JP4872086B2 - High frequency signal interpolator - Google Patents

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Description

本発明は、例えばMP3のような圧縮を伴うデジタルオーディオ機器や、電話機等に使用して好適な高域信号補間装置に関する。詳しくは、圧縮等によって欠落している高域信号を擬似的に補間するようにしたものである。   The present invention relates to a high-frequency signal interpolating apparatus suitable for use in digital audio equipment with compression such as MP3, telephones and the like. Specifically, the high frequency signal missing due to compression or the like is artificially interpolated.

近年、音楽等の音声を表す音声データを、インターネット等のネットワークを介して配信したり、MD(Mini Disk)等の記録媒体に記録したりして利用することが、盛んになっている。このように、ネットワークで配信されたり記録媒体に記録されたりする音声データでは、帯域が過度に広くなることによるデータ量の増大や占有帯域幅の広がりを避けるため、一般に、供給する対象の音楽等のうち一定の周波数以上の成分を除去している。   In recent years, audio data representing audio such as music has been actively used by being distributed via a network such as the Internet or recorded on a recording medium such as an MD (Mini Disk). In this way, in audio data distributed over a network or recorded on a recording medium, in order to avoid an increase in the amount of data and an increase in occupied bandwidth due to an excessively wide band, generally music to be supplied, etc. Of these, the components above a certain frequency are removed.

すなわち、例えば、MP3(MPEG1 audio layer 3)形式の音声データでは、約16キロヘルツ以上の周波数成分が除去されている。また、ATRAC3(Adaptive TRansform Acoustic Coding 3)形式の音声データでは、約14キロヘルツ以上の周波数成分が除去されている。   That is, for example, in the audio data in the MP3 (MPEG1 audio layer 3) format, frequency components of about 16 kilohertz or more are removed. Further, in the audio data in the ATRAC3 (Adaptive TRansform Acoustic Coding 3) format, frequency components of about 14 kilohertz or more are removed.

このように高域の周波数成分が除去されるのは、人間の聴覚との関係から可聴域を超える周波数成分は不要と考えられているからである。しかしながら、上述のように高域の周波数成分が完全に除去された信号では、音質が微妙に変化し、オリジナルの音楽等に比べて音質が劣化していることが指摘されるようになってきた。   The reason why the high frequency components are removed in this way is that it is considered unnecessary to use frequency components that exceed the audible range in relation to human hearing. However, it has been pointed out that the sound quality of the signal from which the high frequency components have been completely removed as described above is slightly changed and the sound quality is deteriorated compared to the original music. .

これに対し、従来の高域信号補間では、被補間信号を周波数変換することにより補間用信号を生成するものや(例えば、特許文献1参照。)、原信号に相関のない高周波信号を加算しているものが知られている(例えば、特許文献2参照。)。   On the other hand, in the conventional high frequency signal interpolation, an interpolated signal is generated by frequency-converting the interpolated signal (for example, see Patent Document 1), or a high-frequency signal having no correlation is added to the original signal. Is known (for example, see Patent Document 2).

すなわち、特許文献1に記載の技術は、高域信号補間において、被補間信号を周波数変換することにより補間用信号を生成している。また、特許文献記載2の技術は、ホワイトノイズ発生器からの信号の高域成分の抽出を行って、原信号に相関のない高周波信号を加算している。
特開2004−184472号公報 特開平2−311006号公報
That is, the technique described in Patent Document 1 generates an interpolation signal by frequency-converting an interpolated signal in high-frequency signal interpolation. Moreover, the technique of patent document description 2 extracts the high frequency component of the signal from a white noise generator, and adds the high frequency signal without correlation to an original signal.
JP 2004-184472 A Japanese Patent Laid-Open No. 2-311006

しかしながら、特許文献1、2に記載の技術では、いずれも除去された高域信号を補間するものであるが、特許文献1に記載の技術では、周波数変換のためにDSP(Digital Signal Processor)を用いるなど、複雑な回路構成が必要とされる。また、特許文献2に記載の技術では、相関のない高周波信号であるために充分な効果は得ることができないものであった。   However, the techniques described in Patent Documents 1 and 2 both interpolate the removed high frequency signal, but the technique described in Patent Document 1 uses a DSP (Digital Signal Processor) for frequency conversion. A complicated circuit configuration such as use is required. Further, the technique described in Patent Document 2 cannot obtain a sufficient effect because it is a high-frequency signal having no correlation.

