JPWO2006132054A1 - オーディオ信号の帯域を拡張するための装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)高調波生成回路174により生成される高調波は、奇数次高調波成分のみである。
(2)生成される高調波成分の各次数のレベルが固定である。
2,10 加算器
3 高調波生成回路
4 ディジタル帯域通過フィルタ
5,9 可変増幅器
6 ディジタル高域通過フィルタ
7 1/f特性フィルタ
8 雑音信号生成回路
11 レベル検出器
12 量子化雑音生成回路
80 1次のデルタシグマ変調型量子化器
81 減算器
82 量子化器
83 減算器
84 遅延回路
100a〜100c オーディオ信号帯域拡張装置
120、125 音声再生装置
T1 入力端子
T2 出力端子
図1は、本発明の実施の形態1におけるオーディオ信号帯域拡張装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態のオーディオ信号帯域拡張装置100aは、入力端子T1と出力端子T2との間に挿入されるディジタル信号処理回路である。オーディオ信号帯域拡張装置100aは、オーバーサンプリング型低域通過フィルタ1と、レベル変化器15と、加算器2と、高調波生成回路3と、ディジタル帯域通過フィルタ4と、可変増幅器5とを備える。ディジタル帯域通過フィルタ4は、縦続接続されたディジタル高域通過フィルタ6及び1/f特性フィルタ7を含む。
図1において、ディジタルオーディオ信号が入力端子T1を介してオーバーサンプリング型低域通過フィルタ1に入力される。このディジタルオーディオ信号は、例えばコンパクトディスク(CD)から再生された信号であり、このとき、その再生信号は、サンプリング周波数fs=44.1kHzと、語長=16ビットとを有する信号である。
vout=−Rg・io
io=ipp−ip
ip=K(μ・vgk+vpk)3/2
vgk=vin−vk
vpk=vp−vk
vk=1/Ck・∫ icdt
ip=ir+ic
vk=Rk・ir
vp=Vpp−Rp・ipp
vp=1/Co・∫ iodt+Rg・io
[定数例]
Rp=220kΩ
Rk=3.5kΩ
Rg=200kΩ
Ck=2.1μF
Co=0.006μF
Vpp=360V
[12AX7]
K=1.73×10−6
μ=83.5
(1)低域側のカットオフ周波数fLC=概略fs/4
(2)低域側の遮断特性は周波数fs/4で80dB以上の減衰量。その減衰量は、原音の量子化数に基づくSN比近辺となる。例えば原音の量子化数が16ビットであれば、理論的なSN比は98dBとなるので、減衰量は80〜100dB以上となるのが好ましい。ここで、低域側の遮断特性が緩やかなほど、ソフトな音質となる一方、低域側の遮断特性が急峻なほど、シャープな音質傾向となる。後者の場合、原音の音質傾向を損なうことなく、帯域拡張の効果が出る。従って、ディジタル低域通過フィルタ7の上記低域側の遮断特性を、外部のコントローラからユーザの指示信号に従って例えば上記の2つの特性の間で選択的に変化できるように切り換え可能にするようにしてもよい。
(3)高域側のカットオフ周波数fHC=概略fs/2
(4)高域側の遮断特性は−6dB/oct(図6参照)
図8は、本発明に係る実施の形態2のオーディオ信号帯域拡張装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態のオーディオ信号帯域拡張装置100bは、オーバーサンプリング型低域通過フィルタ1と、加算器2と、高調波生成回路3と、ディジタル帯域通過フィルタ4と、可変増幅器5とを備える。さらにオーディオ信号帯域拡張装置100bは、原音に無相関な雑音信号を発生する雑音信号生成回路8と、雑音信号生成回路8の出力を可変する可変増幅器9と、可変増幅器5と可変増幅器9の出力を加算する加算器10と、レベル検出器11とを備える。オーバーサンプリング型低域通過フィルタ1と、加算器2と、高調波生成回路3と、ディジタル帯域通過フィルタ4と、可変増幅器5の機能、動作は実施の形態1で説明したとおりである。
(1)32ビットカウンタ71から取り出すPN系列ノイズ信号の8ビットのビット位置を互いに異ならせる。すなわち、PN系列ノイズ信号発生回路60−1では最下位8ビットから8ビットのPN系列ノイズ信号を取り出し、PN系列ノイズ信号発生回路60−2では最下位8ビットより直上の8ビットからPN系列ノイズ信号を取り出す。他のPN系列ノイズ信号発生回路60−nについても、同様にしてPN系列ノイズ信号を取り出す。;
(2)排他的論理和ゲート72に入力する1ビットデータを取り出す32ビットカウンタ71のビット位置を各PN系列ノイズ信号発生回路60−nで互いに異ならせる。;又は、
(3)図10に示した例と、上記(1)の変形例と、上記(2)の変形例とのうち少なくとも2つを組み合わせる。
図15は、本発明に係る実施の形態3のオーディオ信号帯域拡張装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態のオーディオ信号帯域拡張装置100cは、図8のオーディオ信号帯域拡張装置の構成において、雑音信号生成回路8の代わりに、オーバーサンプリング型低域通過フィルタ1からのディジタルオーディオ信号に基づいてランダム雑音信号を発生する量子化雑音生成回路12を備える。
