JPWO2016199596A1 - 信号処理装置、信号処理方法、およびプログラム - Google Patents

信号処理装置、信号処理方法、およびプログラム Download PDF

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Abstract

本技術は、簡単な構成で、サンプリング周波数の異なる複数のDSD信号の切り替えを行うことができるようにする信号処理装置、信号処理方法、およびプログラムに関する。取得部は、１つのオーディオ信号に対して複数のサンプリング周波数でデルタシグマ変調して得られた複数のデジタルオーディオ信号のなかから選択された、所定のサンプリング周波数のデジタルオーディオ信号を取得する。補間部は、取得したデジタルオーディオ信号のサンプリング周波数が、デルタシグマ復調器の動作クロックより低い周波数のとき、取得したデジタルオーディオ信号に対して前置補間処理を行う。本技術は、例えば、信号処理装置等に適用できる。

Description

本技術は、信号処理装置、信号処理方法、およびプログラムに関し、特に、簡単な構成で、サンプリング周波数の異なる複数のDSD信号の切り替えを行うことができるようにする信号処理装置、信号処理方法、およびプログラムに関する。
近年、音楽用CD（CD-DA）を超える音質のオーディオデータであるハイレゾリューション音源による音楽配信が行われるようになってきている。
1bit信号でデルタシグマ変調されたデジタル信号（以下、DSD(Direct Stream Digital)信号ともいう。)を用いた音楽配信では、スーパーオーディオCD(SACD)で用いられているCDのサンプリング周波数44.1kHzの64倍のDSD信号（64DSD信号）だけでなく、128倍のDSD信号（128DSD信号）や、256倍のDSD信号（256DSD信号）の配信も実験的に行われている。
DSD信号は、サンプリング周波数がPCM(Pulse Code Modulation)信号よりも高いため、ストリーミング配信を行う場合の通信容量はPCM信号と比較して大きくなる。例えば、ステレオ（２チャンネル）の信号で１フレームを３秒としたときの64DSD信号のデータ容量は、2.8Mbit／フレーム程度になる。
一方で、例えば、MPEG-DASH（Moving Picture Experts Group - Dynamic Adaptive Streaming over HTTP）のように、同一コンテンツを異なるビットレートで表現した複数の符号化データをコンテンツサーバに格納しておき、クライアント装置が、ネットワークの通信容量に応じて複数の符号化データのなかから、所望の符号化データをストリーミング受信する技術がある（例えば、非特許文献１）。
DSD信号を用いた音楽配信においても、MPEG-DASHのようなストリーミング方式を用いることで、同一コンテンツで異なるビットレートの信号、例えば、64DSD信号、128DSD信号、256DSD信号のなかから、通信回線容量に合わせて、より良い品質のDSD信号を動的に選択視聴することが可能になる。
サンプリング周波数の異なる複数のDSD信号のなかから所望の一つを選択して切り替える際に、スムーズに切り替えるようにするための手法が、例えば、特許文献１で提案されている。
特開平１０−５１３１１号公報
ISO/IEC 23009-1:2012 Information technology Dynamic adaptive streaming over HTTP (DASH)
しかしながら、特許文献１の手法は、切り替え時に一度PCM信号に変換し、クロスフェードをかけることで切り替え、再度デルタシグマ変調する方式であり、デルタシグマ変調されたデジタル信号をそのまま扱うことができない。また、信号処理が重いため、一般的な組み込み系CPUで処理することは難しい。さらに、クロスフェードによる遅延も発生する。
本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で、サンプリング周波数の異なる複数のDSD信号の切り替えを行うことができるようにするものである。
本技術の一側面の信号処理装置は、１つのオーディオ信号に対して複数のサンプリング周波数でデルタシグマ変調して得られた複数のデジタルオーディオ信号のなかから選択された、所定のサンプリング周波数の前記デジタルオーディオ信号を取得する取得部と、取得した前記デジタルオーディオ信号のサンプリング周波数が、デルタシグマ復調器の動作クロックより低い周波数のとき、取得した前記デジタルオーディオ信号に対して前置補間処理を行う補間部とを備える。
本技術の一側面の信号処理方法は、信号処理装置が、１つのオーディオ信号に対して複数のサンプリング周波数でデルタシグマ変調して得られた複数のデジタルオーディオ信号のなかから選択された、所定のサンプリング周波数の前記デジタルオーディオ信号を取得し、取得した前記デジタルオーディオ信号のサンプリング周波数が、デルタシグマ復調器の動作クロックより低い周波数のとき、取得した前記デジタルオーディオ信号に対して前置補間処理を行うステップを含む。
