(57)【要約】  高音増強に際して、まず、増強対象の信号から、基音抽出フィルタ部２１０により、倍音生成対象となる基音成分の信号Ｘ（Ｔ）を抽出する。引き続き、クリップレベル算出部２２１が、信号Ｘ（Ｔ）に基づいてクリップレベルを算出する。そして、比較演算部２２２が、信号Ｘ（Ｔ）に対して、クリップレベルＷ（Ｔ）に基づくクリップ処理を施して、倍音成分を含む信号を生成する。このため、除算演算を行うことなく、デジタル信号処理に適した処理内容で倍音を生成することができるとともに、聴取者にとって違和感の少ない態様で、高音域を補強する際に適切な倍音を確実に生成することができる。
2009116150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響信号に含まれる所定周波数範囲の成分の倍音を生成する倍音生成装置であって、
前記音響信号から前記所定周波数範囲の成分を抽出する抽出手段と；
前記抽出手段により抽出された抽出信号の信号レベルに対応したクリップレベルを算出する算出手段と；
前記算出手段により算出されたクリップレベルに基づいて、前記抽出信号に対してクリップ処理が施されたクリップ信号を生成するクリッピング手段と；
を備えることを特徴とする倍音生成装置。
【請求項２】
前記算出手段は、前記抽出信号の信号レベルの現在値に所定の基準値を乗じた結果と、前記クリップレベルの現在値との誤差の値に基づいて、新たなクリップレベルの値を算出する、ことを特徴とする請求項１に記載の倍音生成装置。
【請求項３】
前記算出手段は、前記抽出信号の信号レベルの所定期間における平均値に基づいて、新たなクリップレベルの値を算出する、ことを特徴とする請求項１に記載の倍音生成装置。
【請求項４】
前記クリップ信号に基づいて、前記抽出信号の偶数倍音信号を生成する偶数倍音生成手段を更に備える、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の倍音生成装置。
【請求項５】
前記偶数倍音生成手段は、前記クリップ信号を全波整流する、ことを特徴とする請求項４に記載の倍音生成装置。
【請求項６】
前記クリップ信号と前記偶数倍音信号とを重み付け加算する加算手段を更に備える、ことを特徴とする請求項４又は５に記載の倍音生成装置。
【請求項７】
音響信号に含まれる所定周波数範囲の成分の倍音を生成する請求項１〜６のいずれか一項に記載の倍音生成装置と；
前記倍音生成装置によって生成された倍音信号における所定の倍音成分を抽出する倍音抽出手段と；
前記音響信号と前記倍音抽出手段により抽出された信号とを加算する倍音加算手段と；
を備えることを特徴とする音響装置。
【請求項８】
音響信号から所定周波数範囲の成分を抽出する抽出工程と；
前記抽出工程において抽出された抽出信号の信号レベルに対応したクリップレベルを算出する算出工程と；
前記算出工程において算出されたクリップレベルに基づいて、前記抽出信号に対してクリップ処理を施すクリッピング工程と；
を備えることを特徴とする倍音生成方法。
【請求項９】
請求項８に記載の倍音生成方法を演算手段に実行させる、ことを特徴とする倍音生成プログラム。
【請求項１０】
請求項９に記載の倍音生成プログラムが、演算手段により読み取り可能に記録されている、ことを特徴とする記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、倍音生成装置、音響装置、倍音生成方法、倍音生成プログラム、及び、当該倍音生成プログラムが記録された記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタル形式で記録された音響コンテンツを再生する音響装置が広く普及している。こうした音響コンテンツのデータは、多くの場合に、ファイルサイズを縮小するために、ＭＰ３（MPEG（Moving Picture Expert Group） Audio Layer-3）、ＷＭＡ（Windows Media Audio）等の方式によって圧縮処理が施されている。こうした圧縮処理では、人間にとって聞こえにくいとされている高音域をカットすることが一般的に行われている。【０００３】
そこで、音響コンテンツデータから直接的に生成される音響信号における所定の周波数範囲の成分の倍音を生成し、聴取者にとって違和感の少ない態様で、高音域を補強する様々な技術が提案されている。こうした技術の中で、低信号レベルであっても、確実に倍音を生成することができる技術が提案されている（特許文献１参照：以下、「従来例」と呼ぶ）。【０００４】
この従来例の技術では、所定のクリップレベルによるクリップ処理が行われるように、音響信号における所定の周波数範囲の成分の信号レベルに基づいて、当該音響信号の増幅率を算出する。引き続き、当該音響信号と当該増幅率とを乗算し、乗算結果の信号を、所定のクリップレベルでクリップする。この結果、当該音響信号の倍音を含む信号が生成される。そして、クリップ結果の信号に当該増幅率で除算し、増幅前の信号レベルに戻す。この後、所望の周波数範囲の倍音成分を抽出し、当該音響信号に加算するようになっている。【０００５】
