JP2008089791A

JP2008089791A - Audio signal processor

Info

Publication number: JP2008089791A
Application number: JP2006268606A
Authority: JP
Inventors: Takenori Haga; 武紀羽賀
Original assignee: D&M Holdings Inc
Current assignee: D&M Holdings Inc
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2008-04-17

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide technology capable of obtaining natural reproduction sound which is close to an original signal by approximating a signal component of a high-frequency region which is lost in signal path, after having made the arithmetic load small and simplifying circuit configuration. <P>SOLUTION: A thinning block thins out the predetermined number of sampling data among a plurality of consecutive sampling data of input digital audio signals. A filter interpolates the sampling data after thinning out and outputs it. A detection block determines whether the digital audio signal includes a predetermined frequency band, depending on whether the change pattern of the sampling data of the input digital audio signal matches a predetermined pattern, and the determined result is output to a switching section. The switching section switches between the input digital audio signal and an output signal from the filter from the determined result and outputs it. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、オーディオ信号をフィルタ処理して出力するオーディオ信号処理装置に関するものである。 The present invention relates to an audio signal processing apparatus that filters and outputs an audio signal.

ＰＣＭ（Pulse Code Modulation）方式では、アナログオーディオ信号は、サンプリング周波数（以下、ｆｓ）の１／２までが正しくデジタルオーディオ信号に変換される。従って、デジタルオーディオ信号は、（１／２）ｆｓまでの周波数帯域を含むことが可能である。 In the PCM (Pulse Code Modulation) method, an analog audio signal is correctly converted into a digital audio signal up to half the sampling frequency (hereinafter, fs). Therefore, the digital audio signal can include a frequency band up to (1/2) fs.

しかし、デジタルオーディオ信号は、（１／２）ｆｓまでの周波数帯域のうち、全てに信号成分を含まない場合もある。 However, the digital audio signal may not include a signal component in all of the frequency band up to (1/2) fs.

例えば、古いアナログ音源や、古い録音機材により録音したアナログオーディオ信号には、全帯域分のうち一部の信号成分が含まれていない場合がある。このようなアナログオーディオ信号をソースとしてデジタルオーディオ信号を変換する場合、そのデジタルオーディオ信号には、全帯域分のうち一部の信号成分が含まれない。 For example, an analog audio signal recorded by an old analog sound source or an old recording device may not include some signal components in the entire band. When a digital audio signal is converted using such an analog audio signal as a source, the digital audio signal does not include a part of signal components in the entire band.

また、例えば、デジタルオーディオ信号が、ＭＰ３（MPEG Audio Layer-3）や、ＡＡＣ（Advanced Audio Coding）等の音声信号圧縮技術を利用したデータ保存や再生方式を用いている場合、低音域や高音域等の信号成分が削除されるため、そのデジタルオーディオ信号には、全帯域分のうち一部の信号成分が含まれていない。音声信号圧縮技術では、特に、１０ｋＨｚを越える高周波域の信号成分を部分的に削除し、サンプリングデータの楽音の変動量を少なくすることで、デジタルオーディオ信号のデータ量を少なくしている。 In addition, for example, when the digital audio signal uses a data storage or reproduction method using an audio signal compression technique such as MP3 (MPEG Audio Layer-3) or AAC (Advanced Audio Coding), the low frequency range or the high frequency range. Therefore, the digital audio signal does not include some signal components in the entire band. In the audio signal compression technique, in particular, the amount of digital audio signal data is reduced by partially deleting signal components in the high frequency range exceeding 10 kHz and reducing the fluctuation amount of the tone of the sampling data.

ここで、図４を参照して、音声信号圧縮技術を利用した場合にデジタルオーディオ信号に含まれる帯域の例を説明する。図４（ａ）のグラフ４０１は、音声信号圧縮技術を利用していないＰＣＭ方式でのデジタルオーディオ信号に含まれる周波数帯域を示す。グラフ４０１のように、音声信号圧縮技術を利用していない場合、（１／２）ｆｓまでの周波数帯域が含まれる。図４（ｂ）のグラフ４１１は、音声信号圧縮技術を利用したＰＣＭ方式でのデジタルオーディオ信号に含まれる周波数帯域を示す。グラフ４１１は、音声信号圧縮技術により、（１／３）ｆｓまでの周波数帯域が含まれる。図４（ｃ）のグラフ４２１は、音声信号圧縮技術を利用したＰＣＭ方式でのデジタルオーディオ信号に含まれる周波数帯域を示す。グラフ４１１は、音声信号圧縮技術により、（１／４）ｆｓまでの周波数帯域が含まれる。 Here, an example of a band included in the digital audio signal when the audio signal compression technique is used will be described with reference to FIG. A graph 401 in FIG. 4A shows a frequency band included in a digital audio signal in the PCM system that does not use the audio signal compression technique. When the audio signal compression technique is not used as in the graph 401, the frequency band up to (1/2) fs is included. A graph 411 in FIG. 4B shows a frequency band included in the digital audio signal in the PCM method using the audio signal compression technique. The graph 411 includes a frequency band up to (1/3) fs by the audio signal compression technique. A graph 421 in FIG. 4C shows a frequency band included in the digital audio signal in the PCM method using the audio signal compression technique. The graph 411 includes frequency bands up to (1/4) fs by the audio signal compression technique.

上述のような、（１／２）ｆｓの全帯域分のうち一部の信号成分が含まれていないデジタルオーディオ信号を再生すると、その再生音は、サンプリング周波数によらず、存在しない信号成分の無い、狭い周波数帯域での再生となる。 As described above, when a digital audio signal that does not include some signal components in the entire band of (1/2) fs is reproduced, the reproduced sound does not depend on the sampling frequency, There is no reproduction in a narrow frequency band.