図17に実施の形態1ないし3に示したオーディオ信号帯域拡張装置を備えた音声再生システムの構成例を示す。
(1)高調波生成回路174により生成される高調波は、奇数次高調波成分のみである。
(2)生成される高調波成分の各次数のレベルが固定である。
図1は、本発明の実施の形態1におけるオーディオ信号帯域拡張装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態のオーディオ信号帯域拡張装置100aは、入力端子T1と出力端子T2との間に挿入されるディジタル信号処理回路である。オーディオ信号帯域拡張装置100aは、オーバーサンプリング型低域通過フィルタ1と、レベル変化器15と、加算器2と、高調波生成回路3と、ディジタル帯域通過フィルタ4と、可変増幅器5とを備える。ディジタル帯域通過フィルタ4は、縦続接続されたディジタル高域通過フィルタ6及び1/f特性フィルタ7を含む。
図1において、ディジタルオーディオ信号が入力端子T1を介してオーバーサンプリング型低域通過フィルタ1に入力される。このディジタルオーディオ信号は、例えばコンパクトディスク(CD)から再生された信号であり、このとき、その再生信号は、サンプリング周波数fs=44.1kHzと、語長=16ビットとを有する信号である。
vout=−Rg・io
io=ipp−ip
ip=K(μ・vgk+vpk)3/2
vgk=vin−vk
vpk=vp−vk
vk=1/Ck・∫icdt
ip=ir+ic
vk=Rk・ir
vp=Vpp−Rp・ipp
vp=1/Co・∫iodt+Rg・io
[定数例]
Rp=220kΩ
Rk=3.5kΩ
Rg=200kΩ
Ck=2.1μF
Co=0.006μF
Vpp=360V
[12AX7]
K=1.73×10−6
μ=83.5
(1)低域側のカットオフ周波数fLC=概略fs/4
(2)低域側の遮断特性は周波数fs/4で80dB以上の減衰量。その減衰量は、原音の量子化数に基づくSN比近辺となる。例えば原音の量子化数が16ビットであれば、理論的なSN比は98dBとなるので、減衰量は80〜100dB以上となるのが好ましい。ここで、低域側の遮断特性が緩やかなほど、ソフトな音質となる一方、低域側の遮断特性が急峻なほど、シャープな音質傾向となる。後者の場合、原音の音質傾向を損なうことなく、帯域拡張の効果が出る。従って、ディジタル低域通過フィルタ7の上記低域側の遮断特性を、外部のコントローラからユーザの指示信号に従って例えば上記の2つの特性の間で選択的に変化できるように切り換え可能にするようにしてもよい。
(3)高域側のカットオフ周波数fHC=概略fs/2
(4)高域側の遮断特性は−6dB/oct(図6参照)
図8は、本発明に係る実施の形態2のオーディオ信号帯域拡張装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態のオーディオ信号帯域拡張装置100bは、オーバーサンプリング型低域通過フィルタ1と、加算器2と、高調波生成回路3と、ディジタル帯域通過フィルタ4と、可変増幅器5とを備える。さらにオーディオ信号帯域拡張装置100bは、原音に無相関な雑音信号を発生する雑音信号生成回路8と、雑音信号生成回路8の出力を可変する可変増幅器9と、可変増幅器5と可変増幅器9の出力を加算する加算器10と、レベル検出器11とを備える。オーバーサンプリング型低域通過フィルタ1と、加算器2と、高調波生成回路3と、ディジタル帯域通過フィルタ4と、可変増幅器5の機能、動作は実施の形態1で説明したとおりである。
(1)32ビットカウンタ71から取り出すPN系列ノイズ信号の8ビットのビット位置を互いに異ならせる。すなわち、PN系列ノイズ信号発生回路60−1では最下位8ビットから8ビットのPN系列ノイズ信号を取り出し、PN系列ノイズ信号発生回路60−2では最下位8ビットより直上の8ビットからPN系列ノイズ信号を取り出す。他のPN系列ノイズ信号発生回路60−nについても、同様にしてPN系列ノイズ信号を取り出す。;
(2)排他的論理和ゲート72に入力する1ビットデータを取り出す32ビットカウンタ71のビット位置を各PN系列ノイズ信号発生回路60−nで互いに異ならせる。;又は、
(3)図10に示した例と、上記(1)の変形例と、上記(2)の変形例とのうち少なくとも2つを組み合わせる。
図15は、本発明に係る実施の形態3のオーディオ信号帯域拡張装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態のオーディオ信号帯域拡張装置100cは、図8のオーディオ信号帯域拡張装置の構成において、雑音信号生成回路8の代わりに、オーバーサンプリング型低域通過フィルタ1からのディジタルオーディオ信号に基づいてランダム雑音信号を発生する量子化雑音生成回路12を備える。
図17に実施の形態1ないし3に示したオーディオ信号帯域拡張装置を備えた音声再生システムの構成例を示す。
2,10 加算器
3 高調波生成回路
4 ディジタル帯域通過フィルタ
5,9 可変増幅器
6 ディジタル高域通過フィルタ
7 1/f特性フィルタ
8 雑音信号生成回路
11 レベル検出器
12 量子化雑音生成回路
80 1次のデルタシグマ変調型量子化器
81 減算器
82 量子化器
