terminal 2 via the high-pass filter 8.
[0064]
The high-pass filter 8 is provided to remove a low-frequency component below the reproducible band of the speaker and prevent overload of the speaker.
[0065]
The high-pass filter 8 can be provided before or after the delay device 3. Further, although the overload prevention function is lost, the high-pass filter 8 can be omitted.
[0066]
In order to make this acoustic signal processing apparatus compatible with stereo input, it is only necessary to prepare two circuits of FIG. 1A separately for the left channel and the right channel.
[0067]
Alternatively, as shown in FIG. 7, after the left and right inputs are added and monauralized, a process relating to overtone generation may be performed, and a process of distributing the left and right again may be performed.
[0068]
When configured as shown in FIG. 7, the circuit scale can be reduced as compared with the case where the circuit of FIG. 1A is provided independently for each of the left and right channels. Here, since the bass component is often included in the same phase in each channel, the sound quality hardly deteriorates even when configured as shown in FIG.
[0069]
In this embodiment, as in the comparative example, the division characteristics in the band dividing unit 6 are set as shown in FIG. In the example of FIG. 2A, the frequency band from 25 Hz to 150 Hz is divided by the frequency band of 25 Hz.
[0070]
Alternatively, as shown in FIG. 2C, the lowest sound range (50 Hz or less) may have a low-pass characteristic.
[0071]
Now, the overtone generating means 4a, 4b,..., 4c provided for each frequency band have the circuit configuration shown in FIG.
[0072]
The harmonic overtone generating means 4a, 4b,..., 4c are provided with harmonic overtone component generating means 9a, 9b,..., 9c that generate M harmonics from the nth harmonic to the (n + M−1) harmonic over the input signal, Multipliers 10a, 10b,..., 10c provided in the subsequent stage multiply the outputs of these overtone component generating means 9a, 9b,. Then, the adder 7c adds the outputs of the multipliers 10a, 10b,.
[0073]
That is, for each signal divided by frequency band, as shown in FIG. 3, M harmonics are generated continuously from the lowest nth harmonic that falls within the reproducible band of the speaker. As the coefficient sequence a1 to aM for adjusting the amplitude level of each overtone, a coefficient sequence whose values are attenuated as it becomes higher is used. For example, as a coefficient sequence a1 to aM, a geometric sequence (a1, a1 × r, a1 × r × r,...) Having a common ratio r can be used. The common ratio r is, for example, 0.3.
[0074]
In FIG. 1 (a), generation condition setting means 20 inputs generation condition information from the outside, and sets constant conditions for harmonic generation in each of the harmonic generation means 4a, 4b,. This generation condition information is information related to the above-described orders n, n + M-1, coefficient a1, common ratio r, and the like of the harmonic component.
[0075]
Here, in the example of FIG. 1A, the generation condition setting unit 20 can change the constant condition in each of the overtone generation units 4a, 4b,.
[0076]
However, when only one fixed condition is used, the generation condition setting means 20 is omitted, and the circuit configurations of the harmonic overtone generation means 4a, 4b,..., 4c are fixedly configured so as to meet desired constant conditions. You can also In this case, as shown in FIG. 1B, it is not always necessary to provide the harmonic component generating means for all of the nth harmonic to the (n + M−1) th harmonic. That is, for the harmonics of the order not used, the harmonic generation means may be omitted and the circuit configuration may be simplified.
[0077]
Next, the overtone generation method, which is the subject of the present invention, will be described in detail. First, the minimum arrival order is defined. The minimum reaching order is the minimum order that reaches the reproducible band (150 Hz or more in the present specification) of the loudspeaker with respect to overtone generation performed on the signal components in each divided frequency band.
[0078]
For example, in FIG. 2A, the minimum reaching order is
Third order in frequency band B (50-75 Hz)
Secondary in frequency band C (75-100 Hz)
Secondary in frequency band D (100-125 Hz)
Secondary in frequency band E (125-150 Hz)
It is.
[0079]
However, for the frequency band A (25 to 50 Hz), the minimum arrival order of the frequency 25 to 30 Hz is sixth, the minimum arrival order of the frequency 30 to 37.5 Hz is fifth, and the frequency 37.5 Hz to 50 Hz. The minimum reaching order is the fourth order.
