KR20220066886A - 신호 처리 장치, 신호 처리 방법 및 프로그램 - Google Patents

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다카오 후쿠이
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소니그룹주식회사
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Abstract

복수의 음원의 신호가 혼합된 혼합음 신호에 대하여 음원 분리 처리를 적용하는 음원 분리부와, 음원 분리부에 의해 분리된 각각의 음원 분리 신호에 대하여 주파수 대역 확장 처리를 적용하는 대역 확장부를 갖는 신호 처리 장치이다.

Description

신호 처리 장치, 신호 처리 방법 및 프로그램
본 개시는, 신호 처리 장치, 신호 처리 방법 및 프로그램에 관한 것이다.
복수의 음원으로부터의 소리가 포함되는 혼합음 신호로부터, 목적으로 하는 음원의 소리 신호를 추출하는 음원 분리 기술이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1을 참조). 또한, 저역 성분의 신호로부터 고역 성분을 생성하고, 얻어진 고역 성분을 저역 성분의 신호에 가산함으로써, 더 넓은 주파수 대역의 신호를 생성하는 주파수 대역 확장(확대) 기술이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 2를 참조).
국제 공개 2018/047643호 국제 공개 2015/079946호
이 분야에서는, 적절한 주파수 대역 확장 처리 등이 행해질 것이 요망된다.
본 개시는, 적절한 주파수 대역 확장 처리 등이 행해지는 신호 처리 장치, 신호 처리 방법 및 프로그램을 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.
본 개시는, 예를 들어
복수의 음원의 신호가 혼합된 혼합음 신호에 대하여 음원 분리 처리를 적용하는 음원 분리부와,
음원 분리부에 의해 분리된 각각의 음원 분리 신호에 대하여 주파수 대역 확장 처리를 적용하는 대역 확장부
를 갖는 신호 처리 장치이다.
본 개시는, 예를 들어,
음원 분리부가, 복수의 음원의 신호가 혼합된 혼합음 신호에 대하여 음원 분리 처리를 적용하고,
대역 확장부가, 음원 분리부에 의해 분리된 각각의 음원 분리 신호에 대하여 주파수 대역 확장 처리를 적용하는
신호 처리 방법이다.
본 개시는, 예를 들어,
음원 분리부가, 복수의 음원의 신호가 혼합된 혼합음 신호에 대하여 음원 분리 처리를 적용하고,
대역 확장부가, 음원 분리부에 의해 분리된 각각의 음원 분리 신호에 대하여 주파수 대역 확장 처리를 적용하는
신호 처리 방법을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램이다.
도 1은 제1 실시 형태에 따른 신호 처리 장치의 구성예를 도시하는 블록도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 따른 대역 확장부의 동작예를 설명할 때에 참조되는 도면이다.
도 3은 제2 실시 형태에 따른 신호 처리 장치의 구성예를 설명할 때에 참조되는 도면이다.
도 4는 제2 실시 형태에 따른 신호 처리 장치에 있어서 행해지는 처리를 설명할 때에 참조되는 도면이다.
도 5는 제2 실시 형태에 따른 신호 처리 장치의 변형예를 설명할 때에 참조되는 도면이다.
도 6은 제3 실시 형태에 따른 신호 처리 장치의 구성예를 설명할 때에 참조되는 도면이다.
도 7은 제3 실시 형태에 따른 신호 처리 장치의 변형예를 설명할 때에 참조되는 도면이다.
도 8은 제3 실시 형태에 따른 신호 처리 장치의 변형예를 설명할 때에 참조되는 도면이다.
이하, 본 개시의 실시 형태 등에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.
<실시 형태에 있어서 고려해야 할 문제>
<제1 실시 형태>
<제2 실시 형태>
<제3 실시 형태>
<변형예>
이하에 설명하는 실시 형태 등은 본 개시의 적합한 구체예이며, 본 개시의 내용이 이들 실시 형태 등에 한정되는 것은 아니다.
<실시 형태에 있어서 고려해야 할 문제>
처음에, 본 개시의 이해를 용이하게 하기 위해, 실시 형태에 있어서 고려해야 할 문제에 대한 설명이 이루어진다. 상술한 바와 같이, 주파수 대역 확장 처리(이하, 대역 확장 처리라고 적절히, 약칭됨)가 행해지는 장치가 알려져 있다. 대역 제한된 음원의 대역을 확장할 때, 악기 등 음원의 종류에 따라 주파수 포락(스펙트럼 포락)이 다르므로, 정확하게 대역 확장 처리를 행하는 것이 곤란하였다. 예를 들어, 심벌, 퍼커션 등의 타악기나 퉁소, 삼현금, 거문고와 같은 일본 악기는 매우 높은 주파수까지 성분을 포함하는 것에 반해, 피아노나 바이올린 등의 악기는 고주파로 갈수록 감쇠가 커지는 특성이 있다. 각 음원이 시간적으로 오버랩하고 있지 않은 경우는, 각 시각에 있어서 음원의 종류를 추정하고, 종류에 따라서 대역 확장 처리의 거동(처리 내용)을 적절히, 바꾸는 것은 가능하지만, 음악 등의 경우, 일반적으로 복수의 종류의 음원이 동시에 이루어지므로, 음원의 종류에 따라서 적절한 대역 확장 처리를 행하는 것이 곤란하였다.