一方、本発明者は、先に、原信号の包絡成分の高調波部分を取り出し、欠落した高周波成分を補間する「高域信号補間方法及び高域信号補間装置」を、特願2005−210124号として出願している。この先願発明では、高調波部分を取り出すために信号を実部と虚部に分解するヒルベルト変換を用い、その実部と虚部の二乗平方根演算を行って、高域成分を形成する。この結果、先願発明は、極めて高音質の補間を行うことができるようになり、市販の音響製品にも採用されるなど高い評価を受けている。   On the other hand, the present inventor previously disclosed a “high-frequency signal interpolation method and high-frequency signal interpolating apparatus” in Japanese Patent Application No. 2005-210124 that extracts the harmonic part of the envelope component of the original signal and interpolates the missing high-frequency component. As filing. In the prior invention, a high-frequency component is formed by using a Hilbert transform that decomposes a signal into a real part and an imaginary part in order to extract a harmonic part, and performing a square root calculation of the real part and the imaginary part. As a result, the invention of the prior application is able to perform extremely high-quality interpolation, and has been highly evaluated, such as being used in commercially available audio products.

ところが、この先願発明においては、高調波部分を取り出すためのヒルベルト変換や平方根の演算に比較的多くの計算処理が必要とされる。このため、特に小型の機器においては、処理回路を同機器が行う他の機能(映像表示等)と併用する場合などに、処理回路の負荷が増大する問題が生じる。また、この負荷増大のためだけに処理回路の能力を強化することは、要求される回路装置が高価になって経済的にも問題となる。さらに、このような信号処理に用いられるDSPは、消費電力が大きいという問題もあった。   However, in the prior invention, a relatively large amount of calculation processing is required for the Hilbert transform and the square root calculation for extracting the harmonic part. For this reason, particularly in a small-sized device, there is a problem that the load on the processing circuit increases when the processing circuit is used in combination with other functions (video display or the like) performed by the device. Further, strengthening the capacity of the processing circuit only for increasing the load causes a problem in terms of economy because a required circuit device becomes expensive. Furthermore, the DSP used for such signal processing has a problem of high power consumption.

そこで、さらに本発明者は、原信号のピーク値を検出し、検出されたピーク値を保持して得られる矩形波を生成し、生成された矩形波の高調波部分を取り出して原信号に加算することで、欠落した高周波成分を補間する「高域信号補間方法及び高域信号補間装置」を特願2006−282830号として出願した。   Therefore, the present inventor further detects the peak value of the original signal, generates a rectangular wave obtained by holding the detected peak value, extracts the harmonic part of the generated rectangular wave, and adds it to the original signal. As a result, a “High-frequency signal interpolation method and high-frequency signal interpolation device” for interpolating the missing high-frequency component was filed as Japanese Patent Application No. 2006-282830.

すなわち、図7において、入力端子1には、例えばMP3やATRAC3のような圧縮処理を伴う機器からの再生信号が原信号として供給される。この入力端子1に供給された原信号が、ピーク値を検出保持して矩形波信号を生成するピーク値検出保持回路2に供給される。ここで生成される矩形波信号には入力される信号の高調波成分が含まれている。この矩形波信号がハイパスフィルタ(HPF)3に供給され高調波成分が取り出される。   That is, in FIG. 7, the input terminal 1 is supplied with a reproduction signal from a device with compression processing such as MP3 or ATRAC3 as an original signal. The original signal supplied to the input terminal 1 is supplied to a peak value detection / holding circuit 2 that detects and holds a peak value to generate a rectangular wave signal. The rectangular wave signal generated here includes harmonic components of the input signal. This rectangular wave signal is supplied to a high pass filter (HPF) 3 to extract a harmonic component.

