JP2002169597A - 音声信号処理装置、音声信号処理方法、音声信号処理のプログラム、及び、そのプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents
音声信号処理装置、音声信号処理方法、音声信号処理のプログラム、及び、そのプログラムを記録した記録媒体Info
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-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
- G10L21/00—Speech or voice signal processing techniques to produce another audible or non-audible signal, e.g. visual or tactile, in order to modify its quality or its intelligibility
- G10L21/02—Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation
- G10L21/038—Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation using band spreading techniques
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B20/00—Signal processing not specific to the method of recording or reproducing; Circuits therefor
- G11B20/10—Digital recording or reproducing
- G11B20/10527—Audio or video recording; Data buffering arrangements
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- G—PHYSICS
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- Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 データ圧縮した音声データの再生時の高音質
化をソフトウェアにより可能にする。 【解決手段】 サンプリングレート変換回路31は、P
CM音声データのサンプリング周波数fsを2倍に変換
し、LPF32に供給する。LPF32は、音声データ
をカットオフ周波数Fs/4でローパスフィルタリング
して、その出力データFs2を極性検出回路33に供給
する。この回路33は出力データFs2の波形頂点間の
時間がサンプリング周波数Fsの何倍であるかを示すデ
ータをFs2COUNTとして出力する。差分データ算出回
路34は現在のデータFs2と1Fs前のデータFs
2’との差分データFs2Differenceを出力する。Fs
2COUNTは補正テーブル35に供給され、対応する補正
データTableDataが出力される。出力データ生成回路3
6には、出力データFs2、Fs2Difference、及び補
正データTableDataが供給され、新たなPCMデータF
s3が生成される。
化をソフトウェアにより可能にする。 【解決手段】 サンプリングレート変換回路31は、P
CM音声データのサンプリング周波数fsを2倍に変換
し、LPF32に供給する。LPF32は、音声データ
をカットオフ周波数Fs/4でローパスフィルタリング
して、その出力データFs2を極性検出回路33に供給
する。この回路33は出力データFs2の波形頂点間の
時間がサンプリング周波数Fsの何倍であるかを示すデ
ータをFs2COUNTとして出力する。差分データ算出回
路34は現在のデータFs2と1Fs前のデータFs
2’との差分データFs2Differenceを出力する。Fs
2COUNTは補正テーブル35に供給され、対応する補正
データTableDataが出力される。出力データ生成回路3
6には、出力データFs2、Fs2Difference、及び補
正データTableDataが供給され、新たなPCMデータF
s3が生成される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル音声信号
を再生する音声信号処理装置、音声信号処理方法、音声
信号処理のプログラム、及び、そのプログラムを記録し
た記録媒体に係り、特に、再生される音声信号を高音質
化させる音声信号処理装置、音声信号処理方法、音声信
号処理のプログラム、及び、そのプログラムを記録した
記録媒体に関する。
を再生する音声信号処理装置、音声信号処理方法、音声
信号処理のプログラム、及び、そのプログラムを記録し
た記録媒体に係り、特に、再生される音声信号を高音質
化させる音声信号処理装置、音声信号処理方法、音声信
号処理のプログラム、及び、そのプログラムを記録した
記録媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】近年のデジタルオーディオの分野では、
CD(Compact Disc)やMD(Mini
Disc)などのディスク、更にはテープといった記録
媒体に記録された音楽などの音声信号を専用の再生装置
で再生することも盛んに行われているが、その一方で、
PC(パーソナルコンピュータ)上でソフトウェアによ
り再生することも行われている。
CD(Compact Disc)やMD(Mini
Disc)などのディスク、更にはテープといった記録
媒体に記録された音楽などの音声信号を専用の再生装置
で再生することも盛んに行われているが、その一方で、
PC(パーソナルコンピュータ)上でソフトウェアによ
り再生することも行われている。
【0003】また、MP3(MPEG layer3)
に代表される各種圧縮フォーマットで圧縮された音声信
号をPCで再生したり、記憶媒体として記憶容量の小さ
い半導体メモリに記憶して専用の携帯型プレーヤで再生
したりすることも行われている。
に代表される各種圧縮フォーマットで圧縮された音声信
号をPCで再生したり、記憶媒体として記憶容量の小さ
い半導体メモリに記憶して専用の携帯型プレーヤで再生
したりすることも行われている。
【0004】さらに、HiFiオーディオ以外のオーデ
ィオ分野では、携帯電話やPHS、インターネット電
話、半導体メモリを使用した音声レコーダなどの装置を
用いて、低ビットレートで圧縮されたデジタル音声信号
の送受信及び再生が行われている。
ィオ分野では、携帯電話やPHS、インターネット電
話、半導体メモリを使用した音声レコーダなどの装置を
用いて、低ビットレートで圧縮されたデジタル音声信号
の送受信及び再生が行われている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このようにデジタルオ
ーディオデータは様々な態様で再生され、また頻繁に送
受信される通信による伝送、メモリによる蓄積を行う場
合において、データサイズを縮小するとコスト及び適用
範囲の面で優位であることから、そのデータ量は少ない
方が望ましい。そのため、デジタルオーディオデータは
圧縮された状態で蓄積もしくは送信されることが多い。
このため、圧縮による音質の劣化が生じているので、H
iFiオーディオとしては、この劣化を改善することが
要望されていた。さらに、この音質改善は、PCや携帯
型の再生装置で使用されることを考えると、ソフトウェ
アのみで音質改善の処理が完結し、しかも現在のCPU
でリアルタイムに処理できる必要があった。
ーディオデータは様々な態様で再生され、また頻繁に送
受信される通信による伝送、メモリによる蓄積を行う場
合において、データサイズを縮小するとコスト及び適用
範囲の面で優位であることから、そのデータ量は少ない
方が望ましい。そのため、デジタルオーディオデータは
圧縮された状態で蓄積もしくは送信されることが多い。
このため、圧縮による音質の劣化が生じているので、H
iFiオーディオとしては、この劣化を改善することが
要望されていた。さらに、この音質改善は、PCや携帯
型の再生装置で使用されることを考えると、ソフトウェ
アのみで音質改善の処理が完結し、しかも現在のCPU
でリアルタイムに処理できる必要があった。
【0006】また、携帯電話などを用いた、HiFiオ
ーディオ以外のオーディオ分野においても、より低い転
送レートでデータ圧縮した場合に、良好な音質で音声デ
ータを再生できることが望まれていた。
ーディオ以外のオーディオ分野においても、より低い転
送レートでデータ圧縮した場合に、良好な音質で音声デ
ータを再生できることが望まれていた。
【0007】そこで本発明は、ソフトウェアによる処理
で済み、かつ、リアルタイムに音質改善の処理を実行で
きる音声信号処理装置及び音声信号処理方法、音声信号
処理のプログラム、及び、そのプログラムを記録した記
録媒体を提供することを目的とする。
で済み、かつ、リアルタイムに音質改善の処理を実行で
きる音声信号処理装置及び音声信号処理方法、音声信号
処理のプログラム、及び、そのプログラムを記録した記
録媒体を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る音声信号処理装置は、デジタル音声信
号のサンプリング周波数を変換して周波数帯域を拡張す
るサンプリングレート変換手段と、前記サンプリングレ
ート変換手段により拡張されたデジタル音声信号に、前