ここで、一般的に、デジタルオーディオ信号をＤ／Ａ変換（digital/analog converter）する場合、その前段に、サンプリング周波数を４〜１６倍にするオーバーサンプリングデジタルフィルタを挿入する。このフィルタは、通常、インターポレータにより実現される。このオーバーサンプリングデジタルフィルタを用いた技術が特許文献１に記載されている。 Here, generally, when a digital audio signal is D / A converted (digital / analog converter), an oversampling digital filter for increasing the sampling frequency by 4 to 16 times is inserted in the preceding stage. This filter is usually realized by an interpolator. A technique using this oversampling digital filter is described in Patent Document 1.

インターポレーションフィルタの例として、スローロールオフ特性フィルタがある。 As an example of the interpolation filter, there is a slow roll-off characteristic filter.

スローロールオフ特性フィルタは、（１／２）ｆｓを超える緩やかな減衰特性を持つフィルタである。このフィルタを実現するために、一般的には、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタの係数を調整してスローロールオフ特性としたものや補間公式が用いられる。補間公式として、例えば、ラグランジュ（Lagrange）補間がある。ラグランジュ補間とは、複数の点を通る多項式を得るものである。ラグランジュ補間公式を数１に示す。 The slow roll-off characteristic filter is a filter having a gentle attenuation characteristic exceeding (1/2) fs. In order to realize this filter, generally, a slow roll-off characteristic or an interpolation formula is used by adjusting a coefficient of a FIR (Finite Impulse Response) filter. As an interpolation formula, for example, there is Lagrange interpolation. Lagrangian interpolation is to obtain a polynomial that passes through a plurality of points. The Lagrange interpolation formula is shown in Equation 1.

数１の補間公式を用いてオーバーサンプリング時の補間サンプリングデータを生成し、スローロールオフ特性フィルタと同等の演算結果を得ることができる。 Interpolation sampling data at the time of oversampling can be generated using the interpolation formula of Formula 1, and an operation result equivalent to the slow roll-off characteristic filter can be obtained.

図５はスローロールオフ特性フィルタを適用した場合の出力例である。図５（ａ）において、グラフ５０１は、スローロールオフ特性フィルタを適用した場合の周波数特性である。図５（ｂ）において、グラフ５１１は、スローロールオフ特性フィルタを適用した場合のステップ応答波形である。図５（ａ）のグラフ５０１に示すように、周波数特性は、（１／２）ｆｓを超える帯域まで緩やかに減衰し、符号５０２のように、（１／２）ｆｓ付近や（３／２）ｆｓ付近、（５／２）ｆｓ付近に折り返しノイズが残留している。しかしその反面、位相特性は直線性が得られるため、図５（ｂ）のグラフ５１１に示すように、ステップ応答波形に対するリンギングに伴う高周波成分の重畳は少なく、比較的元波形に近い再生特性が得られる。そのため、オーディオ信号の再生時には広がり感のあるオーディオ信号が得られるが、折り返しノイズによる干渉により音像の定位が不明確になる傾向がある。 FIG. 5 shows an output example when the slow roll-off characteristic filter is applied. In FIG. 5A, a graph 501 is a frequency characteristic when a slow roll-off characteristic filter is applied. In FIG. 5B, a graph 511 is a step response waveform when a slow roll-off characteristic filter is applied. As shown in the graph 501 of FIG. 5A, the frequency characteristic is gently attenuated to a band exceeding (1/2) fs, and as indicated by reference numeral 502, the frequency characteristics are near (1/2) fs or (3/2). Folding noise remains in the vicinity of) fs and in the vicinity of (5/2) fs. However, on the other hand, since the phase characteristic is linear, as shown in the graph 511 in FIG. 5B, the superposition of the high frequency component accompanying the ringing with respect to the step response waveform is small, and the reproduction characteristic is relatively close to the original waveform. can get. For this reason, an audio signal having a sense of spread can be obtained during reproduction of the audio signal, but the localization of the sound image tends to be unclear due to interference due to aliasing noise.

特許文献１、特許文献２には、高音域を自然に再生する技術が記載されている。 Patent Documents 1 and 2 describe a technique for naturally reproducing a high sound range.

特開２００６-８１１６８号広報Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2006-81168 特開平７-９３９００号広報JP-A-7-93900

特許文献１に記載の技術で、上述のような一部帯域の無いソースを再生する場合、その帯域の信号は再生されない。特に、上述のような音声信号圧縮技術を利用したソースの場合、再生音に歪が発生したり、薄く平面的な再生音になったりする。即ち、音声信号圧縮技術では、フィルタ等により急峻に高周波域を削除するので、そのフィルタ特性に起因する位相特性の非直線性により大きなリンギング（歪）が発生する。また、このリンギングに伴う高周波成分がオーディオ信号に重畳されるので、オーディオ信号の振幅変化の激しい部分では音像が明確になるが、オーディオ信号の振幅変化が小さい弱音部のオーディオ信号も強調される。このため、オーディオ信号全体の強弱が小さくなり、ダイナミックレンジの狭いオーディオ信号、即ち、薄く平面的な再生音になる。 In the technique described in Patent Document 1, when a source having no partial band as described above is reproduced, the signal in that band is not reproduced. In particular, in the case of a source using the audio signal compression technique as described above, the reproduced sound is distorted or the reproduced sound is thin and flat. That is, in the audio signal compression technique, the high frequency region is sharply deleted by a filter or the like, so that a large ringing (distortion) occurs due to the nonlinearity of the phase characteristic due to the filter characteristic. In addition, since the high-frequency component accompanying the ringing is superimposed on the audio signal, the sound image becomes clear at a portion where the amplitude change of the audio signal is severe, but the audio signal of the weak sound portion where the amplitude change of the audio signal is small is also emphasized. For this reason, the overall strength of the audio signal is reduced, resulting in an audio signal having a narrow dynamic range, that is, a thin and flat reproduction sound.