[0080]
Thus, depending on the division characteristics, there are a plurality of candidates for the minimum arrival order, and the minimum arrival order may not be uniquely determined. In such a case, any candidate among these candidates may be set as the minimum arrival order. Here, the minimum arrival order for the frequency band A is the fourth order.
[0081]
Using the minimum reach order described above, harmonics are generated as follows. In the first embodiment, in each frequency band, a plurality of consecutive harmonics of the order including only the harmonics of the minimum reaching order or including the harmonics of the minimum reaching order are generated. At this time, the lower frequency band is configured so that the number of overtones to be generated increases.
[0082]
For example, the following pattern 1 and pattern 2 can be considered.
[0083]
(Pattern 1)
In the frequency band A, fourth, fifth and sixth overtones are generated.
In the frequency band B, third and fourth overtones are generated.
In the frequency bands C, D, and E, the second overtone is generated.
[0084]
(Pattern 2)
In the frequency band A, fourth, fifth, sixth and seventh overtones are generated.
In the frequency band B, third and fourth overtones are generated.
In the frequency band C, second and third overtones are generated.
In the frequency bands D and E, the second overtone is generated.
[0085]
According to such a harmonic generation method, even when a musical sound having a low fundamental frequency is input, the generated harmonic does not have an irregular configuration, and a natural harmonic can be generated. Hereinafter, the reason will be described.
[0086]
Assuming that the original signal is a musical sound, the original signal includes a fundamental tone and harmonics of the frequency n times (n = 2, 3,...). The fundamental tone can also be regarded as a harmonic of n = 1. With respect to this original signal, the harmonic overtone generation means generates overtones of m times (m = 2, 3,...), And considering the fundamental tone of the original sound as a reference, overtones having a frequency of n × m times are generated. .
[0087]
At this time, if too high harmonics are generated, it is felt that the pitch is shifted toward the middle and high pitches. Therefore, there is an upper limit value for the order n × m. That is, the larger the value of n, the smaller the value of m can be. In other words, many harmonics can be added up to a relatively high frequency in the lowest frequency band, such as frequency band A, but low harmonics in a relatively high frequency band, such as frequency band E. It can only be taken.
[0088]
If the value of the order n × m is a prime number, harmonics can be generated only from n = 1, that is, only from the fundamental tone of the original signal. For example, the fifth and seventh harmonics of the fundamental tone of the original signal can be generated only from the fundamental tone of the original signal. Therefore, it is better to increase the number of overtones generated in the lower range, and this makes it difficult to form an distorted overtone string.
[0089]
In the above example, consider a signal sequence having a fundamental tone (40 Hz) as an original signal and containing harmonic components of 80 Hz and 120 Hz in the original signal.
[0090]
In pattern 1 shown in FIG.
Overtones of 160 Hz, 200 Hz, and 240 Hz are generated from the 40 Hz component belonging to the frequency band A.
A harmonic of 160 Hz is generated from the 80 Hz component belonging to the frequency band C.
frequency band D A harmonic of 240 Hz is generated from the 120 Hz component belonging to.
[0091]
In pattern 2 shown in FIG.
Overtones of 160 Hz, 200 Hz, 240 Hz, and 280 Hz are generated from the 40 Hz component belonging to the frequency band A.
Overtones of 160 Hz and 240 Hz are generated from the 80 Hz component belonging to the frequency band C.
frequency band D A harmonic of 240 Hz is generated from the 120 Hz component belonging to.
[0092]
Here, in pattern 1, overtones are generated in the range of 4th to 6th overtones with respect to the fundamental tone of the original signal without loss of order.
[0093]
In pattern 2, overtones are generated in the range of fourth to seventh overtones with respect to the fundamental tone of the original signal without loss of order.
[0094]
Moreover, an overtone that is higher than the ninth overtone is not generated. Therefore, it is less likely that the pitch is shifted toward the middle and high pitches, or a unique timbre change does not occur, and an output signal with improved bass feel can be obtained.
[0095]
In this way, according to this configuration method, even when a musical sound having a low fundamental frequency that includes a plurality of frequency components in the processing band is input, the harmonics having a natural structure having a continuous order in the reproducible band of the speaker. Can be generated. As a result, it is possible to suppress deterioration in sound quality when a musical sound having a low fundamental frequency is input. Further, by reducing the number of overtones generated in the high frequency band, the circuit scale required for the generation can be reduced.