또한, 근년 48kHz보다 큰 샘플링 레이트를 갖는 하이 레졸루션 오디오(이하, 하이 레졸루션 음원이라고 적절히, 칭함)가 보급되어 있다. 하이 레졸루션 음원의 제작 시, 보컬 등 몇몇 음성은 하이 레졸루션 음원으로 수록되어 있지만, 많은 악기는 48kHz 이하의 샘플링 레이트인 스탠더드 레졸루션 오디오(이하, 스탠다드 레졸루션 음원이라고 적절히, 칭함)로 수록되어 있는 경우가 있고, 재차의 마스터링 공정(리마스터링)에서 모든 악기의 소리를 하이 레졸루션화하고자 하는 요구가 있다. 이때, 하이 레졸루션 수록된 음원은 손대지 않고, 하이 레졸루션 수록되어 있지 않은 음원만으로 대역 확장 처리를 적용하는 것이 바람직하지만, 믹싱 공정에서 모든 음원의 소리가 혼합되어 버리므로, 재차의 마스터링 공정에서 음원마다 대역 확장 처리를 행할지 여부를 선택할 수 없는 문제가 있었다. 본 개시는, 이들 점을 감안하여 이루어진 것이다. 이하, 본 개시의 상세에 대한 설명이 이루어진다.
<제1 실시 형태>
[제1 실시 형태에 따른 신호 처리 장치]
(구성예)
도 1은, 제1 실시 형태에 따른 신호 처리 장치(신호 처리 장치(1))의 구성예를 도시하는 블록도이다. 신호 처리 장치(1)는, 예를 들어, 음원 분리부(11)와, 대역 확장부(12)와, 가산부(13)를 갖고 있다. 본 실시 형태에서는, 음원 분리부(11)에 복수(예를 들어, N(N은 자연수)개)의 음원의 소리(신호)가 혼합된 혼합음 신호 x가 입력된다. 신호 처리 장치(1)는 음원의 수에 대응하는 N개의 대역 확장부(대역 확장부(121), 대역 확장부(122) … 대역 확장부(12N))를 갖고 있다. 또한, 개개의 대역 확장부를 구별할 필요가 없는 경우에는, 대역 확장부는, 대역 확장부(12)라고 적절히, 총칭된다.
음원 분리부(11)는 혼합음 신호 x에 대하여 음원 분리 처리를 적용함으로써, 각 음원의 종류에 대응하는 신호인 음원 분리 신호 s1, s2 ·· sN을 생성한다. 음원 분리 신호 s1이 대역 확장부(121)에 공급된다. 음원 분리 신호 s2가 대역 확장부(122)에 공급된다. 음원 분리 신호 sN이 대역 확장부(12N)에 공급된다.
음원 분리부(11)에 의해 행해지는 음원 분리 처리로서는 특정 처리에 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, DNN(Deep Neural Networks)을 사용한 멀티 채널 위너 필터(MWF(Multi Channel Wiener Filter)) 베이스의 음원 분리 처리를 적용할 수 있는 것 외, 상술한 특허문헌 1에 기재된 음원 분리 처리를 적용할 수 있다. 특허문헌 1에 기재된 음원 분리 처리는, 개략적으로는, 시간적으로 다른 성질의 출력을 갖는 다른 음원 분리 방식 (구체적으로는, DNN과 LSTM(Long Short Term Memory))을 사용하여 진폭 스펙트럼을 추정하고, 추정 결과를 소정의 결합 파라미터를 사용하여 결합함으로써 음원 분리 신호를 생성하는 처리이다. 물론, 음원 분리부(11)에 의해 상술한 음원 분리 처리와는 다른 음원 분리 처리가 행해져도 된다.
대역 확장부(12)는 음원 분리부(11)에 의해 분리된 각각의 음원 분리 신호 s에 대하여 대역 확장 처리를 적용한다. 대역 확장부(12)는, 예를 들어, 저역의 신호 성분인 음원 분리 신호 s를 입력 신호로 하고, 당해 음원 분리 신호 s에 대하여 대역 확장 처리를 실시하고, 그 결과 얻어지는 출력 신호를, 저역 성분을 포함하고, 또한, 대역이 확장된 고역 성분을 포함하는 출력 신호 j(출력 신호 j1, 출력 신호 j2 ·· 출력 신호 jN)로서 출력한다. 대역 확장부(12)는 음원 분리 신호 s에 대하여 공지된 대역 확장 처리, 예를 들어, 상술한 특허문헌 2에 기재된 대역 확장 처리를 적용한다. 또한, 개개의 대역 확장부(12)에는, 어느 종류의 음원 분리 신호 s가 입력될지가 대응지어져 있다.
