JP6511988B2

JP6511988B2 - デジタル音声処理装置、デジタル音声処理方法、デジタル音声処理プログラム

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Application number: JP2015129580A
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Inventors: 定浩安良
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Priority date: 2015-06-29
Filing date: 2015-06-29
Publication date: 2019-05-15
Anticipated expiration: 2035-06-29
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Description

本発明は、デジタル音声信号を処理するデジタル音声処理装置、デジタル音声処理方法、デジタル音声処理プログラムに関する。

近年、コンパクトディスク（ＣＤ）に記録されているデジタル音声信号（以下、ＣＤ音声信号）よりも高音質のハイレゾリューションデジタル音声信号（以下、ＨＲ音声信号）が登場し、注目を集めている。

ＣＤ音声信号は、アナログ音声信号を、量子化ビット数１６ビット、サンプリング周波数４４．１ｋＨｚでデジタル音声信号に変換した信号である。ＣＤ音声信号では、周波数帯域が２２．０５ｋＨｚに制限される。

一方、ＨＲ音声信号は、量子化ビット数がＣＤにおけるそれよりも多いか、サンプリング周波数がＣＤにおけるそれよりも高い。例えば、量子化ビット数が２４ビット、サンプリング周波数が１７６．４ｋＨｚであれば、周波数帯域は８８．２ｋＨｚとなる。よって、ＨＲ音声信号はＣＤ音声信号では再現できない微細な音の変化を再現することができ、ＣＤ音声信号よりも高音質となる。

ところが、音楽スタジオには、ＣＤマスタと称される、量子化ビット数１６ビット、サンプリング周波数４４．１ｋＨｚのフォーマットのマスタ音源しか存在しない場合が多い。そこで、ＣＤマスタのＣＤ音声信号をビット数変換及びサンプリング周波数変換して、ＨＲ音声信号に変換することが行われている。

特許第３４０１１７１号公報特許第３６５９４８９号公報

ＣＤ音声信号をＨＲ音声信号に変換したデジタル音声信号はＣＤ音声信号よりも高音質であるが、聴感上の音質をさらに向上させることが求められている。

本発明は、第１のサンプリング周波数を有する第１のデジタル音声信号を、第１のサンプリング周波数よりも高い第２のサンプリング周波数を有する第２のデジタル音声信号に変換したデジタル音声信号の音質を向上させることができるデジタル音声処理装置、デジタル音声処理方法、デジタル音声処理プログラムを提供することを目的とする。

本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、第１のサンプリング周波数を有する第１のデジタル音声信号の波形を補正する第１の波形補正処理部と、前記第１の波形補正処理部によって波形が補正された前記第１のデジタル音声信号を、前記第１のサンプリング周波数よりも高い第２のサンプリング周波数を有する第２のデジタル音声信号に変換するサンプリング周波数変換部と、前記第２のデジタル音声信号の波形を補正する第２の波形補正処理部とを備え、前記第１の波形補正処理部は、前記第１のデジタル音声信号のサンプルデータに基づいて、極大値のサンプルデータと極小値のサンプルデータとを算出する第１の極値算出部と、隣接する極大値のサンプルデータと極小値のサンプルデータとの間のサンプル数を検出する第１のサンプル数検出部と、前記第１のデジタル音声信号を構成するサンプルデータにおける隣接するサンプルデータ間の差分値を算出する第１の差分値算出部と、前記第１の差分値算出部によって算出された差分値に所定の係数を乗算して補正値を算出する第１の補正値算出部と、前記第１のデジタル音声信号を構成するサンプルデータのうち、少なくとも、前記第１の極値算出部によって算出された極大値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータに、前記第１の補正値算出部によって算出された補正値を加算し、少なくとも、前記第１の極値算出部によって算出された極小値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータより、前記第１の補正値算出部によって算出された補正値を減算する第１の加減算部とを有し、前記第２の波形補正処理部は、前記サンプリング周波数変換部より出力された前記第２のデジタル音声信号を構成するサンプルデータに基づいて、極大値のサンプルデータと極小値のサンプルデータとを算出する第２の極値算出部と、隣接する極大値のサンプルデータと極小値のサンプルデータとの間のサンプル数を検出する第２のサンプル数検出部と、前記第２のデジタル音声信号を構成するサンプルデータにおける隣接するサンプルデータ間の差分値を算出する第２の差分値算出部と、前記第２の差分値算出部によって算出された差分値に所定の係数を乗算して補正値を算出する第２の補正値算出部と、前記第２のデジタル音声信号を構成するサンプルデータのうち、少なくとも、前記第２の極値算出部によって算出された極大値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータに、前記第２の補正値算出部によって算出された補正値を加算し、少なくとも、前記第２の極値算出部によって算出された極小値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータより、前記第２の補正値算出部によって算出された補正値を減算する第２の加減算部とを有することを特徴とするデジタル音声処理装置を提供する。