【特許文献１】ＷＯ  ２００７／１１６７５５  Ａ１  号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来例の技術では、倍音生成をデジタル信号処理により行っているが、そのデジタル信号処理には、時間とともに変化し得る値である増幅率による除算が含まれている。こうしたデジタル信号処理は、一般にＤＳＰ（Digital Signal Processor）を用いて行われるが、予め定められた一定値による除算ではなく、可変値による除算を、加減算や乗算の実行に適した構成を有しているＤＳＰにより行う場合には、多くの処理を実行することが必要であり、ＤＳＰにとって大きな演算負荷となる。【０００７】
このため、ＤＳＰを用いたデジタル信号処理を行う場合であっても、ＤＳＰの演算負荷を抑制しつつ、聴取者にとって違和感の少ない態様で、高音域を補強する際に適切な倍音を確実に生成することができる技術が待望されている。かかる要請に応えることが、本発明が解決すべき課題の一つとして挙げられる。【０００８】
本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであり、デジタル信号処理に適し、かつ、聴取者にとって違和感の少ない態様で、高音域を補強する際に適切な倍音を確実に生成することができる倍音生成装置及び倍音生成方法を提供することを目的とする。【０００９】
また、本発明は、聴取者にとって違和感の少ない態様で、高音域を補強した音声を再生することができる音響装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、第１の観点からすると、音響信号に含まれる所定周波数範囲の成分の倍音を生成する倍音生成装置であって、前記音響信号から前記所定周波数範囲の成分を抽出する抽出手段と；前記抽出手段により抽出された抽出信号の信号レベルに対応したクリップレベルを算出する算出手段と；前記算出手段により算出されたクリップレベルに基づいて、前記抽出信号に対してクリップ処理が施されたクリップ信号を生成するクリッピング手段と；を備えることを特徴とする倍音生成装置である。【００１１】
本発明は、第２の観点からすると、音響信号に含まれる所定周波数範囲の成分の倍音を生成する本発明の倍音生成装置と；前記倍音生成装置によって生成された倍音信号における所定の倍音成分を抽出する倍音抽出手段と；前記音響信号と前記倍音抽出手段により抽出された信号とを加算する倍音加算手段と；を備えることを特徴とする音響装置である。【００１２】
本発明は、第３の観点からすると、音響信号から所定周波数範囲の成分を抽出する抽出工程と；前記抽出工程において抽出された抽出信号の信号レベルに対応したクリップレベルを算出する算出工程と；前記算出工程において算出されたクリップレベルに基づいて、前記抽出信号に対してクリップ処理を施すクリッピング工程と；を備えることを特徴とする倍音生成方法である。【００１３】
本発明は、第４の観点からすると、本発明の倍音生成方法を演算手段に実行させる、ことを特徴とする倍音生成プログラムである。【００１４】
本発明は、第５の観点からすると、本発明の倍音生成プログラムが、演算手段により読み取り可能に記録されている、ことを特徴とする記録媒体である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る音響装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図１の高音増強ユニットの構成を示すブロック図である。
【図３】図２の倍音生成装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図４】図３の奇数倍音生成部の構成を説明するためのブロック図である。
【図５】図４の構成の奇数倍音生成部によって生成される信号の波形の例を説明するための図である。
【図６】図４の構成の奇数倍音生成部によって生成される信号の周波数分布の例を説明するための図である。
【図７】図３の偶数倍音生成部によって生成される信号の波形の例を説明するための図である。
【図８】図３の偶数倍音生成部によって生成される信号の周波数分布の例を説明するための図である。
【図９】図３の重み付け加算部の構成を説明するためのブロック図である。
【図１０】図３の構成の倍音生成装置によって生成される信号の周波数分布の例を説明するための図である。
【図１１】図２の構成の高音増強ユニットによって生成される信号の周波数分布の例を説明するための図である。
【図１２】図１のアナログ処理ユニットの構成を説明するためのブロック図である。
