TW201317984A - 信號處理設備，信號處理方法及程式 - Google Patents

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Takao Fukui
Ayataka Nishio
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Abstract

提供一種信號處理設備，包含濾波器單元及加法器，濾波器單元以全通濾波器，將頻率成分的一部份被降低取樣率而產生的音頻信號濾波，以及將其濾波結果輸出作為增進成分，以增進音頻信號的聲音品質，加法器藉由將增進成分加至音頻信號，而產生增進的聲音，在增進的聲音中，音頻信號的聲音品質增進。

Description

信號處理設備，信號處理方法及程式
本技術係關於信號處理設備、信號處理方法、及程式，特別關於能夠適當地增進例如頻率成分的一部份被降低取樣率而產生的音頻信號的聲音品質之信號處理設備、信號處理方法、及程式。
當音頻信號被傳送或記錄在記錄媒體中時，音頻信號會被編碼以降低音頻信號的資料量。
當音頻信號被編碼時，舉例而言，藉由從高頻的頻率成分中刪除一部份頻率成分，而產生音頻信號的資料量。
因此，藉由將音頻信號編碼而取得的編碼資料解碼所取得的信號缺少原始聲音(編碼之前的音頻信號)的高頻的頻率成分，破壞氣氛，產生低沈的聲音，導致聲音品質降低。
因此，提出根據編碼資料解碼而取得的信號的低頻的頻率成分而延長頻帶(產生高頻的頻率成分)以再生高聲音品質的信號之方法(舉例而言，請參考日本專利申請公開號2008-139844)。
此外，需要能夠增進藉由使用例如遮罩效應以將原始聲音的頻率成分的一部份(數個頻率)降低取樣率而產生 的音頻信號的聲音品質之技術。
慮及上述情形，發展本技術，本技術能夠適當地增進頻率成分的一部份(數個頻率)被降低取樣率而產生的音頻信號的聲音品質。
根據本技術的態樣之信號處理設備及程式是信號處理設備以及促使電腦作為信號處理設備的程式，包含濾波單元及加法器，濾波單元藉由全通濾波器而將頻率成分的一部份降被低取樣率而產生的音頻信號濾波，以及輸出其濾波結果作為增進音頻信號的聲音品質的增進成分，加法器藉由將增進成分加至音頻信號而產生增進的聲音，在增進的聲音中，音頻信號的聲音品質增進。
根據本技術的態樣之信號處理方法是信號處理方法，包含下述步驟：藉由全通濾波器而將頻率成分的一部份被降低取樣率而產生的音頻信號濾波，輸出其濾波結果作為增進音頻信號的聲音品質的增進成分，以及，產生增進的聲音，其中，藉由將增進成分加至音頻信號而增進音頻信號的聲音品質。
根據本技術的態樣，藉由全通濾波器而將頻率成分的一部份被降低取樣率而產生的音頻信號濾波，及輸出其濾波結果作為增進音頻信號的聲音品質的增進成分。然後，產生增進的聲音，其中，藉由將增進成分加至音頻信號而增進音頻信號的聲音品質。
信號處理設備可以是獨立的設備或是構成一設備的內部區塊。
經由傳輸媒體傳送或是記錄在記錄媒體中，而提供程式。
根據本技術的態樣，適當地增進頻率成分的一部份被降低取樣率而產生的音頻信號的聲音品質。
於下，將參考附圖，詳述本揭示的較佳實施例。注意，在本說明書及附圖中，具有實質上相同的功能及結構的結構件以相同代號表示，並省略這些結構元件的重複說明。
〔應用本技術的音頻播放器的實施例〕
圖1是方塊圖，顯示應用本技術的音頻播放器的實施例的配置實例。
在圖1中，音頻播放器包含擷取單元21、解碼器22、信號處理單元23、揚音器24、及控制單元25，以再生音頻信號。
擷取單元21從記錄媒體或傳輸媒體中擷取音樂件的音頻信號、電視廣播節目的聲音等等的音頻信號編碼取得的編碼資料，以及將編碼資料供應至解碼器22。
亦即，擷取單元21具有驅動器，例如光碟(舉例而言，藍光(註冊商標)光碟或記憶體卡(舉例而言，記憶體棒(註冊商標))可以插入至驅動器中。擷取單元21從插入至驅動器中的記錄媒體再生(讀取)編碼資料而擷 取記錄在記錄媒體中的編碼資料，並將資料供應至解碼器22。
舉例而言，擷取單元21具有網路卡及調諧器。擷取單元21藉由接收編碼資料而擷取經由例如網際網路等傳輸媒體傳送而來的編碼資料、陸面信號、或衛星波，以及將編碼資料供應至解碼器22。
舉例而言，藉由至少執行處理以將原始聲音的頻率成分的一部份降低取樣率之編碼，取得擷取單元21擷取的編碼資料，原始聲音是原始音頻信號。
在原始聲音編碼時，舉例而言，藉由使用遮罩效應，將頻率成分降低取樣率，頻率成分的降低取樣率被視為較不易由聆聽者感知到(由於遮罩效應而較難由聆聽者聽到的頻率成分)。
舉例而言，上述原始聲音的編碼方法包含AAC(高階音頻碼化)、MP3(MPEG音頻層3)、AC3(音頻碼數3)、及dts(數位戲院系統)。
解碼器22將擷取單元21供應的編碼資料解碼，且將結果的音頻信號(於下，也稱為已解碼輸出聲音)供應至信號處理單元23。
