JP4934298B2 - オーディオ信号処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、オーディオ信号をフィルタ処理して出力するオーディオ信号処理装置に関するものである。

一般的に、デジタルオーディオ信号をＤ／Ａ変換（digital/analog converter）する場合、その前段に、サンプリング周波数（以下ｆｓとする）を４〜１６倍にするオーバーサンプリングデジタルフィルタを挿入する。このフィルタは、通常、インターポレータにより実現される。非特許文献１のＰ４４〜４６には、インターポレータに関する技術が記載されている。ここで、インターポレータによる処理を簡単に説明すると、入力信号を、アップサンプラによりＵ−１（Ｕは正の整数）個の零値を挿入した後、アップサンプラにより発生した元の入力信号に無い信号（エイリアス）をフィルタ処理することによりカットする。このインターポレータに用いられるフィルタをインターポレーションフィルタという。インターポレーションフィルタの特性によって、主に（１／２）ｆｓ前後帯域の周波数特性が変化し、オーディオ信号の再生音質に著しい変化をもたらす。

インターポレーションフィルタの例として、シャープロールオフ特性フィルタとスローロールオフ特性フィルタとがある。

シャープロールオフ特性フィルタは、（１／２）ｆｓの周波数にて十分な減衰量を持つフィルタである。このフィルタを実現するために、一般的には、有限インパルス応答（ＦＩＲ：finite impulse response）フィルタが用いられる。非特許文献１のＰ１９には、有限インパルス応答に関する技術が記載されている。有限インパルス応答とは、インパルス応答が有限な時間範囲のみで終わる応答のことであり、ＦＩＲフィルタは、有限インパルス応答を実現させるフィルタである。ＦＩＲフィルタは、数１に示す演算式で、十分な減衰特性を得ることのできるように係数を設定され、実現される。

図５は、シャープロールオフ特性フィルタを適用した場合の出力例である。周波数特性は、（１／２）ｆｓ以上の帯域で十分に減衰し、折り返しノイズを抑制している。しかしその反面、ステップ応答波形は、符号１０１に例を示すように、急峻なフィルタ特性に起因する位相特性の非直線性により大きなリンギングが発生する。このことにより、レスポンス応答が良くなると共にリンギングに伴う高周波成分がオーディオ信号に重畳される。オーディオ信号の振幅変化の激しい部分では音像が明確になるが、オーディオ信号の振幅変化が小さい弱音部のオーディオ信号も強調される。このため、オーディオ信号全体の強弱が小さくなり、ダイナミックレンジの狭いオーディオ信号となる傾向がある。

スローロールオフ特性フィルタは、（１／２）ｆｓを超える緩やかな減衰特性を持つフィルタである。このフィルタを実現するために、一般的には、上述したＦＩＲフィルタの係数を調整してスローロールオフ特性としたものや補間公式が用いられる。補間公式として、例えば、ラグランジュ（Lagrange）補間がある。非特許文献２のＰ２７には、ラグランジュ補間について記載されている。ラグランジュ補間とは、複数の点を通る多項式を得るものである。ラグランジュ補間公式を数２に示す。

数２の補間公式を用いてオーバーサンプリング時の補間サンプルデータを生成し、スローロールオフ特性フィルタと同等の演算結果を得ることができる。

図６はスローロールオフ特性フィルタを適用した場合の出力例である。周波数特性は、（１／２）ｆｓを超える帯域まで緩やかに減衰し、符号１０２に例を示すように、（１／２）ｆｓ付近や（３／２）ｆｓ付近、（５／２）ｆｓ付近に折り返しノイズが残留している。しかしその反面、位相特性は直線性が得られるため、ステップ応答波形に対するリンギングに伴う高周波成分の重畳は少なく、比較的元波形に近い再生特性が得られる。そのため、オーディオ信号の再生時には広がり感のあるオーディオ信号が得られるが、折り返しノイズによる干渉により音像の定位が不明確になる傾向がある。

即ち、インターポレーションフィルタは、急峻なカットオフ特性と直線位相特性とを備えるフィルタが論理的に不可能であり、フィルタ特性に起因する相反要素、即ち帯域外ノイズの抑圧とリンギングの発生のいずれかを許容する必要がある。従って、例えば、高音成分を多く含んでいる、中低音成分を多く含んでいる、信号の振幅が大きい等のオーディオ信号の特徴により、適するフィルタと適さないフィルタとがある。このような問題を解決するために、オーディオ信号に応じてフィルタを選択する技術がある。

特許文献１には、デジタルオーディオ信号を再生する際に、音質を改善するため、オーディオ信号に応じて、複数のフィルタからの出力を選択する技術が開示されている。特許文献１記載の技術では、オーディオ信号に含まれる周波数成分に基づいて、カットオフ周波数の異なるローパスフィルタを選択し、高周波成分の除去を行いオーディオ信号の歪みを低下させている。

貴家仁志 著「マルチレート信号処理」１９９５年１０月６日 昭晃堂 Ｐ１９、Ｐ４４〜４６ Ｅ．クライツィグ 著「数値解析」１９８８年１月２０日 培風館 Ｐ２７ 特開平１１−２３２７９０号公報

特許文献１に開示されているデジタルオーディオ信号処理装置は、オーディオ信号に含まれる高周波成分によりフィルタを選択するものである。従って、例えば、振幅変化が大きく且つ中低音が多く含まれるオーディオ信号の場合には、上述したスローロールオフ特性フィルタのような当該オーディオ信号に適さないフィルタが選択される場合もある。このようなフィルタにより処理されたオーディオ信号は音像の定位が明確にならない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、入力されるオーディオ信号に応じて、直線位相特性のフィルタと急峻なカットオフ特性を持つフィルタとのいずれかを選択して処理できるオーディオ信号処理装置を提供することを目的とする。

本発明は上記の目的を達成するためになされたもので、デジタルオーディオ信号をフィルタリングして出力するオーディオ信号処理装置であって、前記デジタルオーディオ信号をフィルタリングして出力するスローロールオフ特性デジタルフィルタと、前記デジタルオーディオ信号をフィルタリングして出力するシャープロールオフ特性デジタルフィルタと、前記デジタルオーディオ信号の連続するサンプルデータの出力値の差が所定の基準値より大きいか否か比較した結果を示す情報を出力する第１の検出手段と、前記デジタルオーディオ信号に高域成分が含まれているか否かを検出し、該検出した結果を示す情報を出力する第２の検出手段と、前記第１の検出手段からの情報であって出力値の差が所定の基準値より大きいことを示す情報及び前記第２の検出手段からの情報であって高域成分が含まれていることを示す情報のうち少なくとも一方が入力された場合、前記シャープロールオフ特性デジタルフィルタからのデジタルオーディオ信号を出力し、該情報のいずれも入力されない場合、前記スローロールオフ特性デジタルフィルタからのデジタルオーディオ信号を出力する切り換え手段とを備えることを特徴とする。

前記オーディオ信号の出力値の変化量が所定の基準値より大きいか否か比較するために、例えば、前記第１の検出手段は、デジタルオーディオ信号のサンプルデータと前記サンプルデータから１サンプル時間前のサンプルデータとの出力差が、所定の基準値より大きいか否か比較する。また、前記オーディオ信号の出力値の変化パターンが所定のパターンと一致するか否か判定するために、例えば、前記第２の検出手段は、前記デジタルオーディオ信号の連続するサンプルデータＳ_ｎ−２、Ｓ_ｎ−１、Ｓ_ｎ（ｎは正の整数）の出力値が、Ｓ_ｎ−２＜Ｓ_ｎ−１＞Ｓ_ｎ又はＳ_ｎ−２＞Ｓ_ｎ−１＜Ｓ_ｎのいずれかであるか否か判定する。

