JP4826814B2 - Audio signal processing device - Google Patents

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Description

この発明は、ミッシング・ファンダメンタル現象を用いて、聴取者に仮想的に低音を知覚させる音声信号処理装置に関する。   The present invention relates to an audio signal processing apparatus that allows a listener to virtually perceive bass using a missing fundamental phenomenon.

小型のスピーカでオーディオ信号を再生する場合、スピーカの周波数特性が高音に偏っているため重低音が殆ど出力されず、再生された音声の低音が乏しく迫力に欠けてしまうことがある。   When an audio signal is reproduced with a small speaker, the frequency characteristic of the speaker is biased toward high sounds, so that almost no deep bass is output, and the reproduced sound may be low in bass and lack of power.

これを解決するため、ミッシング・ファンダメンタルを用いた仮想低音再生技術が実用化されている。ミッシング・ファンダメンタルとは、基音の周波数(例えば200Hz)の整数倍の音が複数存在すれば(例えば1000Hz、1200Hz、1400Hz等)、基音が鳴っていなくても、聴衆者は仮想的に200Hzの基音を知覚するという人間の聴覚機能に基づく現象である。   In order to solve this, a virtual bass reproduction technique using missing fundamental has been put into practical use. Missing fundamentals means that if there are multiple sounds that are an integral multiple of the fundamental frequency (eg, 200 Hz) (eg, 1000 Hz, 1200 Hz, 1400 Hz, etc.), the audience can virtually hear the fundamental frequency of 200 Hz even if the fundamental tone is not sounding. This phenomenon is based on the human auditory function of perceiving

ピーキングフィルタを用いて、音声信号の特定周波数成分を強調し、これによってミッシング・ファンダメンタル現象を発生させるものとして、たとえば特許文献1の装置が提案されている。   For example, a device disclosed in Patent Document 1 has been proposed in which a peaking filter is used to emphasize a specific frequency component of an audio signal, thereby causing a missing fundamental phenomenon.

特表2003−511881号公報Japanese translation of PCT publication No. 2003-511881

特許文献1の装置は、2つの固定的な周波数にピークを持つピーキングフィルタを用い、このフィルタにオーディオ信号を通過させたのち放音することで、聴取者に上記2つの周波数成分を強調して聴かせ、これによってミッシング・ファンダメンタルによりこの強調された2つの周波数の差の低音を知覚させるものである。しかし、この特許文献1の構成では、強調する帯域で固定であり、聴感上不自然な感じが免れなかった。   The device of Patent Document 1 uses a peaking filter having peaks at two fixed frequencies, and passes the audio signal through this filter and emits the sound, thereby emphasizing the above two frequency components to the listener. Let them listen, thereby making the bass of the difference between these two frequencies emphasized by the missing fundamental. However, in the configuration of Patent Document 1, the band to be emphasized is fixed, and an unnatural feeling is unavoidable.

そこでこの発明は、フィルタに入力信号に適応した動作をさせることで自然な音質でミッシング・ファンダメンタル現象を生じさせることができる信号処理装置を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a signal processing apparatus capable of causing a missing fundamental phenomenon with natural sound quality by causing a filter to perform an operation adapted to an input signal.

この発明は、複数のピーキングフィルタと、前記ピーキングフィルタに入力される音声信号中から低域信号成分を取り出し、この取り出した低域信号成分中の最低域成分の周波数を検出する低域周波数検出部と、検出された周波数の自然数分の1の周波数を、ミッシング・ファンダメンタルの仮想基音の周波数に決定する仮想基音決定部と、前記複数のピーキングフィルタのそれぞれに対して、前記仮想基音の周波数のそれぞれ異なる次数の倍音周波数を中心周波数とし、該中心周波数を中心とする所定の周波数成分を強調するフィルタ係数を設定する係数算出部と、を備えたことを特徴とする。 The present invention relates to a plurality of peaking filters, and a low frequency detection unit that extracts a low frequency signal component from an audio signal input to the peaking filter and detects the frequency of the lowest frequency component in the extracted low frequency signal component And a virtual fundamental determination unit that determines a frequency of a natural fraction of the detected frequency as a missing fundamental virtual fundamental frequency, and a frequency of each of the virtual fundamentals for each of the plurality of peaking filters. And a coefficient calculation unit that sets a filter coefficient that emphasizes a predetermined frequency component centered on the center frequency and having a harmonic frequency of a different order as a center frequency.

