(57)【要約】【課題】ディジタル信号処理装置の信号処理内容の解析を困難にする。【解決手段】ディジタル信号処理装置１は、ディジタル信号処理部１０を含む。ディジタル信号処理部１０は、ディジタル入力信号データ列Ｘ［ｎ］に対して所定の信号処理を行って得られる出力信号データ列を出力するか、所定の信号処理によって得られる出力信号データ列とは異なるダミー信号データ列を出力するかを、ディジタル入力信号データ列Ｘ［ｎ］の信号特性に基づいて決定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディジタル入力信号データ列に対して所定の信号処理を行って得られる出力信号データ列を出力するか、前記出力信号データ列とは異なるダミー信号データ列を出力するかを、前記入力信号データ列の信号特性に基づいて決定する信号処理部を備える信号処理装置。
【請求項２】
前記信号処理部は、前記入力信号データ列が前記所定の信号処理のインパルス応答よりも短い時間幅を持つパルス信号であるとこを検知した場合に前記ダミー信号データ列を出力する、請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記パルス信号は１サンプル期間の最小パルス幅を持つ、請求項２に記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記パルス信号は、
値が実質的に同一である連続する前段の複数サンプルと、
前記前段の複数のサンプルとは値が実質的に異なり前記前段の複数のサンプルの後に時間的に連続する一つのサンプルと、
前記一つのサンプルとは値が実質的に異なり前記一つのサンプルの後に時間的に連続する後段の複数のサンプルと、
を含む、請求項２に記載の信号処理装置。
【請求項５】
前記信号処理部は、前記入力信号データ列が音響信号とは異なる異常信号であることを検知した場合に前記ダミー信号データ列を出力する、請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項６】
前記信号処理部は、前記入力信号が第１の周波数より大きな周波数成分を含むか否かに基づいて前記異常信号を検出する、請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項７】
前記第１の周波数は、前記信号処理装置の前段に配置されるローパスフィルタ又はバンドパスフィルタのカットオフ周波数に基づいて決定される、請求項６に記載の信号処理装置。
【請求項８】
前記所定の信号処理は、線形時不変なフィルタ処理を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の信号処理装置。
【請求項９】
前記ダミー信号データ列は前記入力信号データ列に依存しないデータ列である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の信号処理装置。
【請求項１０】
前記ダミー信号データ列は、前記所定の信号処理とは異なる信号処理を前記入力信号データ列に対して行って得られるデータ列である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の信号処理装置。
【請求項１１】
前記ダミー信号データ列は、無信号に相当するデータ列を含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の信号処理装置。
【請求項１２】
ディジタル入力信号データ列に対して所定の信号処理を行って得られる出力信号データ列を出力するか、前記出力信号データ列とは異なるダミー信号データ列を出力するかを、前記入力信号データ列の信号特性に基づいて決定すること、及び
前記決定に基づいて、前記出力信号データ列又は前記ダミー信号データ列を出力すること、
を備える信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディジタル信号処理に関し、特に、信号処理内容の解析を困難にする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータの普及・発展に伴い、ディジタル信号処理が広く用いられている。ディジタル信号処理には、一般的にマイクロプロセッサ、ディジタルシグナルプロセッサ等のコンピュータが用いられるが、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）によって信号処理アルゴリズムを実現することもできる。例えば、音響信号処理の分野では、コンサートホール等の音場を疑似的に再現するために、エコー生成、残響生成（リバーブレーション）、仮想サラウンド等のディジタル信号処理が行われる。この音響信号処理のように標本化および量子化された入力信号に対するディジタル信号処理を行うシステムは、「ディジタルフィルタ」と呼ばれている。ディジタルフィルタは、非再帰型フィルタ（Finite Impulse Response(FIR)フィルタ）若しくは再帰型フィルタ（Infinite Impulse Response(IIR)フィルタ）又はこれらの組み合わせによって実現される。