本発明によるオーディオ信号処理装置によれば、入力されるオーディオ信号の特徴に応じたフィルタを選択して出力することができる。通常のオーディオ信号が入力される場合、スローロールオフ特性フィルタを用いて立体的な音場表現を可能とすることができる。また、振幅変化の激しいオーディオ信号や高域成分の含まれるオーディオ信号が入力される場合、シャープロールオフ特性フィルタを用いて、折り返しノイズを抑制し、クリアーな再生を可能とすることができる。

＜第１の実施形態＞
まず、第１の実施形態を説明する。

本実施形態のオーディオ信号処理装置の実施例を説明する。図７は、本実施形態のオーディオ信号処理装置を用いた装置の一例を示す図である。図７（ａ）は、オーディオ・ビジュアル（AV：Audio Visual）アンプ等の増幅装置２である。図７（ｂ）は、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等が再生可能なディスク装置７である。なお、図７（ａ）に一例を示す増幅装置２と、図７（ｂ）に一例を示すディスク装置７との構成は、同じ機能を持つものには同じ符号をつけて説明する。

図７（ａ）において、増幅装置２は、入力部３、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）４、オーディオ信号処理装置１、出力部５、制御部６等を備える。ＤＳＰ４は、外部機器（図示略）から入力部３を介して入力されるデジタル信号に対し、遅延時間や残音響の付加等の処理をする。オーディオ信号処理装置１は、デジタル信号をフィルタ処理して出力する。出力部５は、オーディオ信号処理装置１を経由して入力されたデジタル信号を外部に出力する。なお、出力部５は、内部のＤＡ変換部５１により、デジタル信号をアナログ信号に変換し、外部に出力してもよい。制御部６は、入力部３、ＤＳＰ４、オーディオ信号処理装置１、出力部５への、閾値等のデータ入出力やオンオフ等を制御する。

図７（ｂ）において、ディスク装置７は、ディスク再生部８、ＤＳＰ４、オーディオ信号処理装置１、出力部５、制御部６等を備える。ディスク再生部８は、デコード等の処理されたオーディオ信号を読み出す。ＤＳＰ４は、ディスク再生部８により読み出されたオーディオ信号に対し、遅延時間や残音響の付加等の処理をする。オーディオ信号処理装置１は、オーディオ信号をフィルタ処理して出力する。出力部５は、オーディオ信号処理装置１を経由して入力されたデジタル信号を外部に出力する。なお、出力部５は、内部のＤＡ変換部５１により、デジタル信号をアナログ信号に変換し、外部に出力してもよい。制御部６は、ディスク再生部８、ＤＳＰ４、オーディオ信号処理装置１、出力部５への閾値等のデータ入出力やオンオフ等を制御する。

本実施形態のオーディオ信号処理装置１は、増幅装置２やディスク装置７等の出力部５に入力されるデジタルオーディオ信号の前処理をするものである。

図１は、オーディオ信号処理装置１の構成を示す一例である。図１において、オーディオ信号処理装置１は、スローロールオフ特性フィルタ１１、シャープロールオフ特性フィルタ１２、大振幅成分検出部１３、高域成分検出部１４、ＯＲ演算部１５、切り換え部１６等を備える。

なお、大振幅成分検出部１３、高域成分検出部１４、ＯＲ演算部１５、切り換え部１６は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、各部はメモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）により構成され、各部の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。

スローロールオフ特性フィルタ１１は、直線位相特性を持つフィルタであり、本実施形態ではラグランジュ演算ブロックにて実現されるものとする。シャープロールオフ特性フィルタ１２は、急峻な遮断特性を持つフィルタであり、本実施形態ではＦＩＲ演算ブロックにて実現されるものとする。このスローロールオフ特性フィルタ１１とシャープロールオフ特性フィルタ１２とは、同じデジタルオーディオ信号が入力され、常時並列処理し、同じ遅延時間で出力されるものとする。

大振幅成分検出部１３及び高域成分検出部１４には、スローロールオフ特性フィルタ１１及びシャープロールオフ特性フィルタ１２に入力されたデジタルオーディオ信号と同じ信号が入力される。大振幅成分検出部１３は、入力されるデジタルオーディオ信号の振幅の変化を常に監視し、大振幅成分を検出したか否かを示す情報を出力する。本実施形態では、大振幅成分検出部１３は、デジタルオーディオ信号の出力値の変化量を所定の基準値と比較し、出力値の変化量が基準値より大きい場合、大振幅成分を検出したと判定し、大振幅成分を検出したか否かをフラグのオン又はオフにより出力するものとする。

高域成分検出部１４は、入力されるデジタルオーディオ信号の変化パターンにより高域成分を常に監視し、高域成分を検出したか否かを示す情報を出力する。本実施形態では、入力されるデジタルオーディオ信号の変化パターンが所定のパターンと一致するか否かにより（１／２）ｆｓ領域に近い高域の信号成分が含まれているか否か判定し、高域成分を検出したか否かをフラグのオン又はオフにより出力するものとする。

ＯＲ演算部１５は、大振幅成分検出部１３の出力と高域成分検出部１４の出力とのＯＲを演算し、大振幅成分又は高域成分を検出したことを示す情報を出力する。ここでは、大振幅成分検出部１３からのオン又はオフのフラグと、高域成分検出部１４からのオン又はオフのフラグとをＯＲ演算を行い、大振幅成分又は高域成分のいずれかが検出された場合、フラグをオン又はオフにして出力するものとする。

切り換え部１６は、大振幅成分検出部１３の出力と高域成分検出部１４の出力とに応じて、スローロールオフ特性フィルタ１１とシャープロールオフ特性フィルタ１２との出力を切り換え、増幅装置２又はディスク装置７の出力部５等へ出力する。本実施形態では、ＯＲ演算部１５からのフラグのオン又はオフに応じて、スローロールオフ特性フィルタ１１とシャープロールオフ特性フィルタ１２との出力を切り換えるものとする。切り換え部１６は、通常は、スローロールオフ特性フィルタ１１の出力を外部へ出力し、フラグのオン又はオフ等により大振幅成分又は高域成分のいずれかが検出されたことを示す情報が入力された場合、シャープロールオフ特性フィルタ１２からの出力に切り換えて外部に出力する。

以下、大振幅成分検出部１３及び高域成分検出部１４の構成を、図２、図３を参照して説明する。図２は、大振幅成分検出部１３の構成の一例を示す図である。図２において、大振幅成分検出部１３は、遅延器１３１、減算器１３２、基準値保持部１３３、比較器１３４、ホールド回路１３５等を備える。

遅延器１３１は、入力されるデジタルオーディオ信号を、１サンプルシフトする。減算器１３２のＡ入力にはあるサンプルデータＳ_ｎ（ｎは正の整数）が、Ｂ入力には遅延器１３１により遅延された１サンプル時間前のサンプルデータＳ_ｎ-1が入力される。減算器１３２は、Ｓ_ｎ−Ｓ_ｎ-1を演算してサンプルデータの変化量を取得する。

基準値保持部１３３は、後述する比較器１３４にて比較するための基準値Ｘを保持している。この基準値Ｘは、あらかじめ設定されていてもよく、図示されていない入力装置等により入力された値に設定又は変更できるようにしてもよい。

比較器１３４のＸ入力には、基準値保持部１３３により保持される基準値Ｘが、Ｙ入力には減算器１３２から出力されたサンプルデータ変化量Ｓ_ｎ−Ｓ_ｎ-1が入力される。比較器１３４は、Ｘ入力とＹ入力、即ち、基準値Ｘとサンプルデータ変化量Ｓ_ｎ−Ｓ_ｎ-1とを比較し、基準値Ｘよりサンプルデータ変化量Ｓ_ｎ−Ｓ_ｎ-1のほうが大きいか否か判定する。