また、特許文献２の技術では、入力する信号が（１／２）ｆｓの周波数帯域の信号であることを前提とし、原信号に基づいて高周波数の信号を生成し、原信号に重畳している。上述のように、音声信号圧縮処理を行なった場合、信号成分の上限が（１／３）ｆｓ、（１／４）ｆｓとなる。特許文献２に記載の技術は、このような場合でも、（１／２）ｆｓ以下の全ての周波数帯域について高周波数の信号生成の演算を行なうため、この演算による制御部への負担が大きい。また、特許文献２に記載の技術は、原信号から（１／２）ｆｓの信号成分を抽出するためのフィルタと、生成した高周波数の信号成分を抽出するためのフィルタとが必要となるため、回路構成が複雑となる。 In the technique of Patent Document 2, on the assumption that the input signal is a signal in the frequency band of (1/2) fs, a high-frequency signal is generated based on the original signal, and is superimposed on the original signal. Yes. As described above, when the audio signal compression process is performed, the upper limit of the signal component is (1/3) fs, (1/4) fs. Even in such a case, the technique disclosed in Patent Document 2 performs high-frequency signal generation calculation for all frequency bands equal to or less than (1/2) fs, and this imposes a heavy burden on the control unit. Further, the technique described in Patent Document 2 requires a filter for extracting a (1/2) fs signal component from an original signal and a filter for extracting a generated high-frequency signal component. The circuit configuration becomes complicated.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、一部帯域の無いソースを再生する場合でも、演算負荷が小さく、かつ、簡単な回路構成で、歪の無く、立体的な、自然な再生音を出力することの可能な技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and even when a source without a partial band is reproduced, the calculation load is small, a simple circuit configuration, no distortion, and a three-dimensional, natural An object of the present invention is to provide a technique capable of outputting reproduced sound.

本発明は上記の目的を達成するためになされたもので、入力されるデジタルオーディオ信号をフィルタリングして出力するオーディオ信号処理装置であって、前記入力されるデジタルオーディオ信号の連続する複数のサンプリングデータのうち所定数を間引く間引手段と、前記間引いたサンプリングデータを補間して出力するフィルタ手段と、前記入力されるデジタルオーディオ信号のサンプリングデータの変化パターンが所定のパターンと一致するか否か判定した結果を示す情報を出力する検出手段と、前記検出手段からの情報に応じて、前記入力されるデジタルオーディオ信号と、前記フィルタからの出力値とのうち一方を出力する切り換え手段とを備えることを特徴とする。 The present invention has been made in order to achieve the above object, and is an audio signal processing apparatus that filters and outputs an input digital audio signal, and a plurality of continuous sampling data of the input digital audio signal. A thinning means for thinning out a predetermined number, a filter means for interpolating and outputting the thinned sampling data, and determining whether a change pattern of sampling data of the input digital audio signal matches a predetermined pattern Detection means for outputting information indicating the result of the measurement, and switching means for outputting one of the input digital audio signal and the output value from the filter in accordance with the information from the detection means. It is characterized by.

本発明の技術によれば、一部帯域の無いソースを再生する場合でも、演算負荷が小さく、かつ、簡単な回路構成で、歪の無く、立体的な再生音を出力することの可能となる。 According to the technology of the present invention, it is possible to output a three-dimensional reproduced sound without distortion even when a source having no partial band is reproduced with a small calculation load and a simple circuit configuration. .

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

まず、本実施形態のフィルタ回路の構成例を、図１を参照して説明する。 First, a configuration example of the filter circuit of the present embodiment will be described with reference to FIG.

図１において、フィルタ１には、入力されたデジタルオーディオ信号をフィルタリングして出力する。なお、入力されるデジタルオーディオ信号のサンプリング周波数（ｆｓ）は任意でよいが、ここでは、４４．１ｋＨｚであるものとして説明する。 In FIG. 1, an input digital audio signal is filtered and output to a filter 1. The sampling frequency (fs) of the input digital audio signal may be arbitrary, but here it is assumed that it is 44.1 kHz.

フィルタ１は、成分検出ブロック１１、第１の間引きブロック１２、第１の補間ブロック１３、第２の間引きブロック１４、第２の補間ブロック１５、切換え部１６等を有する。 The filter 1 includes a component detection block 11, a first thinning block 12, a first interpolation block 13, a second thinning block 14, a second interpolation block 15, a switching unit 16, and the like.

成分検出ブロック１１は、入力されるデジタルオーディオ信号から高域成分を検出し、その検出結果をフラグとして切換え部１６に出力する。本実施形態では、成分検出ブロック１１は、１０ｋＨｚ以上の高域の信号成分を、（１／３）ｆｓ、（１／４）ｆｓの２段階で検出するものとする。成分検出ブロック１１は、この検出結果に基づき、高域信号成分を検出したか、（１／３）ｆｓの高域信号成分を検出したか、（１／４）ｆｓの高域信号成分を検出したかのうち、いずれかを示すフラグを出力する。成分検出ブロック１１の構成の詳細は後述する。 The component detection block 11 detects a high frequency component from the input digital audio signal, and outputs the detection result to the switching unit 16 as a flag. In the present embodiment, the component detection block 11 detects a high-frequency signal component of 10 kHz or higher in two stages of (1/3) fs and (1/4) fs. Based on the detection result, the component detection block 11 detects a high frequency signal component, detects a (1/3) fs high frequency signal component, or (1/4) detects a high frequency signal component of fs. The flag which shows either is output. Details of the configuration of the component detection block 11 will be described later.

第１の間引きブロック１２は、入力されるサンプリングデータのうち、連続する２個のうち一方を間引きして第１の補間ブロック１３に出力する。第１の補間ブロック１３は、入力されたサンプリングデータのうち、間引きされたものを補間して出力する。具体的には、第１の補間ブロック１３は、ラグランジュ演算により、前後のサンプリングデータから間引きされたサンプリングデータを補間するデータを算出する。 The first thinning block 12 thins out one of two consecutive sampling data that is input and outputs the thinned data to the first interpolation block 13. The first interpolation block 13 interpolates and outputs the sampled data out of the input sampling data. Specifically, the first interpolation block 13 calculates data for interpolating the sampling data thinned out from the preceding and succeeding sampling data by Lagrangian calculation.