また、この発明は、前記低域周波数検出部が検出した最低域成分の周波数の値の変化をなだらかにする平滑化部をさらに備え、前記仮想基音決定部は、前記なだらかにされた周波数の自然数分の1の周波数をミッシング・ファンダメンタルの仮想基音の周波数に決定することを特徴とする。 The present invention further includes a smoothing unit that smoothes a change in the frequency value of the lowest frequency component detected by the low frequency detection unit, wherein the virtual fundamental tone determination unit is a natural number of the smoothed frequency. The frequency of 1 / minute is determined as the frequency of the virtual fundamental tone of the missing fundamental.

この発明では、入力された音声信号に含まれる低域信号成分の周波数を検出し、これに基づいて複数のピーキングフィルタの中心周波数を決定する。複数のピーキングフィルタは、聴取者に対してミッシング・ファンダメンタル現象を生じさせるためのフィルタである。これにより、入力された音声信号に含まれる低域信号成分の周波数に応じたミッシングファンダメンタル現象を生じさせることができるため、聴取者に、元の音声信号と調和した自然な仮想基音の知覚を行わせることが可能になる。   In the present invention, the frequency of the low-frequency signal component included in the input audio signal is detected, and the center frequencies of the plurality of peaking filters are determined based on the detected frequency. The plurality of peaking filters are filters for causing a missing fundamental phenomenon to the listener. As a result, a missing fundamental phenomenon corresponding to the frequency of the low-frequency signal component included in the input audio signal can be generated, so that the listener can perceive a natural virtual fundamental tone in harmony with the original audio signal. It becomes possible to make it.

また、ピーキングフィルタを用いて元の音声信号の一部の周波数成分をブーストすることにより、他の周波数成分を損なうことなく、なだらかに前記一部の周波数成分を強調することができ、音質が不自然になることがない。   Also, by boosting some frequency components of the original audio signal using a peaking filter, the some frequency components can be gently emphasized without impairing other frequency components, resulting in poor sound quality. Never become natural.

また、低域信号成分の変化曲線をなだらかにすることにより、フィルタ係数が急激に変化することがなくなり、フィルタ係数の変化に伴うノイズを防止することができる。   Also, by smoothing the change curve of the low-frequency signal component, the filter coefficient does not change abruptly, and noise associated with the change of the filter coefficient can be prevented.

この発明によれば、入力された音声信号の低域成分の周波数に応じた周波数を仮想基音とし、その仮想基音を知覚させるミッシング・ファンダメンタル現象を生じさせるフィルタリング処理を行うため、自然な音質でミッシング・ファンダメンタル現象を生じさせることができる。   According to the present invention, the frequency corresponding to the frequency of the low-frequency component of the input audio signal is used as a virtual fundamental, and the filtering process that causes the missing fundamental phenomenon to perceive the virtual fundamental is performed.・ A fundamental phenomenon can be generated.

図面を参照してこの発明の実施形態である音声信号処理装置について説明する。
この実施形態の音声信号処理装置は、ミッシングファンダメンタル現象による聴覚効果により、入力された音声信号(ソース信号)に含まれていない低音をリスナーに知覚させるような信号処理を行う装置である。この音声信号処理装置は、ソース信号に含まれる最も低い周波数成分である最低域成分を検出し、この最低域成分の周波数(最低域周波数)の自然数分の1の周波数を仮想基音の周波数(f)とする。そして、この仮想基音にミッシングファンダメンタル現象が生じるように、ソース信号のn×f(nは2以上の整数)の周波数成分を強調するフィルタ処理を行う。
これにより、低音がでないスピーカ装置で音声信号を再生する場合や、低音が乏しい音声信号を再生する場合に、ソース信号に対して自然な低音を付加することができる。
An audio signal processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The audio signal processing apparatus according to this embodiment is an apparatus that performs signal processing that causes a listener to perceive bass that is not included in an input audio signal (source signal) due to an auditory effect due to a missing fundamental phenomenon. This audio signal processing apparatus detects the lowest frequency component, which is the lowest frequency component included in the source signal, and sets the frequency of the lowest frequency component (lowest frequency) to a natural fraction of the frequency of the virtual fundamental tone ( f r ). Then, a filter process for emphasizing the frequency component of n × f r (n is an integer of 2 or more) of the source signal is performed so that a missing fundamental phenomenon occurs in the virtual fundamental tone.
As a result, when a sound signal is reproduced by a speaker device that does not have a low sound, or when an audio signal having a low sound is reproduced, a natural low sound can be added to the source signal.