さらに、入力端子1からの原信号は、上述のピーク値検出保持回路2での処理時間に相当する遅延回路4に供給され、遅延時間の揃えられた信号がローパスフィルタ(LPF)5に供給されて高域成分の除かれた信号が取り出される。そしてこれらのハイパスフィルタ3とローパスフィルタ5の出力信号が加算回路6で加算されて出力端子7に出力される。これにより、出力端子7からは、高域信号が重畳(強調)された信号が得られる。   Further, the original signal from the input terminal 1 is supplied to a delay circuit 4 corresponding to the processing time in the above-described peak value detection / holding circuit 2, and a signal with a uniform delay time is supplied to a low-pass filter (LPF) 5. Then, the signal from which the high frequency component is removed is taken out. The output signals of the high pass filter 3 and the low pass filter 5 are added by the adder circuit 6 and output to the output terminal 7. As a result, a signal on which the high frequency signal is superimposed (emphasized) is obtained from the output terminal 7.

このようにして、例えばMP3やATRAC3のような圧縮を伴う機器から再生されたデジタルオーディオ信号に対して、高域信号の補間が行われる。すなわち、ピーク値保持回路2で形成される矩形波信号の高調波部分を、高域成分の除かれた原信号に加えることで、高域信号の補間を行うことができる。したがって、この処理で用いられる演算は、ピーク値の検出とハイパスフィルタ3とローパスフィルタ5の処理だけである。   In this way, for example, high-frequency signal interpolation is performed on a digital audio signal reproduced from a device with compression such as MP3 or ATRAC3. That is, the high frequency signal can be interpolated by adding the harmonic portion of the rectangular wave signal formed by the peak value holding circuit 2 to the original signal from which the high frequency component has been removed. Therefore, the calculation used in this process is only the detection of the peak value and the processes of the high pass filter 3 and the low pass filter 5.

そしてこの処理において、入力端子1に供給された原信号が図8に実線で示すような波形であった場合には、この原信号のピーク値は図中に○印で示すように検出される。そこでこのピーク値が保持されると、図中に点線で示すような矩形波信号が形成される。この矩形波信号は、入力信号に含まれている高調波成分が強調された状態で形成される信号であるから、この矩形波信号から高調波部分を取り出すことにより、入力信号の高域の信号が取り出される。   In this process, when the original signal supplied to the input terminal 1 has a waveform as shown by a solid line in FIG. 8, the peak value of the original signal is detected as indicated by a circle in the figure. . Therefore, when this peak value is held, a rectangular wave signal as shown by a dotted line in the figure is formed. Since this rectangular wave signal is a signal formed with the harmonic components included in the input signal emphasized, the high frequency signal of the input signal can be obtained by extracting the harmonic part from this rectangular wave signal. Is taken out.

なお、この図8において、符号aで示す期間のように、原信号(実線)が一定振幅の場合には高調波成分は発生しないことになる。しかしながらこのような信号は、もともと高域成分が少ないものと考えられ、本発明がそのような信号にも忠実であることが分かる。この符号aの期間においては、入力端子1に供給される原信号は、ローパスフィルタ5を通じて加算回路6に供給されているが、HPF3から加算回路6に高調波成分が供給されないから、加算回路6からは原信号が高域強調されることなく出力される。   In FIG. 8, no harmonic component is generated when the original signal (solid line) has a constant amplitude as in the period indicated by the symbol a. However, such a signal is originally considered to have few high frequency components, and it can be seen that the present invention is faithful to such a signal. During the period of the symbol a, the original signal supplied to the input terminal 1 is supplied to the adder circuit 6 through the low-pass filter 5, but no harmonic component is supplied from the HPF 3 to the adder circuit 6. The original signal is output without high frequency emphasis.

上述したように、入力信号のピーク検出保持を行って得られる矩形波の保有する高調波成分は、原信号が有する高域成分特性に極めて近似している。したがって、この高調波成分で原信号を補間すれば、極めて良好な高域信号の補間を行うことができる。なお、図9Aには補間前の信号を示し、図9Bに補間後の信号を示している。この図9からわかるように、本発明によれば極めて良好な高域信号の補間が行われている。このようにして、この先願発明では、比較的少ない計算量で高域信号補間を実現することができた。   As described above, the harmonic component held by the rectangular wave obtained by performing peak detection and holding of the input signal is very close to the high frequency component characteristic of the original signal. Therefore, if the original signal is interpolated with this harmonic component, extremely good high-frequency signal interpolation can be performed. 9A shows a signal before interpolation, and FIG. 9B shows a signal after interpolation. As can be seen from FIG. 9, according to the present invention, extremely good high-frequency signal interpolation is performed. In this manner, in the prior invention, high-frequency signal interpolation can be realized with a relatively small amount of calculation.

