JP4715385B2 - Interpolation device, audio playback device, interpolation method, and interpolation program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、補間装置、オーディオ再生装置、補間方法および補間プログラムに関する。 The present invention relates to an interpolation device, an audio playback device, an interpolation method, and an interpolation program.
特許文献１は、オーディオ信号再生装置を開示する。このオーディオ信号再生装置は、オーバサンプリングディジタルローパスフィルタの出力オーディオ信号とその絶対値成分を含む信号とを乗算することにより高調波成分を生成してその高調波成分のうちのｆｓ／２以上の高調波成分を抽出して読出原信号成分に重畳する。
音楽などのデジタル記録および再生は、一般化している。音楽などをデジタル記録する場合、音楽の波形信号をサンプリング周波数でサンプリングし、サンプリングにより得られる量子化ビットのデータを記録することになる。 Digital recording and playback of music and the like is common. When digitally recording music or the like, a waveform signal of music is sampled at a sampling frequency, and quantized bit data obtained by sampling is recorded.
音楽などのデジタル記録には、ＣＤ−ＤＡ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｕｄｉｏ）が用いられてきた。ＣＤ−ＤＡでは、サンプリング周波数は、４４．１ｋＨｚであり、量子化ビットは１６ビットである。人が聞き取れる音の周波数は、２０ｋＨｚ程度であると言われている。サンプリング周波数を４４．１ｋＨｚとすることで、ＣＤ−ＤＡでは、約２２ｋＨｚの周波数成分までをデジタル化することができる。人が聞き取れる音の周波数帯（たとえば０〜２０ｋＨｚ）をカバーすることができる。 CD-DA (Compact Disc Digital Audio) has been used for digital recording of music and the like. In CD-DA, the sampling frequency is 44.1 kHz, and the quantization bit is 16 bits. It is said that the frequency of sounds that humans can hear is about 20 kHz. By setting the sampling frequency to 44.1 kHz, the CD-DA can digitize up to a frequency component of about 22 kHz. It is possible to cover a frequency band (for example, 0 to 20 kHz) of a sound that can be heard by a person.
しかしながら、このように人の聞き取ることができると言われている音域をカバーする音質であったとしても、ＣＤ−ＤＡの再生音に違和感を訴えることがある。人によっては、音のツヤが無いとか、音がこもっているとかなどと、再生音に違和感を訴えることがある。特に、クラッシックやオーケストラなどの多くのアコースティック楽器を用いた楽曲を聞く人に、再生音に違和感を訴える人が多いように見受けられる。 However, even if the sound quality covers the sound range that is said to be audible to humans in this way, it may appeal to the reproduced sound of the CD-DA. Some people complain of a sense of incongruity with the playback sound, such as lack of luster or sound. In particular, it seems that there are many people who complain of a sense of incongruity in the reproduced sound when listening to music using many acoustic instruments such as classics and orchestras.
近年、新たな音楽のデジタル記録方式が提案され、実用化されている。たとえば、ＳＡＣＤ（スーパーオーディオＣＤ）である。ＳＡＣＤでは、ＤＳＤ（ダイレクト・ストリーム・デジタル）信号を記録再生する。ＤＳＤ信号のサンプリング周波数は、２８２２．４ｋＨｚである。これにより、約８０〜１００ｋＨｚ程度までの音の周波数成分をデジタル化することができる。 In recent years, a new music digital recording system has been proposed and put into practical use. For example, SACD (Super Audio CD). In SACD, a DSD (direct stream digital) signal is recorded and reproduced. The sampling frequency of the DSD signal is 2822.4 kHz. Thereby, the frequency component of the sound up to about 80 to 100 kHz can be digitized.
このように次世代のデジタル記録方式が出現し、音楽のデジタル記録方式の世代交代が図られた場合、従来のＣＤ−ＤＡで記録された楽曲は、音質が悪いデータとなり、その利用価値が低下してしまう可能性が生じている。 In this way, when the next generation digital recording system appears and the generation of music digital recording system is changed, the music recorded with the conventional CD-DA becomes data with poor sound quality, and its utility value decreases. There is a possibility that it will.
そこで、特許文献１に記載される技術を利用して、従来のＣＤ−ＤＡで記録された楽曲の高音質化を図ることが考えられる。しかしながら、特許文献１では、オーバサンプリングディジタルローパスフィルタの出力オーディオ信号とその絶対値成分を含む信号とを乗算して得られる信号の内、ｆｓ／２以上の高調波成分を読出原信号成分に重畳している。この重畳乗算の結果として得られる信号は、ノイズ的な音質である。そして、読出原信号に、このノイズ的な高周波成分を高周波成分として加えたとしても、その音質が向上するとはいえない。ノイズ成分の強度を上げて再生音自体の違和感を隠していると言える。
Therefore, it is conceivable to improve the sound quality of the music recorded by the conventional CD-DA using the technique described in
本発明は、高周波帯域に楽器などの倍音成分を好適に補間し、これにより音質を向上することができる補間装置、オーディオ再生装置、補間方法および補間プログラムを得ることを目的とする。 An object of the present invention is to obtain an interpolation device, an audio reproduction device, an interpolation method, and an interpolation program that can suitably interpolate a harmonic component such as a musical instrument in a high frequency band and thereby improve sound quality.
本発明に係る補間装置は、可聴帯域の周波数成分を有する所定のサンプリング周波数のオーディオ波形データが入力され、このオーディオ波形データのサンプリング周波数を上げるアップサンプラと、所定の一定周波数の変調信号を出力するオシレータと、アップサンプラによりアップサンプリングされたオーディオ波形データの中の、少なくとも所定のサンプリング周波数に対応する所定のナイキスト周波数以下の周波数成分と、変調信号とを乗算する乗算器と、アップサンプラによりアップサンプリングされたオーディオ波形データの中の、所定のナイキスト周波数以下の周波数成分に、乗算器の演算結果の中の、所定のナイキスト周波数以上の周波数成分を加算する加算器と、を有し、オシレータは、６〜１２ｋＨｚの中の一定の周波数の変調信号を出力するものであり、アップサンプラに入力されるオーディオ波形データの楽曲ジャンルに応じて、異なる周波数の変調信号を出力するものである。 The interpolating apparatus according to the present invention receives audio waveform data having a predetermined sampling frequency having a frequency component in the audible band, outputs an upsampler for increasing the sampling frequency of the audio waveform data, and outputs a modulation signal having a predetermined constant frequency. An oscillator, a multiplier that multiplies the modulation signal by a frequency component equal to or lower than a predetermined Nyquist frequency corresponding to a predetermined sampling frequency in the audio waveform data upsampled by the upsampler, and upsampling by the upsampler a is in the audio waveform data, predetermined Nyquist frequency following the frequency components, possess in calculation result of the multiplier, an adder for adding a predetermined Nyquist frequency or higher frequency components, the, oscillator, Constant frequency within 6-12kHz And it outputs a modulated signal, according to the music genre of the audio waveform data input to the upsampler, and outputs the modulated signals of different frequencies.
本発明に係る補間装置は、上述した発明の構成に加えて、アップサンプラに入力されるオーディオ波形データが、可聴帯域の帯域幅の半分以上をその周波数成分の上限とするものであり、オシレータが、アップサンプラから出力されるオーディオ波形データと乗算されたとき、乗算器の演算結果の周波数成分が、アップサンプラに入力されるオーディオ波形データの周波数成分の上限以上の周波数成分を含むような変調信号を出力するものである。 In addition to the configuration of the above-described invention, the interpolation device according to the present invention is such that the audio waveform data input to the upsampler has an upper limit of the frequency component of half or more of the audible bandwidth, and the oscillator A modulated signal such that when multiplied by the audio waveform data output from the upsampler, the frequency component of the multiplication result of the multiplier includes a frequency component equal to or higher than the upper limit of the frequency component of the audio waveform data input to the upsampler. Is output.
本発明に係る補間装置は、上述した発明の構成に加えて、アップサンプラに入力されるオーディオ波形データが、可聴帯域の帯域幅の半分以上をその周波数成分の上限とするものであり、オシレータが、アップサンプラから出力されるオーディオ波形データと乗算されたとき、乗算器の演算結果の周波数成分が、可聴帯域外の周波数成分を含むような変調信号を出力するものである。 In addition to the configuration of the above-described invention, the interpolation device according to the present invention is such that the audio waveform data input to the upsampler has an upper limit of the frequency component of half or more of the audible bandwidth, and the oscillator When modulated with the audio waveform data output from the upsampler, a modulation signal is output such that the frequency component of the operation result of the multiplier includes a frequency component outside the audible band.
