(57)【要約】【課題】単一正弦波のデジタル音声信号を処理しても音質を悪化させないデジタル音声処理装置を提供する。【解決手段】極値算出部１１はデジタル音声信号の極大サンプル及び極小サンプルを検出する。サンプル数検出部１２は極大サンプルと極小サンプルとのサンプル間隔を検出する。差分値算出部１３は、隣接するサンプル間の差分値を算出する。補正値算出部１４は、極大サンプルと第１の隣接サンプルとの差分値と、極小サンプルと第２の隣接サンプルとの差分値に係数を乗算した第１及び第２の補正値を算出する。加減算部１５は、第１の隣接サンプルに第１の補正値を加算し、第２の隣接サンプルより第２の補正値を減算する。デジタル音声処理装置は、周期性信号検出部１６が、デジタル音声信号が単一正弦波であることを検出したとき、第１の隣接サンプルに第１の補正値を加算せず、第２の隣接サンプルより第２の補正値を減算しないように構成されている。【選択図】図１
2019086637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されたデジタル音声信号を構成するサンプルにおける極大値及び極小値を算出して、極大値を有する極大サンプル及び極小値を有する極小サンプルを検出する極値算出部と、
隣接する極大サンプルと極小サンプルとのサンプル間隔を検出するサンプル数検出部と、
前記デジタル音声信号における隣接するサンプル間の差分値を算出する差分値算出部と、
前記サンプル数検出部で検出されたサンプル間隔が所定の最小値から最大値までの範囲にあるとき、前記差分値算出部で算出された、前記極大サンプルと前記極大サンプルに隣接する第１の隣接サンプルとの差分値に所定の係数を乗算した第１の補正値と、前記極小サンプルと前記極小サンプルに隣接する第２の隣接サンプルとの差分値に前記所定の係数を乗算した第２の補正値を算出する補正値算出部と、
前記第１の隣接サンプルに前記第１の補正値を加算し、前記第２の隣接サンプルより前記第２の補正値を減算する加減算部と、
少なくとも、前記サンプル数検出部が検出した最新のサンプル間隔と、前記最新のサンプル間隔の２つ前のサンプル間隔との第１の差分に基づいて、前記デジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号であるか否かを検出する周期性信号検出部と、
を備え、
前記周期性信号検出部が、前記デジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号であることを検出したとき、前記第１の隣接サンプルに前記第１の補正値を加算せず、前記第２の隣接サンプルより前記第２の補正値を減算しないように構成されている
ことを特徴とするデジタル音声処理装置。
【請求項２】
前記周期性信号検出部は、前記第１の差分と、前記最新のサンプル間隔の１つ前のサンプル間隔と前記最新のサンプル間隔の３つ前のサンプル間隔との第２の差分とに基づいて、前記デジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号であるか否かを検出することを特徴とする請求項１に記載のデジタル音声処理装置。
【請求項３】
前記周期性信号検出部は、前記デジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号であることを検出したとき、前記所定の係数を０とするよう前記補正値算出部を制御することにより、前記加減算部が前記第１の隣接サンプルに前記第１の補正値を加算せず、前記第２の隣接サンプルより前記第２の補正値を減算しない状態とすることを特徴とする請求項１または２に記載のデジタル音声処理装置。
【請求項４】
入力されたデジタル音声信号を構成するサンプルにおける極大値及び極小値を算出して、極大値を有する極大サンプル及び極小値を有する極小サンプルを検出し、
隣接する極大サンプルと極小サンプルとのサンプル間隔を検出し、
前記デジタル音声信号における隣接するサンプル間の差分値を算出し、
少なくとも、最新のサンプル間隔と、前記最新のサンプル間隔の２つ前のサンプル間隔との差分に基づいて、前記デジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号であるか否かを検出し、