第２の間引きブロック１４は、入力されるサンプリングデータのうち、連続する３個のうち連続する２個を間引きして第２の補間ブロック１５に出力する。第２の補間ブロック１５は、入力されたサンプリングデータのうち、間引きされたものを補間して出力する。具体的には、第２の補間ブロック１５は、ラグランジュ演算により、前後のサンプリングデータから間引きされたサンプリングデータを補間するデータを算出する。 The second thinning block 14 thins out two of the consecutive sampling data that are input, and outputs the thinned data to the second interpolation block 15. The second interpolation block 15 interpolates and outputs the thinned out sampling data. Specifically, the second interpolation block 15 calculates data for interpolating the sampling data thinned out from the preceding and succeeding sampling data by Lagrangian calculation.

切換え部１６には、フィルタ１１に入力されるデジタルオーディオ信号そのものと、第１の間引きブロック１２および第１の補間ブロック１３により間引き・補間されたデジタルオーディオ信号と、第２の間引きブロック１４および第２の補間ブロック１５により間引き・補間されたデジタルオーディオ信号とが入力され、成分検出ブロック１１からの検出結果に従い、このうち何れかを出力する。ここでは、切換え部１６は、成分検出ブロック１１からの検出結果がいずれの高域信号成分をも検出していないことを示す場合、フィルタ１１に入力されるデジタルオーディオ信号そのものを出力する。また、切換え部１６は、成分検出ブロック１１からの検出結果が（１／４）ｆｓ以下の高域信号成分を検出したことを示す場合、第１の間引きブロック１２および第１の補間ブロック１３により間引き・補間されたデジタルオーディオ信号を出力する。切換え部１６は、成分検出ブロック１１からの検出結果が（１／３）ｆｓ以下の高域信号成分を検出したことを示す場合、第２の間引きブロック１４および第２の補間ブロック１５により間引き・補間されたデジタルオーディオ信号を出力する。 The switching unit 16 includes the digital audio signal itself input to the filter 11, the digital audio signal thinned and interpolated by the first thinning block 12 and the first interpolation block 13, the second thinning block 14 and the first thinning block 14. The digital audio signal thinned out and interpolated by the second interpolation block 15 is input, and one of them is output according to the detection result from the component detection block 11. Here, the switching unit 16 outputs the digital audio signal itself input to the filter 11 when the detection result from the component detection block 11 indicates that no high-frequency signal component is detected. When the detection result from the component detection block 11 indicates that a high frequency signal component equal to or less than (1/4) fs has been detected, the switching unit 16 uses the first decimation block 12 and the first interpolation block 13. Outputs a thinned and interpolated digital audio signal. When the detection result from the component detection block 11 indicates that a high frequency signal component of (1/3) fs or less is detected, the switching unit 16 uses the second thinning block 14 and the second interpolation block 15 to perform thinning / Output interpolated digital audio signal.

ここで、フィルタ１に入力されるデジタルオーディオ信号の一例について、図２を参照して説明する。 Here, an example of the digital audio signal input to the filter 1 will be described with reference to FIG.

図２（ａ）は、周波数帯域が（１／４）ｆｓ近傍のデジタルオーディオ信号の一例である。図２（ａ）において、符号２０１（ａ〜ｈ等）は、フィルタ１に入力されるサンプリングデータを示す。音声信号圧縮技術により、元のデジタルオーディオ信号のサンプリングデータが（１／４）ｆｓとなるように、連続する２つのサンプリングデータのうち一方が削除されて記録メディアに記録されている。そのデジタルオーディオ信号の符号化時に、削除されたサンプリングデータの直前のサンプリングデータの値が、そのサンプリングデータの値とされる。従って、図２（ａ）に一例を示すように、フィルタ１に入力されるサンプリングデータは同じ値が２つ連続する。 FIG. 2A is an example of a digital audio signal having a frequency band near (1/4) fs. In FIG. 2A, reference numerals 201 (a to h, etc.) indicate sampling data input to the filter 1. With the audio signal compression technique, one of the two consecutive sampling data is deleted and recorded on the recording medium so that the sampling data of the original digital audio signal becomes (1/4) fs. When the digital audio signal is encoded, the value of the sampling data immediately before the deleted sampling data is set as the value of the sampling data. Accordingly, as shown in an example in FIG. 2A, the sampling data input to the filter 1 has two identical values in succession.

上述の第１の間引きブロック１２は、同じ値で連続する２つのサンプリングデータのうち一方を間引きする。図２（ａ）の例の場合、第１の間引きブロック１２は、符号２０１ｂ、符号２０１ｄ、符号２０１ｆ、符号２０１ｈ等のサンプリングデータを削除する。 The above-described first thinning block 12 thins out one of two consecutive sampling data with the same value. In the case of the example in FIG. 2A, the first thinning block 12 deletes sampling data such as the code 201b, the code 201d, the code 201f, and the code 201h.

また、上述の第１の補間ブロック１３は、間引きされたサンプリングデータを補間して出力する。図２（ａ）の例の場合、第１の補間ブロック１３は、残された符号２０１ａ、符号２０１ｃ、符号２０１ｅ、符号２０１ｇ等から、ラグランジュ演算により、補間データの符号２０２ａ、符号２０２ｂ、符号２０２ｃ、符号２０２ｄ等を算出し、サンプリングデータとして、符号２０１ａ、符号２０２ａ、符号２０１ｃ、符号２０２ｂ、符号２０１ｅ、符号２０２ｃ、符号２０１ｇ、符号２０２ｄ等を出力する。 The first interpolation block 13 described above interpolates the thinned sampling data and outputs the result. In the case of the example of FIG. 2A, the first interpolation block 13 uses the remaining code 201a, code 201c, code 201e, code 201g, and the like to perform the code of interpolation data 202a, code 202b, code 202c by Lagrange calculation. 202d, etc. are calculated, and 201a, 202a, 201c, 202b, 201e, 202c, 201g, 202d, etc. are output as sampling data.

