(57)【要約】【課題】取得したデジタル音声信号に応じて適切に高周波数成分を付加することで、より原音に近いデジタル音声信号を生成する。【解決手段】本発明の音声処理装置１００は、所定周波数以上かつ所定音圧以上の高周波数成分がデジタル音声信号に含まれているか否かを判断する信号分析部１２４と、信号分析部がデジタル音声信号に高周波数成分が含まれていると判断したか否かに応じて異なる係数に基づき、デジタル音声信号の振幅を拡大するような補正値を生成する補正値生成部１３０と、デジタル音声信号に補正値を加算する加算部１３４と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定周波数以上かつ所定音圧以上の高周波数成分がデジタル音声信号に含まれているか否かを判断する信号分析部と、
前記信号分析部が前記デジタル音声信号に前記高周波数成分が含まれていると判断したか否かに応じて異なる係数に基づき、前記デジタル音声信号の振幅を拡大するような補正値を生成する補正値生成部と、
前記デジタル音声信号に前記補正値を加算する加算部と、
を備えることを特徴とする音声処理装置。
【請求項２】
前記信号分析部は、前記デジタル音声信号の任意の極値から次の極値までのサンプル数が所定数より少なく、前記任意の極値および前記次の極値のうち、いずれか大きい方の極値である極大値と、前記任意の極値および前記次の極値のうち、いずれか小さい方の極値である極小値との差分である極値間差分値が所定値を超えている場合、前記デジタル音声信号に前記高周波数成分が含まれていると判断することを特徴とする請求項１に記載の音声処理装置。
【請求項３】
前記信号分析部は、前記デジタル音声信号の任意の極値から次の極値までのサンプル数が所定数より少ない複数のサンプル全体に対して、前記任意の極値および前記次の極値のうち、いずれか大きい方の極値である極大値と、前記任意の極値および前記次の極値のうち、いずれか小さい方の極値である極小値との差分である極値間差分値が所定値を超えているサンプルが占める占有率が所定比率を超えていると、前記デジタル音声信号に前記高周波数成分が含まれていると判断することを特徴とする請求項１に記載の音声処理装置。
【請求項４】
前記補正値生成部は、前記信号分析部が前記デジタル音声信号に前記高周波数成分が含まれていると判断した場合、前記信号分析部が前記デジタル音声信号に前記高周波数成分が含まれていないと判断した場合より小さい係数に基づいて前記補正値を生成することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の音声処理装置。
【請求項５】
前記補正値生成部は、前記デジタル音声信号のフォーマットに応じて異なる係数に基づき前記補正値を生成することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の音声処理装置。
【請求項６】
前記信号分析部は、前記デジタル音声信号のフォーマットに基づいて前記所定数と前記所定値とを決定することを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載の音声処理装置。
【請求項７】
前記音声処理装置が取得したデジタル音声信号をアップサンプリングする第１変換部と、
前記加算部が前記補正値を加算した後のデジタル音声信号を、前記第１変換部によってアップサンプリングされる前のサンプリング周波数へとダウンサンプリングする第２変換部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の音声処理装置。
【請求項８】
前記補正値生成部は、前記デジタル音声信号の極大値と、その極大値となったサンプルの１サンプル前のサンプルの値との差分である極大差分値に前記係数を乗算すると共に、前記デジタル音声信号の極小値と、その極小値となったサンプルの１サンプル前のサンプルの値との差分である極小差分値に前記係数を乗算することで前記補正値を生成し、前記極大差分値に基づいて生成した前記補正値が前記極大値に加算されるように前記極大値となったサンプルに対応付け、前記極小差分値に基づいて生成した前記補正値が前記極小値から減算されるように前記極小値となったサンプルに対応付けることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の音声処理装置。
【請求項９】
前記補正値生成部は、
前記デジタル音声信号の極大値の１サンプル前のサンプルおよび１サンプル後のサンプルそれぞれの値と前記極大値との差分それぞれに前記係数を乗算すると共に、前記デジタル音声信号の極小値の１サンプル前のサンプルおよび１サンプル後のサンプルそれぞれの値と前記極小値との差分それぞれに前記係数を乗算することで前記補正値を生成し、
前記極大値の１サンプル前のサンプルの値と前記極大値との差分に基づいて生成した補正値が前記極大値の１サンプル前のサンプルの値に加算されるように前記極大値の１サンプル前のサンプルに対応付け、
前記極大値の１サンプル後のサンプルの値と前記極大値との差分に基づいて生成した補正値が前記極大値の１サンプル後のサンプルの値に加算されるように前記極大値の１サンプル後のサンプルに対応付け、
前記極小値の１サンプル前のサンプルの値と前記極小値との差分に基づいて生成した補正値が前記極小値の１サンプル前のサンプルの値から減算されるように前記極小値の１サンプル前のサンプルに対応付け、
前記極小値の１サンプル後のサンプルの値と前記極小値との差分に基づいて生成した補正値が前記極小値の１サンプル後のサンプルの値から減算されるように前記極小値の１サンプル後のサンプルに対応付けることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の音声処理装置。
【請求項１０】
所定周波数以上かつ所定音圧以上の高周波数成分がデジタル音声信号に含まれているか否かを判断し、
前記デジタル音声信号に前記高周波数成分が含まれているか否かに応じて異なる係数に基づき、前記デジタル音声信号の振幅を拡大するような補正値を生成し、
前記デジタル音声信号に前記補正値を加算することを特徴とする音声処理方法。
【請求項１１】
コンピュータに、
所定周波数以上かつ所定音圧以上の高周波数成分がデジタル音声信号に含まれているか否かを判断するステップと、
前記デジタル音声信号に前記高周波数成分が含まれているか否かに応じて異なる係数に基づき、前記デジタル音声信号の振幅を拡大するような補正値を生成するステップと、
前記デジタル音声信号に前記補正値を加算するステップと、
を実行させることを特徴とする音声処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル音声信号を分析し、その分析結果に応じてデジタル音声信号を処理する音声処理装置、音声処理方法および音声処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、音声符号化技術の進歩により、ＣＤ（Compact Disc）等に収録されている楽曲の音質を極力維持したままファイルサイズを小さくすることが可能となり、その結果として、メモリタイプのポータブルオーディオプレーヤに大量の楽曲を収録して携帯することが可能となった。
【０００３】
しかし、上述した音声符号化技術は、人間の聴覚特性を利用して通常聞き取れない高周波数帯域の音声信号をカットしたり、マスキング効果により聞き取れない音のデータを間引いたりしているため、デジタル化する前の原音と比較すると、音の伸び、広がり、ダイナミックレンジ、艶っぽさに乏しくなる。そのため、音声符号化技術により圧縮されたデジタル音声信号の音質を改善する技術が開発されている。
【０００４】
例えば、本発明の発明者は、デジタル音声信号の極値のサンプルとその極値の直前のサンプルとの差分値に、極値間のサンプル数に応じた係数を乗算した値をデジタル音声信号に加算することで、所定周波数以上の高周波数成分をデジタル音声信号に付加する技術を提案した（例えば、特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３４０１１７１号公報