図1において、信号入力部16から入力されたソース信号は、遅延部15および低域周波数検出部11に入力される。遅延部15で遅延されたソース信号はフィルタ部10によってフィルタリングされ信号出力部17から次段に出力される。フィルタ部10は、図4に示すような直列接続された複数のピーキングフィルタを有している。また、低域周波数検出部11には、平滑化部12、強調周波数決定部13、係数算出部14が直列に接続されている。係数算出部14が算出した係数が前記フィルタ部10にフィルタ係数として設定される。   In FIG. 1, the source signal input from the signal input unit 16 is input to the delay unit 15 and the low frequency detector 11. The source signal delayed by the delay unit 15 is filtered by the filter unit 10 and output from the signal output unit 17 to the next stage. The filter unit 10 has a plurality of peaking filters connected in series as shown in FIG. In addition, a smoothing unit 12, an emphasis frequency determination unit 13, and a coefficient calculation unit 14 are connected to the low frequency detection unit 11 in series. The coefficient calculated by the coefficient calculation unit 14 is set in the filter unit 10 as a filter coefficient.

図2(A)は、低域周波数検出部11のブロック図である。低域周波数検出部11は、入力された音声信号のうち最も低い周波数成分である最低域成分を検出する処理部である。入力されたソース信号は、直列に接続されたハイパスフィルタ(HPF)21、ローパスフィルタ(LPF)22でろ波されることにより、必要な周波数帯域成分のみが取り出される。ハイパスフィルタ21は、不要な超低周波成分(たとえば40Hz以下)を削除するサブソニックフィルタである。ローパスフィルタ22は、入力された音声信号のうち中音域以上の周波数成分(たとえば200Hz以上)をカットし、低音域の周波数成分を取り出す。ハイパスフィルタ21およびローパスフィルタ22により、ソース信号から40〜200Hzの低域周波数成分信号が取り出される。   FIG. 2A is a block diagram of the low frequency detector 11. The low frequency detection unit 11 is a processing unit that detects the lowest frequency component that is the lowest frequency component of the input audio signal. The input source signal is filtered by a high-pass filter (HPF) 21 and a low-pass filter (LPF) 22 connected in series, so that only a necessary frequency band component is extracted. The high-pass filter 21 is a subsonic filter that deletes unnecessary ultra-low frequency components (for example, 40 Hz or less). The low-pass filter 22 cuts out a frequency component (for example, 200 Hz or more) in the middle sound range or more from the input audio signal, and extracts a frequency component in the low sound range. The high-pass filter 21 and the low-pass filter 22 extract a low frequency component signal of 40 to 200 Hz from the source signal.

フィルタ21,22によって取り出された低域周波数成分信号は、ゼロクロス検出部23に入力される。ゼロクロス検出部23は、図(B)の上段に示すように、交流である低域周波数成分信号の符号が反転するタイミングを検出する。検出は、負から正、または、正から負のいずれか一方のタイミングについて行う。同図に示す例では、負から正への反転を検出している。ゼロクロス検出部23は、入力された低域周波数成分信号のゼロクロスを検出したとき、検出パルスを出力する。この検出パルスはカウンタ24にリセットトリガとして入力される。 The low frequency component signals extracted by the filters 21 and 22 are input to the zero cross detection unit 23. Zero-crossing detector 23, as shown in the upper part of FIG. 2 (B), the sign of the low frequency component signal is an AC to detect the timing of inversion. The detection is performed for any timing from negative to positive or from positive to negative. In the example shown in the figure, inversion from negative to positive is detected. The zero-cross detector 23 outputs a detection pulse when detecting a zero-cross of the input low frequency component signal. This detection pulse is input to the counter 24 as a reset trigger.