信號處理單元23對來自解碼器22的已解碼輸出聲音執行增進聲音品質的聲音品質增進處理及其它信號處理，以及，將結果的音頻信號輸出至揚音器24。舉例而言，根據使用者的操作，設定是否執行聲音品質增進處理。
揚音器24輸出來自信號處理單元23的音頻信號(相 對應的聲音)。
控制單元25控制構成音頻播放器的每一區塊。
〔已解碼輸出信號的頻率特徵〕
圖2顯示原始聲音及已解碼輸出聲音的頻率特徵(振幅特徵)。
圖2A顯示原始聲音的頻率特徵，圖2B顯示已解碼輸出聲音的頻率特徵。
如同參考圖1所述般，在藉由使用遮罩效應之原始聲音編碼時，將原始聲音的一部份降低取樣率，因此，藉由其編碼而取得的編碼資料之解碼而產生的已解碼輸出聲音的頻率特徵(圖2B)是從原始聲音的頻率特徵中的數個頻率(處於無齒狀態)中的頻率成分藉由降低取樣率而取得的頻率特徵(圖2A)。
即使使用遮罩效應，將原始聲音的頻率成分的一部份(在數個頻率中)降低取樣率，因此，假使聆聽者聽到已解碼輸出聲音原狀時，聆聽者會感覺不滿意。
為了防止聆聽者不滿意聲音品質，需要執行某些種類的聲音品質增進處理以增進已解碼輸出聲音的聲音品質。
圖3顯示在聲音品質增進處理之後已解碼輸出聲音的頻率特徵。
在圖3中，執行聲音品質增進處理，其中，從例如編碼資料的編解碼資訊(含於被執行以取得編碼資料的編碼有關之編碼資料中的資訊)中，辨識已解碼輸出聲音的頻 率成分被降低取樣率之頻率，藉由考慮諧波成分、包絡、等等，評估降低取樣率的頻率成分的振幅(能量)，以及，將圖3中的歪斜線標示的且其頻率軸上頻率成分被降低取樣率的頻率處振幅被評估的頻率成分(振幅成分)內插。
但是，為了從編解碼資訊中辨識頻率成分被降低取樣率的頻率，需要對每一編碼方法解譯不同的碼資訊。
此外，在聲音品質增進處理中，藉由考慮已解碼輸出聲音的諧波成分、包絡等等，評估降低取樣率的頻率成分的振幅，以及，在頻率軸上內插頻率成分，在此處理中，在聲音品質增進處理之後的已解碼輸出聲音是不自然聲音或是具有額外加入聲音的聲音經常出現。
因此，在圖1中的信號處理單元23執行聲音品質增進處理，以適當地增進使頻率成分的一部份因降低取樣率而產生的已解碼輸出聲音的聲音品質。
〔聲音品質增進設備的配置實例〕
圖4是方塊圖，顯示含於圖1中的信號處理單元23中以執行聲音品質增進處理的聲音品質增進設備的配置實例。
在圖4中，聲音品質增進設備包含濾波器單元31、放大器32、及加法器33。
來自解碼器22的已解碼輸出聲音(圖1)供應至濾波器單元31及加法器33。
濾波器單元31使用全通濾波器，將來自解碼器22的已解碼輸出聲音濾波，所述已解碼輸出聲音是藉由將頻率成分的一部份(在數處)降低取樣率而產生的音頻信號(線性PCM(脈衝碼調變))，以及，濾波器單元31將濾波結果輸出作為增進成分，以增進已解碼輸出聲音的聲音品質。由濾波器單元31輸出的增進成分供應至放大器32。
放大器32以α倍放大(衰減)來自濾波器單元31的增進成分，α是以式子0<α<1代表的範圍中的值的MIX係數，以及，放大器32供應成分給加法器33。
加法器33產生及輸出藉由將來自放大器32的增進成分加至來自解碼器22的已解碼輸出聲音而增進已解碼輸出聲音的聲音品質而取得的增進聲音。亦即，加法器33將已解碼的輸出聲音及(乘以α的)增進成分相加，以及將加法結果輸出作為藉由增進已解碼輸出聲音的聲音品質而取得的增進聲音。
圖5是流程圖，顯示圖4中的聲音品質增進設備執行的處理(聲音品質增進處理)。
在步驟S11中，濾波器單元31使用全通濾波器以將來自解碼器22的已解碼輸出聲音濾波而產生增進成分，以及，在處理進行至步驟S12之前，將增進成分供應至放大器32。
在步驟S12中，放大器32將來自濾波器單元31的增進成分的增益(振幅)調整至α倍，且在處理進行至步驟 S13之前，將增益供應至加法器33。
在步驟S13中，藉由將來自放大器32的增進成分加至來自解碼器22的已解碼輸出聲音，加法器33產生及輸出增進的聲音。
〔濾波器單元31的配置實例〕
圖6是方塊圖，顯示圖4中的濾波器單元31的配置實例。
在圖6中，濾波器單元31包含加法器41、延遲單元42、加法器43、及放大器44、45且構成全通濾波器。
假使要由全通濾波器濾波的(數位)信號被稱為輸入信號且由全通濾波器將輸入信號濾波而取得的(數位)信號稱為輸出信號時，則輸入信號供應至加法器41。
加法器41將輸入信號及從放大器45供應的信號相加以及輸出結果的相加值。由加法器41輸出的相加值供應至延遲單元42及放大器44。
舉例而言，延遲單元42包含眾多暫存器，且在延遲量(時間)對應於分接數目n之後，輸出來自加法器41的相加值以作為延遲信號，分接數目n是構成延遲單元42的暫存器數目。從延遲單元42輸出的延遲信號供應至加法器43及放大器45。
