WO2004104987A1

WO2004104987A1 - オーディオ信号の帯域を拡張するための方法及び装置

Info

Publication number: WO2004104987A1
Application number: PCT/JP2004/006854
Authority: WO
Inventors: Kazuya Iwata
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2003-05-20
Filing date: 2004-05-14
Publication date: 2004-12-02
Also published as: CA2526261A1; CN100550131C; CN1791902A; EP1630790A4; EP1630790B1; US7577259B2; JP4669394B2; US20070064956A1; JPWO2004104987A1; DE602004016325D1; KR20060004695A; EP1630790A1

Abstract

高調波発生器は所定の帯域を有する入力されたオーディオ信号に基づいて、上記入力されたオーディオ信号の高調波を発生する。次いで、乗算器は上記発生されたオーディオ信号の高調波を、所定の帯域幅を有する帯域信号に従って振幅変調することにより振幅変調信号を発生し、ディジタル帯域通過フィルタは、上記発生された振幅変調信号を、所定の帯域通過特性を用いて帯域通過ろ波して帯域拡張信号として出力する。さらに、加算器は上記帯域通過ろ波された振幅変調信号を上記入力されたオーディオ信号に加算して、原音のオーディオ信号に帯域拡張信号を含む加算結果のオーディオ信号を出力する。

Description

明細書

オーディォ信号の帯域を拡張するための方法及び装置

技術分野

本発明は、オーディオ機器におけるオーディオ信号の再生音、特に高音域の再生音質の向上を図り、人間の耳に 1矢適なオーディオ信号を再生できるオーディオ信号の帯域を拡張するための方法及び装置に関し、特に、入力されるオーディオ信号をディジタル処理することにより入力されるオーディォ信号の帯域を拡張するための方法及び装置に関する。また、上記オーディオ信号の帯域を拡張するための方法のステップを含むプログラム、並びに、当該プログラムを格納したコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に関する。

背景技術

アナログオーディォ再生信号に対して、再生周波数帯の高音域上限か又は可聴周波数帯域の高音域上限を越える周波数のスぺクトルを有する信号を付加するための従来技術のオーディォ信号再生装置が、日本国特許出願公開平成 9 - 3 6 6 8 5号公報の図 3、もしくは、それに対応する米国特許第 5 7 5 4 6 6 6号の図

3において開示されており、そのオーディオ信号再生装置の構成を図 1 6に示す。図 1 6において、オーディオ信号再生装置は、バッファアンプ 9 1と、フィルタ回路 9 2と、アンプ 9 3と、検波回路 9 4と、時定数回路 9 5と、ノイズ発生器 9 6と、フィルタ回路 9 7と、乗算器 9 8と、加算器 9 9とを備えて構成される。まず、オーディオ信号は入力端子 T 1からバッファアンプ 9 1に入力された後

2分配され、分配された一方のオーディオ信号はそのまま加算器 9 9に入力される一方、 2分配された他方のオーディオ信号は、高域通過フィルタ又は帯域通過フィルタであるフィルタ回路 9 2に入力される。フィルタ回路 9 2は、入力されたオーディォ信号のうちの特定の帯域の信号のみを帯域ろ波して通過させた後、アンプ 9 3に出力する。アンプ 9 3は、入力されるオーディオ信号を所定の適当なレベルまで増幅した後、時定数回路 9 5を有する検波回路 9 4に出力する。検波回路 9 4は、入力されるオーディォ信号を、例えば包絡線検波することによりそのオーディォ信号の包絡線レベルを検出し、検出した包絡線レベルを示すレべル信号を、元のオーディォ信号に付加するノィズ成分のレベル調整をするレベルコントロール信号として乗算器 9 8に出力する。

一方、ノィズ発生器 9 6によつて発生されたノィズ成分は、高域通過フィルタ又は帯域通過フィルタであるフィルタ回路 9 7に入力され、フィルタ回路 9 7は、 2 0 k H z以上の周波数帯域のノイズ成分を通過させた後、乗算器 9 8に出力する。乗算器 9 8は、入力されるノイズ成分を検波回路 9 4からのレベルコント口ール信号で乗算することにより、レベルコントロール信号によって示されるレべルに比例するレベルを有するノィズ成分を発生して加算器 9 9に出力する。

さらに、加算器 9 9は、バッファアンプ 9 1からの元のオーディオ信号に、乗算器 9 8からのノイズ成分を加算して、ノイズ成分が加算されたオーディオ信号を発生して出力端子 T 2から出力する。ここで、時定数回路 9 5の時定数を所定の値に選択することにより、ノィズ発生器 9 6により発生されたノィズ成分を人間の聴感特性に適合させてオーディオ信号の音質改善の効果を高めている。

発明の開示

以上説明したように、元のオーディオ信号の高域音の出力レベルに比例したランダムノイズを元のオーディォ信号に付加することにより高音域を拡大している。しかしながら、上述の従来技術のオーディオ信号再生装置においては、以下に示す問題点を有していた。

( 1 ) 付加するノイズ成分の高域信号のスぺクトル構造が楽音信号のそれと異なるために、音質上違和感があった。

( 2 ) また、従来技術のオーディオ信号再生装置はアナログ回路で構成されているために、以下の問題点があった。すなわち、当該アナログ回路を構成する部品のばらつきや温度特性により装置性能のばらつきが発生し、オーディォ信号が当該アナログ回路を通過する毎に音質劣化が発生する。また、構成しているフィルタ回路の精度を向上させると、その回路規模が大きくなり、製造コストの増大につながる。

本発明の目的は、以上の問題点を解決し、音質上違和感や劣化が無く、装置性能のばらつきがほとんど発生せず、かつ従来技術に比較して製造コストが安価である、オーディォ信号の帯域を拡張するための方法及び装置を提供することにある。

また、本発明の別の目的は、音質上違和感や劣化が無く、装置性能のばらつきがほとんど発生せず、かつ従来技術に比較して製造コストが安価である、オーディォ信号の帯域を拡張するための方法のステップを含むプログラム、並びに、当該プロダラムを格納したコンピュータにより読み取り可能な記録媒体を提供することにある。

第 1の発明に係るオーディォ信号の帯域を拡張するための方法は、所定の帯域を有する入力されたオーディォ信号に基づレ、て、上記入力されたオーディォ信号の高調波を発生するステップと、

上記発生されたオーディォ信号の高調波を、所定の帯域幅を有する帯域信号に従って振幅変調することにより第 1の変調信号を発生するステップと、

上記発生された第 1の変調信号を、所定の帯域通過特性を用いて帯域通過ろ波して出力するステップと、

上記帯域通過ろ波された第 1の変調信号を上記入力されたオーディォ信号に加算して、加算結果のオーディォ信号を出力するステツプとを含むことを特徴とする。

上記ォ—ディォ信号の帯域を拡張するための方法において、上記振幅変調するステツプの前に、上記帯域信号のレベルを変化させるステップをさらに含むことを特徴とする。

また、上記オーディオ信号の帯域を拡張するための方法において、上記加算するステツプの前に、上記帯域通過ろ波された第 1の変調信号のレべノレを変化させるステップをさらに含むことを特徴とする。