図２（ｂ）は、周波数帯域が（１／３）ｆｓ近傍のデジタルオーディオ信号の一例である。図２（ｂ）において、符号２１１（ａ〜ｈ等）は、フィルタ１に入力されるサンプリングデータを示す。音声信号圧縮技術等により、元のデジタルオーディオ信号のサンプリングデータが（１／３）ｆｓとなるように、連続する３つのサンプリングデータのうち連続する２つが削除されて記録メディアに記録されている。そのデジタルオーディオ信号の符号化時に、削除されたサンプリングデータの直前のサンプリングデータの値が、そのサンプリングデータの値とされる。従って、図２（ｂ）に一例を示すように、フィルタ１に入力されるサンプリングデータは同じ値が３つ連続する。 FIG. 2B is an example of a digital audio signal whose frequency band is in the vicinity of (1/3) fs. In FIG. 2B, reference numeral 211 (a to h, etc.) indicates sampling data input to the filter 1. With the audio signal compression technique or the like, two consecutive sampling data are deleted and recorded on the recording medium so that the sampling data of the original digital audio signal becomes (1/3) fs. When the digital audio signal is encoded, the value of the sampling data immediately before the deleted sampling data is set as the value of the sampling data. Therefore, as shown in an example in FIG. 2B, the sampling data input to the filter 1 has three consecutive values.

上述の第２の間引きブロック１４は、同じ値で連続する３つのサンプリングデータのうち連続する２つを間引きする。図２（ｂ）の例の場合、第２の間引きブロック１４は、符号２１１ｂ、符号２１１ｃ、符号２１１ｅ、符号２１１ｆ、符号２１１ｈ等を削除する。 The above-described second thinning block 14 thins out two consecutive samples of three consecutive sampling data with the same value. In the example of FIG. 2B, the second thinning block 14 deletes the code 211b, the code 211c, the code 211e, the code 211f, the code 211h, and the like.

また、上述の第２の補間ブロック１５は、間引きされたサンプリングデータを補間して出力する。図２（ｂ）の例の場合、第２の補間ブロック１５は、残された符号２１１ａ、符号２１１ｄ、符号２１１ｇ等から、ラグランジュ演算により、補間データの符号２１２ａ、符号２１２ｂ、符号２１２ｃ、符号２１２ｄ、符号２１２ｅ等を算出し、サンプリングデータとして符号２１１ａ、符号２１２ａ、符号２１２ｂ、符号２１１ｄ、符号２１２ｃ、符号２１２ｄ、符号２１１ｇ、符号２１２ｅ等を出力する。 The second interpolation block 15 described above interpolates the thinned sampling data and outputs the result. In the case of the example in FIG. 2B, the second interpolation block 15 uses the remaining code 211a, code 211d, code 211g, and the like to perform interpolation of the code 212a, code 212b, code 212c, code 212d of the interpolation data by Lagrangian calculation. The code 212e and the like are calculated, and the code 211a, the code 212a, the code 212b, the code 211d, the code 212c, the code 212d, the code 211g, and the code 212e are output as sampling data.

なお、以下で詳細を説明する成分検出ブロック１１は、デジタルオーディオ信号のこのような特性を用いて、１０ｋＨｚ以上の高域の信号成分を、（１／３）ｆｓ以下、（１／４）ｆｓ以下の２段階で検出するものである。即ち、成分検出ブロック１１は、連続して入力されるサンプリングデータが、同じ値のものが２つ連続した後に、その値と異なる値が２つ連続すると判定される場合、（１／４）ｆｓ以下の成分を検出したと判定する。また、成分検出ブロック１１は、連続して入力されるサンプリングデータが、同じ値のものが３つ連続した後に、その値と異なる値が３つ連続すると判定される場合、（１／３）ｆｓ以下の成分を検出したと判定する。 The component detection block 11, which will be described in detail below, uses this characteristic of the digital audio signal to convert a high frequency signal component of 10 kHz or higher to (1/3) fs or less and (1/4) fs. The detection is performed in the following two stages. That is, the component detection block 11 determines that (2) fs when the sampling data continuously input is determined that two values having the same value are consecutive and then two different values are consecutive. It is determined that the following components have been detected. In addition, the component detection block 11 determines that (3) fs when the sampling data continuously input is three consecutive values having the same value and then three different values are consecutive. It is determined that the following components have been detected.

次に、図３を参照し、成分検出ブロック１１の構成例を説明する。 Next, a configuration example of the component detection block 11 will be described with reference to FIG.

成分検出ブロック１１は、ＨＰＦ（High-Pass Filter）３０１、遅延器３０２、比較器３０３、パターン検出部３０４等を備える。 The component detection block 11 includes an HPF (High-Pass Filter) 301, a delay unit 302, a comparator 303, a pattern detection unit 304, and the like.

ＨＰＦ３０１は、デジタルオーディオ信号の中低域成分を減衰させる。これにより、以降の処理にて高域成分のみの検出を的確に行なうことが可能となる。 The HPF 301 attenuates the middle and low frequency components of the digital audio signal. This makes it possible to accurately detect only the high frequency component in the subsequent processing.

遅延器３０２は、入力されるサンプリングデータを１サンプルずつシフトする。 The delay unit 302 shifts input sampling data by one sample.