前記デジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号ではないことが検出され、検出されたサンプル間隔が所定の最小値から最大値までの範囲にあるとき、前記極大サンプルと前記極大サンプルに隣接する第１の隣接サンプルとの差分値に所定の係数を乗算した第１の補正値と、前記極小サンプルと前記極小サンプルに隣接する第２の隣接サンプルとの差分値に前記所定の係数を乗算した第２の補正値を算出し、
前記第１の隣接サンプルに前記第１の補正値を加算し、前記第２の隣接サンプルより前記第２の補正値を減算することにより前記デジタル音声信号を補正して出力し、
前記デジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号であることが検出されたとき、前記第１の隣接サンプルに前記第１の補正値を加算せず、前記第２の隣接サンプルより前記第２の補正値を減算しないで、前記デジタル音声信号を補正することなく出力する
ことを特徴とするデジタル音声処理方法。
【請求項５】
コンピュータに、
入力されたデジタル音声信号を構成するサンプルにおける極大値及び極小値を算出して、極大値を有する極大サンプル及び極小値を有する極小サンプルを検出するステップと、
隣接する極大サンプルと極小サンプルとのサンプル間隔を検出するステップと、
前記デジタル音声信号における隣接するサンプル間の差分値を算出するステップと、
少なくとも、最新のサンプル間隔と、前記最新のサンプル間隔の２つ前のサンプル間隔との差分に基づいて、前記デジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号であるか否かを検出するステップと、
前記デジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号ではないことが検出され、検出されたサンプル間隔が所定の最小値から最大値までの範囲にあるとき、前記極大サンプルと前記極大サンプルに隣接する第１の隣接サンプルとの差分値に所定の係数を乗算した第１の補正値と、前記極小サンプルと前記極小サンプルに隣接する第２の隣接サンプルとの差分値に前記所定の係数を乗算した第２の補正値を算出するステップと、
前記第１の隣接サンプルに前記第１の補正値を加算し、前記第２の隣接サンプルより前記第２の補正値を減算することにより前記デジタル音声信号を補正して出力するステップと、
前記デジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号であることが検出されたとき、前記第１の隣接サンプルに前記第１の補正値を加算せず、前記第２の隣接サンプルより前記第２の補正値を減算しないで、前記デジタル音声信号を補正することなく出力するステップと、
を実行させることを特徴とするデジタル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処理するデジタル音声処理装置、デジタル音声処理方法、及びデジタル音声処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、デジタル音声信号を次のように処理して音質を向上させるデジタル音声処理装置が記載されている。デジタル音声処理装置は、デジタル音声信号の波形の極大値を有する極大サンプルと極小値を有する極小サンプルとの間のサンプル数を検出する。デジタル音声処理装置は、極大サンプルに隣接するサンプルには、極大サンプルと隣接するサンプルとの差分値に１未満の係数を乗じた補正値を加算し、極小サンプルに隣接するサンプルより、極小サンプルと隣接するサンプルとの差分値に１未満の係数を乗じた補正値を減算する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４０１１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のデジタル音声処理装置には、単一正弦波のデジタル音声信号を処理すると、音質を悪化させることがあるという問題点があった。例えば、デジタル音声信号の音源がシンセサイザであるとき単一正弦波の周期性信号となることがあり、単一の楽器を演奏したときの音声信号は単一正弦波に近い周期性信号となることがある。こうした周期性信号を特許文献１に記載のデジタル音声処理装置によって処理すると、単一正弦波を基音とした倍音がデジタル音声信号に付加されることとなり、かえって音質を悪化させることがあった。