本技術の一側面のプログラムは、コンピュータに、１つのオーディオ信号に対して複数のサンプリング周波数でデルタシグマ変調して得られた複数のデジタルオーディオ信号のなかから選択された、所定のサンプリング周波数の前記デジタルオーディオ信号を取得し、取得した前記デジタルオーディオ信号のサンプリング周波数が、デルタシグマ復調器の動作クロックより低い周波数のとき、取得した前記デジタルオーディオ信号に対して前置補間処理を行うステップを含む処理を実行させるためのものである。
本技術の一側面においては、１つのオーディオ信号に対して複数のサンプリング周波数でデルタシグマ変調して得られた複数のデジタルオーディオ信号のなかから選択された、所定のサンプリング周波数の前記デジタルオーディオ信号が取得され、取得された前記デジタルオーディオ信号のサンプリング周波数が、デルタシグマ復調器の動作クロックより低い周波数のとき、取得した前記デジタルオーディオ信号に対して前置補間処理が行われる。
プログラムは、伝送媒体を介して伝送することにより、又は、記録媒体に記録して、提供することができる。
信号処理装置は、独立した装置であっても良いし、１つの装置を構成している内部ブロックであっても良い。
本技術の一側面によれば、簡単な構成で、サンプリング周波数の異なる複数のDSD信号の切り替えを行うことができる。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
本技術を適用した再生システムの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。 補間処理を説明する図である。 補間処理を説明する図である。 再生処理を説明するフローチャートである。 ビットレート選択制御処理を説明するフローチャートである。 DSD信号の特徴について説明する図である。 前値補間処理後の128DSD信号の周波数特性を示す図である。 前値補間処理後の64DSD信号の周波数特性を示す図である。 オーディオデータがPCMデータである場合について説明する図である。 前置補間処理後のPCM信号の周波数特性を示す図である。 本技術を適用したコンピュータの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
＜再生システムの構成例＞
図１は、本技術を適用した再生システムの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
図１の再生システム１は、再生装置１１とサーバ装置１２を少なくとも含み、再生装置１１がサーバ装置１２に格納されているオーディオデータを取得して再生するシステムである。
サーバ装置１２には、マイクロホン２１で収音した１つの音源（コンテンツ）を、異なるサンプリング周波数でAD変換した複数のオーディオデータが格納されている。
具体的には、マイクロホン２１によって収音された所定の音源（例えば、コンテンツA）のオーディオ信号が、増幅器（AMP）２２によって増幅され、複数のデルタシグマ（△Σ）変調器２３に供給される。デルタシグマ変調器２３は、デルタシグマ変調により、入力されたアナログのオーディオ信号をデジタル信号に変換（AD変換）する。
複数のデルタシグマ変調器２３それぞれは、デルタシグマ変調する場合のサンプリング周波数が異なる。
例えば、デルタシグマ変調器２３Aは、入力されたアナログのオーディオ信号を、CD(Compact Disc)のサンプリング周波数44.1kHzの256倍のサンプリング周波数でデルタシグマ変調し、その結果得られるDSD信号（以下、256DSDデータともいう。）をサーバ装置１２に記憶させる。
デルタシグマ変調器２３Bは、入力されたアナログのオーディオ信号を、CDのサンプリング周波数44.1kHzの128倍のサンプリング周波数でデルタシグマ変調し、その結果得られるDSD信号（以下、128DSDデータともいう。）をサーバ装置１２に記憶させる。
デルタシグマ変調器２３Cは、入力されたアナログのオーディオ信号を、CDのサンプリング周波数44.1kHzの64倍のサンプリング周波数でデルタシグマ変調し、その結果得られるDSD信号（以下、64DSDデータともいう。）をサーバ装置１２に記憶させる。
デルタシグマ変調器２３A乃至２３Cそれぞれのサンプリング周波数は、CDのサンプリング周波数44.1kHzを基本周波数ｆbとすると、基本周波数ｆbの２のべき乗で計算される周波数となっている。なお、デルタシグマ変調器２３A乃至２３Cそれぞれのサンプリング周波数は、互いに、２のべき乗の関係、即ち、２のべき乗倍または２のべき乗分の１の関係にある周波数となっていればよく、基本周波数ｆbがCDのサンプリング周波数に相当する44.1kHzである必要はない。
デルタシグマ変調器２３A乃至２３Cそれぞれは、AD変換する際、１つのクロック信号CLK1を基準に、デルタシグマ変調器２３A乃至２３Cそれぞれが同期してAD変換を行う。例えば、デルタシグマ変調器２３Cが、自ら生成したクロック信号CLK1をデルタシグマ変調器２３Aと２３Bへ供給し、デルタシグマ変調器２３A乃至２３Cそれぞれは、デルタシグマ変調器２３Cが生成したクロック信号CLK1に基づいてAD変換を行う。