加法器43將來自延遲單元42的延遲信號及放大器44供應的信號相加且將結果的相加值輸出作為輸出信號。
放大器44將來自加法器41的相加值放大(衰減)g 倍(0<g<1)並將放大的相加值供應至加法器43。
放大器45將來自延遲單元42的延遲信號放大(衰減)g倍並將放大的延遲信號供應至加法器41。
作為如上所述配置的濾波器單元31的全通濾波器允許全頻帶中的輸入信號通過並僅改變其相位。因此，舉例而言，自濾波器單元31輸出的輸出信號是具有與輸入信號相同的振幅特徵及與輸入信號不同的相位特徵之信號。
〔聲音品質增進設備的聲音品質增進處理〕
圖7顯示圖4中的聲音品質增進設備的聲音品質增進處理。
圖7A顯示已解碼輸出聲音的頻率特徵(振幅特徵)，圖7B顯示濾波器單元31取得的增進成分的頻率特徵，圖7C顯示加法器33取得的增進聲音的頻率特徵。
在聲音品質增進設備中，由濾波器單元31中的全通濾波器將已解碼輸出聲音濾波的時間軸上的處理(圖7A)，產生輸增進成分。
結果，取得與已解碼輸出聲音(自然失真成分)相關連的信號作為增進成分。
然後，在聲音品質增進設備中，增進成分被放大器32放大(衰減)α(小於1)倍，且增進成分由加法器33加至已解碼輸出聲音以決定增進聲音。
亦即，藉由輕微的(乘上α的)增進成分(圖7B)加至時間軸上的已解碼輸出聲音(圖7A)，聲音品質增 進設備產生圖7C中的增進聲音。
作為濾波器單元31的全通濾波器允許全頻帶中的輸入信號通過且僅改變其相位，因此，在穩態中，沒有未出現於已解碼輸出聲音的頻率成分出現在增進成分中，所述已解碼輸出聲音是全通濾波器的輸入信號，所述增進成分是全通濾波器的輸出信號。
但是，未出現在已解碼輸出聲音的頻率成分出現在(乘上α)圖7B中的增進成分中。這導因於暫態現象。將參考圖8，說明未出現在增進成分中的已解碼輸出聲音中的頻率成分的出現。
圖8顯示全通濾波器的輸入信號及輸出信號。
圖8A顯示作為全通濾波器的輸入信號之啟始於時間t0的正弦波。
圖8B及8C顯示由全通濾波器濾波圖8A中的輸入信號而取得的輸出信號的頻率特徵(振幅特徵)。
圖8B顯示當輸入信號立即在正弦波在暫態區段b1中的t0啟始之後被濾波時輸出信號的頻率特徵，在暫態區段b1中，暫態現象發生於輸出信號中。
圖8C顯示當在穩定區段b2中的輸入信號在正弦波啟始之後被濾波時的輸出信號的頻率特徵，在穩定區段b2中輸出信號處於穩定狀態。
能夠證實與圖8B的暫態區段b1中的輸出信號有關地，正弦波的頻率成分失真，以及，與圖8C的暫態區段b2中的輸出信號有關地，正弦波的頻率成分未失真。
在暫態區段b1中，如上所述般，正弦波的頻率成分如圖8B中所述般失真，除了正弦波的頻率成分之外，還有正弦波的頻率成分的周圍頻率的頻率成分出現。
然後，出現在正弦波的頻率成分的周圍頻率的頻率成分顯著地有助於已解碼輸出聲音的聲音品質的增進，作為增進成分。
由於需要將增進成分暫時地加至已解碼輸出聲音，而儘可能地接近用於全通濾波器濾波以產生增進成分的已解碼輸出聲音，所以，對應於構成作為濾波器單元31之全通濾波器的延遲單元42(圖6)的分接數目n的延遲量需要足夠短的時間。
因此，舉例而言，延遲單元42(圖6)的延遲量是例如等於或小於原始聲音編碼(藉由擴充之解碼)時處理單位之格長度的時間。
圖9是波形圖，顯示原始聲音、已解碼輸出聲音、及增進的聲音。
圖9A顯示原始聲音，圖9B顯示藉由將圖9A中的原始聲音編碼及解碼而取得的已解碼輸出聲音。圖9C顯示由圖4中的聲音品質增進設備對圖9B中的已解碼輸出聲音執行聲音品質增進處理而取得的增進聲音。
能夠證實，與圖9A中的原始聲音相比，圖9B中的已解碼輸出聲音是處於所謂的伴隨聲音的薄狀態及影響聲音的音質的包絡(聲音的薄狀態)。
也能夠證實，對於圖9C中的增進聲音，包絡恢復 (重建)至接近圖9A中的原始聲音的狀態。
根據圖4中的聲音品質增進設備，如上所述，由解碼器22輸出的已解碼輸出聲音由全通濾波器濾波且造成的增進成分加至已解碼輸出聲音以產生增進聲音，因此，適當地增進已解碼輸出聲音的聲音品質。
亦即，舉例而言，假使藉由將能量內插至頻率軸上的已解碼輸出聲音以產生增進的聲音時，增進的聲音的聲音平衡會喪失或是增進的聲音是不自然的聲音。
另一方面，當藉由全通濾波器濾波已解碼輸出聲音而取得的增進成分加至已解碼輸出聲音(在時間軸上)時，增進的聲音的聲音平衡不會喪失且增進的聲音將不是不自然的聲音。
根據圖4中的聲音品質增進設備，如同參考圖9所述般，增進的聲音的包絡恢復至接近原始聲音的狀態，因此，可以減輕導因於原始聲音的編碼期間使一部份頻率成分降低取樣率造成的聲音薄狀態之所謂的聲音拉緊等等。
此外，藉由被恢復(回復正常)的增進聲音的包絡，聲音影像的局部化變得清楚，以致於取得接近原始聲音的寬廣音場(特別地圍繞)。