【特許文献２】特許第３６５９４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特許文献１、２の技術のように、高周波数成分を付加することにより音質を改善する音質改善処理は、ＣＤ規格を始め、ＭＰＥＧ（Moving Picture Expert Group）−２、ＡＡＣ（登録商標）（Advanced Audio Coding）、ＡＴＲＡＣ（登録商標）（Adaptive TRansform Acoustic Coding）、ＭＰ３（MPEG Audio Layer-3）、ＷＭＡ（Windows（登録商標） Media Audio）等の規格に基づくデジタル音声信号に対して、エンコードおよびデコードを施す種々の場面で適応することができる。そのため、すでに音質改善処理が為されているデジタル音声信号に対して、音質改善処理が重複して施される場合が生じる。
【０００７】
しかし、すでに音質改善処理が為されているデジタル音声信号に対して、音質改善処理が為されていない通常のデジタル音声信号と同等の音質改善処理を施すと、高周波数成分が過剰に付加され、再生される音の中高音域のバランス感が変わる等、原音から離れた音となってしまう。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑み、取得したデジタル音声信号に応じて適切に高周波数成分を付加することで、より原音に近いデジタル音声信号を生成可能な音声処理装置、音声処理方法および音声処理プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の音声処理装置は、所定周波数以上かつ所定音圧以上の高周波数成分がデジタル音声信号に含まれているか否かを判断する信号分析部と、信号分析部がデジタル音声信号に高周波数成分が含まれていると判断したか否かに応じて異なる係数に基づき、デジタル音声信号の振幅を拡大するような補正値を生成する補正値生成部と、デジタル音声信号に補正値を加算する加算部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
上記信号分析部は、デジタル音声信号の任意の極値から次の極値までのサンプル数が所定数より少なく、任意の極値および次の極値のうち、いずれか大きい方の極値である極大値と、任意の極値および次の極値のうち、いずれか小さい方の極値である極小値との差分である極値間差分値が所定値を超えている場合、デジタル音声信号に高周波数成分が含まれていると判断してもよい。
【００１１】
上記信号分析部は、デジタル音声信号の任意の極値から次の極値までのサンプル数が所定数より少ない複数のサンプル全体に対して、任意の極値および次の極値のうち、いずれか大きい方の極値である極大値と、任意の極値および次の極値のうち、いずれか小さい方の極値である極小値との差分である極値間差分値が所定値を超えているサンプルが占める占有率が所定比率を超えていると、デジタル音声信号に高周波数成分が含まれていると判断してもよい。
【００１２】
上記補正値生成部は、信号分析部がデジタル音声信号に高周波数成分が含まれていると判断した場合、信号分析部がデジタル音声信号に高周波数成分が含まれていないと判断した場合より小さい係数に基づいて補正値を生成してもよい。
【００１３】
上記補正値生成部は、デジタル音声信号のフォーマットに応じて異なる係数に基づき補正値を生成してもよい。
【００１４】
上記信号分析部は、デジタル音声信号のフォーマットに基づいて所定数と所定値とを決定してもよい。
【００１５】
上記音声処理装置は、音声処理装置が取得したデジタル音声信号をアップサンプリングする第１変換部と、加算部が補正値を加算した後のデジタル音声信号を、第１変換部によってアップサンプリングされる前のサンプリング周波数へとダウンサンプリングする第２変換部と、をさらに備えてもよい。
【００１６】
上記補正値生成部は、デジタル音声信号の極大値と、その極大値となったサンプルの１サンプル前のサンプルの値との差分である極大差分値に係数を乗算すると共に、デジタル音声信号の極小値と、その極小値となったサンプルの１サンプル前のサンプルの値との差分である極小差分値に係数を乗算することで補正値を生成し、極大差分値に基づいて生成した補正値が極大値に加算されるように極大値となったサンプルに対応付け、極小差分値に基づいて生成した補正値が極小値から減算されるように極小値となったサンプルに対応付けてもよい。
【００１７】
上記補正値生成部は、デジタル音声信号の極大値の１サンプル前のサンプルおよび１サンプル後のサンプルそれぞれの値と極大値との差分それぞれに係数を乗算すると共に、デジタル音声信号の極小値の１サンプル前のサンプルおよび１サンプル後のサンプルそれぞれの値と極小値との差分それぞれに係数を乗算することで補正値を生成し、極大値の１サンプル前のサンプルの値と極大値との差分に基づいて生成した補正値が極大値の１サンプル前のサンプルの値に加算されるように極大値の１サンプル前のサンプルに対応付け、極大値の１サンプル後のサンプルの値と極大値との差分に基づいて生成した補正値が極大値の１サンプル後のサンプルの値に加算されるように極大値の１サンプル後のサンプルに対応付け、極小値の１サンプル前のサンプルの値と極小値との差分に基づいて生成した補正値が極小値の１サンプル前のサンプルの値から減算されるように極小値の１サンプル前のサンプルに対応付け、極小値の１サンプル後のサンプルの値と極小値との差分に基づいて生成した補正値が極小値の１サンプル後のサンプルの値から減算されるように極小値の１サンプル後のサンプルに対応付けてもよい。
【００１８】
上記課題を解決するために、本発明の音声処理方法は、所定周波数以上かつ所定音圧以上の高周波数成分がデジタル音声信号に含まれているか否かを判断し、デジタル音声信号に高周波数成分が含まれているか否かに応じて異なる係数に基づき、デジタル音声信号の振幅を拡大するような補正値を生成し、デジタル音声信号に補正値を加算することを特徴とする。
【００１９】
上記課題を解決するために、本発明の音声処理プログラムは、コンピュータに、所定周波数以上かつ所定音圧以上の高周波数成分がデジタル音声信号に含まれているか否かを判断するステップと、デジタル音声信号に高周波数成分が含まれているか否かに応じて異なる係数に基づき、デジタル音声信号の振幅を拡大するような補正値を生成するステップと、デジタル音声信号に補正値を加算するステップと、を実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように本発明によれば、取得したデジタル音声信号に応じて適切に高周波数成分を付加することで、より原音に近いデジタル音声信号を生成可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】音声処理装置の利用状態を示した説明図である。
【図２】音声処理装置の全体構成を説明するための機能ブロック図である。
【図３】任意の極値からその次の極値までのサンプル数と、その任意の極値とその次の極値を含む半周期のデジタル音声信号に対応する周波数との関係を説明するための説明図である。
【図４】信号分析部の処理を説明するための説明図である。
【図５】信号分析部が行う、占有率が所定比率を超えているか否かに応じて、デジタル音声信号に高周波数成分が含まれているか否かを判断する処理を説明するための説明図である。
【図６】デジタル音声信号のフォーマットと、サンプル数閾値および極値レベル閾値との関係の一例を示す説明図である。
【図７】係数テーブル群および係数テーブルを説明するための説明図である。
【図８】デジタル音声信号に補正信号を加算する処理をさらに詳細に説明するための説明図である。
【図９】デジタル音声信号に補正信号を加算する他の処理を説明するための説明図である。
【図１０】デジタル音声信号に補正信号を加算する他の処理を説明するための説明図である。
【図１１】第１変換部の処理を説明するための説明図である。
【図１２】音声処理装置による高音質化処理が可能なコンピュータ（情報処理装置）の典型例を示した機能ブロック図である。
【図１３】音声処理方法の全体的な処理の流れを示したフローチャートである。
