(57)【要約】【課題】オーディオ再生装置１０において、デジタルオーディオ信号のゼロクロス関連処理を実施する場合に、ディスクの再生一時停止中等に、直流オフセット等のために、該デジタルオーディオ信号が振幅０の対応値にならず、かつゼロクロスが起きないときにも、該ゼロクロス関連処理を適切に実施できるようにする。【解決手段】デジタルオーディオ音源１１からのデジタルオーディオ信号に対し、そのサンプリング時刻が到来するごとに、今回のサンプリングデータと前回のサンプリングデータとを対比し（Ｓ４１）、等しければ、カウンタを１だけインクリメントし（Ｓ４４）、相違していれば、カウンタをクリアして（Ｓ４２）、無音検出フラグを無効にする（Ｓ４３）。カウンタの値がＮ以上になると（Ｓ４５正）、無音入力期間であるとして、無音検出フラグを有効にする（Ｓ４６）。ゼロクロス関連処理は無音検出フラグの状態に基づき実行する。【選択図】図３
2011015360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタルオーディオ信号が、振幅０の対応値を通過するゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段、
前記デジタルオーディオ信号が所定時間以上、ほぼ不変である場合には、前記デジタルオーディオ信号は無音信号であると認定する無音入力認定手段、及び
無音信号の認定に基づきゼロクロス関連処理を実行するゼロクロス関連処理実行手段、
を備えることを特徴とするデジタルオーディオ信号処理装置。
【請求項２】
前記ゼロクロス関連処理は、ゼロクロスの計数に基づき前記デジタルオーディオ信号の基本周波数を算出する処理を含み、
前記ゼロクロス関連処理実行手段は、前記デジタルオーディオ信号が無音信号であると認定された期間は、前記デジタルオーディオ信号の基本周波数を０とすることを特徴とする請求項１記載のデジタルオーディオ信号処理装置。
【請求項３】
前記デジタルオーディオ信号を入力されてそれを処理して出力するイコライザを備え、
前記ゼロクロス関連処理は、基本周波数に基づき前記イコライザにおける周波数−出力レベル特性を調整する処理を含むことを特徴とする請求項２記載のデジタルオーディオ信号処理装置。
【請求項４】
デジタルオーディオ信号が、振幅０の対応値を通過するゼロクロスを検出するゼロクロス検出ステップ、
前記デジタルオーディオ信号が所定時間以上、ほぼ不変である場合には、前記デジタルオーディオ信号は無音信号であると認定する無音入力認定ステップ、及び
無音信号の認定に基づきゼロクロス関連処理を実行するゼロクロス関連処理実行ステップ、
を備えることを特徴とするデジタルオーディオ信号処理方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のデジタルオーディオ信号処理装置の各手段としてコンピュータを機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルオーディオ信号のゼロクロス関連処理を実施するデジタルオーディオ信号処理装置、方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルオーディオ信号が振幅０の対応値を通過するゼロクロスの検出は、例えばデジタルオーディオ信号のピッチ、すなわちデジタルオーディオ信号の基本周波数を測定する際に行われる。
【０００３】
特許文献１は、音量調整時の異音抑制のために、デジタルオーディオ信号のゼロクロスを検出し、デジタルオーディオ信号を増幅する乗算器における乗算係数をゼロクロスに同期して変更することを開示する（特許文献１の図１のゼロクロス検出処理部、係数更新処理部及び乗算器並びに図３のＳ５正→Ｓ６）。特許文献１は、また、ユーザの音量調整操作に対する増幅制御の遅れを回避するために、ゼロクロスが所定時間以上、起きない場合には、ゼロクロスに関係なく、乗算器における乗算係数を変更することを開示する（特許文献１の図３のＳ９→Ｓ１０正→Ｓ６）。