此外，在輕負載之下，快速地執行圖4中的聲音品質增進設備的聲音品質增進處理。亦即，假使藉由使用例如Analog Devices製造的處理器ADSP-21488來配置圖4中的聲音品質增進設備時，能以約4 MIPS(每秒百萬指令)的速率執行聲音品質增進處理且約3 KB容量的記憶 體即足已用於聲音品質增進處理。
此外，不用使用編解碼資訊即能執行圖4中的聲音品質增進設備之聲音品質增進處理，且接續在解碼器22之後在時間軸上進行後處理，因此，無論原始聲音的編碼方法為何，均能處理使頻率成分的一部份(在數處)降低取樣率而產生的已解碼輸出聲音。
〔聲音品質增進設備的其它配置實例〕
圖10是方塊圖，顯示處理L(左)及R(右)通道的2通道已解碼輸出聲音之聲音品質增進設備的第一配置實例。
在圖10中，聲音品質增進設備對L通道的已解碼輸出聲音(於下，也稱為L通道已解碼輸出聲音)及R通道的已解碼輸出聲音(於下，也稱為R通道已解碼輸出聲音)均執行聲音品質增進處理，以輸出藉由增進L通道已解碼輸出聲音而取得的L通道增進聲音以及藉由增進R通道已解碼輸出聲音而取得的R通道增進聲音。
在圖10中的聲音品質增進設備中，對各L通道及R通道設置具有三個串級連接的全通濾波器之二系統，以及，不對稱地設置L通道對R通道的串擾之路徑以及R通道對L通道的串擾之路徑(與L通道及R通道有關)。
因此，在圖10中的聲音品質增進設備中，對L通道已解碼輸出聲音及R通道已解碼輸出聲音執行不對稱處理。
亦即，在圖10中，聲音品質增進設備包含放大器51L、51R、加法器52L、52R、全通濾波器53L1、53R1、53L2、53R2、53L3、53R3、54L1、54R1、54L2、54R2、54L3、54R3、加法器55L、55R、放大器56L、56R、及加法器57L、57R。
在圖10中的聲音品質增進設備中，L通道已解碼輸出聲音供應至放大器51R、加法器52L、全通濾波器53L1、及加法器57L，R通道已解碼輸出聲音供應至放大器51L、加法器52R、全通濾波器53R1、及加法器57R。
放大器51L將R通道已解碼輸出聲音放大K(舉例而言，0.1)倍，並將放大的R通道已解碼輸出聲音供應至加法器52L。
加法器52L將來自放大器51L的R通道已解碼輸出聲音加至L通道已解碼輸出聲音，並將結果的相加值供應給全通濾波器區塊54L的第一級中的全通濾波器54L1，在全通濾波器區塊54L中，全通濾波器54L1至54L3串級連接。
全通濾波器53L1是在全通濾波器區塊53L的第一級中的全通濾波器，在全通濾波器區塊53L中，全通濾波器53L1至53L3串級連接並將L通道已解碼輸出聲音濾波而供應濾波結果給後續級中的全通濾波器53L2。
全通濾波器53L1至53L3、全通濾波器53R1至53R3、全通濾波器54L1至54L3、及全通濾波器54R1至54R3以同於圖6中所示的作為濾波器單元31的全通濾波 器相同的方式配置。
在圖10中，代表全通濾波器53Li的區塊中所示的(N#j,G#j)表示構成全通濾波器53Li的延遲單元42(圖6)的延遲量n是N#j，而放大器44(及放大器45)的增益是G#j。
這也應用至代表全通濾波器53Ri、54Li、54Ri的區塊。
因此，在圖10中，全通濾波器53Li的增益g及延遲量n分別是G#i及N#i，且符合全通濾波器54Ri的增益g及延遲量n。
也在圖10中，全通濾波器54Li的增益g及延遲量n分別是G#(i+3)及N#(i+3)，且符合全通濾波器53Ri的增益g及延遲量n。
全通濾波器53L2將來自先前級中的全通濾波器53L1的濾波結果濾波，而將濾波結果供應給後續級中的全通濾波器53L3。
全通濾波器53L3將來自先前級中的全通濾波器53L2的濾波結果濾波，而將濾波結果供應給加法器55L。
全通濾波器54L1將來自加法器52L的相加值濾波，而將濾波結果供應給後續級中的全通濾波器54L2。
全通濾波器54L2將來自先前級中的全通濾波器54L1的濾波結果濾波，而將濾波結果供應給後續級中的全通濾波器54L3。
全通濾波器54L3將來自先前級中的全通濾波器54L2 的濾波結果濾波，而將濾波結果供應給加法器55L。
加法器55L將來自全通濾波器53L3的濾波結果與來自全通濾波器54L3的濾波結果相加，而將結果的相加值供應給放大器56L作為增進成分。
放大器56L將來自加法器55L的增進成分放大α(舉例而言，0.1)倍，並將放大的增進成分供應至加法器57L。
加法器57L將來自放大器51L的增進成分加至L通道已解碼輸出聲音及將結果的相加值輸出作為L通道增進聲音。
放大器51L、加法器52L、(全通濾波器53L1至53L3構成的)全通濾波器區53L、(全通濾波器54L1至54L3構成的)全通濾波器區54L、及加法器55L對應於圖4中的濾波器單元31。
假使對應於濾波器單元31的加法器52L、全通濾波器區53L、54L、及加法器55L稱為對應的濾波器單元，則作為L通道已解碼輸出聲音及R通道已解碼輸出聲音中之一通道的音頻信號之L通道已解碼輸出聲音由對應的濾波器單元中的全通濾波器區53L濾波。
