(57)【要約】  予測誤差算出手段１３が右信号ｒ（ｎ）１０２に基づいて左信号ｌ（ｎ）１０１を予測した予測信号と左信号ｌ（ｎ）１０１との誤差信号１０３を算出し、ゲイン調整手段１７がゲイン調整して誤差信号１０７を出力し、第１の加算器１４が左信号ｌ（ｎ）１０１と誤差信号１０７とを加算して出力し、第２の加算器１５が右信号ｒ（ｎ）１０２と誤差信号１０７を逆相にして加算し出力する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の信号を入力し、上記第２の信号に基づいて予測した第１の信号の予測信号と上記第１の信号との誤差信号を算出する予測誤差算出手段と、
上記第１の信号と上記誤差信号とを加算する第１の加算器と、
上記第２の信号と上記誤差信号を逆相にして加算する第２の加算器とを備えた信号処理装置。
【請求項２】
上記予測誤差算出手段からの誤差信号を入力し、上記誤差信号のゲインを調整するゲイン調整手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の信号処理装置。
【請求項３】
第１及び第２の信号を入力し、上記第２の信号に基づいて予測した第１の信号の予測信号と上記第１の信号との誤差信号を算出する予測誤差算出手段と、
上記誤差信号のゲインを調整する第１のゲイン調整手段と、
上記第１の信号と上記第２の信号を加算し、第１の加算信号として出力する第１の加算器と、
上記第１の信号と上記第２の信号を逆相にして加算し、第２の加算信号として出力するする第２の加算器と、
上記第２の加算信号のゲインを調整する第２のゲイン調整手段と、
上記第１のゲイン調整手段からの誤差信号と上記第２のゲイン調整手段からの第２の加算信号とを加算して第３の加算信号として出力する第３の加算器と、
上記第１の加算信号と上記第３の加算信号とを加算する第４の加算器と、
上記第１の加算信号と上記第３の加算信号を逆相にして加算する第５の加算器とを備えた信号処理装置。
【請求項４】
上記予測誤差算出手段は、上記第２の信号と予測係数に基づいて上記第１の信号を予測するＡＲ（Auto-Regressive）予測器を備えたことを特徴とする請求項１記載の信号処理装置。
【請求項５】
上記予測誤差算出手段は、上記第２の信号と予測係数に基づいて上記第１の信号を予測するＡＲ（Auto-Regressive）予測器を備えたことを特徴とする請求項３記載の信号処理装置。
【請求項６】
上記予測誤差算出手段は、上記誤差信号を上記ＡＲ予測器に入力し、上記ＡＲ予測器が上記誤差信号に基づいて上記予測係数の値を更新することを特徴とする請求項４記載の信号処理装置。
【請求項７】
上記予測誤差算出手段は、上記誤差信号を上記ＡＲ予測器に入力し、上記ＡＲ予測器が上記誤差信号に基づいて上記予測係数の値を更新することを特徴とする請求項５記載の信号処理装置。
【請求項８】
上記ゲイン調整手段は、適宜設定される値を乗算してゲインを調整することを特徴とする請求項２記載の信号処理装置。
【請求項９】
上記ゲイン調整手段は、適宜設定される値を乗算してゲインを調整することを特徴とする請求項３記載の信号処理装置。
【請求項１０】
上記予測誤差算出手段は、上記第１及び第２の信号として、ステレオオーディオ信号の左信号及び右信号を入力することを特徴とする請求項１記載の信号処理装置。
【請求項１１】
上記予測誤差算出手段は、上記第１及び第２の信号として、ステレオオーディオ信号の左信号及び右信号を入力することを特徴とする請求項３記載の信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、圧縮符号化されたオーディオ信号を復号化して再生する信号処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、オーディオ信号を再生する際に、再生するオーディオ信号に空間的な情報が多く含まれるほど豊かな音場感や空気感が得られ、空間的な情報は左信号と右信号の差分（以下、左右差信号と称す）に現れる。
一方、近年では、オーディオＣＤに代わってＡＡＣ（Advanced Audio Codec）やＭＰ３（MPEG Audio Layer 3）などの圧縮符号化を行うことで、オーディオ信号を保存するための記憶装置の容量や送受信の通信量を節減する技術が普及している。
圧縮符号化されたオーディオ信号は、高域成分が欠落したり、左右差信号の中高域のスペクトルが部分的に欠落し、歯抜けのようになって特性が劣化している。特性が劣化したオーディオ信号を再生すると、高域成分の欠落により、こもり感が発生する傾向や、左右差信号の特性が劣化することにより、音場感・空気感が縮退する傾向がある。【０００３】
そこで、圧縮符号化されたオーディオ信号の音質を改善する信号処理装置が開示されている（特許文献１を参照）。特許文献１によれば、入力したオーディオ信号のピーク値の高域成分及び低域成分を取り出して加算することで、信号圧縮符号化によって欠落した高域成分の回復を図ることができ、こもり感を緩和している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１０２２０６号公報
【発明の概要】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の信号処理装置では、例えば、オーディオ信号の欠落した高域成分を回復してこもり感を緩和することができるが、圧縮符号化前のオーディオ信号の左右差信号の特性を回復することができず、豊かな音場感や空気感を回復できないという課題がある。
【０００６】
この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、圧縮符号化前の信号の特性を回復する信号処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
この発明に係る信号処理装置は、第１及び第２の信号を入力し、第２の信号に基づいて予測した第１の信号の予測信号と第１の信号との誤差信号を算出する予測誤差算出手段と、第１の信号と誤差信号とを加算する第１の加算器と、第２の信号と誤差信号を逆相にして加算する第２の加算器とを備えたものである。
【０００８】
この発明によれば、予測誤差算出手段が第２の信号に基づいて予測した第１の信号の予測信号と第１の信号との誤差信号を算出し、第１の加算器が第１の信号と誤差信号とを加算し、第２の加算器が第２の信号と誤差信号を逆相にして加算するように構成したので、圧縮符号化前の信号の特性を回復させることができる。その結果、例えば、ステレオオーディオ信号の左右差信号の特性を回復し、豊かな音場感や空気感を回復することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１の信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１の予測誤差算出手段の構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１の信号処理装置において、図３（ａ）は左信号周波数スペクトルと右信号の周波数スペクトルの相関が弱い場合の左右和信号と左右差信号の周波数スペクトルの位相関係を示した図であり、図３（ｂ）は左信号周波数スペクトルと右信号の周波数スペクトルの相関が強い場合の左右和信号と左右差信号の周波数スペクトルの位相関係を示した図である。