サーバ装置１２には、以上のような、１つの音源（コンテンツ）から生成された、サンプリング周波数が異なる複数のオーディオデータが格納されている。
再生装置１１は、後述するように、サーバ装置１２へアクセスする際のネットワーク２４の通信容量に合わせて、同一コンテンツのサンプリング周波数が異なる複数のオーディオデータ、即ち、256DSDデータ、128DSDデータ、及び、64DSDデータのなかから、いずれか１つを選択して取得し、再生する。
同一コンテンツを異なるビットレートで表現した複数の符号化データをコンテンツサーバに格納しておき、クライアント装置が、格納された複数の符号化データのなかから、ネットワークの通信容量に応じて、所望の符号化データをストリーミング受信する方式の規格として、MPEG-DASH（Moving Picture Experts Group - Dynamic Adaptive Streaming over HTTP）がある。
サーバ装置１２は、このMPEG-DASHの規格に準拠した形式により、１つのコンテンツに対してサンプリング周波数の異なる複数のオーディオデータを格納している。
MPEG-DASHは、MPD(Media Presentation Description)と呼ばれるメタファイルと、そこに記述されるチャンク化されたオーディオ、ビデオ、又は字幕等のメディアデータのアドレス(URL：Uniform Resource Locator)に従い、ストリーミングデータを取得して再生するものである。
本実施の形態では、チャンク化されたオーディオデータとして、例えば、１フレーム３秒の音源をファイル（セグメントファイル）単位とするオーディオデータが、サーバ装置１２に格納されている。
なお、本実施の形態では、１つの音源（コンテンツ）に対して、256DSDデータ、128DSDデータ、及び、64DSDデータの３種類のサンプリング周波数のDSDデータが、サーバ装置１２に格納されているものとして説明するが、１つの音源（コンテンツ）に対して作成するDSDデータのサンプリング周波数の種類は、３種類に限らず、２種類でも、４種類以上でもよい。
また、サーバ装置１２には、コンテンツA、コンテンツB、コンテンツC、・・・・など、複数のコンテンツそれぞれに対して、サンプリング周波数の異なる複数のDSDデータが格納されている。
再生装置１１は、制御部３１、通信部３２、補間部３３、クロック供給部３４、デルタシグマ復調器３５、アナログLPF３６、パワーアンプ３７、及びスピーカ３８により構成されている。
制御部３１は、不図示の操作部において、サーバ装置１２に格納されている所定コンテンツの再生がユーザによって指示されたとき、再生指示されたコンテンツに対応する複数のDSDデータ（サンプリング周波数が異なる複数のDSDデータ）のなかから、ネットワーク２４の通信容量に合わせて、いずれか１つのDSDデータを選択し、通信部３２を介して、サーバ装置１２に要求する。
また、制御部３１は、サーバ装置１２に要求したDSDデータのサンプリング周波数を表すサンプリング周波数情報を補間部３３に供給する。
通信部３２は、制御部３１の制御にしたがい、所定のサンプリング周波数のDSDデータを要求するリクエストをサーバ装置１２に送信する。また、通信部３２は、リクエストに応じてサーバ装置１２から送信されてくるDSDデータを受信し、補間部３３に供給する。通信部３２は、コンテンツのストリーミングデータとして、DSDデータをMPEG-DASHに従って取得する場合、MPDファイルを先に取得し、取得したMPDファイルに基づくサーバ装置１２の所定アドレスにアクセスすることにより、所望のサンプリング周波数のDSDデータを取得する。
補間部３３は、制御部３１から供給されるサンプリング周波数情報に基づいて、通信部３２から供給されるDSDデータに対して、必要に応じて補間処理を実行し、補間処理後のDSDデータを、デルタシグマ復調器３５に供給する。
図２を参照して、補間部３３が行う補間処理を説明する。
補間部３３は、サーバ装置１２から取得可能な、サンプリング周波数が異なる複数のDSDデータのうち、サンプリング周波数が最も高いDSDデータ（以下、最高ビットレートのDSDデータという。）に合わせるように、通信部３２から供給されたDSDデータを前置補間する。
例えば、サーバ装置１２に格納されている所定期間の256DSDデータが、図２に示されるように「0010101001101010」の16ビットで表される場合、128DSDデータは、例えば「01101010」のような8ビットデータで表され、64DSDデータは、例えば「0110」のような4ビットデータで表される。なお、図２に示した256DSDデータ、128DSDデータ、及び128DSDデータは、ビット数の違いを説明するものであり、同一のオーディオ信号をデジタル化したデータではない。
補間部３３は、通信部３２から供給されるDSDデータが、最高ビットレートのDSDデータ以外のDSDデータである場合に、通信部３２から供給されたDSDデータを、最高ビットレートのDSDデータのデータ長となるように補間する。