【０００３】
例えば、上述の残響処理の場合、コンサートホール等の実空間におけるインパルス応答を計測し、計測されたインパルス応答を再現するようフィルタ構成（ＩＩＲフィルタ及びＦＩＲフィルタの組み合わせ、タップ数等）およびフィルタ係数（タップ係数）を決定することで、実音場と同等の残響を入力信号に付加することが可能となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願の発明者は、音響機器等の製品に搭載されたディジタルフィルタのフィルタ構成やフィルタ係数等が競合者に解析されてしまい、容易に真似されてしまう問題があることを見出した。特に、ディジタル信号処理装置（ディジタルフィルタ）が線形時不変システムである場合、パルス入力に対する信号処理結果（つまりディジタルフィルタのインパルス応答）を観測することで、フィルタ構成及びフィルタ係数を容易に求めることができてしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様に係る信号処理装置は、ディジタル入力信号データ列に対して所定の信号処理を行って得られる出力信号データ列を出力するか、前記出力信号データ列とは異なるダミー信号データ列を出力するかを、前記入力信号データ列の信号特性に基づいて決定する信号処理部を含む。
【０００６】
本発明の第２の態様にかかる信号処理方法は、以下のステップ（ａ）及び（ｂ）を含む。
（ａ）ディジタル入力信号データ列に対して所定の信号処理を行って得られる出力信号データ列を出力するか、前記出力信号データ列とは異なるダミー信号データ列を出力するかを、前記入力信号データ列の信号特性に基づいて決定すること、及び
（ｂ）前記決定に基づいて、前記出力信号データ列又は前記ダミー信号データ列を出力すること。
【０００７】
上述した本発明の各態様によれば、入力信号データ列の信号特性に基づいて、所定の正しい信号処理結果を出力するか、ダミー信号を出力するかを変更できる。したがって、信号処理内容の解析を目的とする意図的なデータ列が信号処理装置に入力された場合に、ダミー信号を出力することができる。
【発明の効果】
【０００８】
上述した本発明の各態様によれば、ディジタル信号処理装置の信号処理内容の解析を困難にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る信号処理装置のブロック図である。
【図２】図１に示した信号処理装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図３】（ａ）〜（ｆ）は、いずれも異常信号の具体例を示す図である。
【図４】図１の信号処理装置の適用例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下では、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、重複説明は必要に応じて省略される。
【００１１】
本発明の実施の形態にかかる信号処理装置１の構成を図１に示す。ディジタル信号処理部１０は、ディジタル入力信号データ列Ｘ［ｎ］に対する所定の信号処理を行う。信号処理後のデータ列は、出力信号データ列Ｙ［ｎ］として出力される。所定の信号処理の内容は、特に限定されるものではない。例えば、入力信号データ列Ｘ［ｎ］が音響信号とし、信号処理部１０は、エコー生成、残響生成、仮想サラウンド等のフィルタ処理をデータ列Ｘ［ｎ］に対して行ってもよい。これらのフィルタ処理は、ＦＩＲフィルタ若しくはＩＩＲフィルタ又はこれらの組み合わせにより実現できる。
【００１２】
さらに、ディジタル信号処理部１０は、入力信号判定部１１を含む。入力信号判定部１１は、入力信号データ列Ｘ［ｎ］の信号特性に基づき、データ列Ｘ［ｎ］が異常信号であるかを判定する。データ列Ｘ［ｎ］が異常信号であると判定された場合、信号処理部１０は、所定の信号処理を行った結果とは異なるダミー信号データ列を出力信号データ列Ｙ［ｎ］として出力する。
【００１３】