也在對應的濾波器單元中，作為另一通道的音頻信號之由放大器51L輸出的R通道已解碼輸出聲音由加法器52L加至L通道已解碼輸出聲音，而造成串擾且結果的串擾信號由全通濾波器區54L濾波。
然後，由全通道濾波器53L執行的L通道已解碼輸出 聲音的濾波結果與由全通道濾波器53L執行的串擾信號的濾波結果由加法器55L相加，且結果的相加值輸出作為L通道已解碼輸出聲音的增進成分。
在放大器51R、加法器52R、構成全通濾波器區53R的全通濾波器53R1至53R3、構成全通濾波器區54R的全通濾波器54R1至54R3、加法器55R、放大器56R、及加法器57R中，使用R通道已解碼輸出聲音而非L通道已解碼輸出聲音，以及，執行與放大器51L至加法器57L相同的處理，但是，使用R通道已解碼輸出聲音以取代L通道已解碼輸出聲音除外。
在圖10中，構成將L通道已解碼輸出聲音濾波的全通濾波器區53L的全通濾波器53Li的延遲量n及增益g分別為N#i及G#i，構成將R通道已解碼輸出聲音對L通道已解碼輸出聲音的串擾造成的串擾信號濾波的全通濾波器區54L的全通濾波器54Li的延遲量n及增益g分別為N#(i+3)及G#(i+3)。
另一方面，構成將R通道已解碼輸出聲音濾波的全通濾波器區53R的全通濾波器53Ri的延遲量n及增益g分別為N#(i+3)及G#(i+3)，構成將L通道已解碼輸出聲音對R通道已解碼輸出聲音的串擾造成的串擾信號濾波的全通濾波器區54R的全通濾波器54Ri的延遲量n及增益g分別為N#i及G#i。
在圖10中，如上所述，構成將L通道已解碼輸出聲音濾波的全通濾波器區53L的全通濾波器53Li的延遲量n 及增益g以及構成將R通道已解碼輸出聲音濾波的全通濾波器區53R的全通濾波器53Ri的延遲量n及增益g不相符。
此外，在圖10中，構成將L通道已解碼輸出聲音與R通道已解碼輸出聲音的串擾造成的串擾信號濾波的全通濾波器區54L的全通濾波器54Li的延遲量n及增益g不符合構成將R通道已解碼輸出聲音與L通道已解碼輸出聲音的串擾造成的串擾信號濾波的全通濾波器區54R的全通濾波器54Ri的延遲量n及增益g。
因此，在圖10中，對L通道已解碼輸出聲音及R通道已解碼輸出聲音，執行不對稱處理(此處，由延遲量n及增益g不相符的複數全通濾波器執行的濾波處理)。
舉例而言，採用0.6484、0.6016、及0.5391分別作為增益G#1、G#2、及G#3，舉例而言，分別採用與增益G#1、G#2、及G#3相同的值用於增益G#4、G#5、及G#6。
舉例而言，採用97分接(取樣)、61分接、及43分接分別作為延遲量(分接數)N#1、N#2、及N#3，以及，舉例而言，採用89分接、67分接、及41分接分別作為延遲量N#4、N#5、及N#6。
此外，AAC的一格具有1024取樣及mp3的一格具有576取樣。AC3的一格具有依48 kHz/384 kbps的768取樣，這是DVD的標準速率，由DVD使用的dts的一格具有512取樣。
舉例而言，假使採用上述97分接、61分接、及43分接分別作為延遲量N#1、N#2、及N#3，則不論編碼方法為何，全通濾波器53L及54R的延遲量之總合N#1+N#2+N#3變成等於或小於格長度的時間。
類似地，假使採用上述89分接、67分接、及41分接分別作為延遲量N#4、N#5、及N#6，則不論編碼方法為何，全通濾波器54L及53R的延遲量之總合N#4+N#5+N#6變成等於或小於格長度的時間。
此外，全通濾波器53L、53R、54L、54R的延遲量及增益不限於上述值。這也應用至放大器51L、51R的增益K及放大器56L、56R的增益α。
在圖10中，造成L通道已解碼輸出聲音及R通道已解碼輸出聲音中之一對另一者的串擾，但是串擾並非所要求的。
此外，在圖10中，對L通道已解碼輸出聲音及R通道已解碼輸出聲音執行不對稱處理，但是，對L通道已解碼輸出聲音及R通道已解碼輸出聲音執行對稱處理(相同處理)。
也在圖10中，由串級連接的三個全通濾波器形成全通濾波器區53L、53R、54L、54R，但是，全通濾波器區53L、53R、54L、54R可以由一個全通濾波器形成或是藉由串級連接三個全通濾波器以外的眾多全通濾波器而形成。
假使藉由串級連接眾多全通濾波器(這也應用至全通 濾波器區53R、54L、54R)而形成全通濾波器區53L時，取得增進成分，在增進成分中，失真更均勻地散佈在暫態週期中。
圖11顯示構成圖10中所示的全通濾波器區53L的全通濾波器53Li的輸出的頻率特徵(振幅特徵)。
亦即，圖11A顯示構成全通濾波器區53L的第一級中的全通濾波器53L1的輸出的頻率特徵，圖11B顯示第二級中的全通濾波器53L2的輸出的頻率特徵，圖11C顯示最後級中的全通濾波器53L3的輸出的頻率特徵。