【０００４】
特許文献２は、デジタルオーディオ信号のゼロクロスと共にデジタルオーディオ信号の単調減少／増加点を検出し、デジタルオーディオ信号のゼロクロスとデジタルオーディオ信号の単調減少／増加点との両方に同期して乗算器の利得係数を変更すること（特許文献２の段落００２８及び図２）、及びデジタルオーディオ信号のゼロクロスに同期した乗算器の利得係数の変更における該利得係数と、デジタルオーディオ信号の単調減少／増加点に同期した乗算器の利得係数の変更における該利得係数とを異ならせることを開示する（特許文献２の段落００３０及び図３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２９８４３１号公報
【特許文献２】特開２００７−２７４４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＣＤ−ＤＡディスク等の再生の一時停止中やディスク排出中などのように、無音入力期間では、デジタルオーディオ信号は、振幅０に対応する値になるはずであるが、製造誤差や直流オフセット等のために、振幅０に対応する値とは別の値になったまま、ゼロクロスしないことがある。特許文献１の利得可変装置のように、ゼロクロスが検出されないまま、所定時間が経過した場合には、ゼロクロスが起きたことにすると、デジタルオーディオ信号の基本周波数をゼロクロスの個数により測定する場合には、間違った基本周波数が算出されてしまう。
【０００７】
特許文献２は、デジタルオーディオ信号の単調減少／増加点を検出することを開示するものの、デジタルオーディオ信号が、振幅０の対応値以外の値になったまま、ゼロクロスしない場合の具体的対策については言及していない。
【０００８】
本発明の目的は、デジタルオーディオ信号のゼロクロス関連処理を実施する場合に、ディスクの再生一時停止中等に該デジタルオーディオ信号が、振幅０の対応値以外の値になったまま、ゼロクロスしない場合にも、該ゼロクロス関連処理が不適切にならないようにするデジタルオーディオ信号処理装置、方法及びプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、入力されるデジタルオーディオ信号が不変のまま所定時間以上、経過すると、無音入力期間と認定し、ゼロクロス関連処理を無音入力期間に適合させる。
【００１０】
本発明のデジタルオーディオ信号処理装置は次のものを備える。
デジタルオーディオ信号が、振幅０の対応値を通過するゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段、
前記デジタルオーディオ信号が所定時間以上、ほぼ不変である場合には、前記デジタルオーディオ信号は無音信号であると認定する無音入力認定手段、及び
無音信号の認定に基づきゼロクロス関連処理を実行するゼロクロス関連処理実行手段。
【００１１】
本発明のデジタルオーディオ信号処理方法は次のステップを備える。
デジタルオーディオ信号が、振幅０の対応値を通過するゼロクロスを検出するゼロクロス検出ステップ、
前記デジタルオーディオ信号が所定時間以上、ほぼ不変である場合には、前記デジタルオーディオ信号は無音信号であると認定する無音入力認定ステップ、及び
無音信号の認定に基づきゼロクロス関連処理を実行するゼロクロス関連処理実行ステップ。
【００１２】
本発明のプログラムは、前述のデジタルオーディオ信号処理装置の各手段としてコンピュータを機能させる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、入力されるデジタルオーディオ信号が不変のまま所定時間以上、経過すると、無音入力期間であると認定し、ゼロクロス関連処理を無音入力期間に適合させる結果、無音入力期間のゼロクロス関連処理を適切化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】オーディオ再生装置の主要部ブロック図である。