さらに、上記オーディオ信号の帯域を拡張するための方法において、上記振幅変調するステップの後であって、上記帯域通過ろ波するステップの前に、上記入力されたオーディォ信号のレベルを変化させた後、当該変化されたレベルを有するオーディオ信号を上記第 1の変調信号に加算して上記帯域通過ろ波するステツプに出力するステップをさらに含むことを特徴とする。さらに、上記オーディオ信号の帯域を拡張するための方法において、上記帯域信号を発生するステップをさらに含むことを特徴とする。

ここで、上記オーディオ信号の帯域を拡張するための方法において、上記帯域信号を発生するステツプは、上記入力されたオーディォ信号と無相関な雑音信号を発生することを特徴とする。もしくは、上記オーディオ信号の帯域を拡張するための方法において、上記帯域信号を発生するステップは、上記入力されたォーディォ信号に基づいて、帯域信号を発生することを特徴とする。

ここで、前者の方法において、上記帯域信号を発生するステップは、

所定のランダム雑音信号を発生するステツプと、

上記発生されたランダム雑音信号の絶対値を演算して、絶対値を有するランダム雑音信号を発生するステップと、

上記絶対値を有するランダム雑音信号を、所定の低域通過特性を用いて低域通過ろ波して上記帯域信号として出力するステップとを含むことを特徴とする。また、後者の方法において、上記帯域信号を発生するステップは、

上記入力されたオーディオ信号を、デルタシグマ変調型量子化器又はシグマデルタ変調型量子化器を用いて量子化して第 2の変調信号を発生するとともに、上記量子化時の量子化雑音信号を発生するステップと、

上記発生された量子化雑音信号の絶対値を演算して、絶対値を有するランダム雑音信号を発生するステップと、

上記絶対値を有するランダム雑音信号を、所定の低域通過特性を用いて低域通過ろ波して上記帯域信号として出力するステップとを含むことを特徴とする。また、上記オーディオ信号の帯域を拡張するための方法において、上記加算するステップは、上記入力されたオーディオ信号に代えて、上記入力されたオーディォ信号を量子化して発生されたオーディォ信号を、上記帯域通過ろ波された第 1の変調信号に加算して加算結果のオーディォ信号を出力することを特徴とする。さらに、上記オーディオ信号の帯域を拡張するための方法において、上記帯域通過特性の低域側の遮断特性を変化させるステップをさらに含むことを特徴とする。第 2の発明に係るオーディォ信号の帯域を拡張するための装置は、所定の帯域を有する入力されたオーディオ信号に基づいて、上記入力されたオーディオ信号の高調波を発生する高調波発生手段と、

上記発生されたオーディォ信号の高調波を、所定の帯域幅を有する帯域信号に従って振幅変調することにより第 1の変調信号を発生する振幅変調手段と、上記発生された第 1の変調信号を、所定の帯域通過特性を用いて帯域通過ろ波して出力する帯域通過ろ波手段と、

上記帯域通過ろ波された第 1の変調信号を上記入力されたオーディォ信号に加算して、加算結果のオーディオ信号を出力する手段とを備えたことを特徴とする。上記オーディオ信号の帯域を拡張するための装置において、上記振幅変調手段の前段に、上記帯域信号のレベルを変化させる第 1のレベル変化手段をさらに備えたことを特徴とする。

また、上記オーディオ信号の帯域を拡張するための装置において、上記加算手段の前に、上記帯域通過ろ波された第 1の変調信号のレベルを変ィヒさせる第 2のレベル変化手段をさらに備えたことを特徴とする。

さらに、上記オーディオ信号の帯域を拡張するための装置において、上記振幅変調手段の後段であって、上記帯域通過ろ波手段の前段に、上記入力されたォーディォ信号のレベルを変化させた後、当該変化されたレベルを有するオーディォ信号を上記第 1の変調信号に加算して上記帯域通過ろ波する手段をさらに備えたことを特 ί敷とする。

さらに、上記オーディオ信号の帯域を拡張するための装置において、上記帯域信号を発生する帯域信号発生手段をさらに備えたことを特徴とする。

ここで、上記オーディオ信号の帯域を拡張するための装置において、上記帯域信号発生手段は、上記入力されたオーディォ信号と無相関な雑音信号を発生することを特徴とする。もしくは、上記オーディオ信号の帯域を拡張するための装置において、上記帯域信号発生手段は、上記入力されたオーディオ信号に基づいて、帯域信号を発生することを特徴とする。

ここで、前者の装置において、上記帯域信号発生手段は、所定のランダム雑音信号を発生する手段と、

上記発生されたランダム雑音信号の絶対値を演算して、絶対値を有するランダム雑音信号を発生する手段と、

上記絶対値を有するランダム雑音信号を、所定の低域通過特性を用いて低域通過ろ波して上記帯域信号として出力する手段とを備えたことを特徴とする。また、後者の装置において、上記帯域信号発生手段は、

上記入力されたオーディォ信号を、デルタシグマ変調型量子化器又はシグマデルタ変調型量子化器を用いて量子化して第 2の変調信号を発生するとともに、上記量子化時の量子化雑音信号を発生する手段と、

上記努生された量子化雑音信号の絶対値を演算して、絶対値を有するランダム雑音信号を発生する手段と、

上記絶対値を有するランダム雑音信号を、所定の低域通過特性を用いて低域通過ろ波して上記帯域信号として出力する手段とを備えたことを特徴とする。また、上記オーディオ信号の帯域を拡張するための装置において、上記加算手段は、上記入力されたオーディオ信号に代えて、上記入力されたオーディオ信号を量子化して発生されたオーディオ信号を、上記帯域通過ろ波された第 1の変調信号に加算して加算結果のオーディォ信号を出力することを特徴とする。

さらに、上記オーディオ信号の帯域を拡張するための装置において、上記帯域通過ろ波手段の帯域通過特性の低域側の遮断特性を変化させる手段をさらに備えたことを特 ί敷とする。

第 3の発明に係るプログラムは、上記オーディォ信号の帯域を拡張するための方法における各ステップを含むことを特徴とする。

第 4の発明に係るコンピュータで読み取り可能な記録媒体は、上記プログラムを格納したことを特徴とする。

従って、本発明に係るオーディオ信号の帯域を拡張するための方法又は装置によれば、入力されたオーディオ信号の高調波である搬送波を、上記帯域信号に従つて振幅変調することにより得られた帯域拡張信号を入力されたオーディォ信号に加算することにより、従来技術に比較して容易にオーディォ帯域が拡張されたオーディオ信号を発生することができる。また、上述のように振幅変調により得られた帯域拡張信号は原音のレベルに従って変化しかつスぺクトルの連続性を保持しているので、帯域拡張信号の高域成分は人工的なものではなく、原音に対して自然に聴こえるという特有の効果を有する。