輸入至全通濾波器53L1的輸入是圖8A中所示的正弦波且在預定時間t0開始，且圖11中的所有頻率特徵顯示暫態區段b1的頻率特徵。
從圖11，能夠證實全通濾波器的輸出愈晚，頻率成分的失真愈均勻(更精細變化的頻率成分出現在正弦波的頻率成分的周圍頻率)。
圖12是方塊圖，顯示處理L及R通道的2通道已解碼輸出聲音之聲音品質增進設備的第二配置實例。
在圖12中，相同的代號附於圖10中對應的元件，且於下述中適當地省略其說明。
圖12中的聲音品質增進設備與圖10中的聲音品質增進設備共同之處在於包含放大器51L至加法器55L、57L以及放大器51R至加法器55R、57R。
但是，圖12中的聲音品質增進設備與圖10中的聲音品質增進設備不同之處在於放大器61L設在全通濾波器區 53L之前以及放大器62L設在全通濾波器區54L之前，取代放大器56L接續在加法器55L之後，以及，放大器61R也設在全通濾波器區53R之前以及放大器62R設在全通濾波器區54R之前，取代放大器56R接續在加法器55R之後。
放大器61L、62R在將輸入至其的信號放大α 1倍之後輸出。
放大器62L、61R在將輸入至其的信號放大α 2倍之後輸出。
放大器61L、62R的增益α 1及放大器62L、61R的增益α 2在α相符，圖12中的聲音品質增進設備是實質上等於圖10中的聲音品質增進設備。
在圖12中的聲音品質增進設備中，L通道已解碼輸出聲音與增進成分上R通道已解碼輸出聲音對L通道已解碼輸出聲音的串擾造成的串擾信號之效果，在L通道中分別被以增益α 1及α 2調整。這也應用至R通道。
圖13是方塊圖，顯示處理L及R通道的2通道已解碼輸出聲音之聲音品質增進設備的第三配置實例。
在圖13中，相同的代號附於圖10及12中對應的元件，且於下述中適當地省略其說明。
圖13中的聲音品質增進設備與圖12中的聲音品質增進設備共同之處在於包含放大器51L至加法器55L、57L、放大器61L、62L、以及放大器51R至加法器55R、57R、放大器61R、62R。
圖13中的聲音品質增進設備與圖12中的聲音品質增進設備不同之處在於圖10中的放大器56L設成接續在加法器55L之後，以及，圖10中的放大器56R設成接續在加法器55R之後。
因此，類似於圖12，在圖13中的聲音品質增進設備中，L通道已解碼輸出聲音與增進成分上R通道已解碼輸出聲音對L通道已解碼輸出聲音的串擾造成的串擾信號之效果，在L通道中分別被以放大器61L的增益α 1及放大器62L的增益α 2調整。
此外，在圖13中的聲音品質增進設備中，在L通道中L通道增進聲音上的增進成分被以放大器56L的增益α調整。
這也應用至R通道。
圖14是方塊圖，顯示處理L及R通道的2通道已解碼輸出聲音之聲音品質增進設備的第四配置實例。
在圖14中，相同的代號附於圖13中對應的元件，且於下述中適當地省略其說明。
圖14中的聲音品質增進設備與圖13中的聲音品質增進設備共同之處在於包含放大器51L至加法器57L、放大器61L、62L以及放大器51R、全通濾波器區53R至加法器57R、放大器61R、62R。
但是，圖14中的聲音品質增進設備與圖13中的聲音品質增進設備不同之處在於加法器71R設在放大器61R之前，取代加法器52R在放大器62R之前。
在圖14中，如上所示般，加法器71R設在放大器61R之前，取代加法器52R在放大器62R之前，因此，在L通道及R通道之中，執行對稱處理，取代參考圖10所述的對稱處理(由延遲量n及增益g不相符的複數個全通濾波器濾波的處理)。
圖15是方塊圖，顯示處理L及R通道的2通道已解碼輸出聲音之聲音品質增進設備的第五配置實例。
在圖15中，相同的代號附於圖13中對應的元件，且於下述中適當地省略其說明。
圖15中的聲音品質增進設備與圖13中的聲音品質增進設備共同之處在於包含放大器51L至加法器57L、放大器61L、62L、以及放大器51R至加法器57R、放大器61R、62R。
圖15中的聲音品質增進設備與圖13中的聲音品質增進設備不同之處在於加法器71L及放大器81L設在放大器61L之前、以及加法器71R及放大器81R設在放大器61R之前。
在圖15中的聲音品質增進設備中，R通道已解碼輸出聲音由放大器81L放大K1倍並供應至加法器71L。加法器71L藉由將來自放大器81L的R通道已解碼輸出聲音加至L通道已解碼輸出聲音而造成串擾以及將結果的串擾信號經由放大器61L供應至全通濾波器區53L。
而且，R通道已解碼輸出聲音由放大器51L放大K2倍並供應至加法器52L。加法器52L藉由將來自放大器 51L的R通道已解碼輸出聲音加至L通道已解碼輸出聲音而造成串擾以及將結果的串擾信號經由放大器62L供應至全通濾波器區54L。