【図１３】図１の音響装置の動作に伴う信号の周波数分布の変遷を説明するための図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を、図１〜図１３を参照して説明する。なお、図面においては、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。【００１７】
［構成］
図１には、一実施形態に係る音響装置１００の概略的な構成が、ブロック図にて示されている。この図１に示されるように、音響装置１００は、音源ユニット１１０と、ＤＩＲ（Digital Interface Receiver）１２０と、データ伸長ユニット１３０とを備えている。また、音響装置１００は、前段処理ユニット１４０と、高音増強ユニット１５０と、アナログ処理ユニット１６０と、スピーカユニット１７０とを備えている。さらに、音響装置１００は、操作入力ユニット１８０と、制御ユニット１９０とを備えている。【００１８】
上記の音源ユニット１１０からは、ＭＰ３やＷＭＡに適合するようにデータ圧縮された音声コンテンツデータに対応する信号ＯＡＤが出力される。こうした音声コンテンツデータは、例えば、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ＣＤ（Compact Disk）、ハードディスク等の記録媒体に記録されており、こうした記録媒体からの読み出し結果が、信号ＯＡＤとして、音源ユニット１１０から出力されるようになっている。【００１９】
上記のＤＩＲ１２０は、音源ユニット１１０からの信号ＯＡＤを受ける。そして、ＤＩＲ１２０は、信号ＯＡＤを後段の信号処理系にて処理可能な形式の信号ＣＰＤに変換する。こうして生成された信号ＣＰＤは、データ伸長ユニット１３０へ送られる。【００２０】
上記のデータ伸長ユニット１３０は、ＤＩＲ１２０からの信号ＣＰＤを受ける。そして、データ伸長ユニット１３０は、データ圧縮を解除するデータ伸長処理を信号ＣＰＤに対して施す。こうしてデータ伸長された結果が、信号ＥＰＤとして、前段処理ユニット１４０へ送られる。【００２１】
上記の前段処理ユニット１４０は、データ伸長ユニット１３０からの信号ＥＰＤを受ける。そして、前段処理ユニット１４０は、制御ユニット１９０からの前段処理制御指定ＰＰＣに従って、ミキシング処理等の前段処理を信号ＥＰＤに対して施す。この前段処理の結果が、信号ＰＰＤとして高音増強ユニット１５０へ送られる。【００２２】
上記の高音増強ユニット１５０は、前段処理ユニット１４０からの信号ＰＰＤを受ける。そして、高音増強ユニット１５０は、信号ＰＰＤにおける所定の周波数成分の倍音を生成して、高音増強処理を行う。この高音増強ユニット１５０は、図２に示されるように、遅延部１５１と、倍音生成装置１５２とを備えている。また、高音増強ユニット１５０は、倍音抽出手段としての倍音抽出フィルタ部１５３と、倍音加算手段としての加算部１５４とを備えている。【００２３】
上記の遅延部１５１は、前段処理ユニット１４０からの信号ＰＰＤ（＝Ｓ0（Ｔ））を受ける。ここで、時刻Ｔは、Ｔ＝ｎ・τ（ｎ：サンプル回数、τ：サンプル周期）で与えられる。【００２４】
そして、遅延部１５１は、信号Ｓ0（Ｔ）を、倍音生成装置１５２及び倍音抽出フィルタ部１５３における処理時間ＴDLだけ遅延させた信号ＤＬＤ（＝Ｄ（Ｔ））を生成する。ここで、信号Ｄ（Ｔ）と信号Ｓ0（Ｔ）との関係は、次の（１）式で表される。
Ｄ（Ｔ）＝Ｓ0（Ｔ−ＴDL）              …（１）【００２５】
この結果、信号Ｄ（Ｔ）と、後述する倍音抽出フィルタ部１５３から出力される信号ＨＰＤ（＝Ｍ（Ｔ））との同期が図られるようになっている。こうして生成された信号ＤＬＤ（＝Ｄ（Ｔ））は、加算部１５４へ送られる。【００２６】
上記の倍音生成装置１５２は、前段処理ユニット１４０からの信号ＰＰＤ（＝Ｓ0（Ｔ））を受ける。そして、倍音生成装置１５２は、信号ＰＰＤの所定周波数範囲の成分の倍音を含む信号ＨＧＤ（＝Ｙ（Ｔ））を生成する。この倍音生成装置１５２は、図３に示されるように、抽出手段としての基音抽出フィルタ部２１０と、奇数倍音生成部２２０とを備えている。また、倍音生成装置１５２は、偶数倍音生成手段としての偶数倍音生成部２３０と、加算手段としての重み付け加算部２４０とを備えている。【００２７】
上記の基音抽出フィルタ部２１０は、前段処理ユニット１４０からの信号ＰＰＤ（＝Ｓ0（Ｔ））を受ける。そして、基音抽出フィルタ部２１０は、信号ＰＰＤから、倍音の生成対象となる成分を抽出する。基音抽出フィルタ部２１０は、抽出結果を、信号ＢＡＤ（＝Ｘ（Ｔ））として奇数倍音生成部２２０へ送る。【００２８】
上記の奇数倍音生成部２２０は、基音抽出フィルタ部２１０からの信号ＢＡＤ（＝Ｘ（Ｔ））を受ける。そして、奇数倍音生成部２２０は、信号ＢＡＤ（＝Ｘ（Ｔ））の周波数の奇数倍に対して前後にずれた非整数倍の周波数成分を含んだ略奇数倍音を生成する。この奇数倍音生成部２２０は、図４に示されるように、算出手段としてのクリップレベル算出部２２１と、クリッピング手段としての比較演算部２２２とを備えている。【００２９】