【０００５】
本発明は、単一正弦波のデジタル音声信号を処理しても音質を悪化させることなく、単一正弦波以外のデジタル音声信号の音質を向上させることができるデジタル音声処理装置、デジタル音声処理方法、及びデジタル音声処理プログラム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】
【０００６】
本発明は、入力されたデジタル音声信号を構成するサンプルにおける極大値及び極小値を算出して、極大値を有する極大サンプル及び極小値を有する極小サンプルを検出する極値算出部と、隣接する極大サンプルと極小サンプルとのサンプル間隔を検出するサンプル数検出部と、前記デジタル音声信号における隣接するサンプル間の差分値を算出する差分値算出部と、前記サンプル数検出部で検出されたサンプル間隔が所定の最小値から最大値までの範囲にあるとき、前記差分値算出部で算出された、前記極大サンプルと前記極大サンプルに隣接する第１の隣接サンプルとの差分値に所定の係数を乗算した第１の補正値と、前記極小サンプルと前記極小サンプルに隣接する第２の隣接サンプルとの差分値に前記所定の係数を乗算した第２の補正値を算出する補正値算出部と、前記第１の隣接サンプルに前記第１の補正値を加算し、前記第２の隣接サンプルより前記第２の補正値を減算する加減算部と、少なくとも、前記サンプル数検出部が検出した最新のサンプル間隔と、前記最新のサンプル間隔の２つ前のサンプル間隔との第１の差分に基づいて、前記デジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号であるか否かを検出する周期性信号検出部とを備え、前記周期性信号検出部が、前記デジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号であることを検出したとき、前記第１の隣接サンプルに前記第１の補正値を加算せず、前記第２の隣接サンプルより前記第２の補正値を減算しないように構成されていることを特徴とするデジタル音声処理装置を提供する。
【０００７】
本発明は、入力されたデジタル音声信号を構成するサンプルにおける極大値及び極小値を算出して、極大値を有する極大サンプル及び極小値を有する極小サンプルを検出し、隣接する極大サンプルと極小サンプルとのサンプル間隔を検出し、前記デジタル音声信号における隣接するサンプル間の差分値を算出し、少なくとも、最新のサンプル間隔と、前記最新のサンプル間隔の２つ前のサンプル間隔との差分に基づいて、前記デジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号であるか否かを検出し、前記デジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号ではないことが検出され、検出されたサンプル間隔が所定の最小値から最大値までの範囲にあるとき、前記極大サンプルと前記極大サンプルに隣接する第１の隣接サンプルとの差分値に所定の係数を乗算した第１の補正値と、前記極小サンプルと前記極小サンプルに隣接する第２の隣接サンプルとの差分値に前記所定の係数を乗算した第２の補正値を算出し、前記第１の隣接サンプルに前記第１の補正値を加算し、前記第２の隣接サンプルより前記第２の補正値を減算することにより前記デジタル音声信号を補正して出力し、前記デジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号であることが検出されたとき、前記第１の隣接サンプルに前記第１の補正値を加算せず、前記第２の隣接サンプルより前記第２の補正値を減算しないで、前記デジタル音声信号を補正することなく出力することを特徴とするデジタル音声処理方法を提供する。
【０００８】