本発明に係る補間装置は、上述した発明の各構成に加えて、アップサンプラによりアップサンプリングされたオーディオ波形データの中の、所定のナイキスト周波数以下の周波数成分を抽出するローパスフィルタを有し、乗算器および加算器が、ローパスフィルタにより抽出された周波数成分を、アップサンプラによりアップサンプリングされたオーディオ波形データの中の、所定のナイキスト周波数以下の周波数成分として利用するものである。 The interpolating apparatus according to the present invention has a low-pass filter for extracting frequency components below a predetermined Nyquist frequency in the audio waveform data upsampled by the upsampler, in addition to the components of the above-described invention. The adder and the adder use the frequency component extracted by the low-pass filter as a frequency component equal to or lower than a predetermined Nyquist frequency in the audio waveform data upsampled by the upsampler.
本発明に係る補間装置は、上述した発明の各構成に加えて、アップサンプラによりアップサンプリングされたオーディオ波形データの中の、所定のナイキスト周波数以下の周波数成分を抽出するローパスフィルタを有し、加算器が、ローパスフィルタにより抽出された周波数成分を、アップサンプラによりアップサンプリングされたオーディオ波形データの中の、所定のナイキスト周波数以下の周波数成分として利用し、乗算器が、アップサンプラによりアップサンプリングされたオーディオ波形データと、変調信号とを乗算するものである。 The interpolating apparatus according to the present invention has a low-pass filter that extracts a frequency component below a predetermined Nyquist frequency from the audio waveform data upsampled by the upsampler in addition to the above-described components of the invention. The frequency component extracted by the low-pass filter is used as the frequency component below the predetermined Nyquist frequency in the audio waveform data up-sampled by the up-sampler, and the multiplier is up-sampled by the up-sampler. The audio waveform data is multiplied by the modulation signal.
本発明に係る補間装置は、上述した発明の各構成に加えて、乗算器の演算結果の中の、所定の周波数以上の周波数成分を抽出するハイパスフィルタを有し、加算器が、ハイパスフィルタにより抽出された周波数成分を、乗算器の演算結果の中の、所定の周波数以上の周波数成分として利用するものである。 The interpolating apparatus according to the present invention has a high-pass filter that extracts a frequency component of a predetermined frequency or higher from the operation result of the multiplier in addition to the components of the above-described invention, and the adder is a high-pass filter. The extracted frequency component is used as a frequency component of a predetermined frequency or higher in the calculation result of the multiplier.
本発明に係る補間装置は、上述した発明の各構成に加えて、補間する高周波成分の強度として、アップサンプラに入力されるオーディオ波形データの強度より低い強度を予測する強度分布判断部と、予測された強度に基づいて、所定の周波数以上の成分の強度を変化させる可変イコライザと、を有するものである。 The interpolation apparatus according to the present invention includes, in addition to the components of the above-described invention, an intensity distribution determination unit that predicts an intensity lower than the intensity of audio waveform data input to the upsampler as the intensity of the high-frequency component to be interpolated, And a variable equalizer that changes the intensity of a component having a predetermined frequency or higher based on the intensity.
本発明に係るオーディオ再生装置は、可聴帯域の帯域幅の半分以上の周波数成分を有する所定のサンプリング周波数のオーディオ波形データを生成するデコーダと、デコーダにより生成されたオーディオ波形データに対して所定の周波数以上の高周波成分を補間する上述した発明の各構成に係る補間装置と、補間装置により補間されたオーディオ波形データから、オーディオの波形信号を生成するオーディオアンプと、を有するものである。 An audio reproduction apparatus according to the present invention includes a decoder that generates audio waveform data having a predetermined sampling frequency having a frequency component that is half or more of the audible bandwidth, and a predetermined frequency for the audio waveform data generated by the decoder. An interpolation apparatus according to each configuration of the above-described invention for interpolating the above high-frequency components and an audio amplifier that generates an audio waveform signal from the audio waveform data interpolated by the interpolation apparatus are provided.
本発明に係る補間方法は、可聴帯域の周波数成分を有する所定のサンプリング周波数のオーディオ波形データの、サンプリング周波数を上げるステップと、所定の一定周波数の変調信号を出力するステップと、サンプリング周波数が上げられたオーディオ波形データの中の、少なくとも所定のサンプリング周波数に対応する所定のナイキスト周波数以下の周波数成分に、所定の一定周波数の変調信号を乗算するステップと、サンプリング周波数が上げられたオーディオ波形データの中の、所定のナイキスト周波数以下の周波数成分に、乗算処理の結果の中の、所定のナイキスト周波数以上の周波数成分を加算するステップと、を有し、変調信号を出力するステップは、６〜１２ｋＨｚの中の一定の周波数の変調信号を出力するものであり、サンプリング周波数を上げるアップサンプラに入力されるオーディオ波形データの楽曲ジャンルに応じて、異なる周波数の変調信号を出力するものである。 The interpolation method according to the present invention includes a step of increasing a sampling frequency, a step of outputting a modulation signal having a predetermined constant frequency, and a sampling frequency of audio waveform data having a predetermined sampling frequency having an audible frequency component. A step of multiplying at least a predetermined Nyquist frequency component corresponding to a predetermined sampling frequency by a modulation signal having a predetermined constant frequency in the audio waveform data; of the following frequency components predetermined Nyquist frequency, in the result of the multiplication process, the steps of adding a predetermined Nyquist frequency or higher frequency components, have a step of outputting the modulated signal, the 6~12kHz Output a modulated signal with a constant frequency. Depending on the song genre of the audio waveform data input to the upsampler to increase the pulling frequency, and outputs the modulated signals of different frequencies.
本発明に係る補間プログラムは、コンピュータを、可聴帯域の周波数成分を有する所定のサンプリング周波数のオーディオ波形データが入力され、このオーディオ波形データのサンプリング周波数を上げるアップサンプラと、所定の一定周波数の変調信号を出力するオシレータと、アップサンプラによりアップサンプリングされたオーディオ波形データの中の、少なくとも所定のサンプリング周波数に対応する所定のナイキスト周波数以下の周波数成分と、変調信号とを乗算する乗算器と、アップサンプラによりアップサンプリングされたオーディオ波形データの中の、所定のナイキスト周波数以下の周波数成分に、乗算器の演算結果の中の、所定のナイキスト周波数以上の周波数成分を加算する加算器として機能させ、上述のオシレータは、６〜１２ｋＨｚの中の一定の周波数の変調信号を出力するものであり、上述のアップサンプラに入力されるオーディオ波形データの楽曲ジャンルに応じて、異なる周波数の変調信号を出力するものである。 An interpolation program according to the present invention includes a computer, an upsampler for inputting audio waveform data having a predetermined sampling frequency having an audible frequency component, and increasing the sampling frequency of the audio waveform data, and a modulation signal having a predetermined constant frequency. A multiplier that multiplies the modulated signal by a frequency component equal to or lower than a predetermined Nyquist frequency corresponding to at least a predetermined sampling frequency in the audio waveform data upsampled by the upsampler, and an upsampler the inside of the up-sampled audio waveform data, the following frequency components predetermined Nyquist frequency, in the calculation result of the multiplier, is made to function as an adder for adding a predetermined Nyquist frequency or higher frequency components, the above-mentioned The oscillator And it outputs a modulated signal of a certain frequency in the 6～12KHz, according to the music genre of the audio waveform data input to the aforementioned up-sampler, and outputs the modulated signals of different frequencies.
本発明では、高周波帯域に楽器などの倍音成分を好適に補間し、これにより音質を向上することができる。 In the present invention, harmonic components such as musical instruments are preferably interpolated in the high frequency band, thereby improving the sound quality.
以下、本発明の実施の形態に係る補間装置、オーディオ再生装置、補間方法および補間プログラムを、図面に基づいて説明する。オーディオ再生装置は、ポータブルオーディオプレーヤを例として説明する。補間装置および補間プログラムは、オーディオ再生装置の構成の一部として説明する。補間方法は、オーディオ再生装置の動作の一部として説明する。 Hereinafter, an interpolation device, an audio reproduction device, an interpolation method, and an interpolation program according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The audio playback apparatus will be described by taking a portable audio player as an example. The interpolation device and the interpolation program will be described as a part of the configuration of the audio playback device. The interpolation method will be described as part of the operation of the audio playback device.
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るポータブルオーディオプレーヤを示すブロック図である。ポータブルオーディオプレーヤは、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１と、デコーダ２と、補間部３と、オーディオアンプ４と、ヘッドホンジャック５と、を有する。補間部３は、本実施の形態では可聴帯域外成分を補間する。
FIG. 1 is a block diagram showing a portable audio player according to
ハードディスクドライブ１は、楽曲などのロスレス圧縮データ６を記憶する。ハードディスクドライブ１は、複数の楽曲のロスレス圧縮データ６を記憶する。
The
ロスレス圧縮データ６は、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）などでの楽曲記録に使用されるリニアＰＣＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｃｏｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）データへ可逆的に変換可能なデータであり、且つ、リニアＰＣＭデータより少ないデータ量になる。 The lossless compressed data 6 is data that can be reversibly converted to linear PCM (Pulse Code Modulation) data used for music recording on a CD (Compact Disc) or the like, and has a smaller data amount than the linear PCM data. .