上記のクリップレベル算出部２２１は、基音抽出フィルタ部２１０からの信号ＢＡＤ（＝Ｘ（Ｔ））を受ける。そして、クリップレベル算出部２２１は、前回に算出された現在のクリップレベルＷ（Ｔ）及び信号Ｘ（Ｔ）に基づいて、現在のクリップレベルＷ（Ｔ）に対する更新値であるクリップレベルＷ（Ｔ＋τ）を算出する。【００３０】
このクリップレベルＷ（Ｔ）の算出に際して、クリップレベル算出部２２１は、まず、次の（２）式により、誤差Ｅ（Ｔ）を算出する。
Ｅ（Ｔ）＝Ｖ・｜Ｘ（Ｔ）｜−Ｗ（Ｔ）        …（２）
ここで、Ｖは、１未満の予め定められた定数である。【００３１】
なお、定数Ｖは、倍音の生成量の観点から、実験、シミュレーション、経験等に基づいて予め定められる。【００３２】
引き続き、クリップレベル算出部２２１は、次の（３）式により、時刻（Ｔ＋τ）で利用されるクリップレベルＷ（Ｔ＋τ）を算出する。
Ｗ（Ｔ＋τ）＝Ｗ（Ｔ）＋Ｗ（Ｔ）・｜Ｘ（Ｔ）｜・μ・Ｅ（Ｔ）    …（３）
ここで、μは、予め定められた定数である。【００３３】
なお、定数μは、クリップレベルの算出結果の発散を防止の観点及び収束強度の観点から、実験、シミュレーション、経験等に基づいて予め定められる。【００３４】
すなわち、クリップレベル算出部２２１は、誤差を徐々に「０」に近づけるべく、クリップレベルを順次算出し、クリップレベルを更新する。こうして前回に算出された現在のクリップレベルＷ（Ｔ）が信号ＣＬＶとして比較演算部２２２へ送られる。【００３５】
上記の比較演算部２２２は、基音抽出フィルタ部２１０からの信号ＢＡＤ（＝Ｘ（Ｔ））及びクリップレベル算出部２２１からの信号ＣＬＶ（＝Ｗ（Ｔ））を受ける。そして、比較演算部２２２は、信号Ｘ（Ｔ）に対して、クリップレベルＷ（Ｔ）に基づくクリップ処理を施す。【００３６】
すなわち、比較演算部２２２は、信号Ｘ（Ｔ）の値（以下、「値Ｘ（Ｔ）」とも記す）が０以上の場合には、値Ｘ（Ｔ）と信号Ｗ（Ｔ）の値（以下、「値Ｗ（Ｔ）」とも記す）とのうちで０に近い方を、信号ＯＭＤ（＝ＹO（Ｔ））の値として採用する。一方、値Ｘ（Ｔ）が負の場合には、値Ｘ（Ｔ）と値（−Ｗ（Ｔ））とのうちで０に近い方を、信号ＯＭＤの値として採用する。こうして、比較演算部２２２において、信号Ｘ（Ｔ）に対するクリップ処理が行われる。信号Ｘ（Ｔ）が一定周波数ｆ0を有しつつ、信号レベルが変化する場合のクリップ処理の一例が、図５に示されている。【００３７】
ところで、上述したように、クリップレベルＷ（Ｔ）は、一般に、徐々にではあるが時間的に変化する。このクリップレベルＷ（Ｔ）の変化が周波数Δｆである場合における信号ＹO（Ｔ）の周波数分布が図６に示されている。この場合には、図６に示されるように、信号ＹO（Ｔ）は、周波数［（２ｊ−１）・ｆ0−Δｆ］，［（２ｊ−１）・ｆ0＋Δｆ］（ｊ＝１，２，…）の成分を含んでいる。すなわち、信号ＹO（Ｔ）は、信号Ｘ（Ｔ）の周波数の奇数倍の周波数に対して、クリップレベルＷ（Ｔ）の変化に応じた周波数分だけ前後にずれた非整数倍の周波数成分である略奇数倍音を含んでいる。なお、クリップレベルＷ（Ｔ）が一定の場合には、信号ＹO（Ｔ）は、信号Ｘ（Ｔ）の正確に奇数倍の周波数成分を含むことになる。【００３８】
なお、本明細書においては、略奇数倍及び正確に奇数倍の周波数成分の双方を総称して、「奇数倍音」と呼ぶものとする。【００３９】
こうして生成された信号ＯＭＤ（＝ＹO（Ｔ））は、偶数倍音生成部２３０及び重み付け加算部２４０へ送られる。【００４０】
図３に戻り、偶数倍音生成部２３０は、奇数倍音生成部２２０からの信号ＯＭＤ（＝ＹO（Ｔ））を受ける。そして、偶数倍音生成部２３０は、信号Ｘ（Ｔ）の周波数の偶数倍の周波数に対して前後にずれた非整数倍の周波数成分を含んだ略偶数倍音を含む信号ＥＭＤ（＝ＹE（Ｔ））を生成する。かかる信号ＥＭＤの生成に際して、偶数倍音生成部２３０は、信号ＹO（Ｔ）に対して全波整流処理を施すようになっている。こうして生成された信号ＹE（Ｔ）の波形例が、図７に示されている。【００４１】
また、この信号ＹE（Ｔ）に含まれる略偶数倍音の一例が周波数分布として図８に示されている。この図８に示されるように、信号ＹE（Ｔ）は、周波数［２ｊ・ｆ0−２・Δｆ］，［２ｊ・ｆ0＋２・Δｆ］（ｊ＝１，２，…）の成分を含んでいる。すなわち、信号ＹE（Ｔ）は、信号Ｘ（Ｔ）の周波数の偶数倍の周波数に対して、クリップレベルＷ（Ｔ）の変化に応じた周波数分だけ前後にずれた非整数倍の周波数成分である略偶数倍音を含んでいる。なお、クリップレベルＷ（Ｔ）が一定の場合には、信号ＹE（Ｔ）は、信号Ｘ（Ｔ）の正確に偶数倍の周波数成分を含むことになる。【００４２】
なお、本明細書においては、略偶数倍及び正確に偶数倍の周波数成分の双方を総称して、「偶数倍音」と呼ぶものとする。【００４３】
こうして生成された信号ＥＭＤ（＝ＹE（Ｔ））は、重み付け加算部２４０へ送られる。【００４４】