【図４】実施の形態１の信号処理装置において、圧縮符号化による左右差信号の劣化と信号処理装置による信号処理後の左右差信号の回復を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態２の信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下では、この発明の実施の形態に係る信号処理装置をオーディオ装置に適用し、相関関係のある第１及び第２の入力信号として、ステレオオーディオ信号の左信号及び右信号を処理するものとして説明する。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１の信号処理装置１の構成を示すブロック図である。
図１に示すように、信号処理装置１は、デコーダ２と出力装置３の間に設けられ、デコーダ２から入力したステレオオーディオ信号としての左信号ｌ（ｎ）１０１（第１の信号）、右信号ｒ（ｎ）１０２（第２の信号）の差信号を信号処理し、改善した左信号ｌｏｕｔ（ｎ）１０９、右信号ｒｏｕｔ（ｎ）１１０を出力装置３へ出力する。
【００１２】
なお、デコーダ２は、圧縮符号化されたオーディオデータを復号化して、ステレオオーディオ信号として出力するものであり、出力装置３は、ステレオオーディオ信号を音声振動に変換して出力する、例えばスピーカである。
【００１３】
図１に示すように、信号処理装置１は、予測誤差算出手段１３、第１の加算器１４、第２の加算器１５、ゲイン調整手段１７から構成されており、後述する予測誤差算出手段１３がステレオオーディオ信号としての左信号ｌ（ｎ）１０１、右信号ｒ（ｎ）１０２に基づき、左右差信号を改善する改善差信号として誤差信号１０３を算出する。
【００１４】
ゲイン調整手段１７は、誤差信号１０３に対して、所定の値を乗算してゲインを調整し、ゲイン調整後の誤差信号１０７を改善差信号として出力する乗算器である。
【００１５】
また、第１の加算器１４は左信号ｌ（ｎ）１０１と誤差信号１０７を正相同士で加算して左信号ｌｏｕｔ（ｎ）１０９として出力し、第２の加算器１５は右信号ｒ（ｎ）１０２と誤差信号１０７を逆相にして加算し、右信号ｒｏｕｔ（ｎ）１１０として出力する。
【００１６】
次に、信号処理装置１の処理動作について説明する。
図１に示すように、信号処理装置１は、外部のデコーダ２からステレオオーディオ信号として左信号ｌ（ｎ）１０１及び右信号ｒ（ｎ）１０２を入力すると、入力した左信号ｌ（ｎ）１０１及び右信号ｒ（ｎ）１０２をそれぞれ分岐する。
【００１７】
信号処理装置１は、分岐した左信号ｌ（ｎ）１０１の一方の左信号ｌ（ｎ）１０１を予測誤差算出手段１３に入力させると共に、他方の左信号ｌ（ｎ）１０１を第１の加算器１４に入力させる。また、信号処理装置１は、分岐した右信号ｒ（ｎ）１０２の一方の右信号ｒ（ｎ）１０２を予測誤差算出手段１３に入力させると共に、他方の右信号ｒ（ｎ）１０２を第２の加算器１５に入力させる。
【００１８】
予測誤差算出手段１３は、入力した左信号ｌ（ｎ）１０１と右信号ｒ（ｎ）１０２に基づき、ステレオオーディオ信号の左右差信号を改善する改善差信号として誤差信号１０３を算出し、ゲイン調整手段１７へ出力する。予測誤差算出手段１３の詳細な処理動作については後述する。
【００１９】
ゲイン調整手段１７は、予測誤差算出手段１３から入力した誤差信号１０３に対し、予め設定された固定値、又は外部の図示しない操作部などから適宜設定可能な値を乗算してゲインを調整し、ゲイン調整後の誤差信号１０７を改善差信号として出力する。
【００２０】
ゲイン調整手段１７から出力された誤差信号１０７は分岐して、一方の誤差信号１０７が第１の加算器１４へ入力されると共に、他方の誤差信号１０７が第２の加算器１５へ入力される。
【００２１】
第１の加算器１４は、左信号ｌ（ｎ）１０１とゲイン調整手段１７からの誤差信号１０７とを正相同士で加算し、信号処理後の出力信号として左信号ｌｏｕｔ（ｎ）１０９を外部の出力装置３へ出力する。
【００２２】
また、第２の加算器１５は、ゲイン調整手段１７からの誤差信号１０７を逆相にし、正相の右信号ｒ（ｎ）１０２と逆相の誤差信号１０７とを加算し、信号処理後の出力信号として右信号ｒｏｕｔ（ｎ）１１０を外部の出力装置３へ出力する。言い換えると、第２の加算器１５は、右信号ｒ（ｎ）１０２から誤差信号１０７を減算して出力する。
【００２３】
即ち、第１の加算器１４及び第２の加算器１５は、分岐された誤差信号１０７をそれぞれ逆相の関係にして左信号ｌ（ｎ）１０１と右信号ｒ（ｎ）１０２に加算する。
【００２４】
なお、実施の形態１の信号処理装置１は、誤差信号１０３に対し、ゲイン調整手段１７でゲイン調整を行う構成であるが、必要に応じてゲイン調整手段１７を設けない構成にしても良い。
【００２５】
次に、予測誤差算出手段１３の具体的な構成について説明する。
図２は、実施の形態１の予測誤差算出手段１３の構成を示すブロック図である。
図２に示すように、予測誤差算出手段１３は、予測手段２１と信号算出手段２２から構成され、入力した左信号ｌ（ｎ）１０１と右信号ｒ（ｎ）１０２に基づいて改善差信号としての誤差信号１０３を算出して出力する。
【００２６】
予測手段２１は、入力した右信号ｒ（ｎ）１０２と、過去に入力された右信号ｒ（ｎ−１）、ｒ（ｎ−２）、ｒ（ｎ−３）、・・・、ｒ（ｎ−Ｎ）と予測係数に基づいて左信号ｌ（ｎ）１０１を予測し、予測信号２０３として出力するものであり、例えば、既知のＡＲ（Auto-Regressive）予測技術を用いたＡＲ予測器である。なお、Ｎは予測次数である。
ここで、入力した右信号ｒ（ｎ）１０２を１サンプル分遅延させる図示せぬ遅延手段を設け、１サンプル遅延した右信号ｒ（ｎ−１）１０２と、過去に入力された右信号ｒ（ｎ−２）、ｒ（ｎ−３）、ｒ（ｎ−４）、・・・、ｒ（ｎ−１−Ｎ）と予測係数に基づいて左信号ｌ（ｎ）１０１を予測し、予測信号２０３として出力してもよい。
【００２７】
信号算出手段２２は、入力した予測信号２０３を逆相にすると共に、左信号ｌ（ｎ）１０１と逆相にした予測信号２０３を加算する加算器であり、予測誤差として誤差信号２０４を算出して出力する。
【００２８】
また、予測手段２１は、信号算出手段２２からの誤差信号２０４を入力し、誤差信号２０４に基づき、サンプル時間毎に既知の学習アルゴリズムを用いて予測係数の値を更新する。
【００２９】
次に、予測誤差算出手段１３の処理動作について説明する。
予測誤差算出手段１３は、ステレオオーディオ信号としての左信号ｌ（ｎ）１０１と右信号ｒ（ｎ）１０２を入力し、左信号ｌ（ｎ）１０１を信号算出手段２２へ入力し、右信号ｒ（ｎ）１０２を予測手段２１へ入力する。
【００３０】