[0096]
(Embodiment 2)
In the second embodiment, another configuration method is implemented for overtone generation in the same circuit as in the first embodiment (see FIGS. 1A, 1B, and 7). In short, the configuration method according to the second embodiment is a method of generating only one minimum attainment order or harmonic overtone according to this in each frequency band.
[0097]
That is, in the frequency band shown in FIG. 2A, for example, the following pattern 3 and pattern 4 can be considered.
[0098]
(Pattern 3)
In the frequency band A, the fourth overtone is generated.
In the frequency band B, a third overtone is generated.
In the frequency bands C, D, and E, the second overtone is generated.
[0099]
(Pattern 4)
In the frequency band A, the fifth overtone is generated.
In the frequency band B, a third overtone is generated.
In the frequency bands C, D, and E, the second overtone is generated.
[0100]
In the same example as in the first embodiment, as shown in FIG. 2 (b), a signal sequence in which the fundamental signal is a musical tone having a fundamental frequency of 40 Hz and the harmonic component of 80 Hz and 120 Hz is included in the original signal is considered.
[0101]
In pattern 3 shown in FIG.
A harmonic of 160 Hz is generated from the 40 Hz component belonging to the frequency band A.
A harmonic of 160 Hz is generated from the 80 Hz component belonging to the frequency band C.
frequency band D A harmonic of 240 Hz is generated from the 120 Hz component belonging to.
[0102]
In pattern 4 shown in FIG.
A harmonic of 200 Hz is generated from the 40 Hz component belonging to the frequency band A.
A harmonic of 160 Hz is generated from the 80 Hz component belonging to the frequency band C.
frequency band D A harmonic of 240 Hz is generated from the 120 Hz component belonging to.
[0103]
For pattern 3, since the fifth overtone (200 Hz) with respect to the fundamental tone of the original signal is not generated, the sense of bass is slightly inferior. The pattern 4 is improved from the pattern 3 because it is continuously generated from the fourth overtone to the sixth overtone.
[0104]
Since the configuration method shown in the second embodiment generates only one overtone per frequency band, it is slightly inferior in terms of improving the bass feeling compared to the first embodiment. However, on the other hand, the amount of calculation can be reduced and the circuit scale can be reduced. In addition, distortion that occurs when generating overtones is reduced, and clear sound quality is achieved.
[0105]
In the first and second embodiments, the case where the reproducible band of the speaker is 150 Hz or more has been described. Needless to say, the present invention is not limited to the reproducible area of the speaker, and various small speakers having different reproducible bands. It is applicable to.
[0106]
(Evaluation)
Since the present inventors evaluated the comparative example, pattern 1, and pattern 3 described above, the results are shown below.
[0107]
Although specific evaluation was not performed for pattern 2 and pattern 4, it was estimated that the same result as pattern 1 was obtained for pattern 2, and the same result as pattern 3 was obtained for pattern 4. It is estimated that
[0108]
As for evaluation, subjects A and B compare the processed sound that generated harmonics with the patterns 1 and 3 and the comparative example, and the original sound, and how much bass is improved, or whether or not there is a sense of distortion, Examined.
[0109]
The following three sound sources were used as sources.
(Source 1) Artist: Noriyuki Sugawara, Song name: SPY, Evaluation section: 30 seconds from the start of the song
(Source 2) Artist: Cindy Rover, Song title: HEY NOW, Evaluation section: 30 seconds from the start of the song
(Source 3) Artist: Diana King, Song title: SHY GUY, Evaluation section: 30 seconds after 40 seconds
[0110]
Subject A
Bass feeling improvement effect ○: considerably improved, △: slightly improved, ×: almost no improvement
[0111]
Sense of distortion ○: Almost none, △: Slightly felt, ×: Slightly felt
[0112]
[0113]
Subject B
Bass feeling improvement effect ○: considerably improved, △: slightly improved, ×: almost no improvement
[0114]
Sense of distortion ○: Almost none, △: Slightly felt, ×: Slightly felt
[0115]
[0116]
(Discussion)
Regardless of the subject, it is considered that the pattern 1 that is highly effective in improving bass feeling and evaluated as having little distortion feeling is the most excellent.