カウンタ24は、サンプリング周波数をクロックとして動作するフリーランカウンタであり、図2(B)の下段に示すように動作する。すなわち、リセットトリガが入力される毎に、それまでのカウント値を出力するとともに、カウント値を0にリセットする(そして0からカウントを再スタートする)。カウンタ24が出力するリセット直前のカウント値は、低域周波数成分信号すなわちソース信号の最も低周波の信号成分(最低域成分)の周期に対応している。   The counter 24 is a free-run counter that operates using a sampling frequency as a clock, and operates as shown in the lower part of FIG. That is, every time a reset trigger is input, the count value up to that time is output and the count value is reset to 0 (and the count is restarted from 0). The count value immediately before reset output from the counter 24 corresponds to the period of the low frequency component signal, that is, the lowest frequency signal component (lowest frequency component) of the source signal.

たとえば、サンプリング周波数48kHzのシステムでゼロクロス間隔のカウント値が480だった場合、最低域成分の周波数である最低域周波数は、以下のように計算される。
最低域周波数fo(Hz)
=サンプリング周波数/ゼロクロス周期
=48000/480=100(Hz)
For example, when the count value of the zero-crossing interval is 480 in a system with a sampling frequency of 48 kHz, the lowest frequency that is the frequency of the lowest frequency component is calculated as follows.
Minimum frequency fo (Hz)
= Sampling frequency / Zero cross cycle = 48000/480 = 100 (Hz)

なお、この実施形態では、低域周波数検出部11をゼロクロス検出部23、カウンタ24等で構成したが、処理機能に余裕があればFFT等の周波数解析によって振幅スペクトルを求め、このスペクトルに基づいて最低域周波数を検出してもよい。   In this embodiment, the low-frequency detector 11 is composed of the zero-cross detector 23, the counter 24, and the like. However, if there is a margin in the processing function, an amplitude spectrum is obtained by frequency analysis such as FFT and the like. The lowest frequency may be detected.

図2に示した低域周波数検出部11が検出する最低域周波数foは、必ずしも連続して滑らかに変化するわけではなく、図3の点線に示すように、階段状に不連続に変化する場合が多い。このように不連続に変化する最低域周波数に基づいてフィルタ係数を決定した場合、最低域周波数が不連続に変化する点でフィルタ係数が急激に変化するため、そのときに「バチッ」というノイズが発生するおそれがある。なお、フィルタ係数は各サンプル毎に再計算される。そこで、平滑化部12は、最低域周波数foの変化波形を、図3の実線で示すような滑らかな変化波形に整形して、強調周波数決定部13に入力する。この変化波形の整形は、ローパスフィルタや補間フィルタを使用して行う。   The lowest frequency fo detected by the low frequency detector 11 shown in FIG. 2 does not necessarily change continuously and smoothly, but changes in a stepwise manner as indicated by the dotted line in FIG. There are many. When the filter coefficient is determined based on the lowest frequency that changes discontinuously in this way, the filter coefficient changes abruptly at the point where the lowest frequency changes discontinuously. May occur. Note that the filter coefficients are recalculated for each sample. Therefore, the smoothing unit 12 shapes the change waveform of the lowest frequency fo into a smooth change waveform as shown by the solid line in FIG. The change waveform is shaped using a low-pass filter or an interpolation filter.