また、本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、第１のサンプリング周波数を有する第１のデジタル音声信号のサンプルデータに基づいて、極大値のサンプルデータと極小値のサンプルデータとを算出する第１の極値算出ステップと、隣接する極大値のサンプルデータと極小値のサンプルデータとの間のサンプル数を検出する第１のサンプル数検出ステップと、前記第１のデジタル音声信号を構成するサンプルデータにおける隣接するサンプルデータ間の差分値を算出する第１の差分値算出ステップと、前記第１の差分値算出ステップにて算出された差分値に所定の係数を乗算して補正値を算出する第１の補正値算出ステップと、前記第１のデジタル音声信号を構成するサンプルデータのうち、少なくとも、前記第１の極値算出ステップにて算出された極大値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータに、前記第１の補正値算出ステップにて算出された補正値を加算し、少なくとも、前記第１の極値算出ステップにて算出された極小値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータより、前記第１の補正値算出ステップにて算出された補正値を減算する第１の加減算ステップと、前記第１の加減算ステップにて波形が補正された前記第１のデジタル音声信号を、前記第１のサンプリング周波数よりも高い第２のサンプリング周波数を有する第２のデジタル音声信号に変換するサンプリング周波数変換ステップと、前記第２のデジタル音声信号を構成するサンプルデータに基づいて、極大値のサンプルデータと極小値のサンプルデータとを算出する第２の極値算出ステップと、前記第２のデジタル音声信号を構成するサンプルデータにおける隣接する極大値のサンプルデータと極小値のサンプルデータとの間のサンプル数を検出する第２のサンプル数検出ステップと、前記第２のデジタル音声信号を構成するサンプルデータにおける隣接するサンプルデータ間の差分値を算出する第２の差分値算出ステップと、前記第２の差分値算出ステップにて算出された差分値に所定の係数を乗算して補正値を算出する第２の補正値算出ステップと、前記第２のデジタル音声信号を構成するサンプルデータのうち、少なくとも、前記第２の極値算出ステップにて算出された極大値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータに、前記第２の補正値算出ステップにて算出された補正値を加算し、少なくとも、前記第２の極値算出ステップにて算出された極小値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータより、前記第２の補正値算出ステップにて算出された補正値を減算する第２の加減算ステップとを含むことを特徴とするデジタル音声処理方法を提供する。

さらに、本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、コンピュータに、第１のサンプリング周波数を有する第１のデジタル音声信号のサンプルデータに基づいて、極大値のサンプルデータと極小値のサンプルデータとを算出する第１の極値算出ステップと、隣接する極大値のサンプルデータと極小値のサンプルデータとの間のサンプル数を検出する第１のサンプル数検出ステップと、前記第１のデジタル音声信号を構成するサンプルデータにおける隣接するサンプルデータ間の差分値を算出する第１の差分値算出ステップと、前記第１の差分値算出ステップにて算出された差分値に所定の係数を乗算して補正値を算出する第１の補正値算出ステップと、前記第１のデジタル音声信号を構成するサンプルデータのうち、少なくとも、前記第１の極値算出ステップにて算出された極大値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータに、前記第１の補正値算出ステップにて算出された補正値を加算し、少なくとも、前記第１の極値算出ステップにて算出された極小値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータより、前記第１の補正値算出ステップにて算出された補正値を減算する第１の加減算ステップと、前記第１の加減算ステップにて波形が補正された前記第１のデジタル音声信号を、前記第１のサンプリング周波数よりも高い第２のサンプリング周波数を有する第２のデジタル音声信号に変換するサンプリング周波数変換ステップと、前記第２のデジタル音声信号を構成するサンプルデータに基づいて、極大値のサンプルデータと極小値のサンプルデータとを算出する第２の極値算出ステップと、前記第２のデジタル音声信号を構成するサンプルデータにおける隣接する極大値のサンプルデータと極小値のサンプルデータとの間のサンプル数を検出する第２のサンプル数検出ステップと、前記第２のデジタル音声信号を構成するサンプルデータにおける隣接するサンプルデータ間の差分値を算出する第２の差分値算出ステップと、前記第２の差分値算出ステップにて算出された差分値に所定の係数を乗算して補正値を算出する第２の補正値算出ステップと、前記第２のデジタル音声信号を構成するサンプルデータのうち、少なくとも、前記第２の極値算出ステップにて算出された極大値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータに、前記第２の補正値算出ステップにて算出された補正値を加算し、少なくとも、前記第２の極値算出ステップにて算出された極小値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータより、前記第２の補正値算出ステップにて算出された補正値を減算する第２の加減算ステップとを実行させることを特徴とするデジタル音声処理プログラムを提供する。

本発明のデジタル音声処理装置、デジタル音声処理方法、デジタル音声処理プログラムによれば、第１のサンプリング周波数を有する第１のデジタル音声信号を、第１のサンプリング周波数よりも高い第２のサンプリング周波数を有する第２のデジタル音声信号に変換したデジタル音声信号の音質を向上させることができる。

一実施形態のデジタル音声処理装置の全体構成を示すブロック図である。図１中の波形補正処理部１０の具体的な構成例を示すブロック図である。図１中の波形補正処理部２０の具体的な構成例を示すブロック図である。一実施形態のデジタル音声処理装置、デジタル音声処理方法、デジタル音声処理プログラムで処理されるＣＤ音声信号を構成するサンプルデータの一例を示す波形図である。極大値・極小値間のサンプル間隔ごとに設定されている補正値のテーブルの例を示す図である。図２，図３中の加減算部が補正値を加減算する極大値近傍または極小値近傍のサンプルデータの基本的な考え方を説明するための図である。図２，図３中の加減算部が補正値を加減算する極大値近傍または極小値近傍のサンプルデータの基本的な考え方を説明するための図である。図２に示す波形補正処理部１０によって、図４に示すＣＤ音声信号に対して補正値が加減算された状態を示す波形図である。波形補正処理部１０より出力されたデジタル音声信号がビット数変換・サンプリング周波数変換部５０によってビット数変換及びサンプリング周波数変換された状態を示す波形図である。図３に示す波形補正処理部２０によって、図９に示すＨＲ音声信号に対して補正値が加減算された状態を示す波形図である。一実施形態のデジタル音声処理プログラムを実行するマイクロコンピュータの構成例を示すブロック図である。一実施形態のデジタル音声処理プログラムがマイクロコンピュータに実行させる処理を示すフローチャートである。