図面の簡単な説明

図.1は、本発明の第 1の実施形態に係るオーディオ信号帯域拡張装置の構成を示すプロック図である。

図 2は、図 1のオーバーサンプリング型低域通過フィルタ 1の内部構成を示すプロック図である。

図 3は、図 2のオーバーサンプリング回路 32の動作を示す信号波形図である。図 4は、図 1の高調波発生器 3の内部構成を示すプロック図である。

図 5は、図 1のランダム雑音発生回路 11の内部構成を示すプロック図である。図 6は、図 5の PN系列ノイズ信号発生回路 60— n (n= 1, 2， ···， N) の内部構成を示すプロック図である。

図 7は、図 6の PN系列ノイズ信号発生回路 60— n (n=l, 2, …， N) の一例によつて発生されるホワイトノィズ信号の振幅レベルに対する確率密度の関数を示すグラフである。

図 8は、図 6の PN系列ノイズ信号発生回路 60— n (n=l, 2, …， N) の他の一例によって発生されるベル分布型ノィズ信号の振幅レベルに対する確率密度の関数を示すグラフである。

図 9は、図 6の PN系列ノイズ信号発生回路 60— n (n=l, 2, …， N) の別の一例によつて発生されるガウス分布型ノィズ信号の振幅レベルに対する確率密度の関数を示すグラフである。

図 10は、図 1の lZf特性フィルタ 8の周波数特性を示すスぺクトル図である。

図 11は、図 1の lZf特性フィルタ 8に取つて代わる 1 / f ²特性フィルタの周波数特性を示すスぺクトル図である。

図 12は、本発明の第 2の実施形態に係るオーディォ信号帯域拡張装置の構成を示すプロック図である。

図 1 3は、図 1 2のランダム雑音発生回路 9の内部構成を示すプロック図である。

図 1 4は、本発明の第 3の実施形態に係るオーディオ信号帯域拡張装置の構成を示すプロック図である。

図 1 5は、本発明の第 4の実施形態に係る、オーディオ信号帯域拡張装置のァプリケーションの一例である光ディスク再生システムの構成を示すプロック図である。

図 1 6は、従来技術に係るオーディォ信号帯域拡張装置の構成を示すプロック図である。

発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。なお、添付の図面において、同様の構成要素については、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

第 1の実施形態.

図 1は、本発明の第 1の実施形態に係るオーディォ信号帯域拡張装置の構成を示すプロック図である。この第 1の実施形態であるオーディォ信号帯域拡張装置は、入力端子 T 1と出力端子 T 2との間に挿入されるディジタル信号処理回路であって、オーバーサンプリング型低域通過フィルタ（オーバーサンプリング型 L P F ) 1と、加算器 2と、高調波宪生器 3と、乗算器 4と、ディジタル帯域通過フィルタ（B P F ) 5と、可変増幅器 6とを備えるとともに、ランダム雑音発生回路 1 1と、絶対値演算器 1 2と、ディジタル低域通過フィルタ（L P F ) 1 3 と、可変増幅器 1 4とを備えて構成される。ここで、ディジタル帯域通過フィルタ 5は、縦続接続されたディジタル高域通過フィルタ（H P F ) 7及び l Z f特性フィルタ 8を備えて構成される。

図 1において、ディジタルオーディオ信号が入力端子 T 1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ォ信号は、例えばコンパクトディスク（C D) 力ら再生された信号であり、このとき、当該信号は、サンプリング周波数 f s =44. 1 kH zと、語長二 16ビットとを有する信号である。オーバーサンプリング型低域通過フィルタ 1は、図 2に示すように、オーバーサンプリング回路 31と、ディジタル低域通過フィルタ（L PF) 32とを備えて構成され、入力端子 T 1を介して入力されたディジタルォ一ディォ信号のサンプリング周波数 f sを！)倍（ pは、 2以上の正の整数である。）し、かつ周波数 f s/2から周波数 p f sZ2までの不要な帯域の信号を 60 dB以上減衰させるディジタルフィルタ回路である。

例えば、 p = 2であるとき、サンプリング周波数 f s (サンプリング周期 T s = 1/ί s) を有するディジタルオーディオ信号は、オーバーサンプリング回路 31に入力され、オーバーサンプリング回路 31は、入力されたディジタルォーディォ信号のデータ D 1に対して、図 3に示すように、各隣接する 2つのデータ D 1の中間位置（時間軸に対して）にサンプリング周期 T sでゼロデータ D 2を揷入して補間することによりオーバーサンプリング処理を実行して、サンプリング周波数 2 f s (サンプリング周期 T sZ2) を有するディジタルオーディオ信号に変換した後、ディジタル低域通過フィルタ 32に出力する。ディジタル低域通過フィルタ 32は、

(a) 周波数 0〜0. 45 f sの通過帯域と、

(b) 周波数 0. 54 f s〜f sの阻止帯域と、

(c) 周波数 f s以上で 60 dB以上の減衰量とを

有して、入力ディジタルオーディオ信号を低域通過ろ波することにより、上記ォ一バーサンプリング処理により発生される折り返し雑音を除去するように帯域制限して、実質的に入力ディジタルオーディオ信号の持つ有効な帯域（周波数 0〜 0. 45 f s) のみを通過させた後、図 1の加算器 2及ぴ高調波発生器 3の絶対値演算器 51 (図 4) に出力する。

次いで、図 1の高調波発生器 3は、非線形の入出力特性を有する非線形処理回路であって、入力されるディジタルオーディォ信号に対して非線形処理を実行することによりディジタルオーディォ信号を歪ませて高調波成分の信号を発生させ、当該高調波成分の信号を有するディジタルオーディォ信号を乗算器 4に出力する。高調波発生器 3は、例えばその一例として、図 4に示すように、絶対値演算器 5 1と、 D Cオフセット除去回路 5 2とを備えて構成され、ここで、 D Cオフセット除去回路 5 2は、減算器 5 3と、平均化回路 5 4と、 1 / 2乗算器 5 5とを備えて構成される。

図 4において、絶対値演算器 5 1は、入力されたディジタルオーディオ信号に対して、例えば全波整流処理などの非線形処理を実行した後、非線形処理後のデイジタルオーディオ信号を D Cオフセット除去回路 5 2の減算器 5 3及び平均化回路 5 4に出力する。絶対値演算器 5 1は、正の振幅を有する信号をそのまま出力する一方、負の振幅を有する信号を負の振幅と同一の絶対値を有する正の振幅に変換して出力する。そのため、負の振幅を有する信号はゼロレベルを境にして正側に折り返されるところで高調波成分が発生する。次いで、平均化回路 5 4は、サンプリング周波数 ί sに比較して非常に低い、例えば 0 . 0 0 0 1 f s程度の遮断周波数を有する低域通過フィルタを備えて構成され、所定の時間期間（例えば、サンプリング周期 T sに比較して十分に長い時間期間）に対して、入力されるディジタルオーディォ信号の振幅の時間平均値を演算し、当該時間平均値を有するディジタル信号を 1 / 2乗算器 5 5に出力する。そして、 1ズ2乗算器5 5 は、入力されるディジタル信号に対して 1 / 2を乗算して、乗算結果の値を有するディジタル信号を、 D Cオフセット量を示すディジタル信号として減算器 5 3 に出力する。さらに、減算器 5 3は、絶対値演算器 5 1から出力されるディジタルオーディオ信号から、 1 2乗算器 5 5から出力されるディジタル信号を減算することにより、 D Cオフセットを除去している。