記サンプリング周波数に対応するカットオフ周波数を有
するローパスフィルタリングの処理を施すローパスフィ
ルタと、前記ローパスフィルタから出力される信号の波
形頂点間隔を検出する検出手段と、前記ローパスフィル
タから出力される信号の現在のデータと1サンプリング
前のデータとの差分データを算出する差分データ算出手
段と、前記差分データに対して前記波形頂点間隔に対応
した重み付けを行って、当該重み付けした差分データ
を、前記ローパスフィルタから出力される信号に加算し
て出力する出力データ生成手段とを備える。これによ
り、データ圧縮により音質劣化したPCMデータを分析
・予測処理することで、劣化する前のPCMデータに近
似したPCMデータを復元することができ、音質改善を
図ることができる。
に、本発明に係る音声信号処理装置は、デジタル音声信
号のサンプリング周波数を変換して周波数帯域を拡張す
るサンプリングレート変換手段と、前記サンプリングレ
ート変換手段により拡張されたデジタル音声信号に、前
記サンプリング周波数に対応するカットオフ周波数を有
するローパスフィルタリングの処理を施すローパスフィ
ルタと、前記ローパスフィルタから出力される信号の波
形頂点間隔を検出する検出手段と、前記ローパスフィル
タから出力される信号の現在のデータと1サンプリング
前のデータとの差分データを算出する差分データ算出手
段と、前記差分データに対して前記波形頂点間隔に対応
した重み付けを行って、当該重み付けした差分データ
を、前記ローパスフィルタから出力される信号に加算し
て出力する出力データ生成手段とを備える。これによ
り、データ圧縮により音質劣化したPCMデータを分析
・予測処理することで、劣化する前のPCMデータに近
似したPCMデータを復元することができ、音質改善を
図ることができる。
【0009】これと同等の作用効果は、本発明に係る音
声信号処理方法によっても得ることができる。詳しく
は、この音声信号処理方法は、デジタル音声信号のサン
プリング周波数を変換して周波数帯域を拡張し、前記拡
張されたデジタル音声信号に、前記サンプリング周波数
に対応するカットオフ周波数を有するローパスフィルタ
リングの処理を施し、前記ローパスフィルタリングが施
された信号の波形頂点間隔を検出するとともに、このロ
ーパスフィルタリングが施された信号の現在のデータと
1サンプリング前のデータとの差分データを算出し、前
記差分データに対して前記波形頂点間隔に対応した重み
付けを行って、当該重み付けした差分データを、前記ロ
ーパスフィルタリングが施された信号に加算して出力す
る。
声信号処理方法によっても得ることができる。詳しく
は、この音声信号処理方法は、デジタル音声信号のサン
プリング周波数を変換して周波数帯域を拡張し、前記拡
張されたデジタル音声信号に、前記サンプリング周波数
に対応するカットオフ周波数を有するローパスフィルタ
リングの処理を施し、前記ローパスフィルタリングが施
された信号の波形頂点間隔を検出するとともに、このロ
ーパスフィルタリングが施された信号の現在のデータと
1サンプリング前のデータとの差分データを算出し、前
記差分データに対して前記波形頂点間隔に対応した重み
付けを行って、当該重み付けした差分データを、前記ロ
ーパスフィルタリングが施された信号に加算して出力す
る。
【0010】本発明の別の態様によれば、コンピュータ
に上述した音声信号処理の機能を発揮させるプログラム
を記録した記録媒体、及び、そのプログラム自体も提供
される。
に上述した音声信号処理の機能を発揮させるプログラム
を記録した記録媒体、及び、そのプログラム自体も提供
される。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の音声信号処理装置
及び音声信号処理方法に係る実施形態を、添付図面を用
いて説明する。 (第1の実施形態)第1の実施形態を図1〜図9に基づ
き説明する。この実施形態では、本発明の音声信号処理
装置はパーソナルコンピュータ(以下、PCと呼ぶ)に
より実施される。このため、以下に説明するように、P
C及びこのPCに接続された周辺装置は協働して、デジ
タル音声信号を取得し、この信号に本発明の音声信号処
理を施し、処理した音声信号を再生する音声再生装置と
して機能する。また、本発明の音声信号処理方法は、上
記PCで実行されるソフトウェアにより実現される。な
お、下記の構成によれば、携帯型プレーヤが周辺装置の
1つとしてPCに接続されるので、PCそれ自体ではな
く、この携帯型プレーヤに、本発明に係る音声信号処理
を実行させるようにしてもよい。
及び音声信号処理方法に係る実施形態を、添付図面を用
いて説明する。 (第1の実施形態)第1の実施形態を図1〜図9に基づ
き説明する。この実施形態では、本発明の音声信号処理
装置はパーソナルコンピュータ(以下、PCと呼ぶ)に
より実施される。このため、以下に説明するように、P
C及びこのPCに接続された周辺装置は協働して、デジ
タル音声信号を取得し、この信号に本発明の音声信号処
理を施し、処理した音声信号を再生する音声再生装置と
して機能する。また、本発明の音声信号処理方法は、上
記PCで実行されるソフトウェアにより実現される。な
お、下記の構成によれば、携帯型プレーヤが周辺装置の
1つとしてPCに接続されるので、PCそれ自体ではな
く、この携帯型プレーヤに、本発明に係る音声信号処理
を実行させるようにしてもよい。
【0012】図1は、PC及びその周辺装置から成る音
声再生装置を示す。最初に、この装置の接続関係の概要
から説明する。
声再生装置を示す。最初に、この装置の接続関係の概要
から説明する。
【0013】この音声再生装置は、PC1と、このPC
1に接続されたディスプレイ2、キーボード3、携帯型
プレーヤ4(半導体メモリ5を搭載している)、アンプ
7、及びCD−ROM(Compact Disc R
ead Only Memory)ドライブ9とを備え
る。携帯型プレーヤ4はヘッドホン6に接続される。ア
ンプ7はスピーカ8に接続される。CD−ROMドライ
ブ9には、記録媒体としてのCD−ROM10が挿入さ
れる。
1に接続されたディスプレイ2、キーボード3、携帯型
プレーヤ4(半導体メモリ5を搭載している)、アンプ
7、及びCD−ROM(Compact Disc R
ead Only Memory)ドライブ9とを備え
る。携帯型プレーヤ4はヘッドホン6に接続される。ア
ンプ7はスピーカ8に接続される。CD−ROMドライ
ブ9には、記録媒体としてのCD−ROM10が挿入さ
れる。
【0014】PC1は、図1に示すように、所定のプロ
グラムに従って演算及び処理を行うCPU(Centr
al Processing Unit)11を備え、
このCPU11がバスを介してメモリ12(ROM,R
AM)、HDD(HardDisc Drive)1
3、及びインターフェース14に接続されている。この
インターフェース(I/F)14は、バスを介してキー
ボードコントローラ15、USB(Universal
Serial Bus) I/F16、及び音声出力
I/F17に接続されている。このうち、キーボードコ
ントローラ15はキーボード3に接続される一方で、U
SB I/F16(又はパラレルI/F、シリアルI/
Fなど)及び音声出力I/F17は前述した携帯型プレ
ーヤ4及びアンプ7にそれぞれ接続されている。なお、
オペレータが操作する入力装置は、キーボード3の代わ
りに、タッチパネルで構成してもよい。その場合には、
キーボードコントローラ15はタッチパネルコントロー
ラで置換される。
グラムに従って演算及び処理を行うCPU(Centr
al Processing Unit)11を備え、
このCPU11がバスを介してメモリ12(ROM,R
AM)、HDD(HardDisc Drive)1
3、及びインターフェース14に接続されている。この
インターフェース(I/F)14は、バスを介してキー
ボードコントローラ15、USB(Universal
Serial Bus) I/F16、及び音声出力
I/F17に接続されている。このうち、キーボードコ
ントローラ15はキーボード3に接続される一方で、U
SB I/F16(又はパラレルI/F、シリアルI/
Fなど)及び音声出力I/F17は前述した携帯型プレ
ーヤ4及びアンプ7にそれぞれ接続されている。なお、
オペレータが操作する入力装置は、キーボード3の代わ
りに、タッチパネルで構成してもよい。その場合には、
キーボードコントローラ15はタッチパネルコントロー
ラで置換される。
【0015】インターフェース14は更に別のバスを介
してディスプレイコントローラ18及びPCMCIA
(Personal Computer Memory
Card International Assoc
iation) I/F19に接続されている。このう
ち、ディスプレイコントローラ18はディスプレイ2に
接続され、PCMCIA I/F19はCD−ROMド
ライブ9に接続されている。
してディスプレイコントローラ18及びPCMCIA
(Personal Computer Memory
Card International Assoc
iation) I/F19に接続されている。このう
ち、ディスプレイコントローラ18はディスプレイ2に
接続され、PCMCIA I/F19はCD−ROMド
ライブ9に接続されている。
【0016】なお、PCMCIA I/F19には、C
D−ROMドライブ9の代わりに、CD−RW、DVD
−ROM、DVD−RAM、DVD−RW、MOなどの
記録媒体からデータを読み込むドライブを接続してもよ
い。これにより、CD−ROM10の代わりに、CD−
RW、DVD−ROM、DVD−RAM、DVD−R