ここで、基準値Ｘの一例について説明する。基準値Ｘは、例えば、オーディオデータのフルスケールの最大値を０ｄＢとすると、当該０ｄＢに対し−１２〜−３０ｄＢの範囲で取りうることができる。これは、音源の録音状況に依存せず、ドラムのリズム音、ボーカルやアコースティック楽器のフォルテ（強音）部分が立ち上がる際のレベルの範囲である。以下、上述した範囲の中で、音楽の立ち上がりの際のピークレベルを参照し、基準値Ｘとして−１２ｄＢ（フルスケールの１／４のレベル）とした場合の例を説明する。

比較器１３４は、減算器１３２から出力されたサンプルデータ変化量Ｓ_n−Ｓ_n-1と基準値Ｘである−１２ｄＢとを比較し、サンプルデータ変化量Ｓ_n−Ｓ_n-1が−１２ｄＢ以上であるか否か検出する。サンプルデータ変化量Ｓ_n−Ｓ_n-1が基準値Ｘを上回る場合、デジタルオーディオ信号の振幅変化の大きい成分と判定し、大振幅成分を検出したことを示す情報を出力する。ここでは、大振幅成分を検出した場合、フラグをオン又はオフにして出力するものとする。

ホールド回路１３５は、大振幅成分を検出したことを示す情報を出力してから、予め定められた時間の後、大振幅成分を検出しないことを示す情報を出力する。本実施形態では、ホールド回路１３５には比較器１３４から順次大振幅成分を検出したか否かを示す情報が入力され、１度大振幅成分を検出したことを示す情報を出力すると、所定の時間当該情報を保持し、所定の時間経過後に大振幅成分を検出しないことを示す情報を出力する。大振幅成分を検出したか否かを示す情報がフラグのオン又はオフにより示される場合、例えば、ホールド回路１３５は、オン又はオフのフラグを送信し、所定の時間（例えば２０４８サンプル時間）当該フラグを保持した後、オンのフラグを保持していればオフに、オフのフラグを保持していればオンにして出力するものとする。この所定の時間は、例えば内部の記憶部（図示略）に記憶されている。ホールド回路１３５は、例えば、フラグのオン又はオフ等による大振幅成分を検出したことを示す情報を受信すると、内部に備えたタイマ（図示略）等により時間の測定を開始し、所定の時間が経過すると、フラグのオン又はオフ等により大振幅成分を検出しないことを示す情報を出力する。また、ホールド回路１３５は、大振幅成分を検出したことを示す情報を保持し、所定の時間が経過する前に別の大振幅成分を検出したことを示す情報を受信した場合、当該情報を受信した時点でタイマ等による時間の測定をリセットし、再度、時間の測定を開始し、所定の時間情報を保持する。

なお、情報を保持する時間は、予め定められていてもよく、図示されていない入力装置等により入力された値に設定又は変更できるようにしてもよい。

また、ホールド回路１３５は、デジタルオーディオ信号の出力レベルにより、大振幅成分を検出したことを示す情報の保持を解除してもよい。その場合、例えば、増幅装置２又はディスク装置７等の制御部６には、オーディオ信号処理装置１に入力されるデジタルオーディオ信号と同じデジタルオーディオ信号が入力される。制御部６は、内部の記憶部（図示略）に記憶された閾値と入力されたデジタルオーディオ信号の信号レベルとを比較し、デジタルオーディオ信号の信号レベルが所定の閾値以下となるか否か判定する。この閾値は、あらかじめ設定されていてもよく、図示しない入力装置等により設定又は変更されてもよい。閾値の例として、音圧レベル０ｄＢ（２０μＰａ）を基準とした場合の暗騒音相当レベルである１０ｄＢ等がある。制御部６は、入力される信号レベルが閾値より小さいと判定した場合、ホールド回路１３５に、大振幅成分を検出しないことを示す情報を出力させる。大振幅成分を検出したか否かを示す情報がフラグのオン又はオフにより示される場合、制御部６は、例えば、入力される信号レベルが閾値以下である時間が所定の時間（例えば２、３秒）継続する場合に、ホールド回路１３５で保持しているフラグを検出し、検出したフラグが大振幅成分を検出したことを示すものである場合、要求信号を出力する。ホールド回路１３５は、制御部６から要求信号を入力されると、大振幅成分を検出しないことを示すフラグを出力する。この所定の時間は、記憶部（図示略）に記憶され、あらかじめ定められていてもよく、図示しない入力装置等により設定又は変更できるようにしてもよい。

このように、入力されるオーディオ信号が、例えば１０ｄＢ等の閾値以下である場合、当該時間を無音時間として判断する。無音時間を検出し、大振幅成分を検出しないこと示す情報を出力することにより、楽曲の終了と共に、シャープロールオフ特性フィルタからの出力をスローロールオフ特性フィルタからの出力に切り換えることが可能となる。

図３は高域成分検出部１４のブロック図の例である。ここで、本実施形態の高域成分の検出について説明する。シャノンの標本化定理によると、サンプリング周波数の１／２、即ち（１／２）ｆｓより高い帯域のアナログデータは、デジタル化しても正しく復元することができない。そこで、通常、アナログデータをサンプリングしてデジタルデータ化する前に、アナログデータの（１／２）ｆｓより高い帯域をフィルタによりカットしている。従って、デジタルデータにおいて、デジタルデータの周波数が（１／２）ｆｓに近ければ、当該周波数は高域であると考えることができる。人間の耳は通常、２０ｋＨｚまでの高域が聞こえるとされているので、一般的に、ＣＤ等であれば４４．１ｋＨｚでサンプリングしている。

図４に、高域及び低域のアナログデータをサンプリングする一例を示す。図４中の「○」（図示符号２００）は、アナログデータをサンプリングするポイントを示す。図４（ａ）は、周波数が（１／２）ｆｓであるアナログデータをサンプリングする例である。アナログデータの周波数が（１／２）ｆｓの場合、図４（ａ）に一例を示すように、隣り合うサンプルデータを比較すると、信号レベルが高いサンプルデータと信号レベルが低いサンプルデータとが交互となっている。即ち、連続するサンプルデータをＳ_１、Ｓ_２、Ｓ_３、Ｓ_４、Ｓ_５、Ｓ_６とすると、Ｓ_１＜Ｓ_２＞Ｓ_３＜Ｓ_４＞Ｓ_５＜Ｓ_６又はＳ_１＞Ｓ_２＜Ｓ_３＞Ｓ_４＜Ｓ_５＞Ｓ_６となる。

図４（ｂ）は、低域のアナログデータをサンプリングする図である。上述した高域のアナログデータに対し、低域のアナログデータは、隣り合うサンプルデータを比較しても、上述したような特長は無く、連続するサンプルデータがＳ_１＜Ｓ_２＞Ｓ_３＜Ｓ_４＞Ｓ_５＜Ｓ_６又はＳ_１＞Ｓ_２＜Ｓ_３＞Ｓ_４＜Ｓ_５＞Ｓ_６となるとは限らない。