本実施形態において、入力端子 T 1を介して入力されるディジタル信号はゼロレベルを基準とした信号であり、図 1内の各回路からの出力ディジタル信号及び出力端子 T 2からのディジタル信号もゼロレベルを基準とする必要があるが、高調波発生器 3への入力ディジタル信号はゼロレベルを基準とした信号であっても、非線形処理を行うための絶対値演算器 5 1によって正のレベルに変換されるため、 D Cオフセットが発生する。そこで、絶対値演算器 5 1からの出力ディジタル信号に対して、平均化回路 5 4で平均値を演算し、その平均値の 2分の 1を絶対値演算器 5 1からの出力ディジタル信号から減算することで D Cオフセットを除去している。

そして、入力されたディジタルオーディォ信号のレベルを基準として高調波発生器 3で発生された高調波成分（すなわち、入力されたディジタルオーディオ信号のレベルに実質的に比例するように対応したレベルを有する高調波成分）を含むディジタル信号は、図 1に示すように、乗算器 4に出力される。

また、図 1のランダム雑音発生回路 1 1は周波数 0〜： p f s Z 2の帯域を有し、時間軸に対してランダムな振幅レベルを有するディジタルオーディォ信号を発生し、すなわち、入力端子 T 1を介して入力されたディジタルオーディオ信号とは無相関に発生させたディザ信号であるランダム雑音信号を発生して絶対値演算器 1 2に出力する。次いで、絶対値演算器 1 2は入力されるランダム雑音信号に対して絶対値演算処理を実行する演算器であって、正の振幅を有する信号をそのままディジタル低域通過フィルタ 1 3に出力する一方、負の振幅を有する信号を負の振幅と同一の絶対値を有する正の振幅に変換してディジタル低域通過フィルタ 1 3に出力する。ここで、絶対値演算器 1 2は、ランダム雑音信号の符号の変化にかかわらず、高調波発生器 3からの高調波成分に対して乗算器 4で所定の符号を有するランダム雑音信号を乗算するために設けられる。さらに、ディジタル低域通過フィルタ 1 3は、 1 0 O H z乃至 2 0 k H zの範囲であって、好ましくは 1 k H z乃至 2 k H zの最高力ットオフ周波数を有し、入力される絶対ィ直演算後のランダム雑音信号を低域通過ろ波して可変増幅器 1 4を介して乗算器 4に出力する。

ここで、可変増幅器 1 4はレベル制御回路であつて、入力されるディジタル信号のレベル（振幅値）を、制御信号に基づいた増幅度（当該増幅度は正の増幅処理もあるが、負の減衰処理も可能である。）で変化させ、レベル変化後のディジタル信号を乗算器 4に出力する。なお、可変増幅器 1 4では、高調波発生器 3からのディジタルオーディォ信号のレベルと、低域通過フィルタ 1 3力らの雑音信号のレベルとを相対的に調整するために用いられる。この調整は、好ましくは、乗算器 4での振幅変調が例えば 8 0 %乃至 1 0 0 %の変調度となるように設定される。

図 1のランダム雑音発生回路 11は、具体的には、例えば図 5に示すように構成される。図 5において、ランダム雑音発生回路 1 1は、複数 N個の擬似雑音系列ノイズ信号発生回路（以下、 PN系列ノイズ信号発生回路という。） 60— n (n=l, 2, ···, N) と、加算器 61と、 D Cオフセット除去用定数信号発生器 63と、減算器 64とを備えて構成される。ここで、各 PN系列ノイズ信号発生回路 60— nは、互いに独立な初期値を有して、例えば、 M系列ノイズ信号である一様ランダムな振幅レベルを有する擬似ノイズ信号を発生して加算器 61に出力する。次いで、加算器 61は複数の PN系列ノイズ信号発生回路 60—1乃至 60— Nから出力される複数 N個の擬似ノイズ信号を加算して、加算結果の擬似ノイズ信号を減算器 64に出力する。一方、 DCオフセット除去用定数信号発生器 63は、複数 N個の P N系列ノィズ信号発生回路 60— 1乃至 60—Nからの擬似ノィズ信号の時間平均値の和である D Cオフセット除去用定数信号を発生して減算器 64に出力する。そして、減算器 64は、擬似ノイズ信号の和から D Cオフセット除去用定数信号を減算することにより、 DCオフセットの無いディザ信号を発生して出力する。

ここで、各 PN系列ノイズ信号発生回路 60_n (n=l， 2, ···, N) は、図 6に示すように、 32ビットカウンタ 71と、排他的論理和ゲート 72と、クロック信号発生器 73と、初期値デ^"タ発生器 74とを備えて構成される。 32 ビットカウンタ 71には、初期値データ発生器 74から各 PN系列ノイズ信号発生回路 60_n毎に互いに異なる 32ビットの初期値が設定された後、クロック信号発生器 73により発生されるクロック信号に基づいて、 32ビットカウンタ 71は 1ずつインクリメントするように計数する。 32ビットカウンタ 71の 3 2ビットのデータ（0〜31ビット目のデータを含む。）のうち、最上位ビット (MSB ； 31ビット目）の 1ビットデータと、その 3ビット目の 1ビットデタとは、排他的論理和グート 72の入力端子に入力され、排他的論理和ゲート 7 2は排他的論理和の演算結果の 1ビットデータを 32ビットカウンタ 71の最下位ビット（LSB) にセットする。そして、 32ビットカウンタ 71の下位 8ビットのデータは PN系列ノイズ信号として出力される。このように PN系列ノィズ信号発生回路 60— nを構成することにより、各 P N系列ノィズ信号発生回路 60— nから出力される PN系列ノイズ信号は互いに独立した 8ビットの PN系列ノイズ信号となる。

図 6の例では、各 P N系列ノィズ信号発生回路 60— nで互いに独立した 8ビットの PN系列ノイズ信号を発生するために、上述のように構成しているが、本発明はこれに限らず、以下のように構成してもよい。

(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 P N系列ノィズ信号を取り出し、 P N系列ノィズ信号発生回路 60— 2では最下位 8ビットより直上の 8ビットから P N系列ノィズ信号を取り出し、以下同様にして P N系列ノィズ信号を取り出す。

(2) とって代わって、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 6 0_nで互いに異ならせる。