具体的には、通信部３２から供給されたDSDデータが128DSDデータである場合、そのデータ長は、最高ビットレートのDSDデータ（256DSDデータ）の１／２であるから、補間部３３は、通信部３２から供給された128DSDデータの各ビット値を２回ずつ出力する。
また、通信部３２から供給されたDSDデータが64DSDデータである場合、そのデータ長は、最高ビットレートのDSDデータ（256DSDデータ）の１／４であるから、補間部３３は、通信部３２から供給された128DSDデータの各ビット値を４回ずつ出力する。
以上のように、補間部３３は、通信部３２から供給されたDSDデータを、最高ビットレートのDSDデータとの比率で前置補間して、デルタシグマ復調器３５に出力する。通信部３２から供給されたDSDデータが最高ビットレートのDSDデータである場合には、補間部３３は、供給されたDSDデータをそのまま出力する。
なお、補間部３３は、サンプリング周波数の異なる複数のDSDデータのAD変換処理（デルタシグマ復調処理）を、ソフトウェア実装により実現する場合には必要となるが、ハードウェアにより実現する場合には不要となる。
DSDデータのAD変換処理をハードウェア実装により実現する場合、選択して受信したDSDデータの信号は、図３に示されるように、次の値が受信されるまで同一データがホールドされる信号となっている。そのため、デルタシグマ復調器３５は、選択して受信したDSDデータの信号を、そのまま最高ビットレートのDSDデータ（256DSDデータ）に対応するクロック信号CLK2に基づいてデルタシグマ復調処理すればよい。この場合、デルタシグマ復調器３５は、同一データがホールドされた信号を、256DSDデータの場合の１回に対して、64DSDデータであれば４回、128DSDデータであれば２回、読むことになる。
換言すれば、AD変換処理をハードウェア実装により実現する場合、選択してDSDデータの信号を受信し、デルタシグマ復調器３５へ供給する通信部３２が、受信したDSDデータを最高ビットレートのDSDデータに合わせる前置補間を行う補間部３３としても機能する。
図１に戻り、クロック供給部３４は、最高ビットレートのDSDデータに対応したクロック信号CLK2をデルタシグマ復調器３５に供給する。本実施の形態では、クロック供給部３４は、256DSDデータのビットレートに対応するクロック信号CLK2を生成し、デルタシグマ復調器３５に供給する。256DSDデータのビットレートに対応するクロック信号CLK2のクロック周波数は、約11.2MHzとなる。
デルタシグマ復調器３５は、補間部３３から供給される256DSDデータ、128DSDデータ、または64DSDデータを、クロック供給部３４から供給されるクロック信号CLK2を用いて復調（デルタシグマ復調）し、復調結果をアナログLPF３６に供給する。補間部３３から供給されるDSDデータは、256DSDデータ、128DSDデータ、または64DSDデータのいずれであっても、補間部３３により256DSDデータのデータ長に変換されたデータとなっている。デルタシグマ復調器３５は、例えば、FIR（finite impulse response）のデジタルフィルタで構成することができる。
アナログLPF（low pass filter）３６は、高周波成分を除去するフィルタ処理を施し、フィルタ処理後の信号をパワーアンプ３７に出力する。
パワーアンプ３７は、アナログLPF３６から出力されるアナログのオーディオ信号を増幅して、スピーカ３８に出力する。スピーカ３８は、パワーアンプ３７から供給されるオーディオ信号を音として出力する。
図１に示したシステム構成では、サーバ装置１２に格納されたコンテンツデータを選択制御して受信するクライアント側の装置構成として、アナログLPF３６、パワーアンプ３７、スピーカ３８などのアナログ出力部も含む構成としているが、アナログ出力部は、デルタシグマ復調処理部と分けて構成してもよい。換言すれば、クライアント側の装置構成として、図１の再生装置１１を、サーバ装置１２に格納されたコンテンツデータを選択制御して受信し、デルタシグマ復調処理する信号処理装置と、その信号処理装置の出力信号に基づいて音を出力するアナログ出力装置とに分けた構成とすることができる。
＜再生処理＞
次に、図４のフローチャートを参照して、再生装置１１による再生処理について説明する。図４の処理は、例えば、再生装置１１の操作部において、サーバ装置１２に格納されている所定コンテンツの再生がユーザによって指示されたとき実行される。
初めに、ステップＳ１において、制御部３１は、再生指示されたコンテンツのDSDデータであって、サンプリング周波数が異なる複数のDSDデータのなかから、取得するDSDデータを決定し、通信部３２に取得を指示する。また、制御部３１は、取得するDSDデータのサンプリング周波数情報を補間部３３に供給する。
後述するように、ステップＳ１の処理は繰り返し実行されるが、ステップＳ１の初回の処理では、制御部３１は、予め定めたサンプリング周波数のDSDデータを、取得するDSDデータとして決定する。そして、ステップＳ１の２回目以降の処理では、図５を参照して後述するビットレート選択制御処理に基づいて、取得するDSDデータが決定される。