しかしながら、この先願発明においても、まだ計算処理の負担が大きいとされる場合があった。また、このような信号処理をデジタルで行っている場合には、ハイパスフィルタ3やローパスフィルタ5での処理も大きな負担になる。したがって、これらの処理を実現するためには依然としてDSPが必要とされ、このようなDSPには、消費電力が大きいという問題も残されていた。   However, even in this prior invention, there were cases where the burden of calculation processing was still large. Further, when such signal processing is performed digitally, processing by the high-pass filter 3 and the low-pass filter 5 also becomes a heavy burden. Therefore, a DSP is still required to realize these processes, and such a DSP still has a problem of high power consumption.

この発明は、このような問題点に鑑みて成されたものであって、本発明の目的は、アナログ回路を利用することによって計算処理の負担を小さくし、DSPを使用しなくても、良好な高域信号の補間が実現できるようにするものである。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to reduce the burden of calculation processing by using an analog circuit, and is good without using a DSP. Therefore, it is possible to realize high-frequency signal interpolation.

上記の課題を解決し、本発明の目的を達成するため、請求項1に記載された発明は、入力端子に供給される原アナログ信号のピーク値を検出する手段と、検出されたピーク値に応じたパルス幅変調信号を生成する手段と、生成されたパルス幅変調信号の高調波部分を取り出す手段と、取り出された高調波部分を入力端子に供給される原アナログ信号に加算する手段とを有することを特徴とする高域信号補間装置である。   In order to solve the above problems and achieve the object of the present invention, the invention described in claim 1 includes means for detecting a peak value of an original analog signal supplied to an input terminal, and a detected peak value. Means for generating a corresponding pulse width modulation signal, means for extracting a harmonic part of the generated pulse width modulation signal, and means for adding the extracted harmonic part to the original analog signal supplied to the input terminal A high-frequency signal interpolating device characterized by comprising:

請求項2に記載の高域信号補間装置においては、入力端子に供給される原アナログ信号を帯域制限してマイクロコンピュータのアナログ−デジタル変換入力に供給し、このマイクロコンピュータにてピーク値の検出、及びパルス幅変調信号の生成を行うことを特徴とするものである。   In the high-frequency signal interpolating apparatus according to claim 2, the original analog signal supplied to the input terminal is band-limited and supplied to the analog-digital conversion input of the microcomputer, and the microcomputer detects the peak value. And generating a pulse width modulation signal.

請求項3に記載の高域信号補間装置においては、ピーク値の検出は、サンプリングされた連続する3点の値の中央の値が直前の値と等しいかより大きく、かつ直後の値より大きいときに中央の値をピーク値として検出することを特徴とするものである。   In the high-frequency signal interpolating device according to claim 3, the peak value is detected when the central value of three consecutive sampled values is equal to or greater than the immediately preceding value and greater than the immediately following value. The center value is detected as a peak value.

請求項4に記載の高域信号補間装置においては、パルス幅変調信号の生成は、ピーク値をカウンタにプリセットし、所定のクロック信号でダウンカウントして行うことを特徴とするものである。   According to a fourth aspect of the present invention, the pulse width modulation signal is generated by presetting a peak value in a counter and down-counting with a predetermined clock signal.

請求項5に記載の高域信号補間装置においては、パルス幅変調信号を直流化して矩形波を生成する手段を設けることを特徴とするものである。   The high-frequency signal interpolating device according to claim 5 is characterized in that means for generating a rectangular wave by converting the pulse width modulation signal into a direct current is provided.