(3) もしくは、図 6の例と、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。

そして、互いに独立な複数個の PN系列ノイズを加算することにより、図 7、図 8及び図 9に示すように、振幅レベルに対して確率密度を有する PN系列ノィズ信号を発生することができる。例えば、 n=lであるときは、概ね、図 7に示すように、振幅レベルに対して一様分布の確率密度を有するホワイトノイズ信号を発生することができる。また、 n= 12であるとき、中心極限定理を用いれば、ガウス分布は分散が 1/12であるため 12個の一様乱数を発生する PN系列ノィズ信号努生回路 60— nからの各 P N系列ノィズ信号を加算することにより、図 9に示すように、概ね、振幅レベルに対してガウス分布の確率密度を有するガウス分布型ノイズ信号を発生することができる。さらに、 n==3であるとき、図 8に示すように、ガウス分布に近く、ガウス分布から若干大きい分散を有し、振幅レベルに対してベル型分布又は釣り鐘型分布の確率密度を有するベル分布型 (釣り鐘型）ノイズ信号を発生することができる。以上説明したように、図 5及ぴ図 6の回路を構成し、例えば、図 8又は図 9のノィズ信号を発生することにより、小規模の回路で、自然音や楽音信号に近いディザ信号を発生することができる。

図 1に戻り参照すれば、乗算器 4は振幅変調のための演算器であって、高調波発生器 3から出力される高調波成分のディジタルオーディォ信号である搬送波を、可変増幅器 1 4から出力される帯域制限されかつ原音とは無相関なノィズ信号に従って振幅変調を実行し、すなわち、これら 2つの信号を乗算することにより、例えば高調波成分のディジタルオーディォ信号の複数の搬送波とそれを中心として上記低域通過フィルタ 1 3により帯域制限されたノイズ信号の両側波帯成分を有する複数の振幅変調信号を含み、かつ入力端子 T 1を介して入力されたディジタルオーディォ信号のレベルに対応したレベルを有するディジタル帯域拡張信号を発生してディジタル帯域通過フィルタ 5内のディジタル高域通過フィルタ 7に入力される。

ディジタル帯域通過フィルタ 5は、図 1に示すように、ディジタル高域通過フィルタ 7と、ディジタル低域通過フィルタである 1 / f特性フィルタ 8とを縦続接続して構成され、例えば、入力されるディジタルオーディオ信号が C Dプレーャなどからの圧縮されていないディジタル信号であるとき、ディジタル帯域通過フィルタ 5は好ましくは以下の仕様を有する。

( 1 ) 低域側のカットオフ周波数 f _L c =概略 f s / 2。

( 2 ) 低域側の遮断特性は周波数 f s / 4で 8 0 d B以上の減衰量。その減衰量は、原音の量子化数に基づく S N比近辺となる。例えば原音の量子化数が 1 6ビットであれば、理論 S Nは 9 8 d Bとなるので、好ましくは、 8 0〜1 0 0 d B 以上の減衰量を有する。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を、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つて例えば上記の 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ことが好ましい。

( 3 ) 高域側の力ットオフ周波数 f H c =概略 f s Z 2。

( 4 ) 高域側の遮断特性はー6 d B Z o c t (図 1 0参照。）。

ここで、 1 / f特性フィルタ 8は、図 1 0に示すように、周波数 0から ί s / 2までの帯域 B 1よりも高い、周波数 f s / 2から p · f 8ノ2までの帯域8 2 において一 6 d B Z o c tの傾^を有する減衰特性を備えた、いわゆる 1 / f特性の低域通過フィルタである。ここで、 pはオーバーサンプリング率で、例えば 2以上概ね 8までの整数である。

ディジタル帯域通過フィルタ 5は、入力されるディジタル信号を上述のように帯域通過ろ波して、帯域通過ろ波後のディジタル帯域拡張信号を可変増幅器 6を介して加算器 2に出力する。さらに、加算器 2は、可変増幅器 6からのディジタル帯域拡張信号を、オーバーサンプリング型低域通過フィルタ 1からの低域通過ろ波されたディジタルオーディォ信号に加算することにより、原音のディジタルオーディォ信号においてディジタル帯域拡張信号を含む加算結果のディジタルォ一ディォ信号を出力端子 T 2を介して出力する。

ここで、可変増幅器 6は可変増幅器 1 4と同様にレベル制御回路であって、入力される信号のレベル（振幅値）を、制御信号に基づいた増幅度（当該増幅度は正の増幅処理もあるが、負の減衰処理も可能である。）で変化させ、レベル変ィ匕後の信号を加算器 2に出力する。可変増幅器 6では、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のレベルと、ディジタル帯域通過フィルタ 5からのディジタル帯域拡張信号のレベルとを相対的に調整するために用いられる。この調整は、好ましくは、加算器 2において、例えば周波数 f s / 2においてこれら 2つの信号のレベルが実質的に一致するように、すなわちスぺクトルの連続性を保持するように設定される。

以上説明したように、本発明に係る第 1の実施形態によれば、入力されたディジタルオーディォ信号が有する帯域以上で楽音信号と同様のスぺクトル構造を有する（すなわち、ディザ信号の発生頻度を略ガウス分布やベル分布にすることで自然音と略相似の発生メ力ニズムを有する）高調波成分ゃディザ信号を発生させ、入力されたディジタルオーディオ信号の高域スぺクトル強度に応じてこの発生させた高調波成分のディジタル信号である搬送波を、ディザ信号などの所定の帯域幅を有する帯域信号である雑音信号に従って振幅変調することにより得られた帯域拡張信号を入力されたディジタルオーディオ信号に加算することにより、従来技術に比較して容易にオーディオ帯域が拡張されたディジタルオーディオ信号を発生することができる。また、上述のように振幅変調により得られた帯域拡張信号は原音のレベルに従って変化しかつスぺクトルの連続性を保持しているので、帯域拡張信号の高域成分は人工的なものではなく、原音に対して自然に聴こえるという特有の効果を有している。

さらに、本実施形態のオーディオ信号帯域拡張装置における信号処理はすべてディジタル信号処理であるため、回路を構成する部品のばらつきや温度特性により性能ばらつき力 S発生しない。また、オーディオ信号が回路を通過する毎に音質劣化が発生することもない。さらに、構成しているフィルタの精度追求を行ってもアナログ回路構成と比較して、回路規模が大きくなることもなく、製造コストの増加につながらない。

以上の実施形態においては、高調波発生器 3を構成するために、全波整流回路である図 4の絶対値演算器 5 1を用いたが、本発明はこれに限らず、絶対値演算器 5 1に代えて、入力されたディジタルオーディオ信号の正の部分のみを出力し、入力されたディジタルオーディォ信号の負の部分をゼロレベルとして出力する半波整流回路を用いてもよい。