ステップＳ２において、通信部３２は、制御部３１の制御にしたがい、所定のサンプリング周波数のDSDデータを要求するリクエストをサーバ装置１２に送信する。また、通信部３２は、要求に応じてサーバ装置１２から送信されてくるDSDデータを受信（取得）し、補間部３３に供給する。
ステップＳ３において、補間部３３は、制御部３１から供給されたDSDデータのサンプリング周波数情報に基づいて、通信部３２が受信したDSDデータが、最高ビットレートのDSDデータであるかを判定する。
ステップＳ３で、受信したDSDデータが最高ビットレートのDSDデータではないと判定された場合、処理はステップＳ４に進み、補間部３３は、通信部３２から供給されたDSDデータを、前置補間により、最高ビットレートのDSDデータのデータ長に補間する。
ステップＳ３で、受信したDSDデータが最高ビットレートのDSDデータであると判定された場合、処理はステップＳ５に進み、補間部３３は、通信部３２から供給されたDSDデータを、そのまま出力する。
ステップＳ６において、デルタシグマ復調器３５は、補間部３３から供給されたDSDデータを、クロック供給部３４から供給されたクロック信号CLK2を用いてデルタシグマ復調する。復調結果は、アナログLPF３６に供給される。
ステップＳ７において、スピーカ３８は、アナログLPF３６により高域成分が除去され、パワーアンプ３７によって電力増幅されたアナログのオーディオ信号に基づく音を出力する。
上述したステップＳ１乃至Ｓ７の処理は、例えば、１フレーム３秒の音源に相当するセグメントファイル単位で繰り返し実行される。
＜ビットレート選択制御処理＞
次に、図５のフローチャートを参照して、図４のステップＳ１の一部として実行されるビットレート選択制御処理について説明する。
初めに、ステップＳ３１において、制御部３１は、サーバ装置１２からDSDデータを取得した際のネットワーク２４の通信容量を推定する。
ステップＳ３２において、制御部３１は、取得するDSDデータのビットレートを変更するかを判定する。例えば、制御部３１は、サンプリング周波数が異なる複数のオーディオデータ、即ち、256DSDデータ、128DSDデータ、及び、64DSDデータのそれぞれについて、ネットワーク２４の通信容量の閾値を設定しておき、いま受信しているビットレートのDSDデータに対応する通信容量の閾値と、ステップＳ３１の処理により推定された通信容量とを比較することにより、取得するDSDデータのビットレートを変更するかを判定する。
ステップＳ３２で、取得するDSDデータのビットレートを変更しないと判定された場合、ビットレート選択制御処理は終了する。
一方、ステップＳ３２で、取得するDSDデータのビットレートを変更すると判定された場合、処理はステップＳ３３に進み、制御部３１は、取得するDSDデータを、異なるビットレートのDSDデータに変更し、通信部３２に取得を指示する。また、制御部３１は、変更後のDSDデータのサンプリング周波数情報を補間部３３に供給して、ビットレート選択制御処理を終了する。
再生装置１１は、上述したビットレート選択制御処理を、図４のステップＳ１の一部として実行する。これにより、ネットワーク２４の通信容量に合わせて、データ容量の異なるDSDデータを適宜切り替えて取得し、コンテンツの音として再生出力することができる。
＜再生装置によるデルタシグマ復調処理の説明＞
本実施の形態の再生装置１１は、サーバ装置１２に格納されている、同一コンテンツのビットレートの異なる複数のDSDデータのなかの、最高ビットレートのDSDデータに対応したクロック信号CLK2でデルタシグマ復調を実行するのみで、異なるビットレートのDSDデータを適宜切り替えて受信した場合であっても、コンテンツのスムーズな再生を可能とするものである。この簡潔な手法で、異なるビットレートのDSDデータを適宜切り替えても、コンテンツのスムーズな再生が可能である理由について以下で説明する。
初めに、図６を参照してDSD信号の特徴について説明する。図６は、64DSD信号の周波数特性を示す図である。
DSD信号は、デルタシグマ変調器の特性である、量子化ノイズが高域に押し出された特性をもっている。また、DSD信号はサンプリング周波数が高いため、その信号帯域は、64DSD信号の場合で１．２MHzの帯域がある。
一方、ハイレゾリューション音源のオーディオ信号と言っても、オーディオ信号の帯域は、せいぜい100kHzである。したがって、オーディオ信号の帯域は、図６に示すように、DSD信号全体の１．２MHzの帯域に対しては、DC付近のわずかな帯域に過ぎない。
図７は、128DSD信号に対して、256DSD信号にデータ長を合わせる前値補間処理を行った処理後の128DSD信号の周波数特性を示す図である。
前値補間処理を行った処理後の128DSD信号の周波数特性は、図７上側のグラフに示すように、アパーチャ効果により、ナイキスト周波数付近で特性が落ちる周波数特性となる。
しかしながら、オーディオ信号の帯域を上述したように100kHzまでとして、DSD信号全体のなかから、100kHzまでの帯域を拡大してみると、図７下側のグラフに示すように、その特性は約０．００５ｄBの低下しかない。約０．００５ｄBというレベルは、デルタシグマ復調器３５より後段のアナログ処理部で発生するアナログ特性のバラつきよりはるかに小さい。したがって、DSD信号の再生においては、ほとんど影響がないことがわかる。