予測手段２１は、右信号ｒ（ｎ）１０２を入力すると、右信号ｒ（ｎ）１０２と予測係数に基づいて左信号ｌ（ｎ）１０１をＡＲ予測し、予測信号２０３として信号算出手段２２へ出力する。
【００３１】
信号算出手段２２は、予測手段２１から入力した予測信号２０３を逆相にすると共に、逆相にした予測信号２０３と左信号ｌ（ｎ）１０１を加算し、予測信号２０３の予測誤差として誤差信号２０４を出力する。
【００３２】
予測誤差算出手段１３において、信号算出手段２２から出力された誤差信号２０４を分岐して、一方の誤差信号２０４を誤差信号１０３として出力すると共に、他方の誤差信号２０４を予測手段２１に返して入力する。
【００３３】
予測手段２１は、誤差信号２０４を入力すると、誤差信号２０４に基づき、例えば、最急降下法、学習同定法など、既知の学習アルゴリズムを用いて、予測係数の値を更新する。
【００３４】
なお、予測手段２１に右信号ｒ（ｎ）１０２が入力され、信号算出手段２２に左信号ｌ（ｎ）１０１が入力されているが、左信号ｌ（ｎ）１０１と右信号ｒ（ｎ）１０２を入れ替えても良く、どちらか一方の信号に基づいて他方の信号を予測する構成であれば良い。
【００３５】
また、予測手段２１が予測係数をサンプル時間毎に逐次更新する構成について説明したが、これに限らず、ある時点で一括して予測係数を更新しても良いし、さらに、逐次更新を行わず、予め設計した固定の予測係数によって予測手段２１を用いる構成でも良い。
【００３６】
次に、実施の形態１の信号処理装置１による効果について説明する。
まず、ステレオオーディオ信号の左右差信号の特性について説明する。
図３は、周波数θにおける左信号と右信号のスペクトル強度が略等しい場合の左右和信号と左右差信号の周波数スペクトルの位相関係を示した図である。図３（ａ）が左信号周波数スペクトルと右信号の周波数スペクトルの相関が弱い場合であり、図３（ｂ）が左信号周波数スペクトルと右信号の周波数スペクトルの相関が強い場合である。
【００３７】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、左信号と右信号のスペクトル強度が略等しい場合、左信号と右信号の周波数スペクトルの相関（位相差の大小）によらず、左右和信号の周波数スペクトルの位相と左右差信号の周波数スペクトルの位相が直交する。
【００３８】
ここで、左右和信号は左信号ｌ（ｎ）１０１と右信号ｒ（ｎ）１０２の同相成分であることから、左右和信号は時間遅れを考慮しないとき（時間遅れゼロ）の左信号ｌ（ｎ）１０１と信号ｒ（ｎ）１０２の相関成分であり、左右和信号と直交する左右差信号は時間遅れを考慮しないとき（時間遅れゼロ）の左信号ｌ（ｎ）１０１と右信号ｒ（ｎ）１０２の無相関成分となる。
【００３９】
一方、本実施の形態１では、予測手段２１としてＡＲ予測器を用いており、ＡＲ予測器においては、入力信号がＡＲモデルに従うことにより、Ｗｉｅｎｅｒ−Ｈｏｐｆ方程式を満たす最適な予測が可能である。最適に予測された予測信号と、この予測信号と目標信号との誤差信号が直交することは、「直交原理」として知られている。
【００４０】
また、調波構造のある定常信号はＡＲモデルで表現することができる。本実施の形態１においても、楽器音やボーカルなどのステレオオーディオ信号は、調波構造であり、短時間で観測すると定常信号と見なせるため、ステレオオーディオ信号をＡＲモデルと仮定することができる。
【００４１】
ここで、ＡＲ予測器（図２に示す予測手段２１）で予測した予測信号２０３は、左信号ｌ（ｎ）１０１と右信号ｒ（ｎ）１０２の共通な信号成分と見なせるので、時間遅れを考慮した左信号ｌ（ｎ）１０１と右信号ｒ（ｎ）１０２の相関成分である。一方、誤差信号２０４は、相関成分と直交することから、時間遅れを考慮した左信号ｌ（ｎ）１０１と右信号ｒ（ｎ）１０２の無相関成分である。即ち、本実施の形態１の予測誤差算出手段１３により、左信号ｌ（ｎ）１０１と右信号ｒ（ｎ）１０２を相関成分と無相関成分に分離することができる。
【００４２】
このように、誤差信号１０３は時間遅れを考慮した左右信号の無相関成分であり、左右差信号は時間遅れゼロの左右信号の無相関成分であるため、同様の性質を有している。したがって、実施の形態１の信号処理装置１は、誤差信号１０３を用いて、左右差信号の周波数スペクトルを回復することができる。
【００４３】
図４は、圧縮符号化による左右差信号の劣化と信号処理装置１による信号処理後の左右差信号の回復を示す図である。
図４に示すように、実線は圧縮符号化前の左右差信号及び信号処理後の左右差信号の周波数スペクトルであり、破線は圧縮符号化後の左右差信号の周波数スペクトルである。
【００４４】
図４の実線で示す圧縮符号化前の左右差信号は周波数スペクトルが連続的であるが、図４の破線で示す圧縮符号化後の左右差信号は部分的に周波数スペクトルが欠落し、歯抜けのようになって特性が劣化し、空間的な情報が減少して音場感や空気感が縮退する。
【００４５】
そこで、実施の形態１の信号処理装置１は、圧縮符号化で劣化した左右差信号の周波数スペクトルを、圧縮符号化前の左右差信号の周波数スペクトルに回復させることで、空間的な情報を回復させ、豊かな音場感や空気感が得ることができる。
【００４６】
以上のように、実施の形態１の信号処理装置１によれば、予測誤差算出手段１３は、左信号ｌ（ｎ）１０１と右信号ｒ（ｎ）１０２を入力し、予測手段２１が入力した右信号ｒ（ｎ）１０２と予測係数に基づいて左信号ｌ（ｎ）１０１を予測して予測信号２０３を出力し、信号算出手段２２が逆相にした予測信号２０３と左信号ｌ（ｎ）１０１を加算して誤差信号２０４を出力し、第１の加算器１４及び第２の加算器１５は、誤差信号１０７をそれぞれ逆相の関係にして左信号ｌ（ｎ）１０１と右信号ｒ（ｎ）１０２に加算するように構成したので、ステレオオーディオ信号の左右差信号を圧縮符号化前の周波数スペクトルに回復させることができるので、ステレオオーディオ信号を再生する際に豊かな音場感や空気感が得られるという効果がある。
【００４７】
また、実施の形態１の信号処理装置１によれば、予測手段２１としてＡＲ予測を行うＡＲ予測器を用いているので、精度の高い予測を行うことができるという効果が得られる。
【００４８】
また、実施の形態１の信号処理装置１によれば、予測手段２１としてのＡＲ予測器において、誤差信号２０４に基づいて予測係数の値を更新するように構成したので、より精度の高い予測を行うことができるという効果が得られる。
【００４９】
また、実施の形態１の信号処理装置１によれば、誤差信号１０３のゲインを調整して、調整後の誤差信号１０７を改善差信号として出力するゲイン調整手段１７を設けたので、ステレオオーディオ信号の音場感・空気感の改善度合いを調整することができる。
【００５０】
さらに、ゲイン調整手段１７の係数は、適宜設定可能な可変値にすることができるので、ステレオオーディオ信号の音場感・空気感の改善度合いをより細かく調整することができる。
【００５１】