また、平滑化部12に、最低域周波数foが所定の周波数範囲(たとえば40Hz〜200Hz)で飽和するようなリミッタを組み込んでおいてもよい。たとえば、低域周波数成分信号にリプルが含まれていてゼロクロス検出部23が誤った(短い)間隔でゼロクロスパルスを出力してしまった場合等、最低域周波数が誤検出される場合があるが、リミッタを組み込んでおくことにより、誤検出があった場合でも、強調される周波数は低域の周波数の範囲に収まり、全く期待しない高域が強調されてしまうことを防止することができる。   Further, the smoothing unit 12 may incorporate a limiter that saturates the lowest frequency fo in a predetermined frequency range (for example, 40 Hz to 200 Hz). For example, when the low frequency component signal includes ripples and the zero cross detector 23 outputs zero cross pulses at an incorrect (short) interval, the lowest frequency may be erroneously detected. By incorporating the limiter, even if there is a false detection, the emphasized frequency falls within the low frequency range, and it is possible to prevent the unexpected high frequency from being emphasized.

強調周波数決定部13は、平滑化部12から入力された最低域周波数foに基づいて、強調する周波数を決定する処理部である。すなわち、強調周波数決定部13は、ミッシング・ファンダメンタル現象により、リスナーに仮想的に知覚させる周波数(仮想基音の周波数)を決定し、この仮想基音の周波数にミッシング・ファンダメンタル現象を生じさせるための、前記仮想基音周波数の複数の倍音を決定する。   The enhancement frequency determination unit 13 is a processing unit that determines a frequency to be enhanced based on the lowest frequency fo input from the smoothing unit 12. That is, the enhancement frequency determination unit 13 determines the frequency (virtual fundamental frequency) that is virtually perceived by the listener based on the missing fundamental phenomenon, and causes the missing fundamental phenomenon to occur in the virtual fundamental frequency. Determine multiple harmonics of the virtual fundamental frequency.

強調周波数決定部13は、平滑化部12から入力された最低域周波数foの1/2の周波数を仮想基音周波数fr、強調周波数をその2倍(fo(=2fr))、3倍(fo+fr)、4倍(fo+2fr)、5倍(fo+3fr)、6倍(fo+4fr)とし、入力された最低域周波数foに基づいて強調周波数の値を算出する。算出された強調周波数値は、係数算出部14に入力される。   The emphasis frequency determination unit 13 sets the half frequency of the lowest frequency fo input from the smoothing unit 12 to the virtual fundamental frequency fr, doubles the emphasis frequency (fo (= 2fr)), and triples (fo + fr). Four times (fo + 2fr), five times (fo + 3fr), and six times (fo + 4fr) are calculated, and the value of the enhancement frequency is calculated based on the input lowest frequency fo. The calculated enhancement frequency value is input to the coefficient calculation unit 14.

係数算出部14は、入力された強調周波数を中心周波数とするピーキングフィルタのフィルタ係数を算出してフィルタ部10に設定する。   The coefficient calculation unit 14 calculates a filter coefficient of a peaking filter whose center frequency is the input enhancement frequency and sets it in the filter unit 10.

フィルタ部10を構成するピーキングフィルタは、たとえば、図4に示すような双2次のIIRフィルタで構成することができる。双2次のIIRフィルタは、確立されたアナログフィルタの設計手法を適用することができるため、容易に安定したディジタルフィルタを作成することができる。以下、この双2次IIRフィルタのフィルタ係数の算出手順について説明する。   The peaking filter constituting the filter unit 10 can be constituted by, for example, a biquadratic IIR filter as shown in FIG. Since the biquadratic IIR filter can apply the established analog filter design method, a stable digital filter can be easily created. Hereinafter, the calculation procedure of the filter coefficient of this biquadratic IIR filter will be described.

図4に示した双2次IIRフィルタの伝達関数は、   The transfer function of the biquadratic IIR filter shown in FIG.

Figure 0004826814
Figure 0004826814

で表される。ピーキングフィルタの特性仕様に基づき、各係数は以下の式で算出される。ここで、Fs:サンプリング周波数、fo:中心周波数、gain:ゲイン、Q:クォリティファクタとすれば、   It is represented by Based on the characteristic specification of the peaking filter, each coefficient is calculated by the following formula. Where Fs: sampling frequency, fo: center frequency, gain: gain, Q: quality factor,

Figure 0004826814
Figure 0004826814

であり、これに基づき各係数は、   Based on this, each coefficient is

Figure 0004826814
Figure 0004826814

で算出される。   Is calculated by

なお、ゲインgainおよびクォリティファクタQは、ユーザの好みに合わせた適当な固定値でも構わないが、検出された最低域周波数値に応じて適応的に変化させるようにしてもよい。   The gain gain and the quality factor Q may be appropriate fixed values according to the user's preference, but may be adaptively changed according to the detected lowest frequency value.