本実施形態の高域成分検出部１４は、図４に一例を示すような特長を用いて高域成分を検出するものである。

図３において、高域成分検出部１４は、遅延器１４１、比較器１４２、パターン検出部１４３等を備える。

遅延器１４１は、入力されるサンプルデータを１サンプルずつシフトする。

比較器１４２は、連続するサンプルデータの各々を比較する。具体的には、比較器１４２は、あるサンプルデータと、当該サンプルデータの１サンプル時間前のサンプルデータとを複数比較し、比較の結果をＹ１〜Ｙ４として出力するものとする。本実施形態では、比較器１４２は、複数のサンプルデータの比較結果を比較器１４２内の複数の比較器により得るものとする。ここでは、比較器１４２内に比較器を４つ備えるものとし、比較器１４２内の各々の比較器に関し説明する際は符号にａ〜ｄを追記して説明する。

比較器１４２ａ〜１４２ｄの各Ａ入力にはサンプルデータが入力され、Ｂ入力には遅延器１４１により遅延された１サンプル時間前のサンプルデータが入力される。ここで、あるサンプルデータをＳ_ｎ（ｎは正の整数）、サンプルデータＳ_ｎから１サンプル時間前のサンプルデータをＳ_ｎ−１とすると、連続するサンプルデータはＳ_ｎ−４、Ｓ_ｎ−３、Ｓ_ｎ−２、Ｓ_ｎ−１、Ｓ_ｎと説明できる。比較器１４２ａのＡａ入力に入力されるサンプルデータをＳｎとすると、Ｂａ入力にはＳ_ｎ−１が入力される。比較器１４２ａは、入力Ａａと入力Ｂａとを比較し、入力Ｂａより入力Ａａのほうが大きいか否か、即ち、Ｓ_ｎ＞Ｓ_ｎ−１であるか否か判定し、結果をＹ１として出力する。

比較器１４２ｂのＡｂ入力には比較器１４２ａのＢａ入力と同じＳ_ｎ−１が入力され、Ｂｂ入力にはＳ_ｎ−２が入力される。比較器１４２ｂは、入力Ａｂと入力Ｂｂとを比較し、入力Ｂｂより入力Ａｂのほうが大きいか否か、即ち、Ｓ_ｎ−１＞Ｓ_ｎ−２であるか否か判定し、結果をＹ２として出力する。

比較器１４２ｃのＡｃ入力には比較器１４２ｂのＢｂ入力と同じＳ_ｎ−２が入力され、Ｂｃ入力にはＳ_ｎ−３が入力される。比較器１４２ｃは、入力Ａｃと入力Ｂｃとを比較し、入力Ｂｃより入力Ａｃのほうが大きいか否か、即ち、Ｓ_ｎ−２＞Ｓ_ｎ−３であるか否か判定し、結果をＹ３として出力する。

比較器１４２ｄのＡｄ入力には比較器１４２ｃのＢｃ入力と同じＳ_ｎ−３が入力され、Ｂｄ入力にはＳ_ｎ−４が入力される。比較器１４２ｄは、入力Ａｄと入力Ｂｄとを比較し、入力Ｂｄより入力Ａｄのほうが大きいか否か、即ち、Ｓ_ｎ−３＞Ｓ_ｎ−４であるか否か判定し、結果をＹ４として出力する。

ここでは、比較器１４２から出力される比較結果Ｙ１〜Ｙ４はフラグ出力であるものとし、フラグのオン又はオフによりＡ＞Ｂであるか否かを出力する。

なお、上述の実施形態では、比較器１４２内に比較器を４つ備え、比較するサンプル数は５であるものとしたが、比較する数はこれに限られるわけではない。

パターン検出部１４３は、比較器１４２から出力されたＹ１〜Ｙ４から、サンプルデータの変化パターンを検出する。ここでは、フラグのオン又はオフにより、比較器１４２ａ〜１４２ｄ各々による比較の結果がＡ＞Ｂであるか否かを判定するものとする。パターン検出部１４３は、Ｙ１〜Ｙ４の出力パターンが、Ｙ１の出力がＹＥＳ（Ｓ_n＞Ｓ_n-1）、Ｙ２の出力がＮＯ（Ｓ_n-1＜Ｓ_n-2）、Ｙ３の出力がＹＥＳ（Ｓ_n-2＞Ｓ_n-3）、Ｙ４の出力がＮＯ（Ｓ_n-3＜Ｓ_n-4）であるか、又は、Ｙ１の出力がＮＯ（Ｓ_n＜Ｓ_n-1）、Ｙ２の出力がＹＥＳ（Ｓ_n-1＞Ｓ_n-2）、Ｙ３の出力がＮＯ（Ｓ_n-2＜Ｓ_n-3）、Ｙ４の出力がＹＥＳ（Ｓ_n-3＞Ｓ_n-4）のいずれか一方であるか否か判定する。サンプルデータの変化パターンが、上述したＳ_n-4＜Ｓ_n-3＞Ｓ_n-2＜Ｓ_n-1＞Ｓ_n、又は、Ｓ_n-4＞Ｓ_n-3＜Ｓ_n-2＞Ｓ_n-1＜Ｓ_nである場合、パターン検出部１４３は、入力されたオーディオ信号が（１／２）ｆｓに近い周波数成分、即ち高域成分であるものとし、高域成分を検出したことを示す情報を出力する。ここでは、フラグのオン又はオフにより高域成分を検出したか否かを出力するものとする。

ここで、オーディオ信号処理装置１の動作を説明する。

オーディオ信号処理装置１にデジタルオーディオ信号が入力されると、当該信号は、スローロールオフ特性フィルタ１１、シャープロールオフ特性フィルタ１２、大振幅成分検出部１３、高域成分検出部１４に入力される。

スローロールオフ特性フィルタ１１は、入力されたデジタルオーディオ信号を直線位相特性のフィルタにより処理して出力する。ここでは、スローロールオフ特性フィルタ１１はラグランジュ演算フィルタにより実現される。

シャープロールオフ特性フィルタ１２は、入力されたデジタルオーディオ信号を急峻な遮断特性のフィルタにより処理して出力する。ここでは、シャープロールオフ特性フィルタ１２は、ＦＩＲフィルタにより実現される。スローロールオフ特性フィルタ１１とシャープロールオフ特性フィルタ１２とは、常時平行処理し、同じ遅延時間で出力する。

大振幅成分検出部１３は、入力されたデジタルオーディオ信号の出力値の変化量により大振幅成分を検出する。本実施形態では、デジタルオーディオ信号の最新のサンプルデータと、最新のサンプルデータから１サンプル前のサンプルデータとの出力値の変化量が基準値より大きいか否かにより大振幅成分を検出し、大振幅成分を検出したか否かを示す情報を出力する。ここでは、フラグのオン又はオフにより検出結果を示すものとし、例えば、大振幅成分を検出した場合フラグをオンとし、検出しなかった場合フラグをオフとして出力する。

高域成分検出部１４は、連続するオーディオデータの変化パターンにより高域成分を検出する。本実施形態では、連続するデジタルオーディオ信号の出力値の変化パターンが、Ｓ_ｎ−４＜Ｓ_ｎ−３＞Ｓ_ｎ−２＜Ｓ_ｎ−１＞Ｓ_ｎ、又は、Ｓ_ｎ−４＞Ｓ_ｎ−３＜Ｓ_ｎ−２＞Ｓ_ｎ−１＜Ｓ_ｎである場合、高域成分と判定する。ここでは、高域成分の検出結果をフラグのオン又はオフにより示すものとし、例えば、高域成分を検出した場合フラグをオンとし、検出しなかった場合フラグをオフとして出力する。