なお、実施の形態１の信号処理装置１では、第１及び第２の入力信号として、例えばオーディオ装置におけるステレオオーディオ信号を処理する信号処理装置を説明したが、ステレオオーディオ信号に限らず、２つの入力信号間にある程度の相関関係がある信号を用いることができる。
【００５２】
実施の形態２．
実施の形態１では、予測誤差算出手段１３が、予測信号２０３と左信号ｌ（ｎ）１０１との誤差信号１０３を算出し、第１の加算器１４が左信号ｌ（ｎ）１０１と誤差信号１０３を加算し、第２の加算器１５が右信号ｒ（ｎ）１０２と誤差信号１０３を逆相にして加算する構成について説明したが、実施の形態２は、改善差信号をより細かく調整する構成について説明する。
【００５３】
図５は、この発明の実施の形態２の信号処理装置１の構成を示すブロック図である。なお、図５において、実施の形態１と同様の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５４】
図５に示すように、信号処理装置１は、予測誤差算出手段１３、第１の加算器５１、第２の加算器５２、第３の加算器５５、第４の加算器５７、第５の加算器５８、第１のゲイン調整手段５３、第２のゲイン調整手段５４から構成されており、予測誤差算出手段１３は、実施の形態１と同様に、ステレオオーディオ信号としての左信号ｌ（ｎ）１０１（第１の信号）、右信号ｒ（ｎ）１０２（第２の信号）に基づき、左右差信号を改善するための改善差信号として誤差信号１０３を算出する。
【００５５】
第１の加算器５１、第３の加算器５５、第４の加算器５７は入力した２つの信号を正相同士で加算し、第２の加算器５２、第５の加算器５８は入力した２つの信号のうち一方の信号を逆相にして加算する。
【００５６】
第１のゲイン調整手段５３と第２のゲイン調整手段５４は、入力した信号に対して、所定の値を乗算してゲインを調整した信号として出力する乗算器である。
【００５７】
次に、実施の形態２の信号処理装置１の処理動作について説明する。
図５に示すように、信号処理装置１は、外部のデコーダ２からステレオオーディオ信号として左信号ｌ（ｎ）１０１及び右信号ｒ（ｎ）１０２を入力すると、入力した左信号ｌ（ｎ）１０１及び右信号ｒ（ｎ）１０２をそれぞれ３つずつに分岐する。
【００５８】
信号処理装置１は、分岐した左信号ｌ（ｎ）１０１を予測誤差算出手段１３、第１の加算器５１及び第２の加算器５２に入力させる。また、信号処理装置１は、分岐した右信号ｒ（ｎ）１０２を予測誤差算出手段１３、第１の加算器５１及び第２の加算器５２に入力させる。
【００５９】
第１の加算器５１は、左信号ｌ（ｎ）１０１と右信号ｒ（ｎ）１０２を入力して加算し、第１の加算信号５０１として第４の加算器５７及び第５の加算器５８へ出力する。
【００６０】
予測誤差算出手段１３は、実施の形態１と同様の処理動作で、入力した左信号ｌ（ｎ）１０１と右信号ｒ（ｎ）１０２に基づいて、左信号ｌ（ｎ）１０１を予測した予測信号と左信号ｌ（ｎ）１０１との誤差信号１０３を算出し、ステレオオーディオ信号の左右差信号を改善する改善差信号として誤差信号１０３を第１のゲイン調整手段５３へ出力する。
【００６１】
第１のゲイン調整手段５３は、入力した誤差信号１０３に対し、予め設定された固定値、又は外部の図示しない操作部などから適宜設定可能な値を乗算してゲインを調整し、ゲイン調整後の誤差信号５０３を第３の加算器５５へ出力する。
【００６２】
第２の加算器５２は、左信号ｌ（ｎ）１０１と右信号ｒ（ｎ）１０２を入力すると、左信号ｌ（ｎ）１０１と右信号ｒ（ｎ）１０２を逆相の関係にして加算し、第２の加算信号５０２として第２のゲイン調整手段５４へ出力する。
【００６３】
第２のゲイン調整手段５４は、入力した第２の加算信号５０２に対し、予め設定された固定値、又は外部の図示しない操作部などから適宜設定可能な値を乗算してゲインを調整し、ゲイン調整後の第２の加算信号５０４を改善差信号として第３の加算器５５へ出力する。
【００６４】
第３の加算器５５は、第１のゲイン調整手段５３からの誤差信号５０３と第２のゲイン調整手段からの第２の加算信号５０４とを加算して、新たな改善差信号として第３の加算信号５０５を第４の加算器５７及び第５の加算器５８へ出力する。
【００６５】
第４の加算器５７は、第１の加算器５１から入力した第１の加算信号５０１と第３の加算器５５から入力した第３の加算信号５０５とを加算し、信号処理後の出力信号として左信号ｌｏｕｔ（ｎ）１０９を外部の出力装置３へ出力する。
【００６６】
第５の加算器５８は、第１の加算器５１から入力した第１の加算信号５０１と第３の加算器５５から入力した第３の加算信号５０５を逆相にして加算し、信号処理後の出力信号として右信号ｒｏｕｔ（ｎ）１１０を外部の出力装置３へ出力する。
【００６７】
なお、実施の形態２においても、左信号ｌ（ｎ）１０１と右信号ｒ（ｎ）１０２を入れ替えても良く、どちらか一方の信号に基づいて他方の信号を予測する構成であれば良い。
【００６８】
以上のように、実施の形態２によれば、第１のゲイン調整手段５３が誤差信号１０３のゲインを調整して誤差信号５０３とし、第２のゲイン調整手段５４が第２の加算信号５０２のゲインを調整して第２の加算信号５０４とし、第３の加算器５５が誤差信号５０３と第２の加算信号５０４を加算し、第３の加算信号５０５とし、第４の加算器５７が第３の加算信号５０５と左信号ｌ（ｎ）１０１を加算し、第５の加算器５８が第３の加算信号５０５を逆相にして右信号ｒ（ｎ）１０２に加算するように構成したので、改善差信号をより細かく調整することができるという効果が得られる。
【００６９】
例えば、改善効果を強くするなら、第２のゲイン調整手段５４の係数を小さく、第１のゲイン調整手段５３の係数を大きくすればよい。また、改善効果を弱くするなら、第２のゲイン調整手段５４の係数を大きく、第１のゲイン調整手段５３の係数を小さくすればよい。また、第２のゲイン調整手段５４の係数と第１のゲイン調整手段５３の係数を同程度にしても良い。
【００７０】
また、左右差信号の強度が過剰に増加した場合、ステレオオーディオ信号の中央成分が希薄になり、心地よい音場感が得られなくなるが、実施の形態２によれば、上記いずれの場合も、左右差信号の強度の過剰な増加を抑えることができ、安定した音場感を得られるという効果がある。
【００７１】
なお、実施の形態１，２において、圧縮符号化されたステレオオーディオ信号を信号処理の対象としたが、これに限るものではなく、圧縮符号化されていないステレオオーディオ信号を用いてもよい。本実施の形態１，２の構成により、ステレオオーディオ信号の左右差信号の情報がさらに増加するため、より豊かな音場感、空気感が得られるという効果がある。
【００７２】
また、ステレオオーディオ信号に替えて、例えば、センサ信号を入力することにより、精度の高い測定結果を得ることができるという効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
この発明に係る信号処理装置は、圧縮符号化前の信号の特性を回復させることができ、その結果、例えば、ステレオオーディオ信号の左右差信号の特性を回復し、豊かな音場感や空気感を回復することができるため、圧縮符号化されたオーディオ信号を復号化して再生する信号処理装置等に用いるのに適している。