オーディオ波形データの一種としてのリニアＰＣＭデータは、楽曲などを一定時間ごとにサンプリングしたデータである。ＣＤ用のリニアＰＣＭデータは、４４．１ｋＨｚのサンプリング周波数でサンプリングしたデータである。この場合、サンプリング周波数の半分の約２２ｋＨｚのナイキスト周波数までの周波数成分をデータ化することができる。人の可聴帯域の上限は、約２０ｋＨｚと言われている。ＣＤ用のリニアＰＣＭデータは、この一般的な人の可聴帯域をカバーする。２２ｋＨｚ以上の周波数成分、つまり可聴帯域外の高周波成分は、基本的に含まれない。また、ＣＤ用のリニアＰＣＭデータの量子化ビットは、１６ビットである。 Linear PCM data as one type of audio waveform data is data obtained by sampling music and the like at regular intervals. The linear PCM data for CD is data sampled at a sampling frequency of 44.1 kHz. In this case, frequency components up to about 22 kHz Nyquist frequency, which is half the sampling frequency, can be converted into data. The upper limit of the human audible band is said to be about 20 kHz. The linear PCM data for CD covers this general human audible band. A frequency component of 22 kHz or higher, that is, a high frequency component outside the audible band is basically not included. Further, the quantization bit of the linear PCM data for CD is 16 bits.
なお、ロスレス圧縮データ６は、ハードディスクドライブ１以外の記憶装置、たとえば半導体メモリなどに記憶されていてもよい。
The lossless compressed data 6 may be stored in a storage device other than the
デコーダ２は、ロスレス圧縮データ６をデコードし、リニアＰＣＭデータを生成する。デコーダ２が生成するリニアＰＣＭデータは、量子化ビットが１６ビットであり、且つ、４４．１ｋＨｚの周波数である。
The
図２は、図１中の補間部３を示すブロック図である。補間部３は、アップサンプラ１１と、ＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ：ローパスフィルタ）１２と、オシレータ（ＯＳＣ）１３と、乗算器１４と、ＨＰＦ（Ｈｉｇｈ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ：ハイパスフィルタ）１５と、遅延器１６と、加算器１７と、可変イコライザとしての帯域別可変イコライザ１８と、入力信号周波数領域変換部２１と、強度分布判断部としての電力分布判断部２２と、生成信号周波数領域変換部２３と、を有する。
FIG. 2 is a block diagram showing the
なお、補間部３は、図１に示すように、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）７により実現される。ＤＳＰ７は、プログラムを実行するコンピュータの一種であり、たとえば補間プログラムを実行することで、補間部３を実現する。この補間プログラムは、ＤＳＰ７の図示外の記憶部に予め記憶された状態でポータブルオーディオプレーヤとともにユーザに提供されても、ポータブルオーディオプレーヤとは別にユーザに提供されて所定の保存処理によりＤＳＰ７の図示外の記憶部に記憶されてもよい。補間プログラムを、ポータブルオーディオプレーヤとは別にユーザへ提供する媒体としては、たとえばインターネット、電話通信網などの伝送媒体や、ＣＤ、半導体メモリなどのコンピュータ読取り可能な記憶媒体などがある。ＤＳＰ７は、補間部３とともに、デコーダ２やオーディオアンプ４を実現するものであってもよい。
The
アップサンプラ１１には、リニアＰＣＭデータが入力される。アップサンプラ１１は、リニアＰＣＭデータをアップサンプリングし、サンプリング周波数が８８．２ｋＨｚであるリニアＰＣＭデータを生成する。リニアＰＣＭデータのサンプリング周波数は、２倍になる。
Linear PCM data is input to the
ＬＰＦ１２には、アップサンプラ１１によりアップサンプリングされたリニアＰＣＭデータが入力される。ＬＰＦ１２は、アップサンプリング前のリニアＰＣＭデータが有するナイキスト周波数以上の周波数成分、つまりここでは約２２ｋＨｚ以上の高周波成分を取り除いたリニアＰＣＭデータを生成する。
The linear PCM data upsampled by the
オシレータ１３は、所定の一定の周波数の変調信号のデータを出力する。この実施の形態では、オシレータ１３は、たとえば１０ｋＨｚの周波数の変調信号のデータを出力する。
The
乗算器１４は、入力される２つのデータを乗算する。乗算器１４には、ＬＰＦ１２が生成するリニアＰＣＭデータと、オシレータ１３が出力する一定周波数の変調信号のデータとが入力される。乗算器１４は、これらのデータを乗算する。
The
ＨＰＦ１５は、入力されるデータの低周波成分を取り除く。ＨＰＦ１５には、乗算器１４により演算されたデータが入力される。ＨＰＦ１５は、アップサンプリング前のリニアＰＣＭデータが有するナイキスト周波数以下の成分、つまりここでは約２２ｋＨｚ以下の低周波成分を取り除いたデータを生成する。
The
遅延器１６は、入力されるデータを所定の時間遅延して出力する。遅延器１６には、ＬＰＦ１２が生成するリニアＰＣＭデータが入力される。遅延器１６は、ＬＰＦ１２が生成したリニアＰＣＭデータを所定の時間遅延して出力する。遅延器１６は、加算器１７に入力される２つの信号が、同一のリニアＰＣＭデータに基づくものとなるように遅延する。
The
加算器１７は、入力される２つのデータを加算する。加算器１７には、遅延器１６が遅延したリニアＰＣＭデータと、ＨＰＦ１５が生成したデータとが入力される。加算器１７は、これらのデータの周波数成分を加算する。
The
入力信号周波数領域変換部２１は、入力されるデータを周波数領域へ変換したデータを出力する。入力信号周波数領域変換部２１には、アップサンプラ１１に入力されるリニアＰＣＭデータが入力される。入力信号周波数領域変換部２１は、リニアＰＣＭデータを周波数領域へ変換する。
The input signal
生成信号周波数領域変換部２３は、加算器１７により生成されるリニアＰＣＭデータを周波数領域へ変換する。
The generated signal
電力分布判断部２２は、入力信号周波数領域変換部２１により変換された周波数領域のデータを解析し、入力信号周波数領域変換部２１に入力されるリニアＰＣＭデータの周波数毎の電力強度の分布を得る。電力分布判断部２２は、解析により得たリニアＰＣＭデータの周波数毎の電力強度分布に基づいて、そのリニアＰＣＭデータの周波数成分より高周波側となる周波数帯、つまり可聴帯域外の周波数帯を含めた周波数毎の電力強度分布を予測する。電力分布判断部２２は、加算器１７が生成するデータにおける周波数毎の強度分布が、その予測した周波数毎の電力強度分布となるように、周波数毎の強度補正係数を演算する。
The power
帯域別可変イコライザ１８には、加算器１７が生成したデータが入力される。帯域別可変イコライザ１８は、入力されるデータに含まれる周波数毎の強度を、周波数毎に、電力分布判断部２２が演算した周波数毎の強度補正係数に基づいて調整する。なお、この実施の形態において加算器１７は後述するように０〜３２ｋＨｚの周波数成分を有するデータを生成する。帯域別可変イコライザ１８は、このデータの中のたとえば２２〜３２ｋＨｚの周波数成分を所定の帯域に分割し、それぞれの帯域の電力強度を調整すればよい。
Data generated by the
図１に戻る。補間部３の後段には、オーディオアンプ４が接続される。オーディオアンプ４には、リニアＰＣＭデータが入力される。オーディオアンプ４は、８８．２ｋＨｚの周波数でサンプリングされたリニアＰＣＭデータから、アナログ波形信号を生成する。アナログ波形信号の振幅は、リニアＰＣＭデータの量子化ビットの値に応じて変化するものになる。オーディオアンプ４は、生成したアナログ波形信号を、ヘッドホンジャック５へ出力する。
Returning to FIG. An
ヘッドホンジャック５には、図示外のヘッドホンプラグが接続可能である。図１では、ヘッドホンジャック５には、スピーカ８に接続されたヘッドホンプラグが装着されている。
A headphone plug (not shown) can be connected to the headphone jack 5. In FIG. 1, a headphone plug connected to a
次に、以上の構成を有するポータブルオーディオプレーヤの動作を説明する。 Next, the operation of the portable audio player having the above configuration will be described.