W、MOなどの記録媒体を用いることができる。また、
PCMCIA I/F19には、フラッシュメモリドラ
イブ、無線I/Fカード、モデムカードなどが接続され
ることもある。
D−ROMドライブ9の代わりに、CD−RW、DVD
−ROM、DVD−RAM、DVD−RW、MOなどの
記録媒体からデータを読み込むドライブを接続してもよ
い。これにより、CD−ROM10の代わりに、CD−
RW、DVD−ROM、DVD−RAM、DVD−R
W、MOなどの記録媒体を用いることができる。また、
PCMCIA I/F19には、フラッシュメモリドラ
イブ、無線I/Fカード、モデムカードなどが接続され
ることもある。
【0017】これにより、CD−ROM10などの蓄積
媒体に記録されているPCMやMP3などの音声データ
がCD−ROMドライブ9から読み込まれ、直接もしく
はいったん、HDD13に例えばWAVEファイルやM
P3ファイルとして蓄積される。この蓄積ファイルは、
音声出力I/F17によりアナログ信号に変換されてか
らアンプ7に出力される。このアナログ信号はアンプ7
で増幅されてスピーカ8から音声として出力される。な
お、音声データは、インターネットなどから入手してH
DD13に蓄積しておいてもよい。
媒体に記録されているPCMやMP3などの音声データ
がCD−ROMドライブ9から読み込まれ、直接もしく
はいったん、HDD13に例えばWAVEファイルやM
P3ファイルとして蓄積される。この蓄積ファイルは、
音声出力I/F17によりアナログ信号に変換されてか
らアンプ7に出力される。このアナログ信号はアンプ7
で増幅されてスピーカ8から音声として出力される。な
お、音声データは、インターネットなどから入手してH
DD13に蓄積しておいてもよい。
【0018】また、USBI/F16に接続された携帯
型プレーヤ4には、半導体メモリ5が内蔵もしくは取り
出し可能に設けられている。これにより、PC1のHD
D13などに蓄積されているMP3ファイルの音声デー
タは、携帯型プレーヤ4の半導体メモリ5に転送され、
携帯型プレーヤ4で再生可能になる。この携帯型プレー
ヤ4には、図示しないが、CPU及びMP3などの音声
データの再生プログラムが記録されているROMなどが
内蔵されており、これにより、半導体メモリ5に記録さ
れた音声データを再生することができる。この携帯型プ
レーヤ4の音声データは、通常ヘッドホン6を介して再
生される。
型プレーヤ4には、半導体メモリ5が内蔵もしくは取り
出し可能に設けられている。これにより、PC1のHD
D13などに蓄積されているMP3ファイルの音声デー
タは、携帯型プレーヤ4の半導体メモリ5に転送され、
携帯型プレーヤ4で再生可能になる。この携帯型プレー
ヤ4には、図示しないが、CPU及びMP3などの音声
データの再生プログラムが記録されているROMなどが
内蔵されており、これにより、半導体メモリ5に記録さ
れた音声データを再生することができる。この携帯型プ
レーヤ4の音声データは、通常ヘッドホン6を介して再
生される。
【0019】なお、半導体メモリ5が携帯型プレーヤ4
に着脱自在に挿入可能な場合は、PC1に設けられた半
導体メモリドライブ(図示せず)に直接挿入して、この
ドライブを介して半導体メモリ5に音声データを転送さ
せることができる。この場合、その半導体メモリ5を携
帯型プレーヤ4に挿入して音声を再生することができ
る。また、携帯型プレーヤ4が録音可能な構成を有して
いる場合、携帯型プレーヤ4はPC1に接続することな
く、録音した音声データを再生するようにしてもよい。
に着脱自在に挿入可能な場合は、PC1に設けられた半
導体メモリドライブ(図示せず)に直接挿入して、この
ドライブを介して半導体メモリ5に音声データを転送さ
せることができる。この場合、その半導体メモリ5を携
帯型プレーヤ4に挿入して音声を再生することができ
る。また、携帯型プレーヤ4が録音可能な構成を有して
いる場合、携帯型プレーヤ4はPC1に接続することな
く、録音した音声データを再生するようにしてもよい。
【0020】このようなPC1もしくは携帯型プレーヤ
4において、音声データは図2に示すような手順により
再生される。図2において、HDD13、CD−ROM
(又はCD−RW、DVD−ROM、DVD−RAM、
DVD−RW、MOなど)3、半導体メモリ5などの蓄
積媒体21に記録されている音声データは、PC1もし
くは携帯型プレーヤ4のI/F22を介して読み出さ
れ、MP3などの圧縮されている音声データが読み出さ
れた場合は、デコーダ23によりデコードされてPCM
データが出力される。このPCMデータは、本発明の主
要部分である音質改善手段24に供給されて音質改善が
行われてからD/A変換回路25に出力され、アナログ
信号として、アンプ7とスピーカ8やヘッドホン6など
の音声再生手段26に出力されて再生される。
4において、音声データは図2に示すような手順により
再生される。図2において、HDD13、CD−ROM
(又はCD−RW、DVD−ROM、DVD−RAM、
DVD−RW、MOなど)3、半導体メモリ5などの蓄
積媒体21に記録されている音声データは、PC1もし
くは携帯型プレーヤ4のI/F22を介して読み出さ
れ、MP3などの圧縮されている音声データが読み出さ
れた場合は、デコーダ23によりデコードされてPCM
データが出力される。このPCMデータは、本発明の主
要部分である音質改善手段24に供給されて音質改善が
行われてからD/A変換回路25に出力され、アナログ
信号として、アンプ7とスピーカ8やヘッドホン6など
の音声再生手段26に出力されて再生される。
【0021】次に、本発明の主要部分である音質改善手
段24における具体的な改善方法について図3と共に説
明する。なお、この音質改善手段24は、HDD13又
は半導体メモリ(ROM)5に記憶されてCPU11で
動作する処理プログラムの機能として実現され、CPU
11として動作周波数130MHzの32bit RI
SCプロセッサで実時間出力可能な処理プログラムを実
施の形態として説明する。また、処理にあたっては、入
力波形データ及び処理に必要な各種フラグやカウント値
などのデータがメモリ(RAM)12に一時的に記憶さ
れる。
段24における具体的な改善方法について図3と共に説
明する。なお、この音質改善手段24は、HDD13又
は半導体メモリ(ROM)5に記憶されてCPU11で
動作する処理プログラムの機能として実現され、CPU
11として動作周波数130MHzの32bit RI
SCプロセッサで実時間出力可能な処理プログラムを実
施の形態として説明する。また、処理にあたっては、入
力波形データ及び処理に必要な各種フラグやカウント値
などのデータがメモリ(RAM)12に一時的に記憶さ
れる。
【0022】デコーダ23から出力されたサンプリング
周波数fsのリニアPCMデータは、音質改善手段24
のサンプリングレート変換回路(サンプリングレート変
換手段)31に供給される。このサンプリングレート変
換回路31は、入力されたリニアPCMデータのサンプ
リング周波数fsを2倍のサンプリング周波数Fs(F
s=2×fs)のPCMデータFs1に変換する(図4
参照)。なお、図4の例では、2倍サンプリングしたと
きに増加したデータの値を“0”として、“m,0,m
+1,0,m+2,0,・・・(m:PCMデータ)”
としているが、同じデータを繰り返して“m,m,m+
1,m+1,m+2,m+2,・・・”としたり、前の
データと次のデータの中間のデータとしたりしてもよ
い。また、2倍に限らず4倍などでサンプリングするよ
うにしてもよい。
周波数fsのリニアPCMデータは、音質改善手段24
のサンプリングレート変換回路(サンプリングレート変
換手段)31に供給される。このサンプリングレート変
換回路31は、入力されたリニアPCMデータのサンプ
リング周波数fsを2倍のサンプリング周波数Fs(F
s=2×fs)のPCMデータFs1に変換する(図4
参照)。なお、図4の例では、2倍サンプリングしたと
きに増加したデータの値を“0”として、“m,0,m
+1,0,m+2,0,・・・(m:PCMデータ)”
としているが、同じデータを繰り返して“m,m,m+
1,m+1,m+2,m+2,・・・”としたり、前の
データと次のデータの中間のデータとしたりしてもよ
い。また、2倍に限らず4倍などでサンプリングするよ
うにしてもよい。
【0023】そして、このPCMデータFs1は、ロー
パスデジタルフィルタ32に供給されて、カットオフ周
波数(Rate)Fs/4でローパスフィルタリングし
て、折り返しノイズのある高域部分を除去し、元々の信
号成分のみを抽出サンプリング周波数Fsの出力データ
Fs2を得る。なお、サンプリングレート変換回路31
で4倍オーバーサンプリングした場合には、カットオフ
周波数(Rate)Fs/8でローパスフィルタリング
すればよい。
パスデジタルフィルタ32に供給されて、カットオフ周
波数(Rate)Fs/4でローパスフィルタリングし
て、折り返しノイズのある高域部分を除去し、元々の信
号成分のみを抽出サンプリング周波数Fsの出力データ
Fs2を得る。なお、サンプリングレート変換回路31
で4倍オーバーサンプリングした場合には、カットオフ
周波数(Rate)Fs/8でローパスフィルタリング
すればよい。
【0024】このようにして元々の信号成分として抽出
された出力データFs2は極性検出回路33に供給さ
れ、出力データFs2の波形(横軸に時間、縦軸に音の
大きさをとってグラフ化したときの音声波形)を監視し
て極性反転位置である波形頂点の時間方向の頂点間隔
が、サンプリング周波数Fsに相当するサンプリング周