【図１】
2010140306.tif 000003
【図２】
2010140306.tif 000004
【図３】
2010140306.tif 000005
【図４】
2010140306.tif 000006
【図５】
2010140306.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成23年6月15日(2011.6.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、圧縮符号化されたオーディオ信号を復号化して再生する信号処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、オーディオ信号を再生する際に、再生するオーディオ信号に空間的な情報が多く含まれるほど豊かな音場感や空気感が得られ、空間的な情報は左信号と右信号の差分（以下、左右差信号と称す）に現れる。
一方、近年では、オーディオＣＤに代わってＡＡＣ（Advanced Audio Codec）やＭＰ３（MPEG Audio Layer 3）などの圧縮符号化を行うことで、オーディオ信号を保存するための記憶装置の容量や送受信の通信量を節減する技術が普及している。
圧縮符号化されたオーディオ信号は、高域成分が欠落したり、左右差信号の中高域のスペクトルが部分的に欠落し、歯抜けのようになって特性が劣化している。特性が劣化したオーディオ信号を再生すると、高域成分の欠落により、こもり感が発生する傾向や、左右差信号の特性が劣化することにより、音場感・空気感が縮退する傾向がある。
【０００３】
そこで、圧縮符号化されたオーディオ信号の音質を改善する信号処理装置が開示されている（特許文献１を参照）。特許文献１によれば、入力したオーディオ信号のピーク値の高域成分及び低域成分を取り出して加算することで、信号圧縮符号化によって欠落した高域成分の回復を図ることができ、こもり感を緩和している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１０２２０６号公報
【発明の概要】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の信号処理装置では、例えば、オーディオ信号の欠落した高域成分を回復してこもり感を緩和することができるが、圧縮符号化前のオーディオ信号の左右差信号の特性を回復することができず、豊かな音場感や空気感を回復できないという課題がある。
【０００６】
この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、圧縮符号化前の信号の特性を回復する信号処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
この発明に係る信号処理装置は、第１及び第２の信号を入力し、第２の信号に基づいて予測した第１の信号の予測信号と第１の信号との誤差信号を算出する予測誤差算出手段と、第１の信号と誤差信号とを加算する第１の加算器と、第２の信号と誤差信号とを加算する第２の加算器とを備えたものである。
【０００８】
この発明によれば、予測誤差算出手段が第２の信号に基づいて予測した第１の信号の予測信号と第１の信号との誤差信号を算出し、第１の加算器が第１の信号と誤差信号とを加算し、第２の加算器が第２の信号と誤差信号とを加算するように構成したので、圧縮符号化前の信号の特性を回復させることができる。その結果、例えば、ステレオオーディオ信号の左右差信号の特性を回復し、豊かな音場感や空気感を回復することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１の信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１の予測誤差算出手段の構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１の信号処理装置において、図３（ａ）は左信号周波数スペクトルと右信号の周波数スペクトルの相関が弱い場合の左右和信号と左右差信号の周波数スペクトルの位相関係を示した図であり、図３（ｂ）は左信号周波数スペクトルと右信号の周波数スペクトルの相関が強い場合の左右和信号と左右差信号の周波数スペクトルの位相関係を示した図である。
【図４】実施の形態１の信号処理装置において、圧縮符号化による左右差信号の劣化と信号処理装置による信号処理後の左右差信号の回復を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態２の信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下では、この発明の実施の形態に係る信号処理装置をオーディオ装置に適用し、相関関係のある第１及び第２の入力信号として、ステレオオーディオ信号の左信号及び右信号を処理するものとして説明する。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１の信号処理装置１の構成を示すブロック図である。
図１に示すように、信号処理装置１は、デコーダ２と出力装置３の間に設けられ、デコーダ２から入力したステレオオーディオ信号としての左信号ｌ（ｎ）１０１（第１の信号）、右信号ｒ（ｎ）１０２（第２の信号）の差信号を信号処理し、改善した左信号ｌｏｕｔ（ｎ）１０９、右信号ｒｏｕｔ（ｎ）１１０を出力装置３へ出力する。
【００１２】
なお、デコーダ２は、圧縮符号化されたオーディオデータを復号化して、ステレオオーディオ信号として出力するものであり、出力装置３は、ステレオオーディオ信号を音声振動に変換して出力する、例えばスピーカである。
【００１３】
図１に示すように、信号処理装置１は、予測誤差算出手段１３、第１の加算器１４、第２の加算器１５、ゲイン調整手段１７から構成されており、後述する予測誤差算出手段１３がステレオオーディオ信号としての左信号ｌ（ｎ）１０１、右信号ｒ（ｎ）１０２に基づき、左右差信号を改善する改善差信号として誤差信号１０３を算出する。
【００１４】
ゲイン調整手段１７は、誤差信号１０３に対して、所定の値を乗算してゲインを調整し、ゲイン調整後の誤差信号１０７を改善差信号として出力する乗算器である。
【００１５】
また、第１の加算器１４は左信号ｌ（ｎ）１０１と誤差信号１０７を正相同士で加算して左信号ｌｏｕｔ（ｎ）１０９として出力し、第２の加算器１５は右信号ｒ（ｎ）１０２と誤差信号１０７を逆相にして加算し、右信号ｒｏｕｔ（ｎ）１１０として出力する。
【００１６】
次に、信号処理装置１の処理動作について説明する。
図１に示すように、信号処理装置１は、外部のデコーダ２からステレオオーディオ信号として左信号ｌ（ｎ）１０１及び右信号ｒ（ｎ）１０２を入力すると、入力した左信号ｌ（ｎ）１０１及び右信号ｒ（ｎ）１０２をそれぞれ分岐する。
【００１７】