図３に戻り、重み付け加算部２４０は、奇数倍音生成部２２０からの信号ＯＭＤ（＝ＹO（Ｔ））及び偶数倍音生成部２３０からの信号ＥＭＤ（＝ＹE（Ｔ））を受ける。そして、重み付け加算部２４０は、信号ＹO（Ｔ）と信号ＹE（Ｔ）とを重み付け加算する。この重み付け加算部２４０は、図９に示されるように、減衰部２４１Oと、減衰部２４１Eと、加算部２４２とを備えている。【００４５】
上記の減衰部２４１Oは、奇数倍音生成部２２０からの信号ＯＭＤ（＝ＹO（Ｔ））を受ける。そして、減衰部２４１Oは、信号ＹO（Ｔ）を減衰率ＫOで減衰させる。この減衰結果が、信号ＡＯＤとして、加算部２４２へ送られる。【００４６】
なお、減衰率ＫOは、奇数倍音周波数帯の適切な増強の観点から、実験、シミュレーション、経験等に基づいて予め定められる。【００４７】
上記の減衰部２４１Eは、偶数倍音生成部２３０からの信号ＥＭＤ（＝ＹE（Ｔ））を受ける。そして、減衰部２４１Eは、信号ＹE（Ｔ）を減衰率ＫEで減衰させる。この減衰結果が、信号ＡＥＤとして、加算部２４２へ送られる。【００４８】
なお、減衰率ＫEは、偶数倍音周波数帯の適切な増強の観点から、実験、シミュレーション、経験等に基づいて予め定められる。【００４９】
加算部２４２は、減衰部２４１Oからの信号ＡＯＤ及び減衰部２４１Eからの信号ＡＥＤを受ける。そして、加算部２４２は、信号ＡＯＤと信号ＡＥＤとを加算し、信号ＨＧＤ（＝Ｙ（Ｔ））を生成する。【００５０】
加算部２４２による加算結果である信号ＨＧＤ（＝Ｙ（Ｔ））は、倍音抽出フィルタ部１５３へ送られる。【００５１】
図２に戻り、上記の倍音抽出フィルタ部１５３は、倍音生成装置１５２からの信号ＨＧＤ（＝Ｙ（Ｔ））を受ける。そして、倍音抽出フィルタ部１５３は、信号Ｙ（Ｔ）における所望の倍音成分を抽出する。【００５２】
本実施形態では、倍音抽出フィルタ部１５３は、信号Ｙ（Ｔ）における奇数倍音成分及び偶数倍音成分の全てを通過させるとともに、信号ＢＡＤ（＝Ｘ（Ｔ））の周波数帯である基音周波数帯の成分を遮断するハイパスフィルタとして構成されている。この倍音抽出フィルタ部１５３により抽出された信号ＨＰＤ（＝Ｍ（Ｔ））に含まれる奇数倍音及び偶数倍音の一例が周波数分布として、図１０に示されている。【００５３】
倍音抽出フィルタ部１５３により抽出された信号ＨＰＤ（＝Ｍ（Ｔ））は、加算部１５４へ送られる。【００５４】
上記の加算部１５４は、遅延部１５１からの信号ＤＬＤ（＝Ｄ（Ｔ））及び倍音抽出フィルタ部１５３からの信号ＨＰＤ（＝Ｍ（Ｔ））を受ける。そして、加算部１５４は、信号Ｄ（Ｔ）と信号Ｍ（Ｔ）との和を算出し、信号ＨＩＤ（＝Ｓ（Ｔ））を生成する。この信号Ｓ（Ｔ）に含まれる周波数成分の一例が周波数分布として、図１１に示されている。【００５５】
加算部２５４による加算結果である信号ＨＩＤ（＝Ｓ（Ｔ））は、アナログ処理ユニット１６０へ送られる。【００５６】
図１に戻り、上記のアナログ処理ユニット１６０は、高音増強ユニット１５０からの信号ＨＩＤを受ける。そして、アナログ処理ユニット１６０は、制御ユニット１９０による制御のもとで、出力音声信号ＡＯＳを生成し、スピーカユニット１７０へ送る。かかる機能を有するアナログ処理ユニット１６０は、図１２に示されるように、ＤＡ（Digital to Analogue）変換部１６１と、音量調整部１６２と、パワー増幅部１６３とを備えている。【００５７】
上記のＤＡ変換部１６１は、高音増強ユニット１５０からの信号ＨＩＤを受ける。そして、ＤＡ変換部１６１は、信号ＨＩＤをアナログ信号に変換する。このＤＡ変換部１６１は、信号ＨＩＤに含まれるレフトチャンネル（以下、「Ｌチャンネル」）信号及びライトチャンネル（以下、「Ｒチャンネル」）信号に対応して、互いに同様に構成された２個のＤＡ（Digital to Analogue）変換器を備えている。ＤＡ変換部１６１による変換結果であるアナログ信号ＡＣＳは、音量調整部１６２へ送られる。【００５８】
上記の音量調整部１６２は、ＤＡ変換部１６１からのアナログ信号ＡＣＳを受ける。そして、音量調整部１６２は、制御処理部１９０からの音量調整指令ＶＬＣに従って、アナログ信号ＡＣＳに対して音量調整処理を施す。この音量調整部１６２は、本実施形態では、アナログ信号ＡＣＳに含まれるＬチャンネル信号及びＲチャンネル信号に対応して、互いに同様に構成された２個の電子ボリューム素子等を備えて構成されている。音量調整部１６２による調整結果であるアナログ信号ＶＣＳは、パワー増幅部１６３へ送られる。【００５９】
上記のパワー増幅部１６３は、音量調整部１６２からのアナログ信号ＶＣＳを受ける。そして、パワー増幅部１６３は、アナログ信号ＶＣＳをパワー増幅する。このパワー増幅部１６３は、アナログ信号ＶＣＳに含まれるＬチャンネル信号及びＲチャンネル信号に対応して、互いに同様に構成された２個のパワー増幅器を備えている。パワー増幅部１６３による増幅結果である出力音声信号ＡＯＳは、スピーカユニット１７０へ送られる。【００６０】