또한, 이하에서는, 대역 확장 처리에 의해 확장하고자 하는 주파수 성분의 가장 주파수가 낮은 측의 단부를 확장 개시 대역으로 하고, 확장 개시 대역보다도 주파수가 높은 대역의 신호를 고역 성분이라고 칭함과 함께, 확장 개시 대역보다도 주파수가 낮은 대역의 신호를 저역 성분이라고 적절히, 칭하는 것으로 한다.
가산부(13)는 대역 확장부(12)로부터 출력되는 출력 신호 j(구체적으로는, 출력 신호 j1, 출력 신호 j2 ·· 출력 신호 jN)를 가산하여, 합성 출력 신호 S를 생성하여 출력한다. 본 실시 형태에서는, 신호 처리 장치(1)의 출력인 대역 확장 음원 신호가 합성 출력 신호 S로 되어 있다.
(전체의 동작예)
다음에, 신호 처리 장치(1)에서 행해지는 동작예에 대한 설명이 이루어진다. 혼합음 신호 x가 음원 분리부(11)에 입력된다. 음원 분리부(11)는 혼합음 신호 x에 대하여 음원 분리 처리를 적용함으로써 음원 분리 신호 s를 생성하여 출력한다. 대역 확장부(12)는 음원 분리 신호 s에 대하여 대역 확장 처리를 적용함으로써 출력 신호 j를 생성하여 출력한다. 가산부(13)는 각 출력 신호 j를 가산함으로써 합성 출력 신호 S를 생성하여 출력한다.
(대역 확장부의 동작예)
그런데, 상술한 특허문헌 2에 기재된 대역 확장 처리는, 혼합 소리를 전제로 하고 있으므로, 음원의 속성, 구체적으로는, 음원의 종류에 따른 최적의 대역 확장 처리를 행하는 것에 대해서는 고려되어 있지 않다. 예를 들어, 드럼의 심벌 등은 높은 주파수까지 포락이 감쇠되지 않고 신장한다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 음원의 종류마다 최적의 대역 확장 처리를 행하기 위해, 음원의 종류마다, 추정하는 고역 성분(고주파 대역)의 주파수 포락을 설정한다. 구체적으로는, 음원의 종류에 대응한 대역 확장 처리의 파라미터가 설정되고, 당해 파라미터를 사용한 대역 확장 처리가 행해진다. 음원의 종류(예를 들어, 심벌음)만을 교사 데이터로 하여 학습하게 된 고주파 대역을 추정하는 기기가 대역 확장부로서 적용되어도 된다.
도 2는, 음원의 종류에 따른 주파수 포락의 일례를 나타낸다. 도 2의 횡축은 주파수(Hz)를 나타내고, 종축은 음압(dB)을 나타낸다. 또한, 도 2의 f1은 확장 개시 대역을 나타낸다. 또한, 도 2에 있어서의 확장 개시 대역 f1 이후의 주파수 포락 FE1은 예를 들어 음원이 보컬의 주파수 포락을 모식적으로 도시하고 있고, 확장 개시 대역 f1 이후의 주파수 포락 FE2는 예를 들어 음원이 심벌의 주파수 포락을 모식적으로 도시하고 있다. 보컬에 대응하는 대역 확장부(12)에는, 주파수 포락 FE1을 생성하기 위한 파라미터가 설정되어 있다. 또한, 심벌에 대응하는 대역 확장부(12)에는, 주파수 포락 FE2를 생성하기 위한 파라미터가 설정되어 있다. 이에 의해, 각 대역 확장부(12)가 자신에 입력되는 음원의 속성에 따른 적절한 대역 확장 처리를 행할 수 있다. 또한, 파라미터는, 대역 확장 처리의 내용에 따라서 적절하게 설정된다.
<제2 실시 형태>
다음에, 본 개시의 제2 실시 형태에 따른 설명이 이루어진다. 또한, 제1 실시 형태에서 설명된 사항은, 특별히 언급이 없는 한, 제2 실시 형태에 대해서도 적용할 수 있다. 또한, 제1 실시 형태와 동일 또는 동질의 구성에 대해서는 동일한 참조 부호가 부여되고, 중복된 설명이 적절히, 생략된다.
[제2 실시 형태의 개요]
각 음원 분리 신호에 대하여 독립적으로 대역 확장 처리가 행해지는 경우, 대역 확장 처리의 알고리즘에 따라서는, 합성 출력 신호 S의 고역 성분이 부자연스럽게 강조되어 버리는 경우가 있다. 예를 들어, 대역 확장 처리의 알고리즘이, 진폭 스펙트럼 또는 그 포락만을 추정하고, 위상은 일정 방법으로 복제하는(예를 들어 저역 성분(저주파수 영역)과 동일한 것을 사용함) 알고리즘이고, 또한 음원 분리 알고리즘도 분리 음원마다 위상이 크게 변하지 않을 경우, 대역 확장된 각 음원 분리 신호의 고역 신호는 모두 비슷한 위상을 갖는다. 따라서, 예를 들어 각 음원 분리 신호의 진폭 스펙트럼 또는 그 포락이 정확하게 추정되어 있어도, 고역 신호는 모두 비슷한 위상을 가지기 때문에, 합성 출력 신호 S의 고역 성분이 본래보다도 부자연스럽게 강조될 우려가 있다. 본 실시 형태는, 이러한 사항에 대응한 구성을 갖는 신호 처리 장치이다.