図5は、フィルタ部10の構成を示す図である。フィルタ部10は、直列に接続された5つのピーキングフィルタ31〜35を有している。各ピーキングフィルタ31〜35には、係数算出部14によって算出された中心周波数fo、fo+fr、fo+2fr、fo+3fr、fo+4frのフィルタ係数がそれぞれ設定される。このフィルタ係数の設定は、サンプリングクロックの各サンプル間隔毎に行われる。   FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of the filter unit 10. The filter unit 10 includes five peaking filters 31 to 35 connected in series. Filter coefficients of center frequencies fo, fo + fr, fo + 2fr, fo + 3fr, and fo + 4fr calculated by the coefficient calculation unit 14 are set in the peaking filters 31 to 35, respectively. This filter coefficient is set for each sampling interval of the sampling clock.

なお、フィルタ部10の前段に設けられている遅延部15は、信号入力部16から入力されたソース信号のフィルタ係数がフィルタ部に設定されるまでの遅延時間、すなわち、ソース信号が低域周波数検出部11に入力されたのち、係数算出部14がその信号のためのフィルタ係数を出力するまでの時間だけ信号を遅延させる処理部である。   The delay unit 15 provided in the preceding stage of the filter unit 10 has a delay time until the filter coefficient of the source signal input from the signal input unit 16 is set in the filter unit, that is, the source signal has a low frequency. This is a processing unit that delays a signal by a time until the coefficient calculation unit 14 outputs a filter coefficient for the signal after being input to the detection unit 11.

このようにフィルタ係数が設定されたピーキングフィルタ31〜35により、図6に示すように、ソース信号に含まれる周波数成分のうち、仮想基音周波数frの2倍音、3倍音、4倍音、5倍音、6倍音の周波数成分がブーストされて強調される。このように仮想基音周波数の倍音が強調された音声信号(ソース信号)が信号出力部17から後段に出力される。   As shown in FIG. 6, the peaking filters 31 to 35 in which the filter coefficients are set in this way, among the frequency components included in the source signal, the second harmonic, the third harmonic, the fourth harmonic, the fifth harmonic of the virtual fundamental frequency fr, The frequency component of the sixth harmonic is boosted and emphasized. The audio signal (source signal) in which the harmonics of the virtual fundamental frequency are emphasized in this way is output from the signal output unit 17 to the subsequent stage.

後段の処理回路においては、この音声信号が増幅されてスピーカから放音される。なお、この実施形態の音声信号処理装置をオーディオ機器へ組み込む場合、その挿入位置は限定されないが、通常のイコライジングを行うイコライザの後段に挿入するのが好適である。   In the subsequent processing circuit, the audio signal is amplified and emitted from the speaker. When the audio signal processing apparatus according to this embodiment is incorporated into an audio device, the insertion position is not limited, but it is preferable to insert the audio signal processing apparatus after the equalizer that performs normal equalization.

上記のように、倍音が強調された音声信号がスピーカから放音されることにより、リスナーは、ミッシング・ファンダメンタル現象により、仮想基音(周波数fr)の音声を仮想的に知覚する。   As described above, when the sound signal in which the overtone is emphasized is emitted from the speaker, the listener virtually perceives the sound of the virtual fundamental sound (frequency fr) by the missing fundamental phenomenon.

なお、この実施形態では、仮想基音の周波数frを最低域成分周波数foの1/2としているが、1/2に限定されず1/(自然数)であればよい。たとえば、1/3や1/4に設定することも可能である。また、複数のピーキングフィルタ31〜35に設定するフィルタ係数の中心周波数は、連続倍音は2倍から6倍に限定されない。   In this embodiment, the frequency fr of the virtual fundamental tone is ½ of the lowest frequency component frequency fo, but is not limited to ½ and may be 1 / (natural number). For example, it is possible to set to 1/3 or 1/4. Further, the center frequency of the filter coefficient set in the plurality of peaking filters 31 to 35 is not limited to 2 to 6 times for continuous harmonics.