以下、一実施形態のデジタル音声処理装置、デジタル音声処理方法、デジタル音声処理プログラムについて、添付図面を参照して説明する。

本実施形態においては、第１のサンプリング周波数を有する第１のデジタル音声信号を処理対象のデジタル音声信号とする。第１のデジタル音声信号は例えばＣＤ音声信号である。

本実施形態のデジタル音声処理装置は、第１のサンプリング周波数よりも高い第２のサンプリング周波数を有する第２のデジタル音声信号に変換したデジタル音声信号を出力する。第２のデジタル音声信号は例えばＨＲ音声信号である。

本実施形態において、第１のデジタル音声信号を、量子化ビット数１６ビット、サンプリング周波数４４．１ｋＨｚのＣＤ音声信号、第２のデジタル音声信号を、量子化ビット数２４ビット、サンプリング周波数１７６．４ｋＨｚのデジタル音声信号とした場合を例とする。

第１のデジタル音声信号及び第２のデジタル音声信号は、上記の例に限らない。第１のデジタル音声信号を、量子化ビット数１６ビット、サンプリング周波数４８ｋＨｚのデジタル音声信号とし、第２のデジタル音声信号を、量子化ビット数２４ビット、サンプリング周波数１９２ｋＨｚのデジタル音声信号としてもよい。

第１のデジタル音声信号を、量子化ビット数２４ビット、サンプリング周波数９６ｋＨｚのデジタル音声信号とし、第２のデジタル音声信号を、量子化ビット数２４ビット、サンプリング周波数１９２ｋＨｚのデジタル音声信号としてもよい。

図１において、ＣＤ音声信号は波形補正処理部１０に入力され、後述する波形補正処理が施される。波形補正処理部１０より出力されたＣＤ音声信号は、ビット数変換・サンプリング周波数変換部５０に入力され、後述するビット数変換及びサンプリング周波数変換が施される。ビット数変換・サンプリング周波数変換部５０からは、量子化ビット数２４ビット、サンプリング周波数１７６．４ｋＨｚのＨＲ音声信号が出力される。

ＨＲ音声信号は、波形補正処理部２０に入力され、後述する波形補正処理が施されて出力される。

図２に示すように、波形補正処理部１０は、極値算出部１０１，サンプル数検出部１０２，差分値算出部１０３，補正値算出部１０４，加減算部１０５を有する。図３に示すように、波形補正処理部２０は、極値算出部２０１，サンプル数検出部２０２，差分値算出部２０３，補正値算出部２０４，加減算部２０５を有する。

波形補正処理部１０，２０を構成する各部は、ハードウェアによって構成されていてもよいし、ソフトウェアによって構成されていてもよい。ハードウェアとソフトウェアとが混在していてもよい。波形補正処理部１０，２０を構成する各部は集積回路によって構成されていてもよいし、波形補正処理部１０，２０それぞれの全体が集積回路によって構成されていてもよい。

まず、図２に示す波形補正処理部１０の動作を、図４〜図８を参照しながら説明する。

図４は、ＣＤ音声信号を構成するサンプルデータの波形の一例を示している。図４は、時間の進行に伴って、サンプル値が上昇していく部分のみを示している。図４に示すように、ＣＤ音声信号はサンプルデータＳ０〜Ｓ３を含む。

極値算出部１０１は、入力されたＣＤ音声信号のサンプルデータにおける隣接するサンプルデータの大小関係を判定することによって、極大値と極小値とを算出する。図４の場合、極値算出部１０１は、サンプルデータＳ０が極小値、サンプルデータＳ３が極大値であると算出する。

サンプル数検出部１０２は、極大値と極小値との間のサンプル数（サンプル間隔）を検出する。ここでのサンプル数とは、ＣＤ音声信号のサンプル間隔Ｔ０でのサンプル数である。図４の場合、サンプル数検出部１０２は、３サンプル間隔であることを検出する。

極大値と極小値との間のサンプル数とは、図４のように極小値から極大値へとサンプル値が上昇していく部分のサンプル数と、極大値から極小値へとサンプル値が下降していく部分のサンプル数とを意味する。

差分値算出部１０３には、サンプル数検出部１０２による検出結果と、ＣＤ音声信号とが入力される。差分値算出部１０３は、ＣＤ音声信号における隣接するサンプルデータの差分値を算出する。

補正値算出部１０４は、隣接するサンプルデータの差分値に所定の係数を乗じて補正値を算出する。係数は１以下の数である。補正値算出部１０４には、サンプル数に応じた係数が設定されている。補正値算出部１０４は、サンプル数検出部１０２で検出されたサンプル数に応じて係数を選択する。

補正値算出部１０４にはレベル選択信号が入力され、レベル選択信号によって差分値に乗じる係数を選択することによって、補正値が調整可能とされていることが好ましい。

加減算部１０５は、極大値近傍のサンプルデータに補正値を加算し、極小値近傍のサンプルデータより補正値を減算する。これに加えて、加減算部１０５は、極大値のサンプルデータに補正値を加算し、極小値のサンプルデータより補正値を減算してもよい。近傍の意味については後述する。

ここで、図５を用いて、補正値算出部１０４が隣接するサンプルデータの差分値に乗じる係数の例を説明する。図５に示すように、補正値算出部１０４には、極大値と極小値との間隔が２サンプルから所定の数のサンプルまで、レベル選択信号００，０１，１０，１１に対応させて係数が設定されている。所定の数は適宜設定すればよい。