ＯＲ演算部１５は、大振幅成分検出部１３からの出力と、高域成分検出部１４からの出力とでＯＲ演算を行い、演算結果を切り換え部１６に出力する。本実施形態では、大振幅成分を検出したことを示す情報、又は、高域成分を検出したことを示す情報いずれかが入力された場合、シャープロールオフ特性フィルタ１２の出力に切り換える信号を出力し、それ以外は、スローロールオフ特性フィルタ１１の出力に切り換える信号を出力するものとする。ここでは、フィルタを切り換える信号をフラグのオン又はオフにより出力するものとし、ＯＲ演算部１５は、例えば、大振幅成分検出部１３からのフラグと、高域成分検出部１４からのフラグいずれかがオンの場合、フラグをオンにして出力し、大振幅成分検出部１３からのフラグと、高域成分検出部１４からのフラグ両方がオフの場合、フラグをオフとして出力する。

切り換え部１６は、ＯＲ演算部１５からの出力に従い、大振幅成分及び高域成分両方が検出されなかった場合、スローロールオフ特性フィルタ１１からの出力に切り換えて増幅装置２又はディスク装置７の出力部５等の外部に出力し、大振幅成分又は高域成分いずれかが検出された場合、シャープロールオフ特性フィルタ１２からの出力を外部に出力する。ここでは、切り換え部１６は、例えば、ＯＲ演算部１５からのフラグがオフの場合、スローロールオフ特性フィルタ１１の出力を外部へ出力し、ＯＲ演算部１５からのフラグがオンの場合、シャープロールオフ特性フィルタからの出力に切り換えて外部に出力する。

即ち、本実施形態のオーディオ信号処理装置１は、大振幅成分又は高域成分が検出された場合、シャープロールオフ特性フィルタを経由したオーディオ信号が出力され、その他の場合はスローロールオフ特性フィルタを経由したオーディオ信号が出力される。これにより、通常のオーディオ信号は、広がり感、奥行感のある音場を再生することができ、また、大振幅成分又は高域成分を含むオーディオ信号は音像の定位を明確に再生することが可能となる。
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態を説明する。

上述の第１の実施形態は、オーディオ信号処理装置１が、シャープロールオフ特性フィルタ及びスローロールオフ特性フィルタを有し、大振幅成分、高域成分の少なくとも一方が検出された場合、シャープロールオフ特性フィルタを経由したオーディオ信号が出力され、その他の場合はスローロールオフ特性フィルタを経由したオーディオ信号が出力されるものであった。第２の実施形態は、シャープロールオフ特性フィルタ及びスローロールオフ特性フィルタの両方を有する代わりに、１つのフィルタを有し、大振幅成分及び高域成分の少なくとも一方が検出されたか否かにより、そのフィルタで演算する次数等を変更することにより、シャープロールオフ特性及びスローロールオフ特性両方の周波数特性を、その１つのフィルタで実現するものである。

第２の実施形態のオーディオ信号処理装置は、第１の実施形態のオーディオ信号処理装置の構成の一部及び動作が異なるものであるので、異なる構成及び動作のみ詳細に説明し、同じ構成に関しては同じ符号を付与し、同じ動作に関しては簡単に説明する。

図８は、オーディオ信号処理装置９の構成例を示す図である。図８において、オーディオ信号処理装置９は、大振幅成分検出部１３、高域成分検出部１４、ＯＲ演算部１５、次数切換え部１７、フィルタ１８等を有する。

なお、次数切換え部１７は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、メモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）により構成され、次数切換え部１７の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。

大振幅成分検出部１３、高域成分検出部１４、ＯＲ演算部１５等は、上述の第１の実施形態と同じである。以下、大振幅成分検出部１３、高域成分検出部１４の各々は、通常はフラグをオフにして出力し、大振幅成分、高域成分を検出した場合、フラグをオフにして出力するものとして説明する。また、ＯＲ演算部１５は、通常はフラグをオフにして出力し、大振幅成分検出部１３、高域成分検出部１４の少なくとも一方からオンのフラグが出力された場合、フラグをオンとして出力するものとして説明する。

次数切換え部１７は、ＯＲ演算器１５から出力されるフラグのオン又はオフに応じた次数をフィルタ１８に出力する。本実施形態では、次数切換え部１７は、記憶装置（図示略）に複数のテーブルを保持し、ＯＲ演算器１５から出力されるフラグのオン又はオフに応じてテーブルを選択し、選択したテーブルから次数「ｎ」等（ｎは整数）を取得して、フィルタ１８に出力するものとする。また、本実施形態では、次数切換え部１７は、ＯＲ演算器１５から出力されるフラグが変化した時には、漸次変化する複数の次数を、フィルタ１８に出力するものとする。

フィルタ１８は、サンプリング周波数がｋ（ｋは整数）倍となるように補間データを演算する。本実施形態では、フィルタ１８は、外部から入力された「ｋ」を係数として、次数切換え部１７から出力された次数「ｎ」で、ラグランジュ演算を行なうことにより、補間データを演算して、オーバーサンプリングフィルタを実現する。

なお、ラグランジュ演算で補間データを算出することにより、オーバーサンプリングフィルタを実現することは従来技術である。本実施形態は、入力されるデジタルオーディオ信号に含まれる成分により、ラグランジュ演算の次数を変更する点が、従来技術とは異なる。

ここで、次数切換え部１７の保持するテーブルの一例を説明する。本実施形態では、次数切換え部１７は、テーブル９０１、テーブル９０２、テーブル９０３、テーブル９０４等を保持するものとする。テーブル９０１、テーブル９０２、テーブル９０３、テーブル９０４の一例を図９の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す。テーブル９０１、テーブル９０３は、ＯＲ演算部１５から出力されるフラグが変化しないときに出力する次数を格納するテーブルである。テーブル９０２、テーブル９０４は、ＯＲ演算部１５から出力されるフラグが変化するときに出力する次数を格納するテーブルである。

具体的には、テーブル９０１は、ＯＲ演算部１５から出力されるフラグがオフの間、即ち、大振幅成分或いは高域成分のいずれも検出されていないときに出力する次数を保持する。テーブル９０３は、ＯＲ演算部１５から出力されるフラグがオンの間、即ち、大振幅成分及び高域成分の少なくとも一方が検出されている間に出力する次数を保持する。

なお、後述するように、テーブル９０３で保持する次数は、テーブル９０１で保持する次数より大きい。

また、テーブル９０２は、ＯＲ演算部１５から出力されるフラグがオンに変化したとき、即ち、大振幅成分及び高域成分の少なくとも一方が検出されたときに出力する次数を保持する。テーブル９０４は、ＯＲ演算部１５から出力されるフラグがオフに変化したとき、即ち、大振幅成分及び高域成分の両方が検出されなくなったときに出力する次数を保持する。

なお、後述するように、テーブル９０２は、漸次大きくなる複数の次数を保持する。また、テーブル９０４は、漸次小さくなる複数の次数を保持する。

次数切換え部１７が、どのような時にどのテーブルを用いるかを、図１０を参照して具体的に説明する。ここでは、オーディオ信号処理装置９に入力されるデジタルオーディオ信号が「Ｓ_ｎ」、「Ｓ_ｎ＋１」、「Ｓ_ｎ＋２」、「Ｓ_ｎ＋３」、「Ｓ_ｎ＋４」等であり、「Ｓ_ｎ＋１」及び「Ｓ_ｎ＋２」の両方で、高域成分及び大振幅成分の少なくとも一方が検出され、「Ｓ_ｎ」、「Ｓ_ｎ＋３」及び「Ｓ_ｎ＋４」で、高域成分及び大振幅成分のどちらも検出されない場合を例にして説明する。

入力されるデータが「Ｓ_ｎ」である場合、ＯＲ演算部１５からの出力されるフラグはオフである。このとき、次数切換え部１７は、テーブル９０１から読み出した次数を示す情報等をフィルタ１８に出力する。