本発明の高域信号補間装置によれば、原アナログ信号のピーク値を検出し、その値に応じて生成されるパルス幅変調信号による矩形波の高調波部分を取り出して補間を行うようにしたので、極めて簡単な構成で良好な高域信号が形成され、処理回路の負荷を増加せずに実用的な高域信号補間を実施することができる。   According to the high frequency signal interpolating apparatus of the present invention, the peak value of the original analog signal is detected, and the harmonic part of the rectangular wave generated by the pulse width modulation signal generated according to the peak value is extracted and interpolated. Therefore, a good high frequency signal can be formed with a very simple configuration, and practical high frequency signal interpolation can be performed without increasing the load on the processing circuit.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を説明する。
図1は、本発明による高域信号補間装置を適用した装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。なお、本例の高域信号補間装置においては、例えばMP3やATRAC3のような圧縮処理を伴う機器から再生されたアナログオーディオ信号が原アナログ信号として供給される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of an apparatus to which a high frequency signal interpolation apparatus according to the present invention is applied. In the high-frequency signal interpolating device of this example, an analog audio signal reproduced from a device with compression processing such as MP3 or ATRAC3 is supplied as an original analog signal.

そこで入力端子11に供給される原アナログ信号が、例えば遮断周波数10キロヘルツのアナログローパスフィルタ(LPF)12に供給される。なお、ここでは楽器の基本周波数として最高10キロヘルツを想定している。そしてこのローパスフィルタ12で帯域制限された信号が、マイクロコンピュータ13のA/D変換入力14に供給される。さらに、マイクロコンピュータ13では、入力信号のピーク値検出15が行われ、この検出されたピーク値に対しパルス幅変調(PWM)16が行われてPWM信号が取り出される。   Therefore, the original analog signal supplied to the input terminal 11 is supplied to an analog low-pass filter (LPF) 12 having a cutoff frequency of 10 kHz, for example. Here, a maximum frequency of 10 kHz is assumed as the fundamental frequency of the musical instrument. A signal whose band is limited by the low-pass filter 12 is supplied to the A / D conversion input 14 of the microcomputer 13. Further, in the microcomputer 13, the peak value detection 15 of the input signal is performed, and a pulse width modulation (PWM) 16 is performed on the detected peak value to extract the PWM signal.

そして、このマイクロコンピュータ13から取り出されたPWM信号が、PWMの搬送周波数となる100キロヘルツ以上を除去するアナログローパスフィルタ(LPF)17に供給されて矩形波が形成される。この矩形波信号が高調波部分を取り出すための遮断周波数20キロヘルツのアナログハイパスフィルタ(HPF)18に供給される。さらに、ハイパスフィルタ18から取り出された高域信号が加算器19に供給され、入力端子11からの原アナログ信号に加算されて出力端子20に取り出される。   The PWM signal extracted from the microcomputer 13 is supplied to an analog low-pass filter (LPF) 17 that removes 100 kHz or more, which is the PWM carrier frequency, to form a rectangular wave. This rectangular wave signal is supplied to an analog high pass filter (HPF) 18 having a cut-off frequency of 20 kHz for extracting a harmonic part. Further, the high frequency signal extracted from the high pass filter 18 is supplied to the adder 19, added to the original analog signal from the input terminal 11, and extracted to the output terminal 20.

したがって、本発明による高域信号補間装置においては、ローパスフィルタ12、17及びハイパスフィルタ18はいずれもアナログ回路で形成されるので、信号処理の負担にならないと共に、消費電力も極めて少ないものとなる。   Therefore, in the high-frequency signal interpolating device according to the present invention, since the low-pass filters 12, 17 and the high-pass filter 18 are all formed of analog circuits, they do not become a burden of signal processing and consume very little power.

また、信号処理では、マイクロコンピュータ13には既存のA/D変換入力14を用いる他には、ピーク値検出15とパルス幅変調(PWM)16が行われるだけなので、信号処理の負担も小さくなり、ハードウェアとしては、いわゆるCPU(Central Processing Unit)で実現可能なものとなる。そして、このようなCPUは消費電力も極めて少ないものである。   Further, in the signal processing, besides using the existing A / D conversion input 14 for the microcomputer 13, only the peak value detection 15 and the pulse width modulation (PWM) 16 are performed, so that the signal processing load is reduced. The hardware can be realized by a so-called CPU (Central Processing Unit). Such a CPU consumes very little power.

さらに、CPUでの処理は、一般的なオーディオ信号に比べて高速に行うことができるので、先願発明の回路で用いられていた遅延回路も不要となる。したがって、回路構成を簡単にでき、余分な回路を設けないので、製品価格も安価とすることができる。   Furthermore, since the processing by the CPU can be performed at a higher speed than a general audio signal, the delay circuit used in the circuit of the prior invention is not required. Therefore, the circuit configuration can be simplified and no extra circuit is provided, so that the product price can be reduced.