図４に示すＣＤ音声信号の波形は３サンプル間隔であり、レベル選択信号が００であるとすると、補正値算出部１０４は、隣接するサンプルデータの差分値に係数１／２を乗じた値を補正値とする。レベル選択信号が０１であれば、補正値算出部１０４は、隣接するサンプルデータの差分値に係数１／４を乗じた値を補正値とする。

図６及び図７を用いて、加減算部１０５が補正値を加減算する極大値近傍または極小値近傍のサンプルデータの基本的な考え方を説明する。この基本的な考え方は、図３における加減算部２０５での加減算処理にも同様に適用される。

図６及び図７において、Smaxは極大値のサンプルデータ、Sminは極小値のサンプルデータである。S(-1)とS(-2)は、極大値または極小値のサンプルデータの１つ前と２つ前のサンプルデータ、S(+1)とS(+2)は、極大値または極小値のサンプルデータの１つ後と２つ後のサンプルデータである。

一例として、加減算部１０５は、極大値と極小値との間のサンプル数に応じて、図６（ａ），（ｂ）に示す加減算処理と、図７（ａ），（ｂ）に示す加減算処理とを選択する。

具体的には、加減算部１０５は、サンプル間隔が２サンプルから５サンプルまでであれば、次のように加減算処理する。図６（ａ）に示すように、加減算部１０５は、極大値のサンプルデータSmaxの１つ前と１つ後のサンプルデータS(-1)，S(+1)に、差分値Δ(-1)，Δ(+1)に図５に示す係数を乗じた補正値を加算する。

差分値Δ(-1)とは、極大値のサンプルデータSmaxの１つ前のサンプルデータS(-1)との差分値、差分値Δ(+1)とは、極大値のサンプルデータSmaxの１つ後のサンプルデータS(+1)との差分値である。

図６（ａ）のハッチングを付した部分が、サンプルデータS(-1)，S(+1)に加算された補正値Vaddである。

また、図６（ｂ）に示すように、加減算部１０５は、極小値のサンプルデータSminの１つ前と１つ後のサンプルデータS(-1)，S(+1)より、差分値Δ(-1)，Δ(+1)に図５に示す係数を乗じた補正値を減算する。

図６（ｂ）のハッチングを付した部分が、サンプルデータS(-1)，S(+1)より減算された補正値Vsubである。

加減算部１０５は、サンプル間隔が６サンプル以上であれば、次のように加減算処理する。図７（ａ）に示すように、加減算部１０５は、極大値のサンプルデータSmaxの１つ前と２つ前、１つ後と２つ後のサンプルデータS(-1)，S(-2)，S(+1)，S(+2)に、差分値Δ(-1)，Δ(-2)，Δ(+1)，Δ(+2)に図５に示す係数を乗じた補正値を加算する。

差分値Δ(-2)とは、１つ前のサンプルデータS(-1)と２つ前のサンプルデータS(-2)との差分値、差分値Δ(+2)とは、１つ後のサンプルデータS(+1)と２つ後のサンプルデータS(+2)との差分値である。

同様に、図７（ａ）のハッチングを付した部分が、サンプルデータS(-1)，S(-2)，S(+1)，S(+2)に加算された補正値Vaddである。

また、図７（ｂ）に示すように、加減算部１０５は、極小値のサンプルデータSminの１つ前と２つ前、１つ後と２つ後のサンプルデータS(-1)，S(-2)，S(+1)，S(+2)より、差分値Δ(-1)，Δ(-2)，Δ(+1)，Δ(+2)に図５に示す係数を乗じた補正値を減算する。

同様に、図７（ｂ）のハッチングを付した部分が、サンプルデータS(-1)，S(-2)，S(+1)，S(+2)より減算された補正値Vsubである。

加減算部１０５は、以上のような基本的な考えに基づき、極大値近傍のサンプルデータに補正値を加算し、極小値近傍のサンプルデータより補正値を減算する。

なお、図６（ａ），（ｂ）に示す基本的な考えに基づくと、極大値と極小値との間が２サンプル間隔であれば、極大値と極小値との間の中間サンプルデータには、加算処理と減算処理との双方が施されてしまうことになる。これを避けるために、加減算部１０５は、２サンプル間隔の場合には、中間サンプルデータに加算処理のみを施すようにするのがよい。

極大値と極小値との間が２サンプル間隔のとき、加減算部１０５は、極小値から極大値へとサンプル値が上昇していく場合には、中間サンプルデータに加算処理のみを施し、極大値から極小値へとサンプル値が下降していく場合には、中間サンプルデータに減算処理のみを施すようにしてもよい。

ところで、サンプル間隔を、２サンプルから５サンプルまでと、６サンプル以上とで場合分けしているのは単なる例であり、これに限定されない。また、極大値のサンプルデータSmaxの３つ前と３つ後、またはそれ以降のサンプルデータに補正値を加算し、極小値のサンプルデータSminの３つ前と３つ後、またはそれ以降のサンプルデータより補正値を減算する場合があってもよい。

補正値算出部１０４は、図４に示すサンプルデータＳ０，Ｓ１の差分値と、サンプルデータＳ２，Ｓ３の差分値とのそれぞれに係数を乗じて、補正値を算出する。図８に示すように、加減算部１０５は、サンプルデータＳ２に補正値Vadd10を加算し、サンプルデータＳ１よりVsub10を減算する。