入力信号判定部１１は、信号処理部１０による所定の信号処理（つまり、フィルタ構造及びフィルタ係数）の解析・推定を目的とした入力信号を異常信号として検知すればよい。このような解析目的の信号は、一般的に、自然界では起こり得ない不自然な信号波形を持つ。異常信号の具体例については後述する。
【００１４】
信号処理部１０によって行われる所定の信号処理内容の推定を困難にするため、ダミー信号データ列は、例えば、入力信号データ列Ｘ［ｎ］に依存しないデータ列とすればよい。また、ダミー信号データ列は、所定の信号処理とは異なる信号処理をデータ列Ｘ［ｎ］に施した結果でもよい。また、ダミー信号データ列は、無信号に相当するデータ列（例えばゼロ連続）でもよい。
【００１５】
信号処理部１０は、所定の信号処理（フィルタ処理）に対応する演算アルゴリズム及び入力信号判定処理をＡＳＩＣ、マイクロプロセッサ、ディジタルシグナルプロセッサ等のプロセッサに実行させることによって実現すればよい。また、信号処理部１０は複数のプロセッサの組み合わせにより実現してもよい。
【００１６】
図２は、信号処理部１０の動作の具体例を示すフローチャートである。ステップＳ１１では、入力信号判定部１１が入力信号データ列Ｘ［ｎ］を観測する。入力信号データ列Ｘ［ｎ］が異常信号でなければ（ステップＳ１２でＮＯ）、信号処理部１０は、データ列Ｘ［ｎ］
に対して所定の（通常の）信号処理を行い、処理後のデータ列Ｙ［ｎ］を出力する（ステップＳ１３）。一方、入力信号判定部１１が異常信号を検出した場合（ステップＳ１２でＹＥＳ）、信号処理部１０は、ダミー信号データ列を出力するか、データ列Ｙ［ｎ］の出力を停止する（ステップＳ１４）。
【００１７】
図２のフローチャートでは、入力信号データ列Ｘ［ｎ］に対する所定の信号処理に先立って、異常信号であるか否かの判定を実行する例を示した。この場合、信号処理部１０は、異常信号判定に必要な複数のサンプルをメモリ（不図示）から読出して判定を行い、その後に通常の信号処理を実行すればよい。例えば、異常信号判定は、入力信号データ列Ｘ［ｎ］の連続する３サンプル単位で繰り返し行えばよい。なお、メモリ（不図示）は、信号処理装置１内に配置されてもよいし、装置１の外部に配置されてもよい。
【００１８】
図２の手順に替えて、信号処理部１０は、所定の信号処理を行った後に異常信号であるか否かの判定を行い、異常信号でない場合に正常な信号処理結果を出力し、異常信号と判定した場合に正常な信号処理結果に替えてダミー信号データを出力するよう構成してもよい。また、信号処理部１０は、所定の信号処理と異常信号判定処理とを別々のプロセッサ又は１つのプロセッサ内の別々の演算ユニットに振り分けることによって、これら２つの処理を並行して実行してもよい。
【００１９】
以下では、入力信号判定部１１が検出する異常信号の具体例について説明する。図３（ａ）〜（ｆ）は、それぞれ異常信号の具体例を示している。図３（ａ）〜（ｅ）は、パルス信号を示している。図３（ａ）のパルス信号は、Ｘ［ｋ］の１サンプルだけ値を持ち、ｘ「ｋ」の前後には値ゼロのサンプルが連続している。本明細書では図３（ａ）に示す最小パルス幅（つまり、１サンプル期間）のパルス信号を「インパルス信号」と呼ぶ。インパルス信号をディジタルフィルタに入力すれば、ディジタルフィルタのインパルス応答を容易に取得可能であるため、フィルタ構成及びフィルタ係数が容易に推定されてしまう。よって、図３（ａ）のインパルス信号を異常信号として検知することで、インパルス応答の取得を防止できる。図３（ａ）のパルス信号を検出するためには、例えば、入力信号判定部１１において連続する３サンプル単位で入力信号データ列を監視し、３つのサンプル値がゼロ、非ゼロ、ゼロの順であった場合に異常信号と判定すればよい。処理遅延が許容される場合には、判定精度の向上のために、さらに多くのサンプル数を異常信号の判定のために使用してもよい。
【００２０】
図３（ｂ）の信号は、インパルス波形が離散的に表れるパルス信号である。隣接するパルス間の間隔（Ｔ１）をディジタルフィルタの応答時間に比べて長く設定すれば、図３（ａ）のインパルス信号と同等に、図３（ｂ）の信号をディジタルフィルタに入力することによっても、ディジタルフィルタのインパルス応答を容易に取得できる。よって、図３（ｂ）の信号を異常信号として検知することで、インパルス応答の取得を防止できる。
【００２１】
図３（ｃ）の信号は、図３（ａ）のインパルス信号波形に直流オフセットを加えたものである。この信号を用いても、ディジタルフィルタの出力信号からオフセット分を除去することで、ディジタルフィルタのインパルス応答を容易に取得できる。よって、図３（ｃ）の信号を異常信号として検知することで、インパルス応答の取得を防止できる。
【００２２】