另一方面，L通道已解碼輸出聲音由放大器81R放大K2倍並供應至加法器71R。加法器71R藉由將來自放大器81R的L通道已解碼輸出聲音加至R通道已解碼輸出聲音而造成串擾以及將結果的串擾信號經由放大器61R供應至全通濾波器區53R。
L通道已解碼輸出聲音由放大器51R放大K1倍並供應至加法器52R。加法器52R藉由將來自放大器51R的L通道已解碼輸出聲音加至R通道已解碼輸出聲音而造成串擾以及將結果的串擾信號經由放大器62R供應至全通濾波器區54R。
接著，以圖15中的聲音品質增進裝置，執行類似於圖10中的處理。
〔應用本技術之電腦說明〕
接著，以硬體或軟體，執行上述處理序列。假使處理的序列應由軟體執行時，構成軟體的程式安裝在一般用途的電腦。
圖16顯示電腦實施例之配置實例，在電腦上安裝有執行上述處理序列的程式。
程式可以預先記錄在作為含於電腦中的記錄媒體之硬碟105或ROM 103中。
或者，程式可以儲存(記錄)在可移式記錄媒體111中。可以以所謂的套裝軟體提供可移式記錄媒體111。關於可移式記錄媒體111，舉例而言，可為軟碟、CD-ROM(唯讀記憶體光碟)、MO(磁光)碟、DVD(數位多樣式碟片)、磁碟、及半導體記憶體。
除了上述從可移式記錄媒體111安裝至電腦之外，也可以經由通訊網路或廣播網路，將程式下載至電腦，而將程式安裝在含有的硬碟105中。亦即，舉例而言，程式可以經由用於無線數位衛星廣播的人造衛星或是經由例如LAN(區域網路)及網際網路等有線網路，而從下載處轉移至電腦。
電腦含有CPU(中央處理單元)102，輸入/輸出介面110經由匯流排101而連接至CPU 102。
假使指令經由使用者操作輸入單元107等或是經由輸入/輸出介面110而輸入至CPU 102時，CPU 102根據程式，執行儲存在ROM(唯讀記憶體)103中的程式。或者，CPU 102藉由將程式載入RAM(隨機存取記憶體)104中而載入及執行儲存在硬碟105中的程式。
因此，CPU 102執行根據上述流程圖的處理或是根據上述方塊圖執行的處理。然後，舉例而言，CPU 102將處理結果經由輸入/輸出介面110而從輸出單元106輸出，或是將處理結果從通信單元108傳送，且於需要時又使硬碟105記錄處理結果。
此外，輸入單元107由鍵盤、滑鼠、麥克風、等等構 成。輸出單元106由LCD(液晶顯示器)、麥克風、等等構成。
根據程式由電腦執行的處理不一定要根據流程圖所述的次序依時間執行。亦即，根據程式由電腦執行的處理包含平行地或各別地執行的處理(舉例而言，平行處理或物件處理)。
此外，程式可以由一電腦(處理器)或眾多電腦以分散方式執行。此外，程式可以傳送至遠端電腦而於該處被執行。
習於此技藝者應瞭解各式各樣的修改、結果、子結合及替代可以視設計要求及其它因素而發生，但是它們是在後附申請專利範圍的範圍或其均等範圍之內。
此外，本技術也可以如下所述地配置。
[1]一種信號處理設備，包括：濾波器單元，以全通濾波器，將頻率成分的一部份被降低取樣率而產生的音頻信號濾波，以及將其濾波結果輸出作為增進成分，以增進音頻信號的聲音品質；以及加法器，藉由將增進成分加至音頻信號，而產生增進的聲音，在增進的聲音中，音頻信號的聲音品質增進。
[2]根據[1]的信號處理設備，其中，將編碼取得的編碼資料解碼，取得音頻信號，所述編碼係至少執行處理以將原始聲音的頻率成分的一部份降低取樣率。
[3]根據[2]的信號處理設備，其中，全通濾波器包含使信號延遲的延遲單元，以 及，延遲單元的延遲量為時間週期，其等於或小於原始聲音編碼的處理單位之格的長度。
[4]根據[1]至[3]中任一項的信號處理設備，其中，濾波器單元以複數個串級連接的全通濾波器，將音頻信號濾波。
[5]根據[1]至[4]中任一項的信號處理設備，其中，濾波器單元以全通濾波器，將二通道音頻信號之中的第一通道音頻信號濾波，也以全通濾波器，將藉由造成第二通道音頻信號對第一通道音頻信號的串擾而取得的串擾音頻信號濾波，將第一通道音頻信號的濾波結果加至串擾信號的濾波結果，以及，將相加值輸出作為增進成分，以增進一通道的音頻信號的聲音品質。
[6]根據[5]的信號處理設備，其中，對二通道的音頻信號執行不對稱處理。
[7]一種信號處理方法，包括：以全通濾波器，將頻率成分的一部份被降低取樣率而產生的音頻信號濾波，以及將其濾波結果輸出作為增進成分，以增進音頻信號的聲音品質；以及藉由將增進成分加至音頻信號，而產生增進的聲音，在增進的聲音中，音頻信號的聲音品質增進。
[8]一種程式，促使電腦作為：濾波器單元，以全通濾波器，將頻率成分的一部份被降低取樣率而產生的音頻信號濾波，以及將其濾波結果輸 出作為增進成分，以增進音頻信號的聲音品質；以及加法器，藉由將增進成分加至音頻信號，而產生增進的聲音，在增進的聲音中，音頻信號的聲音品質增進。
本揭示含有與2011年6月27日向日本專利局申請的日本優先權專利申請JP 2011-141566中揭示的標的相關的標的，其整體內容於此一併列入參考。