入力されるデータが「Ｓ_ｎ＋１」である場合、ＯＲ演算部１５から出力されるフラグがオンである。このとき、次数切換え部１７は、テーブル９０２から読み出した次数を示す情報等をフィルタ１８に出力する。

入力されるデータが「Ｓ_ｎ＋２」である場合、ＯＲ演算部１５から出力されるフラグがオンである。このとき、次数切換え部１７は、テーブル９０３から読み出した次数を示す情報等をフィルタ１８に出力する。

入力されるデータが「Ｓ_ｎ＋３」である場合、ＯＲ演算部１５から出力されるフラグがオフである。このとき、次数切換え部１７は、テーブル９０４から読み出した次数を示す情報等をフィルタ１８に出力する。

入力されるデータが「Ｓ_ｎ＋４」である場合、ＯＲ演算部１５からの出力されるフラグはオフである。このとき、次数切換え部１７は、テーブル９０１から読み出した次数を示す情報等をフィルタ１８に出力する。

ここで、次数切換え部１７が、ＯＲ演算器１５から出力されるフラグが変化したか否か判定するために、フラグを用いても良い。以下、このフラグを検出フラグという。例えば、次数切換え部１７は、検出フラグがオフの間にＯＲ演算部１５から出力されるフラグがオンとなったときに、検出フラグをオンとする。また、次数切換え部１７は、検出フラグがオンの間にＯＲ演算部１５から出力されるフラグがオフとなったときに、検出フラグをオフとする。次数切換え部１７は、このようなパターンで検出フラグを変更する。次数切換え部１７は、ＯＲ演算部１５から出力されるフラグと、検出フラグとの組合せにより、何れかのテーブルを選択する。ＯＲ演算部１５から出力されるフラグと、検出フラグとの組合せとして以下（１）〜（４）が考えられる。

（１）ＯＲ演算部１５から出力されるフラグがオンであり、且つ、検出フラグがオンである場合
（２）ＯＲ演算部１５から出力されるフラグがオンであり、且つ、検出フラグがオフである場合
（３）ＯＲ演算部１５から出力されるフラグがオフであり、且つ、検出フラグがオンである場合
（４）ＯＲ演算部１５から出力されるフラグがオフであり、且つ、検出フラグがオフである場合
（１）の場合、次数切換え部１７は、テーブル９０３から読み出した次数を出力する。（２）の場合、次数切換え部１７は、テーブル９０２から読み出した次数を出力する。（３）の場合、次数切換え部１７は、テーブル９０４から読み出した次数を出力する。（４）の場合、次数切換え部１７は、テーブル９０１から読み出した次数を出力する。

図９に戻り、テーブル９０１、テーブル９０２、テーブル９０３、テーブル９０４を詳細に説明する。

テーブル９０１、テーブル９０２、テーブル９０３、テーブル９０４の各々は、係数９１１等を含む。係数９１１は、フィルタ１８に入力される係数「ｋ」である。本実施形態では、係数９１１として「４倍」、「８倍」、「１６倍」等を含むものとする。

テーブル９０１は、定次数９１２等を含む。定次数９１２は、入力されるデジタルオーディオ信号の成分が変化しないとき、フィルタ１８が、入力されたデジタルオーディオ信号の補間データを算出するときに用いる次数を示す。テーブル９０１において、入力されるデジタルオーディオ信号の成分が変化しないときとは、デジタルオーディオ信号に高域成分及び大振幅成分の両方が含まれていない間のことである。即ち、上述の説明で用いた「Ｓ_ｎ」、「Ｓ_ｎ＋１」、「Ｓ_ｎ＋２」、「Ｓ_ｎ＋３」、「Ｓ_ｎ＋４」の例でいうと、「Ｓ_ｎ」、「Ｓ_ｎ＋４」が入力されるときに、次数切換え部１７は、テーブル９０１の定次数９１２等を出力する。フィルタ１８は、入力された定次数９１２等を用いてラグランジュ演算を行ない、補間データを算出する。

テーブル９０２の係数９１１は、補間データ９１３、変次数９１４等を含む。補間データ９１３、変次数９１４等は互いに対応付けられている。補間データ９１３は、入力されるデジタルオーディオ信号の成分が変化するとき、フィルタ１８が、入力されたデジタルオーディオ信号を補間することにより新たに作成する補間データを示す。変次数９１４は、入力されるデジタルオーディオ信号の状態が変化するとき、フィルタ１８が、対応する補間データ９１３の補間データを算出するときに用いる次数を示す。この、入力されるデジタルオーディオ信号の成分が変化するときとは、デジタルオーディオ信号に高域成分及び大振幅成分のうち少なくとも一方が検出されたときのことである。即ち、上述の説明で用いた「Ｓ_ｎ」、「Ｓ_ｎ＋１」、「Ｓ_ｎ＋２」、「Ｓ_ｎ＋３」、「Ｓ_ｎ＋４」の例でいうと、「Ｓ_ｎ＋１」が入力されるときに、次数切換え部１７は、テーブル９０２の変次数９１４等を出力する。フィルタ１８は、入力された変次数９１４等を用いてラグランジュ演算を行ない、補間データを算出する。

テーブル９０３の係数９１１は、定次数９１２等を含む。入力されるデジタルオーディオ信号の成分が変化しないとき、フィルタ１８が、入力されたデジタルオーディオ信号の補間データを算出するときに用いる次数を示す。テーブル９０３において、入力されるデジタルオーディオ信号の成分が変化しないときとは、デジタルオーディオ信号に高域成分及び大振幅成分の少なくとも一方が含まれている間のことである。即ち、上述の説明で用いた「Ｓ_ｎ」、「Ｓ_ｎ＋１」、「Ｓ_ｎ＋２」、「Ｓ_ｎ＋３」、「Ｓ_ｎ＋４」の例でいうと、「Ｓ_ｎ＋２」が入力されるときに、次数切換え部１７は、テーブル９０３の定次数９１２等を出力する。フィルタ１８は、入力された定次数９１２等を用いてラグランジュ演算を行ない、補間データを算出する。

テーブル９０４の係数９１１は、補間データ９１３、変次数９１４等を含む。補間データ９１３、変次数９１４等は互いに対応付けられている。補間データ９１３は、フィルタ１８が、入力されたデジタルオーディオ信号を補間することにより新たに作成する補間データを示す。変次数９１４は、入力されるデジタルオーディオ信号の状態が変化するとき、フィルタ１８が、対応する補間データ９１３の補間データを算出するときの次数である。テーブル９０４において、入力されるデジタルオーディオ信号の成分が変化するときとは、高域成分及び大振幅成分のいずれも検出されなくなったときのことである。即ち、上述の説明で用いた「Ｓ_ｎ」、「Ｓ_ｎ＋１」、「Ｓ_ｎ＋２」、「Ｓ_ｎ＋３」、「Ｓ_ｎ＋４」の例でいうと、「Ｓ_ｎ＋３」が入力されるときに、次数切換え部１７は、テーブル９０４の変次数９１４等を出力する。フィルタ１８は、入力された変次数９１４等を用いてラグランジュ演算を行ない、補間データを算出する。