[제2 실시 형태에 따른 신호 처리 장치]
(구성예)
도 3은, 제2 실시 형태에 따른 신호 처리 장치(신호 처리 장치(2))의 구성예를 도시하는 블록도이다. 신호 처리 장치(2)는 가산부(13)의 후단에 주파수 포락 정형부(21)를 갖는 점이 신호 처리 장치(1)와 다르다. 본 실시 형태에서는, 주파수 포락 정형부(21)의 출력이 대역 확장 음원 신호가 된다.
주파수 포락 정형부(21)는 가산부(13)로부터 출력되는 합성 출력 신호 S의 주파수 포락을 정형한다. 예를 들어, 확장 개시 대역(대역 확장 처리에 의해 확장된 주파수의 하한) f1 전후에 소정의 불연속성이 검출된 경우에, 합성 출력 신호 S의 주파수 포락을 정형한다. 소정의 불연속성의 검출은, 본 실시 형태에서는 주파수 포락 정형부(21)에 의해 행해지지만, 다른 기능 블록에 의해 행해져도 된다. 주파수 포락 정형부(21)에 의해 주파수 포락이 정형됨으로써, 확장된 고역 성분의 진폭이 억제되어, 고역 성분이 부자연스럽게 강조되어 버리는 것을 방지할 수 있다.
(동작예)
본 실시 형태에서는, 확장 개시 대역 f1 전후의 신호 에너지의 차분이 소정 이상인 경우에 불연속성이 있는 것으로 검출된다. 도 4가 참조되면서, 구체예에 대한 설명이 이루어진다.
도 4의 횡축은 주파수(Hz)를 나타내고, 종축은 음압(dB)을 나타낸다. 또한, 도 4의 f1은 확장 개시 대역을 나타낸다. 또한, 도 4에 있어서의 확장 개시 대역 f1 이후의 주파수 포락(주파수 포락 FE3 내지 FE6)은, 합성 출력 신호 S의 고역 성분의 주파수 포락의 예를 나타내고 있다.
예를 들어, 도 4에 도시하는 바와 같이, 확장 개시 대역 f1의 전후에 소정의 주파수 대역(f1-Δf), (f1+Δf)이 설정되고, 각 주파수 대역의 에너지 e(도 4에서 사선이 부여된 개소)가 주파수 포락마다 구해진다. 저역측의 주파수 대역에 있어서의 에너지를 eL, 고역측의 주파수 대역에 있어서의 에너지를 eH라 하고, 불연속성을 검출하기 위한 역치를 Th라 한 경우에, 하기의 식 1을 충족하는 경우에는 확장 개시 대역 f1의 전후에 불연속성이 존재한다고 판단된다.
(eH/eL)>Th ··· (1)
도 4에 도시하는 예에서는, 합성 출력 신호 S의 고역 성분의 주파수 포락이 주파수 포락 FE3인 경우에 상술한 식 1을 충족하기 때문에, 불연속성이 존재하는 것으로 검출된다. 주파수 포락 FE3이면 고역 성분이 부자연스럽게 강조되기 때문에, 주파수 포락 정형부(21)에 의해 주파수 포락을 정형하는 처리, 구체적으로는, 고역 성분의 진폭을 억제하는 처리가 행해진다. 진폭을 억제하는 처리는, 고역 성분의 진폭을 일률적으로 억제해도 되고, 소정의 역치보다 큰 진폭만을 억제하도록 해도 된다.
한편, 도 4에 도시하는 예에서는, 합성 출력 신호 S의 고역 성분의 주파수 포락이 주파수 포락 FE4 내지 FE6인 경우에 상술한 식 1을 충족하지 않기 때문에, 불연속성이 존재하지 않는다고 판단된다. 이 경우에는, 고역 성분이 부자연스럽게 강조될 우려가 없기 때문에, 주파수 포락 정형부(21)에 의한 처리는 행해지지 않고, 합성 출력 신호 S가 주파수 포락 정형부(21)로부터 출력된다.
이상 설명한 제2 실시 형태에 의하면, 대역 확장 처리가 행해진 경우에, 확장 개시 대역 이후의 고역 성분이 부자연스럽게 강조되어 버리는 것을 방지할 수 있다.
(변형예)
계속해서, 제2 실시 형태에 따른 신호 처리 장치의 변형예에 대한 설명이 이루어진다. 도 5는, 변형예에 관한 신호 처리 장치(신호 처리 장치(2A))의 구성예를 도시하는 블록도이다.
신호 처리 장치(2A)는 주파수 포락 정형부(21)를 갖고 있지 않고, 그 대신에, 위상 회전부(22)를 갖고 있다. 위상 회전부(22)는 대역 확장부(12)와 가산부(13) 사이에 마련되어 있다. 구체적으로는, 신호 처리 장치(2A)는 대역 확장부(12)에 대응한 수의 위상 회전부(22)(위상 회전부(221, 222, ··· 22N))를 갖고 있다. 각 위상 회전부(22)로부터의 출력 신호가 가산부(13)에 의해 가산된다.