期の何倍であるかをカウントし、Fs2COUNTとし
て出力する。
された出力データFs2は極性検出回路33に供給さ
れ、出力データFs2の波形(横軸に時間、縦軸に音の
大きさをとってグラフ化したときの音声波形)を監視し
て極性反転位置である波形頂点の時間方向の頂点間隔
が、サンプリング周波数Fsに相当するサンプリング周
期の何倍であるかをカウントし、Fs2COUNTとし
て出力する。
【0025】また、出力データFs2は差分データ算出
回路(差分データ算出手段)34にも供給され、現在の
データFs2と1Fs前のデータ(Fs2’とする)と
の差分データが算出されてFs2Difference
として出力される。なお、差分データ算出回路34には
1以上のサンプリングデータを記憶しておく機能を有し
ており、記憶してある前のサンプリングデータFs2’
から現在のデータFs2を減算して、その音の大きさの
差分データ(Fs2Difference)を出力して
いる。
回路(差分データ算出手段)34にも供給され、現在の
データFs2と1Fs前のデータ(Fs2’とする)と
の差分データが算出されてFs2Difference
として出力される。なお、差分データ算出回路34には
1以上のサンプリングデータを記憶しておく機能を有し
ており、記憶してある前のサンプリングデータFs2’
から現在のデータFs2を減算して、その音の大きさの
差分データ(Fs2Difference)を出力して
いる。
【0026】さらに、極性検出回路33から出力される
Fs2COUNTは、図5に示すような補正テーブル3
5に供給され、Fs2COUNTの値で示される頂点間
隔に対応して異なる重み付けを行うための値である補正
データTableDataが読み出されて出力される。
Fs2COUNTは、図5に示すような補正テーブル3
5に供給され、Fs2COUNTの値で示される頂点間
隔に対応して異なる重み付けを行うための値である補正
データTableDataが読み出されて出力される。
【0027】そして、出力データ生成回路(出力データ
生成手段)36には、出力データFs2と、差分データ
算出回路34から出力されるFs2Differenc
eと、補正テーブル35から出力される補正データTa
bleDataとが供給され、元々の信号成分であるF
s2に重み付けされた差分データを加算することによ
り、補正された周波数領域拡張PCM信号Fs3を生成
して出力することができる。この動作を式で示すと式
(1)に示すようになる。
生成手段)36には、出力データFs2と、差分データ
算出回路34から出力されるFs2Differenc
eと、補正テーブル35から出力される補正データTa
bleDataとが供給され、元々の信号成分であるF
s2に重み付けされた差分データを加算することによ
り、補正された周波数領域拡張PCM信号Fs3を生成
して出力することができる。この動作を式で示すと式
(1)に示すようになる。
【0028】 Fs3 = Fs2 + (Fs2Difference × 補正データTableDate) ・・・式(1)
【0029】このPCMデータFs3のサンプリング周
波数はFs(=2×fs)であり、D/A変換回路25
に供給されて出力されるアナログ信号は、2倍に周波数
拡張された高音質のアナログ信号として出力される。
波数はFs(=2×fs)であり、D/A変換回路25
に供給されて出力されるアナログ信号は、2倍に周波数
拡張された高音質のアナログ信号として出力される。
【0030】上記した音声処理装置の音声処理方法につ
いて、その主要部である音質改善手段24の動作につい
て図6及び図7に示すフローチャートを参照しながら、
より詳細に説明する。
いて、その主要部である音質改善手段24の動作につい
て図6及び図7に示すフローチャートを参照しながら、
より詳細に説明する。
【0031】図6に示すフローチャートにおいて、デコ
ーダ23から出力されたサンプリング周波数fsのリニ
アPCMデータは、音質改善手段24のサンプリングレ
ート変換回路(サンプリングレート変換手段)31に供
給される。このサンプリングレート変換回路31は、入
力されたリニアPCMデータのサンプリング周波数fs
を2倍のサンプリング周波数Fs(Fs=2×fs)の
PCMデータFs1に変換する(図4参照)。そして、
このPCMデータFs1は、スケーリング処理された
後、ローパスデジタルフィルタ32に供給されて、カッ
トオフ周波数(Rate)Fs/4でローパスフィルタ
リングして、折り返しノイズのある高域部分を除去し、
元々の信号成分のみを抽出サンプリング周波数Fsの出
力データFs2を得て差分データ算出回路34に供給さ
れる。
ーダ23から出力されたサンプリング周波数fsのリニ
アPCMデータは、音質改善手段24のサンプリングレ
ート変換回路(サンプリングレート変換手段)31に供
給される。このサンプリングレート変換回路31は、入
力されたリニアPCMデータのサンプリング周波数fs
を2倍のサンプリング周波数Fs(Fs=2×fs)の
PCMデータFs1に変換する(図4参照)。そして、
このPCMデータFs1は、スケーリング処理された
後、ローパスデジタルフィルタ32に供給されて、カッ
トオフ周波数(Rate)Fs/4でローパスフィルタ
リングして、折り返しノイズのある高域部分を除去し、
元々の信号成分のみを抽出サンプリング周波数Fsの出
力データFs2を得て差分データ算出回路34に供給さ
れる。
【0032】差分データ算出回路34では、供給された
データFs2(PCM(Z0))を1サンプル前のデー
タFs2であるPCM(Z-1)と比較する(ステップ1
01)。供給されたデータPCM(Z0)の方が大きけ
れば(ステップ101→Yes)、データが増加方向に
あるので供給されたデータPCM(Z0)から1サンプ
ル前のデータPCM(Z-1)を減算して差分データPC
MREF(Z0)を求めるとともに極性データPOLA
(Z0)に増加を示すTRUEを格納する(ステップ1
02)。供給されたデータPCM(Z0)の方が小さけ
れば(ステップ101→No)、データが減少方向にあ
るので1サンプル前のデータPCM(Z -1)から供給さ
れたデータPCM(Z0)を減算して差分データPCM
REF(Z0)を求めるとともに極性データPOLA
(Z0)に減少を示すFALSEを格納する(ステップ
103)。この差分データPCMREF(Z0)は、前
記(1)式ではFs2Differenceとして表記
されたデータである。
データFs2(PCM(Z0))を1サンプル前のデー
タFs2であるPCM(Z-1)と比較する(ステップ1
01)。供給されたデータPCM(Z0)の方が大きけ
れば(ステップ101→Yes)、データが増加方向に
あるので供給されたデータPCM(Z0)から1サンプ
ル前のデータPCM(Z-1)を減算して差分データPC
MREF(Z0)を求めるとともに極性データPOLA
(Z0)に増加を示すTRUEを格納する(ステップ1
02)。供給されたデータPCM(Z0)の方が小さけ
れば(ステップ101→No)、データが減少方向にあ
るので1サンプル前のデータPCM(Z -1)から供給さ
れたデータPCM(Z0)を減算して差分データPCM
REF(Z0)を求めるとともに極性データPOLA
(Z0)に減少を示すFALSEを格納する(ステップ
103)。この差分データPCMREF(Z0)は、前
記(1)式ではFs2Differenceとして表記
されたデータである。
【0033】極性検出回路33では、まず、1サンプル
前の極性データPOLA(Z-1)と算出した極性データ
POLA(Z0)とを比較して、1サンプル前のデータ
に対して極性が変化しているかどうかを判断する(ステ
ップ104)。極性データが同じであり、極性が変化し
ていないと判断した場合には(ステップ104→Ye
s)、データの波形の方向が変化していないことになる
ので、次サンプルの処理のためにデータPCM(Z0)
及び極性データPOLA(Z0)を格納した後(ステッ
プ105)、サンプル数でカウントしている波形頂点間
隔FSCOUNTの値に1を加算して、出力データ生成
回路36のオン/オフフラグFSUPSWをオフ(FA
LSE)にしておく(ステップ106)。このFSCO
UNTは、前記(1)式ではFs2COUNTとして表
記された値である。
前の極性データPOLA(Z-1)と算出した極性データ
POLA(Z0)とを比較して、1サンプル前のデータ
に対して極性が変化しているかどうかを判断する(ステ
ップ104)。極性データが同じであり、極性が変化し
ていないと判断した場合には(ステップ104→Ye
s)、データの波形の方向が変化していないことになる
ので、次サンプルの処理のためにデータPCM(Z0)
及び極性データPOLA(Z0)を格納した後(ステッ
プ105)、サンプル数でカウントしている波形頂点間
隔FSCOUNTの値に1を加算して、出力データ生成
回路36のオン/オフフラグFSUPSWをオフ(FA
LSE)にしておく(ステップ106)。このFSCO
UNTは、前記(1)式ではFs2COUNTとして表
記された値である。
【0034】極性データが異なる場合は(ステップ10
4→No)、極性が変化しており、データの波形の方向
が変化していることになるので、次サンプルの処理のた
めにデータPCM(Z0)及び極性データPOLA
(Z0)を格納した後(ステップ107)、実時間処理
可能な最大処理Fs値を超えていないかどうかの判断を
行う。つまり、波形頂点間隔FSCOUNTの値が2よ
りも大きく実時間処理可能な最大処理Fs値であるFS
TBLMAX以下の範囲内にあるかどうかを判断し(ス