以上の実施形態においては、 l Z f特性フィルタ 5を用いているが、本発明はこれに限らず、 1 / f特性フィルタ 8に代えて、図 1 1の減衰特性を有する 1 / f ²特性フィルタを備えてもよレ、。ここで、 1 / f ²特性フィルタは、図 1 1に示すように、周波数 0から f 3 2までの帯域3 1よりも高い、周波数 f s / 2 から p · f s Z 2までの帯域 B 2において一 1 2 d BZ o c tの傾斜を有する減衰特性を備えた、いわゆる 1 / f ²特性の低域通過フィルタである。

以上の実施形態においては、入力されるディジタルオーディオ信号が C Dプレーャなどからの圧縮されていないディジタル信号であるときのディジタル帯域通過フィルタ 5の好ましい仕様について説明したが、入力されるディジタルオーディォ信号が、 MD (Mini Disk) プレーヤからのディジタノレ信号（以下、 MD信号という。）、もしくは、 MP E G— 4のオーディオ信号で用いられる AA C (Advanced Audio Coding) により圧縮符号化されたディジタルオーディオ信号 (以下、 AA C信号という。）であるときは、ディジタル帯域通過フィルタ 5の低域側及び高域側のカットオフ周波数 f s Z 2を、これらの圧縮音声信号の再生帯域上限周波数に設定することが好ましい。ここで、 MD信号及び AA C信号のサンプリング周波数 f sは例えば 4 4 . 1 k H z又は 4 8 k H zであり、 AA C 信号のハーフレート信号の場合のサンプリング周波数 f sは 2 2 . 0 5 k H z又は 2 4 k H zである。前者の場合において、再生帯域上限周波数は概ね 1 0 k H Z乃至 1 8 k H _Zであり、後者の場合において、再生帯域上限周波数は概ね 5 k H z乃至 9 k H zである。

以上の実施形態においては、ランダム雑音発生回路 1 1を用いてランダム雑音信号を発生しているが、本発明はこれに限らず、ランダム雑音信号を外部回路により発生して絶対値演算器 1 2に入力するようにしてもよい。

以上の実施形態においては、ランダム雑音発生回路 1 1を用いてランダム雑音信号を発生しているが、本発明はこれに限らず、ランダム雑音信号に代えて、データ信号や音声信号など種々の信号又はその変調信号などの所定の帯域幅を有する帯域信号を用いてもよい。

第 2の実施形態.

図 1 2は、本発明の第 2の実施形態に係るオーディォ信号帯域拡張装置の構成を示すプロック図である。この第 2の実施形態に係るオーディオ信号帯域拡張装置は、図 1のオーディォ信号帯域拡張装置に比較して、原音に無相関な雑音信号を発生するランダム雑音発生回路 1 1に代えて、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ランダム雑音発生回路 9を備えたことを特徴としている。以下、この相違点について詳述する。

図 1 2において、ランダム雑音努生回路 9は、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ォ信号に対して 1次のデルタシグマ変調 ( Δ - Σ変調）処理を実行することによりランダム雑音信号を発生して絶対値演算器 1 2に出力するとともに、上記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ォ信号をそのまま、もしくは再量子化後のディジタルオーディオ信号（再量子化後の量子化数を減少させた）を加算器 2に出力する。図 1 3は、図 1 2のランダム雑音発生回路 9の内部構成を示すプロック図である。図 1 3において、ランダム雑音発生回路 9は、 1次のデルタシグマ変調型量子ィ匕器 8 0と、 1つのスィッチ SWとを備えて構成される。ここで、 1次のデルタシグマ変調型量子化器 8 0は、減算器 8 1と、再量子化を行う量子化器 8 2と、減算器 8 3と、 1サンプルの遅延を行う遅延回路 8 4とを備えて構成される。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はそのままスィッチ S Wの接点 bを介して加算器 2及ぴ高調波発生器 3に出力されるとともに、減算器 8 1に出力される。次いで、減算器 8 1は、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から、遅延回路 8 4からのディジタルオーディォ信号を減算し、減算結果のディジタルオーディォ信号を量子化器 8 2及び減算器 8 3に出力する。そして、量子化器 8 2は、入力されるディジタルオーディオ信号を再量子化し、当該再量子化後のディジタルオーディオ信号であるデルタシグマ変調信号を減算器 8 3に出力するとともに、スィツチ SWの接点 aを介して加算器 2及び高調波発生器 3に出力する。さらに、減算器 8 3は、減算器 8 1からのディジタルオーディオ信号から、量子化器 8 2 からのデルタシグマ変調信号を減算し、減算結果のディジタルオーディォ信号である（量子化時に発生される）量子化ノイズ信号を絶対値演算器 1 2に出力するとともに、遅延回路 8 4を介して減算器 8 1に出力する。

図 1 3のランダム雑音発生回路 9において、スィッチ SWを接点 a側に切り換えたとき、加算器 2及び高調波発生器 3には、オーバーサンプリング型低域通過フィルタ 1で量子化したオーディオデイジタノレ信号をさらに再量子化したオーディォディジタル信号（量子化数を減少させた信号）を出力する。これにより、当該オーディォ信号帯域拡張装置の出力端子 T 2からのディジタルオーディォ信号のビット数を減少させて出力することができ、以降の信号処理手段の回路、あるいは演算規模を小さくできる。一方、スィッチ SWを接点 b側に切り換えたとき、加算器 2及び高調波発生器 3には、オーバーサンプリング型低域通過フィルタ 1 で量子化したオーディオディジタル信号をそのまま出力する。これにより、当該オーディォ信号帯域拡張装置の出力端子 T 2からのディジタルオーディォ信号のビット数を減少させないで、上記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ォ信号をそのままのビット数で出力することができる。以上のように構成されたランダム雑音発生回路 9において、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ォ信号に基づいて、 1次のデルタシグマ変調した変調信号を発生し、すなわち、原音のディジタノレオーディォ信号に基づいて発生された帯域信号である雑音信号を発生する一方、入力されたディジタルオーディォ信号の高域スぺクトル強度に応じてこの発生させた高調波成分のディジタル信号である搬送波を、上記発生された、入力されたディジタルオーディォ信号に基づく雑音信号に従って振幅変調することにより得られた帯域拡張信号を、入力されたディジタルオーディオ信号に加算する。従って、本実施形態によれば、第 1の実施形態に係る作用効果に加えて、雑音信号も原音のディジタルオーディォ信号に基づいて発生するので、帯域拡張信号の高域成分は人ェ的なものではなく、原音に対して自然に聴こえるという特有の効果を有している。

以上の第 2の実施形態において、 1次のデルタシグマ変調型量子化器 8 0を用いているが、本発明はこれに限らず、複数次のデルタシグマ変調型量子化器を用いてもよい。

以上の第 2の実施形態において、デルタシグマ変調型量子化器 8 0を用いているが、本発明はこれに限らず、入力されるオーディオ信号をシグマデルタ変調するシダマデルタ変調型量子化器を用いてもよい。

第 3の実施形態.