【図２】デジタルフィルタ処理部が入力デジタルオーディオ信号に対してその増幅を行う場合に選択可能とする複数の増幅パターンを示す図である。
【図３】無音入力期間検出方法のフローチャートである。
【図４】フィルタ係数更新方法のフローチャートである。
【図５】デジタルオーディオ信号処理装置の機能ブロック図である。
【図６】デジタルオーディオ信号処理方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１はオーディオ再生装置１０の主要部ブロック図である。オーディオ再生装置１０は、オーディオ信号の流れ順に、デジタルオーディオ音源１１、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）１２、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換器１３、増幅器１４及びスピーカ１５を備える。
【００１６】
デジタルオーディオ音源１１は例えばＣＤドライブ等であり、デジタルオーディオ音源１１から出力されるデジタルオーディオ信号は、ＣＤ−ＤＡ２１から読み出した楽曲データより生成されたものである。該デジタルオーディオ信号はデジタルオーディオ音源１１からＤＳＰ１２へ送られる。
【００１７】
デジタルオーディオ音源１１におけるデジタルオーディオ信号は、実際は、左右のチャネルのデジタルオーディオ信号が別々になっている。したがって、ＤＳＰ１２、Ｄ／Ａ変換器１３、増幅器１４及びスピーカ１５におけるオーディオ信号の処理は左右のチャネルのオーディオ信号のそれぞれに対して別々に実行される。オーディオ再生装置１０におけるオーディオ信号の処理は、左右のチャネルのオーディオ信号に共通であるので、一方のチャネルのみについて説明する。なお、通常、左右一方のチャネルのデジタルオーディオ信号が無音信号であれば、他方のチャネルのデジタルオーディオ信号も無音信号となっているので、無音入力期間の検出は左右一方のチャネルのみ実施して、他方のチャネルについては省略することができる。デジタルオーディオ信号のゼロクロスについては、左右チャネルのゼロクロスの時点がずれているのが通常である。
【００１８】
ＤＳＰ１２についての説明は後述して、Ｄ／Ａ変換器１３以降について先に説明する。Ｄ／Ａ変換器１３は、ＤＳＰ１２から入力されるデジタルオーディオ信号をアナログ信号へ変換し、増幅器１４へ出力する。増幅器１４は、そのアナログのオーディオ信号を増幅して、スピーカ１５へ出力する。スピーカ１５は、増幅器１４からのアナログのオーディオ信号をオーディオへ変換して、出力する。
【００１９】
ＤＳＰ１２は、デジタルフィルタ処理部２５、ゼロクロス検出部２６、無音検出部２７、係数更新処理部２８及び更新係数格納メモリー２９を備える。デジタルフィルタ処理部２５は、イコライザとして作動し、デジタルオーディオ音源１１から入力されるデジタルオーディオ信号に対し、選択した増幅パターンで増幅して、Ｄ／Ａ変換器１３へ出力する。
【００２０】
図２はデジタルフィルタ処理部２５が入力デジタルオーディオ信号に対してその増幅を行う場合に選択可能とする複数の増幅パターンを示している。図２において横軸及び縦軸はそれぞれ周波数及び出力信号レベルを示している。増幅パターンは、その特性を周波数−出力信号レベルの関係により規定されている。デジタルフィルタ処理部２５は、選択した増幅パターンに基づき入力デジタルオーディオ信号の各周波数成分に対する増幅率、すなわち出力信号レベルを変更する。
【００２１】
どの増幅パターンにおいても、周波数がほぼ５０００Ｈｚの近辺の入力周波数成分に対する増幅率がピークになるように、その両側から盛り上がっている。図２の右横にＦｉｌｔｅｒ１［数値］が記載されているが、各増幅パターンは［数値］の数値により指定され、該数値が大きいほど、各周波数における図２において上側の増幅パターンが指定される。
【００２２】
ゼロクロス検出部２６は、デジタルオーディオ音源１１からのデジタルオーディオ信号のゼロクロスを検出する。具体的には、例えば、入力されてくるデジタルオーディオ信号について、前回のサンプリング時のデジタル値Ｄａと今回のサンプリング時のデジタル値Ｄｂとを対比し、Ｄａ×Ｄｂ＜０であれば、すなわち、ＤａとＤｂとの符号が相互に反対であれば、今回のサンプリング時がゼロクロスの発生時点と判断する。Ｄｂ＝０である場合は、Ｄａを前回のサンプリングのデジタル値として保持しつつ、今回のＤｂは捨て、次のサンプリングを待つ。そして、次のサンプリング時を今回のサンプリング時として、Ｄａ×Ｄｂ＜０であるか否か等の今回のサンプリング時の処理を繰り返す。
【００２３】
無音検出部２７は、デジタルオーディオ音源１１からのデジタルオーディオ信号が無音信号である無音入力期間を検出する。具体的な検出の仕方は、後述の無音入力期間検出方法４０（図３）において詳説する。係数更新処理部２８は、更新係数を格納する更新係数格納メモリー２９を備える。更新係数格納メモリー２９における更新係数は、図２の右横のＦｉｌｔｅｒ１［数値］の数値に一致する。係数更新処理部２８は、ゼロクロス検出部２６及び無音検出部２７からの入力に基づき入力デジタルオーディオ信号についての基本周波数を検出し、該基本周波数に基づき更新係数格納メモリー２９から該当の係数を読み出し、それをデジタルフィルタ処理部２５へ通知する。デジタルフィルタ処理部２５は、保持していた係数を係数更新処理部２８からの係数に更新し、該係数に対応する増幅パターンで入力デジタルオーディオ信号を増幅して、出力する。
【００２４】
図３は無音入力期間検出方法４０のフローチャートである。無音入力期間検出方法４０はデジタルオーディオ音源１１からのデジタルオーディオ信号についてのサンプリング時刻が到来するごとに無音検出部２７において実行される。Ｓ４１では、デジタルオーディオ音源１１からのデジタルオーディオ信号についての現在のデータと１サンプル前のデータとを対比し、すなわちデジタルオーディオ音源１１についての今回のサンプリングデータと前回のサンプリングデータとを対比し、相違していれば、すなわちデジタルオーディオ信号の値が変化していれば、Ｓ４２へ進み、同一であれば、すなわちデジタルオーディオ信号の値が変化していなければ、Ｓ４４へ進む。
【００２５】
デジタルオーディオ音源１１のＣＤプレーヤにおける再生停止中やＣＤ排出中では、ＤＳＰ１２がデジタルオーディオ音源１１から入力されるデジタルオーディオ信号は無音信号となっている。デジタルオーディオ信号が無音信号である場合は、デジタルオーディオ信号の値は、振幅０に対応する値になるはずであるが、製造誤差や直流オフセット等のために、振幅０に対応する値とは別の値になるとともに、デジタルオーディオ信号がゼロクロスしないことがある。しかしながら、デジタルオーディオ信号が無音信号である期間は、製造誤差や直流オフセット等に関係なく、デジタルオーディオ信号の値は不変に維持される。Ｓ４１は、この事実を踏まえて、今回のサンプリング時刻はデジタルオーディオ信号が無音信号である期間であるか否かを判定するものである。
【００２６】
Ｓ４２では、カウンタをリセットする。該カウンタは、無音信号としてのデジタルオーディオ信号が入力され続ける経過時間を計測し、該カウンタの１単位は１サンプリング間隔の時間に対応する。Ｓ４３では、無音検出フラグを無効にする。無音検出フラグが無効であることは、無音検出部２７が、現在はデジタルオーディオ音源１１からのデジタルオーディオ信号が無音信号となっていないと判断したことを意味する。Ｓ４３の実施後、Ｓ４５へ進む。Ｓ４４では、カウンタの内容を１だけインクリメントする。Ｓ４４の後、Ｓ４５へ進む。
【００２７】
Ｓ４５では、カウンタの値とＮとを対比し、カウンタの値≧Ｎであれば、Ｓ４６へ進み、カウンタの値＜Ｎであれば、無音入力期間検出方法４０を直ちに終了する。カウンタの値≧Ｎは、デジタルオーディオ音源１１からのデジタルオーディオ信号の値が、Ｎに対応する所定時間以上、不変となっていることを意味する。Ｎの値は用途により調整される。Ｓ４６では、無音検出フラグを有効にする。無音検出フラグが有効であることは、無音検出部２７が、現在はデジタルオーディオ音源１１からのデジタルオーディオ信号が無音信号となっている期間に属していると判断したことを意味する。
【００２８】
図４はフィルタ係数更新方法５５のフローチャートである。フィルタ係数更新方法５５はデジタルオーディオ音源１１からのデジタルオーディオ信号についてのサンプリング時刻が到来するごとに係数更新処理部２８において実行される。Ｓ５６では、無音検出フラグの状態を判定し、無音検出フラグが無効になっていれば、Ｓ５７へ進み、無音検出フラグが有効になっていれば、Ｓ５８へ進む。Ｓ５７では、ゼロクロス検出部２６からのゼロクロス検出を用いた係数選択処理を行い、Ｓ５７の実行後、Ｓ５９へ進む。Ｓ５８では、無音用係数選択処理を実施する。Ｓ５８の実行後、Ｓ５９へ進む。
【００２９】
Ｓ５７におけるゼロクロス検出を用いた係数選択処理の一例は、デジタルオーディオ音源１１からＤＳＰ１２へ入力されるデジタルオーディオ信号のピッチ、すなわち基本周波数を単位時間当たりのゼロクロスの計数に基づき検出することである。Ｓ５８における無音用係数選択処理の一例はデジタルオーディオ音源１１からＤＳＰ１２へ入力されるデジタルオーディオ信号の基本周波数を０にすること、すなわち無音とすることである。
【００３０】
Ｓ５９では、Ｓ５７，Ｓ５８で選択した係数を更新係数格納メモリー２９より取得する。Ｓ６０では、Ｓ５９で取得した係数をデジタルフィルタ処理部２５へ出力する。
【００３１】
例えば、基本周波数が５００Ｈｚである場合、その倍音としての１０００Ｈｚの音をデジタルフィルタ処理部２５において付加したり、該倍音の増幅率を上げで、ユーザに聞き易くするのが便宜である。フィルタ係数更新方法５５の実行により、デジタルフィルタ処理部２５における増幅パターンが、入力デジタルオーディオ信号の基本周波数に対応したものとされて、スピーカ１５からの出力音を改善することができる。デジタルフィルタ処理部２５は、好適な増幅パターンの選択処理の他に、倍音の追加を適宜、行うこともする。
【００３２】
図５はデジタルオーディオ信号処理装置７０の機能ブロック図である。前述のオーディオ再生装置１０はデジタルオーディオ信号処理装置７０の一例である。デジタルオーディオ信号処理装置７０はＤＡＰ（Digital Audio Player）であってもよい。デジタルオーディオ信号処理装置７０は据置型、携帯型又は車載型である。デジタルオーディオ信号処理装置７０は、ゼロクロス検出手段７１、無音入力認定手段７２及びゼロクロス関連処理実行手段７３を備える。
【００３３】
ゼロクロス検出手段７１は、デジタルオーディオ信号が、振幅０の対応値を通過するゼロクロスを検出する。無音入力認定手段７２は、デジタルオーディオ信号が所定時間以上、ほぼ不変である場合には、デジタルオーディオ信号は無音信号であると認定する。ゼロクロス関連処理実行手段７３は、無音信号の認定に基づきゼロクロス関連処理を実行する。
【００３４】
ゼロクロス検出手段７１、無音入力認定手段７２及びゼロクロス関連処理実行手段７３は、デジタルオーディオ信号処理装置７０のゼロクロス検出部２６、無音検出部２７及び係数更新処理部２８にそれぞれ対応している。前述のオーディオ再生装置１０における無音入力期間検出方法４０のＳ４１，Ｓ４４では、入力中のデジタルオーディオ音源１１についての今回のサンプリングデータと前回のサンプリングデータとが完全一致している場合だけ、現在は無音入力期間であると認定している。これに対し、無音入力認定手段７２では、デジタルオーディオ信号が所定時間以上、ほぼ不変である場合に、現在は無音入力期間であると認定し、すなわち、デジタルオーディオ信号が完全に不変である場合だけでなく、許容値内の変動であれば、変動があっても、現在が無音入力期間であると認定するようにしている。このような変動はノイズ等により起き得る。特に、デジタルオーディオ信号のビット数が大きい場合には、そのＬＳＢの１程度の変動が無音入力期間に起こることがある。
【００３５】
ゼロクロス関連処理は、例えばゼロクロスの計数に基づきデジタルオーディオ信号の基本周波数を算出する処理を含む。この場合、ゼロクロス関連処理実行手段７３は、デジタルオーディオ信号が無音信号であると認定された期間は、デジタルオーディオ信号の基本周波数を０とする。
【００３６】
デジタルオーディオ信号処理装置７０は、デジタルオーディオ信号を入力されてそれを処理して出力するイコライザ７５を備えることができる。この場合、ゼロクロス関連処理は、基本周波数に基づきイコライザ７５における周波数−出力レベル特性を調整する処理を含む。なお、イコライザ７５の具体例はデジタルフィルタ処理部２５（図１）である。
【００３７】
こうして、デジタルオーディオ信号処理装置７０では、入力されるデジタルオーディオ信号が所定時間以上、ほぼ不変である場合には、該デジタルオーディオ信号は無音信号であると認定し、ゼロクロス関連処理を無音入力期間のものに切替える結果、無音入力期間におけるゼロクロス関連処理を適正化することができる。
【００３８】
図６はデジタルオーディオ信号処理方法８０のフローチャートである。デジタルオーディオ信号処理方法８０はデジタルオーディオ信号処理装置７０（図５）に適用される。
【００３９】
Ｓ８１では、デジタルオーディオ信号が、振幅０の対応値を通過するゼロクロスを検出する。Ｓ８２では、デジタルオーディオ信号が所定時間以上、ほぼ不変であるか否かを判定し、判定が正であれば、Ｓ８３へ進み、否であれば、デジタルオーディオ信号処理方法８０を終了する。Ｓ８３では、デジタルオーディオ信号は無音信号であると認定する。Ｓ８４では、無音信号の認定に基づきゼロクロス関連処理を実行する。
【００４０】
Ｓ８１，Ｓ８４の処理はデジタルオーディオ信号処理装置７０のゼロクロス検出手段７１及びゼロクロス関連処理実行手段７３の機能にそれぞれ対応している。Ｓ８２，Ｓ８３の処理はデジタルオーディオ信号処理装置７０の無音入力認定手段７２のの機能に対応する。デジタルオーディオ信号処理装置７０の各手段について前述した具体的態様は、デジタルオーディオ信号処理方法８０において対応するステップの具体的態様としても適用可能である。デジタルオーディオ信号処理方法８０には、イコライザ７５に対応するステップを追加可能である。追加ステップはＳ８４の後に挿入することができる。
【００４１】
本発明を適用したプログラムは、コンピュータをデジタルオーディオ信号処理装置７０の各手段として機能させる。本発明を適用した別のプログラムはデジタルオーディオ信号処理方法８０の各ステップをコンピュータに実行させる。
【００４２】
本明細書は様々な範囲及びレベルの発明を開示している。それら発明は、本明細書で説明した様々な技術的範囲及び具体的レベルの各装置及び各方法だけでなく、拡張ないし一般化の範囲で、各装置及び各方法から独立の作用、効果を奏する１つ又は複数の要素を抽出したものや、１つ又は複数の要素を拡張ないし一般化の範囲で変更したものや、さらに、各装置間及び各方法間で１つ又は複数の要素の組合せを入れ換えたものを含む。
【符号の説明】
【００４３】
７０：デジタルオーディオ信号処理装置、７１：ゼロクロス検出手段、７２：無音入力認定手段、７３：ゼロクロス関連処理実行手段、７５：イコライザ、８０：デジタルオーディオ信号処理方法。
【図１】
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【図２】
2011015360.tif 000004
【図３】
2011015360.tif 000005
【図４】
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【図５】
2011015360.tif 000007
【図６】
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