위상 회전부(22)는 대역 확장부(12)에 의해 대역 확장된 출력 신호 j의 고역 성분을, 음원에 따라서 다른 위상을 가지도록 위상을 회전(변경)한다. 위상 회전부(22)는, 예를 들어 진폭에 영향을 주는 일 없이 위상을 시프트할 수 있는 필터, 구체적으로는, 올패스 필터에 의해 구성된다.
위상 회전부(22)에 의해, 예를 들어 위상이 랜덤하게 회전하게 되므로, 대역 확장 음원 신호의 고역 성분이 부자연스럽게 강조되어 버리는 것을 방지할 수 있다. 또한, 인간의 청각 특성은 고역에서의 위상의 변화에 둔감하므로, 유저에게 청감 상의 위화감을 부여해 버리는 일 없이, 대역 확장 음원 신호의 고역 성분이 부자연스럽게 강조되어 버리는 것을 방지할 수 있다.
<제3 실시 형태>
다음에, 본 개시의 제3 실시 형태에 대한 설명이 이루어진다. 또한, 제1, 제2 실시 형태에서 설명된 사항은, 특별히 언급이 없는 한, 제3 실시 형태에 대해서도 적용할 수 있다. 또한, 제1, 제2 실시 형태와 동일 또는 동질의 구성에 대해서는 동일한 참조 부호가 부여되고, 중복된 설명이 적절히, 생략된다.
[제3 실시 형태의 개요]
상술한 바와 같이, 하이 레졸루션 음원(예를 들어, 확장 개시 대역 f1 이후의 고역 성분을 포함하는 음원)과 스탠다드 레졸루션 음원(예를 들어, 확장 개시 대역 f1 이후의 고역 성분을 포함하지 않는 음원)이 포함되는 음원(이하, 혼합 음원이라고 적절히, 칭함) 중 스탠다드 레졸루션 음원만에 대하여 대역 확장 처리를 적용하고자 하는 요구가 존재한다. 본 실시 형태는, 이러한 요구에 대응하는 실시 형태이다. 또한, 혼합 음원의 대역은 확장 개시 대역 f1 이후의 고역을 포함한다.
[제3 실시 형태에 따른 신호 처리 장치]
(구성예)
도 6은, 제3 실시 형태에 따른 신호 처리 장치(신호 처리 장치(3))의 구성예를 도시하는 블록도이다. 신호 처리 장치(3)는 신호 처리 장치(1)와 마찬가지로, 음원 분리부(11)와, 대역 확장부(12)(예를 들어, 대역 확장부(121, 122))와, 가산부(13)를 갖고 있다. 음원 분리부(11)에는 혼합 음원의 신호(이하, 혼합 음원 신호 x1이라고 적절히, 칭함)가 입력된다. 신호 처리 장치(3)는 혼합 음원 신호 x1이 음원 분리부(11)뿐만 아니라 가산부(13)에 입력되는 계를 갖고 있는 점이, 신호 처리 장치(1)와 다르다.
(동작예)
계속해서, 신호 처리 장치(3)의 동작예에 대한 설명이 이루어진다. 혼합 음원 신호 x1이 음원 분리부(11)에 의해 음원 종류별로 분리됨으로써, 음원 분리 신호 s가 생성된다. 음원 종류별 음원 분리 신호 s 중, 하이 레졸루션 녹음되어 있지 않은 음원 분리 신호(본 예에서는, 음원 분리 신호 s1, s2)만이, 대응하는 대역 확장부(121, 122)의 각각에 공급된다. 대역 확장부(121)는 대역 확장 처리를 행함으로써 음원 분리 신호 s1의 대역을 확장한다. 또한, 대역 확장부(122)는 대역 확장 처리를 행함으로써 음원 분리 신호 s2의 대역을 확장한다.
대역 확장부(121)는 대역 확장 처리를 적용하여 얻어지는 출력 신호 중, 확장 개시 대역 f1 이후의 고역 성분만의 신호인 확장 대역 신호 p1을 가산부(13)에 출력한다. 또한, 대역 확장부(122)는 대역 확장 처리를 적용하여 얻어지는 출력 신호 중, 확장 개시 대역 f1 이후의 고역 성분만의 신호인 확장 대역 신호 p2를 가산부(13)에 출력한다. 여기서, 대역 확장부(121, 122)가 확장 대역 신호만을 가산부(13)에 출력하는 것은, 음원 분리 신호 s1, s2의 저역 성분은, 가산부(13)에 입력되는 혼합 음원 신호 x1에 포함되어 있기 때문이다.
가산부(13)는 확장 대역 신호 p1, p2 및 혼합 음원 신호 x1을 가산함으로써 대역 확장 음원 신호를 생성하여 출력한다.
이상 설명한 제3 실시 형태에 의하면, 하이 레졸루션 녹음된 음원 신호의 고역 성분은 바꾸는 일 없이, 하이 레졸루션 녹음되어 있지 않은 음원 신호만을 대역 확장하는 것이 가능하게 된다. 또한, 상술한 설명에서는, 하이 레졸루션 녹음되어 있지 않은 음원 분리 신호로서 음원 분리 신호 s1, s2가 예시되었지만, 혼합 음원 신호 x1에 보다 많은 하이 레졸루션 녹음되어 있지 않은 음원 분리 신호가 포함되어 있어도 된다.