83 減算器
84 遅延回路
100a〜100c オーディオ信号帯域拡張装置
120、125 音声再生装置
T1 入力端子
T2 出力端子
Claims (11)
- オーディオ信号の帯域を拡張する装置であって、
所定の帯域を有するオーディオ信号を入力する手段と、
前記入力したオーディオ信号に基づいて高調波信号を生成する高調波生成手段と、
前記高調波生成手段により生成された高調波信号を、前記入力したオーディオ信号に加算する加算手段とを備え、
前記高調波生成手段は、所定の増幅器または構成部品の入出力特性をシミュレートして、前記入力したオーディオ信号から前記高調波信号を生成する、
ことを特徴とする帯域拡張装置。 - 前記高調波生成手段は、前記入力したオーディオ信号を前記所定の増幅器に入力した時の出力信号を、前記所定の増幅器を構成する増幅デバイスの小信号パラメータを用いて算出することで高調波信号を生成する、ことを特徴とする請求項1記載の帯域拡張装置。
- 前記高調波生成手段により生成した高調波信号における所定の帯域の信号成分を通過させる帯域通過フィルタをさらに備え、
前記加算手段は、前記帯域通過フィルタにより帯域通過濾波された高調波信号を、前記入力したオーディオ信号に加算する、ことを特徴とする請求項1記載の帯域拡張装置。 - 前記高調波生成手段の前段に、前記入力したオーディオ信号の信号レベルを変化させるレベル変化手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1記載の帯域拡張装置。
- 雑音信号を生成する雑音信号生成手段をさらに備え、
前記加算手段は、前記生成した高調波信号及び前記生成した雑音信号を、前記入力したオーディオ信号に加算する、ことを特徴とする請求項1記載の帯域拡張装置。 - 前記雑音信号生成手段は、前記入力したオーディオ信号と無相関な雑音信号を生成する、ことを特徴とする請求項5記載の帯域拡張装置。
- 前記雑音信号生成手段は、前記供給されたオーディオ信号に基づき、再量子化時に発生する量子化雑音を生成する、ことを特徴とする請求項5記載の帯域拡張装置。
- 前記生成した雑音信号のレベルを、前記入力したオーディオ信号のレベルに応じて変化させることを特徴とする請求項5記載の帯域拡張装置。
- 前記所定の増幅器は真空管増幅器である、ことを特徴とする請求項1記載の帯域拡張装置。
- 音声情報が記録された記録媒体からオーディオ信号を再生する信号再生手段と、
前記信号再生手段により再生されたオーディオ信号の帯域を拡張する請求項1記載の帯域拡張装置と、
前記帯域拡張装置から出力された、帯域が拡張されたオーディオ信号を増幅する増幅手段とを備えた
ことを特徴とする音声再生装置。 - オーディオ信号の帯域を拡張する方法であって、
所定の帯域を有するオーディオ信号を入力し、
所定の増幅器または構成部品の入出力特性をシミュレートして、前記入力したオーディオ信号から高調波信号を生成し、
前記高調波生成手段により生成された高調波信号を、前記入力したオーディオ信号に加算する、
ことを特徴とする帯域拡張方法。
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JP2005167956 | 2005-06-08 | ||
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PCT/JP2006/309561 WO2006132054A1 (ja) | 2005-06-08 | 2006-05-12 | オーディオ信号の帯域を拡張するための装置及び方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPWO2006132054A1 true JPWO2006132054A1 (ja) | 2009-01-08 |
JP5237637B2 JP5237637B2 (ja) | 2013-07-17 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007520046A Active JP5237637B2 (ja) | 2005-06-08 | 2006-05-12 | オーディオ信号の帯域を拡張するための装置及び方法 |
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DE (1) | DE602006019723D1 (ja) |
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FR3017484A1 (fr) * | 2014-02-07 | 2015-08-14 | Orange | Extension amelioree de bande de frequence dans un decodeur de signaux audiofrequences |
DE102016103995B4 (de) * | 2016-03-04 | 2018-03-01 | Infineon Technologies Ag | Spektral geformtes Zufallssignal |
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