[0117]
On the other hand, it was found that the comparative example had a strong sense of distortion and was not practical. This distortion not only invalidated the bass improvement effect, but also shifted the sound of low music instruments in the source to the middle and high frequencies, and caused a unique timbre change.
[0118]
In pattern 3, the low tone was inferior to pattern 1, but the sound quality was clearer than pattern 1.
[0119]
Generally speaking, both pattern 1 and pattern 3 were superior to the comparative example in terms of both the low-pitched sound enhancement effect and the low distortion.
[0120]
【The invention's effect】
According to the present invention, the number of overtones generated by the harmonic overtone generation unit with the higher frequency band is determined to be equal to or less than the number of overtones generated by the overtone generation unit with the lower frequency band, so that the amount of overtones is continuously reduced. Can be generated in a concentrated manner at a low frequency within the reproducible band of the speaker.
[0121]
According to the present invention, it is possible to optimize the configuration of the generated harmonic overtone when the band division processing is introduced so that the sound quality is less deteriorated and a low tone is felt.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a block diagram of an acoustic signal processing apparatus according to Embodiments 1 and 2 of the present invention.
(B) Block diagram of the same harmonic generation means
FIG. 2A is an exemplary diagram of the same band division characteristics.
(B) Example of the same band division characteristics
(C) Example of the same band division characteristics
FIG. 3 is a graph showing an example of the amplitude configuration of the same harmonic generation
FIG. 4 is an explanatory diagram of harmonic overtone generation in the comparative example.
FIG. 5A is a diagram for explaining overtone generation in the first embodiment (pattern 1).
(B) Overtone generation explanatory diagram (Pattern 2) in the first embodiment
6A is an explanatory diagram of harmonic overtone generation in the second embodiment (pattern 3). FIG.
(B) Overtone generation explanatory diagram (pattern 4) in the second embodiment
FIG. 7 is a block diagram of an acoustic signal processing apparatus for the stereo signal.
FIG. 8A is a block diagram of a first conventional acoustic signal processing apparatus.
(B) Block diagram of a second conventional acoustic signal processing device
FIG. 9A is an explanatory diagram of a conventional overtone generation principle.
(B) Conventional harmonic generation principle explanatory diagram
[Explanation of symbols]
1, 1a, 1b, 11 input terminals
2, 2a, 2b, 12 Output terminals
3, 3a, 3b delay device
4a-4c harmonic overtone generating means
5a-5c band pass filter
6 Band division means
7a-7e Adder
8, 8a, 8b High-pass filter
9a-9c Overtone component generating means
10a-10c Level adjustment means
20 Generation condition setting means

Claims (7)

入力音響信号に含まれる各周波数成分のうちスピーカが再生可能な帯域よりも低い低音成分を、複数の周波数帯域に分割する帯域分割手段と、
前記分割された周波数帯域属する周波数成分の倍音、スピーカが再生可能な帯域で生成する倍音生成手段と、
前記生成された倍音と、前記入力音響信号とを、合成する合成手段とを備え、
前記倍音生成手段は、さらに、
第1の周波数帯域に属する周波数成分から生成される一つ以上の倍音の次数のうち最も大きな次数が、前記第1の周波数帯域より低い第2の周波数帯域に属する周波数成分から生成される一つ以上の倍音の次数のうち最も大きな次数以下であり、
さらに、最も高い周波数帯域に属する周波数成分から生成される一つ以上の倍音の次数のうち最も大きな次数が、最も低い周波数帯域に属する周波数成分から生成される一つ以上の倍音の次数のうち最も大きな次数よりも小さい、
という条件で倍音を生成する、
ことを特徴とする音響信号処理装置。
Band dividing means for dividing a low frequency component lower than a band that can be reproduced by a speaker among frequency components included in an input acoustic signal into a plurality of frequency bands;
Harmonic overtone generating means for generating overtones of frequency components belonging to each of the divided frequency bands in a band that can be reproduced by a speaker ;
A synthesis means for synthesizing the generated overtone and the input acoustic signal;
The harmonic overtone generation means further includes:
One biggest order of the following numbers, generated from the frequency components belonging to the lower than the first frequency band a second frequency band of one or more harmonics are generated from the frequency components belonging to a first frequency band Less than the largest of the above harmonic orders,
Further, the highest order among the orders of one or more harmonics generated from the frequency component belonging to the highest frequency band is the highest among the orders of one or more harmonics generated from the frequency component belonging to the lowest frequency band. Less than a large order,
To generate overtones,
An acoustic signal processing device.