テップ108)、範囲内にあれば(ステップ108→Y
es)、波形頂点間隔FSCOUNTの値に1を加算し
て、出力データ生成回路36のオン/オフフラグFSU
PSWをオン(TRUE)にする(ステップ109)。
波形頂点間隔FSCOUNTの値が範囲外にある場合は
(ステップ108→No)、各種の値を初期化するとと
もに出力データ生成回路36のオン/オフフラグFSU
PSWをオフ(FALSE)にする異常処理を行う(ス
テップ110)。そして、出力データ生成回路36のオ
ン/オフフラグFSUPSWがTRUEの場合には(ス
テップ111→Yes)、出力データ生成回路36によ
る処理を行うようにし(図6の符号B参照)、出力デー
タ生成回路36のオン/オフフラグFSUPSWがFA
LSEの場合には(ステップ111→No)、出力デー
タ生成回路36による処理をキャンセルする(図6の符
号A参照)。
4→No)、極性が変化しており、データの波形の方向
が変化していることになるので、次サンプルの処理のた
めにデータPCM(Z0)及び極性データPOLA
(Z0)を格納した後(ステップ107)、実時間処理
可能な最大処理Fs値を超えていないかどうかの判断を
行う。つまり、波形頂点間隔FSCOUNTの値が2よ
りも大きく実時間処理可能な最大処理Fs値であるFS
TBLMAX以下の範囲内にあるかどうかを判断し(ス
テップ108)、範囲内にあれば(ステップ108→Y
es)、波形頂点間隔FSCOUNTの値に1を加算し
て、出力データ生成回路36のオン/オフフラグFSU
PSWをオン(TRUE)にする(ステップ109)。
波形頂点間隔FSCOUNTの値が範囲外にある場合は
(ステップ108→No)、各種の値を初期化するとと
もに出力データ生成回路36のオン/オフフラグFSU
PSWをオフ(FALSE)にする異常処理を行う(ス
テップ110)。そして、出力データ生成回路36のオ
ン/オフフラグFSUPSWがTRUEの場合には(ス
テップ111→Yes)、出力データ生成回路36によ
る処理を行うようにし(図6の符号B参照)、出力デー
タ生成回路36のオン/オフフラグFSUPSWがFA
LSEの場合には(ステップ111→No)、出力デー
タ生成回路36による処理をキャンセルする(図6の符
号A参照)。
【0035】図7に示すフローチャートにおいて、出力
データ生成回路36では、波形頂点間隔FSCOUNT
の値から1を減算した値をBPに格納し(ステップ11
2)、このBPの値をnとする(ステップ113)。こ
のとき、BP及びnの値は、データ波形の頂点から頂点
までのサンプル数を示す値と一致する。
データ生成回路36では、波形頂点間隔FSCOUNT
の値から1を減算した値をBPに格納し(ステップ11
2)、このBPの値をnとする(ステップ113)。こ
のとき、BP及びnの値は、データ波形の頂点から頂点
までのサンプル数を示す値と一致する。
【0036】そして、極性データPOLA(Z0)が増
加方向(TRUE)を示している場合には(ステップ1
14→Yes)、例えば図5に示す補正テーブルAを用
いて、サンプルデータ位置を示すnの値と波形頂点間隔
FSCOUNTの値とで参照し、格納されている補正テ
ーブルAの値(補正データA(Z-n):前記(1)式で
はTableDataとして表記されている)を差分デ
ータPCMREF(Z -n)に掛けた値を補正値として、
n番目のサンプルデータPCM(Z-n)に加算して補正
出力データとして出力する(ステップ115)。そし
て、nの値を1ずつ減算しながらn=0になるまで繰り
返し補正を行ってデータを出力する(ステップ116→
Yes→ステップ117)。
加方向(TRUE)を示している場合には(ステップ1
14→Yes)、例えば図5に示す補正テーブルAを用
いて、サンプルデータ位置を示すnの値と波形頂点間隔
FSCOUNTの値とで参照し、格納されている補正テ
ーブルAの値(補正データA(Z-n):前記(1)式で
はTableDataとして表記されている)を差分デ
ータPCMREF(Z -n)に掛けた値を補正値として、
n番目のサンプルデータPCM(Z-n)に加算して補正
出力データとして出力する(ステップ115)。そし
て、nの値を1ずつ減算しながらn=0になるまで繰り
返し補正を行ってデータを出力する(ステップ116→
Yes→ステップ117)。
【0037】また、極性データPOLA(Z0)が減少
方向(FALSE)を示している場合には(ステップ1
14→No)、例えば図5に示す補正テーブルBを用い
て、サンプルデータ位置を示すnの値と波形頂点間隔F
SCOUNTの値とで参照し、格納されている補正テー
ブルBの値(B(Z-n):前記(1)式ではTable
Dataとして表記されている)を差分データPCMR
EF(Z-n)に掛けた値を補正値として、n番目のサン
プルデータPCM(Z-n)に加算して補正出力データと
して出力する(ステップ118)。そして、nの値を1
ずつ減算しながらn=0になるまで繰り返し補正を行っ
てデータを出力する(ステップ119→Yes→ステッ
プ120)。
方向(FALSE)を示している場合には(ステップ1
14→No)、例えば図5に示す補正テーブルBを用い
て、サンプルデータ位置を示すnの値と波形頂点間隔F
SCOUNTの値とで参照し、格納されている補正テー
ブルBの値(B(Z-n):前記(1)式ではTable
Dataとして表記されている)を差分データPCMR
EF(Z-n)に掛けた値を補正値として、n番目のサン
プルデータPCM(Z-n)に加算して補正出力データと
して出力する(ステップ118)。そして、nの値を1
ずつ減算しながらn=0になるまで繰り返し補正を行っ
てデータを出力する(ステップ119→Yes→ステッ
プ120)。
【0038】ステップ116又はステップ119におい
て、n=0になると出力データ生成回路36での処理は
終了する。そして、順次、出力データ生成回路36から
出力されてくる補正出力データは、再スケーリング処理
が施され、D/A変換回路25へ出力される。
て、n=0になると出力データ生成回路36での処理は
終了する。そして、順次、出力データ生成回路36から
出力されてくる補正出力データは、再スケーリング処理
が施され、D/A変換回路25へ出力される。
【0039】以上のようにして音声データの補正を行う
際の具体例を図8に示す。図8には波形頂点間隔が3〜
6(2Fs〜5Fs)の各場合についてのデータ波形例
とその補正個所、補正値(a〜d)と補正テーブルの値
(α〜θ)、補正後の出力データ例を表したものであ
る。
際の具体例を図8に示す。図8には波形頂点間隔が3〜
6(2Fs〜5Fs)の各場合についてのデータ波形例
とその補正個所、補正値(a〜d)と補正テーブルの値
(α〜θ)、補正後の出力データ例を表したものであ
る。
【0040】波形頂点間隔が3(2Fs)の場合を例に
して説明すると、データ波形が増加している場合は補正
テーブルAを使用する。そして、データ波形が増加して
いる部分の波形頂点間隔をカウントすると(C→B→
A)となり、FSCOUNT=3となる。また、n=B
P=FSCOUNT−1=2となる。そして、n=2で
波形頂点間隔が3のときの補正テーブルAの値は1/4
であり(図5参照)、データBの補正値は図中aで示す
式から導かれ、出力PCMデータは(B+a)となる。
また、n=1で波形頂点間隔が3のときの補正テーブル
Aの値は0であるので波形データCの補正値も0にな
り、出力PCMデータはCのままとなる。同様に、デー
タ波形が減少している場合は補正テーブルBを使用す
る。そして、データ波形が減少している部分の波形頂点
間隔をカウントすると(E→D→C)となり、FSCO
UNT=3、n=BP=2となる。そして、n=2で波
形頂点間隔が3のときの補正テーブルBの値は−1/4
(=β)であり(図5参照)、データDの補正値は図中
bで示す式から導かれ、出力PCMデータは(D+b)
となる。なお、補正テーブルBから得た値が−1/4で
あるので、実際にはPCMデータDから補正値を減算し
て出力PCMデータを得ることになる。また、n=1で
波形頂点間隔が3のときの補正テーブルBの値は0であ
るので波形データE(A)の補正値も0になり、出力P
CMデータはE(A)のままとなる。
して説明すると、データ波形が増加している場合は補正
テーブルAを使用する。そして、データ波形が増加して
いる部分の波形頂点間隔をカウントすると(C→B→
A)となり、FSCOUNT=3となる。また、n=B
P=FSCOUNT−1=2となる。そして、n=2で
波形頂点間隔が3のときの補正テーブルAの値は1/4
であり(図5参照)、データBの補正値は図中aで示す
式から導かれ、出力PCMデータは(B+a)となる。
また、n=1で波形頂点間隔が3のときの補正テーブル
Aの値は0であるので波形データCの補正値も0にな
り、出力PCMデータはCのままとなる。同様に、デー
タ波形が減少している場合は補正テーブルBを使用す
る。そして、データ波形が減少している部分の波形頂点
間隔をカウントすると(E→D→C)となり、FSCO
UNT=3、n=BP=2となる。そして、n=2で波
形頂点間隔が3のときの補正テーブルBの値は−1/4
(=β)であり(図5参照)、データDの補正値は図中
bで示す式から導かれ、出力PCMデータは(D+b)
となる。なお、補正テーブルBから得た値が−1/4で
あるので、実際にはPCMデータDから補正値を減算し
て出力PCMデータを得ることになる。また、n=1で
波形頂点間隔が3のときの補正テーブルBの値は0であ
るので波形データE(A)の補正値も0になり、出力P
CMデータはE(A)のままとなる。
【0041】同様に、FSCOUNTにより波形頂点間