また、図７のグラフの特性は一般的に前値補間した場合の特性であるが、128DSD信号を、256DSD信号同等に前値補間してアップサンプリングする場合は、周波数成分はそもそも図７上側のグラフの半分の帯域になる。
デルタシグマ変調は、図６に示したように、量子化ノイズが高域に大きく押し出されるため、再生装置１１では、アナログLPF３６を設け、後段のパワーアンプ３７やスピーカ３８を保護する構成が一般的である。アナログLPF３６は、100kHz程度以降の高周波成分をフィルタリングする。したがって、アナログLPF３６を有する点から言っても、100kHz以上の高域帯域の特性は、音出力に影響を及ぼすことはない。
図８は、64DSD信号に対して、256DSD信号にデータ長を合わせる前値補間処理を行った処理後の64DSD信号の周波数特性を示す図である。
前値補間処理を行った処理後の64DSD信号の周波数特性は、図８上側のグラフに示すように、ナイキスト周波数の半分の周波数付近で特性が落ちる周波数特性となる。
しかしながら、図７に示した128DSD信号の場合と同様に、100kHzまでの帯域を拡大してみると、図８下側のグラフに示すように、特性は約０．００２ｄBの低下しかない。したがって、この約０．００２ｄBというレベルは、デルタシグマ復調器３５より後段のアナログ処理部で発生するアナログ特性のバラつきよりはるかに小さい。
また、図８のグラフの特性は一般的に前値補間した場合の特性であるが、64DSD信号を、256DSD信号同等に前値補間してアップサンプリングする場合は、周波数成分はそもそも図８上側のグラフの１／４の帯域になる。
また、アナログLPF３６により、100kHz程度以降の高周波成分が除去される点も、上述した128DSD信号における場合と同様であり、100kHz以上の高域帯域の特性は、音出力に影響を及ぼすことはない。
以上より、64DSD信号及び128DSD信号のいずれにおいても、256DSD信号同等に前値補間したDSD信号の、人間の可聴帯域における信号劣化は無視できるレベルである。したがって、サンプリング周波数の異なるDSD信号を適宜切り替えたとしても、ノイズは発生しない。即ち、サンプリング周波数の異なるDSD信号を適宜切り替えたとしても、連続性をもったまま再生することができ、コンテンツのスムーズな再生が可能となる。
＜PCMのオーディオデータとの比較＞
次に、比較のため、PCMのオーディオデータに対して同様の処理を行った場合について説明する。
図９に示されるように、サンプリング周波数が44.1kHzのPCMデータと、その２倍のサンプリング周波数88.2kHzのPCMデータ、及び、４倍のサンプリング周波数176.4kHzのPCMデータの３種類のPCMストリーミングデータを、ネットワーク２４の通信容量に応じて適宜選択し、PCMDAC７１が、選択入力されたPCMストリーミングデータを、最高周波数176.4kHzでDA変換する場合について説明する。
図１０は、図７及び図８で示した前置補間処理後のDSD信号の周波数特性と同様の、前置補間処理後のPCM信号の周波数特性を示している。
前置補間後のPCM信号においても、その周波数特性は、DSD信号と同様に、アパーチャ効果により、高域で低下する特性となる。ただし、PCM信号の場合は、サンプリング周波数がDSD信号と比較して低いため、通常のオーディオ信号の信号帯域である２０kHz以下でも無視できないレベル低下が発生する。従って、同一コンテンツのサンプリング周波数が異なるPCMデータを切り替えた場合に、それらが同期してAD変換された信号どうしであっても連続性が無くなりノイズを発生させる場合がある。また、オーディオ帯域の特性が信号によって異なるため切り替えた時の音質も変化してしまう。さらに、PCM信号のADCは、初段でデルタシグマ変調された信号をフィルタリングして生成する手法が一般的である。このADCのフィルタ特性の違いにより、サンプリング周波数が44.1kHz、88.2kHz、または、176.4kHzの信号ではディレイ値が異なる場合が多いので、信号を同期してAD変換したとしても、通常、正しく同時刻の信号にはならない。そのため、切替え前後で信号の連続性が維持できない。
以上のように、PCMのオーディオデータに対して同様の処理を行った場合には、コンテンツのスムーズな再生は出来ない。
これに対して、本技術を適用した再生装置１１によれば、１つのコンテンツ（同一コンテンツ）に対して予め用意された、サンプリング周波数の異なる複数のDSDデータのうちのサンプリング周波数が最も高いDSDデータ（最高ビットレートのDSDデータ）に合わせて、前置補間処理とデルタシグマ復調処理を行うだけで、サンプリング周波数の異なるDSDデータに切り替えたとしても、ノイズを発生させることがない。また、クロスフェード等による遅延も発生しない。
従って、簡単な構成で、サンプリング周波数の異なる複数のDSD信号の切り替えを行うことができる。
＜コンピュータへの適用例＞