これに加えて、加減算部１０５は、極大値のサンプルデータＳ３に、サンプルデータＳ２，Ｓ３の差分値に係数を乗じた補正値Vadd10を加算し、極小値のサンプルデータＳ１より、サンプルデータＳ０，Ｓ１の差分値に係数を乗じたVsub10を減算してもよい。

図８に示すＣＤ信号のサンプルデータはビット数変換・サンプリング周波数変換部５０に入力され、量子化ビット数２４ビット、サンプリング周波数１７６．４ｋＨｚのＨＲ音声信号に変換される。

図９は、ビット数変換・サンプリング周波数変換部５０より出力されたＨＲ音声信号のサンプルデータを示している。図９に示すように、ＣＤ信号のサンプルデータＳ０，Ｓ１間には、サンプルデータＳ０１，Ｓ０２，Ｓ０３が新たに生成される。サンプルデータＳ１，Ｓ２間には、サンプルデータＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３が新たに生成され、サンプルデータＳ２，Ｓ３間には、サンプルデータＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３が新たに生成される。

次に、図３に示す波形補正処理部２０の動作を、図９，図１０を参照しながら説明する。

極値算出部２０１は、ビット数変換・サンプリング周波数変換部５０より出力されたＨＲ音声信号のサンプルデータにおける隣接するサンプルデータの大小関係を判定することによって、極大値と極小値とを算出する。

極値算出部２０１で算出される極大値と極小値は、図２の極値算出部１０１で算出された極大値と極小値と同じとは限らない。よって、波形補正処理部１０と波形補正処理部２０とのそれぞれで極大値と極小値とを算出するのがよい。

ここでは、極値算出部２０１で算出された極大値と極小値が、極値算出部１０１で算出された極大値と極小値と同じであったとする。極値算出部２０１は、図９におけるサンプルデータＳ０が極小値、サンプルデータＳ３が極大値であると算出する。

サンプル数検出部２０２は、極大値と極小値との間のサンプル数（サンプル間隔）を検出する。ここでのサンプル数とは、ＨＲ音声信号のサンプル間隔Ｔ１でのサンプル数である。図９の場合、サンプル数検出部２０２は、１２サンプル間隔であることを検出する。

差分値算出部２０３には、サンプル数検出部２０２による検出結果と、ＨＲ音声信号とが入力される。差分値算出部２０３は、ＨＲ音声信号における隣接するサンプルデータの差分値を算出する。ここでの隣接するサンプルデータとは、ＨＲ音声信号のサンプル間隔Ｔ１での隣接するサンプルデータである。

補正値算出部２０４は、隣接するサンプルデータの差分値に所定の係数を乗じて補正値を算出する。係数は１以下の数である。補正値算出部２０４には、サンプル数に応じた係数が設定されている。補正値算出部２０４は、サンプル数検出部２０２で検出されたサンプル数に応じて係数を選択する。

補正値算出部２０４にはレベル選択信号が入力され、レベル選択信号によって差分値に乗じる係数を選択することによって、補正値が調整可能とされていることが好ましい。

補正値算出部２０４に入力されるレベル選択信号は、補正値算出部１０４に入力されるレベル選択信号と同じであるのがよい。即ち、補正値算出部１０４と補正値算出部２０４とには、レベル選択信号を共通に入力すればよい。

加減算部２０５は、極大値近傍のサンプルデータに補正値を加算し、極小値近傍のサンプルデータより補正値を減算する。これに加えて、加減算部２０５は、極大値のサンプルデータに補正値を加算し、極小値のサンプルデータより補正値を減算してもよい。

加減算部２０５も、図６及び図７で説明した考えに基づき、極大値近傍のサンプルデータに補正値を加算し、極小値近傍のサンプルデータより補正値を減算する。

サンプル数検出部２０２は、極小値と極大値との間が１２サンプル間隔であることを検出している。よって、加減算部２０５は、図７（ａ）で説明したように、極大値のサンプルデータＳ３の１つ前のサンプルデータＳ２３と、２つ前のサンプルデータＳ２２に補正値Vaddを加算する。

また、加減算部２０５は、図７（ｂ）で説明したように、極小値のサンプルデータＳ０の１つ後のサンプルデータＳ０１と、２つ後のサンプルデータＳ０２より、補正値Vsubを減算する。

具体的には、補正値算出部２０４は、サンプルデータＳ２２，Ｓ２３の差分値、サンプルデータＳ２３，Ｓ３の差分値それぞれに係数を乗じて、補正値を算出する。図１０に示すように、加減算部２０５は、サンプルデータＳ２２，Ｓ２３のそれぞれに、補正値Vadd20を加算する。

補正値算出部２０４は、サンプルデータＳ０，Ｓ０１の差分値、サンプルデータＳ０１，Ｓ０２の差分値それぞれに係数を乗じて、補正値を算出する。図１０に示すように、加減算部２０５は、サンプルデータＳ０１，Ｓ０２のそれぞれから、補正値Vsub20を減算する。

以上説明した波形補正処理によって、図８に示すように、サンプルデータＳ２に補正値Vadd10が加算され、サンプルデータＳ１より補正値Vsub10が減算されて、ＣＤ音声信号が補正され、図９に示すように、補正されたＣＤ音声信号がＨＲ音声信号に変換される。

さらに、図１０に示すように、サンプルデータＳ２２，Ｓ２３に補正値Vadd20が加算され、サンプルデータＳ０１，Ｓ０２より補正値Vsub20が減算されて、補正されたＨＲ音声信号が得られる。