隔を検出することができるので、波形が増加方向にある
ときには補正テーブルAを用い、減少方向にあるときに
は補正テーブルBを用いて、FSCOUNTとそのとき
のnの値から補正テーブルデータを得、これと差分デー
タとを用いて波形データを補正することにより、音質の
向上を果たすことができる。
隔を検出することができるので、波形が増加方向にある
ときには補正テーブルAを用い、減少方向にあるときに
は補正テーブルBを用いて、FSCOUNTとそのとき
のnの値から補正テーブルデータを得、これと差分デー
タとを用いて波形データを補正することにより、音質の
向上を果たすことができる。
【0042】そして、上記実例では、32bit RI
SCプロセッサを用いて実時間処理することを想定して
おり、より高速なCPUを使用する場合は、より高次の
FSCOUNTまで使用したり、補正テーブルデータと
して桁数の大きい小数を用いて補正値を計算したりする
ことにより、より高音質な出力データを得ることも可能
になる。なお、FSCOUNT=7(6Fs)とした場
合には、補正個所が波形の増加方向と減少方向でそれぞ
れ1箇所ずつ増えるので、補正データもその分増えるこ
とになる。
SCプロセッサを用いて実時間処理することを想定して
おり、より高速なCPUを使用する場合は、より高次の
FSCOUNTまで使用したり、補正テーブルデータと
して桁数の大きい小数を用いて補正値を計算したりする
ことにより、より高音質な出力データを得ることも可能
になる。なお、FSCOUNT=7(6Fs)とした場
合には、補正個所が波形の増加方向と減少方向でそれぞ
れ1箇所ずつ増えるので、補正データもその分増えるこ
とになる。
【0043】以上説明したように、音質改善手段24
は、データ圧縮により音質劣化したPCMデータを分析
・予測処理することで、劣化する前のPCMデータに近
似したPCMデータを復元することができ、したがっ
て、高音質の音声データを出力することができる。
は、データ圧縮により音質劣化したPCMデータを分析
・予測処理することで、劣化する前のPCMデータに近
似したPCMデータを復元することができ、したがっ
て、高音質の音声データを出力することができる。
【0044】図9には本発明者が行った実験による比較
例を示す。同図に示すグラフは、横軸に周波数を、縦軸
に信号レベルをとったスペクトルアナライザの波形図で
ある。同一コンテンツのデジタル音声信号に、本発明に
係る音質改善処理を施した場合(ON:上側曲線)と施
さない場合(OFF:下側曲線)とを比較して表示して
いる。これによると、とくに、20kHz付近からの高
周波域において、かかる音質改善処理を実行したときの
信号レベルが高く、音質改善の効果が顕著にみられる。
例を示す。同図に示すグラフは、横軸に周波数を、縦軸
に信号レベルをとったスペクトルアナライザの波形図で
ある。同一コンテンツのデジタル音声信号に、本発明に
係る音質改善処理を施した場合(ON:上側曲線)と施
さない場合(OFF:下側曲線)とを比較して表示して
いる。これによると、とくに、20kHz付近からの高
周波域において、かかる音質改善処理を実行したときの
信号レベルが高く、音質改善の効果が顕著にみられる。
【0045】また、上述した実施形態では、処理内容を
ブロックに示して説明したが、実際にはソフトウェアに
よる処理が可能であり、本願発明を実施する際に新たな
ハードウェアや部品を必要としないので、本発明を適用
可能な製品の種類が広がり、またコスト的にも優位であ
る。
ブロックに示して説明したが、実際にはソフトウェアに
よる処理が可能であり、本願発明を実施する際に新たな
ハードウェアや部品を必要としないので、本発明を適用
可能な製品の種類が広がり、またコスト的にも優位であ
る。
【0046】さらに、サンプリングレートが低く、低ビ
ットレートのPCM音声データを高音質化することがで
きるので、記憶容量に制限のある半導体メモリに音声デ
−タを記録する場合や、データ転送速度に制限のあるネ
ットワークを介した音楽配信などにおいても、非常に利
用価値の高い音質改善技術を提供することができる。
ットレートのPCM音声データを高音質化することがで
きるので、記憶容量に制限のある半導体メモリに音声デ
−タを記録する場合や、データ転送速度に制限のあるネ
ットワークを介した音楽配信などにおいても、非常に利
用価値の高い音質改善技術を提供することができる。
【0047】さらに、HiFiオーディオの分野だけで
なく、さらに低ビットレートで音声信号が利用される携
帯電話機、PHS、インターネット電話、半導体音声レ
コーダなどの各種の再生装置に本願発明を適用すること
により、再生音声の明瞭度を向上させることができると
いう効果がある。なお、本発明に係る音質改善のための
音声信号処理は、上述したように、非圧縮状態のPCM
(リニアPCM)データに施される。このため、この音
声信号処理はあらゆるフォーマットのデータに適用可能
である。圧縮されているPCMデータはデコードした状
態で、この音声信号処理に付される。非圧縮のPCMデ
ータはそのまま、この音声信号処理に付される。したが
って、重み付け及び処理帯域のパラメータを適宜変更す
ることで、音質の劣化状態に応じた最適な音質向上効果
が得られる。非圧縮データのファイル形式としては、M
P3、WMA、AAC、RealAudioなどの種々
のものがあり、これらファイル形式の音声データにも、
本発明の音声信号処理が適用可能である。
なく、さらに低ビットレートで音声信号が利用される携
帯電話機、PHS、インターネット電話、半導体音声レ
コーダなどの各種の再生装置に本願発明を適用すること
により、再生音声の明瞭度を向上させることができると
いう効果がある。なお、本発明に係る音質改善のための
音声信号処理は、上述したように、非圧縮状態のPCM
(リニアPCM)データに施される。このため、この音
声信号処理はあらゆるフォーマットのデータに適用可能
である。圧縮されているPCMデータはデコードした状
態で、この音声信号処理に付される。非圧縮のPCMデ
ータはそのまま、この音声信号処理に付される。したが
って、重み付け及び処理帯域のパラメータを適宜変更す
ることで、音質の劣化状態に応じた最適な音質向上効果
が得られる。非圧縮データのファイル形式としては、M
P3、WMA、AAC、RealAudioなどの種々
のものがあり、これらファイル形式の音声データにも、
本発明の音声信号処理が適用可能である。
【0048】(第2の実施形態)本発明の音声処理装置
に係る第2の実施形態を図10及び図11に基づき説明
する。
に係る第2の実施形態を図10及び図11に基づき説明
する。
【0049】この実施形態では、本発明に係る音質改善
のための機能を、いわゆる後付けで追加することができ
る構成を示す。
のための機能を、いわゆる後付けで追加することができ
る構成を示す。
【0050】図10に示す音声再生装置40は、例えば
携帯電話機であり、前述した図2と同様に、インターフ
ェース22、デコーダ23、音質改善手段24、D/A
変換回路25、及び音声再生手段26を備えている。音
質改善手段24は、前述と同様に、CPUを有し、この
CPUがメモリ(RAM又は再書込み可能なROM)2
4Aに与えられる音質改善処理のプログラム(図6及び
図7参照)を順次実行することにより、機能的に実現さ
れる。
携帯電話機であり、前述した図2と同様に、インターフ
ェース22、デコーダ23、音質改善手段24、D/A
変換回路25、及び音声再生手段26を備えている。音
質改善手段24は、前述と同様に、CPUを有し、この
CPUがメモリ(RAM又は再書込み可能なROM)2
4Aに与えられる音質改善処理のプログラム(図6及び
図7参照)を順次実行することにより、機能的に実現さ
れる。
【0051】このメモリ24Aに音質改善処理のプログ
ラムを後付けで与える方法として、プログラム入手経路
に示すように、直接に与える方法と、通信手段を介した
ダウンロードの方法とが用意されている(符号Eを参
照)。前者の場合、IC、ディスク、テープなどの記録
媒体41をメモリ24Aとして、又は、アタッチメント
などを介してメモリ24Aに結合させ、これにより、プ
ログラムを直接的に音質改善手段26に与えることがで
きる。一方、後者の場合、サーバ42に保有されていた
音質改善処理のプログラムが有線や無線による通信ネッ
トワーク43を介してダウンロードされ、そのプログラ
ムデータがメモリ24Aに取り込まれる。
ラムを後付けで与える方法として、プログラム入手経路
に示すように、直接に与える方法と、通信手段を介した
ダウンロードの方法とが用意されている(符号Eを参
照)。前者の場合、IC、ディスク、テープなどの記録
媒体41をメモリ24Aとして、又は、アタッチメント
などを介してメモリ24Aに結合させ、これにより、プ
ログラムを直接的に音質改善手段26に与えることがで
きる。一方、後者の場合、サーバ42に保有されていた
音質改善処理のプログラムが有線や無線による通信ネッ
トワーク43を介してダウンロードされ、そのプログラ
ムデータがメモリ24Aに取り込まれる。
【0052】このように音声再生装置40では、ソフト
ウェアによる音質改善機能を、いわゆる後付けにより簡
単に付加することができる。さらに、一度格納された音
質改善処理のプログラムをバージョンアップする場合に
も容易に対応できる。つまり、上述したように、バージ
ョンアップしたプログラムを格納した記録媒体41を直
接に接続し、又は、そのプログラムを通信ネットワーク
を介してメモリ24Aにダウンロードさせればよい。も
ちろん、この音質改善機能は音声再生装置の標準機能と
して製造時に付加しておくこともできる。