また、フィルタ部10に設けるピーキングフィルタの数は5に限定されない。複数(2以上)であればよい。   Further, the number of peaking filters provided in the filter unit 10 is not limited to five. It may be a plurality (two or more).

上記実施形態では、1系統の音声信号処理装置を示したが、マルチチャンネル(たとえば2チャンネルステレオ)のオーディオ装置に組み込む場合には、各チャンネルごとにこの音声信号処理装置を挿入すればよい。   In the above-described embodiment, one system of audio signal processing apparatus is shown. However, when incorporating into a multi-channel (for example, 2-channel stereo) audio apparatus, the audio signal processing apparatus may be inserted for each channel.

また、マルチチャンネルのオーディオ装置において、入力されたマルチチャンネル信号をモノラル化し、このモノラル信号に基づいてフィルタ係数を算出してもよい。すなわち、フィルタ係数を算出する処理部系統を全チャンネルで共通化してもよい。低域信号はセンタに定位させることが多いため、検出信号をモノラル化してもオーディオ信号の再生において大きな悪影響はない。   Further, in a multi-channel audio apparatus, an input multi-channel signal may be converted to monaural and a filter coefficient may be calculated based on the monaural signal. That is, the processing unit system for calculating the filter coefficient may be shared by all channels. Since the low frequency signal is often localized at the center, even if the detection signal is made monaural, there is no significant adverse effect on the reproduction of the audio signal.

この構成の音声信号処理装置を図7に示す。
図7は、L/R2チャンネルのオーディオ装置に組み込まれる音声信号処理装置の例を示す図である。この図において、図1に示した音声信号処理装置と共通の部分は同一番号を付して説明を省略する。この音声信号処理装置が、図1の音声信号処理装置と異なる点は、左右の信号入力部16L,RからLチャンネル,Rチャンネルのソース信号が入力され、それぞれ、別系統の遅延部15L,R、フィルタ部10L,Rを介してLチャンネル,Rチャンネルの信号処理部17L,Rから出力される点、および、左右の信号入力部16L,Rから入力されたLチャンネル,Rチャンネルのソース信号を入力してモノラル化するモノラル化(Stereo to Mono)部18を備えている点である。
An audio signal processing apparatus having this configuration is shown in FIG.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an audio signal processing device incorporated in an audio device of L / R2 channel. In this figure, parts common to the audio signal processing apparatus shown in FIG. This audio signal processing device is different from the audio signal processing device of FIG. 1 in that the L channel and R channel source signals are input from the left and right signal input units 16L and R, and the delay units 15L and R of different systems are respectively input. The points output from the L channel and R channel signal processing units 17L and R through the filter units 10L and R, and the L channel and R channel source signals input from the left and right signal input units 16L and R A monauralization (stereo to mono) unit 18 for inputting to monaural data is provided.

モノラル化部18は、Lチャンネルのソース信号およびRチャンネルのソース信号を加算合成してモノラル化する。モノラル化された音声信号は、低域周波数検出部11に入力される。低域周波数検出部11、平滑化部12、強調周波数決定部13および係数算出部14の構成および機能は図1に示した音声信号処理装置のものと同様である。係数算出部14が算出したフィルタ係数は、左右のフィルタ部10L,Rに設定される。   The monauralization unit 18 adds and synthesizes the L channel source signal and the R channel source signal into a monaural signal. The monaural audio signal is input to the low frequency detector 11. The configurations and functions of the low frequency detection unit 11, the smoothing unit 12, the enhancement frequency determination unit 13, and the coefficient calculation unit 14 are the same as those of the audio signal processing apparatus shown in FIG. The filter coefficients calculated by the coefficient calculation unit 14 are set in the left and right filter units 10L and 10R.