【図１４】音声処理方法の全体的な処理の流れを示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００２３】
（音声処理装置１００）
図１は、音声処理装置１００の利用状態を説明するための説明図である。音声処理装置１００は、放送局１０２から放送波を通じて、コンテンツサーバ１０４から通信網１０６を通じて、または、記憶媒体１０８から直接、デジタル音声信号を取得し、そのデジタル音声信号に高周波数成分を付加することで、デジタル音声信号の音質を改善する。ユーザは、改善されたデジタル音声信号を、音声処理装置１００から直接、または、ポータブルオーディオプレーヤや携帯電話といった再生装置１１０に転送して聴くことができる。
【００２４】
また、コンテンツサーバ１０４が、音声処理装置１００を有してもよく、その場合、コンテンツサーバ１０４の音声処理装置１００によって高周波数成分が付加された音声信号は、通信網１０６を通じて、パーソナルコンピュータやポータブルオーディオプレーヤ、携帯電話といった再生装置１１０へ配信される。
【００２５】
また、ポータブルオーディオプレーヤ、携帯電話といった再生装置１１０が音声処理装置１００を有してもよい。その場合、コンテンツサーバ１０４から通信網１０６を通じて配信されたデジタル音声信号は、ポータブルオーディオプレーヤ、携帯電話といった再生装置１１０の音声処理装置１００によって、高周波数成分が付加されて再生される。
【００２６】
音声処理装置１００が音質改善することができるデジタル音声信号は、例えば、ＣＤやＤＶＤ（Digital Versatile Disc）規格に基づいた音声信号、ＭＰＥＧ−２、ＡＡＣ（登録商標）、ＨＥ−ＡＡＣ、ＡＴＲＡＣ（登録商標）、ＭＰ３、ＷＭＡ等の音声符号化処理によって高周波数帯域がカットされた音声信号である。
【００２７】
通常、音声信号は、デジタル化する際に、サンプリング周波数の半分以下の周波数成分に制限されてしまう。さらに、デジタル化された音声信号（デジタル音声信号）は、通信網１０６を経由させる際、通信網１０６での通信負荷を軽減するため、圧縮処理が施される場合もある。そのため、デジタル音声信号、またはデジタル化されてさらに圧縮されたデジタル音声信号は、高周波数成分を有さず、原音の再現性に乏しくなる。そこで、高周波数成分を付加する音質改善処理を施す場合がある。なお、原音とはデジタル化される前の音声信号である。
【００２８】
この音質改善処理は、原音に近づけるために、デジタル化後、または圧縮処理後に、高周波数成分を付加するだけではなく、例えば、圧縮処理で高周波数成分が損なわれることを予測し、圧縮処理後に適度な高周波数成分が含まれるように、予め、原音以上に高周波数成分を付加する場合も含む。
【００２９】
そのため、音声処理装置１００が取得したデジタル音声信号は、音質改善処理が施されている場合も施されていない場合もあり得る。このような状況下で、音声処理装置１００がデジタル音声信号に対して一律に高周波数成分を付加すると、デジタル音声信号にすでに高周波数成分が付加されている場合、高周波数成分が過剰に加えられることとなり、中高音域のバランス感が変わる等、原音から離れた音となってしまう。
【００３０】
本実施形態の音声処理装置１００は、取得したデジタル音声信号に、すでに音質改善処理が施されているか否かに応じて適切に高周波数成分を付加するので、より原音に近いデジタル音声信号を生成することが可能となる。以下、音声処理装置１００の詳細な構成を説明する。
【００３１】
図２は、音声処理装置１００の全体構成を説明するための機能ブロック図である。音声処理装置１００は、信号取得部１２０と、極値特定部１２２と、信号分析部１２４と、テーブル選択部１２６と、係数記憶部１２８と、補正値生成部１３０と、遅延部１３２と、加算部１３４と、信号出力部１３６と、第１変換部１３８と、第２変換部１４０とを含んで構成される。
【００３２】
本実施形態の音声処理装置１００は、取得したデジタル音声信号に高周波数成分が含まれているか否かに応じて係数テーブルを選択する選択処理を行い、その後、その選択した係数テーブルを用いた補正処理を行う。以下、選択処理と補正処理とを順に説明する。
【００３３】
（選択処理）
選択処理において、まず、信号取得部１２０は、デジタル音声信号を取得する。そして、信号取得部１２０は、デジタル音声信号のヘッダ情報や、デジタル音声信号のＣＤ、ＡＡＣ（登録商標）、ＡＴＲＡＣ（登録商標）、ＭＰ３等の規格に関する情報に基づいて、取得したデジタル音声信号の量子化ビット数やサンプリング周波数を特定する。ただし、ＣＤプレーヤのように、入力されるデジタル音声信号が常に同様な形式のデジタル音声信号となる場合、信号取得部１２０は、量子化ビット数やサンプリング周波数を特定する機能を有していなくてもよい。
【００３４】
第１変換部１３８は、信号取得部１２０が取得したデジタル音声信号をアップサンプリングして極値特定部１２２に出力する。なお、アップサンプリングすることは必須ではなく、第１変換部１３８を含まない構成としてもよい。
【００３５】
極値特定部１２２は、信号取得部１２０が取得したデジタル音声信号の極値である極大値と極小値とを特定する。具体的に、極値特定部１２２は、デジタル音声信号のサンプルの値（サンプルの音圧値）を順次比較し、サンプルの値が増加または増減無しから減少に転じた場合、減少に転じる直前のサンプルの値を極大値とし、サンプルの値が減少または増減無しから増加に転じた場合、増加に転じる直前のサンプルの値を極小値とする。そして、極値特定部１２２は、任意の極値からその次の極値までのサンプル数、すなわち、極大値から極小値までのサンプル数、または極小値から極大値までのサンプル数を計数する。このサンプル数から、デジタル音声信号における、そのサンプル数を計数した極値から次の極値までの部分に対応する周波数がわかる。
【００３６】
図３は、任意の極値からその次の極値までのサンプル数と、その任意の極値とその次の極値を含む半周期のデジタル音声信号に対応する周波数との関係を説明するための説明図である。図３（ａ）はサンプリング周波数が４４．１ｋＨｚの場合、図３（ｂ）はサンプリング周波数が９６ｋＨｚの場合を示す。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、任意の極値から次の極値までのサンプル数が少ない程、その半周期のデジタル音声信号は、波形の周期が短く、高い周波数帯域の信号であると言える。例えば、ＣＤ規格では、サンプリング周波数が４４．１ｋＨｚであるため図３（ａ）に示す関係を用い、任意の極値から次の極値までのサンプル数が１であった場合、任意の極値とその次の極値を含む半周期のデジタル音声信号は１１．０２５〜２２．０５０ｋＨｚの周波数帯域に含まれる信号であり、任意の極値から次の極値までのサンプル数が２であった場合、任意の極値とその次の極値を含む半周期のデジタル音声信号は７．３５〜１１．０２５ｋＨｚの周波数帯域に含まれる信号である。
【００３７】
信号分析部１２４は、例えば、信号取得部１２０がデジタル音声信号を取得し始めてから所定期間分のデジタル音声信号について、所定周波数以上かつ所定音圧以上の高周波数成分がデジタル音声信号に含まれているか否かを判断する。所定期間は、予め設定された期間でもよいし、デジタル音声信号が楽曲等所定の時間単位で区切ることが可能な音声信号であれば、その楽曲１曲分の期間であってもよい。デジタル音声信号には、ＡＤ変換時や伝送時に生じる雑音信号が含まれる場合があり、この雑音信号にも所定周波数以上の周波数成分が含まれる。この雑音信号は音圧が低いため、本実施形態では、高周波数成分を所定周波数以上かつ所定音圧以上の周波数成分として雑音信号と区別する。所定音圧は、例えば、雑音信号の平均音圧と、雑音信号を除いたデジタル音声信号の高周波数成分の平均音圧との中間の音圧としたり、雑音信号の平均音圧の所定倍の音圧としたりする。
【００３８】
具体的に、信号分析部１２４は、極値特定部１２２が計数した、デジタル音声信号の任意の極値から次の極値までのサンプル数が所定数（以下、サンプル数閾値と称する）より少なく、任意の極値および次の極値のうち、いずれか大きい方の極値である極大値のレベルと、任意の極値および次の極値のうち、いずれか小さい方の極値である極小値のレベルとの差分（任意の極値と次の極値との差分、または、次の極値と任意の極値との差分）である極値間差分値が所定値（以下、極値レベル閾値と称する）を超えている場合、デジタル音声信号に高周波数成分が含まれていると判断する。