上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行することもできるし、ソフトウェアにより実行することもできる。上述した一連の処理をソフトウェアにより実行する場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどが含まれる。
図１１は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウェアの構成例を示すブロック図である。
コンピュータにおいて、CPU１０１，ROM（Read Only Memory）１０２，RAM（Random Access Memory）１０３は、バス１０４により相互に接続されている。
バス１０４には、さらに、入出力インタフェース１０５が接続されている。入出力インタフェース１０５には、入力部１０６、出力部１０７、記憶部１０８、通信部１０９、及びドライブ１１０が接続されている。
入力部１０６は、キーボード、マウス、マイクロホンなどよりなる。出力部１０７は、ディスプレイ、スピーカなどよりなる。記憶部１０８は、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる。通信部１０９は、ネットワークインタフェースなどよりなる。ドライブ１１０は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブル記録媒体１１１を駆動する。
以上のように構成されるコンピュータでは、CPU１０１が、例えば、記憶部１０８に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース１０５及びバス１０４を介して、RAM１０３にロードして実行することにより、上述したビットレート選択制御処理やデルタシグマ復調処理などの処理が行われる。
コンピュータでは、プログラムは、リムーバブル記録媒体１１１をドライブ１１０に装着することにより、入出力インタフェース１０５を介して、記憶部１０８にインストールすることができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部１０９で受信し、記憶部１０８にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM１０２や記憶部１０８に、あらかじめインストールしておくことができる。
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
上述した実施の形態では、サンプリング周波数の異なる複数のDSDデータの送受信方式として、MPEG-DASHの規格に準拠した方式を採用したが、勿論、その他の方式を採用してもよい。
また、上述した実施の形態では、サーバ装置１２に格納されたサンプリング周波数の異なる複数のDSDデータは、同期して生成されたデータであるとして説明した。しかし、同期していないことにより、仮にノイズが発生したとしても、そのノイズは人間の可聴帯域で無視できるレベルであると考えられるため、サンプリング周波数が同一であれば、必ずしも同期している必要はない。
上述した実施の形態では、デルタシグマ復調器３５の動作クロックを最高ビットレートに対応するクロック周波数で統一的に動作させるようにしたが、最高ビットレートより低いビットレートのDSDデータをデルタシグマ復調する場合は、デルタシグマ復調器３５の動作クロックを１／２、１／４に下げて復調処理を行うこともできる。この場合、補間部３３は、入力されたDSDデータを前置補間せずに、そのままデルタシグマ復調器３５に出力する。
また、デルタシグマ復調器３５は、消費電力の低減を目的として、動作クロックを下げて動作する場合もある。
本技術を適用した構成として、１つの機能をネットワークを介して複数の装置で分担、共同して処理するクラウドコンピューティングの構成をとることができる。
上述のフローチャートで説明した各ステップは、１つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。さらに、１つのステップに複数の処理が含まれる場合には、その１つのステップに含まれる複数の処理は、１つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。
本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、本明細書に記載されたもの以外の効果があってもよい。
本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
１つのオーディオ信号に対して複数のサンプリング周波数でデルタシグマ変調して得られた複数のデジタルオーディオ信号のなかから選択された、所定のサンプリング周波数の前記デジタルオーディオ信号を取得する取得部と、
取得した前記デジタルオーディオ信号のサンプリング周波数が、デルタシグマ復調器の動作クロックより低い周波数のとき、取得した前記デジタルオーディオ信号に対して前置補間処理を行う補間部と
を備える信号処理装置。
（２）
前記複数のサンプリング周波数それぞれは、前記複数のサンプリング周波数の他のサンプリング周波数に対し、２のべき乗の関係にある周波数である
前記（１）に記載の信号処理装置。