本発明は、コンピュータに、入力されたデジタル音声信号を構成するサンプルにおける極大値及び極小値を算出して、極大値を有する極大サンプル及び極小値を有する極小サンプルを検出するステップと、隣接する極大サンプルと極小サンプルとのサンプル間隔を検出するステップと、前記デジタル音声信号における隣接するサンプル間の差分値を算出するステップと、少なくとも、最新のサンプル間隔と、前記最新のサンプル間隔の２つ前のサンプル間隔との差分に基づいて、前記デジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号であるか否かを検出するステップと、前記デジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号ではないことが検出され、検出されたサンプル間隔が所定の最小値から最大値までの範囲にあるとき、前記極大サンプルと前記極大サンプルに隣接する第１の隣接サンプルとの差分値に所定の係数を乗算した第１の補正値と、前記極小サンプルと前記極小サンプルに隣接する第２の隣接サンプルとの差分値に前記所定の係数を乗算した第２の補正値を算出するステップと、前記第１の隣接サンプルに前記第１の補正値を加算し、前記第２の隣接サンプルより前記第２の補正値を減算することにより前記デジタル音声信号を補正して出力するステップと、前記デジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号であることが検出されたとき、前記第１の隣接サンプルに前記第１の補正値を加算せず、前記第２の隣接サンプルより前記第２の補正値を減算しないで、前記デジタル音声信号を補正することなく出力するステップとを実行させることを特徴とするデジタル音声処理プログラムを提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のデジタル音声処理装置、デジタル音声処理方法、及びデジタル音声処理プログラムによれば、単一正弦波のデジタル音声信号を処理しても音質を悪化させることなく、単一正弦波以外のデジタル音声信号の音質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１、第３、及び第４実施形態のデジタル音声処理装置を示すブロック図である。
【図２】各実施形態のデジタル音声処理装置による極大サンプル及び極小サンプルの近傍のサンプルに対する補正値の加減算処理の一例を示す波形図である。
【図３】極大サンプル・極小サンプル間のサンプル間隔ごとに設定されている補正値のテーブルの例を示す図である。
【図４】第１及び第２実施形態のデジタル音声処理装置の周期性信号検出部が周期性信号であるか否かを検出する際に用いるサンプル間隔の変数を示す波形図である。
【図５】第１及び第２実施形態のデジタル音声処理装置の周期性信号検出部による周期性信号検出処理を示すフローチャートである。
【図６】第２実施形態のデジタル音声処理装置を示すブロック図である。
【図７】第３及び第４実施形態のデジタル音声処理装置の周期性信号検出部が周期性信号であるか否かを検出する際に用いるサンプル間隔の変数を示す波形図である。
【図８】第３実施形態のデジタル音声処理装置の周期性信号検出部による周期性信号検出処理を示すフローチャートである。
【図９】第４実施形態のデジタル音声処理装置の周期性信号検出部による周期性信号検出処理を示すフローチャートである。
【図１０】各実施形態のデジタル音声処理プログラムを実行するマイクロコンピュータの構成例を示すブロック図である。
【図１１】各実施形態のデジタル音声処理プログラムがマイクロコンピュータに実行させる処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、各実施形態のデジタル音声処理装置、デジタル音声処理方法、及びデジタル音声処理プログラムについて、添付図面を参照して説明する。
【００１２】
＜第１実施形態＞
図１に示す第１実施形態のデジタル音声処理装置１０１は、極値算出部１１、サンプル数検出部１２、差分値算出部１３、補正値算出部１４、加減算部１５、周期性信号検出部１６を備える。デジタル音声処理装置１０１は、ハードウェアによって構成されていてもよいし、ソフトウェアによって構成されていてもよいし、ハードウェアとソフトウェアとが混在していてもよい。
【００１３】
極値算出部１１〜周期性信号検出部１６のそれぞれが回路で構成されていてもよく、極値算出部１１〜周期性信号検出部１６の全体が集積回路によって構成されていてもよい。
【００１４】
極値算出部１１及び差分値算出部１３には、一例として、量子化ビット数２４ビット、サンプリング周波数１９２ｋＨｚのデジタル音声信号が入力される。極値算出部１１は、入力されたデジタル音声信号の隣接するサンプルの大小関係を判定することによって、極大値及び極小値を算出する。極値算出部１１は、極大値及び極小値を算出することにより、極大値を有する極大サンプルと、極小値を有する極小サンプルを検出する。