本実施形態のデジタル音声処理装置、図１〜図３に示すデジタル音声処理装置で実行される本実施形態のデジタル音声処理方法によれば、第１のデジタル音声信号を第２のデジタル音声信号に変換したデジタル音声信号の音質を向上させることができる。第１のデジタル音声信号は第１のサンプリング周波数を有し、例えばＣＤ音声信号である。第２のデジタル音声信号は第１のサンプリング周波数よりも高い第２のサンプリング周波数を有し、例えばＨＲ音声信号である。

本実施形態のデジタル音声処理装置及びデジタル音声処理方法によれば、波形補正処理部１０によってＣＤ音声信号に対して付加される補正信号の帯域と、波形補正処理部２０によってＨＲ音声信号に対して付加される補正信号の帯域とは異なる。前者の帯域と後者の帯域はいずれも高域成分ではあるが、前者の帯域は後者の帯域と比較すると低域側に位置し、後者の帯域は前者の帯域と比較すると高域側に位置する。

よって、本実施形態のデジタル音声処理装置及びデジタル音声処理方法によれば、聴感上の音質を効果的に向上させることができる。

以上説明した本実施形態のデジタル音声処理装置の動作、本実施形態のデジタル音声処理方法の処理を、デジタル音声処理プログラムで実行させることもできる。

図１１に示すように、マイクロコンピュータ３０には、デジタル音声処理プログラムが記憶されている記録媒体４０が接続されている。記録媒体４０は、ハードディスクドライブ、光ディスク、半導体メモリ等の任意の非一時的な記録媒体（記憶媒体）である。デジタル音声処理プログラムは、外部のサーバからインターネット等の通信回線を介して送信されて記録媒体４０に記録されてもよい。

デジタル音声処理プログラムは、マイクロコンピュータ３０に、図１２に示すような各ステップの処理を実行させればよい。

第１の極値算出ステップS1101：デジタル音声処理プログラムは、マイクロコンピュータ３０に、ＣＤ音声信号のサンプルデータに基づいて、極大値のサンプルデータと極小値のサンプルデータとを算出する処理を実行させる。

第１のサンプル数検出ステップS1102：デジタル音声処理プログラムは、マイクロコンピュータ３０に、隣接する極大値のサンプルデータと極小値のサンプルデータとの間のサンプル数を検出する処理を実行させる。

第１の差分値算出ステップS1103：デジタル音声処理プログラムは、マイクロコンピュータ３０に、ＣＤ音声信号を構成するサンプルデータにおける隣接するサンプルデータ間の差分値を算出する処理を実行させる。

第１の補正値算出ステップS1104：デジタル音声処理プログラムは、マイクロコンピュータ３０に、第１の差分値算出ステップS1103で算出された差分値に所定の係数を乗算して補正値を算出する処理を実行させる。

第１の加減算ステップS1105：デジタル音声処理プログラムは、マイクロコンピュータ３０に、ＣＤ音声信号を構成するサンプルデータのうち、少なくとも、第１の極値算出ステップS1101で算出された極大値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータに、第１の補正値算出ステップS1104で算出された補正値を加算する処理を実行させる。

また、デジタル音声処理プログラムは、マイクロコンピュータ３０に、少なくとも、第１の極値算出ステップS1101で算出された極小値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータより、第１の補正値算出ステップS1104で算出された補正値を減算する処理を実行させる。

サンプリング周波数変換ステップS501：デジタル音声処理プログラムは、マイクロコンピュータ３０に、第１の加減算ステップS1105にて波形が補正されたＣＤ音声信号をＨＲ音声信号に変換する処理を実行させる。

第２の極値算出ステップS2201：デジタル音声処理プログラムは、マイクロコンピュータ３０に、ＨＲ音声信号を構成するサンプルデータに基づいて、極大値のサンプルデータと極小値のサンプルデータとを算出する処理を実行させる。

第２のサンプル数検出ステップS2202：デジタル音声処理プログラムは、マイクロコンピュータ３０に、隣接する極大値のサンプルデータと極小値のサンプルデータとの間のサンプル数を検出する処理を実行させる。

第２の差分値算出ステップS2203：デジタル音声処理プログラムは、マイクロコンピュータ３０に、ＨＲ音声信号を構成するサンプルデータにおける隣接するサンプルデータ間の差分値を算出する処理を実行させる。

第２の補正値算出ステップS2204：デジタル音声処理プログラムは、マイクロコンピュータ３０に、第２の差分値算出ステップS2203で算出された差分値に所定の係数を乗算して補正値を算出する処理を実行させる。

第２の加減算ステップS2205：デジタル音声処理プログラムは、マイクロコンピュータ３０に、ＨＲ音声信号を構成するサンプルデータのうち、少なくとも、第２の極値算出ステップS2201で算出された極大値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータに、第２の補正値算出ステップS2204で算出された補正値を加算する処理を実行させる。

また、デジタル音声処理プログラムは、マイクロコンピュータ３０に、少なくとも、第２の極値算出ステップS2201で算出された極小値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータより、第２の補正値算出ステップS2204で算出された補正値を減算する処理を実行させる。

以上説明した本実施形態のデジタル音声処理装置、デジタル音声処理方法、デジタル音声処理プログラムにおいては、波形補正処理部１０における波形補正処理と、波形補正処理部２０における波形補正処理とで、図５に示すテーブルを共通に用いている。波形補正処理部１０における波形補正処理と、波形補正処理部２０における波形補正処理とで別々のテーブルを用いてもよい。