【００３９】
なお、サンプル数閾値は、任意の極値とその次の極値を含む半周期のデジタル音声信号が所定周波数以上の音声信号であるか否かを判定するための閾値であり、取得されるデジタル音声信号の規格やサンプリング周波数等で決定される。ＣＤプレーヤのように取得されるデジタル音声信号が常に同様なサンプリング周波数のデジタル音声信号であれば、サンプル数閾値は常に同じ値でよい。パーソナルコンピュータのように様々なサンプリング周波数や様々な規格のデジタル音声信号が取得される場合、信号分析部１２４は、サンプリング周波数や規格に応じて、サンプル数閾値を設定する。具体的に、信号分析部１２４は、ヘッダ情報や規格に関する情報に基づいて、取得したデジタル音声信号のサンプリング周波数を検出し、そのサンプリング周波数において含まれる周波数成分よりも高い周波数成分が対応するサンプル数をサンプル数閾値とする。
【００４０】
また、極値レベル閾値は、任意の極値とその次の極値を含む半周期のデジタル音声信号が所定音圧以上であるか否かを判定するための閾値であり、雑音信号の影響を排除するための閾値である。
【００４１】
図４は、信号分析部１２４の処理を説明するための説明図である。図４（ａ）は、音質改善処理が施されたデジタル音声信号１５０の周波数スペクトルと音質改善処理が施されていないデジタル音声信号１５２の周波数スペクトルとを重ね合わせて示し、図４（ｂ）は、音質改善処理が施されたデジタル音声信号１５０の周波数スペクトルのみを、図４（ｃ）は、音質改善処理が施されていないデジタル音声信号１５２の周波数スペクトルのみを示している。
【００４２】
図４（ａ）に示すように、音質改善処理が施されたデジタル音声信号１５０は、音質改善処理が施されていないデジタル音声信号１５２には含まれていない高周波数成分（図４（ａ）にハッチングで示す）が含まれている。
【００４３】
そのため、例えば周波数ｆ１以上の範囲（実質的に周波数ｆ１〜ｆ２の範囲）の周波数成分１５４が所定音圧以上の音圧であった場合に、図４（ｃ）に示すデジタル信号１５２の周波数成分ではなく、図４（ｂ）に示す音質改善処理が施されたデジタル音声信号１５０にしか含まれない高周波数成分であると判断できる。言い換えると、デジタル音声信号の任意の極値から次の極値までのサンプル数がサンプル数閾値より少なく、その任意の極値から次の極値の差分である極値間差分値が極値レベル閾値を超えている場合、そのデジタル音声信号は、音質改善処理が施されていなければ含まれないはずの周波数成分を有しており、過去に音質改善処理が施されたデジタル音声信号であると判断できる。
【００４４】
ここで、信号分析部１２４は、デジタル音声信号の任意の極値から次の極値までのサンプル数がサンプル数閾値より少なく、極値間差分値が極値レベル閾値を超えるサンプルが所定期間分のデジタル音声信号に１つでも含まれると、高周波数成分が含まれ、音質改善処理が施されたデジタル音声信号であると判断する。しかし、かかる場合に限定されず、信号分析部１２４は、例えば、そのようなサンプルの数が、所定閾値を超えていると、そのデジタル音声信号は高周波数成分が含まれ、音質改善処理が施されたデジタル音声信号であると判断してもよい。
【００４５】
任意の極値から次の極値までのサンプル数がサンプル数閾値より少なく極値間差分値が極値レベル閾値を超えている場合、信号分析部１２４は、デジタル音声信号に所定周波数以上かつ所定音圧以上の高周波数成分が含まれていると判断する。信号分析部１２４は、取得されたデジタル音声信号に高周波数成分が含まれているか否かを、周波数帯域を特定するためのサンプル数閾値と任意の極値から次の極値までのサンプル数との比較と、その高周波数成分が雑音信号であるか否かを識別するための極値間差分値と極値レベル閾値との比較という簡易な処理で判断するので、音声処理装置１００は、処理負荷の増大を抑制しつつ音質改善処理を遂行することが可能となる。
【００４６】
また、信号分析部１２４が極値間差分値と極値レベル閾値とを比較する構成により、信号分析部１２４が、デジタル音声信号にまだ音質改善処理が施されていないにもかかわらず、雑音信号等の影響によって、音質改善処理が施されていると誤判断してしまう事態を回避できる。
【００４７】
次に、デジタル音声信号がすでに音質改善処理されたデジタル音声信号であるか否かを判断する方法の他の例について説明する。この例において、信号分析部１２４は、例えば、信号取得部１２０が所定期間に取得したデジタル音声信号について、任意の極値から次の極値までのサンプル数がサンプル数閾値より少ない複数のサンプル全体に対して、極値間差分値が極値レベル閾値を超えているサンプルが占める占有率が所定比率を超えていると、デジタル音声信号に高周波数成分が含まれていると判断する。ここで占有率は、サンプル数がサンプル数閾値より少ない複数のサンプルの総数に対する、極値間差分値が極値レベル閾値を超えているサンプルの数の比率をいう。
【００４８】
図５は、信号分析部１２４が行う、占有率が所定比率を超えているか否かに応じて、デジタル音声信号に高周波数成分が含まれているか否かを判断する処理を説明するための説明図である。図４（ａ）と同様に、図５（ａ）は、音質改善処理が施されたデジタル音声信号１５６の周波数スペクトルと音質改善処理が施されていないデジタル音声信号１５８の周波数スペクトルとを重ね合わせて示し、図５（ｂ）は、音質改善処理が施されたデジタル音声信号１５６の周波数スペクトルのみを、図５（ｃ）は、音質改善処理が施されていないデジタル音声信号１５８の周波数スペクトルのみを示している。
【００４９】
図５（ａ）においても、音質改善処理が施されたデジタル音声信号の周波数スペクトル１５６は、音質改善処理が施されていない周波数スペクトル１５８には含まれていない高周波数成分（図５（ａ）にハッチングで示す）が含まれている。しかし、その音質改善処理による高周波数成分の周波数帯域が判定基準となる周波数帯域（周波数ｆ３〜ｆ４）より狭く、任意の極値から次の極値までのサンプル数で特定できる周波数ｆ３〜ｆ４の範囲に音質改善処理による高周波数成分と、音質改善処理による高周波数成分以外の周波数成分とが包含される場合に、図４を用いて説明した極値レベル閾値と比較するのみの処理では、音質改善処理が施されているか否かを判断できない場合がある。なお、以下の図５に関する説明において、デジタル音声信号のサンプリング周波数を４４．１ｋＨｚ、周波数ｆ３〜ｆ４の範囲を１１．０２５ｋＨｚ〜２２．０５０ｋＨｚとする。また、サンプル数閾値を２とする。
【００５０】
図５に示すように、ある極値とその次の極値を含む半周期のデジタル音声信号が示す周波数成分１６０が、図５（ｂ）における音質改善処理が施されたデジタル音声信号の周波数スペクトル１５６にも図５（ｃ）における音質改善処理が施されていない周波数スペクトル１５８にも含まれる場合、そのデジタル音声信号が周波数ｆ３〜ｆ４の範囲に含まれる周波数成分を有することのみをもって、すでに音質改善処理が施されているか否かを判断できない。つまり、任意の極値から次の極値までのサンプル数がサンプル数閾値よりも少ない「１」であっても、その極値と次の極値までのサンプルを含む半周期のデジタル音声信号が有する周波数成分が１１．０２５ｋＨｚ〜２２．０５０ｋＨｚの範囲の周波数成分であることしか特定することができず、その半周期のデジタル音声信号の周波数成分が、音質改善処理によって付加されたものであるか否かを判断することができない。
【００５１】
そこで、信号分析部１２４は、任意の極値から次の極値までのサンプル数がサンプル数閾値より少ない複数のサンプル、すなわち、周波数ｆ３以上の範囲（実質的に周波数ｆ３〜ｆ４の範囲）に含まれる複数のサンプルについて、極値間差分値が極値レベル閾値を超えているか否かを判断する。そして、信号分析部１２４は、例えば所定期間における、任意の極値から次の極値までのサンプル数がサンプル数閾値より少ないサンプル全体に対して、極値間差分値が極値レベル閾値を超えているサンプルが占める占有率を導出する。具体的には、信号分析部１２４は、任意の極値から次の極値までのサンプル数が２より少ない半周期のデジタル音声信号のうち、極値間差分値が極値レベル閾値を超えている半周期のデジタル音声信号の占有率を導出する。