デコーダ２は、ハードディスクドライブ１からロスレス圧縮データ６を読み込む。なお、デコーダ２は、たとえば、ポータブルオーディオプレーヤの図示外の入力キーの操作などに基づいて選択した楽曲のロスレス圧縮データ６を、ハードディスクドライブ１から読み込むようにすればよい。
The
デコーダ２は、読み込んだロスレス圧縮データ６をデコードし、リニアＰＣＭデータを生成する。デコーダ２は、４４．１ｋＨｚの周波数でサンプリングした１６ビットのリニアＰＣＭデータを生成する。デコーダ２は、生成したリニアＰＣＭデータを補間部３へ出力する。
The
補間部３のアップサンプラ１１は、デコーダ２から入力されるリニアＰＣＭデータをアップサンプリングし、８８．２ｋＨｚのサンプリング周波数にてサンプリングしたリニアＰＣＭデータを生成する。アップサンプラ１１は、たとえば、４４．１ｋＨｚの入力リニアＰＣＭデータの各量子化ビットを、８８．２ｋＨｚのサンプリング周波数の下で２回続けて出力すればよい。これにより、８８．２ｋＨｚのサンプリング周波数にてサンプリングしたリニアＰＣＭデータとなる。
The up-
図３は、補間部３におけるＰＣＭデータの周波数成分の模式的な分布図である。図３（Ａ）は、デコーダ２から補間部３へ供給される、４４．１ｋＨｚの周波数でサンプリングされたリニアＰＣＭデータの周波数成分の模式的な分布図である。デコーダ２から出力されるリニアＰＣＭデータは、０から約２２ｋＨｚまでの周波数成分を有する。図３（Ｂ）は、アップサンプラ１１により生成される８８．２ｋＨｚの周波数でサンプリングされたリニアＰＣＭデータの周波数成分の模式的な分布図である。
FIG. 3 is a schematic distribution diagram of frequency components of PCM data in the
図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、アップサンプラ１１により２倍の周波数にアップサンプリングされることで、リニアＰＣＭデータには、オリジナルのリニアＰＣＭデータの周波数成分のイメージ成分が含まれる。イメージ成分は、約２２〜４４ｋＨｚに発生する。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the linear PCM data includes an image component of the frequency component of the original linear PCM data by being upsampled to twice the frequency by the
アップサンプラ１１は、生成したリニアＰＣＭデータをＬＰＦ１２へ供給する。ＬＰＦ１２は、入力されるリニアＰＣＭデータから、約２２ｋＨｚ以上の高周波成分を取り除く。
The
図３（Ｃ）は、ＬＰＦ１２が生成するリニアＰＣＭデータの周波数成分の模式的な分布図である。ＬＰＦ１２が生成するリニアＰＣＭデータでは、約２２ｋＨｚ以上の高周波成分が無くなっている。
FIG. 3C is a schematic distribution diagram of frequency components of linear PCM data generated by the
ＬＰＦ１２は、生成したリニアＰＣＭデータを、乗算器１４および遅延器１６へ供給する。乗算器１４には、オシレータ１３から、たとえば１０ｋＨｚの一定の周波数の変調信号のデータが供給される。乗算器１４は、このＬＰＦ１２が生成するリニアＰＣＭデータと、オシレータ１３が出力する一定周波数の変調信号のデータとを乗算する。
The
図３（Ｄ）は、乗算器１４が生成するリニアＰＣＭデータの周波数成分の模式的な分布図である。ＬＰＦ１２が生成したリニアＰＣＭデータに、１０ｋＨｚの一定の周波数のデータを乗算することで、リニアＰＣＭデータの周波数成分は、周波数軸上で、約１０ｋＨｚほど移動する。０から２２ｋＨｚの周波数成分と同様の周波数分布が、１０〜３２ｋＨｚの周波数成分として得られる。
FIG. 3D is a schematic distribution diagram of frequency components of linear PCM data generated by the
乗算器１４は、生成したリニアＰＣＭデータを、ＨＰＦ１５へ供給する。ＨＰＦ１５は、入力されるリニアＰＣＭデータから、約２２ｋＨｚ以下の低周波成分を取り除く。
The
図３（Ｅ）は、ＨＰＦ１５が生成するリニアＰＣＭデータの周波数成分の模式的な分布図である。ＨＰＦ１５が生成するリニアＰＣＭデータでは、約２２ｋＨｚ以下の低周波成分が無くなる。ＨＰＦ１５が生成するリニアＰＣＭデータの周波数成分は、約２２〜３２ｋＨｚまでとなる。
FIG. 3E is a schematic distribution diagram of frequency components of linear PCM data generated by the
ＨＰＦ１５は、低周波成分を除去したリニアＰＣＭデータを、加算器１７へ供給する。加算器１７には、加算するもう一つのデータとして、遅延器１６からのリニアＰＣＭデータが入力される。遅延器１６は、ＬＰＦ１２が生成するリニアＰＣＭデータを遅延させて供給する。これにより、加算器１７には、ＨＰＦ１５により低周波成分が除去されたリニアＰＣＭデータとして、遅延器１６により遅延されたリニアＰＣＭデータから生成されたリニアＰＣＭデータが入力される。加算器１７により加算される２つのデータは、ＬＰＦ１２が生成した同一のリニアＰＣＭデータとなり、位相が揃う。
The
加算器１７は、ＨＰＦ１５により低周波成分が除去されたリニアＰＣＭデータと、遅延器１６により遅延されたリニアＰＣＭデータとを加算する。
The
図３（Ｆ）は、加算器１７が生成するリニアＰＣＭデータの周波数成分の模式的な分布図である。加算器１７が生成するリニアＰＣＭデータは、約２２ｋＨｚ以下の低周波成分として、ＬＰＦ１２が生成したリニアＰＣＭデータと同様の周波数成分を有し、約２２〜３２ｋＨｚ以上の高周波成分として、ＨＰＦ１５が生成したリニアＰＣＭデータと同様の周波数成分を有する。約２２〜３２ｋＨｚ以上の周波数成分は、約１２〜２２ｋＨｚ以上の周波数成分と略同じ分布になる。
FIG. 3F is a schematic distribution diagram of frequency components of linear PCM data generated by the
ところで、図２に示すように、デコーダ２が補間部３へ出力するリニアＰＣＭデータは、デコーダ２の他に、図２上段の入力信号周波数領域変換部２１へ供給される。入力信号周波数領域変換部２１は、入力されるリニアＰＣＭデータを周波数領域へ変換する。また、生成信号周波数領域変換部２３は、加算器１７により生成されるリニアＰＣＭデータを周波数領域へ変換する。
As shown in FIG. 2, the linear PCM data output from the
電力分布判断部２２は、入力信号周波数領域変換部２１により変換された周波数領域のデータを解析し、入力信号周波数領域変換部２１に入力されるリニアＰＣＭデータの周波数毎の電力強度の分布を得る。電力分布判断部２２は、入力される周波数領域のデータをたとえば２ｋＨｚなどの所定の周波数帯毎に分け、それぞれの周波数帯毎の平均的な電力強度を演算すればよい。
The power
電力分布判断部２２は、解析により得たリニアＰＣＭデータの電力強度分布に基づいて、そのリニアＰＣＭデータの周波数成分より高周波側となる周波数帯、つまり可聴帯域外の周波数帯（たとえばここでは３２ｋＨｚくらいまで）を含めた電力強度分布を予測する。
Based on the power intensity distribution of the linear PCM data obtained by the analysis, the power
楽曲などの周波数成分は、全体的に見ると、通常、低周波側において電力強度が高く、高周波側になるほど電力強度が低下する周波数特性を有する。また、電力強度は、全体的に見ると、周波数の上昇に伴ってゆるやかに低下する。 When viewed as a whole, a frequency component such as music generally has a frequency characteristic in which the power intensity is high on the low frequency side and the power intensity decreases as the frequency becomes higher. In addition, the power intensity generally decreases gradually as the frequency increases.