【００１５】
入力されたデジタル音声信号が図２に示すような波形であるとき、極値算出部１１は、サンプルＳ０を極小サンプル、サンプルＳ３を極大サンプルと検出する。
【００１６】
サンプル数検出部１２は、極大サンプルと極小サンプルとの間のサンプル数（サンプル間隔に相当）を検出する。極大サンプルと極小サンプルとのサンプル間隔とは、図２に示すように極小値から極大値へとサンプル値が上昇していく部分のサンプル間隔と、極大値から極小値へとサンプル値が下降していく部分のサンプル間隔とを意味する。サンプル数検出部１２が検出した極大サンプルと極小サンプルとのサンプル間隔は、差分値算出部１３及び周期性信号検出部１６に供給される。
【００１７】
差分値算出部１３は、入力されたデジタル音声信号における隣接するサンプルの差分値を算出する。差分値算出部１３がサンプルごとに算出した差分値は、補正値算出部１４に供給される。
【００１８】
補正値算出部１４は、極大サンプルと極大サンプルに隣接する第１の隣接サンプルとの差分値に所定の係数を乗じて補正値を算出し、極小サンプルと極小サンプルに隣接する第２の隣接サンプルとの差分値に所定の係数を乗じて補正値を算出する。係数は１以下の数である。
【００１９】
補正値算出部１４は、第１の隣接サンプルと第１の隣接サンプルに隣接する第３の隣接サンプルとの差分値に所定の係数を乗じて補正値を算出し、第２の隣接サンプルと第２の隣接サンプルに隣接する第４の隣接サンプルとの差分値に所定の係数を乗じて補正値を算出することがあってもよい。
【００２０】
補正値算出部１４には、サンプル間隔に応じた係数が設定されている。補正値算出部１４は、サンプル数検出部１２で検出されたサンプル間隔に応じて係数を選択する。補正値算出部１４にはレベル選択信号が入力され、レベル選択信号によって差分値に乗じる係数を選択することによって、補正値が調整可能とされていることが好ましい。
【００２１】
図３は、補正値算出部１４が、サンプル間隔及びレベル選択信号に応じて算出する補正値の例を示している。図３に示すように、補正値算出部１４には、極大サンプルと極小サンプルとのサンプル間隔が２サンプルから例えば８サンプルまで、レベル選択信号“００”，“０１”，“１０”，“１１”に対応させて、１／２〜１／１２８の係数が設定されている。
【００２２】
図３における隣接サンプルとは、極大サンプルに対する第１の隣接サンプル、極小サンプルに対する第２の隣接サンプル、第１の隣接サンプルに対する第３の隣接サンプル、第２の隣接サンプルに対する第４の隣接サンプルである。
【００２３】
加減算部１５は、極大サンプル近傍のサンプルに補正値を加算し、極小サンプル近傍のサンプルより補正値を減算する。具体的には、加減算部１５は次のように極大サンプル近傍のサンプルに対して補正値を加算または減算するのがよい。
【００２４】
サンプル間隔が２サンプルから５サンプルまでであれば、加減算部１５は、極大サンプルの１つ前のサンプルに、極大サンプルと１つ前のサンプルとの差分値に係数を乗じた補正値を加算する。これと同時に、加減算部１５は、極大サンプルの１つ後のサンプルに、極大サンプルと１つ後のサンプルとの差分値に係数を乗じた補正値を加算する。極大サンプルの１つ前及び１つ後のサンプルが上記の第１の隣接サンプルである。
【００２５】
また、加減算部１５は、極小サンプルの１つ前のサンプルより、極小サンプルと１つ前のサンプルとの差分値に係数を乗じた補正値を減算する。これと同時に、加減算部１５は、極小サンプルの１つ後のサンプルより、極小サンプルと１つ後のサンプルとの差分値に係数を乗じた補正値を減算する。極小サンプルの１つ前及び１つ後のサンプルが上記の第２の隣接サンプルである。
【００２６】
サンプル間隔が６サンプル以上であれば、加減算部１５は、次のように加減算処理する。加減算部１５は、極大サンプルの１つ前のサンプルに、極大サンプルと１つ前のサンプルとの差分値に係数を乗じた補正値を加算し、極大サンプルの２つ前のサンプルに、１つ前のサンプルと２つ前のサンプルとの差分値に係数を乗じた補正値を加算する。これと同時に、加減算部１５は、極大サンプルの１つ後のサンプルに、極大サンプルと１つ後のサンプルとの差分値に係数を乗じた補正値を加算し、極大サンプルの２つ後のサンプルに、１つ後のサンプルと２つ後のサンプルとの差分値に係数を乗じた補正値を加算する。