【００５２】
図５（ｂ）、（ｃ）のクロスハッチングで示す領域を比較してわかるように、任意の極値から次の極値までのサンプル数がサンプル数閾値より少ない周波数ｆ３〜ｆ４の周波数成分において、極値間差分値が極値レベル閾値を超えている比率は、図５（ｂ）に示す、音質改善処理による高周波数成分を含むデジタル音声信号の場合の方が高くなる。そのため、信号分析部１２４は、極値間差分値が極値レベル閾値を超えているサンプルの占有率を予め設定した所定比率（例えば５０％）と比較することで、デジタル音声信号にすでに音質改善処理が施されているか否かを判断する。
【００５３】
このように、デジタル音声信号のサンプリング周波数と、高周波数成分の周波数帯域との組み合わせよっては、ある半周期のデジタル音声信号に高周波数成分が含まれているか否かを、その半周期のサンプルで判断できない場合であっても、本実施形態の信号分析部１２４は、複数の周期に跨ってサンプルを分析することで、その複数の周期のデジタル音声信号に、すでに音質改善処理が施されているか否かを確実に判断できる。
【００５４】
次に、信号分析部１２４が、デジタル音声信号のフォーマットに基づいてサンプル数閾値と極値レベル閾値とを決定する手段について説明する。
【００５５】
図６は、デジタル音声信号のフォーマットと、サンプル数閾値および極値レベル閾値との関係の一例を示す説明図である。図６に示すように、信号分析部１２４は、デジタル音声信号のフォーマット（例えば、ＡＡＣ（登録商標）、ＨＥ−ＡＡＣ、ＭＰ３）と、ビットレートによって、任意の極値から次の極値までのサンプル数閾値と、極値レベル閾値とを決定する。図６において、極値レベル閾値は、その極値レベル閾値に相当する音圧がＡＤ変換された場合に、ＡＤ変換の量子化単位であるＬＳＢ（Least Significant Bit）の何倍（例えば１２８）となるかで示している。
【００５６】
図６に示すように、デジタル音声信号のフォーマットによって、デジタル化や圧縮処理等で除去されてしまう周波数帯域が定まり、音質改善処理によって付加されている可能性がある周波数帯域が定まる。したがって、デジタル音声信号のフォーマットおよびビットレートが定まれば、サンプリング周波数と任意の極値から次の極値までのサンプル数とに基づいてデジタル音声信号の周波数が導出される。また、デジタル音声信号に含まれる雑音信号の音圧レベルも、量子化ビット数やビットレート等によって定められる。そのため、信号分析部１２４は、サンプル数閾値と極値レベル閾値とを、フォーマットに基づいて決定することで、音質改善処理がすでに施されているか否かを確実に判断できる。
【００５７】
テーブル選択部１２６は、信号分析部１２４がデジタル音声信号に高周波数成分が含まれていると判断したか否かに応じて、係数を選択するための複数の係数テーブルのうち１の係数テーブルを選択する。このとき、テーブル選択部１２６は、デジタル音声信号に高周波数成分が含まれている場合、デジタル音声信号に高周波数成分が含まれていない場合より小さい係数が含まれる係数テーブルを選択する。後述する補正値生成部１３０は、この係数テーブルに含まれる係数に基づいて補正値を生成する。
【００５８】
デジタル音声信号に高周波数成分が含まれている場合、すでに音質改善処理が施されていると判断できる。テーブル選択部１２６は、音質改善処理が施されたデジタル音声信号には、より小さい係数が含まれる係数テーブルを選択することで補正量を抑制し、過剰な音質改善処理を確実に回避する。
【００５９】
係数記憶部１２８は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＥＥＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等で構成され、第１係数テーブル群と第２係数テーブル群とが予め記憶されている。
【００６０】
図７は、係数テーブル群および係数テーブルを説明するための説明図である。図７（ａ）、（ｂ）に示すように、係数テーブル群（第１係数テーブル群１６６、第２係数テーブル群１６８）には、第１係数テーブル群１６６に係数テーブルＡの係数、係数テーブルＢの係数、・・・、第２係数テーブル群１６８に係数テーブルＡ’の係数、係数テーブルＢ’の係数、・・・の列でそれぞれ示すように、例えばデジタル音声信号のフォーマット（規格）毎に、サンプル数に応じた係数が設定されている。ここでは、理解を容易にするため、係数テーブルＡ、Ｂ、Ａ’、Ｂ’、・・・の係数を係数テーブル群の列で示しているが、より詳細には、係数テーブルＡ、Ｂ、Ａ’、Ｂ’、・・・それぞれにおいて、サンプル数と係数とが１対１に対応付けられている。
【００６１】
また、図７（ａ）に示す第１係数テーブル群１６６は、音質改善処理が施されていないデジタル音声信号に対して、図７（ｂ）に示す第２係数テーブル群１６８は、音質改善処理が施されたデジタル音声信号に対して用いられる。本実施形態においては、第２係数テーブル群１６８の係数テーブル（係数テーブルＡ’、係数テーブルＢ’、・・・）の係数は、第１係数テーブル群１６６の対応するそれぞれの係数テーブル（係数テーブルＡ、係数テーブルＢ、・・・）の係数と異なり、ここでは第１係数テーブル群１６６の対応するそれぞれの係数テーブル（係数テーブルＡ、係数テーブルＢ、・・・）の係数の１／２の値となっている。係数テーブルＡおよび係数テーブルＡ´は、取得したデジタル音声信号のサンプリング周波数が例えば４４．１ｋＨｚの場合に用いる係数テーブルであり、係数テーブルＢおよび係数テーブルＢ´は、例えば、取得したデジタル音声信号のサンプリング周波数が例えば９６ｋＨｚの場合に用いる係数テーブルである。図７に示すように同じサンプリング周波数のデジタル音声信号に対しても、音質改善処理がすでに施されているか否かに応じて、係数テーブルを異ならせている。
【００６２】
また、第１係数テーブル群１６６と第２係数テーブル群１６８とを１つのテーブルにまとめ、例えば、テーブルに、音質改善処理を施すか否かに対応した識別情報の項目（列）を付加しておき、テーブル選択部１２６は、デジタル音声信号のフォーマットに加え、識別情報に基づいて係数テーブルを選択してもよい。
【００６３】
テーブル選択部１２６は、まず、第１係数テーブル群１６６と第２係数テーブル群１６８のうち、デジタル音声信号に高周波数成分が含まれているか否かに応じて１の係数テーブル群を選択し、さらに、選択された１の係数テーブル群を用いて、デジタル音声信号のフォーマットに対応した１の係数テーブルを選択する。後述する補正値生成部１３０は、テーブル選択部１２６が選択した係数テーブルを用いて補正値を生成する。
【００６４】
ここで、図７（ａ）、（ｂ）の第１係数テーブル群１６６の係数テーブルＡ、Ｂ、第２係数テーブル群１６８の係数テーブルＡ´、Ｂ´において、サンプル数が多いほど係数の値が小さいのは以下の理由からである。すなわち、任意の極値から次の極値までのサンプル数が多い場合、そのデジタル音声信号の周波数は低い。そのため、例えば、すでに２２．１ｋＨｚの低域通過フィルタ（ＬＰＦ：Low Pass Filter）でフィルタリングが施されていても、その低周波数の周波数成分の高調波は抑制されずに残っている。したがって、大きな高周波数成分を付加しなくとも十分に高音質を維持できるので、係数は小さくて済む。
【００６５】
一方、任意の極値から次の極値までのサンプル数が少ない場合、そのデジタル音声信号の周波数は高い。そのため、例えば、すでに２２．１ｋＨｚの低域通過フィルタでフィルタリングが施されていると、その高周波数の周波数成分の高調波はほとんど削減されている。したがって、高周波数成分を十分に付加しないと音質の改善を図ることができないので、係数は大きい必要がある。
【００６６】
そこで、テーブル選択部１２６は、任意の極値から次の極値までのサンプル数に応じて係数が関連付けられた第１係数テーブル群１６６の係数テーブルＡ、Ｂと第２係数テーブル群１６８の係数テーブルＡ´、Ｂ´とを用い、サンプル数に応じて適切な補正量となるように係数テーブルを選択する。
【００６７】