前記倍音生成手段は、さらに、
最も高い周波数帯域に属する周波数成分から生成される一つ以上の倍音のうち最も小さな次数が、最も低い周波数帯域に属する周波数成分から生成される一つ以上の倍音の次数のうち最も小さな次数以下である、
という条件で倍音を生成することを特徴とする請求項1記載の音響信号処理装置。
The harmonic overtone generation means further includes:
The highest smallest degree among the one or more harmonics are generated from the frequency components belonging to the frequency band, of the order of one or more harmonics are generated from the frequency components belonging to the lowest frequency band smallest in order below is there,
The acoustic signal processing apparatus according to claim 1 , wherein overtones are generated under the condition:
前記倍音生成手段は、さらに、
前記分割された各周波数帯域のそれぞれにおいて、単一の次数の倍音成分のみを生成する、という条件で倍音を生成することを特徴とする請求項2記載の音響信号処理装置。
The harmonic overtone generation means further includes:
3. The acoustic signal processing apparatus according to claim 2 , wherein harmonics are generated under a condition that only a single-order harmonic component is generated in each of the divided frequency bands.
前記単一の次数は、最小到達次数(想定するスピーカの再生可能帯域に到達する最小の次数)である、請求項3記載の音響信号処理装置。  The acoustic signal processing apparatus according to claim 3, wherein the single order is a minimum attainment order (a minimum order to reach a reproducible band of an assumed speaker). 前記単一の次数は、前記分割された各周波数帯域のそれぞれに属する周波数成分から生成される倍音成分の周波数が、互いに重複しないように設定される、請求項3記載の音響信号処理装置。  The acoustic signal processing device according to claim 3, wherein the single order is set so that frequencies of overtone components generated from frequency components belonging to each of the divided frequency bands do not overlap each other. 前記生成された倍音成分の振幅は、倍音成分の周波数が高くなるにつれて小さくなるように設定される、請求項1から5のいずれかに記載の音響信号処理装置。The acoustic signal processing device according to claim 1, wherein the amplitude of the generated harmonic component is set to decrease as the frequency of the harmonic component increases. 入力音響信号に含まれる各周波数成分のうちスピーカが再生可能な帯域よりも低い低音成分を、複数の周波数帯域に分割する帯域分割ステップと、
前記分割された周波数帯域に属する周波数成分の倍音、スピーカが再生可能な帯域で生成する倍音生成ステップと、
前記生成された倍音と、前記入力音響信号とを、合成する合成ステップとを備え、
前記倍音生成ステップは、さらに、
第1の周波数帯域に属する周波数成分から生成される一つ以上の倍音の次数のうち最も大きな次数が、前記第1の周波数帯域より低い第2の周波数帯域に属する周波数成分から生成される一つ以上の倍音の次数のうち最も大きな次数以下であり、
さらに、最も高い周波数帯域に属する周波数成分から生成される一つ以上の倍音の次数のうち最も大きな次数が、最も低い周波数帯域に属する周波数成分から生成される一つ以上の倍音の次数のうち最も大きな次数よりも小さい、
という条件で倍音を生成することを特徴とする音響信号処理方法。
A band dividing step of dividing a low frequency component lower than a band that can be reproduced by a speaker among frequency components included in the input acoustic signal into a plurality of frequency bands;
A harmonic overtone generating step of generating overtones of frequency components belonging to each of the divided frequency bands in a band reproducible by a speaker ;
A synthesis step of synthesizing the generated overtone and the input acoustic signal;
The harmonic generation step further includes:
One biggest order of the following numbers, generated from the frequency components belonging to the lower than the first frequency band a second frequency band of one or more harmonics are generated from the frequency components belonging to a first frequency band Less than the largest of the above harmonic orders,
Further, the highest order among the orders of one or more harmonics generated from the frequency component belonging to the highest frequency band is the highest among the orders of one or more harmonics generated from the frequency component belonging to the lowest frequency band. Less than a large order,
An acoustic signal processing method characterized by generating overtones under the condition :
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