【００２７】
また、加減算部１５は、極小サンプルの１つ前のサンプルより、極小サンプルと１つ前のサンプルとの差分値に係数を乗じた補正値を減算し、極小サンプルの２つ前のサンプルより、１つ前のサンプルと２つ前のサンプルとの差分値に係数を乗じた補正値を減算する。これと同時に、加減算部１５は、極小サンプルの１つ後のサンプルより、極小サンプルと１つ後のサンプルとの差分値に係数を乗じた補正値を減算し、極小サンプルの２つ後のサンプルより、１つ後のサンプルと２つ後のサンプルとの差分値に係数を乗じた補正値を減算する。
【００２８】
極大サンプルの２つ前及び２つ後のサンプルが上記の第３の隣接サンプルである。極小サンプルの２つ前及び２つ後のサンプルが上記の第４の隣接サンプルである。
【００２９】
サンプル間隔が６サンプル以上であっても、サンプル間隔が２サンプルから５サンプルまでと同様に、第１の隣接サンプルのみに補正値を加算し、第２の隣接サンプルのみより補正値を減算してもよい。以上の処理に加えて、加減算部１５は、極大サンプルに補正値を加算し、極小サンプルより補正値を減算してもよい。
【００３０】
図２に示す例では、極小サンプルＳ０と極大サンプルＳ３とのサンプル間隔は３サンプルである。隣接するサンプルの間隔をｆｓとして、例えば、極大サンプルと極小サンプルとの間のサンプル間隔が３であれば３ｆｓ、サンプル間隔が４であれば４ｆｓのように表記することとする。ここではサンプルＳ０とサンプルＳ３との間の波形の補正のみについて説明する。図２に示す例はサンプル間隔が３ｆｓであるので、レベル選択信号が“００”であるとすれば、加減算部１５は、極大サンプルＳ３の１つ前のサンプルＳ２に、サンプルＳ２と極大サンプルＳ３との差分値に係数１／２を乗じた補正値Vaddを加算する。
【００３１】
また、加減算部１５は、極小サンプルＳ０の１つ後のサンプルＳ１より極小サンプルＳ０とサンプルＳ１との差分値に係数１／２を乗じた補正値Vsubを減算する。
【００３２】
破線で示す位置にあるサンプルＳ１は補正値Vsubの減算によって実線で示す位置へと補正され、破線で示す位置にあるサンプルＳ２は補正値Vaddの加算によって実線で示す位置へと補正される。これにより、一点鎖線にて示す波形が細い実線にて示す波形へと補正される。
【００３３】
なお、極大サンプルと極小サンプルとのサンプル間隔が２ｆｓであれば、極大サンプルと極小サンプルとの間の中間サンプルには、加算処理と減算処理との双方が施されてしまうことになる。これを避けるために、加減算部１５は、サンプル間隔が２ｆｓの場合には、中間サンプルに加算処理のみを施すようにするのがよい。
【００３４】
図１に戻り、周期性信号検出部１６は、後述する方法によって、入力されたデジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号であるか否かを検出する。周期性信号検出部１６は、入力されたデジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号であるか否かに応じた処理フラグを補正値算出部１４に供給する。
【００３５】
周期性信号検出部１６は、デジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号ではないと検出したときには、上述した係数を差分値に乗じる処理を実行させる“オン”の処理フラグを補正値算出部１４に供給する。処理フラグが“オン”であれば、補正値算出部１４は補正値を算出して出力するので、加減算部１５は極大サンプル近傍のサンプルに補正値を加算し、極小サンプル近傍のサンプルより補正値を減算する加減算処理を実行する。よって、加減算部１５からは、音質が向上するように補正された量子化ビット数２４ビット、サンプリング周波数１９２ｋＨｚのデジタル音声信号が出力される。
【００３６】
周期性信号検出部１６は、デジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号であると検出したときには、差分値に乗じる係数を強制的に０とするよう補正値算出部１４を制御する“オフ”の処理フラグを補正値算出部１４に供給する。処理フラグが“オフ”であれば、補正値算出部１４が算出する補正値は０となるので、極大サンプルまたは極小サンプル近傍のサンプルに対する加減算処理が実行されない状態となって、加減算部１５からは入力されたデジタル音声信号がそのまま出力される。よって、デジタル音声処理装置１０１が単一正弦波のデジタル音声信号を処理しても音質を悪化させることはない。