波形補正処理部１０における波形補正処理で用いるテーブルと、波形補正処理部２０における波形補正処理で用いるテーブルとで、最大のサンプル間隔を異ならせてもよい。

例えば、波形補正処理部１０における波形補正処理では２〜８サンプル間隔で補正値を設定したテーブルを用い、波形補正処理部２０における波形補正処理では、２〜３２サンプル間隔で補正値を設定したテーブルを用いることができる。

波形補正処理部１０における波形補正処理で用いるテーブルと、波形補正処理部２０における波形補正処理で用いるテーブルとで、係数を異ならせてもよい。

波形補正処理部１０における波形補正処理で補正値を加減算するサンプルデータの範囲と、波形補正処理部２０における波形補正処理で補正値を加減算するサンプルデータの範囲とを異ならせてもよい。

例えば、波形補正処理部１０における波形補正処理では、極大値または極小値から、第１のデジタル音声信号のサンプルデータで最大２サンプル隣まで補正値を加減算し、波形補正処理部２０における波形補正処理では、極大値または極小値から、第２のデジタル音声信号のサンプルデータで最大８サンプル隣まで補正値を加減算してもよい。

上述のように、波形補正処理部１０における波形補正処理と、波形補正処理部２０における波形補正処理との双方で、補正値を加減算する対象のサンプルデータを次のように設定している。

サンプル間隔が２サンプルから５サンプルまで（第１の範囲）であれば、極大値または極小値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータを、補正値を加減算する対象のサンプルデータとしている。また、サンプル間隔が第１の範囲より多い６サンプル以上（第２の範囲）であれば、極大値または極小値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータと２つ前及び２つ後のサンプルデータを、補正値を加減算する対象のサンプルデータとしている。

波形補正処理部１０における波形補正処理の第１及び第２の範囲と、波形補正処理部２０における波形補正処理の第１及び第２の範囲とを異ならせてもよい。

本発明は以上説明した本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。

１０，２０波形補正処理部
１０１，２０１極値算出部
１０２，２０２サンプル数検出部
１０３，２０３差分値算出部
１０４，２０４補正値算出部
１０５，２０５加減算部
３０マイクロコンピュータ
４０記録媒体
５０ビット数変換・サンプリング周波数変換部