次に、図2に示すフローチャートに基づいて、図1の高域信号補間装置におけるピーク値検出15の動作について説明する。   Next, the operation of the peak value detection 15 in the high frequency signal interpolating device of FIG. 1 will be described based on the flowchart shown in FIG.

図2に示されるように、処理がスタートすると、まず、変数nが「n=1」に初期化され(ステップS1)、次に、供給されたデジタルオーディオ信号の連続する3つのサンプリング値An-1、An、An+1が取り出される(ステップS2)。そして、これら3つのサンプリング値An-1、An、An+1が比較され、ここで値An-1=Anかつ値An>An+1であるかどうかが判断される(ステップS3)。   As shown in FIG. 2, when the process starts, first, a variable n is initialized to “n = 1” (step S1), and then, three consecutive sampling values An− of the supplied digital audio signal are obtained. 1, An, An + 1 are extracted (step S2). These three sampling values An-1, An, and An + 1 are compared, and it is determined whether or not the value An-1 = An and the value An> An + 1 (step S3).

この判断ステップS3での判断がYesであれば、続いて値Anがピーク値として取り出される(ステップS4)。また、判断ステップS3で、値An-1=Anかつ値An>An+1ではない(No)とき、つまりAn-1≠Anまたは値An<An+1のときは、値An-1<Anかつ値An>An+1であるかどうかが判断される(ステップS5)。この判断ステップS5の判断がYesであれば、同様にステップS4に進み、値Anがピーク値として取り出される。   If the determination in this determination step S3 is Yes, then the value An is taken out as a peak value (step S4). When the value An-1 = An and the value An> An + 1 is not satisfied (No) in the determination step S3, that is, when An-1 ≠ An or the value An <An + 1, the value An-1 <An. And it is judged whether or not the value An> An + 1 (step S5). If the determination in this determination step S5 is Yes, the process similarly proceeds to step S4, and the value An is extracted as the peak value.

すなわち、Anが判断ステップS3と判断ステップS5の関係のいずれかを満たしていれば、つまり原信号のサンプリング値が図3AまたはBに示すような関係を満たしていれば、ピークが生じたときの値Anが保持される。一方、Anが判断ステップS3と判断ステップS5のいずれの関係も満たしていない(No)と判断された場合は、nをn+1にしてステップS2に戻る(ステップS6)。このようにして原信号のピーク値を検出保持する処理が、デジタルオーディオ信号のサンプリング周期ごとに繰り返し行われる。   That is, if An satisfies one of the relationships between the determination step S3 and the determination step S5, that is, if the sampling value of the original signal satisfies the relationship shown in FIG. The value An is held. On the other hand, if it is determined that An does not satisfy any of the relationship between the determination step S3 and the determination step S5 (No), n is set to n + 1 and the process returns to step S2 (step S6). In this way, the process of detecting and holding the peak value of the original signal is repeatedly performed every sampling period of the digital audio signal.

さらに図4には、フローチャートの他の例を示す。この例では、ステップS2のあと、3つのサンプリング値An-1、An、An+1が比較され、ここで値An-1>Anであるかどうかが判断される(ステップS3′)。この判断ステップS3′の判断でNoと判断された場合は、続いて値An>An+1であるかどうかが判断される(ステップS5′)。そしてこの判断ステップS5′の判断でYesと判断された場合は、値Anがピーク値として取り出される(ステップS4)。   Further, FIG. 4 shows another example of the flowchart. In this example, after step S2, three sampling values An-1, An, and An + 1 are compared, and it is determined whether or not the value An-1> An (step S3 '). If it is determined No in this determination step S3 ′, it is subsequently determined whether or not the value An> An + 1 (step S5 ′). If it is determined Yes in the determination step S5 ', the value An is extracted as a peak value (step S4).