このように、テーブル選択部１２６は、デジタル音声信号に音質改善処理がすでに施されている場合、まだ施されていない場合に用いる第１係数テーブル群１６６よりも全体的に小さい値の係数を関連付けた係数テーブルを含む第２係数テーブル群１６８を選択し、その係数テーブル群の中からさらに１の係数テーブルを選択する。かかる構成により、音声処理装置１００は、デジタル音声信号の周波数帯域と、音質改善処理がすでに施されているか否かに合わせて、適切な補正を施すことができる。
【００６８】
上述した選択処理によって、高周波数成分が含まれているか否かに応じた適切な係数テーブルが選択される。続いて、音声処理装置１００は、その選択された係数テーブルを用いて補正処理を行う。補正処理においては、信号取得部１２０がデジタル音声信号を再度取得し直し、第１変換部１３８および極値特定部１２２の処理が行われる。また、信号取得部１２０は、デジタル音声信号を再度取得し直さず、図示しないバッファ部にデジタル音声信号を一時的に保持しておいてもよい。信号取得部１２０から極値特定部１２２までの処理は、第１変換部１３８がアップサンプリングしたデジタル音声信号を遅延部１３２にも出力する点を除いて、選択処理と実質的に等しいため説明は省略し、補正値生成部１３０の処理から、補正処理を説明する。
【００６９】
（補正処理）
補正処理において、補正値生成部１３０は、デジタル音声信号の振幅が拡大されるような補正値を係数テーブルから選択した係数に応じて生成する。具体的に、補正値生成部１３０は、デジタル音声信号の極大値と、その極大値となったサンプル（以下、極大値サンプルと称する）の１サンプル前のサンプルの値との差分である極大差分値に、テーブル選択部１２６が選択した係数テーブルにおけるサンプル数に応じた係数を乗算することでその極大値のサンプルに加算する補正値を生成すると共に、デジタル音声信号の極小値と、その極小値となったサンプル（以下、極小値サンプルと称する）の１サンプル前のサンプルの値との差分である極小差分値にテーブル選択部１２６が選択した係数テーブルにおけるサンプル数に応じた係数を乗算することでその極小値のサンプルから減算する補正値を生成する。
【００７０】
例えば、信号取得部１２０が取得したデジタル音声信号のサンプリング周波数が４４．１ｋＨｚであり、信号分析部１２４がそのデジタル音声信号は過去に音質改善処理が施されていないと判断した場合、テーブル選択部１２６は係数テーブルＡを選択する。補正値生成部１３０は、補正対象の極大値サンプルの１サンプル前の極小値サンプルから補正対象の極大値サンプルまでのサンプル数を極値特定部１２２から取得し、係数記憶部１２８に記憶された係数テーブルＡの中からそのサンプル数に応じた１の係数を選択し、その係数を極大差分値に乗算することでその極大値のサンプルに加算する補正値を生成する。つまり、テーブル選択部１２６によって係数テーブルＡが選択された場合、図７（ａ）に示すように、補正値生成部１３０は、サンプル数が１〜５であれば１／２、サンプル数が６〜９であれば１／４、サンプル数が１０〜１４であれば１／８、サンプル数が１５以上であれば１／１６を極大差分値に乗算することでその極大値のサンプルに加算する補正値を生成する。
【００７１】
なお、信号分析部１２４が補正対象のデジタル音声信号が過去に音質改善処理が施されていると判断した場合、テーブル選択部１２６が係数テーブルＡ’を選択するため、サンプル数が同じとき、補正値生成部１３０は、信号分析部１２４がそのデジタル音声信号は過去に音質改善処理が施されていないと判断した場合よりも小さい係数を用いて補正値を生成することになる。
【００７２】
同様にして、補正値生成部１３０は、補正対象の極小値サンプルの１サンプル前の極大値サンプルから補正対象の極小値サンプルまでのサンプル数を極値特定部１２２から取得し、係数テーブルＡの中からそのサンプル数に応じた１の係数を選択し、その係数を極小差分値に乗算することでその極小値サンプルに加算する補正値を生成する。つまり、テーブル選択部１２２によって係数テーブルＡが選択された場合、図７（ａ）に示すように、補正値生成部１３０は、サンプル数が１〜５であれば１／２、サンプル数が６〜９であれば１／４、サンプル数が１０〜１４であれば１／８、サンプル数が１５以上であれば１／１６を極小差分値に乗算することでその極小値サンプルに加算する補正値を生成する。
【００７３】
極小値サンプルの補正値生成においても、信号分析部１２４が補正対象のデジタル音声信号が過去に音質改善処理が施されていると判断した場合、テーブル選択部１２６が係数テーブルＡ’を選択するため、サンプル数が同じとき、補正値生成部１３０は、信号分析部１２４がそのデジタル音声信号は過去に音質改善処理が施されていないと判断した場合よりも小さい係数を用いて補正値を生成することになる。
【００７４】
そして、補正値生成部１３０は、極大差分値に基づいて生成した補正値が極大値に加算されるように極大値サンプルに対応付け、極小差分値に基づいて生成した補正値が極小値から減算されるように極小値サンプルに対応付ける。
【００７５】
また、補正値生成部１３０は、極大差分値から生成された補正値が、対応する極大値サンプルに加算され、かつ、極小差分値から生成された補正値が、対応するデジタル音声信号の極小値サンプルから減算されるように、補正値を配した補正信号を生成する。
【００７６】
加算部１３４は、デジタル音声信号に、補正値生成部１３０によって生成された補正信号を加算する。本実施形態において、デジタル音声信号への補正値の加算は、デジタル音声信号への補正信号の加算によって行われる。
【００７７】
その結果、加算部１３４において、次の２式で表わされるように、係数を乗算した極大差分値が、極大値に加算され、係数を乗算した極小差分値が、極小値から減算される。ここで、補正信号を加算する前の極大値をＶｍａｘ、補正信号を加算する前の極小値をＶｍｉｎ、補正信号を加算した後の極大値をＶ’ｍａｘ、補正信号を加算した後の極小値をＶ’ｍｉｎ、極大差分値をｄｌ０、極小差分値をｄｓ０、テーブル選択部１２６が選択した係数の中から、補正値生成部１３０がサンプル数に基づいて選択した１の係数をＡｍａｘ、Ａｍｉｎとすると、補正信号を加算した後の極大値および極小値はそれぞれ、以下の数式１および数式２のように表される。
Ｖ’ｍａｘ＝Ｖｍａｘ＋Ａｍａｘ×ｄｌ０  …（数式１）
Ｖ’ｍｉｎ＝Ｖｍｉｎ−Ａｍｉｎ×ｄｓ０  …（数式２）
【００７８】
図８は、デジタル音声信号に補正信号を加算する処理をさらに詳細に説明するための説明図である。なお、Ａｍａｘ・ｄｌ０＝Δｄｌ０、Ａｍｉｎ・ｄｓ０＝Δｄｓ０とする。図８（ａ）に示すようなデジタル音声信号１７０を取得すると、補正値生成部１３０は、極大差分値ｄｌ０と極小差分値ｄｓ０それぞれに係数Ａｍａｘ、Ａｍｉｎを乗算して補正値であるΔｄｌ０、Δｄｓ０を導出し、図８（ｂ）に示すような補正信号１７２を生成する。そして、加算部１３４がデジタル音声信号に補正信号１７２を加算すると、図８（ｃ）に白抜き矢印で示すように、補正後のデジタル音声信号１７４は極大値と極小値とにおいて振幅が大きくなる。
【００７９】
上述したように高周波数成分がカットされたデジタル音声信号は、例えば、音の伸び、広がり、ダイナミックレンジ、艶っぽさ等が乏しくなってしまう場合がある。本実施形態の補正値生成部１３０および加算部１３４は、以上のようにデジタル音声信号の極大値および極小値の絶対値を大きくする簡易な処理で、カットされてしまった高周波数成分を補完するため、より原音に近いデジタル音声信号を生成可能である。
【００８０】
次に、補正値生成部１３０が生成する補正値の他の例について説明する。補正値生成部１３０は、デジタル音声信号の極大値の１サンプル前のサンプルおよび１サンプル後のサンプルそれぞれの値と極大値との差分それぞれにテーブル選択部１２６が選択した係数テーブルの係数を乗算すると共に、デジタル音声信号の極小値の１サンプル前のサンプルおよび１サンプル後のサンプルそれぞれの値と極小値との差分それぞれにテーブル選択部１２６が選択した係数テーブルの係数を乗算することで補正値を生成する。
【００８１】