Claims

第１のサンプリング周波数を有する第１のデジタル音声信号の波形を補正する第１の波形補正処理部と、
前記第１の波形補正処理部によって波形が補正された前記第１のデジタル音声信号を、前記第１のサンプリング周波数よりも高い第２のサンプリング周波数を有する第２のデジタル音声信号に変換するサンプリング周波数変換部と、
前記第２のデジタル音声信号の波形を補正する第２の波形補正処理部と、
を備え、
前記第１の波形補正処理部は、
前記第１のデジタル音声信号のサンプルデータに基づいて、極大値のサンプルデータと極小値のサンプルデータとを算出する第１の極値算出部と、
隣接する極大値のサンプルデータと極小値のサンプルデータとの間のサンプル数を検出する第１のサンプル数検出部と、
前記第１のデジタル音声信号を構成するサンプルデータにおける隣接するサンプルデータ間の差分値を算出する第１の差分値算出部と、
前記第１の差分値算出部によって算出された差分値に所定の係数を乗算して補正値を算出する第１の補正値算出部と、
前記第１のデジタル音声信号を構成するサンプルデータのうち、少なくとも、前記第１の極値算出部によって算出された極大値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータに、前記第１の補正値算出部によって算出された補正値を加算し、少なくとも、前記第１の極値算出部によって算出された極小値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータより、前記第１の補正値算出部によって算出された補正値を減算する第１の加減算部と、
を有し、
前記第２の波形補正処理部は、
前記サンプリング周波数変換部より出力された前記第２のデジタル音声信号を構成するサンプルデータに基づいて、極大値のサンプルデータと極小値のサンプルデータとを算出する第２の極値算出部と、
隣接する極大値のサンプルデータと極小値のサンプルデータとの間のサンプル数を検出する第２のサンプル数検出部と、
前記第２のデジタル音声信号を構成するサンプルデータにおける隣接するサンプルデータ間の差分値を算出する第２の差分値算出部と、
前記第２の差分値算出部によって算出された差分値に所定の係数を乗算して補正値を算出する第２の補正値算出部と、
前記第２のデジタル音声信号を構成するサンプルデータのうち、少なくとも、前記第２の極値算出部によって算出された極大値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータに、前記第２の補正値算出部によって算出された補正値を加算し、少なくとも、前記第２の極値算出部によって算出された極小値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータより、前記第２の補正値算出部によって算出された補正値を減算する第２の加減算部と、
を有する
ことを特徴とするデジタル音声処理装置。
前記第１の加減算部は、
前記第１のサンプル数検出部が検出するサンプル数が第１の範囲に含まれる場合には、前記第１の極値算出部によって算出された極大値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータに、前記第１の補正値算出部によって算出された補正値を加算し、前記第１の極値算出部によって算出された極小値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータより、前記第１の補正値算出部によって算出された補正値を減算し、
前記第１のサンプル数検出部が検出するサンプル数が前記第１の範囲に含まれるサンプル数よりも多い第２の範囲に含まれる場合には、前記第１の極値算出部によって算出された極大値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータと２つ前及び２つ後のサンプルデータに、前記第１の補正値算出部によって算出された補正値を加算し、前記第１の極値算出部によって算出された極小値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータと２つ前及び２つ後のサンプルデータより、前記第１の補正値算出部によって算出された補正値を減算し、
前記第２の加減算部は、
前記第２のサンプル数検出部が検出するサンプル数が前記第１の範囲に含まれる場合には、前記第２の極値算出部によって算出された極大値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータに、前記第２の補正値算出部によって算出された補正値を加算し、前記第２の極値算出部によって算出された極小値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータより、前記第２の補正値算出部によって算出された補正値を減算し、
前記第２のサンプル数検出部が検出するサンプル数が前記第２の範囲に含まれる場合には、前記第２の極値算出部によって算出された極大値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータと２つ前及び２つ後のサンプルデータに、前記第２の補正値算出部によって算出された補正値を加算し、前記第２の極値算出部によって算出された極小値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータと２つ前及び２つ後のサンプルデータより、前記第２の補正値算出部によって算出された補正値を減算する
ことを特徴とする請求項１記載のデジタル音声処理装置。
第１のサンプリング周波数を有する第１のデジタル音声信号のサンプルデータに基づいて、極大値のサンプルデータと極小値のサンプルデータとを算出する第１の極値算出ステップと、
隣接する極大値のサンプルデータと極小値のサンプルデータとの間のサンプル数を検出する第１のサンプル数検出ステップと、
前記第１のデジタル音声信号を構成するサンプルデータにおける隣接するサンプルデータ間の差分値を算出する第１の差分値算出ステップと、
前記第１の差分値算出ステップにて算出された差分値に所定の係数を乗算して補正値を算出する第１の補正値算出ステップと、
前記第１のデジタル音声信号を構成するサンプルデータのうち、少なくとも、前記第１の極値算出ステップにて算出された極大値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータに、前記第１の補正値算出ステップにて算出された補正値を加算し、少なくとも、前記第１の極値算出ステップにて算出された極小値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータより、前記第１の補正値算出ステップにて算出された補正値を減算する第１の加減算ステップと、
前記第１の加減算ステップにて波形が補正された前記第１のデジタル音声信号を、前記第１のサンプリング周波数よりも高い第２のサンプリング周波数を有する第２のデジタル音声信号に変換するサンプリング周波数変換ステップと、
前記第２のデジタル音声信号を構成するサンプルデータに基づいて、極大値のサンプルデータと極小値のサンプルデータとを算出する第２の極値算出ステップと、
前記第２のデジタル音声信号を構成するサンプルデータにおける隣接する極大値のサンプルデータと極小値のサンプルデータとの間のサンプル数を検出する第２のサンプル数検出ステップと、
前記第２のデジタル音声信号を構成するサンプルデータにおける隣接するサンプルデータ間の差分値を算出する第２の差分値算出ステップと、
前記第２の差分値算出ステップにて算出された差分値に所定の係数を乗算して補正値を算出する第２の補正値算出ステップと、
前記第２のデジタル音声信号を構成するサンプルデータのうち、少なくとも、前記第２の極値算出ステップにて算出された極大値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータに、前記第２の補正値算出ステップにて算出された補正値を加算し、少なくとも、前記第２の極値算出ステップにて算出された極小値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータより、前記第２の補正値算出ステップにて算出された補正値を減算する第２の加減算ステップと、
を含むことを特徴とするデジタル音声処理方法。
コンピュータに、
第１のサンプリング周波数を有する第１のデジタル音声信号のサンプルデータに基づいて、極大値のサンプルデータと極小値のサンプルデータとを算出する第１の極値算出ステップと、
隣接する極大値のサンプルデータと極小値のサンプルデータとの間のサンプル数を検出する第１のサンプル数検出ステップと、
前記第１のデジタル音声信号を構成するサンプルデータにおける隣接するサンプルデータ間の差分値を算出する第１の差分値算出ステップと、
前記第１の差分値算出ステップにて算出された差分値に所定の係数を乗算して補正値を算出する第１の補正値算出ステップと、
前記第１のデジタル音声信号を構成するサンプルデータのうち、少なくとも、前記第１の極値算出ステップにて算出された極大値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータに、前記第１の補正値算出ステップにて算出された補正値を加算し、少なくとも、前記第１の極値算出ステップにて算出された極小値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータより、前記第１の補正値算出ステップにて算出された補正値を減算する第１の加減算ステップと、
前記第１の加減算ステップにて波形が補正された前記第１のデジタル音声信号を、前記第１のサンプリング周波数よりも高い第２のサンプリング周波数を有する第２のデジタル音声信号に変換するサンプリング周波数変換ステップと、
前記第２のデジタル音声信号を構成するサンプルデータに基づいて、極大値のサンプルデータと極小値のサンプルデータとを算出する第２の極値算出ステップと、
前記第２のデジタル音声信号を構成するサンプルデータにおける隣接する極大値のサンプルデータと極小値のサンプルデータとの間のサンプル数を検出する第２のサンプル数検出ステップと、
前記第２のデジタル音声信号を構成するサンプルデータにおける隣接するサンプルデータ間の差分値を算出する第２の差分値算出ステップと、
前記第２の差分値算出ステップにて算出された差分値に所定の係数を乗算して補正値を算出する第２の補正値算出ステップと、
前記第２のデジタル音声信号を構成するサンプルデータのうち、少なくとも、前記第２の極値算出ステップにて算出された極大値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータに、前記第２の補正値算出ステップにて算出された補正値を加算し、少なくとも、前記第２の極値算出ステップにて算出された極小値のサンプルデータに隣接する１つ前及び１つ後のサンプルデータより、前記第２の補正値算出ステップにて算出された補正値を減算する第２の加減算ステップと、
を実行させることを特徴とするデジタル音声処理プログラム。