【００３７】
ここで、図４に示す波形を例とし、図５に示すフローチャートを用いて、周期性信号検出部１６で実行される周期性信号検出処理を説明する。図４に示す波形は、サンプルＳ０及びＳ５が極小サンプルであり、サンプルＳ３及びＳ９が極大サンプルである。極小サンプルＳ０と極大サンプルＳ３とのサンプル間隔は３ｆｓ、極大サンプルＳ３と極小サンプルＳ５とのサンプル間隔は２ｆｓ、極小サンプルＳ５と極大サンプルＳ９とのサンプル間隔は４ｆｓである。
【００３８】
周期性信号検出部１６は、変数として、極大サンプルと極小サンプルとの最新のサンプル間隔Ｎ０と、直前のサンプル間隔Ｎ１と、さらにその前（最新のサンプル間隔Ｎ０の２つ前）のサンプル間隔Ｎ２とを保持する。
【００３９】
図５において、周期性信号検出部１６は、処理を開始すると、ステップS101にて、変数としてのサンプル間隔Ｎ１及びＮ２を０に初期化する。周期性信号検出部１６は、ステップS102にて、変数としてのサンプル間隔Ｎ０に、サンプル数検出部１２によって検出された最新のサンプル間隔を入力する。
【００４０】
図３に示すように、第１実施形態においては、補正値を加減算する対象の波形を、２ｆｓ以上８ｆｓ以下の波形としている。そこで、周期性信号検出部１６は、ステップS103にて、サンプル間隔Ｎ０が２以上８以下を満たすか否かを判定する。サンプル間隔の最小値及び最大値はそれぞれ２及び８に限定されるものではなく、適宜設定すればよい。
【００４１】
ステップS103にてサンプル間隔Ｎ０が２以上８以下でなければ（NO）、周期性信号検出部１６は、ステップS107にて、処理フラグを“オフ”に設定して、処理をステップS108に移行させる。
【００４２】
ステップS103にてサンプル間隔Ｎ０が２以上８以下であれば（YES）、周期性信号検出部１６は、ステップS104にて、サンプル間隔Ｎ１が２以上８以下を満たすか否かを判定する。ステップS104にてサンプル間隔Ｎ１が２以上８以下でなければ（NO）、周期性信号検出部１６は、ステップS107にて、処理フラグを“オフ”に設定して、処理をステップS108に移行させる。
【００４３】
ステップS104にてサンプル間隔Ｎ１が２以上８以下であれば（YES）、周期性信号検出部１６は、ステップS105にて、サンプル間隔Ｎ２とサンプル間隔Ｎ０との差分の絶対値が閾値Dth1以下であるか否かを判定する。差分の絶対値が閾値Dth1以下であれば（YES）、デジタル音声信号は単一正弦波の周期性信号であると判定されるので、周期性信号検出部１６は、ステップS107にて、処理フラグを“オフ”に設定して、処理をステップS108に移行させる。
【００４４】
差分の絶対値が閾値Dth1以下でなければ（NO）、デジタル音声信号は単一正弦波の周期性信号ではないと判定されるので、周期性信号検出部１６は、ステップS106にて、処理フラグを“オン”に設定して、処理をステップS108に移行させる。
【００４５】
デジタル音声信号の真の極大値と真の極小値がサンプリング点と一致している場合と一致していない場合とがあるから、デジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号であるか否かを判定するには所定の許容値が必要である。閾値Dth1は周期性信号であるか否かを判定する許容値であり、例えば２とする。
【００４６】
このように、第１実施形態においては、周期性信号検出部１６は、サンプル数検出部１２が検出した最新のサンプル間隔Ｎ０と、最新のサンプル間隔Ｎ０の２つ前のサンプル間隔Ｎ２との第１の差分に基づいて、デジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号であるか否かを検出する。
【００４７】
周期性信号検出部１６は、ステップS108にて、サンプル間隔Ｎ０及びＮ１をサンプル間隔Ｎ１及びＮ２へと変数を更新し、サンプル間隔Ｎ０を０とする。周期性信号検出部１６は、ステップS109にて、波形の終端であるか否かを判定し、終端でなければ（NO）、処理をステップS102に戻して、ステップS102〜S109の処理を繰り返す。終端であれば（YES）、周期性信号検出部１６は処理を終了させる。