ウェアによる音質改善機能を、いわゆる後付けにより簡
単に付加することができる。さらに、一度格納された音
質改善処理のプログラムをバージョンアップする場合に
も容易に対応できる。つまり、上述したように、バージ
ョンアップしたプログラムを格納した記録媒体41を直
接に接続し、又は、そのプログラムを通信ネットワーク
を介してメモリ24Aにダウンロードさせればよい。も
ちろん、この音質改善機能は音声再生装置の標準機能と
して製造時に付加しておくこともできる。
【0053】これに対し、音声再生装置40のインター
フェース22には、図10のコンテンツ入手経路で示す
如く、種々の態様で再生対象のデジタルオーディオデー
タ(コンテンツ)が与えられる。これらの態様として
は、音声データ蓄積媒体(CD、MD、SOLIDなど
のメディア再生系)、チューナー(ラジオ、電話などの
ワイヤレス系)、公衆網(電話、CATVなどのケーブ
ルコネクション系)などがある。
フェース22には、図10のコンテンツ入手経路で示す
如く、種々の態様で再生対象のデジタルオーディオデー
タ(コンテンツ)が与えられる。これらの態様として
は、音声データ蓄積媒体(CD、MD、SOLIDなど
のメディア再生系)、チューナー(ラジオ、電話などの
ワイヤレス系)、公衆網(電話、CATVなどのケーブ
ルコネクション系)などがある。
【0054】このように様々な態様で与えられるデジタ
ルオーディオデータ(符号A参照)は、伝送系の違いな
どより、圧縮方法やフレームフォーマットが異なる。こ
のため、インターフェース22は、デジタルオーディオ
データのフレームフォーマットが異なっている場合、こ
れを常に同じフォーマットに変換する(符号B参照)。
デコーダ23は、様々な手法で圧縮されているデジタル
オーディオデータをデコードして非圧縮データに変換す
る(符号C参照)。このデコードされたデジタルオーデ
ィオデータは音質改善手段24に送られ、上述したよう
に、メモリ24Aに格納されている音質改善プログラム
により音質改善処理に付される。このように音質改善処
理されたオーディオデータは、D/A変換器25により
アナログ信号に変換された後、音声再生手段26で再生
される。
ルオーディオデータ(符号A参照)は、伝送系の違いな
どより、圧縮方法やフレームフォーマットが異なる。こ
のため、インターフェース22は、デジタルオーディオ
データのフレームフォーマットが異なっている場合、こ
れを常に同じフォーマットに変換する(符号B参照)。
デコーダ23は、様々な手法で圧縮されているデジタル
オーディオデータをデコードして非圧縮データに変換す
る(符号C参照)。このデコードされたデジタルオーデ
ィオデータは音質改善手段24に送られ、上述したよう
に、メモリ24Aに格納されている音質改善プログラム
により音質改善処理に付される。このように音質改善処
理されたオーディオデータは、D/A変換器25により
アナログ信号に変換された後、音声再生手段26で再生
される。
【0055】ここで、音声再生装置40が携帯電話機で
あるときの、音質改善プログラム(ソフトウェア)の購
入による機能追加の態様を図11を参照しながら説明す
る。
あるときの、音質改善プログラム(ソフトウェア)の購
入による機能追加の態様を図11を参照しながら説明す
る。
【0056】その1つの購入方法Aは、ソフトウェアの
ダウンロード及びその決済の何れも通信により販売元の
サーバとの間で行うものである。ユーザは、携帯電話機
40のLCD上に表示されるメニューに従って、購入し
たい音質改善の機能を選択し、その機能が有料の場合、
決済条件を電話機に入力する。これにより、選択及び入
力した情報が通信ネットワークを介して販売元のサーバ
に送られる。決済許可のときに、ソフトウェアは無線で
相手先のサーバからダウンロードされ、そのプログラム
データがメモリ24Aに格納される。これにより、ソフ
トウェア購入及びその決済が全てオンラインで行われる
ので、ユーザはどこに出向く必要も無く、音質改善機能
を追加することができる。
ダウンロード及びその決済の何れも通信により販売元の
サーバとの間で行うものである。ユーザは、携帯電話機
40のLCD上に表示されるメニューに従って、購入し
たい音質改善の機能を選択し、その機能が有料の場合、
決済条件を電話機に入力する。これにより、選択及び入
力した情報が通信ネットワークを介して販売元のサーバ
に送られる。決済許可のときに、ソフトウェアは無線で
相手先のサーバからダウンロードされ、そのプログラム
データがメモリ24Aに格納される。これにより、ソフ
トウェア購入及びその決済が全てオンラインで行われる
ので、ユーザはどこに出向く必要も無く、音質改善機能
を追加することができる。
【0057】別の購入方法Bは、ユーザがコンテンツサ
ービス会社やそのサービスステーションに出向き、有線
でソフトウェアを、持参した携帯電話機に書き込んでも
らう手法である。この場合、出向いた先で行われる作業
はソフトウェアの書込みであるので、短時間で済む。決
済も窓口で済ませる。
ービス会社やそのサービスステーションに出向き、有線
でソフトウェアを、持参した携帯電話機に書き込んでも
らう手法である。この場合、出向いた先で行われる作業
はソフトウェアの書込みであるので、短時間で済む。決
済も窓口で済ませる。
【0058】更に別の購入方法Cは、ソフトウェアがあ
らかじめメモリーカードなどの記録媒体に書き込まれて
販売されるときに適用される。ユーザは、ショップでそ
の記録媒体を購入し、その記録媒体を自分の携帯電話機
に接続することにより、自分でソフトウェアを書き込む
ことができる。この音質改善の機能は、ソフトウェアを
追加書込みするだけで済むので、このような簡単な購入
が可能になる。
らかじめメモリーカードなどの記録媒体に書き込まれて
販売されるときに適用される。ユーザは、ショップでそ
の記録媒体を購入し、その記録媒体を自分の携帯電話機
に接続することにより、自分でソフトウェアを書き込む
ことができる。この音質改善の機能は、ソフトウェアを
追加書込みするだけで済むので、このような簡単な購入
が可能になる。
【0059】このように各種の購入方法で音質改善のソ
フトウェアを追加すると、ユーザは自分の携帯電話機4
0を介して音質改善された音声を再生できる。このため
には、ユーザは電話機40上で表示されるメニューにし
たがって、コンテンツサービス会社の提供する音楽や音
声のコンテンツを選択する。この選択に応じて、電波を
介して無線でコンテンツが入手される。このコンテンツ
の内容は変わらずに、コンテンツの音のみが高品質化さ
れる。この音質改善に必要なのは、音質改善のソフトウ
ェアを組み込むだけの簡単な作業であるから、音声再生
装置自体がネットワークに接続可能な機能を単体で備え
ている場合、音質改善の機能を後付けによっても簡単に
得ることができる。これにより、コンテンツサービス会
社としては、高音質版の別のコンテンツを新たに用意す
る必要も無く、同じコンテンツを大量に提供することで
コスト的にも有利である。
フトウェアを追加すると、ユーザは自分の携帯電話機4
0を介して音質改善された音声を再生できる。このため
には、ユーザは電話機40上で表示されるメニューにし
たがって、コンテンツサービス会社の提供する音楽や音
声のコンテンツを選択する。この選択に応じて、電波を
介して無線でコンテンツが入手される。このコンテンツ
の内容は変わらずに、コンテンツの音のみが高品質化さ
れる。この音質改善に必要なのは、音質改善のソフトウ
ェアを組み込むだけの簡単な作業であるから、音声再生
装置自体がネットワークに接続可能な機能を単体で備え
ている場合、音質改善の機能を後付けによっても簡単に
得ることができる。これにより、コンテンツサービス会
社としては、高音質版の別のコンテンツを新たに用意す
る必要も無く、同じコンテンツを大量に提供することで
コスト的にも有利である。
【0060】上述した第2の実施形態にあっては、音声
再生装置として様々な機器を採用することができる。上
述のように、携帯電話機を採用した場合、音質改善した
音楽や音声の配信サービスは勿論のこと、通話の音声そ
のものを高品質化できる。すなわち、現状のPDC方式
による、ある聞き取り難い音声の明瞭度を改善すること
ができる。また、音声再生装置として、PDA、MD、
デジタル音声レコーダ、半導体音楽プレーヤ、デジタル
カメラ、PC、更には、デジタルラジオなどを採用する
こともできる。
再生装置として様々な機器を採用することができる。上
述のように、携帯電話機を採用した場合、音質改善した
音楽や音声の配信サービスは勿論のこと、通話の音声そ
のものを高品質化できる。すなわち、現状のPDC方式
による、ある聞き取り難い音声の明瞭度を改善すること
ができる。また、音声再生装置として、PDA、MD、
デジタル音声レコーダ、半導体音楽プレーヤ、デジタル
カメラ、PC、更には、デジタルラジオなどを採用する
こともできる。
【0061】
【発明の効果】本発明の音声信号処理装置、音声信号処
理方法、音声信号処理のプログラム、及び、そのプログ
ラムを記録した記録媒体によれば、データ圧縮により音
質劣化したPCMデータを分析・予測処理することで、
劣化する前のPCMデータに近似したPCMデータを復
元し、高音質の音声データを出力することができる。ま
た、ソフトウェアによる処理が可能であり、新たなハー
ドウェア的な部品を必要としないので、低コストで多く
の製品に適用することができる。さらに、低ビットレー
トで音声信号が利用される装置に対しても、再生音声の
明瞭度を向上させることができるという効果がある。
理方法、音声信号処理のプログラム、及び、そのプログ