（３）
前記複数のサンプリング周波数のなかの最高サンプリング周波数に対応する動作クロックでデルタシグマ復調する前記デルタシグマ復調器をさらに備える
前記（１）または（２）に記載の信号処理装置。
（４）
前記補間部は、取得した前記デジタルオーディオ信号のサンプリング周波数と、前記複数のサンプリング周波数のなかの最高サンプリング周波数との比率で、取得した前記デジタルオーディオ信号に対して前置補間処理を行う
前記（１）乃至（３）のいずれかに記載の信号処理装置。
（５）
前記取得部は、MPEG-DASHの規格に準拠した前記デジタルオーディオ信号を取得する
前記（１）乃至（４）のいずれかに記載の信号処理装置。
（６）
前記取得部が取得する前記デジタルオーディオ信号を、サンプリング周波数が異なる前記複数のデジタルオーディオ信号のなかから、ネットワークの通信容量に応じて決定する取得制御部をさらに備える
前記（１）乃至（５）のいずれかに記載の信号処理装置。
（７）
信号処理装置が、
１つのオーディオ信号に対して複数のサンプリング周波数でデルタシグマ変調して得られた複数のデジタルオーディオ信号のなかから選択された、所定のサンプリング周波数の前記デジタルオーディオ信号を取得し、
取得した前記デジタルオーディオ信号のサンプリング周波数が、デルタシグマ復調器の動作クロックより低い周波数のとき、取得した前記デジタルオーディオ信号に対して前置補間処理を行う
ステップを含む信号処理方法。
（８）
コンピュータに、
１つのオーディオ信号に対して複数のサンプリング周波数でデルタシグマ変調して得られた複数のデジタルオーディオ信号のなかから選択された、所定のサンプリング周波数の前記デジタルオーディオ信号を取得し、
取得した前記デジタルオーディオ信号のサンプリング周波数が、デルタシグマ復調器の動作クロックより低い周波数のとき、取得した前記デジタルオーディオ信号に対して前置補間処理を行う
ステップを含む処理を実行させるためのプログラム。
１ 再生システム， １１ 再生装置， １２ サーバ装置， ３１ 制御部， ３２ 通信部， ３３ 補間部， ３４ クロック供給部， ３５ デルタシグマ（△Σ）復調器， １０１ CPU， １０２ ROM， １０３ RAM， １０６ 入力部， １０７ 出力部， １０８ 記憶部， １０９ 通信部， １１０ ドライブ

Claims (8)

  1. １つのオーディオ信号に対して複数のサンプリング周波数でデルタシグマ変調して得られた複数のデジタルオーディオ信号のなかから選択された、所定のサンプリング周波数の前記デジタルオーディオ信号を取得する取得部と、
    取得した前記デジタルオーディオ信号のサンプリング周波数が、デルタシグマ復調器の動作クロックより低い周波数のとき、取得した前記デジタルオーディオ信号に対して前置補間処理を行う補間部と
    を備える信号処理装置。
  2. 前記複数のサンプリング周波数それぞれは、前記複数のサンプリング周波数の他のサンプリング周波数に対し、２のべき乗の関係にある周波数である
    請求項１に記載の信号処理装置。
  3. 前記複数のサンプリング周波数のなかの最高サンプリング周波数に対応する動作クロックでデルタシグマ復調する前記デルタシグマ復調器をさらに備える
    請求項１に記載の信号処理装置。
  4. 前記補間部は、取得した前記デジタルオーディオ信号のサンプリング周波数と、前記複数のサンプリング周波数のなかの最高サンプリング周波数との比率で、取得した前記デジタルオーディオ信号に対して前置補間処理を行う
    請求項１に記載の信号処理装置。
  5. 前記取得部は、MPEG-DASHの規格に準拠した前記デジタルオーディオ信号を取得する
    請求項１に記載の信号処理装置。
  6. 前記取得部が取得する前記デジタルオーディオ信号を、サンプリング周波数が異なる前記複数のデジタルオーディオ信号のなかから、ネットワークの通信容量に応じて決定する取得制御部をさらに備える
    請求項１に記載の信号処理装置。
  7. 信号処理装置が、
    １つのオーディオ信号に対して複数のサンプリング周波数でデルタシグマ変調して得られた複数のデジタルオーディオ信号のなかから選択された、所定のサンプリング周波数の前記デジタルオーディオ信号を取得し、
    取得した前記デジタルオーディオ信号のサンプリング周波数が、デルタシグマ復調器の動作クロックより低い周波数のとき、取得した前記デジタルオーディオ信号に対して前置補間処理を行う
    ステップを含む信号処理方法。
  8. コンピュータに、
    １つのオーディオ信号に対して複数のサンプリング周波数でデルタシグマ変調して得られた複数のデジタルオーディオ信号のなかから選択された、所定のサンプリング周波数の前記デジタルオーディオ信号を取得し、
    取得した前記デジタルオーディオ信号のサンプリング周波数が、デルタシグマ復調器の動作クロックより低い周波数のとき、取得した前記デジタルオーディオ信号に対して前置補間処理を行う
    ステップを含む処理を実行させるためのプログラム。
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