次に、テーブル９０１、テーブル９０２を例にして、定次数９１２、変次数９１４が、どの補間データ算出に用いられるかを、具体的に説明する。

例えば、サンプリング周波数を４倍にする場合、即ち、係数ｋが「４」である場合、連続するデジタルオーディオ信号を補間することにより作成される新たなデータは３つである。ここで、説明のために、オーディオ信号処理装置９のフィルタ１８に連続して入力されるデジタルオーディオ信号を「Ｓ_ｎ」、「Ｓ_ｎ+１」とする。また、フィルタ１８が、データ「Ｓ_ｎ」、「Ｓ_ｎ+１」を補間することにより作成する補間データを「Ｓ_ｎ１」、「Ｓ_ｎ２」、「Ｓ_ｎ３」とする。即ち、フィルタ１８は、入力されたデジタルオーディオ信号「Ｓ_ｎ」、「Ｓ_ｎ+１」に対し、「Ｓ_ｎ」、「Ｓ_ｎ１」、「Ｓ_ｎ２」、「Ｓ_ｎ３」、「Ｓ_ｎ+１」というデータを出力するものとする。

図９に一例を示すテーブル９０１において、定次数９１２「４８」である。テーブル９０１は、各補間データ「Ｓ_ｎ１」、「Ｓ_ｎ２」、「Ｓ_ｎ３」の算出ために用いられる次数は、定次数９１２「４８」であることを示す。

図９に一例を示すテーブル９０２において、係数９１１「４倍」の補間データ９１３は「１」、「２」、「３」である。テーブル９０２において、補間データ９１３「１」は、上述の「Ｓ_ｎ１」を示す。補間データ９１３「２」は、上述の「Ｓ_ｎ２」を示す。補間データ９１３「３」は、上述の「Ｓ_ｎ３」を示す。このとき、図９に一例を示すテーブル９０２は、補間データ「Ｓ_ｎ１」の算出ために用いられる次数が、補間データ９１３「１」に対応付けられた変次数９１４「５２」であることを示す。補間データ「Ｓ_ｎ２」の算出ために用いられる次数が、補間データ９１３「２」に対応付けられた変次数９１４「５６」であることを示す。補間データ「Ｓ_ｎ３」の算出ために用いられる次数が、補間データ９１３「３」に対応付けられた変次数９１４「６０」であることを示す。

テーブル９０３、テーブル９０４の場合も、上述と同様である。

なお、次数切換え部１７は、全ての変次数９１４を一度に出力しても良く、所定のタイミングにより変次数９１４を１つ１つ出力しても良い。例えば、上述の「Ｓ_ｎ」、「Ｓ_ｎ１」、「Ｓ_ｎ２」、「Ｓ_ｎ３」、「Ｓ_ｎ+１」の例において、「Ｓ_ｎ１」、「Ｓ_ｎ２」、「Ｓ_ｎ３」を算出するために、変次数９１４「５２」、「５６」、「６０」を一度に出力しても良く、外部（図示略）等から入力されるタイミング信号等に従い、変次数９１４「５２」、「５６」、「６０」を１つ１つ出力しても良い。

また、次数切換え部１７は、定次数９１２を、１回の出力で１つ出力してもよく、算出する補間データの数だけ出力してもよい。例えば、上述の「Ｓ_ｎ」、「Ｓ_ｎ１」、「Ｓ_ｎ２」、「Ｓ_ｎ３」、「Ｓ_ｎ+１」の例において、「Ｓ_ｎ１」、「Ｓ_ｎ２」、「Ｓ_ｎ３」を算出するために、定次数９１２「４８」を１つだけ出力しても良く、外部（図示略）等から入力されるタイミング信号等に従い、定次数９１２「４８」を３回出力しても良い。

また、次数切換え部１７は、全ての係数９１１の定次数９１２、変次数９１４を出力しても良く、何れかの係数９１１の定次数９１２、変次数９１４を出力しても良い。何れかの係数９１１の定次数９１２、変次数９１４を出力する場合、フィルタ１８に入力される係数「ｋ」が、次数切換え部１７にも入力され、次数切換え部１７は、入力された係数「ｋ」により何れかの係数９１１を選択し、選択した係数９１１の定次数９１２、変次数９１４を出力するとよい。

ここで、フィルタ１８に入力される係数「ｋ」は、例えば、上述の図７に一例を示す増幅装置２の入力部３、ディスク装置７のディスク再生部８等から出力された係数である。この係数を取得する構成については特に限定するものではないが、例えば、入力部３は、入力されたデータのサンプリング周波数と、ＤＡ変換部５１を有する出力部５から出力されるサンプリング周波数とから、係数を算出する。具体的には、例えば、出力部５から出力されるデータのサンプリング周波数が７８４Ｈｚであり、入力部３に入力されるサンプリング周波数が１９６Ｈｚである場合、入力部３は、出力部５から出力されるデータのサンプリング周波数を、入力部３に入力されるサンプリング周波数で割ることにより取得した値「４」を、係数としてフィルタ１８等に出力する。ディスク再生部８も、これと同様に、自身の出力するデータのサンプリング周波数と、出力部５から出力されるサンプリング周波数等とから係数を算出する。

次に、オーディオ信号処理装置９の動作例を説明する。

オーディオ信号処理装置９にデジタルオーディオ信号が入力されると、その信号は、フィルタ１８、大振幅成分検出部１３、高域成分検出部１４に入力される。さらに、フィルタ１８には、係数「ｋ」が入力される。

大振幅成分検出部１３は、入力されたデジタルオーディオ信号の出力値の変化量により大振幅成分を検出し、大振幅成分を検出した場合フラグをオンとし、検出しなかった場合フラグをオフとして出力する。

高域成分検出部１４は、連続するオーディオデータの変化パターンにより高域成分を検出し、高域成分を検出した場合フラグをオンとし、検出しなかった場合フラグをオフとして出力する。

ＯＲ演算部１５は、大振幅成分検出部１３からの出力と、高域成分検出部１４からの出力とでＯＲ演算を行い、その演算結果を、大振幅成分検出部１３からのフラグと、高域成分検出部１４からのフラグとの少なくとも一方がオンの場合、フラグをオンにして出力し、大振幅成分検出部１３からのフラグと、高域成分検出部１４からのフラグ両方がオフの場合、フラグをオフとして出力する。

次数切換え部１７は、ＯＲ演算部１５からのフラグのオン又はオフの変化に応じて、テーブル９０１、テーブル９０２、テーブル９０３、テーブル９０４の何れかを選択し、選択したテーブルから取得した次数等をフィルタ１８に出力する。

フィルタ１８は、外部から入力された係数「ｋ」と、次数切換え部１７により入力された次数とを用いてラグランジュ演算を行って補正データを算出し、フィルタの機能を実現する。

ここで、図１１を参照して、ラグランジュ演算の次数による周波数特性の違いを説明する。図１１において、グラフ１１０１は、ラグランジュ演算の次数を変えたときの周波数特性の違いを示すものである。グラフ１１０１に示すように、演算次数が高い場合は急峻なフィルタ特性となる。また、演算次数が低い場合は緩やかなフィルタ特性となる。このように、ラグランジュ演算における次数を変化させることにより、シャープロールオフ特性に近いフィルタと、スローロールオフ特性に近いフィルタとを、１つの構成により実現することが可能となる。

また、ラグランジュ演算に用いる次数は、例えば「５２」、「５６」、「６０」というように漸次変化するため、演算される値は等間隔に連続的な変化となり、これに伴い、図１１に一例を示すように、フィルタ１８による演算結果も連続的な波形変化となる。

また、図９に一例を示すように、次数は、２次ずつの変化となるので、奇数次演算による演算誤差のオフセットを回避することが可能となる。

このように、本実施形態のオーディオ信号処理装置９は、大振幅成分及び高域成分の少なくとも一方が検出された場合、シャープロールオフ特性のフィルタを経由したオーディオ信号が出力され、その他の場合はスローロールオフ特性のフィルタを経由したオーディオ信号が出力される。これにより、通常のオーディオ信号は、立体的な音場表現を可能とすることができ、また、大振幅成分又は高域成分を含むオーディオ信号は音像の定位を明確に再生することが可能となる。更に、フィルタ特性が徐々に変化するので、スムーズな特性変化を実現することが可能となる。