比較器３０３は、連続するサンプリングデータの各々を比較する。具体的には、比較器３０３は、あるサンプリングデータと、当該サンプリングデータの１サンプル時間前のサンプリングデータとを複数比較し、比較の結果をＹ１〜Ｙ４として出力するものとする。本実施形態では、比較器３０３は、複数のサンプリングデータの比較結果を比較器３０３内の複数の比較器により得るものとする。ここでは、比較器３０３内に比較器を４つ備えるものとし、比較器３０３内の各々の比較器に関し説明する際は符号にａ〜ｄを追記して説明する。 The comparator 303 compares each successive sampling data. Specifically, the comparator 303 compares a plurality of sampling data with sampling data one sample time before the sampling data, and outputs the comparison result as Y1 to Y4. In the present embodiment, the comparator 303 obtains the comparison results of the plurality of sampling data by the plurality of comparators in the comparator 303. Here, it is assumed that four comparators are provided in the comparator 303, and each of the comparators in the comparator 303 will be described by adding a to d to the reference numerals.

比較器３０３ａ〜３０３ｄの各Ａ入力にはサンプリングデータが入力され、Ｂ入力には遅延器３０２により遅延された１サンプル時間前のサンプリングデータが入力される。ここで、あるサンプリングデータをＳ_ｎ（ｎは正の整数）、サンプリングデータＳ_ｎから１サンプル時間前のサンプリングデータをＳ_ｎ−１とすると、連続するサンプリングデータはＳ_ｎ−４、Ｓ_ｎ−３、Ｓ_ｎ−２、Ｓ_ｎ−１、Ｓ_ｎと説明できる。比較器３０３ａのＡａ入力に入力されるサンプリングデータをＳｎとすると、Ｂａ入力にはＳ_ｎ−１が入力される。比較器３０３ａは、入力Ａａと入力Ｂａとを比較し、入力Ａａの値と入力Ｂａの値とが同じか否か、即ち、Ｓ_ｎ≧Ｓ_ｎ−１であるか否か判定し、結果をＹ１として出力する。 Sampling data is input to each A input of the comparators 303a to 303d, and sampling data one sample time before delayed by the delay unit 302 is input to the B input. Here, the certain sampling data _S n (n is a positive integer), when one sample time before the sampling data from the sampling data _{S n} and _{S n-1,} sampling data consecutive _S _{n-4, S n- 3,} can be described as _{_{S n-2, S n-}} 1, S n. Assuming that the sampling data input to the Aa input of the comparator 303a is Sn, Sn _-1 is input to the Ba input. The comparator 303a compares the input Aa and the input Ba, determines whether or not the value of the input Aa is the same as the value of the input Ba, that is, whether or not S _n ≧ S _n−1 , and determines the result. Output as Y1.

比較器３０３ｂのＡｂ入力には比較器３０３ａのＢａ入力と同じＳ_ｎ−１が入力され、Ｂｂ入力にはＳ_ｎ−２が入力される。比較器３０３ｂは、入力Ａｂと入力Ｂｂとを比較し、入力Ａｂの値と入力Ｂｂの値とが同じか否か、即ち、Ｓ_ｎ−１≧Ｓ_ｎ−２であるか否か判定し、結果をＹ２として出力する。 The Ab input of the comparator 303b is input the same _{S n-1} and Ba input of the comparator 303a, is _{S n-2} are input to the Bb input. The comparator 303b compares the input Ab and the input Bb, and determines whether or not the value of the input Ab and the value of the input Bb are the same, that is, whether or not S _n−1 ≧ S _n−2 . The result is output as Y2.

比較器３０３ｃのＡｃ入力には比較器３０３ｂのＢｂ入力と同じＳ_ｎ−２が入力され、Ｂｃ入力にはＳ_ｎ−３が入力される。比較器３０３ｃは、入力Ａｃと入力Ｂｃとを比較し、入力Ａｃの値と入力Ｂｃの値とが同じか否か、即ち、Ｓ_ｎ−２≧Ｓ_ｎ−３であるか否か判定し、結果をＹ３として出力する。 The same Sn _-2 as the Bb input of the comparator 303b is input to the Ac input of the comparator 303c, and Sn _-3 is input to the Bc input. The comparator 303c compares the input Ac and the input Bc, and determines whether or not the value of the input Ac and the value of the input Bc are the same, that is, whether or not S _n−2 ≧ S _n−3 . The result is output as Y3.

比較器３０３ｄのＡｄ入力には比較器３０３ｃのＢｃ入力と同じＳ_ｎ−３が入力され、Ｂｄ入力にはＳ_ｎ−４が入力される。比較器３０３ｄは、入力Ａｄと入力Ｂｄとを比較し、入力Ａｄの値と入力Ｂｄの値とが同じか否か、即ち、Ｓ_ｎ−３≧Ｓ_ｎ−４であるか否か判定し、結果をＹ４として出力する。 The same Sn _-3 as the Bc input of the comparator 303c is input to the Ad input of the comparator 303d, and Sn _-4 is input to the Bd input. The comparator 303d compares the input Ad with the input Bd, determines whether or not the value of the input Ad and the value of the input Bd are the same, that is, whether or not S _n−3 ≧ S _n−4 . The result is output as Y4.

ここでは、比較器３０３から出力される比較結果Ｙ１〜Ｙ４はフラグ出力であるものとし、フラグのオン又はオフによりＡ≧Ｂであるか否かを出力する。 Here, the comparison results Y1 to Y4 output from the comparator 303 are assumed to be flag outputs, and whether or not A ≧ B is output when the flag is turned on or off.

なお、上述の実施形態では、比較器３０３内に比較器を４つ備え、比較するサンプル数は５であるものとしたが、比較する数はこれに限られるわけではない。 In the above-described embodiment, four comparators are provided in the comparator 303 and the number of samples to be compared is 5. However, the number to be compared is not limited to this.

パターン検出部３０４は、比較器３０３から出力されたＹ１〜Ｙ４から、サンプリングデータの変化パターンを検出する。ここでは、フラグのオン又はオフにより、比較器３０３ａ〜３０３ｄ各々による比較の結果がＡ≧Ｂであるか否かを判定するものとする。以下、比較の結果がＡ≧Ｂである場合を「ＹＥＳ」、比較の結果がＡ＜Ｂである場合を「ＮＯ」として説明する。 The pattern detection unit 304 detects a change pattern of sampling data from Y1 to Y4 output from the comparator 303. Here, it is determined whether or not the result of comparison by each of the comparators 303a to 303d is A ≧ B by turning on or off the flag. Hereinafter, the case where the comparison result is A ≧ B is described as “YES”, and the case where the comparison result is A <B is described as “NO”.