そして、補正値生成部１３０は、極大値の１サンプル前のサンプルの値と極大値との差分に基づいて生成した補正値が極大値の１サンプル前のサンプルの値に加算されるように極大値の１サンプル前のサンプルに対応付け、極大値の１サンプル後のサンプルの値と極大値との差分に基づいて生成した補正値が極大値の１サンプル後のサンプルの値に加算されるように極大値の１サンプル後のサンプルに対応付け、極小値の１サンプル前のサンプルの値と極小値との差分に基づいて生成した補正値が極小値の１サンプル前のサンプルの値から減算されるように極小値の１サンプル前のサンプルに対応付け、極小値の１サンプル後のサンプルの値と極小値との差分に基づいて生成した補正値が極小値の１サンプル後のサンプルの値から減算されるように極小値の１サンプル後のサンプルに対応付ける。
【００８２】
ここでは、極値の１サンプル前のサンプルおよび１サンプル後のサンプルについて補正値を生成しているが、かかる場合に限定されず、極値の２つ以上前、極値の２つ以上後のサンプルについても補正値を生成してもよい。この場合、極大および極小近傍差分値は、補正値を生成する対象となるサンプルの値とそのサンプルより極値に１サンプル近いサンプルの値との差分となる。以下、図９および図１０を用いて、補正値生成部１３０のそのような処理について説明する。
【００８３】
図９においても、図８（ａ）と同様、信号取得部１２０が取得したデジタル音声信号のサンプリング周波数が４４．１ｋＨｚであり、信号分析部１２４がそのデジタル音声信号は過去に音質改善処理が施されていないと判断した場合、テーブル選択部１２６は係数テーブルＡを選択する。図９（ａ）に示すようなデジタル音声信号１７０が取得されると、補正値生成部１３０は、補正対象の極大近傍サンプルが対応する極大値サンプルの１つ前の極小値サンプルから補正対象の極大近傍サンプルが対応する極大値サンプルまでのサンプル数を極値特定部１２２から取得する。そして、補正値生成部１３０は、係数記憶部１２８に記憶された係数テーブルＡの中からそのサンプル数に応じた１の係数を取得し、極大近傍サンプルの値と、極大値との差分（極大近傍差分値）であるｄｌ１、ｄｌ２に、その係数を乗算して、図９（ｂ）に示すように、補正値Δｄｌ１、Δｄｌ２を生成する。
【００８４】
同様に、補正値生成部１３０は、補正対象の極小近傍サンプルが対応する極大値サンプルの１つ前の極大値サンプルから補正対象の極小近傍サンプルが対応する極小値サンプルまでのサンプル数を極値特定部１２２から取得し、係数記憶部１２８に記憶された係数テーブルＡの中からそのサンプル数に応じた１の係数を選択し、極小近傍サンプルの値と、極小値との差分（極小近傍差分値）であるｄｓ１、ｄｓ２に、その係数を乗算して、図９（ｂ）に示すように、補正値Δｄｓ１、Δｄｓ２を生成する。
【００８５】
そして、補正値生成部１３０は、Δｄｌ１を極大値サンプル（極大値となったサンプル）から１サンプル前のサンプルと、Δｄｌ２を極大値サンプルから１サンプル後のサンプルと、Δｄｓ１を極小値サンプル（極小値となったサンプル）から１サンプル前のサンプルと、Δｄｓ２を極小値サンプルから１サンプル後のサンプルと、それぞれ対応付けて補正信号１７６を生成し、加算部１３４がデジタル音声信号に補正信号を加算する。すると、極大近傍差分値ｄｌ１、ｄｌ２に基づいて生成した補正値Δｄｌ１、Δｄｌ２が、対応する極大近傍サンプルの値に加算され、極小近傍差分値ｄｓ１、ｄｓ２に基づいて生成した補正値Δｄｓ１、Δｄｓ２が、極小近傍サンプルの値から減算される。その結果、図９（ｃ）に白抜き矢印で示すように、補正後のデジタル音声信号１７８の波形は矩形波に近づく。
【００８６】
本実施形態の補正値生成部１３０および加算部１３４は、デジタル音声信号のうち、極大近傍サンプルの値および極小近傍サンプルの値の絶対値を大きくする簡易な処理で補正して矩形波に近づけるため、より原音に近いデジタル音声信号を生成可能である。
【００８７】
また、極大値サンプル、極小値サンプル、極大近傍サンプル、極小近傍サンプルすべてについて、補正値を生成して補正してもよい。仮に、極大差分値と極大値サンプル前後の極大近傍差分値とが等しくｄｌ３であり、極小差分値と極小値サンプル前後の極小近傍差分値とが等しくｄｓ３であるとする。その場合、図１０（ａ）に示すようなデジタル音声信号１７０が取得されると、補正値生成部１３０は、図１０（ｂ）に示すように、極大値サンプルと前後の極大近傍サンプルに補正値Δｄｌ３を、極小値サンプルと前後の極小近傍サンプルに補正値Δｄｓ３を対応付けて補正信号１８０を生成し、加算部１３４がデジタル音声信号に補正信号１８０を加算する。補正値生成部１３０および加算部１３４の処理の結果、図１０（ｃ）に白抜き矢印で示す補正後のデジタル音声信号１８２は、図８と図９とを用いて説明した補正の効果を兼ね備えるため、さらに、原音に近い音の再現が可能となる。
【００８８】
本実施形態では、補正値生成部１３０が補正信号を生成し、加算部１３４がデジタル音声信号に補正信号を加算することとしたが、かかる場合に限定されず、補正値生成部１３０が補正信号を生成せず補正値のみを加算部１３４に出力し、加算部１３４が、補正値の符号やタイミングを調整して、デジタル音声信号に補正値を加算してもよい。
【００８９】
なお、遅延部１３２は、信号取得部１２０から入力されたデジタル音声信号を、第１変換部１３８から第２変換部１４０までの各機能部における処理時間の合計分だけ遅延させ、第１変換部１３８から第２変換部１４０までの各機能部を経由したデジタル音声信号と同期させる。
【００９０】
上述したように、音質改善処理が施されたデジタル音声信号には高周波数成分が含まれている。信号分析部１２４は、デジタル音声信号の周波数分析を行い高周波数成分の有無を識別することで音質改善処理が施されているか否かを判断する。そして、テーブル選択部１２６は、音質改善処理がすでに施されているか否かに応じた適切な係数を選択して、補正値生成部１３０が補正信号を生成する。かかる構成により、音声処理装置１００は、取得するデジタル音声信号に対しすでに音質改善処理が施されているか否かに応じて適切な音質改善処理を施し、中高音域のバランス感を保ち、より原音に近いデジタル音声信号を生成可能である。
【００９１】
次に第１変換部１３８および第２変換部１４０の動作について説明する。第１変換部１３８は、サンプリング周波数を変更して、高周波数成分を付加する領域を確保することができる。
【００９２】
第１変換部１３８は、信号取得部１２０が取得したデジタル音声信号をアップサンプリングして極値特定部１２２、補正値生成部１３０、および遅延部１３２に出力する。第２変換部１４０は、加算部１３４が補正信号を加算した後のデジタル音声信号を、第１変換部１３８によってアップサンプリングされる前のサンプリング周波数へとダウンサンプリングする。
【００９３】
図１１は、第１変換部１３８の処理を説明するための説明図である。図１１（ａ）に示すサンプリング周波数がｆｓであるデジタル音声信号に対して、補正処理に伴いサンプリング周波数の１／２以上の周波数成分がデジタル音声信号に付加されると、折り返しノイズが生じてしまう場合がある。
【００９４】
そこで、図１１（ｂ）に示すように、第１変換部１３８は、デジタル音声信号のサンプリング周波数を２倍にアップサンプリングする。そして、この信号に対して、図１１（ｃ）に示すように、上述したように高周波数成分（図１１（ｃ）中ハッチングで示す）を付加する。その後、第２変換部１４０は、補正されたデジタル音声信号をダウンサンプリングしてサンプリング周波数を元のサンプリング周波数にすることで、折り返しノイズの発生を抑制することができる。
【００９５】
（コンピュータ２００）
上述した音声処理装置１００は、コンピュータを用いて実現することができる。以下、音声処理装置１００をコンピュータを用いて実現する例について説明する。
【００９６】
図１２は、音声処理装置１００による音質改善処理が可能なコンピュータ（情報処理装置）２００の典型例を示した機能ブロック図である。コンピュータ２００は、中央処理装置２１０と、一時記憶装置２１２と、外部記憶装置２１４と、取得部２１６と、出力部２１８とを含んで構成される。
【００９７】