ラムを記録した記録媒体によれば、データ圧縮により音
質劣化したPCMデータを分析・予測処理することで、
劣化する前のPCMデータに近似したPCMデータを復
元し、高音質の音声データを出力することができる。ま
た、ソフトウェアによる処理が可能であり、新たなハー
ドウェア的な部品を必要としないので、低コストで多く
の製品に適用することができる。さらに、低ビットレー
トで音声信号が利用される装置に対しても、再生音声の
明瞭度を向上させることができるという効果がある。
【図1】本発明の音声信号処理装置を機能的に有する、
第1の実施形態に係る音声再生装置の例を示す構成図で
ある。
第1の実施形態に係る音声再生装置の例を示す構成図で
ある。
【図2】第1の実施形態における音声再生装置の再生系
の例を示す構成図である。
の例を示す構成図である。
【図3】第1の実施形態で実施される音質改善のための
音声信号処理を説明するブロックである。
音声信号処理を説明するブロックである。
【図4】サンプリングレート変換回路の動作例を説明す
るための図である。
るための図である。
【図5】補正テーブルの例を示す図である。
【図6】第1の実施形態で実行される音声信号処理の一
例を図7と共に示すフローチャート図である。
例を図7と共に示すフローチャート図である。
【図7】第1の実施形態で実行される音声信号処理の一
例を図6と共に示すフローチャート図である。
例を図6と共に示すフローチャート図である。
【図8】第1の実施形態で実行される音声信号処理の変
換アルゴリズムを説明するための図である。
換アルゴリズムを説明するための図である。
【図9】本発明に係る音質改善の効果を説明するための
スペクトルアナライザの出力を比較して示すグラフであ
る。
スペクトルアナライザの出力を比較して示すグラフであ
る。
【図10】本発明の音声信号処理装置を機能的に有す
る、第2の実施形態に係る音声再生装置を、コンテンツ
入手とプログラム入手の経路と共に説明する概略図であ
る。
る、第2の実施形態に係る音声再生装置を、コンテンツ
入手とプログラム入手の経路と共に説明する概略図であ
る。
【図11】第2の実施形態に係る音声再生装置が携帯電
話機であるときに音質改善のソフトウェアの購入法を説
明する説明図である。
話機であるときに音質改善のソフトウェアの購入法を説
明する説明図である。
1 PC(パソコン) 2 ディスプレイ 3 キーボード 4 携帯型プレーヤ 5 半導体メモリ 6 ヘッドホン 7 アンプ 8 スピーカ 9 CD−ROMドライブ 10 CD−ROM 11 CPU 12 メモリ 13 HDD(ハードディスクドライブ) 14 各種インターフェース(I/F) 15 キーボードコントローラ 16 USB I/F 17 音声出力I/F 18 ディスプレイコントローラ 19 PCMCIA I/F 21 蓄積媒体 22 I/F 23 デコーダ 24 音質改善手段 25 D/A変換回路 26 音声再生手段 31 サンプリングレート変換回路 32 ローパスデジタルフィルタ 33 極性検出回路 34 差分データ算出回路 35 補正テーブル 36 出力データ生成回路 40 音声再生装置(携帯電話機) 41 記録媒体 42 サーバ 43 通信ネットワーク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5D044 AB05 BC01 BC02 CC04 DE44 FG14 FG18 GK08 GK14 5D045 DA03
Claims (4)
- 【請求項1】 デジタル音声信号を再生するときに、こ
のデジタル音声信号の波形を処理する音声信号処理装置
において、 前記デジタル音声信号のサンプリング周波数を変換して
周波数帯域を拡張するサンプリングレート変換手段と、 前記サンプリングレート変換手段により拡張されたデジ
タル音声信号に、前記サンプリング周波数に対応するカ
ットオフ周波数を有するローパスフィルタリングの処理
を施すローパスフィルタと、 前記ローパスフィルタから出力される信号の波形頂点間
隔を検出する検出手段と、 前記ローパスフィルタから出力される信号の現在のデー
タと1サンプリング前のデータとの差分データを算出す
る差分データ算出手段と、 前記差分データに対して前記波形頂点間隔に対応した重
み付けを行って、当該重み付けした差分データを、前記
ローパスフィルタから出力される信号に加算して出力す
る出力データ生成手段とを、 備えたことを特徴とする音声信号処理装置。 - 【請求項2】 デジタル音声信号を再生するときに、こ
のデジタル音声信号の波形を処理する音声信号処理方法
において、 前記デジタル音声信号のサンプリング周波数を変換して
周波数帯域を拡張し、 前記拡張されたデジタル音声信号に、前記サンプリング
周波数に対応するカットオフ周波数を有するローパスフ
ィルタリングの処理を施し、 前記ローパスフィルタリングが施された信号の波形頂点
間隔を検出するとともに、このローパスフィルタリング
が施された信号の現在のデータと1サンプリング前のデ
ータとの差分データを算出し、 前記差分データに対して前記波形頂点間隔に対応した重
み付けを行って、当該重み付けした差分データを、前記
ローパスフィルタリングが施された信号に加算して出力
することを特徴とする音声信号処理方法。 - 【請求項3】 コンピュータが読取り可能なプログラム
のデータを記録した記録媒体であって、前記プログラム
は前記コンピュータに、 デジタル音声信号のサンプリング周波数を変換して周波
数帯域を拡張する機能と、 前記拡張されたデジタル音声信号に、前記サンプリング
周波数に対応するカットオフ周波数を有するローパスフ
ィルタリングの処理を施す機能と、 前記ローパスフィルタリングにより出力される信号の波
形頂点間隔を検出する機能と、 前記ローパスフィルタリングにより出力される信号の現
在のデータと1サンプリング前のデータとの差分データ
を算出する機能と、 前記差分データに対して前記波形頂点間隔に対応した重
み付けを行って、当該重み付けした差分データを、前記
ローパスフィルタリングされた信号に加算して出力する
機能とを機能的に実現させるプログラムである記録媒
体。 - 【請求項4】 コンピュータに、 デジタル音声信号のサンプリング周波数を変換して周波
数帯域を拡張する機能と、 前記拡張されたデジタル音声信号に、前記サンプリング
周波数に対応するカットオフ周波数を有するローパスフ
ィルタリングの処理を施す機能と、 前記ローパスフィルタリングにより出力される信号の波
形頂点間隔を検出する機能と、 前記ローパスフィルタリングにより出力される信号の現
在のデータと1サンプリング前のデータとの差分データ
を算出する機能と、 前記差分データに対して前記波形頂点間隔に対応した重
み付けを行って、当該重み付けした差分データを、前記
ローパスフィルタリングされた信号に加算して出力する
機能とを与えるプログラム。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001262967A JP2002169597A (ja) | 2000-09-05 | 2001-08-31 | 音声信号処理装置、音声信号処理方法、音声信号処理のプログラム、及び、そのプログラムを記録した記録媒体 |
EP01307465A EP1187128A3 (en) | 2000-09-05 | 2001-09-03 | Audio signal processing apparatus and method thereof |
US09/944,166 US7003469B2 (en) | 2000-09-05 | 2001-09-04 | Audio signal processing apparatus and method thereof |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000268236 | 2000-09-05 | ||
JP2000-268236 | 2000-09-05 | ||
JP2001262967A JP2002169597A (ja) | 2000-09-05 | 2001-08-31 | 音声信号処理装置、音声信号処理方法、音声信号処理のプログラム、及び、そのプログラムを記録した記録媒体 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002169597A true JP2002169597A (ja) | 2002-06-14 |
Family
ID=26599247
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001262967A Pending JP2002169597A (ja) | 2000-09-05 | 2001-08-31 | 音声信号処理装置、音声信号処理方法、音声信号処理のプログラム、及び、そのプログラムを記録した記録媒体 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7003469B2 (ja) |
EP (1) | EP1187128A3 (ja) |
JP (1) | JP2002169597A (ja) |
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CN112233662B (zh) * | 2019-06-28 | 2024-06-07 | 百度在线网络技术(北京)有限公司 | 音频分析方法、装置、计算设备和存储介质 |
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