信号処理装置１は、分岐した左信号ｌ（ｎ）１０１の一方の左信号ｌ（ｎ）１０１を予測誤差算出手段１３に入力させると共に、他方の左信号ｌ（ｎ）１０１を第１の加算器１４に入力させる。また、信号処理装置１は、分岐した右信号ｒ（ｎ）１０２の一方の右信号ｒ（ｎ）１０２を予測誤差算出手段１３に入力させると共に、他方の右信号ｒ（ｎ）１０２を第２の加算器１５に入力させる。
【００１８】
予測誤差算出手段１３は、入力した左信号ｌ（ｎ）１０１と右信号ｒ（ｎ）１０２に基づき、ステレオオーディオ信号の左右差信号を改善する改善差信号として誤差信号１０３を算出し、ゲイン調整手段１７へ出力する。予測誤差算出手段１３の詳細な処理動作については後述する。
【００１９】
ゲイン調整手段１７は、予測誤差算出手段１３から入力した誤差信号１０３に対し、予め設定された固定値、又は外部の図示しない操作部などから適宜設定可能な値を乗算してゲインを調整し、ゲイン調整後の誤差信号１０７を改善差信号として出力する。
【００２０】
ゲイン調整手段１７から出力された誤差信号１０７は分岐して、一方の誤差信号１０７が第１の加算器１４へ入力されると共に、他方の誤差信号１０７が第２の加算器１５へ入力される。
【００２１】
第１の加算器１４は、左信号ｌ（ｎ）１０１とゲイン調整手段１７からの誤差信号１０７とを正相同士で加算し、信号処理後の出力信号として左信号ｌｏｕｔ（ｎ）１０９を外部の出力装置３へ出力する。
【００２２】
また、第２の加算器１５は、ゲイン調整手段１７からの誤差信号１０７を逆相にし、正相の右信号ｒ（ｎ）１０２と逆相の誤差信号１０７とを加算し、信号処理後の出力信号として右信号ｒｏｕｔ（ｎ）１１０を外部の出力装置３へ出力する。言い換えると、第２の加算器１５は、右信号ｒ（ｎ）１０２から誤差信号１０７を減算して出力する。
【００２３】
即ち、第１の加算器１４及び第２の加算器１５は、分岐された誤差信号１０７をそれぞれ逆相の関係にして左信号ｌ（ｎ）１０１と右信号ｒ（ｎ）１０２に加算する。
【００２４】
なお、実施の形態１の信号処理装置１は、誤差信号１０３に対し、ゲイン調整手段１７でゲイン調整を行う構成であるが、必要に応じてゲイン調整手段１７を設けない構成にしても良い。
【００２５】
次に、予測誤差算出手段１３の具体的な構成について説明する。
図２は、実施の形態１の予測誤差算出手段１３の構成を示すブロック図である。
図２に示すように、予測誤差算出手段１３は、予測手段２１と信号算出手段２２から構成され、入力した左信号ｌ（ｎ）１０１と右信号ｒ（ｎ）１０２に基づいて改善差信号としての誤差信号１０３を算出して出力する。
【００２６】
予測手段２１は、入力した右信号ｒ（ｎ）１０２と、過去に入力された右信号ｒ（ｎ−１）、ｒ（ｎ−２）、ｒ（ｎ−３）、・・・、ｒ（ｎ−Ｎ）と予測係数に基づいて左信号ｌ（ｎ）１０１を予測し、予測信号２０３として出力するものであり、例えば、既知のＡＲ（Auto-Regressive）予測技術を用いたＡＲ予測器である。なお、Ｎは予測次数である。
ここで、入力した右信号ｒ（ｎ）１０２を１サンプル分遅延させる図示せぬ遅延手段を設け、１サンプル遅延した右信号ｒ（ｎ−１）１０２と、過去に入力された右信号ｒ（ｎ−２）、ｒ（ｎ−３）、ｒ（ｎ−４）、・・・、ｒ（ｎ−１−Ｎ）と予測係数に基づいて左信号ｌ（ｎ）１０１を予測し、予測信号２０３として出力してもよい。
【００２７】
信号算出手段２２は、入力した予測信号２０３を逆相にすると共に、左信号ｌ（ｎ）１０１と逆相にした予測信号２０３を加算する加算器であり、予測誤差として誤差信号２０４を算出して出力する。
【００２８】
また、予測手段２１は、信号算出手段２２からの誤差信号２０４を入力し、誤差信号２０４に基づき、サンプル時間毎に既知の学習アルゴリズムを用いて予測係数の値を更新する。
【００２９】
次に、予測誤差算出手段１３の処理動作について説明する。
予測誤差算出手段１３は、ステレオオーディオ信号としての左信号ｌ（ｎ）１０１と右信号ｒ（ｎ）１０２を入力し、左信号ｌ（ｎ）１０１を信号算出手段２２へ入力し、右信号ｒ（ｎ）１０２を予測手段２１へ入力する。
【００３０】
予測手段２１は、右信号ｒ（ｎ）１０２を入力すると、右信号ｒ（ｎ）１０２と予測係数に基づいて左信号ｌ（ｎ）１０１をＡＲ予測し、予測信号２０３として信号算出手段２２へ出力する。
【００３１】
信号算出手段２２は、予測手段２１から入力した予測信号２０３を逆相にすると共に、逆相にした予測信号２０３と左信号ｌ（ｎ）１０１を加算し、予測信号２０３の予測誤差として誤差信号２０４を出力する。
【００３２】
予測誤差算出手段１３において、信号算出手段２２から出力された誤差信号２０４を分岐して、一方の誤差信号２０４を誤差信号１０３として出力すると共に、他方の誤差信号２０４を予測手段２１に返して入力する。
【００３３】
予測手段２１は、誤差信号２０４を入力すると、誤差信号２０４に基づき、例えば、最急降下法、学習同定法など、既知の学習アルゴリズムを用いて、予測係数の値を更新する。
【００３４】
なお、予測手段２１に右信号ｒ（ｎ）１０２が入力され、信号算出手段２２に左信号ｌ（ｎ）１０１が入力されているが、左信号ｌ（ｎ）１０１と右信号ｒ（ｎ）１０２を入れ替えても良く、どちらか一方の信号に基づいて他方の信号を予測する構成であれば良い。
【００３５】
また、予測手段２１が予測係数をサンプル時間毎に逐次更新する構成について説明したが、これに限らず、ある時点で一括して予測係数を更新しても良いし、さらに、逐次更新を行わず、予め設計した固定の予測係数によって予測手段２１を用いる構成でも良い。
【００３６】
次に、実施の形態１の信号処理装置１による効果について説明する。
まず、ステレオオーディオ信号の左右差信号の特性について説明する。
図３は、周波数θにおける左信号と右信号のスペクトル強度が略等しい場合の左右和信号と左右差信号の周波数スペクトルの位相関係を示した図である。図３（ａ）が左信号周波数スペクトルと右信号の周波数スペクトルの相関が弱い場合であり、図３（ｂ）が左信号周波数スペクトルと右信号の周波数スペクトルの相関が強い場合である。
【００３７】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、左信号と右信号のスペクトル強度が略等しい場合、左信号と右信号の周波数スペクトルの相関（位相差の大小）によらず、左右和信号の周波数スペクトルの位相と左右差信号の周波数スペクトルの位相が直交する。
【００３８】
ここで、左右和信号は左信号ｌ（ｎ）１０１と右信号ｒ（ｎ）１０２の同相成分であることから、左右和信号は時間遅れを考慮しないとき（時間遅れゼロ）の左信号ｌ（ｎ）１０１と信号ｒ（ｎ）１０２の相関成分であり、左右和信号と直交する左右差信号は時間遅れを考慮しないとき（時間遅れゼロ）の左信号ｌ（ｎ）１０１と右信号ｒ（ｎ）１０２の無相関成分となる。
【００３９】
一方、本実施の形態１では、予測手段２１としてＡＲ予測器を用いており、ＡＲ予測器においては、入力信号がＡＲモデルに従うことにより、Ｗｉｅｎｅｒ−Ｈｏｐｆ方程式を満たす最適な予測が可能である。最適に予測された予測信号と、この予測信号と目標信号との誤差信号が直交することは、「直交原理」として知られている。