中央処理装置（ＣＰＵ）２１０は、一時記憶装置２１２や外部記憶装置２１４のプログラムやアプリケーションによりコンピュータ２００全体を制御する。一時記憶装置２１２は、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ等から構成され、中央処理装置２１０で処理されるデジタル音声信号等を一時的に記憶する。外部記憶装置２１４は、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成され、中央処理装置２１０で処理されるプログラムを記憶する。取得部２１６は、デジタル音声信号を取得し、一時記憶装置２１２に一時的に保持させる。出力部２１８は、当該コンピュータ２００によって補正されたデジタル音声信号を再生装置１１０等に出力する。
【００９８】
中央処理装置２１０は、プログラムを実行することによって、極値特定部１２２と、信号分析部１２４と、テーブル選択部１２６と、補正値生成部１３０と、遅延部１３２と、加算部１３４と、第１変換部１３８と、第２変換部１４０として機能する。したがって、本実施形態において、コンピュータ２００に、所定周波数以上かつ所定音圧以上の高周波数成分がデジタル音声信号に含まれているか否かを判断するステップと、デジタル音声信号に高周波数成分が含まれているか否かに応じて異なる係数に基づき、デジタル音声信号の振幅を拡大するような補正値を生成するステップと、デジタル音声信号に補正値を加算するステップと、を実行させる音声処理プログラムも提供される。また、このプログラムは、記憶媒体から読みとられてコンピュータに取り込まれてもよいし、通信網１０６を介してコンピュータ２００に取り込まれてもよい。
【００９９】
（音声処理方法）
次に、上述した音声処理装置１００を用いてデジタル音声信号を分析し、その分析結果を用いてデジタル音声信号を補正する音声処理方法を説明する。
【０１００】
図１３、１４は、音声処理方法の全体的な流れを示したフローチャートである。ここでは、音声処理方法を大きく２つに分け、図１３を用いて、係数テーブルを選択する処理を説明し、図１４を用いて、その選択された係数テーブルに基づく補正処理を説明する。
【０１０１】
当該係数テーブルの選択処理が開始されると、まず、所定期間のカウント（図示せず）が開始される。次に、図１３に示すように、信号取得部１２０がデジタル音声信号を取得し（Ｓ３００のＹＥＳ）、極値特定部１２２が、信号取得部１２０が取得したデジタル音声信号の極値である極大値と極小値とを特定すると（Ｓ３０２のＹＥＳ）、極値特定部１２２は、任意の極値から次の極値までのサンプル数を計数して（Ｓ３０４）、極大値と極小値との差分である極値間差分値（極大差分値と極小差分値）を導出する（Ｓ３０６）。
【０１０２】
続いて、信号分析部１２４は、任意の極値から次の極値までのサンプル数がサンプル数閾値より少ないか否かを判断する（Ｓ３０８）。任意の極値から次の極値までのサンプル数がサンプル数閾値より少ない場合（Ｓ３０８のＹＥＳ）、信号分析部１２４は、極大値と極小値との差分である極値間差分値が極値レベル閾値を超えているか否かを判断する（Ｓ３１０）。極値間差分値が極値レベル閾値を超えている場合（Ｓ３１０のＹＥＳ）、デジタル音声信号に高周波数成分が含まれていると判断し、テーブル選択部１２６は、第２係数テーブル群１６８からデジタル信号のフォーマットに基づいて係数テーブルを選択する（Ｓ３１２）。したがって、第２係数テーブル群１６８から係数テーブルが選択された場合、所定期間の経過を待たずに当該係数テーブルの選択処理が終了する。
【０１０３】
信号取得部１２０がデジタル音声信号を取得していないとき（Ｓ３００のＮＯ）、極値特定部１２２が、信号取得部１２０が取得したデジタル音声信号の極値である極大値と極小値とを特定するまで（Ｓ３０２のＮＯ）、任意の極値から次の極値までのサンプル数がサンプル数閾値以上の場合（Ｓ３０８のＮＯ）、または、極値間差分値が極値レベル閾値以下の場合（Ｓ３１０のＮＯ）、テーブル選択部１２６は、所定期間が経過したか否かを判断する（Ｓ３１４）。所定期間が経過していなかった場合（Ｓ３１４のＮＯ）、信号取得ステップ（Ｓ３００）から繰り返す。所定期間が経過していた場合（Ｓ３１４のＹＥＳ）、テーブル選択部１２６は、第１係数テーブル群１６６からデジタル信号のフォーマットに基づいて係数テーブルを選択する（Ｓ３１６）。こうして、所定期間内にサンプル数と極値間差分値とが所定の条件を満たさなければ、第１係数テーブル群１６６から係数テーブルが選択されることとなる。
【０１０４】
第２係数テーブル群選択ステップ（Ｓ３１２）、または第１係数選択ステップ（Ｓ３１６）でテーブル選択部１２６が係数テーブルの選択を終えると、図１４に示す補正処理に移行する。
【０１０５】
図１４に示すように、補正処理では、信号取得部１２０がデジタル音声信号を取得すると（Ｓ３００のＹＥＳ）、極値特定部１２２が、信号取得部１２０が取得したデジタル音声信号の極値である極大値と極小値とを特定するまで（Ｓ３０２のＮＯ）、信号取得ステップ（Ｓ３００）を繰り返す。信号取得部１２０が取得したデジタル音声信号の極値である極大値と極小値とを特定すると（Ｓ３０２のＹＥＳ）、極値特定部１２２は、極値から極値までのサンプル数を計数する（Ｓ３０４）。なお、図１４におけるデジタル音声信号と図１３におけるデジタル音声信号は同様の信号である。
【０１０６】
そして、補正値生成部１３０は、第２係数テーブル群選択ステップ（Ｓ３１２）、または第１係数選択ステップ（Ｓ３１６）で、テーブル選択部１２６が選択した係数テーブルを用いて、デジタル音声信号のサンプル数に対応した１の係数を選択する（Ｓ３３０）。
【０１０７】
補正値生成部１３０は、デジタル音声信号の極大値と、その極大値サンプルの１サンプル前のサンプルの値との差分である極大差分値にテーブル選択部１２６が選択した係数テーブルの係数を乗算することでその極大値のサンプルに加算する補正値を生成すると共に、デジタル音声信号の極小値と、その極小値サンプルの１サンプル前のサンプルの値との差分である極小差分値にテーブル選択部１２６が選択した係数テーブルの係数を乗算することでその極小値のサンプルから減算する補正値を生成し（Ｓ３３２）、極大差分値に基づいて生成した補正値が極大値に加算されるように極大値サンプルに対応付け、極小差分値に基づいて生成した補正値が極小値から減算されるように極小値サンプルに対応付ける（Ｓ３３４）。
【０１０８】
続いて、補正値生成部１３０は、加算部１３４において、極大差分値から生成された補正値が、その補正値自体が対応付けられたデジタル音声信号の極大値に、極小差分値から生成された補正値が、その補正値が対応付けられたデジタル音声信号の極小値に、それぞれ同期するように補正値を配した補正信号を生成する（Ｓ３３６）。加算部１３４は、デジタル音声信号と補正信号とを加算し（Ｓ３３８）、信号出力部１３６は、補正信号が加算されたデジタル音声信号を出力し（Ｓ３４０）、信号取得ステップ（図１４に示すＳ３００）に戻る。
【０１０９】
以上説明した音声処理方法によっても、音質改善処理されたデジタル音声信号と通常のデジタル音声信号とを識別でき、それぞれに合わせた係数を用いて、補正処理を行うため、より原音に近いデジタル音声信号を生成可能となる。
【０１１０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１１１】
なお、本明細書の音声処理方法における各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明は、デジタル音声信号を分析し、その分析結果に応じてデジタル音声信号を処理する音声処理装置、音声処理方法および音声処理プログラムに利用することができる。
【符号の説明】
【０１１３】
１００  …音声処理装置
１２０  …信号取得部
１２４  …信号分析部
１２６  …テーブル選択部
１２８  …係数記憶部
１３０  …補正値生成部
１３４  …加算部
１３６  …第１変換部
１３８  …第２変換部
２００  …コンピュータ
【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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【図１４】
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