したがって、電力分布判断部２２は、たとえば、周波数の上昇に伴って、可聴帯域外の周波数が周波数帯毎に段階的に低下する電力強度分布を予測すればよい。電力分布判断部２２は、ここでは３２ｋＨｚまでの周波数成分の電力強度分布を予測する。
Therefore, for example, the power
電力分布判断部２２には、入力信号周波数領域変換部２１により変換された周波数領域のデータの他に、生成信号周波数領域変換部２３により周波数領域へ変換された加算器１７のリニアＰＣＭデータ（図３（Ｆ））が入力される。電力分布判断部２２は、この加算器１７により生成されたリニアＰＣＭデータの電力強度分布が、予測した電力強度分布となるように、周波数の強度補正係数を演算する。電力分布判断部２２は、たとえば、まず、加算器１７が生成したリニアＰＣＭデータの電力強度分布に基づいて所定の周波数帯毎の平均的な電力強度を演算し、次に、その周波数帯毎に演算した電力強度を先に予測計算した周波数帯毎の電力強度で除算することで、周波数帯毎の強度補正係数を演算すればよい。
In addition to the frequency domain data converted by the input signal
電力分布判断部２２が演算した周波数毎の強度補正係数は、帯域別可変イコライザ１８に供給される。帯域別可変イコライザ１８には、この他にも、加算器１７が生成する図３（Ｆ）のリニアＰＣＭデータが入力される。
The intensity correction coefficient for each frequency calculated by the power
帯域別可変イコライザ１８は、加算器１７から供給されるリニアＰＣＭデータに、周波数毎の強度補正係数を乗算する。帯域別可変イコライザ１８は、たとえば加算器１７から供給されるリニアＰＣＭデータを所定の周波数帯毎に分け、その周波数帯毎に、入力される周波数帯毎の強度補正係数を乗算すればよい。
The band-specific
図３（Ｇ）は、帯域別可変イコライザ１８が生成するリニアＰＣＭデータの周波数成分の模式的な分布図である。帯域別可変イコライザ１８が生成するリニアＰＣＭデータでは、約２２〜３２ｋＨｚの周波数成分の電力強度が低下している。また、約２２ｋＨｚより高い周波数の電力強度と、低い周波数の電力強度とがゆるやかに連続している。
FIG. 3G is a schematic distribution diagram of frequency components of linear PCM data generated by the band-specific
また、図３（Ｇ）を、図３（Ｆ）の加算器１７が生成するリニアＰＣＭデータの周波数成分の模式的な分布図と比較すれば明らかなように、補間された可聴帯域外の周波数成分の強度は、アップサンプラ１１に入力されるオーディオ波形データの周波数成分を基準として、それよりも低い強度分布となるように下げられている。
Further, as is apparent from comparing FIG. 3G with a schematic distribution diagram of frequency components of the linear PCM data generated by the
帯域別可変イコライザ１８は、生成したリニアＰＣＭデータを、オーディオアンプ４へ出力する。なお、可聴領域外成分補間部３の帯域別可変イコライザ１８が出力するリニアＰＣＭデータは、８８．２ｋＨｚの周波数でサンプリングされたリニアＰＣＭデータである。また、０〜３２ｋＨｚの周波数成分を有する。
The band-specific
オーディオアンプ４は、サンプリング周波数が８８．２ｋＨｚであるリニアＰＣＭデータから、アナログ波形信号を生成する。アナログ波形信号の振幅は、リニアＰＣＭデータのデータに応じたものとなる。オーディオアンプ４は、生成したアナログ波形信号を、ヘッドホンジャック５を介して、スピーカ８へ出力する。スピーカ８は、供給されるアナログ波形信号の波形に従って、図示外の振動板を振動させる。これにより、スピーカ８からは、８８．２ｋＨｚのサンプリング周波数のリニアＰＣＭデータに基づいて、０から３２ｋＨｚの周波数成分を有する音を出力する。
The
図４は、デコーダ２が出力するリニアＰＣＭデータのスペクトル強度分布と、補間部３からオーディオアンプ４へ出力されるリニアＰＣＭデータのスペクトル強度分布との一例を示す図である。図４の上部に示すスペクトル強度分布は、デコーダ２が補間部３へ出力するリニアＰＣＭデータのスペクトル強度分布である。図４の下部に示すスペクトル強度分布は、補間部３がオーディオアンプ４へ出力するリニアＰＣＭデータのスペクトル強度分布である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the spectral intensity distribution of the linear PCM data output from the
図４に示すように、デコーダ２が補間部３へ出力するリニアＰＣＭデータは、０〜２２ｋＨｚの可聴帯域の周波数成分のみを有する。これに対して、補間部３がオーディオアンプ４へ出力するリニアＰＣＭデータは、０〜３２ｋＨｚの周波数成分を有する。約２２〜３２ｋＨｚの可聴帯域外の周波数成分が補間されている。
As shown in FIG. 4, the linear PCM data output from the
また、補間部３がオーディオアンプ４へ出力するリニアＰＣＭデータのスペクトル強度分布は、全体に見て周波数が高くなるほど自然に低くなり、低周波側から高周波側にかけてゆるやかに低下している。原音の周波数成分の強度分布と、補間した周波数成分の強度分布との間に、調和がある。
Further, the spectral intensity distribution of the linear PCM data output from the
さらに、補間部３からオーディオアンプ４へ出力されるリニアＰＣＭデータにおいて、補間された約２２〜３２ｋＨｚの周波数成分には、約１２〜２２ｋＨｚと同様の倍音成分が含まれている。原音の倍音成分の強度分布と、補間した倍音成分の強度分布との間に、自然な調和がある。
Further, in the linear PCM data output from the
なお、このような倍音成分を好適に補間した音質の音をオーディオ評論家に評価してもらったところ、ノイズ的な音質の高周波成分を可聴帯域外に補間した場合とは違って、音質が向上すると結論付けることができた。 In addition, when audio critics evaluated the sound quality that was appropriately interpolated with such overtone components, the sound quality improved, unlike when high frequency components with noisy sound quality were interpolated outside the audible band. I was able to conclude.
以上のように、この実施の形態１では、可聴帯域の高周波側の部分（たとえば１２〜２２ｋＨｚの部分）を、可聴帯域外の高周波帯域（たとえば２２〜３２ｋＨｚ）の成分として補間する。可聴帯域の高周波側の部分には、楽器などの倍音成分が顕著に含まれる。このように倍音成分が顕著に含まれている成分を可聴帯域外に補間することで、可聴帯域外の高周波帯域には、可聴帯域の高周波側と同様の倍音成分が補間される。 As described above, in the first embodiment, the high frequency side portion (for example, 12 to 22 kHz) of the audible band is interpolated as a component of the high frequency band (for example, 22 to 32 kHz) outside the audible band. The high frequency side portion of the audible band significantly includes harmonic components such as musical instruments. By interpolating a component containing a significant harmonic component in this way outside the audible band, the same harmonic component as that on the high frequency side of the audible band is interpolated in the high frequency band outside the audible band.
また、補間部３は、入力されるリニアＰＣＭデータの周波数成分と連続させて周波数成分を補間する。入力されるリニアＰＣＭデータの周波数成分と、補間された周波数成分とは連続し、楽器などの倍音成分も、可聴領域から可聴領域外にかけて自然な調和がとれた状態で連続的に含まれる。
In addition, the
その結果、デコーダ２により生成されたリニアＰＣＭデータには、補間部３により、可聴帯域外の高周波帯域に、可聴帯域の高周波側と連続して調和がとれた倍音成分が補間される。オーディオアンプ４は、良好な音質となるオーディオの波形信号を生成することができる。音質は向上する。
As a result, the linear PCM data generated by the
また、この実施の形態１では、補間される可聴帯域外の周波数成分の強度は、帯域別可変イコライザ１８により、アップサンプラ１１に入力されるリニアＰＣＭデータの周波数成分を基準として、それよりも低い強度分布とされる。補間後の周波数分布は、低周波側から高周波側にかけて低くなる自然な強度分布となる。可聴領域の高周波部から可聴領域外にかけて顕著に含まれる倍音成分の分布も、低周波側から高周波側にかけて自然に低下するものとなる。このように倍音成分の調和がオーディオ波形データの帯域の全体において図られることにより、より良好な音質向上が図られる。
In the first embodiment, the intensity of the frequency component outside the audible band to be interpolated is lower than the frequency component of the linear PCM data input to the
なお、この実施の形態１では、ＬＰＦ１２から出力されるリニアＰＣＭデータは、１つの乗算器１４に入力されている。この他にもたとえば、ＬＰＦ１２から出力されるリニアＰＣＭデータは、２つ以上の乗算器に入力されてもよい。
In the first embodiment, linear PCM data output from the
図５は、図２の補間部３の変形例を示す図である。図５の補間部３は、オシレータ１３，２４、乗算器１４，２５およびＨＰＦ１５，２６を１つのグループとした場合、そのグループを２つ有するものである。図５において下側となる２つ目のグループのオシレータ２４は、２０ｋＨｚの変調信号を出力し、ＨＰＦ２６は、３２ｋＨｚ（＝ナイキスト周波数２２ｋＨｚ＋１つ目のオシレータ１３の周波数１０ｋＨｚ）以上の周波数成分を抽出する。そして、この２つのグループのＨＰＦ１５，２６の出力と、遅延器１６の出力とを加算器１７において加算することで、加算器１７は、０〜４２ｋＨｚの周波数成分を有するリニアＰＣＭデータを生成することができる。可聴帯域外の高周波成分である約２２ｋＨｚから４２ｋＨｚには、倍音成分が含まれる。
FIG. 5 is a diagram illustrating a modification of the
実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２に係るポータブルオーディオプレーヤの補間部３を示すブロック図である。実施の形態２の補間部３では、アップサンプラ１１は、生成したリニアＰＣＭデータを、ＬＰＦ１２および乗算器１４へ供給する。ＬＰＦ１２は、約２２ｋＨｚ以上の高周波成分を取り除いたリニアＰＣＭデータを生成し、加算器１７へ供給する。
FIG. 6 is a block diagram showing the
図６に示す上述した以外の構成要素および構成要素間の接続関係と、ポータブルオーディオプレーヤの補間部３以外の構成要素は、図１および図２に示す実施の形態１のものと同様であり、同一の符号を付して説明を省略する。
The components other than those described above shown in FIG. 6 and the connection relationship between the components and the components other than the
次に、以上の構成を有するポータブルオーディオプレーヤの動作を説明する。 Next, the operation of the portable audio player having the above configuration will be described.