図１に戻り、スピーカユニット１７０は、Ｌチャンネルスピーカ及びＲチャンネルスピーカを備えている。このスピーカユニット１７０は、アナログ処理ユニット１６０からの出力音声信号ＡＯＳに従って、音声を再生出力する。【００６１】
操作入力ユニット１８０は、音響装置１００の本体部に設けられたキー部、あるいはキー部を備えるリモート入力装置等により構成される。ここで、本体部に設けられたキー部としては、不図示の表示ユニットに設けられたタッチパネルを用いることができる。また、キー部を有する構成に代えて、音声入力する構成を採用することもできる。操作入力ユニット１８０への操作入力結果は、操作入力データＩＰＤとして制御ユニット１９０へ送られる。【００６２】
制御ユニット１９０は、操作入力ユニット１８０からの操作入力データＩＰＤを解析する。そして、操作入力データＩＰＤの内容が、前段処理内容の指定であった場合には、制御ユニット１９０は、指定された前段処理内容に対応する前段処理制御指定ＰＰＣを生成して、前段処理ユニット１４０へ送る。また、操作入力データＩＰＤの内容が、音量調整態様を含む音量調整指定であった場合には、制御ユニット１９０は、指定された音量調整態様に対応する音量調整指令ＶＬＣを生成して、アナログ処理ユニット１６０へ送る。【００６３】
［動作］
次に、上記のように構成された音響装置１００の動作を、高音増強ユニット１５０における信号処理に主に着目して説明する。【００６４】
前提として、操作入力ユニット１８０には既に利用者により前段処理指定が入力されており、指定された前段処理に対応する前段処理制御指定ＰＰＣが、前段処理ユニット１４０へ送られているものとする。また、操作入力ユニット１７０には既に利用者により音量調整指定が入力されており、指定された音量調整態様に対応する音量調整指令ＶＬＣが、アナログ処理ユニット１６０へ送られているものとする（図１参照）。【００６５】
こうした状態で、音源ユニット１１０から音声コンテンツに基づく信号ＯＡＤが出力されると、ＤＩＲ１２０が所定形式の信号ＣＰＤに変換する。引き続き、データ伸長ユニット１３０が、データ圧縮を解除するデータ伸長処理を信号ＣＰＤに対して施す。そして、前段処理ユニット１４０が、制御ユニット１９０からの前段処理制御指定ＰＰＣに従って、ミキシング処理等の前段処理を信号ＥＰＤに対して施し、信号ＰＰＤとして高音増強ユニット１５０へ送る（図１参照）。【００６６】
高音増強ユニット１５０では、信号ＰＰＤ（＝Ｓ0（Ｔ）：周波数分布の例が図１３（Ａ）で示される）を、遅延部１５１及び倍音生成装置１５２で受ける。信号ＰＰＤ（＝Ｓ0（Ｔ）を受けた遅延部１５１は、信号Ｓ0（Ｔ）を、倍音生成装置１５２及び倍音抽出フィルタ部１５３における処理時間ＴDLだけ遅延させた信号ＤＬＤ（＝Ｄ（Ｔ））を生成し、加算部１５４へ送る（図２参照）。【００６７】
一方、倍音生成装置１５２では、信号ＰＰＤ（＝Ｓ0（Ｔ））を基音抽出フィルタ部２１０で受ける（図３参照）。信号Ｓ0（Ｔ）を受けた基音抽出フィルタ部２１０は、信号Ｓ0（Ｔ）から倍音の生成対象となる基音成分の信号ＢＡＤ（＝Ｘ（Ｔ））を抽出する（図１３（Ａ），（Ｂ）参照）。こうして抽出された信号ＢＡＤ（＝Ｘ（Ｔ））は、奇数倍音生成部２２０へ送られる（図３参照）。【００６８】
奇数倍音生成部２２０では、信号ＢＡＤ（＝Ｘ（Ｔ））をクリップレベル算出部２２１及び比較演算部２２２で受ける。信号Ｘ（Ｔ）を受けたクリップレベル算出部２２１は、まず、上述した（２）式により誤差Ｅ（Ｔ）を算出する。引き続き、クリップレベル算出部２２１は、上述した（３）式によりクリップレベルの更新値を算出する。なお、クリップレベル算出部２２１により前回に算出された現在のクリップレベルＷ（Ｔ）が、信号ＣＬＶとして比較演算部２２２へ送られる（図４参照）。【００６９】
信号ＢＡＤ（＝Ｘ（Ｔ））及び信号ＣＬＶ（＝Ｗ（Ｔ））を受けた比較演算部２２２は、信号Ｘ（Ｔ）に対して、クリップレベルＷ（Ｔ）に基づくクリップ処理を施す。このクリップ処理の結果として生成された信号Ｘ（Ｔ）の奇数倍音を含む信号ＯＭＤ（＝ＹO（Ｔ））は、偶数倍音生成部２３０及び重み付け加算部２４０へ送られる（図４参照）。【００７０】
信号ＯＭＤ（＝ＹO（Ｔ））を受けた偶数倍音生成部２３０は、信号ＹO（Ｔ）に対して全波整流処理を施す。この全波整流処理により生成された信号Ｘ（Ｔ）の偶数倍音を含む信号ＥＭＤ（＝ＹE（Ｔ））は、重み付け加算部２４０へ送られる（図３参照）。【００７１】
奇数倍音生成部２２０からの信号ＯＭＤ（＝ＹO（Ｔ））及び偶数倍音生成部２３０からの信号ＥＭＤ（＝ＹE（Ｔ））を受けた重み付け加算部２４０では、減衰部２４１Oが減衰率ＫOで信号ＹO（Ｔ）を減衰させて信号ＡＯＤを生成するとともに、減衰部２４１Eが減衰率ＫEで信号ＹE（Ｔ）を減衰させて信号ＡＥＤを生成する。そして、加算部２４２が、信号ＹO（Ｔ）と信号ＹE（Ｔ）とを重み付け加算し、信号ＨＧＤ（＝Ｙ（Ｔ））を生成する（図１３（Ｃ）参照）。こうして生成された信号ＨＧＤ（＝Ｙ（Ｔ））は、倍音抽出フィルタ部１５３へ送られる（図９参照）。【００７２】