(변형예 1)
도 7은, 제3 실시 형태에 따른 신호 처리 장치의 변형예를 도시하는 블록도이다. 상술한 예에서는, 신호 처리 장치(3)의 음원 분리부(11)가 하이 레졸루션 음원을 포함하는 음원을 음원 분리할 수 있는 성능을 갖고 있는 예를 상정하고 있지만, 음원 분리부(11)의 성능이 하이 레졸루션 음원을 포함하는 음원을 음원 분리할 수 없는 경우도 상정된다.
이 경우에는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 본 변형예에 관한 신호 처리 장치(신호 처리 장치(3A))의 음원 분리부(11)는 혼합 음원 신호 x1에 대하여 다운 샘플링 처리를 적용하는 다운 컨버터(11A)를 갖고 있다. 다운 컨버터(11A)에 다운 샘플링을 행함으로써, 혼합 음원 신호 x1에 대한 음원 분리부(11)에 의한 음원 분리부(11)가 가능하게 된다. 이러한 구성의 경우는, 예를 들어 대역 확장부(121)가 업 컨버터(12A1)를 갖고, 업 샘플링이 행해진 후에 대역 확장부(121)에 의한 대역 확장 처리가 행해진다. 마찬가지로, 대역 확장부(122)가 업 컨버터(12A2)를 갖고, 업 샘플링이 행해진 후에 대역 확장부(122)에 의한 대역 확장 처리가 행해진다. 업 컨버터(12A1, 12A2)에 의한 처리는, 대역 확장부(121, 122)의 각각의 전단에서 행해져도 된다.
(변형예 2)
도 8은, 제3 실시 형태에 따른 신호 처리 장치의 다른 변형예를 도시하는 블록도이다. 본 변형예에 관한 신호 처리 장치(신호 처리 장치(3B))의 음원 분리부(11)는 판정부(11B)를 갖고 있다. 또한, 신호 처리 장치(3B)의 음원 분리부(11)는 하이 레졸루션 음원을 포함하는 음원을 음원 분리할 수 있는 성능을 갖고 있는 예를 상정하고 있다.
신호 처리 장치(3B)에서는, 혼합 음원 신호 x1이, 가산부(13)에 공급되지 않고 음원 분리부(11)에 대해서만 공급된다. 음원 분리부(11)는 혼합 음원 신호 x1에 대하여 음원 분리 처리를 행함으로써, 음원 분리 신호 s1, s2 및 하이 레졸루션 녹음된 음원 신호에 대응하는 음원 분리 신호 hm을 생성한다. 판정부(11B)는 각 음원 분리 신호에 대하여, 후단에서 대역 확장 처리를 적용할지 여부를 판정한다. 판정부(11B)는 음원 분리 신호에 고역 성분이 포함되는 경우에는 당해 음원 분리 신호에 대역 확장 처리를 적용할 필요가 없다고 판정하고, 당해 음원 분리 신호를 가산부(13)에 출력한다. 본 변형예에서는, 음원 분리 신호 hm이, 대역 확장 처리를 적용할 필요가 없다고 판정부(11B)에 의해 판정되고, 음원 분리부(11)로부터 가산부(13)에 공급된다.
또한, 판정부(11B)는 음원 분리 신호에 고역 성분이 포함되지 않은 경우에는 당해 음원 분리 신호에 대역 확장 처리를 적용할 필요가 있다고 판정하고, 당해 음원 분리 신호를 대역 확장부(12)에 출력한다. 본 변형예에서는, 음원 분리 신호 s1, s2가, 대역 확장 처리를 적용할 필요가 있다고 판정부(11B)에 의해 판정되고, 대역 확장부(121, 122)의 각각에 공급된다.
대역 확장부(121)는 음원 분리 신호 s1에 대한 대역 확장 처리를 적용함으로써 출력 신호 j1을 생성한다. 신호 처리 장치(3B)에 관한 구성에서는, 혼합 음원 신호 x1이 가산부(13)에 공급되지 않기 때문에, 대역 확장부(121)는 확장 대역 신호가 아니라 저역 성분을 포함하는 출력 신호 j1을 가산부(13)에 출력한다. 또한, 대역 확장부(122)는 음원 분리 신호 s2에 대한 대역 확장 처리를 적용함으로써 출력 신호 j2를 생성한다. 신호 처리 장치(3B)에 관한 구성에서는, 혼합 음원 신호 x1이 가산부(13)에 공급되지 않기 때문에, 대역 확장부(122)는 확장 대역 신호가 아니라 저역 성분을 포함하는 출력 신호 j2를 가산부(13)에 출력한다. 가산부(13)는 음원 분리 신호 hm, 출력 신호 j1 및 출력 신호 j2를 가산한다.