【００４０】
また、調波構造のある定常信号はＡＲモデルで表現することができる。本実施の形態１においても、楽器音やボーカルなどのステレオオーディオ信号は、調波構造であり、短時間で観測すると定常信号と見なせるため、ステレオオーディオ信号をＡＲモデルと仮定することができる。
【００４１】
ここで、ＡＲ予測器（図２に示す予測手段２１）で予測した予測信号２０３は、左信号ｌ（ｎ）１０１と右信号ｒ（ｎ）１０２の共通な信号成分と見なせるので、時間遅れを考慮した左信号ｌ（ｎ）１０１と右信号ｒ（ｎ）１０２の相関成分である。一方、誤差信号２０４は、相関成分と直交することから、時間遅れを考慮した左信号ｌ（ｎ）１０１と右信号ｒ（ｎ）１０２の無相関成分である。即ち、本実施の形態１の予測誤差算出手段１３により、左信号ｌ（ｎ）１０１と右信号ｒ（ｎ）１０２を相関成分と無相関成分に分離することができる。
【００４２】
このように、誤差信号１０３は時間遅れを考慮した左右信号の無相関成分であり、左右差信号は時間遅れゼロの左右信号の無相関成分であるため、同様の性質を有している。したがって、実施の形態１の信号処理装置１は、誤差信号１０３を用いて、左右差信号の周波数スペクトルを回復することができる。
【００４３】
図４は、圧縮符号化による左右差信号の劣化と信号処理装置１による信号処理後の左右差信号の回復を示す図である。
図４に示すように、実線は圧縮符号化前の左右差信号及び信号処理後の左右差信号の周波数スペクトルであり、破線は圧縮符号化後の左右差信号の周波数スペクトルである。
【００４４】
図４の実線で示す圧縮符号化前の左右差信号は周波数スペクトルが連続的であるが、図４の破線で示す圧縮符号化後の左右差信号は部分的に周波数スペクトルが欠落し、歯抜けのようになって特性が劣化し、空間的な情報が減少して音場感や空気感が縮退する。
【００４５】
そこで、実施の形態１の信号処理装置１は、圧縮符号化で劣化した左右差信号の周波数スペクトルを、圧縮符号化前の左右差信号の周波数スペクトルに回復させることで、空間的な情報を回復させ、豊かな音場感や空気感が得ることができる。
【００４６】
以上のように、実施の形態１の信号処理装置１によれば、予測誤差算出手段１３は、左信号ｌ（ｎ）１０１と右信号ｒ（ｎ）１０２を入力し、予測手段２１が入力した右信号ｒ（ｎ）１０２と予測係数に基づいて左信号ｌ（ｎ）１０１を予測して予測信号２０３を出力し、信号算出手段２２が逆相にした予測信号２０３と左信号ｌ（ｎ）１０１を加算して誤差信号２０４を出力し、第１の加算器１４及び第２の加算器１５は、誤差信号１０７をそれぞれ逆相の関係にして左信号ｌ（ｎ）１０１と右信号ｒ（ｎ）１０２に加算するように構成したので、ステレオオーディオ信号の左右差信号を圧縮符号化前の周波数スペクトルに回復させることができるので、ステレオオーディオ信号を再生する際に豊かな音場感や空気感が得られるという効果がある。
【００４７】
また、実施の形態１の信号処理装置１によれば、予測手段２１としてＡＲ予測を行うＡＲ予測器を用いているので、精度の高い予測を行うことができるという効果が得られる。
【００４８】
また、実施の形態１の信号処理装置１によれば、予測手段２１としてのＡＲ予測器において、誤差信号２０４に基づいて予測係数の値を更新するように構成したので、より精度の高い予測を行うことができるという効果が得られる。
【００４９】
また、実施の形態１の信号処理装置１によれば、誤差信号１０３のゲインを調整して、調整後の誤差信号１０７を改善差信号として出力するゲイン調整手段１７を設けたので、ステレオオーディオ信号の音場感・空気感の改善度合いを調整することができる。
【００５０】
さらに、ゲイン調整手段１７の係数は、適宜設定可能な可変値にすることができるので、ステレオオーディオ信号の音場感・空気感の改善度合いをより細かく調整することができる。
【００５１】
なお、実施の形態１の信号処理装置１では、第１及び第２の入力信号として、例えばオーディオ装置におけるステレオオーディオ信号を処理する信号処理装置を説明したが、ステレオオーディオ信号に限らず、２つの入力信号間にある程度の相関関係がある信号を用いることができる。
【００５２】
実施の形態２．
実施の形態１では、予測誤差算出手段１３が、予測信号２０３と左信号ｌ（ｎ）１０１との誤差信号１０３を算出し、第１の加算器１４が左信号ｌ（ｎ）１０１と誤差信号１０３を加算し、第２の加算器１５が右信号ｒ（ｎ）１０２と誤差信号１０３を逆相にして加算する構成について説明したが、実施の形態２は、改善差信号をより細かく調整する構成について説明する。
【００５３】
図５は、この発明の実施の形態２の信号処理装置１の構成を示すブロック図である。なお、図５において、実施の形態１と同様の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５４】
図５に示すように、信号処理装置１は、予測誤差算出手段１３、第１の加算器５１、第２の加算器５２、第３の加算器５５、第４の加算器５７、第５の加算器５８、第１のゲイン調整手段５３、第２のゲイン調整手段５４から構成されており、予測誤差算出手段１３は、実施の形態１と同様に、ステレオオーディオ信号としての左信号ｌ（ｎ）１０１（第１の信号）、右信号ｒ（ｎ）１０２（第２の信号）に基づき、左右差信号を改善するための改善差信号として誤差信号１０３を算出する。
【００５５】
第１の加算器５１、第３の加算器５５、第４の加算器５７は入力した２つの信号を正相同士で加算し、第２の加算器５２、第５の加算器５８は入力した２つの信号のうち一方の信号を逆相にして加算する。
【００５６】
第１のゲイン調整手段５３と第２のゲイン調整手段５４は、入力した信号に対して、所定の値を乗算してゲインを調整した信号として出力する乗算器である。
【００５７】
次に、実施の形態２の信号処理装置１の処理動作について説明する。
図５に示すように、信号処理装置１は、外部のデコーダ２からステレオオーディオ信号として左信号ｌ（ｎ）１０１及び右信号ｒ（ｎ）１０２を入力すると、入力した左信号ｌ（ｎ）１０１及び右信号ｒ（ｎ）１０２をそれぞれ３つずつに分岐する。
【００５８】
信号処理装置１は、分岐した左信号ｌ（ｎ）１０１を予測誤差算出手段１３、第１の加算器５１及び第２の加算器５２に入力させる。また、信号処理装置１は、分岐した右信号ｒ（ｎ）１０２を予測誤差算出手段１３、第１の加算器５１及び第２の加算器５２に入力させる。
【００５９】
第１の加算器５１は、左信号ｌ（ｎ）１０１と右信号ｒ（ｎ）１０２を入力して加算し、第１の加算信号５０１として第４の加算器５７及び第５の加算器５８へ出力する。
【００６０】
予測誤差算出手段１３は、実施の形態１と同様の処理動作で、入力した左信号ｌ（ｎ）１０１と右信号ｒ（ｎ）１０２に基づいて、左信号ｌ（ｎ）１０１を予測した予測信号と左信号ｌ（ｎ）１０１との誤差信号１０３を算出し、ステレオオーディオ信号の左右差信号を改善する改善差信号として誤差信号１０３を第１のゲイン調整手段５３へ出力する。