図３（ｄ）の信号は、図３（ａ）のインパルス信号波形の前側と後ろ側に異なる大きさの直流オフセットを加えたものである。この信号を用いても、ディジタルフィルタの出力信号からオフセット分を除去することで、ディジタルフィルタのインパルス応答を容易に取得できる。よって、図３（ｄ）の信号を異常信号として検知することで、インパルス応答の取得を防止できる。
【００２３】
図３（ｅ）は、複数サンプル分のパルス幅を持つパルス信号を示している。ディジタルフィルタが線形時不変システムである場合、パルス幅Ｌ（Ｌは正の整数）のパルス信号を入力して得られるフィルタ出力とパルス幅Ｌ−１のパルス信号を入力して得られるフィルタ出力との差分を解析することで、ディジタルフィルタのインパルス応答を取得可能である。よって、図３（ｅ）の信号を異常信号として検知することで、インパルス応答の取得を防止できる。
【００２４】
図３（ｆ）は、サンプルＸ［ｋ］を境に信号値がステップ状に変化するステップ信号を示している。このような波形も自然界では起こり得ない波形であり、信号値が同一の期間が継続することでフィルタ構成の解析に寄与し得る。よって、図３（ｆ）の信号を異常信号として検知することで、インパルス応答の取得を防止できる。
【００２５】
入力信号判定部１１は、図３（ａ）〜（ｆ）等を含む複数の信号を異常信号として検出してもよいし、１つの信号のみを異常信号として検出してもよい。１つの信号のみを異常信号として検出する場合、入力信号判定部１０は、図３（ａ）〜（ｄ）のインパルス信号波形を検出するとよい。インパルス信号に対するフィルタ出力は、フィルタのインパルス応答を最も如実に表しており、フィルタ構成の解析に最も有効であるためである。
【００２６】
図３（ａ）〜（ｆ）では、入力信号データ列Ｘ［ｎ］の時間的な信号特性（つまり時間波形）に着目して異常信号を検出する例を示した。入力信号判定部１１は、時間的な信号特性に替えて又はこれと組み合わせ、入力信号データ列Ｘ［ｎ］の周波数領域での信号特性に着目して異常信号を検出してもよい。具体的に述べると、入力信号判定部１１は、入力信号データ列Ｘ［ｎ］に対して任意の時間窓を適用してＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）を実行し、データ列Ｘ［ｎ］の周波数解析を行えばよい。そして、入力データ列Ｘ［ｎ］が異常な高周波数成分を含む場合に、当該データ列を異常信号として検出すればよい。
【００２７】
図４は、本実施の形態にかかる信号処理装置１の利用形態の一例を示す図である。図４の例では、信号処理装置１の前段にローパスフィルタ（ＬＰＦ：Low Pass Filter）２０及びＡ／Ｄコンバータ２１が配置されている。音響信号等のアナログ入力信号Ｘ［ｔ］はＬＰＦ２０によって帯域制限される。なお、ＬＰＦ２０に替えてバンドパスフィルタを用いてもよい。Ａ／Ｄコンバータ２１は、帯域制限後のアナログ信号Ｘ［ｔ］の標本化及び量子化を行うことにより、ディジタル入力信号データ列Ｘ［ｎ］を生成する。つまり、通常、入力信号データ列Ｘ［ｎ］は、ＬＰＦ２０のカットオフ周波数Ｆｃより高周波成分を含まない。これに対して、信号処理部１０の解析を目的とする場合、図３（ａ）〜（ｆ）に示したような高周波成分を含む波形がＬＰＦ２０を介さずに信号処理部１０に入力される。したがって、入力信号判定部１０は、入力信号データ列Ｘ［ｎ］がＬＰＦ２０のカットオフ周波数Ｆｃより高周波側に主要な成分を含むか否かによって、異常信号を検出すればよい。
【００２８】
なお、上述した入力信号データ列Ｘ［ｎ］が音響信号である場合について言及したが、これに限定されないことは勿論である。例えば、データ列Ｘ［ｎ］は、マイクロホンにより取得される音声信号、ＣＣＤ（Charge Coupled Device Image Sensor）イメージセンサ又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等によって取得される画像信号であってもよい。
【００２９】
さらに、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、既に述べた本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００３０】
１  信号処理装置
１０  ディジタル信号処理部
１１  入力信号判定部
２０  ローパスフィルタ
２１  Ａ／Ｄコンバータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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