본 변형예에 관한 신호 처리 장치(3B)에 의하면, 상술한 신호 처리 장치(3)의 구성에 기초하여 얻어지는 효과와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 변형예에 관한 신호 처리 장치(3B)에 의하면, 대역 확장 처리를 적용해야 할지 여부가 자동으로 판정되므로, 예를 들어, 리마스터링 공정에서, 유저가 어느 음원 분리 신호에 대하여 대역 확장 처리를 적용할지를 사전에 파악하여 대역 확장 처리를 적용할지 여부를 선택할 필요가 없어진다.
<변형예>
이상, 본 개시의 복수의 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 개시는, 상술한 실시 형태에 한정되지 않고, 본 개시의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능하다.
상술한 실시 형태에서는, 음원의 속성으로서 음원의 종류를 예로 들었지만, 음원의 신호적인 성질 등, 다른 속성이어도 된다.
음원 분리부로서 DNN이나 LSTM이 적용되는 경우에, 일반적으로 네트워크의 입력은 혼합음 신호의 진폭 스펙트럼이 되고, 교사 데이터는, 목적으로 하는 음원의 소리의 진폭 스펙트럼이 되지만, 학습에 있어서의 교사 데이터로서 음원 분리 후의 음원 분리 신호가 사용되어도 된다.
본 개시는, 1개의 기능을, 네트워크를 통하여 복수의 장치로 분담하여, 공동으로 처리하는 클라우드 컴퓨팅의 구성을 채용할 수도 있다.
또한, 본 개시는, 장치, 방법, 프로그램, 시스템 등, 임의의 형태에 의해 실현할 수도 있다. 예를 들어, 상술한 실시 형태에서 설명한 기능을 행하는 프로그램을 다운로드 가능하게 하고, 실시 형태에서 설명한 기능을 갖지 않는 장치가 당해 프로그램을 다운로드하여 인스톨함으로써, 당해 장치에 있어서 실시 형태에서 설명한 제어를 행하는 것이 가능하게 된다. 본 개시는, 이와 같은 프로그램을 배포하는 서버에 의해 실현하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시 형태, 변형예에서 설명한 사항은, 적절히 조합하는 것이 가능하다. 또한, 본 명세서에서 예시된 효과에 의해 본 개시의 내용이 한정되어 해석되는 것은 아니다.
본 개시는, 이하의 구성도 채용할 수 있다.
(1)
복수의 음원의 신호가 혼합된 혼합음 신호에 대하여 음원 분리 처리를 적용하는 음원 분리부와,
상기 음원 분리부에 의해 분리된 각각의 음원 분리 신호에 대하여 주파수 대역 확장 처리를 적용하는 대역 확장부
를 갖는 신호 처리 장치.
(2)
상기 대역 확장부는, 상기 음원 분리 신호의 속성에 따른 주파수 대역 확장 처리를 적용하는
(1)에 기재된 신호 처리 장치.
(3)
음원 분리 신호마다 마련된 상기 대역 확장부의 각각의 출력을 가산하는 가산부와,
상기 가산부로부터 출력되는 합성 출력 신호의 주파수 포락을 정형하는 주파수 포락 정형부
를 갖는
(1) 또는 (2)에 기재된 신호 처리 장치.
(4)
상기 주파수 포락 정형부는, 상기 주파수 대역 확장 처리에 의해 확장된 주파수의 하한을 f1이라 한 경우에, f1 전후에 소정의 불연속성이 검출된 경우에, 상기 합성 출력 신호의 주파수 포락을 정형하는
(3)에 기재된 신호 처리 장치.
(5)
f1 전후의 신호 에너지의 차분이 소정 이상인 경우에 상기 불연속성이 있는 것으로 검출되는
(4)에 기재된 신호 처리 장치.
(6)
상기 대역 확장부의 출력 신호에 대하여 위상을 회전시키는 처리를 적용하는 위상 회전부를 갖는
(1) 또는 (2)에 기재된 신호 처리 장치.
(7)
상기 위상 회전부는, 올패스 필터에 의해 구성되어 있는
(6)에 기재된 신호 처리 장치.
(8)
상기 대역 확장부는, 상기 주파수 대역 확장 처리에 의해 확장된 대역의 신호인 확장 대역 신호만을 출력하는
(1)에 기재된 신호 처리 장치.
(9)
소정의 주파수보다 높은 고역 성분을 포함하는 음원의 신호를 포함하는 상기 혼합음 신호에 대하여 다운 샘플링 처리를 적용하는 다운 컨버터와,
상기 혼합음 신호와 상기 확장 대역 신호를 가산하는 가산부를 갖고,
상기 음원 분리부는, 상기 다운 샘플링 처리가 적용된 신호에 대하여 음원 분리 처리를 적용하는
(8)에 기재된 신호 처리 장치.
(10)
상기 주파수 대역 확장 처리가 적용된 상기 음원 분리 신호와 상기 대역 확장 처리가 적용되어 있지 않은 상기 음원 분리 신호를 가산하는 가산부를 갖는
(1)에 기재된 신호 처리 장치.
(11)
상기 음원 분리 신호에 대하여 상기 주파수 대역 확장 처리를 적용할지 여부를 판정하는 판정부를 갖는
(10)에 기재된 신호 처리 장치.