図 1 4は、本発明の第 3の実施形態に係るオーディォ信号帯域拡張装置の構成を示すプロック図である。この第 3の実施形態に係るオーディォ信号帯域拡張装置は、図 1 2のオーディオ信号帯域拡張装置に比較して、可変増幅器 8 6と、カロ算器 8 5とをさらに備えたことを特徴としている。以下、当該相違点について説明する。

図 1 4において、ランダム雑音発生回路 9からのランダム雑音信号は、可変増幅器 8 6を介して加算器 8 5に出力される。加算器 8 5は乗算器 4と高域通過フィルタ 7との間に挿入され、乗算器 4から出力されるディジタル信号と、可変増幅器 8 6からのディジタル信号とを加算して、加算結果のディジタル信号を高域通過フィルタ 7に出力する。

ここで、可変増幅器 8 6はレベ/ kflj御回路であって、入力されるディジタル信号のレベル（振幅値）を、制御信号に基づいた増幅度（当該増幅度は正の増幅処理もあるが、負の減衰処理も可能である。）で変化させ、レベル変化後のディジタル信号を乗算器 4に出力する。なお、可変増幅器 8 6では、高調波発生器 3からのディジタルオーディオ信号と、低域通過フィルタ 1 3からの雑音信号のレべルとの加算結果のディジタル信号に対して、ランダム雑音発生回路 9により得られたランダム雑音のディジタル信号を上記加算結果のディジタル信号のレベルよりも小さレヽベースのランダム雑音を追加して付加するように調整するために用いられる。この調整は、好ましくは、付加するランダム雑音のディジタル信号のレベルが、乗算器 4からのディジタル信号のレベルに対して、例えばその 1 0 %乃至 5 0 %程度となるように設定される。

従って、本実施形態によれば、第 2の実施形態に係る作用効果に加えて、第 2 の実施形態に係る帯域拡張信号に対してベースとなるランダム雑音のディジタル信号を付加するので、帯域拡張信号の高域成分は、さらに周波数スペクトラムは周波数に対してより連続的となり、原音に対してさらに自然に近く聴こえるという特有の効果を有している。

第 4の実施形態.

図 1 5は、本発明の第 4の実施形態に係る、オーディオ信号帯域拡張装置のァプリケーションの一例である光ディスク再生システムの構成を示すプロック図である。以上の第 1、第 2又は第 3の実施形態においては、オーディオ信号帯域拡張装置を、ハードウェアのディジタル信号処理回路で構成しているが、本発明はこれに限らず、例えば、図 1、図 12又は図 14の構成における各処理ステップを、オ^"ディォ信号の帯域拡張を行うための信号処理プログラムで実現して、当該信号処理プログラムを図 15のディジタル■シグナル ·プロセッサ（以下、 D S P という。） 101のプログラムメモリ 101 pに格納して DS P 101により実行してもよい。なお、 DSP 101のデータテーブルメモリ 101 dには、上記信号処理プログラムを実行するために必要な種々のデータを格納する。

図 15において、光ディスク再生装置 102は、例えば DVDプレーヤ、 CD プレーヤ、 MDプレーヤなどの光ディスクのコンテンツを再生するための装置であり、光ディスク再生装置 102により再生された左右のディジタルオーディォ信号は、 DSP 101により上記信号処理プログラムが実行されて、入力されたオーディオデイジタル信号に対して帯域拡張されたオーディオデイジタル信号を得て、 D/A変換器 103に出力される。次いで、 0/八変換器103は、入力されたディジタルオーディォ信号をアナ口グオーディォ信号に A/D変換して電力増幅器: L 04 a, 104 bを介して左右のスピーカ 105 a， 105 bに出力する。ここで、システムコントローラ 100は、当該光ディスク再生システムの全体の動作を制御し、特に、光ディスク再生装置 102及び D SP 101の動作を制御する。また、 DSP 101のプログラムメモリ 101 p及びデータテープノレメモリ 101 dは例えばフラッシュメモリや E E P R OMなどの不揮発性メモリで構成される。

なお、図 1、図 12及び図 14において、高域通過フィ^/タ 7への指示信号、及び可変増幅器 14への制御信号については、例えばシステムコントローラ 10 0により発生されて入力され、これらの装置やシステムの動作を制御できる。以上のように構成された光ディスクシステムにおいては、光ディスク再生装置

102により再生されたディジタレオーディォ信号は D SP 101によりその信号が適正に帯域拡張された後、左右のスピー力 105 a, 105 bにより再生でさる。以上説明したように、本実施形態によれば、図 1、図 1 2又は図 1 4の構成における各処理ステップを、オーディオ信号の帯域拡張を行うための信母処理プログラムで実現して、当該信号処理プログラムを図 1 5の D S P 1 0 1により実行するように構成したので、信号処理プログラムの機能追加やバグ補正などのバージョンアップなどを容易にすることができる。

本実施形態において、上記信号処理プログラム及びその実行のためのデータはそれぞれプログラムメモリ 1 0 1 p及びデータテーブルメモリ 1 0 1 dに製造時に予め格納してもよいし、これに代えて、以下に示すように、 C D— R OM 1 1 1などの、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録された信号処理プログラム及びその実行のためのデータをそれぞれ、コンピュータなどのコントローラを含む光ディスクドライブ 1 1 0により再生して外部インターフェース 1 0 6を介して D S P 1 0 1内のプログラムメモリ 1 0 1 p及びデータテープノレメモリ 1 0 1 dに格納してもよい。

以上の実施形態においては、 D S P 1 0 1を用いているが、本発明はこれに限らず、マイクロ 'プロセッサ■ュニット（MP U) などのディジタル計算機のコントローラにより構成してもよい。

産業上の利用の可能性

以上詳述したように本発明に係るオーディォ信号の帯域を拡張するための方法又は装置によれば、所定の帯域を有する入力されたオーディォ信号に基づいて、上記入力されたオーディオ信号の高調波を発生し、上記発生されたオーディオ信号の高調波を、所定の帯域幅を有する帯域信号に従って振幅変調することにより振幅変調信号を発生し、上記発生された振幅変調信号を、所定の帯域通過特性を用いて帯域通過ろ波して出力し、上記帯域通過ろ波された振幅変調信号を上記入力されたオーディオ信号に加算して、加算結果のオーディオ信号を出力する。従つて、入力されたオーディオ信号の高調波である搬送波を、上記帯域信号に従つて振幅変調することにより得られた帯域拡張信号を入力されたオーディォ信号に加算することにより、従来技術に比較して容易にオーディォ帯域が拡張されたォ一ディォ信号を発生することができる。また、上述のように振幅変調により得られた帯域拡張信号は原音のレベルに従って変化しかつスぺクトルの連続性を保持しているので、帯域拡張信号の高域成分は人工的なものではなく、原音に対して自然に聴こえるという特有の効果を有する。