信号ＨＧＤ（＝Ｙ（Ｔ））を受けた倍音抽出フィルタ部１５３は、信号Ｙ（Ｔ）における倍音成分を抽出し、信号ＨＰＤ（＝Ｍ（Ｔ））を生成する（図１３（Ｃ），（Ｄ））。こうして生成された信号ＨＰＤ（＝Ｍ（Ｔ））は、加算部１５４へ送られる（図２参照）。【００７３】
遅延部１５１からの信号ＤＬＤ（Ｔ）（＝Ｄ（Ｔ））及び倍音抽出フィルタ部１５３からの信号ＨＰＤ（＝Ｍ（Ｔ））を受けた加算部１５４は、信号Ｄ（Ｔ）と信号Ｍ（Ｔ）との和を算出し、信号ＨＩＤ（＝Ｓ（Ｔ））を生成する。この信号Ｓ（Ｔ）は、図１３（Ｅ）に示されるように、音声コンテンツに対応する信号Ｓ0（Ｔ）と比べて、高音が増強されたものとなっている。こうして生成された信号ＨＩＤは、アナログ処理ユニット１６０へ送られる（図１参照）。【００７４】
高音増強ユニット１５０からの信号ＨＩＤを受けたアナログ処理ユニット１６０では、まず、ＤＡ変換部１６１が、信号ＨＩＤをアナログ信号ＡＣＳに変換する。引き続き、音量調整部１６２が、制御ユニット１９０からの音量調整指令ＶＬＣに従って、アナログ信号ＡＣＳに対して音量調整処理を施し、アナログ信号ＶＣＳとして、パワー増幅部１６３へ送る（図１２参照）。【００７５】
アナログ信号ＶＣＳを受けたパワー増幅部１６３は、アナログ信号ＶＣＳをパワー増幅して、出力音声信号ＡＯＳを生成し、スピーカユニット１７０へ送る（図１２参照）。そして、スピーカユニット１７０が、アナログ処理ユニット１６０からの出力音声信号ＡＯＳに従って、音声を再生出力する。【００７６】
以上説明したように、本実施形態では、高音増強に際して、まず、増強対象の信号Ｓ0（Ｔ）から、基音抽出フィルタ部２１０により、倍音生成対象となる基音成分の信号Ｘ（Ｔ）を抽出する。引き続き、クリップレベル算出部２２１が、信号Ｘ（Ｔ）に基づいてクリップレベルを算出する。そして、比較演算部２２２が、信号Ｘ（Ｔ）に対して、クリップレベルＷ（Ｔ）に基づくクリップ処理を施して、倍音成分を含む信号を生成する。このため、本実施形態では、除算演算を行うことなく、倍音を生成することができる。【００７７】
したがって、本実施形態によれば、デジタル信号処理に適し、かつ、聴取者にとって違和感の少ない態様で、高音域を補強する際に適切な倍音を確実に生成することができる。【００７８】
また、本実施形態では、クリップレベル算出部２２１が、信号Ｘ（Ｔ）に基づいてクリップレベルを算出するので、クリップレベルＷ（Ｔ）が緩やかに変化する。このため、基音成分の非整数倍の周波数を有する倍音を生成することができる。【００７９】
［実施形態の変形］
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。【００８０】
例えば、上記の実施形態では、倍音抽出フィルタ部１５３をハイパスフィルタとして構成したが、所望の倍音成分のみを通過させるバンドパスフィルタとして構成することもできる。【００８１】
また、上記の実施形態では、高音増強ユニット１５０の動作態様を規定する各種パラメータの値は、予め定められているものとしたが、操作入力ユニット１８０への指令入力に対応して、制御ユニット１９０が、各種パラメータの少なくとも一部の値を、高音増強ユニット１５０に対して指定できるようにしてもよい。こうした各種パラメータとしては、クリップレベル算出部で利用される（２）式における定数Ｖ及び（３）式における定数μ、重み付け加算部２４０で利用される減衰率ＫO，ＫE、並びに基音抽出フィルタ部２１０及び倍音抽出フィルタ部１５３のフィルタ特性等が挙げられる。【００８２】
また、上記の実施形態では、誤差Ｅ（Ｔ）を０に近づけるように、（３）式を用いてクリップレベルＷ（Ｔ）を更新していくようにしたが、次の（４）式により、誤差Ｅ（Ｔ）の二乗を０に近づけるように、クリップレベルＷ（Ｔ）を更新するようにしてもよい。
Ｗ(Ｔ＋τ)＝Ｗ(Ｔ）＋Ｗ(Ｔ)・|Ｘ(Ｔ)|・λ・[Ｅ(Ｔ)]2      …（４）
ここで、λは、予め定められた定数【００８３】
また、上記の実施形態では、誤差Ｅ（Ｔ）を近づけるように、（３）式を用いてクリップレベルＷ（Ｔ）を更新していくようにした。これに対し、次の（５）式により、直近の信号ＢＡＤ（＝Ｘ（Ｔ））の所定サンプル数Ｎ（＞２）の平均値をクリップレベルＷ（Ｔ）として採用することにして、クリップレベルＷ（Ｔ）を更新していくようにしてもよい。
Ｗ(Ｔ)＝[Ｘ(Ｔ)＋Ｘ(Ｔ−τ)＋…＋Ｘ(Ｔ−(Ｎ−１)・τ)]／Ｎ  …（５）【００８４】
また、上記の実施形態では、音声コンテンツは記録媒体に記録されていることを想定したが、放送された音声コンテンツを受信して再生する場合にも、本発明を適用することができる。【００８５】