パターン検出部３０４は、Ｙ１〜Ｙ４の出力パターンが、Ｙ１の出力がＹＥＳ、Ｙ２の出力がＮＯ、Ｙ３の出力がＹＥＳ、Ｙ４の出力がＮＯである場合、そのデジタルオーディオ信号の帯域が（１／４）ｆｓ近傍以下であると判定し、（１／４）ｆｓ以下の帯域を検出したことを通知するフラグを出力する。なお、ここで、パターン検出部３０４は、Ｙ１〜Ｙ４の出力パターンが、Ｙ１の出力がＮＯ、Ｙ２の出力がＹＥＳ、Ｙ３の出力がＮＯ、Ｙ４の出力がＹＥＳである場合でも、（１／４）ｆｓ以下の帯域を検出したことを通知するフラグを出力してもよい。 When the output pattern of Y1 to Y4 is YES, the output of Y1 is NO, the output of Y2 is NO, the output of Y3 is YES, and the output of Y4 is NO, the pattern detection unit 304 determines that the band of the digital audio signal is (1 / 4) It is determined that the frequency is near fs, and a flag notifying that a band equal to or less than (1/4) fs has been detected is output. Here, the pattern detection unit 304 has (1/1 / Y4) output patterns even when the output of Y1 is NO, the output of Y2 is YES, the output of Y3 is NO, and the output of Y4 is YES. 4) A flag notifying that a band below fs has been detected may be output.

また、パターン検出部３０４は、Ｙ１〜Ｙ４の出力パターンが、Ｙ１の出力がＹＥＳ、Ｙ２の出力がＹＥＳ、Ｙ３の出力がＮＯ、Ｙ４の出力がＹＥＳである場合、そのデジタルオーディオ信号の帯域が（１／３）ｆｓ近傍以下であると判定し、（１／３）ｆｓ以下の帯域を検出したことを通知するフラグを出力する。なお、ここで、パターン検出部３０４は、Ｙ１〜Ｙ４の出力パターンが、Ｙ１の出力がＹＥＳ、Ｙ２の出力がＮＯ、Ｙ３の出力がＹＥＳ、Ｙ４の出力がＹＥＳである場合、又は、Ｙ１の出力がＮＯ、Ｙ２の出力がＹＥＳ、Ｙ３の出力がＹＥＳ、Ｙ４の出力がＮＯである場合でも、（１／３）ｆｓ以下の帯域を検出したことを通知するフラグを出力してもよい。 Further, the pattern detection unit 304 determines that the output pattern of Y1 to Y4 is YES when the output of Y1 is YES, the output of Y2 is YES, the output of Y3 is NO, and the output of Y4 is YES. It is determined that it is below (1/3) fs, and a flag notifying that a band of (1/3) fs or less has been detected is output. Here, the pattern detection unit 304 determines that the output patterns Y1 to Y4 are Y1 output YES, Y2 output NO, Y3 output YES, Y4 output YES, or Y1 output. Even when the output is NO, the output of Y2 is YES, the output of Y3 is YES, and the output of Y4 is NO, a flag for notifying that a band of (1/3) fs or less has been detected may be output.

また、パターン検出部３０４は、検出した出力パターンが上記何れにも該当しない場合、１０ｋＨｚ以上の高域の信号成分を検出しないと判定し、高域の信号成分を検出しないことを通知するフラグを出力する。 In addition, when the detected output pattern does not correspond to any of the above, the pattern detection unit 304 determines that a high frequency signal component of 10 kHz or higher is not detected, and a flag for notifying that a high frequency signal component is not detected. Output.

なお、パターン検出部３０４によるそれぞれの信号成分の検出結果を通知する技術は任意でよい。例えば、異なる信号線等によりそれぞれの信号成分の検出結果を通知してもよく、また、１つの信号線で通知してもよい
上述の構成により、全ての帯域のあるソースを再生する場合には、加工せずそのまま出力し、また、一部帯域の存在しないソースを再生する場合には、その帯域に応じた補間処理を行なうことが可能となる。これにより、演算負荷を小さくし、また、回路構成を簡単にした上で、信号経路によって失われた高周波域の信号成分を近似し、原信号に近い自然な再生音を得ることが可能となる。 Any technique for notifying the detection result of each signal component by the pattern detection unit 304 may be used. For example, the detection result of each signal component may be notified by different signal lines or the like, or may be notified by one signal line. With the above configuration, when reproducing a source having all bands, When the source is output without being processed and a source having no partial band is reproduced, the interpolation process corresponding to the band can be performed. As a result, it is possible to obtain a natural reproduced sound close to the original signal by reducing the calculation load and simplifying the circuit configuration and approximating the signal component in the high frequency range lost by the signal path. .

以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design changes and the like within a scope not departing from the gist of the present invention.

例えば、上述の実施形態では、１／４ｆｓの周波数帯域と、１／３ｆｓの周波数帯域とを検出するものとしたが、これに限られるわけではない。検出する周波数帯域は、他の周波数帯域でもよい。また、何れか１つでもよく、また、他の周波数帯域の検出をさらに組み合わせてもよい。 For example, in the above-described embodiment, the frequency band of 1/4 fs and the frequency band of 1/3 fs are detected. However, the present invention is not limited to this. The frequency band to be detected may be another frequency band. Moreover, any one may be sufficient and the detection of another frequency band may be further combined.

また、上述の実施形態では、連続するサンプリングデータのうち、最初の１つ以降のサンプリングデータを間引きするものとして説明したが、これに限られるわけではなく、間のサンプリングデータを間引きしてもよい。 In the above-described embodiment, the description has been given on the assumption that the sampling data after the first one of the continuous sampling data is thinned out. However, the present invention is not limited to this, and the sampling data in between may be thinned out. .