Claims

請求の範囲

1 . 所定の帯域を有する入力されたオーディオ信号に基づいて、上記入力されたオーディォ信号の高調波を発生するステツプと、

上記発生されたオーディォ信号の高調波を、所定の帯域幅を有する帯域信号に従って振幅変調することにより第 1の変調信号を発生するステツプと、

上記 §生された第 1の変調信号を、所定の帯域通過特性を用いて帯域通過ろ波して出力するステップと、

上記帯域通過ろ波された第 1の変調信号を上記入力されたオーディォ信号に加算して、加算結果のオーディォ信号を出力するステップとを含むことを特徴とするオーディォ信号の帯域を拡張するための方法。

2 . 上記振幅変調するステップの前に、上記帯域信号のレベルを変化させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項 1記載のオーディオ信号の帯域を拡張するための方法。

3 . 上記加算するステップの前に、上記帯域通過ろ波された第 1の変調信号のレベルを変化させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項 1又は 2記載のオーディォ信号の帯域を拡張するための方法。

4 . 上記振幅変調するステップの後であって、上記帯域通過ろ波するステップの前に、上記入力されたオーディオ信号のレベルを変化させた後、当該変化されたレベルを有するオーディォ信号を上記第 1の変調信号に加算して上記帯域通過ろ波するステップに出力するステップをさらに含むことを特徴とする請求項 1乃至 3のうちのいずれか 1つに記載のオーディオ信号の帯域を拡張するための方法。

5 . 上記帯域信号を発生するステップをさらに含むことを特徴とする請求項 1乃至 4のうちのいずれか 1つに記載のオーディォ信号の帯域を拡張するための方法。

6 . 上記帯域信号を発生するステップは、上記入力されたオーディオ信号と無相関な雑音信号を発生することを特徴とする請求項 5記載のオーディォ信号の帯域を拡張するための方法。

7 . 上記帯域信号を発生するステップは、上記入力されたオーディオ信号に基づいて、帯域信号を発生することを特徴とする請求項 5記載のオーディオ信号の帯域を拡張するための方法。

8 . 上記帯域信号を発生するステップは、

所定のランダム雑音信号を発生するステップと、

上記絶対値を有するランダム雑音信号を、所定の低域通過特性を用いて低域通過ろ波して上記帯域信号として出力するステップとを含むことを特徴とする請求項 6記載のオーディォ信号の帯域を拡張するための方法。

9 . 上記帯域信号を発生するステップは、

上記入力されたオーディォ信号を、デルタシグマ変調型量子化器又はシグマデルタ変調型量子化器を用いて量子化して第 2の変調信号を発生するとともに、上記量子化時の量子化雑音信号を発生するステップと、

上記絶対値を有するランダム雑音信号を、所定の低域通過特性を用いて低域通過ろ波して上記帯域信号として出力するステップとを含むことを特徴とする請求項 7記載のオーディオ信号の帯域を拡張するための方法。 -

1 0 . 上記加算するステップは、上記入力されたオーディオ信号に代えて、上記入力されたオーディォ信号を量子化して発生されたオーディォ信号を、上記帯域通過ろ波された第 1の変調信号に加算して加算結果のオーディォ信号を出力することを特徴とする請求項 9記載のオーディォ信号の帯域を拡張するための方法。

1 1 . 上記帯域通過特性の低域側の遮断特性を変化させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項 1乃至 1 0のうちのいずれか 1つに記載のオーディォ信号の帯域を拡張するための方法。

1 2 . 所定の帯域を有する入力されたオーディオ信号に基づいて、上記入力されたオーディォ信号の高調波を発生する高調波発生手段と、

上記発生されたオーディォ信号の高調波を、所定の帯域幅を有する帯域信号に従つて振幅変調することにより第 1の変調信号を発生する振幅変調手段と、上記発生された第 1の変調信号を、所定の帯域通過特性を用いて帯域通過ろ波して出力する帯域通過ろ波手段と、

上記帯域通過ろ波された第 1の変調信号を上記入力されたオーディオ信号に加算して、加算結果のオーディォ信号を出力する手段とを備えたことを特徴とするオーディォ信号の帯域を拡張するための装置。

1 3 . 上記振幅変調手段の前段に、上記帯域信号のレベルを変化させる第 1の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 2記載のオーディオ信号の帯域を拡張するための装置。

1 4 . 上記加算手段の前に、上記帯域通過ろ波された第 1の変調信号のレベルを変化させる第 2の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 2又は 1 3記載のオーディオ信号の帯域を拡張するための装置。

1 5 . 上記振幅変調手段の後段であって、上記帯域通過ろ波手段の前段に、上記入力されたオーディォ信号のレベルを変化させた後、当該変化されたレベルを有するオーディォ信号を上記第 1の変調信号に加算して上記帯域通過ろ波する手段をさらに備えたことを特徴とする請求項 1 2乃至 1 4のうちのいずれか 1つに記載のオーディオ信号の帯域を拡張するための装置。

1 6 . 上記帯域信号を発生する帯域信号発生手段をさらに備えたことを特徴とする請求項 1 2乃至 1 5のうちのいずれか 1つに記載のオーディォ信号の帯域を拡張するための装置。

1 7 . 上記帯域信号発生手段は、上記入力されたオーディオ信号と無相関な雑音信号を発生することを特徴とする請求項 1 6記載のオーディォ信号の帯域を拡張するための装置。

1 8 . 上記帯域信号発生手段は、上記入力されたオーディオ信号に基づいて、帯域信号を発生することを特徴とする請求項 1 6記載のオーディォ信号の帯域を拡張するための装置。

1 9 . 上記帯域信号発生手段は、

所定のランダム雑音信号を発生する手段と、

上記絶対値を有するランダム雑音信号を、所定の低域通過特性を用いて低域通過ろ波して上記帯域信号として出力する手段とを備えたことを特徴とする請求項 1 7記載のオーディオ信号の帯域を拡張するための装置。

2 0 . 上記帯域信号発生手段は、

上記発生された量子化雑音信号の絶対値を演算して、絶対値を有するランダム雑音信号を発生する手段と、

上記絶対値を有するランダム雑音信号を、所定の低域通過特性を用いて低域通過ろ波して上記帯域信号として出力する手段とを備えたことを特徴とする請求項 1 8記載のオーディオ信号の帯域を拡張するための装置。

2 1 . 上記加算手段は、上記入力されたオーディオ信号に代えて、上記入力されたオーディオ信号を量子化して発生されたオーディオ信号を、上記帯域通過ろ波された第 1の変調信号に加算して加算結果のオーディォ信号を出力することを特徴とする請求項 2 0記載のオーディォ信号の帯域を拡張するための装置。

2 2 . 上記帯域通過ろ波手段の帯域通過特性の低域側の遮断特性を変化させる手段をさらに備えたことを特徴とする請求項 1 2乃至 2 1のうちのいずれか 1つに記載のオーディォ信号の帯域を拡張するための装置。

2 3 . 請求項 1乃至 1 1のうちのいずれか 1つに記載のオーディォ信号の帯域を拡張するための方法における各ステップを含むことを特徴とするプログラム。

2 4 . 請求項 2 3記載のプログラムを格納したことを特徴とするコンピュータで読み取り可能な記録媒体。