補間部３のアップサンプラ１１は、デコーダ２から入力されるリニアＰＣＭデータをアップサンプリングし、８８．２ｋＨｚのサンプリング周波数にてサンプリングしたリニアＰＣＭデータを生成する。
The up-
図７は、補間部３におけるＰＣＭデータの周波数成分の模式的な分布図である。図７（Ａ）は、アップサンプラ１１へ供給されるリニアＰＣＭデータの周波数成分の模式的な分布図である。図７（Ｂ）は、アップサンプラ１１により生成される８８．２ｋＨｚのサンプリング周波数のリニアＰＣＭデータの周波数成分の模式的な分布図である。
FIG. 7 is a schematic distribution diagram of frequency components of PCM data in the
アップサンプラ１１が生成したリニアＰＣＭデータは、乗算器１４へ供給される。乗算器１４は、このリニアＰＣＭデータと、オシレータ１３から供給される１０ｋＨｚの周波数の変調信号とを乗算する。
The linear PCM data generated by the
図７（Ｃ）は、乗算器１４が生成するリニアＰＣＭデータの周波数成分の模式的な分布図である。実施の形態１の図３（Ｄ）と比較すれば明らかなように、実施の形態２の乗算器１４は、３２ｋＨｚ以上の周波数成分を有する。この３２ｋＨｚ以上の周波数成分は、アップサンプラ１１が生成したリニアＰＣＭデータにおけるイメージ成分に基づくものである。
FIG. 7C is a schematic distribution diagram of frequency components of linear PCM data generated by the
乗算器１４の後段にあるＨＰＦ１５は、乗算器１４が生成するリニアＰＣＭデータから、原音のナイキスト周波数の２２ｋＨｚ以下の周波数成分を取り除く。図７（Ｄ）は、ＨＰＦ１５が生成するリニアＰＣＭデータの周波数成分の模式的な分布図である。
The
また、アップサンプラ１１が生成したリニアＰＣＭデータは、ＬＰＦ１２へ供給される。ＬＰＦ１２は、入力されるリニアＰＣＭデータから、約２２ｋＨｚ以上の高周波成分を取り除く。図７（Ｅ）は、ＬＰＦ１２が生成するリニアＰＣＭデータの周波数成分の模式的な分布図である。
The linear PCM data generated by the
加算器１７は、ＨＰＦ１５により低周波成分が除去されたリニアＰＣＭデータと、ＬＰＦ１２により高周波成分が除去されたリニアＰＣＭデータとを加算する。図７（Ｆ）は、加算器１７が生成するリニアＰＣＭデータの周波数成分の模式的な分布図である。加算器が生成するリニアＰＣＭデータには、イメージ成分がシフトされた周波数成分を有する。
The
また、図６の上段に記載される入力信号周波数領域変換部２１は、アップサンプラ１１に入力されるリニアＰＣＭデータを周波数領域へ変換する。生成信号周波数領域変換部２３は、加算器１７により生成されるリニアＰＣＭデータを周波数領域へ変換する。
Further, the input signal frequency
電力分布判断部２２は、これらの変換された周波数領域のデータに基づいて、電力強度分布を予測する。電力分布判断部２２は、ここではたとえば６０ｋＨｚくらいまで予測し、周波数の強度補正係数を演算する。
The power
帯域別可変イコライザ１８は、加算器１７から供給されるリニアＰＣＭデータに、電力分布判断部２２から供給される周波数毎の強度補正係数を乗算する。図７（Ｇ）は、帯域別可変イコライザ１８が生成するリニアＰＣＭデータの周波数成分の模式的な分布図である。
The band-specific
この帯域別可変イコライザ１８が生成するリニアＰＣＭデータでは、約２２〜３２ｋＨｚの周波数成分の電力強度と、３２ｋＨｚ以上の周波数成分の電界強度とが低下している。電界強度は、周波数の高低にかかわらず、ゆるやかに連続している。また、補間された可聴帯域外の周波数成分の強度は、アップサンプラ１１に入力されるオーディオ波形データの周波数成分を基準として、それよりも低い強度分布となるように下げられている。
In the linear PCM data generated by the
なお、この実施の形態２の帯域別可変イコライザ１８は、４４．１ｋＨｚ（＝サンプリング周波数８８．２ｋＨｚの半分のナイキスト周波数）以上の周波数成分については、上記強度補正係数に拘らず一律に強度を０とするように調整するとよい。これにより、サンプリング周波数が８８．２ｋＨｚのリニアＰＣＭデータには、周波数の折り返し成分が発生しないようになる。
The band-specific
帯域別可変イコライザ１８は、生成したリニアＰＣＭデータを、オーディオアンプ４へ出力する。オーディオアンプ４は、サンプリング周波数が８８．２ｋＨｚであるリニアＰＣＭデータから、アナログ波形信号を生成し、ヘッドホンジャック５を介してスピーカ８へ出力する。スピーカ８は、８８．２ｋＨｚのサンプリング周波数のリニアＰＣＭデータに基づいて、０から４４ｋＨｚの周波数成分を有する音を出力する。
The band-specific
以上のように、この実施の形態２では、実施の形態１で補間に使用した可聴帯域の高周波側の部分（１２〜２２ｋＨｚの部分）に加えて、イメージ成分を、可聴帯域外の高周波帯域の成分として補間する。可聴帯域の高周波側の部分およびイメージ成分には、楽器などの倍音成分が顕著に含まれる。このように倍音成分が顕著に含まれている成分を可聴帯域外に補間することで、可聴帯域外の高周波帯域には、倍音成分が補間される。補間される倍音成分は、可聴帯域の高周波側の部分のみを補間する場合に比べて２倍以上となる。実施の形態１に比べて効率良く、倍音成分を補間することができる。 As described above, in the second embodiment, in addition to the high frequency side portion (12 to 22 kHz portion) of the audible band used for the interpolation in the first embodiment, the image component is added to the high frequency band outside the audible band. Interpolate as a component. The high frequency side portion of the audible band and the image component significantly include harmonic components such as musical instruments. Thus, by interpolating a component that includes a significant harmonic component outside the audible band, the harmonic component is interpolated in the high frequency band outside the audible band. The overtone component to be interpolated is twice or more compared to the case of interpolating only the high frequency side of the audible band. Overtone components can be interpolated more efficiently than in the first embodiment.
また、補間部３は、入力されるリニアＰＣＭデータの周波数成分と連続させて周波数成分を補間する。入力されるリニアＰＣＭデータの周波数成分と、補間された周波数成分とは連続し、楽器などの倍音成分も、可聴領域から可聴領域外にかけて自然な調和がとれた状態で連続的に含まれる。
In addition, the
その結果、デコーダ２により生成されたリニアＰＣＭデータには、補間部３により、可聴帯域外の高周波帯域に、可聴帯域の高周波側と連続して調和がとれた倍音成分が補間される。オーディオアンプ４は、良好な音質となるオーディオの波形信号を生成することができる。音質は向上する。
As a result, the linear PCM data generated by the
また、この実施の形態２では、補間される可聴帯域外の周波数成分の強度は、帯域別可変イコライザ１８により、アップサンプラ１１に入力されるリニアＰＣＭデータの周波数成分を基準として、それよりも低い強度分布とされる。補間後の周波数分布は、低周波側から高周波側にかけて低くなる自然な強度分布となる。可聴領域の高周波部から可聴領域外にかけて顕著に含まれる倍音成分の分布も、低周波側から高周波側にかけて自然に低下するものとなる。このように倍音成分の調和がオーディオ波形データの帯域の全体において図られることにより、より良好な音質向上が図られる。
In the second embodiment, the intensity of the frequency component outside the audible band to be interpolated is lower than the frequency component of the linear PCM data input to the
なお、この実施の形態２では、アップサンプラ１１が生成した８８．２ｋＨｚのリニアＰＣＭデータを乗算器１４に入力し、ＨＰＦ１５がその乗算器１４が生成したリニアＰＣＭデータから低周波成分のみを取り除いている。この他にも、乗算器１４の後段に、たとえば２２〜４４ｋＨｚを透過するＢＰＦ（ＢａｎｄＰａｓｓＦｉｌｔｅｒ：バンドバスフィルタ）を設けるようにしてもよい。この場合、帯域別可変イコライザ１８には、０〜４４ｋＨｚまでの周波数成分を有するリニアＰＣＭデータが入力される。そのため、帯域別可変イコライザ１８は、リニアＰＣＭデータのサンプリング周波数の半分のナイキスト周波数（４４．１ｋＨｚ）以上の周波数成分に対して、周波数の折り返し成分の発生を防止するために、一律に強度を０とする調整をする必要がなくなる。
In the second embodiment, the 88.2 kHz linear PCM data generated by the
以上の各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の例であるが、本発明は、これに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形、変更が可能である。 Each of the above embodiments is an example of a preferred embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to this, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the invention. It is.