なお、上記の実施形態における高音増強ユニット１５０を、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等を備えた演算手段としてのコンピュータとして構成し、予め用意されたプログラムを当該コンピュータで実行することにより、上記の実施形態における処理の一部又は全部を実行するようにしてもよい。このプログラムはハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、当該コンピュータによって記録媒体から読み出されて実行される。また、このプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬型記録媒体に記録された形態で取得されるようにしてもよいし、インターネットなどのネットワークを介した配送の形態で取得されるようにしてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年7月8日(2010.7.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明は、第１の観点からすると、音響信号に含まれる所定周波数範囲の成分の倍音を生成する倍音生成装置であって、前記音響信号から前記所定周波数範囲の成分を抽出する抽出手段と；前記抽出手段により抽出された抽出信号の信号レベルに対応したクリップレベルを算出する算出手段と；前記算出手段により算出されたクリップレベルに基づいて、前記抽出信号に対してクリップ処理が施されたクリップ信号を生成するクリッピング手段と；を備え、前記算出手段は、前記抽出信号の信号レベルの現在値に所定の基準値を乗じた結果と、前記クリップレベルの現在値との誤差の値に基づいて、新たなクリップレベルの値を算出する、ことを特徴とする倍音生成装置である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明は、第３の観点からすると、音響信号から所定周波数範囲の成分を抽出する抽出工程と；前記抽出工程において抽出された抽出信号の信号レベルに対応したクリップレベルを算出する算出工程と；前記算出工程において算出されたクリップレベルに基づいて、前記抽出信号に対してクリップ処理を施すクリッピング工程と；を備え、前記算出工程では、前記抽出信号の信号レベルの現在値に所定の基準値を乗じた結果と、前記クリップレベルの現在値との誤差の値に基づいて、新たなクリップレベルの値を算出する、ことを特徴とする倍音生成方法である。
【手続補正３】
【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】
音響信号に含まれる所定周波数範囲の成分の倍音を生成する倍音生成装置であって、
前記音響信号から前記所定周波数範囲の成分を抽出する抽出手段と；
前記抽出手段により抽出された抽出信号の信号レベルに対応したクリップレベルを算出する算出手段と；
前記算出手段により算出されたクリップレベルに基づいて、前記抽出信号に対してクリップ処理が施されたクリップ信号を生成するクリッピング手段と；を備え、
前記算出手段は、前記抽出信号の信号レベルの現在値に所定の基準値を乗じた結果と、前記クリップレベルの現在値との誤差の値に基づいて、新たなクリップレベルの値を算出する、
ことを特徴とする倍音生成装置。
【請求項２】
前記クリップ信号に基づいて、前記抽出信号の偶数倍音信号を生成する偶数倍音生成手段を更に備える、ことを特徴とする請求項１に記載の倍音生成装置。
【請求項３】
前記偶数倍音生成手段は、前記クリップ信号を全波整流する、ことを特徴とする請求項２に記載の倍音生成装置。
【請求項４】
前記クリップ信号と前記偶数倍音信号とを重み付け加算する加算手段を更に備える、ことを特徴とする請求項２又は３に記載の倍音生成装置。
【請求項５】
音響信号に含まれる所定周波数範囲の成分の倍音を生成する請求項１〜４のいずれか一項に記載の倍音生成装置と；
前記倍音生成装置によって生成された倍音信号における所定の倍音成分を抽出する倍音抽出手段と；
前記音響信号と前記倍音抽出手段により抽出された信号とを加算する倍音加算手段と；
を備えることを特徴とする音響装置。
【請求項６】
音響信号から所定周波数範囲の成分を抽出する抽出工程と；
前記抽出工程において抽出された抽出信号の信号レベルに対応したクリップレベルを算出する算出工程と；
前記算出工程において算出されたクリップレベルに基づいて、前記抽出信号に対してクリップ処理を施すクリッピング工程と；を備え、
前記算出工程では、前記抽出信号の信号レベルの現在値に所定の基準値を乗じた結果と、前記クリップレベルの現在値との誤差の値に基づいて、新たなクリップレベルの値を算出する、
ことを特徴とする倍音生成方法。
【請求項７】
請求項６に記載の倍音生成方法を演算手段に実行させる、ことを特徴とする倍音生成プログラム。
【請求項８】
請求項７に記載の倍音生成プログラムが、演算手段により読み取り可能に記録されている、ことを特徴とする記録媒体。
【国際調査報告】
2009116150.tif 000016
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