この場合も、原信号のサンプリング値が図3AまたはBに示すような関係を満たしていれば、ピークが生じたときの値Anが保持される。一方、判断ステップS3′でYesと判断されたとき、または判断ステップS5′でNoと判断された場合は、nをn+1にしてステップS2に戻る(ステップS6)。このようにして原信号のピーク値を検出保持する処理が、デジタルオーディオ信号のサンプリング周期ごとに繰り返し行われる。   Also in this case, if the sampling value of the original signal satisfies the relationship shown in FIG. 3A or B, the value An when the peak occurs is held. On the other hand, when it is determined Yes in the determination step S3 ′ or when it is determined No in the determination step S5 ′, n is set to n + 1 and the process returns to the step S2 (step S6). In this way, the process of detecting and holding the peak value of the original signal is repeatedly performed every sampling period of the digital audio signal.

また、図5に示すフローチャートに基づいて、図1の高域信号補間装置におけるパルス幅変調(PWM)16の動作について説明する。   The operation of the pulse width modulation (PWM) 16 in the high frequency signal interpolating device of FIG. 1 will be described based on the flowchart shown in FIG.

図5に示されるように、処理がスタートすると、まず、プリセットパルスが入力されたか否か判断され(ステップS11)、入力されていないとき(No)は、このステップS11が繰り返されている。そして、ステップS11でプリセットパルスが入力される(Yes)と、値Nに入力ピーク値がプリセットされる(ステップS12)。   As shown in FIG. 5, when the process starts, it is first determined whether or not a preset pulse has been input (step S11), and when it has not been input (No), this step S11 is repeated. When a preset pulse is input in step S11 (Yes), the input peak value is preset to the value N (step S12).

さらに、値N=0か否か判断され(ステップS13)、N≠0のとき(No)は〔N=N−1〕とされ(ステップS14)て、ステップS13が繰り返される。また、ステップS13でN=0のとき(Yes)はステップS11に戻される。   Further, it is determined whether or not the value N = 0 (step S13). When N ≠ 0 (No), [N = N-1] is set (step S14), and step S13 is repeated. If N = 0 in step S13 (Yes), the process returns to step S11.

これによって、例えば図6Aに示すようなプリセットパルスが供給されると、その後のステップS13、14の処理時間を図6Bに示すようなクロックの周期として、プリセットされた入力ピーク値からダウンカウントが行われる。そして、カウント値Nが0になるまでの間に、図6Cに示すように、入力ピーク値に応じたパルス幅変調(PWM)信号が形成される。   Thus, for example, when a preset pulse as shown in FIG. 6A is supplied, the subsequent processing time in steps S13 and S14 is set to the clock cycle as shown in FIG. Is called. Then, as shown in FIG. 6C, a pulse width modulation (PWM) signal corresponding to the input peak value is formed until the count value N becomes zero.

以上説明したように、本例の構成においては、高域信号補間の信号処理をピーク値検出とパルス幅変調(PWM)の簡単な処理だけで実現することができ、信号処理を回路の負担を少なくして実施することができる。さらに、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタにはアナログ回路を利用することによって、処理回路に掛る負担をさらに小さくし、DSPを使用しなくても、良好な高域信号の補間を実施することが可能になる。   As described above, in the configuration of this example, signal processing for high-frequency signal interpolation can be realized only by simple processing of peak value detection and pulse width modulation (PWM), and signal processing is not burdened on the circuit. It can be implemented with less. Furthermore, by using an analog circuit for the low-pass filter and the high-pass filter, it is possible to further reduce the burden on the processing circuit and perform good high-frequency signal interpolation without using a DSP. .

このように、本発明の高域信号補間装置によれば、入力端子に供給される原アナログ信号のピーク値を検出し、検出されたピーク値に応じたパルス幅変調信号を生成し、生成されたパルス幅変調信号の高調波部分を取り出して入力端子に供給される原アナログ信号に加算することにより、極めて簡単な構成で良好な高域信号が形成され、実用的な高域信号補間を実施することができるものである。   As described above, according to the high frequency signal interpolating device of the present invention, the peak value of the original analog signal supplied to the input terminal is detected, and the pulse width modulation signal corresponding to the detected peak value is generated and generated. By taking out the harmonic part of the pulse width modulation signal and adding it to the original analog signal supplied to the input terminal, a good high-frequency signal is formed with a very simple configuration, and practical high-frequency signal interpolation is performed. Is something that can be done.

なお本発明は、上述の説明した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能とされるものである。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the claims.