以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

例えば、上述の第２の実施形態では、定次数は、係数によらず同じ値である例を説明したが、これに限られるわけではなく、係数に応じて定次数を変えても良い。

また、上述の第２の実施形態では、大振幅成分及び高域成分の少なくとも一方を検出したとき、及び、大振幅成分及び高域成分の両方が検出されなくなったときは、補間データの算出に用いる次数を徐々に変化させるものとしたが、このように漸次に変化させなくてもよい。

本発明の一実施形態のオーディオ信号処理装置の構成例を示す図である。 同実施形態において、大振幅成分検出部の構成例を示す図である。 同実施形態において、高域成分検出部の構成例を示す図である。 高域及び低域のアナログデータをサンプリングする例を説明する図である。 シャープロールオフ特性フィルタを説明する図である。 スローロールオフ特性フィルタを説明する図である。 本実施形態のオーディオ信号処理装置を構成要素とする装置の一例を説明する図である。 第２の実施形態のオーディオ信号処理装置の構成例を示す図である。 同実施形態において、次数を保持するテーブルの例である。 複数のテーブルのうちいずれか１つを選択するときを説明するための図である。 次数による周波数特性の違いを示す図である。

符号の説明

１：オーディオ信号処理装置、２：増幅装置、３：入力部、４：ＤＳＰ、５：出力部、６：制御部、７：ディスク装置、８：ディスク再生部、１１：スローロールオフ特性フィルタ、１２：シャープロールオフ特性フィルタ、１３：大振幅成分検出部、１４：高域成分検出部、１５：ＯＲ演算部、１６：切り換え部、５１：ＤＡ変換部、１３１：遅延器、１３２：減算器、１３３：基準値保持部、１３４：比較器、１３５：ホールド部、１４１：遅延器、１４２（ａ〜ｄ）：比較部、１４３：パターン検出部、１０１：リンギングを示す、１０２；折り返しノイズを示す、２００：サンプリングのポイントを示す、９：オーディオ信号処理装置、１７：次数切換え部、１８：フィルタ、９０１：テーブル、９０２：テーブル、９０３：テーブル、９０４：テーブル、１１０１：グラフ

Claims (5)

1. デジタルオーディオ信号をフィルタリングして出力するオーディオ信号処理装置であって、
   前記デジタルオーディオ信号をフィルタリングして出力するスローロールオフ特性デジタルフィルタと、
   前記デジタルオーディオ信号をフィルタリングして出力するシャープロールオフ特性デジタルフィルタと、
   前記デジタルオーディオ信号の連続するサンプルデータの出力値の差が所定の基準値より大きいか否か比較した結果を示す情報を出力する第１の検出手段と、
   前記デジタルオーディオ信号に高域成分が含まれているか否かを検出し、該検出した結果を示す情報を出力する第２の検出手段と、
   前記第１の検出手段からの情報であって出力値の差が所定の基準値より大きいことを示す情報及び前記第２の検出手段からの情報であって高域成分が含まれていることを示す情報のうち少なくとも一方が入力された場合、前記シャープロールオフ特性デジタルフィルタからのデジタルオーディオ信号を出力し、該情報のいずれも入力されない場合、前記スローロールオフ特性デジタルフィルタからのデジタルオーディオ信号を出力する切り換え手段と
   を備えることを特徴とするオーディオ信号処理装置。
2. 請求項１又は２記載のオーディオ信号処理装置であって、
   前記第１の検出手段は、ホールド手段をさらに備え、
   前記ホールド手段は、
   前記デジタルオーディオ信号の連続するサンプルデータの出力値の差が前記所定の基準値より大きいことを検出した場合、時間測定を開始し、前記出力値の差が所定の基準値より大きいことを示す情報を前記切り換え手段に出力し、
   前記時間測定の開始から所定時間経過すると、前記出力値の差が所定の基準値より大きくないことを示す情報を前記切り換え手段に出力し、
   前記時間測定の開始から前記所定時間経過する前に前記デジタルオーディオ信号の他の連続するサンプルデータの出力値の差が前記所定の基準値より大きいことを検出すると、新たな前記時間測定を開始することを特徴とするオーディオ信号処理装置。
3. 請求項２記載のオーディオ信号処理装置であって、
   前記デジタルオーディオ信号のサンプルデータのレベルが所定の閾値より小さい場合、前記ホールド手段に要求信号を出力する要求手段をさらに備え、
   前記ホールド手段は、前記時間測定の開始から前記所定時間経過する前に前記要求手段から要求信号が入力された場合、前記出力値の差が所定の基準値より大きくないことを示す情報を前記切り換え手段に出力することを特徴とするオーディオ信号処理装置。
4. デジタルオーディオ信号をフィルタリングして出力するオーディオ信号処理装置であって、
   前記デジタルオーディオ信号をフィルタリングして出力するデジタルフィルタと、
   前記デジタルオーディオ信号の連続するサンプルデータの出力値の差が所定の基準値より大きいか否か比較した結果を示す情報を出力する第１の検出手段と、
   前記デジタルオーディオ信号に高域成分が含まれているか否かを検出し、該検出した結果を示す情報を出力する第２の検出手段と、
   前記第１の検出手段からの情報と前記第２の検出手段からの情報とに応じた次数を前記デジタルフィルタに出力する次数切換え手段と、を有し、
   前記次数切換え手段は、前記第１の検出手段からの情報であって出力値の差が所定の基準値より大きいことを示す情報及び前記第２の検出手段からの情報であって高域成分が含まれていることを示す情報のうち少なくとも一方が入力された場合、２つの前記次数のうち大きなほうの次数を出力し、該情報のいずれも入力されない場合、２つの前記次数のうち小さなほうの次数を出力し、
   前記デジタルフィルタは、前記出力された次数を用いて演算して前記デジタルオーディオ信号をフィルタリングすること
   を特徴とするオーディオ信号処理装置。
5. デジタルオーディオ信号をフィルタリングして出力するオーディオ信号処理装置であって、
   前記デジタルオーディオ信号をフィルタリングして出力するデジタルフィルタと、
   前記デジタルオーディオ信号の連続するサンプルデータの出力値の差が所定の基準値より大きいか否か比較した結果を示す情報を出力する第１の検出手段と、
   前記デジタルオーディオ信号に高域成分が含まれているか否かを検出し、該検出した結果を示す情報を出力する第２の検出手段と、
   前記第１の検出手段からの情報と前記第２の検出手段からの情報とに応じた次数を前記デジタルフィルタに出力する次数切換え手段と、を有し、
   前記次数切換え手段は、
   前記第１の検出手段からの情報であって出力値の差が所定の基準値より大きくないことを示す情報及び前記第２の検出手段からの情報であって高域成分が含まれていないことを示す情報の両方が入力された後に、前記第１の検出手段からの情報であって出力値の差が所定の基準値より大きいことを示す情報及び前記第２の検出手段からの情報であって高域成分が含まれていることを示す情報のうち少なくとも一方が入力された場合、複数の前記次数を小さいものから漸次出力し、
   前記第１の検出手段からの情報であって出力値の差が所定の基準値より大きいことを示す情報及び前記第２の検出手段からの情報であって高域成分が含まれていることを示す情報のうち少なくとも一方が入力された後に、該情報のいずれも入力されなくなった場合、複数の前記次数を大きいものから漸次出力し、
   前記デジタルフィルタは、前記出力された次数を用いて演算して前記デジタルオーディオ信号をフィルタリングすること
   を特徴とするオーディオ信号処理装置。

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