たとえば、上記各実施の形態では、オシレータ１３は、一定の周波数の変調信号として１０ｋＨｚを出力している。この他にもたとえば、オシレータ１３は、６〜１２ｋＨｚの中の一定の周波数の変調信号を出力するようにしてもよい。ＣＤのリニアＰＣＭデータでは、約１０ｋＨｚ以上の周波数においてアコースティック楽器の倍音成分が顕著に現われ易い。したがって、オシレータ１３が１２ｋＨｚの周波数の変調信号を出力し、乗算器１４がリニアＰＣＭデータを１２ｋＨｚシフトしたとしても、そのシフト後のリニアＰＣＭデータの約２２ｋＨｚ以上の成分には、アコースティック楽器の倍音成分が好適に含まれている可能性が高い。また、ポップスなどの楽曲にあっては、１６ｋＨｚ以上の帯域において倍音成分が顕在化することがある。そのため、オシレータ１３が６ｋＨｚの周波数の変調信号を出力し、乗算器１４がリニアＰＣＭデータを６ｋＨｚシフトするようにしてもよい。
For example, in each of the above embodiments, the
さらに他にもたとえば、オシレータ１３は、出力する一定の周波数の変調信号を、６ｋＨｚから１２ｋＨｚの間で可変できるものであってもよい。そして、オシレータ１３は、たとえば図示外の制御部からの指示に基づいてたとえば６ｋＨｚ、８ｋＨｚ、１０ｋＨｚおよび１２ｋＨｚの中から選択した１つの周波数の変調信号を出力するようにしてもよい。
In addition, for example, the
さらに、この制御部は、たとえば楽曲のロスレス圧縮データ６に含まれる楽曲のジャンルなどのタグデータや、ユーザが設定したイコライザの音響効果のジャンルなどに基づいて、変調信号の周波数を指定するようにしてもよい。制御部は、タグデータやイコライザの音響効果設定に基づいて、たとえば、再生する楽曲のジャンルがクラッシックであると判断したら１２ｋＨｚを指定し、ポップスであると判断したら６ｋＨｚを指定するようにすればよい。 Further, the control unit designates the frequency of the modulation signal based on tag data such as the genre of the music included in the lossless compressed data 6 of the music, the genre of the acoustic effect of the equalizer set by the user, or the like. May be. Based on the tag data and equalizer sound effect settings, the control unit may specify, for example, 12 kHz if it is determined that the genre of the music to be played is classic, and 6 kHz if it is determined that it is pop. .
上記各実施の形態では、ハードディスクドライブ１は楽曲のロスレス圧縮データ６を記憶し、デコーダ２は、このロスレス圧縮データ６からリニアＰＣＭデータを生成している。この他にもたとえば、ハードディスクドライブ１はＣＤ用のリニアＰＣＭデータを記憶し、デコーダ２はこのリニアＰＣＭデータを読み込むものであってもよい。さらに他にもたとえば、ハードディスクドライブ１は、たとえばＭＰ３（ＭＰＥＧ Ａｕｄｉｏ Ｌａｙｅｒ−３ ）、ＡＡＣ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ａｕｄｉｏ Ｃｏｄｉｎｇ）、ＷＭＡ（Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標） Ｍｅｄｉａ Ａｕｄｉｏ）などの非可逆の圧縮方式で圧縮された圧縮データを記憶し、デコーダ２は、この圧縮データからリニアＰＣＭデータを生成するようにしてもよい。
In each of the above embodiments, the
なお、ＭＰ３などの圧縮データでは、リニアＰＣＭデータの高音域（約１６ｋＨｚ以上）のデータなどを間引くことで、音質の劣化を抑えながらデータ量を削減している。デコーダ２がＭＰ３などの圧縮データを単にデコードするだけでは、デコーダ２が生成するリニアＰＣＭデータには、１６ｋＨｚ以上の周波数成分が含まれなくなる。したがって、ＭＰ３などの圧縮データをデコードするデコーダ２は、圧縮データをデコードするとともに、２２ｋＨｚまでの周波数成分を補間する方がよい。この補間処理には、図２に示す可聴帯域外補間部と略同様のブロック構成のものを使用することが可能である。
In compressed data such as MP3, the amount of data is reduced while suppressing deterioration in sound quality by thinning out data in the high sound range (approximately 16 kHz or more) of linear PCM data. If the
上記各実施の形態では、補間部３には、ナイキスト周波数（たとえば約２２ｋＨｚ）までの周波数成分を有するリニアＰＣＭデータが入力され、このリニアＰＣＭデータをアップサンプリングするとともに、その入力データのナイキスト周波数以上の周波数成分を補間している。この他にもたとえば、補間部３には、ＭＰ３に基づくリニアＰＣＭデータなどのように、周波数成分の上限がナイキスト周波数より低いリニアＰＣＭデータが入力され、このリニアＰＣＭデータをアップサンプリングするとともに、高周波成分を補間するようにしてもよい。このように、周波数成分の上限がナイキスト周波数より低いリニアＰＣＭデータが入力される場合、補間部３のＬＰＦ１２、オシレータ１３、ＨＰＦ１５などの係数（パラメータ）を変更することで、入力データの上限から高周波側に、周波数成分を補間することができる。
In each of the above-described embodiments, linear PCM data having a frequency component up to the Nyquist frequency (for example, about 22 kHz) is input to the
また、このようにＭＰ３などの圧縮データに可聴帯域外の高周波成分を補間する場合に、まず可聴帯域の周波数成分を補間し、次に可聴帯域外の周波数成分を補間するようにしてもよい。これにより、ポータブルオーディオプレーヤのデコーダ２以降の構成として、ＣＤやロスレス圧縮データ６の再生のための構成を共通に使用することができる。ポータブルオーディオプレーヤが再生可能なデータの種類を容易に増やすことができる。
Further, when high frequency components outside the audible band are interpolated into the compressed data such as MP3, the frequency components outside the audible band may be interpolated first, and then the frequency components outside the audible band may be interpolated. Thereby, as a configuration after the
上記各実施の形態では、図２に示す補間部３は、２２ｋＨｚ以上の帯域の周波数成分を補間している。この他にもたとえば、図２に示す補間部３は、２２ｋＨｚ以下の、たとえば可聴帯域の周波数成分を併せて補間するものであってもよい。たとえば、図２に示す補間部３に、周波数成分の上限が約１６ｋＨｚであるＭＰ３に基づくリニアＰＣＭデータが入力される場合、この補間部３は、それを１６ｋＨｚの変調信号によりシフトし、１６〜３２ｋＨｚの周波数成分を補間してもよい。また、図２に示す補間部３には、ＭＰ３など以外の、たとえばＦＭラジオやＡＭラジオなどのように帯域が制限されて伝送される音声データをサンプリングしたものが入力されてもよい。
In each of the above embodiments, the
上記各実施の形態では、補間部３は、可聴帯域外の高周波成分を補間しているが、本発明の補間装置は、可聴帯域の高周波成分を補間するものであってもよい。
In each of the above embodiments, the
上記各実施の形態では、オーディオ再生装置は、ポータブルオーディオプレーヤである。この他にもたとえば、オーディオ再生装置は、カーオーディオシステム、カーナビゲーションシステム、家庭用オーディオシステム、ＣＤ、ＤＶＤなどの再生装置、携帯電話端末、ＰＤＡなどの携帯情報端末、音声出力機能を有するパーソナルコンピュータなどであってもよい。 In the above embodiments, the audio playback device is a portable audio player. In addition to this, for example, the audio reproducing apparatus includes a car audio system, a car navigation system, a home audio system, a reproducing apparatus such as a CD and a DVD, a portable information terminal such as a mobile phone terminal and a PDA, and a personal computer having an audio output function. It may be.
本発明は、ポータブルハードディスクプレーヤなどに利用することができる。 The present invention can be used for portable hard disk players and the like.