以上の構成により、Lチャンネル,Rチャンネルのソース信号は共通の中心周波数を持ったピーキングフィルタでフィルタリングされる。これによりLチャンネル信号、Rチャンネル信号は、聴取者に対して同じミッシング・ファンダメンタル現象を生じさせ、これによって、聴取者に仮想的に知覚される仮想基音も同じである。したがって、この仮想基音はLチャンネルとRチャンネルの中間すなわちセンタに定位する。   With the above configuration, the L channel and R channel source signals are filtered by the peaking filter having a common center frequency. As a result, the L channel signal and the R channel signal cause the same missing fundamental phenomenon to the listener, so that the virtual fundamental tone virtually perceived by the listener is the same. Therefore, the virtual fundamental tone is localized in the middle of the L channel and the R channel, that is, the center.

この発明の実施形態である音声信号処理装置のブロック図Block diagram of an audio signal processing apparatus according to an embodiment of the present invention 音声信号処理装置の低域周波数検出部のブロック図およびゼロクロス検出部、カウンタの機能を説明する図Block diagram of low frequency detection unit of audio signal processing device, and diagram explaining functions of zero cross detection unit and counter 平滑化部の機能を示す図Diagram showing the function of the smoothing unit ピーキングフィルタの構成例を示す図The figure which shows the structural example of a peaking filter フィルタ部の構成を示す図The figure which shows the composition of the filter section フィルタ部の特性を示す図The figure which shows the characteristic of the filter section ステレオ信号をモノラル化してフィルタ係数を算出する音声信号処理装置のブロック図Block diagram of an audio signal processing apparatus that calculates a filter coefficient by monauralizing a stereo signal

符号の説明Explanation of symbols

10(L,R) フィルタ部
11 低域周波数検出部
12 平滑化部
13 強調周波数決定部
14 係数算出部
15(L,R) 遅延部
16(L,R) 信号入力部
17(L,R) 信号出力部
18 モノラル化部
10 (L, R) filter unit 11 low frequency detection unit 12 smoothing unit 13 enhanced frequency determination unit 14 coefficient calculation unit 15 (L, R) delay unit 16 (L, R) signal input unit 17 (L, R) Signal output unit 18 Monaural unit

Claims (2)

複数のピーキングフィルタと、
前記ピーキングフィルタに入力される音声信号中から低域信号成分を取り出し、この取り出した低域信号成分中の最低域成分の周波数を検出する低域周波数検出部と、
検出された周波数の自然数分の1の周波数を、ミッシング・ファンダメンタルの仮想基音の周波数に決定する仮想基音決定部と、
前記複数のピーキングフィルタのそれぞれに対して、前記仮想基音の周波数のそれぞれ異なる次数の倍音周波数を中心周波数とし、該中心周波数を中心とする所定の周波数成分を強調するフィルタ係数を設定する係数算出部と、
を備えた音声信号処理装置。
Multiple peaking filters,
A low frequency signal detection unit that extracts a low frequency signal component from the audio signal input to the peaking filter and detects the frequency of the lowest frequency component in the extracted low frequency signal component ;
A virtual fundamental determination unit that determines a frequency of a natural fraction of the detected frequency as the frequency of the missing fundamental virtual fundamental;
A coefficient calculation unit that sets, for each of the plurality of peaking filters, a filter coefficient that uses a harmonic frequency of a different order of the frequency of the virtual fundamental tone as a center frequency and emphasizes a predetermined frequency component centered on the center frequency When,
An audio signal processing apparatus.
前記低域周波数検出部が検出した最低域成分の周波数の値の変化をなだらかにする平滑化部をさらに備え、
前記仮想基音決定部は、前記なだらかにされた周波数の自然数分の1の周波数をミッシング・ファンダメンタルの仮想基音の周波数に決定する請求項1に記載の音声信号処理装置。
A smoothing unit that gently smoothes a change in the value of the frequency of the lowest frequency component detected by the low frequency detection unit;
The audio signal processing device according to claim 1, wherein the virtual fundamental tone determination unit determines a frequency of a natural number of the smoothed frequency as a frequency of a missing fundamental virtual fundamental tone.
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