(12)
상기 판정부는, 상기 음원 분리 신호에 소정의 주파수 이상의 고역 성분이 포함되는 경우에는 당해 음원 분리 신호에 상기 주파수 대역 확장 처리를 적용하지 않는 것으로 판정하고, 상기 음원 분리 신호에 소정의 주파수 이상의 고역 성분이 포함되지 않은 경우에는 당해 음원 분리 신호에 상기 주파수 대역 확장 처리를 적용하는 것으로 판정하는
(11)에 기재된 신호 처리 장치.
(13)
음원 분리부가, 복수의 음원의 신호가 혼합된 혼합음 신호에 대하여 음원 분리 처리를 적용하고,
대역 확장부가, 상기 음원 분리부에 의해 분리된 각각의 음원 분리 신호에 대하여 주파수 대역 확장 처리를 적용하는
신호 처리 방법.
(14)
음원 분리부가, 복수의 음원의 신호가 혼합된 혼합음 신호에 대하여 음원 분리 처리를 적용하고,
대역 확장부가, 상기 음원 분리부에 의해 분리된 각각의 음원 분리 신호에 대하여 주파수 대역 확장 처리를 적용하는
신호 처리 방법을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램.
1, 2, 2A, 3, 3A, 3B: 신호 처리 장치
11: 음원 분리부
11A: 다운 컨버터
12: 대역 확장부
13: 가산부
21: 주파수 포락 정형부
22: 위상 회전부

Claims (14)

  1. 복수의 음원의 신호가 혼합된 혼합음 신호에 대하여 음원 분리 처리를 적용하는 음원 분리부와,
    상기 음원 분리부에 의해 분리된 각각의 음원 분리 신호에 대하여 주파수 대역 확장 처리를 적용하는 대역 확장부
    를 갖는 신호 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 대역 확장부는, 상기 음원 분리 신호의 속성에 따른 주파수 대역 확장 처리를 적용하는 신호 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    음원 분리 신호마다 마련된 상기 대역 확장부의 각각의 출력을 가산하는 가산부와,
    상기 가산부로부터 출력되는 합성 출력 신호의 주파수 포락을 정형하는 주파수 포락 정형부
    를 갖는 신호 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 주파수 포락 정형부는, 상기 주파수 대역 확장 처리에 의해 확장된 주파수의 하한을 f1이라 한 경우에, f1 전후에 소정의 불연속성이 검출된 경우에, 상기 합성 출력 신호의 주파수 포락을 정형하는 신호 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    f1 전후의 신호 에너지의 차분이 소정 이상인 경우에 상기 불연속성이 있는 것으로 검출되는 신호 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 대역 확장부의 출력 신호에 대하여 위상을 회전시키는 처리를 적용하는 위상 회전부를 갖는 신호 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 위상 회전부는, 올패스 필터에 의해 구성되어 있는 신호 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 대역 확장부는, 상기 주파수 대역 확장 처리에 의해 확장된 대역의 신호인 확장 대역 신호만을 출력하는 신호 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    소정의 주파수보다 높은 고역 성분을 포함하는 음원의 신호를 포함하는 상기 혼합음 신호에 대하여 다운 샘플링 처리를 적용하는 다운 컨버터와,
    상기 혼합음 신호와 상기 확장 대역 신호를 가산하는 가산부를 갖고,
    상기 음원 분리부는, 상기 다운 샘플링 처리가 적용된 신호에 대하여 음원 분리 처리를 적용하는 신호 처리 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 주파수 대역 확장 처리가 적용된 상기 음원 분리 신호와 상기 주파수 대역 확장 처리가 적용되어 있지 않은 상기 음원 분리 신호를 가산하는 가산부를 갖는 신호 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 음원 분리 신호에 대하여 상기 주파수 대역 확장 처리를 적용할지 여부를 판정하는 판정부를 갖는 신호 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 판정부는, 상기 음원 분리 신호에 소정의 주파수 이상의 고역 성분이 포함되는 경우에는 당해 음원 분리 신호에 상기 주파수 대역 확장 처리를 적용하지 않는 것으로 판정하고, 상기 음원 분리 신호에 소정의 주파수 이상의 고역 성분이 포함되지 않은 경우에는 당해 음원 분리 신호에 상기 주파수 대역 확장 처리를 적용하는 것으로 판정하는 신호 처리 장치.
  13. 음원 분리부가, 복수의 음원의 신호가 혼합된 혼합음 신호에 대하여 음원 분리 처리를 적용하고,
    대역 확장부가, 상기 음원 분리부에 의해 분리된 각각의 음원 분리 신호에 대하여 주파수 대역 확장 처리를 적용하는
    신호 처리 방법.
  14. 음원 분리부가, 복수의 음원의 신호가 혼합된 혼합음 신호에 대하여 음원 분리 처리를 적용하고,
    대역 확장부가, 상기 음원 분리부에 의해 분리된 각각의 음원 분리 신호에 대하여 주파수 대역 확장 처리를 적용하는
    신호 처리 방법을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램.
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