２ デコーダ
３ 補間部（補間装置）
４ オーディオアンプ
１１ アップサンプラ
１２ ＬＰＦ（ローパスフィルタ）
１３ オシレータ
１４ 乗算器
１５ ＨＰＦ（ハイパスフィルタ）
１７ 加算器
１８ 帯域別可変イコライザ（可変イコライザ）
２２ 電力分布判断部（強度分布判断部）
2
4
13
17
22 Electricity distribution determination unit (intensity distribution determination unit)
Claims (10)
所定の一定周波数の変調信号を出力するオシレータと、
上記アップサンプラによりアップサンプリングされたオーディオ波形データの中の、少なくとも上記所定のサンプリング周波数に対応する所定のナイキスト周波数以下の周波数成分と、上記変調信号とを乗算する乗算器と、
上記アップサンプラによりアップサンプリングされたオーディオ波形データの中の、上記所定のナイキスト周波数以下の周波数成分に、上記乗算器の演算結果の中の、所定のナイキスト周波数以上の周波数成分を加算する加算器と、
を有し、
上記オシレータは、６〜１２ｋＨｚの中の一定の周波数の変調信号を出力するものであり、上記アップサンプラに入力されるオーディオ波形データの楽曲ジャンルに応じて、異なる周波数の変調信号を出力することを特徴とする補間装置。 An upsampler that inputs audio waveform data of a predetermined sampling frequency having a frequency component of an audible band and raises the sampling frequency of the audio waveform data;
An oscillator that outputs a modulation signal of a predetermined constant frequency;
A multiplier that multiplies the modulated signal by a frequency component equal to or lower than a predetermined Nyquist frequency corresponding to the predetermined sampling frequency in the audio waveform data upsampled by the upsampler;
In the audio waveform data upsampled by the upsampler, the frequency components below the predetermined Nyquist frequency, an adder for adding a predetermined Nyquist frequency or higher frequency components in the calculation result of the multiplier ,
I have a,
The oscillator outputs a modulation signal having a constant frequency of 6 to 12 kHz, and outputs a modulation signal having a different frequency according to the music genre of the audio waveform data input to the upsampler. Feature interpolator.
前記オシレータは、前記アップサンプラから出力されるオーディオ波形データと乗算されたとき、前記乗算器の演算結果の周波数成分が、前記アップサンプラに入力されるオーディオ波形データの周波数成分の上限以上の周波数成分を含むような変調信号を出力すること、
を特徴とする請求項１記載の補間装置。 The audio waveform data input to the upsampler has an upper limit of the frequency component of more than half of the audible bandwidth.
When the oscillator is multiplied with the audio waveform data output from the upsampler, the frequency component of the calculation result of the multiplier is equal to or higher than the upper limit of the frequency component of the audio waveform data input to the upsampler. Output a modulated signal including
The interpolating apparatus according to claim 1.
前記オシレータは、前記アップサンプラから出力されるオーディオ波形データと乗算されたとき、前記乗算器の演算結果の周波数成分が、可聴帯域外の周波数成分を含むような変調信号を出力すること、
を特徴とする請求項１記載の補間装置。 The audio waveform data input to the upsampler has an upper limit of the frequency component of more than half of the audible bandwidth.
The oscillator outputs a modulated signal such that when multiplied by the audio waveform data output from the upsampler, the frequency component of the operation result of the multiplier includes a frequency component outside the audible band;
The interpolating apparatus according to claim 1.
前記乗算器および前記加算器は、上記ローパスフィルタにより抽出された周波数成分を、前記アップサンプラによりアップサンプリングされたオーディオ波形データの中の、前記所定のナイキスト周波数以下の周波数成分として利用すること、
を特徴とする請求項１から３の中のいずれか１項記載の補間装置。 A low pass filter for extracting a frequency component equal to or lower than the predetermined Nyquist frequency in the audio waveform data upsampled by the upsampler;
The multiplier and the adder use the frequency component extracted by the low-pass filter as a frequency component equal to or lower than the predetermined Nyquist frequency in the audio waveform data up-sampled by the up-sampler;
The interpolation apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein
前記加算器は、上記ローパスフィルタにより抽出された周波数成分を、前記アップサンプラによりアップサンプリングされたオーディオ波形データの中の、前記所定のナイキスト周波数以下の周波数成分として利用し、
前記乗算器は、前記アップサンプラによりアップサンプリングされたオーディオ波形データと、前記変調信号とを乗算すること、
を特徴とする請求項１から３の中のいずれか１項記載の補間装置。 A low-pass filter that extracts a frequency component equal to or lower than the predetermined Nyquist frequency in the audio waveform data up-sampled by the up-sampler;
The adder uses the frequency component extracted by the low-pass filter as a frequency component equal to or lower than the predetermined Nyquist frequency in the audio waveform data upsampled by the upsampler,
The multiplier multiplies the audio waveform data upsampled by the upsampler and the modulation signal;
The interpolation apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein
前記加算器は、上記ハイパスフィルタにより抽出された周波数成分を、前記乗算器の演算結果の中の、前記所定の周波数以上の周波数成分として利用すること、
を特徴とする請求項１から５の中のいずれか１項記載の補間装置。 A high-pass filter for extracting a frequency component equal to or higher than the predetermined frequency in the operation result of the multiplier;
The adder uses a frequency component extracted by the high-pass filter as a frequency component equal to or higher than the predetermined frequency in a calculation result of the multiplier;
The interpolation apparatus according to claim 1, wherein:
上記予測された強度に基づいて、所定の周波数以上の成分の強度を変化させる可変イコライザと、
を有することを特徴とする請求項１から６の中のいずれか１項記載の補間装置。 An intensity distribution determination unit that predicts an intensity lower than the intensity of audio waveform data input to the upsampler as the intensity of the high-frequency component to be interpolated;
A variable equalizer that changes the intensity of a component of a predetermined frequency or higher based on the predicted intensity;
Interpolator according to any one among claims 1 to 6, characterized in that it comprises a.
上記デコーダにより生成されたオーディオ波形データに対して所定の周波数以上の高周波成分を補間する請求項１から７の中のいずれか１項記載の補間装置と、The interpolation apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein high-frequency components of a predetermined frequency or higher are interpolated with respect to audio waveform data generated by the decoder;
前記補間装置により補間されたオーディオ波形データから、オーディオの波形信号を生成するオーディオアンプと、An audio amplifier that generates an audio waveform signal from the audio waveform data interpolated by the interpolation device;
を有することを特徴とするオーディオ再生装置。An audio playback apparatus comprising:
所定の一定周波数の変調信号を出力するステップと、Outputting a modulated signal having a predetermined constant frequency;
上記サンプリング周波数が上げられたオーディオ波形データの中の、少なくとも上記所定のサンプリング周波数に対応する所定のナイキスト周波数以下の周波数成分に、上記所定の一定周波数の変調信号を乗算するステップと、Multiplying a frequency component equal to or lower than a predetermined Nyquist frequency corresponding to the predetermined sampling frequency by the modulation signal having the predetermined constant frequency in the audio waveform data with the increased sampling frequency;
上記サンプリング周波数が上げられたオーディオ波形データの中の、上記所定のナイキスト周波数以下の周波数成分に、上記乗算処理の結果の中の、上記所定のナイキスト周波数以上の周波数成分を加算するステップと、Adding a frequency component equal to or higher than the predetermined Nyquist frequency in the result of the multiplication process to a frequency component equal to or lower than the predetermined Nyquist frequency in the audio waveform data whose sampling frequency is increased;
を有し、Have
上記変調信号を出力するステップは、６〜１２ｋＨｚの中の一定の周波数の変調信号を出力するものであり、上記サンプリング周波数を上げるアップサンプラに入力されるオーディオ波形データの楽曲ジャンルに応じて、異なる周波数の変調信号を出力することを特徴とする補間方法。The step of outputting the modulation signal is to output a modulation signal having a constant frequency of 6 to 12 kHz, and varies depending on the music genre of the audio waveform data input to the upsampler that increases the sampling frequency. An interpolation method characterized by outputting a frequency modulation signal.
可聴帯域の周波数成分を有する所定のサンプリング周波数のオーディオ波形データが入力され、このオーディオ波形データのサンプリング周波数を上げるアップサンプラと、An upsampler for inputting audio waveform data of a predetermined sampling frequency having a frequency component of an audible band and raising the sampling frequency of the audio waveform data;
所定の一定周波数の変調信号を出力するオシレータと、An oscillator that outputs a modulation signal of a predetermined constant frequency;
上記アップサンプラによりアップサンプリングされたオーディオ波形データの中の、少なくとも上記所定のサンプリング周波数に対応する所定のナイキスト周波数以下の周波数成分と、上記変調信号とを乗算する乗算器と、A multiplier that multiplies the modulated signal by a frequency component equal to or lower than a predetermined Nyquist frequency corresponding to the predetermined sampling frequency in the audio waveform data upsampled by the upsampler;
上記アップサンプラによりアップサンプリングされたオーディオ波形データの中の、上記所定のナイキスト周波数以下の周波数成分に、上記乗算器の演算結果の中の、上記所定のナイキスト周波数以上の周波数成分を加算する加算器として機能させ、An adder that adds a frequency component equal to or higher than the predetermined Nyquist frequency in the operation result of the multiplier to a frequency component equal to or lower than the predetermined Nyquist frequency in the audio waveform data upsampled by the upsampler. Function as
上記オシレータは、６〜１２ｋＨｚの中の一定の周波数の変調信号を出力するものであり、上記アップサンプラに入力されるオーディオ波形データの楽曲ジャンルに応じて、異なる周波数の変調信号を出力することを特徴とする補間プログラム。The oscillator outputs a modulation signal having a constant frequency of 6 to 12 kHz, and outputs a modulation signal having a different frequency according to the music genre of the audio waveform data input to the upsampler. Feature interpolation program.
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