本発明による高域信号補間装置を適用した装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of one Embodiment of the apparatus to which the high frequency signal interpolation apparatus by this invention is applied. ピーク値検出の処理を示す一例のフローチャート図である。It is a flowchart figure of an example which shows the process of a peak value detection. その説明のための波形図である。It is a wave form diagram for the explanation. ピーク値検出の処理を示す他の例のフローチャート図である。It is a flowchart figure of the other example which shows the process of peak value detection. パルス幅変調(PWM)の処理を示す一例のフローチャート図である。It is a flowchart figure of an example which shows the process of pulse width modulation (PWM). その説明のための波形図である。It is a wave form diagram for the explanation. 本発明者が先に提案した高域信号補間装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the high frequency signal interpolation apparatus which this inventor proposed previously. その説明のための波形図である。It is a wave form diagram for the explanation. その効果の説明のための波形図である。It is a wave form diagram for explanation of the effect.

符号の説明Explanation of symbols

11…入力端子、12…アナログローパスフィルタ(LPF)、13…マイクロコンピュータ、14…A/D変換入力、15…ピーク値検出、16…パルス幅変調(PWM)、17…アナログローパスフィルタ(LPF)、18…アナログハイパスフィルタ(HPF)、19…加算器、20…出力端子   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Input terminal, 12 ... Analog low pass filter (LPF), 13 ... Microcomputer, 14 ... A / D conversion input, 15 ... Peak value detection, 16 ... Pulse width modulation (PWM), 17 ... Analog low pass filter (LPF) 18 ... analog high pass filter (HPF), 19 ... adder, 20 ... output terminal

Claims (5)

入力端子に供給される原アナログ信号のピーク値を検出する手段と、
前記検出されたピーク値に応じたパルス幅変調信号を生成する手段と、
前記生成されたパルス幅変調信号の高調波部分を取り出す手段と、
前記取り出された高調波部分を前記入力端子に供給される原アナログ信号に加算する手段と
を有することを特徴とする高域信号補間装置。
Means for detecting the peak value of the original analog signal supplied to the input terminal;
Means for generating a pulse width modulation signal according to the detected peak value;
Means for extracting a harmonic portion of the generated pulse width modulation signal;
And a means for adding the extracted harmonic part to the original analog signal supplied to the input terminal.
請求項1記載の高域信号補間装置において、
前記入力端子に供給される原アナログ信号を帯域制限してマイクロコンピュータのアナログ−デジタル変換入力に供給し、
該マイクロコンピュータにて前記ピーク値の検出、及び前記パルス幅変調信号の生成を行う
ことを特徴とする高域信号補間装置。
In the high frequency signal interpolating device according to claim 1,
Band-limiting the original analog signal supplied to the input terminal and supplying it to the analog-digital conversion input of the microcomputer,
The high-frequency signal interpolating apparatus, wherein the microcomputer detects the peak value and generates the pulse width modulation signal.
請求項1または請求項2のいずれかに記載の高域信号補間装置において、
前記ピーク値の検出は、サンプリングされた連続する3点の値の中央の値が直前の値と等しいかより大きく、かつ直後の値より大きいときに前記中央の値を前記ピーク値として検出する
ことを特徴とする高域信号補間装置。
In the high frequency signal interpolation apparatus according to claim 1 or 2,
The detection of the peak value is to detect the central value as the peak value when the central value of three consecutive sampled values is equal to or greater than the immediately preceding value and greater than the immediately following value. A high-frequency signal interpolating device.
請求項1または請求項2のいずれかに記載の高域信号補間装置において、
前記パルス幅変調信号の生成は、前記ピーク値をカウンタにプリセットし、所定のクロック信号でダウンカウントして行う
ことを特徴とする高域信号補間装置。
In the high frequency signal interpolation apparatus according to claim 1 or 2,
The pulse width modulation signal is generated by presetting the peak value in a counter and down-counting with a predetermined clock signal.
請求項1または請求項2のいずれかに記載の高域信号補間装置において、
前記パルス幅変調信号を直流化して矩形波を生成する手段を設ける
ことを特徴とする高域信号補間装置。
In the high frequency signal interpolation apparatus according to claim 1 or 2,
Means for generating a rectangular wave by converting the pulse width modulation signal into a direct current is provided.
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