21‧‧‧擷取單元
22‧‧‧解碼器
23‧‧‧信號處理單元
24‧‧‧揚音器
25‧‧‧控制單元
31‧‧‧濾波器單元
32‧‧‧放大器
33‧‧‧加法器
41‧‧‧加法器
42‧‧‧延遲單元
43‧‧‧加法器
44‧‧‧放大器
45‧‧‧放大器
51L‧‧‧放大器
51R‧‧‧放大器
52L‧‧‧加法器
52R‧‧‧加法器
53L‧‧‧全通濾波器區
53L1‧‧‧全通濾波器
53L2‧‧‧全通濾波器
53L3‧‧‧全通濾波器
53R1‧‧‧全通濾波器
53R2‧‧‧全通濾波器
53R3‧‧‧全通濾波器
54L‧‧‧全通濾波器區
54L1‧‧‧全通濾波器
54L2‧‧‧全通濾波器
54L3‧‧‧全通濾波器
54R1‧‧‧全通濾波器
54R2‧‧‧全通濾波器
54R3‧‧‧全通濾波器
55L‧‧‧加法器
55R‧‧‧加法器
56L‧‧‧放大器
56R‧‧‧放大器
57L‧‧‧加法器
57R‧‧‧加法器
61L‧‧‧放大器
61R‧‧‧放大器
62L‧‧‧放大器
62R‧‧‧放大器
101‧‧‧匯流排
102‧‧‧中央處理單元
103‧‧‧唯讀記憶體
104‧‧‧隨機存取記憶體
105‧‧‧硬碟
106‧‧‧輸出單元
107‧‧‧輸入單元
108‧‧‧通訊單元
109‧‧‧驅動器
110‧‧‧可移式記錄媒體
圖1是方塊圖，顯示應用本技術的音頻播放器的實施例之配置實例；圖2顯示原始聲音及經過解碼的輸出聲音的頻率特徵；圖3顯示在聲音品質增進處理之後經過解碼的輸出聲音的頻率特徵；圖4是方塊圖，顯示含於信號處理單元23中以執行聲音品質增進處理的聲音品質增進設備的配置實例；圖5是流程圖，顯示由聲音品質增進設備執行的處理(聲音品質增進處理)；圖6是方塊圖，顯示濾波器單元31的配置實例；圖7顯示聲音品質增進設備的聲音品質增進處理；圖8顯示全通濾波器的輸入信號及輸出信號；圖9是波形圖，顯示原始聲音、經過解碼的輸出聲音，及增進的聲音；圖10是方塊圖，顯示處理2通道已解碼輸出聲音之 聲音品質增進設備的第一配置實例；圖11顯示構成全通濾波器區53L的全通濾波器53Li的輸出的頻率特徵；圖12是方塊圖，顯示處理2通道已解碼輸出聲音之聲音品質增進設備的第二配置實例；圖13是方塊圖，顯示處理2通道已解碼輸出聲音之聲音品質增進設備的第三配置實例；圖14是方塊圖，顯示處理2通道已解碼輸出聲音之聲音品質增進設備的第四配置實例；圖15是方塊圖，顯示處理2通道已解碼輸出聲音之聲音品質增進設備的第五配置實例；及圖16是方塊圖，顯示應用本技術的電腦實施例的配置實例。
31‧‧‧濾波器單元
32‧‧‧放大器
33‧‧‧加法器

Claims (8)

  1. 一種信號處理設備，包括：濾波器單元，以全通濾波器，將頻率成分的一部份被降低取樣率而產生的音頻信號濾波，以及將其濾波結果輸出作為增進成分，以增進該音頻信號的聲音品質；以及加法器，藉由將該增進成分加至該音頻信號，而產生增進的聲音，在該增進的聲音中，該音頻信號的聲音品質增進。
  2. 根據申請專利範圍第1項的信號處理設備，其中，將編碼取得的編碼資料解碼，取得該音頻信號，該編碼係至少執行處理以將原始聲音的頻率成分的一部份降低取樣率。
  3. 根據申請專利範圍第2項的信號處理設備，其中，該全通濾波器包含使信號延遲的延遲單元，以及，該延遲單元的延遲量為時間週期，其等於或小於該原始聲音的該編碼的處理單位之格的長度。
  4. 根據申請專利範圍第3項的信號處理設備，其中，該濾波器單元以複數個串級連接的全通濾波器，將該音頻信號濾波。
  5. 根據申請專利範圍第3項的信號處理設備，其中，該濾波器單元以該全通濾波器，將二通道音頻信號之中的第一通道音頻信號濾波，也以該全通濾波器，將藉由造成第二通道音頻信號對第一通道音頻信號的串擾 而取得的串擾信號濾波，將該第一通道音頻信號的濾波結果加至該串擾信號的濾波結果，以及，將相加值輸出作為該增進成分，以增進該第一通道音頻信號的聲音品質。
  6. 根據申請專利範圍第5項的信號處理設備，其中，對該二通道音頻信號執行不對稱處理。
  7. 一種信號處理方法，包括：以全通濾波器，將頻率成分的一部份被降低取樣率而產生的音頻信號濾波，以及將其濾波結果輸出作為增進成分，以增進該音頻信號的聲音品質；以及藉由將該增進成分加至該音頻信號，而產生增進的聲音，在該增進的聲音中，該音頻信號的聲音品質增進。
  8. 一種程式，促使電腦作為：濾波器單元，以全通濾波器，將頻率成分的一部份被降低取樣率而產生的音頻信號濾波，以及將其濾波結果輸出作為增進成分，以增進該音頻信號的聲音品質；以及加法器，藉由將該增進成分加至該音頻信號，而產生增進的聲音，在該增進的聲音中，該音頻信號的聲音品質增進。
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