【００６１】
第１のゲイン調整手段５３は、入力した誤差信号１０３に対し、予め設定された固定値、又は外部の図示しない操作部などから適宜設定可能な値を乗算してゲインを調整し、ゲイン調整後の誤差信号５０３を第３の加算器５５へ出力する。
【００６２】
第２の加算器５２は、左信号ｌ（ｎ）１０１と右信号ｒ（ｎ）１０２を入力すると、左信号ｌ（ｎ）１０１と右信号ｒ（ｎ）１０２を逆相の関係にして加算し、第２の加算信号５０２として第２のゲイン調整手段５４へ出力する。
【００６３】
第２のゲイン調整手段５４は、入力した第２の加算信号５０２に対し、予め設定された固定値、又は外部の図示しない操作部などから適宜設定可能な値を乗算してゲインを調整し、ゲイン調整後の第２の加算信号５０４を改善差信号として第３の加算器５５へ出力する。
【００６４】
第３の加算器５５は、第１のゲイン調整手段５３からの誤差信号５０３と第２のゲイン調整手段からの第２の加算信号５０４とを加算して、新たな改善差信号として第３の加算信号５０５を第４の加算器５７及び第５の加算器５８へ出力する。
【００６５】
第４の加算器５７は、第１の加算器５１から入力した第１の加算信号５０１と第３の加算器５５から入力した第３の加算信号５０５とを加算し、信号処理後の出力信号として左信号ｌｏｕｔ（ｎ）１０９を外部の出力装置３へ出力する。
【００６６】
第５の加算器５８は、第１の加算器５１から入力した第１の加算信号５０１と第３の加算器５５から入力した第３の加算信号５０５を逆相にして加算し、信号処理後の出力信号として右信号ｒｏｕｔ（ｎ）１１０を外部の出力装置３へ出力する。
【００６７】
なお、実施の形態２においても、左信号ｌ（ｎ）１０１と右信号ｒ（ｎ）１０２を入れ替えても良く、どちらか一方の信号に基づいて他方の信号を予測する構成であれば良い。
【００６８】
以上のように、実施の形態２によれば、第１のゲイン調整手段５３が誤差信号１０３のゲインを調整して誤差信号５０３とし、第２のゲイン調整手段５４が第２の加算信号５０２のゲインを調整して第２の加算信号５０４とし、第３の加算器５５が誤差信号５０３と第２の加算信号５０４を加算し、第３の加算信号５０５とし、第４の加算器５７が第３の加算信号５０５と左信号ｌ（ｎ）１０１を加算し、第５の加算器５８が第３の加算信号５０５を逆相にして右信号ｒ（ｎ）１０２に加算するように構成したので、改善差信号をより細かく調整することができるという効果が得られる。
【００６９】
例えば、改善効果を強くするなら、第２のゲイン調整手段５４の係数を小さく、第１のゲイン調整手段５３の係数を大きくすればよい。また、改善効果を弱くするなら、第２のゲイン調整手段５４の係数を大きく、第１のゲイン調整手段５３の係数を小さくすればよい。また、第２のゲイン調整手段５４の係数と第１のゲイン調整手段５３の係数を同程度にしても良い。
【００７０】
また、左右差信号の強度が過剰に増加した場合、ステレオオーディオ信号の中央成分が希薄になり、心地よい音場感が得られなくなるが、実施の形態２によれば、上記いずれの場合も、左右差信号の強度の過剰な増加を抑えることができ、安定した音場感を得られるという効果がある。
【００７１】
なお、実施の形態１，２において、圧縮符号化されたステレオオーディオ信号を信号処理の対象としたが、これに限るものではなく、圧縮符号化されていないステレオオーディオ信号を用いてもよい。本実施の形態１，２の構成により、ステレオオーディオ信号の左右差信号の情報がさらに増加するため、より豊かな音場感、空気感が得られるという効果がある。
【００７２】
また、ステレオオーディオ信号に替えて、例えば、センサ信号を入力することにより、精度の高い測定結果を得ることができるという効果がある。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の信号を入力し、上記第２の信号に基づいて予測した第１の信号の予測信号と上記第１の信号との誤差信号を算出する予測誤差算出手段と、
上記第１の信号と上記誤差信号とを加算する第１の加算器と、
上記第２の信号と上記誤差信号とを加算する第２の加算器とを備えた信号処理装置。
【請求項２】
上記誤差信号を逆相にして上記第２の加算器へ入力し、上記第２の信号と加算することを特徴とした請求項１記載の信号処理装置。
【請求項３】
上記予測誤差算出手段からの誤差信号を入力し、上記誤差信号のゲインを調整するゲイン調整手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の信号処理装置。
【請求項４】
第１及び第２の信号を入力し、上記第２の信号に基づいて予測した第１の信号の予測信号と上記第１の信号との誤差信号を算出する予測誤差算出手段と、
上記誤差信号のゲインを調整する第１のゲイン調整手段と、
上記第１の信号と上記第２の信号を加算し、第１の加算信号として出力する第１の加算器と、
上記第１の信号と上記第２の信号を逆相にして加算し、第２の加算信号として出力するする第２の加算器と、
上記第２の加算信号のゲインを調整する第２のゲイン調整手段と、
上記第１のゲイン調整手段からの誤差信号と上記第２のゲイン調整手段からの第２の加算信号とを加算して第３の加算信号として出力する第３の加算器と、
上記第１の加算信号と上記第３の加算信号とを加算する第４の加算器と、
上記第１の加算信号と上記第３の加算信号を逆相にして加算する第５の加算器とを備えた信号処理装置。
【請求項５】
上記予測誤差算出手段は、上記第２の信号と予測係数に基づいて上記第１の信号を予測するＡＲ（Auto-Regressive）予測器を備えたことを特徴とする請求項１記載の信号処理装置。
【請求項６】
上記予測誤差算出手段は、上記第２の信号と予測係数に基づいて上記第１の信号を予測するＡＲ（Auto-Regressive）予測器を備えたことを特徴とする請求項４記載の信号処理装置。
【請求項７】
上記予測誤差算出手段は、上記誤差信号を上記ＡＲ予測器に入力し、上記ＡＲ予測器が上記誤差信号に基づいて上記予測係数の値を更新することを特徴とする請求項５記載の信号処理装置。
【請求項８】
上記予測誤差算出手段は、上記誤差信号を上記ＡＲ予測器に入力し、上記ＡＲ予測器が上記誤差信号に基づいて上記予測係数の値を更新することを特徴とする請求項６記載の信号処理装置。
【請求項９】
上記ゲイン調整手段は、適宜設定される値を乗算してゲインを調整することを特徴とする請求項３記載の信号処理装置。
【請求項１０】
上記ゲイン調整手段は、適宜設定される値を乗算してゲインを調整することを特徴とする請求項２記載の信号処理装置。
【請求項１１】
上記予測誤差算出手段は、上記第１及び第２の信号として、ステレオオーディオ信号の左信号及び右信号を入力することを特徴とする請求項１記載の信号処理装置。
【請求項１２】
上記予測誤差算出手段は、上記第１及び第２の信号として、ステレオオーディオ信号の左信号及び右信号を入力することを特徴とする請求項４記載の信号処理装置。
【国際調査報告】
2010140306.tif 000008
2010140306.tif 000009