また、フィルタは、成分検出ブロックからの判定結果を通知するフラグと、第１の補間ブロックからの出力と、第２の間引きブロックからの出力とのタイミングを合わせるための遅延器等を有していても良いことはいうまでもない。 In addition, the filter includes a delay unit for synchronizing the timing of the flag for notifying the determination result from the component detection block, the output from the first interpolation block, and the output from the second thinning block. It goes without saying.

本発明の一実施形態において、フィルタの構成例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a filter in an embodiment of the present invention. 入力されるサンプリングデータについて説明する図である。It is a figure explaining the sampling data input. 同実施形態において、検出ブロックの構成例を示す図である。In the same embodiment, it is a figure which shows the structural example of a detection block. 音声信号圧縮技術を利用したデジタルオーディオ信号に含まれる周波数帯域を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the frequency band contained in the digital audio signal using an audio | voice signal compression technique. スローロールオフ特性フィルタを説明する図である。It is a figure explaining a slow roll-off characteristic filter.

符号の説明Explanation of symbols

１：フィルタ、１１：成分検出ブロック、１２：第１の間引きブロック、１３：第１の補間ブロック、１４：第２の間引きブロック、１５：第２の補間ブロック、１６：切換え部、３０１：ＨＰＦ、３０２：遅延器、３０３：比較器、３０４：パターン検出部 1: filter, 11: component detection block, 12: first thinning block, 13: first interpolation block, 14: second thinning block, 15: second interpolation block, 16: switching unit, 301: HPF 302: Delay unit 303: Comparator 304: Pattern detection unit

Claims

入力されるデジタルオーディオ信号をフィルタリングして出力するオーディオ信号処理装置であって、
前記入力されるデジタルオーディオ信号の連続する複数のサンプリングデータのうち所定数を間引く間引手段と、
前記間引いたサンプリングデータを補間して出力するフィルタ手段と、
前記入力されるデジタルオーディオ信号のサンプリングデータの変化パターンが所定のパターンと一致するか否か判定した結果を示す情報を出力する検出手段と、
前記検出手段からの情報に応じて、前記入力されるデジタルオーディオ信号と、前記フィルタからの出力値とのうち一方を出力する切り換え手段と
を備えることを特徴とするオーディオ信号処理装置。 An audio signal processing apparatus that filters and outputs an input digital audio signal,
Thinning means for thinning out a predetermined number of a plurality of continuous sampling data of the input digital audio signal;
Filter means for interpolating and outputting the thinned sampling data;
Detecting means for outputting information indicating a result of determining whether or not a change pattern of sampling data of the input digital audio signal matches a predetermined pattern;
An audio signal processing apparatus comprising: switching means for outputting one of the input digital audio signal and the output value from the filter in accordance with information from the detection means.

請求項１記載のオーディオ信号処理装置であって、
前記切換え手段は、前記検出手段から、前記入力されるデジタルオーディオ信号のサンプリングデータの変化パターンが所定のパターンと一致することを示す情報が入力されると、前記フィルタからの出力値を出力すること
を特徴とするオーディオ信号処理装置。 The audio signal processing apparatus according to claim 1,
The switching means outputs an output value from the filter when information indicating that a change pattern of sampling data of the input digital audio signal matches a predetermined pattern is input from the detection means. An audio signal processing device.

入力されるデジタルオーディオ信号をフィルタリングして出力するオーディオ信号処理装置であって、
前記入力されるデジタルオーディオ信号の連続するｎ_１個（ｎ_１は正の整数）のサンプリングデータのうち（ｎ_１-１）個を間引く第１の間引手段と、
前記第１の間引手段により間引かれたサンプリングデータを補間して出力する第１のフィルタ手段と、
前記入力されるデジタルオーディオ信号の連続するｎ_２個（ｎ_２は正の整数）のサンプリングデータのうち（ｎ_２-１）個を間引く第２の間引手段と、
前記第２の間引手段により間引かれたサンプリングデータを補間して出力する第２のフィルタ手段と、
前記デジタルオーディオ信号の連続するサンプリングデータの各々に対し直前のサンプリングデータとの値を比較し、同じ値のサンプリングデータがｎ_１個連続した後に、該値とは異なる値のサンプリングデータがｎ_１個連続するか否か、又は、同じ値のサンプリングデータがｎ_２個連続した後に、該値とは異なる値のサンプリングデータがｎ_２個連続するか否か、或いは、このいずれでもないかを判定した結果を示す情報を出力する検出手段と、
前記検出手段からの情報に応じて、前記入力されるデジタルオーディオ信号、前記第１フィルタからの出力値、前記第２フィルタからの出力値のうち何れかを出力する切り換え手段と、
を備えることを特徴とするオーディオ信号処理装置。 An audio signal processing apparatus that filters and outputs an input digital audio signal,
N ₁ piece of contiguous the inputted digital audio signal (n ₁ is a positive integer) a first thinning means for thinning out the sampling data (n ₁ -1) pieces of,
First filter means for interpolating and outputting the sampling data thinned out by the first thinning means;
The n ₂ successive of the inputted digital audio signal (n ₂ is a positive integer) and a second thinning means for thinning out (n ₂ -1) pieces of sampling data,
Second filter means for interpolating and outputting the sampling data thinned out by the second thinning means;
Comparing the value of the immediately preceding sampling data for each sampling data of consecutive said digital audio signal, after the sampling data of the same value are continuous _one n, _one sampling data of different values n and said value whether consecutive or after the sampling data of the same value are continuous _two n, whether the sampling data of different value continues _two n the said value, or determines whether this is not either Detection means for outputting information indicating the result;
Switching means for outputting one of the input digital audio signal, the output value from the first filter, and the output value from the second filter in accordance with information from the detection means;
An audio signal processing apparatus comprising: