(57)【要約】【課題】音源より出力される音源信号の信号レベルに依存することなく、音源信号における所定の周波数帯域の補完を行うことができ、特に、スピーカの再生能力以下の低域音における音響効果を、スピーカで再生可能な音域において再現すること。【解決手段】音源信号補完装置は、所定の周波数間隔のインパルス列からなる信号を生成するパルス生成手段４１と、パルス生成手段４１により生成された信号のインパルス列の信号レベルを周波数帯域に応じて調整してマルチキャリア信号Ｉ２を生成する第１フィルタ手段４３と、音源手段より出力される音源信号に対して、マルチキャリア信号Ｉ２を乗算することにより第１補完信号を生成する第１乗算手段とを備える。【選択図】図３
2011151698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周波数間隔のインパルス列からなる信号を生成するパルス生成手段と、
該パルス生成手段により生成された前記信号のインパルス列の信号レベルを周波数帯域に応じて調整してマルチキャリア信号を生成する第１フィルタ手段と、
音源手段より出力される音源信号に対して、前記マルチキャリア信号を乗算することにより第１補完信号を生成する第１乗算手段と
を備えることを特徴とする音源信号補完装置。
【請求項２】
前記音源手段より出力される音源信号に対して、所定の周波数帯域の信号出力を抽出することによりフィルタリング処理を行う第２フィルタ手段を備え、
前記第１乗算手段は、該第２フィルタ手段によりフィルタ処理が行われた音源信号に対して、前記マルチキャリア信号を乗算すること
を特徴とする請求項１に記載の音源信号補完装置。
【請求項３】
前記第２フィルタ手段は、前記音源信号を出力するためのスピーカにおける再生可能な周波数帯域以下の信号出力が抽出されるようにして前記フィルタリング処理を行うこと
を特徴とする請求項２に記載の音源信号補完装置。
【請求項４】
前記音源信号に基づいて、０度位相の音源信号Ｉ１と９０度位相の音源信号Ｑ１とを生成する第１位相手段と、
前記マルチキャリア信号に基づいて、０度位相のマルチキャリア信号Ｉ２と９０度位相のマルチキャリア信号Ｑ２とを生成する第２位相手段と、
前記音源信号Ｑ１に対して前記マルチキャリア信号Ｑ２を乗算することにより第２補完信号を生成する第２乗算手段と、
該第２乗算手段により生成された前記第２補完信号の位相反転を行う位相反転手段と、
前記音源信号Ｉ１に対して前記マルチキャリア信号Ｉ２を乗算させることにより前記第１乗算手段において生成された第１補完信号に対して、前記位相反転手段により位相反転された第２補完信号を加算することにより補完信号を生成する加算手段と
を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の音源信号補完装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は音源信号補完装置に関し、より詳細には、音源部より出力された音源信号に対して所定の周波数帯域における補完処理を行うことが可能な音源信号補完装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、スピーカにおいて再生可能な周波数帯域は、音源より出力される信号（以下、音源信号とする）の周波数帯域よりも狭いことが多い。このため、音源信号をスピーカにおいて忠実に再生させるためには、再生可能な周波数帯域が極力広いスピーカを用いる必要が生じる。しかしながら、スピーカにおいて再生可能な周波数帯域は、スピーカの寸法や構造などによって大きく影響を受けるため、帯域幅の広いスピーカを採用することが困難な場合もあった。特に、低帯域の音源信号がスピーカにおいて十分に再生されないと、低域音が不足してしまい、聴取者にとって音楽の迫力や広がりに欠けた音として認識されてしまう恐れがあった。
【０００３】
このため、スピーカの再生能力以下の低域音をスピーカで再生させるための技術として、低域音の倍音を求めて周波数特性を高めることにより、スピーカにおいて再生可能な周波数帯域で低域音の出力を行う方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
具体的には、音源より出力された音源信号の低域の周波数成分を抽出し、カスケード接続された複数のアナログ乗算器を用いてそれぞれの帯域の信号を二乗することにより倍音を生成して、スピーカから出力させる構成となっている。
【０００５】
このように、低域音の周波数をスピーカにおいて再生可能な周波数帯域まで高める補正を行うことにより、スピーカから出力される音の低域不足を解消することができ、音の迫力や広がりを再現することが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２４５３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したように、低域音の倍音を生成してスピーカから出力させる方法では、音源の低域における信号レベルを考慮せずに二乗を繰り返す処理を行っているため、信号レベルが１よりも小さい場合には、生成した倍音の信号レベルが著しく小さくなり、信号レベルが１よりも大きい場合には、生成した倍音の信号レベルが著しく大きくなってしまうという問題が生じていた。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みて成されたものであり、音源より出力される音源信号の信号レベルに依存することなく、音源信号における所定の周波数帯域の補完を行うことができ、特に、スピーカの再生能力以下の低域音における音響効果を、スピーカで再生可能な音域において再現することが可能な補完を行う音源信号補完装置を提供することを課題とする。
【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、本発明に係る音源信号補完装置は、所定の周波数間隔のインパルス列からなる信号を生成するパルス生成手段と、該パルス生成手段により生成された前記信号のインパルス列の信号レベルを周波数帯域に応じて調整してマルチキャリア信号を生成する第１フィルタ手段と、音源手段より出力される音源信号に対して、前記マルチキャリア信号を乗算することにより第１補完信号を生成する第１乗算手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る音源信号補完装置では、インパルス列からなる信号が第１フィルタ手段において周波数帯域に応じて調整されることにより重み付けされてマルチキャリア信号となり、このマルチキャリア信号が、音源信号に対して乗算されることにより補完信号（第１補完信号）が生成される。この補完信号は、インパルス列からなるマルチキャリア信号が、音源信号に対して乗算されることにより生成されるため、音源信号の信号特性が、所定の周波数帯域にわたって複数に周波数シフトされた状態となる。
【００１１】
このように補完信号が、周波数シフトした複数の波形を備えた信号となるので、音源信号を基準として所定の周波数帯域の範囲において出力レベルの補完を行うことが可能となり、該当する周波数範囲における音源信号の補完を効果的に行うことが可能となる。
【００１２】
また、本発明に係る音源信号補完装置では、パルス生成手段で生成されたインパルス列を用いて特定の周波数帯域における出力レベルの補完を行うことができるので、音源信号の信号レベルに左右されることなく補完処理を行うことが可能となる。従って、音源信号に基づいて倍音を生成して音源信号の補完を行った場合のように、音源信号の信号レベルによって補完特性に影響が生じることがなく、所望の周波数帯域の範囲で、さらに所望の信号レベルによって、効果に補完処理を行うことができる。
【００１３】
また、上述したようにマルチキャリア信号は、インパルス列に基づいて生成されるため、周波数と位相の異なる複数の波形成分を個別に生成して合成する必要がなく、簡易な構成で、所定の周波数帯域にわたり複数に周波数シフトされた補完信号を生成することが可能となる。
【００１４】
さらに、上述した音源信号補完装置は、前記音源手段より出力される音源信号に対して、所定の周波数帯域の信号出力を抽出することによりフィルタリング処理を行う第２フィルタ手段を備え、前記第１乗算手段が、該第２フィルタ手段によりフィルタ処理が行われた音源信号に対して、前記マルチキャリア信号を乗算するものであってもよく、特に、この音源信号補完装置において、前記第２フィルタ手段が、前記音源信号を出力するためのスピーカにおける再生可能な周波数帯域以下の信号出力が抽出されるようにして前記フィルタリング処理を行うものであってもよい。
【００１５】
上述した音源信号補完装置では、マルチキャリア信号を乗算させる音源信号の周波数帯域を第２フィルタ手段により調整することができる。このため、例えば、低域、中域、高域などの補完信号によって積極的に音源信号の補完を行いたい帯域が存在する場合には、第２フィルタ手段による音源信号のフィルタリング処理により、音域に応じて効果的な補完を行うことが可能な補完信号を生成することができる。
【００１６】
特に、第２フィルタ手段により抽出される周波数帯域が、スピーカにおいて再生可能な周波数帯域以下の信号出力である場合には、第２フィルタ手段により抽出された周波数帯域を基準として複数の周波数シフトした波形出力を備えた補完信号を生成することが可能となる。このため、第２フィルタ手段により抽出された周波数帯域がスピーカおいて再生可能な周波数帯域以下であっても、生成された補完信号により、スピーカで再生できない周波数帯域の音響効果を、周波数シフトされた補完信号によりスピーカで再生可能な周波数帯域において再現させることが可能となる。
【００１７】
このようにスピーカで再生不可能な周波数帯域の音響効果を、スピーカで再生可能な周波数帯域において再現させることにより、スピーカから出力される音の低域不足を解消することができ、音の迫力や広がりを再現することが可能となる。
【００１８】
また、上述した音源信号補完装置は、前記音源信号に基づいて、０度位相の音源信号Ｉ１と９０度位相の音源信号Ｑ１とを生成する第１位相手段と、前記マルチキャリア信号に基づいて、０度位相のマルチキャリア信号Ｉ２と９０度位相のマルチキャリア信号Ｑ２とを生成する第２位相手段と、前記音源信号Ｑ１に対して前記マルチキャリア信号Ｑ２を乗算することにより第２補完信号を生成する第２乗算手段と、該第２乗算手段により生成された前記第２補完信号の位相反転を行う位相反転手段と、前記音源信号Ｉ１に対して前記マルチキャリア信号Ｉ２を乗算させることにより前記第１乗算手段において生成された第１補完信号に対して、前記位相反転手段により位相反転された第２補完信号を加算することにより補完信号を生成する加算手段とを備えるものであってもよい。
【００１９】
このように、０度位相の音源信号Ｉ１に対して０度位相のマルチキャリア信号Ｉ２を乗算することにより生成された第１補完信号に対して、９０度位相の音源信号Ｑ１に対して９０度位相のマルチキャリア信号Ｑ２を乗算することにより生成された第２補完信号を位相反転させて加算することにより、生成された補完信号におけるミラーイメージを効果的に抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る音源信号補完装置によれば、インパルス列からなる信号が、第１フィルタ手段において周波数帯域に応じて調整されることにより重み付けされてマルチキャリア信号となり、このマルチキャリア信号が、音源信号に対して乗算されることにより補完信号（第１補完信号）が生成される。この補完信号は、インパルス列からなるマルチキャリア信号が、音源信号に対して乗算されることにより生成されるため、音源信号の信号特性が所定の周波数帯域にわたって複数に周波数シフトされた状態となる。
【００２１】
このように補完信号が、周波数シフトした複数の波形を備えた信号となるので、音源信号を基準として所定の周波数帯域の範囲において出力レベルの補完を行うことが可能となり、該当する周波数範囲における音源信号の補完を効果的に行うことが可能となる。
【００２２】
また、本発明に係る音源信号補完装置では、パルス生成手段で生成されたインパルス列を用いて特定の周波数帯域における出力レベルの補完を行うことができるので、音源信号の信号レベルに左右されることなく補完処理を行うことが可能となる。従って、音源信号に基づいて倍音を生成して音源信号の補完を行った場合のように、音源信号の信号レベルによって補完特性に影響が生じることがなく、所望の周波数帯域の範囲で、さらに所望の信号レベルによって、効果に補完処理を行うことができる。
【００２３】
また、上述したようにマルチキャリア信号は、インパルス列に基づいて生成されるため、周波数と位相の異なる複数の波形成分を個別に生成して合成する必要がなく、簡易な構成で、所定の周波数帯域にわたり複数に周波数シフトされた補完信号を容易に生成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施の形態に係るオーディオ補完装置の概略構成を示したブロック図である。
【図２】本実施の形態に係る周波数変換部の概略構成を示したブロック図である。
【図３】（ａ）は、本実施の形態に係る第１位相器部の概略構成を示したブロック図であり、（ｂ）は、マルチキャリア信号発生部の概略構成を示したブロック図である。
【図４】（ａ）は、本実施の形態に係るパルス生成部において生成されるインパルス列の一例を模式的に示した図であり、（ｂ）は、パルス生成部で生成されるインパルス列の出力スペクトルの一例を示した図である。
【図５】本実施の形態に係るヒルベルト変換部のＦＩＲフィルタにおける係数の一例を示した図である。
【図６】（ａ）は、本実施の形態に係る第１位相器部において出力される音源信号Ｉ１と音源信号Ｑ１との出力波形の一例を示した図であり、（ｂ）は、第１位相器部において出力される音源信号Ｉ１の出力スペクトルの一例を示した図である。
【図７】（ａ）は、本実施の形態に係る第２位相器部において出力されるマルチキャリア信号Ｉ２とマルチキャリア信号Ｑ２との出力波形の一例を示した図であり、（ｂ）は、第２位相器部において出力されるマルチキャリア信号Ｉ２の出力スペクトルの一例を示した図である。
【図８】（ａ）は、本実施の形態に係る周波数変換部より出力される信号の出力スペクトルの一例を示した図であり、（ｂ）は、本実施の形態に係るオーディオ補完装置よりスピーカに対して出力される信号の出力スペクトルの一例を示した図である。
【図９】（ａ）は、本実施の形態に係る周波数変換部より出力される信号の出力スペクトルの他の例を示した図であり、（ｂ）は、本実施の形態に係るオーディオ補完装置よりスピーカに対して出力される信号の出力スペクトルの他の例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る音源信号補完装置の一例であるオーディオ補完装置について、図面を参照しつつ説明する。
【００２６】
図１は、本実施の形態に係るオーディオ補完装置の概略構成を示したブロック図である。オーディオ補完装置１は、第１ＬＰＦ（Low-pass filter）部（第２フィルタ手段）２と、ダウンサンプリング部３と、周波数変換部４と、増幅部５と、アップサンプリング部６と、第２ＬＰＦ部７と、第１加算部８と、第１遅延部９とを有している。
【００２７】
第１ＬＰＦ部２は、音源部（音源手段）１１より出力される音源信号のうち低域成分を抽出する低域通過フィルタとしての役割を有しており、ダウンサンプリング部３は、低域成分の抽出が行われた音源信号（第１ＬＰＦ部２によりフィルタ処理が行われた音源信号）を所定間隔でダウンサンプリング処理する役割を有している。なお、第１ＬＰＦ部２における低域通過フィルタのカットオフ周波数は、スピーカ１２で再生可能な帯域以下の周波数に設定される。
【００２８】
周波数変換部４は、具体的な低域音の補完を行う役割を有している。図２は、周波数変換部４の概略構成を示したブロック図である。周波数変換部４は、第１位相器部（第１位相手段）２１と、マルチキャリア信号発生部２２と、第１乗算部（第１乗算手段）２３と、第２乗算部（第２乗算手段）２４と、位相反転部（位相反転手段）２５と、第２加算部（加算手段）２６を有している。
【００２９】
第１位相器部２１は、ダウンサンプリング部３より入力される音源信号に対して、０度位相の音源信号Ｉ１と９０度位相の音源信号Ｑ１とを生成する役割を有している。具体的に、第１位相器部２１は、図３（ａ）に示すように、ヒルベルト変換部３１と第２遅延部３２とを有している。ヒルベルト変換部３１は、ｎタップのＦＩＲフィルタで構成されており、入力された音源信号の位相を９０度変換させて音源信号Ｑ１として出力する。一方で、第２遅延部３２は、ヒルベルト変換部３１における処理によって音源信号Ｑ１に生じた遅延を音源信号Ｉ１にも適用させて遅延補正を行う役割を有している。第２遅延部３２は、音源信号Ｉ１に対して遅延処理を行うだけであり、積極的に位相変換を行うことはない。このため、第２遅延部３２より出力される音源信号Ｉ１の位相は変化されず（０度位相となり）、結果として、音源信号Ｑ１は、音源信号Ｉ１に対して９０度の位相差が生じることになる。
【００３０】
マルチキャリア信号発生部２２は、所定間隔のインパルス列を発生させる役割を有している。マルチキャリア信号発生部２２は、図３（ｂ）に示すように、パルス生成部（パルス生成手段）４１と、ＨＰＦ（High-pass filter）部４２と、第３ＬＰＦ部（第１フィルタ手段）４３と、第２位相器部（第２位相手段）４４とを有している。
【００３１】
パルス生成部４１は、図４（ａ）に示すように、ｋサンプル毎のインパルス列を生成する役割を有しており、ＨＰＦ部４２は、パルス生成部４１において一定間隔毎に出力されるインパルス列のＤＣ成分の除去を行う役割を有している。また、第３ＬＰＦ部４３は、低域通過フィルタであって、聴感上で違和感のない補完音を生成するために、インパルス列の周波数の重み付けを行う役割を有している。具体的に、第３ＬＰＦ部４３は、インパルス列の出力レベル（信号レベル）を周波数帯域に応じて調整することによって重み付けを行っている。この重み付けは、第３ＬＰＦ部４３におけるカットオフ周波数と次数とを変更することにより調整することが可能となっている。
【００３２】
第２位相器部４４は、第３ＬＰＦ部４３を通過したマルチキャリア信号に対して、０度位相のマルチキャリア信号Ｉ２と９０度位相のマルチキャリア信号Ｑ２とを生成する役割を有している。第２位相器部４４の具体的な構成は、第１位相器部２１と同様の構成であり、ヒルベルト変換部３１と第２遅延部３２により構成されている。第２位相器部４４は、第１位相器部２１と同様に、ヒルベルト変換部３１において、第３ＬＦＰ部４３より入力されたマルチキャリア信号の位相を９０度変換させて、マルチキャリア信号Ｑ２として出力し、第２遅延部３２において第３ＬＦＰ部４３より入力されたマルチキャリア信号に対して位相変換を行うことなく遅延処理を行うことにより、マルチキャリア信号Ｉ２を出力する。このようなヒルベルト変換部３１および第２遅延部３２の処理により、マルチキャリア信号Ｑ２は、マルチキャリア信号Ｉ２に対して９０度の位相差が生じることになる。
【００３３】
第１位相器部２１より出力される０度位相の音源信号Ｉ１と、マルチキャリア信号発生部２２より出力される０度位相のマルチキャリア信号Ｉ２とは、第１乗算部２３において乗算処理が行われる。また、同様に、第１位相器部２１より出力される９０度位相の音源信号Ｑ１と、マルチキャリア信号発生部２２より出力される９０度位相のマルチキャリア信号Ｑ２とは、第２乗算部２４において乗算処理が行われる。そして、位相反転部２５において、第２乗算部２４により演算処理が行われた信号（第２補完信号）の位相反転が行われた後に、第２加算部２６において、第１乗算部２３において乗算処理が行われた信号（第１補完信号）と、位相反転部２５において位相反転が行われた信号とが加算されて、増幅部５へと出力される。
【００３４】
このように、パルス生成部４１より出力され、第３ＬＰＦ部４３により重み付けされたマルチキャリア信号Ｉ２を、音源信号Ｉ１に対して乗算することにより、所定の周波数帯域にわたって複数に周波数シフトされた低帯域の信号を生成することが可能となる。さらに、低音の補正が行われた信号（第１乗算部２３で乗算処理された信号）に対して、９０度位相であって同様に第２乗算部２４において低音の補正が行われた信号を、位相反転部２５で位相反転させて加算することにより、出力される低域信号（補完信号）のミラーイメージを効果的に抑制することが可能となる。
【００３５】
また、マルチキャリア信号発生部２２より出力されるマルチキャリア信号は、インパルス列に基づいて生成されるため、周波数と位相の異なる複数の正弦波を個別に生成して合成することなく、簡易な構成で、所定の周波数帯域にわたり複数に周波数シフトされた低域信号（補完信号）を生成することが可能となる。
【００３６】
増幅部５は、周波数シフトされた低域信号の増幅を行う役割を有しており、アップサンプリング部６は、増幅部５で増幅された低域信号を、所定間隔でアップサンプル処理する役割を有している。また、第２ＬＰＦ部７は、低域通過フィルタであって、アップサンプリング部６におけるアップサンプル処理によって生じる複数のエイリアス信号の除去を行う役割を有している。
【００３７】
一方で、第１遅延部９は、音源信号の遅延補正を行う役割を有している。第１遅延部９による遅延補正によって、ダウンサンプリング部３や周波数変換部４等で生じる遅延に対する補正を音源信号に付加することが可能となる。そして、第１遅延部９により遅延補正が行われた音源信号に対して、周波数変換部４などにより生成された低域信号が、第１加算部８で加算され、低域音の補完が行われた音源信号がスピーカ１２へと出力されることになる。
【００３８】
次に、オーディオ補完装置１の具体的な動作例を、詳細な設定データを示して説明する。
【００３９】
まず各データの数値設定として、音源のサンプリング周波数を４４．１ｋＨｚとし、第１ＬＰＦ部２および第２ＬＰＦ部７として６次のバタワース低域通過フィルタを用いて、カットオフ周波数を８０Ｈｚに設定する。また、ダウンサンプリング部３のダウンサンプルを１／１２０、増幅部５の増幅率を１２０倍、アップサンプリング部６のアップサンプルを１２０倍とする。このようにして各データが設定されたオーディオ補完装置１に対して、音源部１１より４４．１ｋＨｚのサンプリング周波数を備えた音源信号を入力させると、音源信号のサンプリング周波数は、ダウンサンプリング部３におけるダウンサンプル処理により４４．１ｋＨｚから３６７．５Ｈｚに変換され、アップサンプリング部６におけるアップサンプル処理により、３６７．５Ｈｚから４４．１ｋＨｚに変換されることになる。
【００４０】
さらに、パルス生成部４１のサンプリング周波数を、ダウンサンプルされた音源信号と同様に３６７．５Ｈｚとし、インパルス列の生成を１６サンプル毎に設定する。また、ＨＰＦ部４２には、１次のバタワース高域通過フィルタを用い、正規化カットオフ周波数として０．０５を設定する。さらに、第３ＬＰＦ部４３には、２次のバタワース低域通過フィルタを用い、正規化カットオフ周波数として０．２を設定する。また、ヒルベルト変換部３１のＦＩＲフィルタを３２ｔａｐとし、図５に示すような係数とする。さらに、第２遅延部３２の遅延時間を、１６サンプルに設定する。
【００４１】
図４（ｂ）は、上述したような設定条件において、パルス生成部４１で生成されるインパルス列の出力スペクトルを示した図である。図４（ｂ）に示すように、インパルス列の間隔は、パルス生成部４１のサンプリング周波数である３６７．５Ｈｚの１／１６（インパルス列が１６サンプル毎に生成されるため）である２３Ｈｚ間隔となっており、この２３Ｈｚの間隔のインパルス列によりマルチキャリア信号が構成されることになる。
【００４２】
図６（ａ）は、音源信号が４０Ｈｚの正弦波の場合における、第１位相器部２１の出力波形（音源信号Ｉ１と音源信号Ｑ１との出力波形）を示し、図６（ｂ）は第１位相器部２１の出力スペクトル（音源信号Ｉ１のみ）を示している。図６（ａ）より明らかなように、第１位相器部２１の出力信号として、０度位相の正弦波である音源信号Ｉ１と、９０度位相の正弦波である音源信号Ｑ１とが出力される。なお、図６（ｂ）には、音源信号Ｉ１のみの出力スペクトルしか示されていないが、音源信号Ｑ１は音源信号Ｉ１と位相が異なるだけであるため、同様の出力スペクトルを示すことになる。
【００４３】
一方で、図７（ａ）は、第２位相器部４４の出力波形（マルチキャリア信号Ｉ２とマルチキャリア信号Ｑ２との出力波形）を示し、図７（ｂ）は、第２位相器部４４の出力スペクトル（マルチキャリア信号Ｉ２のみを示すがマルチキャリア信号Ｑ２も同様）を示している。図７（ａ）より明らかなように、第２位相器部４４の出力信号として、０度位相の正弦波であるマルチキャリア信号Ｉ２と、９０度位相の正弦波であるマルチキャリア信号Ｑ２とが出力される。
【００４４】
また、図７（ｂ）に示すように、出力スペクトルの値は、第３ＬＰＦ部４３において設定されるカットオフ周波数と次数とに応じて、重み付けがなされている。図７（ｂ）では、周波数が低いほど、出力スペクトルの出力レベルが高くなり、周波数が高くなるに従って、出力スペクトルの出力レベルが低減されるようにして重み付けがなされている。第２位相器部４４より出力されるマルチキャリア信号Ｉ２（Ｑ２）の出力スペクトルは、図７（ｂ）に示すように、所定の周波数間隔毎に出力レベルが突出して示されるインパルス列により構成され、このようにして構成されるマルチキャリア信号Ｉ２（Ｑ２）が、図６（ｂ）に示すように、４０Ｈｚのみで出力レベルが突出する音源信号Ｉ１（Ｑ１）に乗算される。
【００４５】
図８（ａ）は、周波数変換部４より出力される低域信号の出力スペクトルを示した図である。音源信号が４０Ｈｚの正弦波である場合には、図８（ａ）に示すように、４０Ｈｚに対して、２３Ｈｚ、４６Ｈｚ、６９Ｈｚ、・・・だけ周波数シフトされた６３Ｈｚ、８６Ｈｚ、１０９Ｈｚ、・・・の複数の正弦波が生成され、さらに、ミラーイメージも効果的に抑制されている。このようにして周波数変換部４において所定の周波数の波形信号に基づいて周波数シフトした複数の波形信号を生成することにより、所定の周波数を基準としたその周囲の周波数の出力スペクトルを得ることが可能となる。このため、所定の周波数帯域の範囲において音源信号の補完を行うことが可能となる。
【００４６】
図８（ｂ）は、オーディオ補完装置１よりスピーカ１２に対して出力される信号の出力スペクトルを示した図である。具体的には、図８（ａ）に示した複数の正弦波が、図１に示したように、第２ＬＰＦ部７によってフィルタリングされた後に、音源部１１より入力された音源信号であって第１遅延部９において遅延処理された音源信号と、第１加算部８において合成される。このようにして、音源部１１より入力された音源信号に対して、所定の周波数間隔であって、重み付けされた出力スペクトルを備えた信号が合成されるため、図８（ｂ）に示すような、低域周波数成分が強調された信号（低域信号）を生成することが可能となる。
【００４７】
このようにして、パルス生成部４１で所定の周波数間隔のインパルス列を生成し、所定の重み付けを行った後に、補正対象となる周波数帯域の音源信号に対して加算処理（合成処理）を行うことによって、所定の周波数帯域を中心としてその周囲の出力レベルを強調（補完）した補完信号を生成することが可能となる。
【００４８】
また、本実施の形態に係るオーディオ補完装置１では、パルス生成部４１で生成されたインパルス列を用いて特定の周波数帯域における出力レベルの補完を行うことができるので、音源信号の信号レベル（出力レベル）に左右されることなく補完を行うことが可能となる、従って、倍音を生成して音源信号の補完を行う場合のように、音源信号の信号レベルに左右されることが無くなるため、所望の周波数帯域の範囲で、さらに所望の信号レベルによって、効果に補完処理を行うことができる。
【００４９】
以上、上述した実施の形態に係るオーディオ補完装置１を一例として説明することにより、本発明に係る音源信号補完装置について、説明を行ったが、本発明に係る音源信号補完装置は、上述した実施の形態に示した例には限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しう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。
【００５０】
例えば、上述した図４〜図８では、音源信号が４０Ｈｚの正弦波である場合について説明したが、音源信号は、４０Ｈｚの正弦波の場合だけには限定されない。例えば、図９（ａ）は、音源信号が４０Ｈｚの正弦波と５５Ｈｚの正弦波とにより構成され、５５Ｈｚの正弦波の出力スペクトルの方が、４０Ｈｚの正弦波の出力スペクトルよりも−６ｄＢだけ小さい場合における周波数変換部４の出力信号の出力スペクトルを示し、図９（ｂ）は、オーディオ補完装置１よりスピーカ１２に対して出力される信号の出力スペクトルを示している。
【００５１】
図９（ａ）と図８（ａ）とを比較すると、図９（ａ）に示した出力スペクトルでは、図８（ａ）に示した出力スペクトルに加えて、５５Ｈｚの正弦波に対して、２３Ｈｚ、４６Ｈｚ、６９Ｈｚ、・・・・だけ周波数シフトされた７８Ｈｚ、１０１Ｈｚ、１２４Ｈｚ、・・・・の複数の正弦波が示されている。このように、複数の周波数からなる信号波形により音源信号が構成される場合であっても、それぞれの周波数に対応した低域信号の補完処理を行うことが可能であり、音源信号の信号特性に応じて適切な補完を行うことが可能となる。
【００５２】
さらに、本実施の形態に係るオーディオ補完装置１では、スピーカの再生能力以下の低域音をスピーカ１２で再生可能な低音域まで補正して音源信号の低音補完を行う場合について説明を行ったが、本発明に係る音源信号補完装置において補完することが可能な音域は低音部分だけに限定されるものではない。例えば、図１に示した第１ＬＰＦ部２の低域通過フィルタの代わりに、中音域や高音域を抽出する帯域通過フィルタを用いることにより、実施の形態と同様の処理・構成によって、中音域や高音域における音源信号の補完を行うことが可能である。このような中音域や高音域における音源信号の補完によって、例えば、ＭＰ３（MPEG Audio Layer-3）やＷＭＡ（Windows （登録商標）Media Audio）などの圧縮音源方式により、圧縮時に音源信号より削除された中高域の音の音響補完を行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００５３】
１     …オーディオ補完装置（音源信号補完装置）
２     …第１ＬＰＦ部（第２フィルタ手段）
３     …ダウンサンプリング部
４     …周波数変換部
５     …増幅部
６     …アップサンプリング部
７     …第２ＬＰＦ部
８     …第１加算部
９     …第１遅延部
１１   …音源部（音源手段）
１２   …スピーカ
２１   …第１位相器部（第１位相手段）
２２   …マルチキャリア信号発生部
２３   …第１乗算部（第１乗算手段）
２４   …第２乗算部（第２乗算手段）
２５   …位相反転部（位相反転手段）
２６   …第２加算部（加算手段）
３１   …ヒルベルト変換部
３２   …第２遅延部
４１   …パルス生成部（パルス生成手段）
４２   …ＨＰＦ部
４３   …第３ＬＰＦ部（第１フィルタ手段）
４４   …第２位相器部（第２位相手段）
Ｉ１、Ｑ１   …音源信号
Ｉ２、Ｑ２   …マルチキャリア信号
【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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