【００４８】
第１実施形態においては、ステップS103及びS104によって、直前のサンプル間隔Ｎ１及び最新のサンプル間隔Ｎ０の双方で補正値を加減算する対象の波形である２ｆｓ以上８ｆｓ以下の波形であるか否かを判定している。これにより、最新のサンプル間隔Ｎ０と直前のサンプル間隔Ｎ１との一方が偶然に２ｆｓ以上８ｆｓ以下の波形となった場合に補正値を加減算する処理を実行してしまうという誤処理を防止することができる。
【００４９】
第１実施形態のデジタル音声処理装置１０１、及び、第１実施形態のデジタル音声処理方法によれば、単一正弦波のデジタル音声信号を処理しても音質を悪化させることなく、単一正弦波以外のデジタル音声信号の音質を向上させることができる。
【００５０】
＜第２実施形態＞
図６に示す第２実施形態のデジタル音声処理装置１０２において、図１に示す第１実施形態のデジタル音声処理装置１０１と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。第２実施形態のデジタル音声処理装置１０２は、入力段に、ビット数・サンプリング周波数変換部１７を備える。
【００５１】
ビット数・サンプリング周波数変換部１７は、量子化ビット数１６ビット、サンプリング周波数４８ｋＨｚのデジタル音声信号をビット数変換及びサンプリング周波数変換して、量子化ビット数２４ビット、サンプリング周波数１９２ｋＨｚのデジタル音声信号を出力する。ビット数・サンプリング周波数変換部１７より出力された量子化ビット数２４ビット、サンプリング周波数１９２ｋＨｚのデジタル音声信号は、デジタル音声処理装置１０２においてデジタル音声処理装置１０１と同様に処理される。
【００５２】
第２実施形態のデジタル音声処理装置１０２、及び、第２実施形態のデジタル音声処理方法によれば、入力されたデジタル音声信号がＣＤ（コンパクトディスク）等の音声信号であっても、音質が向上した量子化ビット数２４ビット、サンプリング周波数１９２ｋＨｚのデジタル音声信号とすることができる。
【００５３】
＜第３実施形態＞
第３実施形態のデジタル音声処理装置１０３は、図１に示す第１実施形態のデジタル音声処理装置１０１と同一の構成である。図７に示す波形を例とし、図８に示すフローチャートを用いて、デジタル音声処理装置１０３における周期性信号検出部１６の動作を説明する。
【００５４】
図７に示す波形は、サンプルＳ０、Ｓ５及びＳ１１が極大サンプルであり、サンプルＳ２及びＳ７が極小サンプルである。極大サンプルＳ０と極小サンプルＳ２とのサンプル間隔は２ｆｓ、極小サンプルＳ２と極大サンプルＳ５とのサンプル間隔は３ｆｓ、極大サンプルＳ５と極小サンプルＳ７とのサンプル間隔は２ｆｓ、極小サンプルＳ７と極大サンプルＳ１１とのサンプル間隔は４ｆｓである。
【００５５】
周期性信号検出部１６は、変数として、極大サンプルと極小サンプルとの最新のサンプル間隔Ｎ０と、直前のサンプル間隔Ｎ１と、その前（最新のサンプル間隔Ｎ０の２つ前）のサンプル間隔Ｎ２と、さらに前（最新のサンプル間隔Ｎ０の３つ前）のサンプル間隔Ｎ３を保持する。
【００５６】
図８において、周期性信号検出部１６は、処理を開始すると、ステップS301にて、変数としてのサンプル間隔Ｎ１〜Ｎ３を０に初期化する。周期性信号検出部１６は、ステップS302にて、変数としてのサンプル間隔Ｎ０に、サンプル数検出部１２によって検出された最新のサンプル間隔を入力する。
【００５７】
周期性信号検出部１６は、ステップS303にて、サンプル間隔Ｎ０が２以上８以下を満たすか否かを判定する。ステップS303にてサンプル間隔Ｎ０が２以上８以下でなければ（NO）、周期性信号検出部１６は、ステップS307にて、処理フラグを“オフ”に設定して、処理をステップS308に移行させる。
【００５８】
ステップS303にてサンプル間隔Ｎ０が２以上８以下であれば（YES）、周期性信号検出部１６は、ステップS304にて、サンプル間隔Ｎ１が２以上８以下を満たすか否かを判定する。ステップS304にてサンプル間隔Ｎ１が２以上８以下でなければ（NO）、周期性信号検出部１６は、ステップS307にて、処理フラグを“オフ”に設定して、処理をステップS308に移行させる。
【００５９】
ステップS304にてサンプル間隔Ｎ１が２以上８以下であれば（YES）、周期性信号検出部１６は、ステップS305にて、サンプル間隔Ｎ２とサンプル間隔Ｎ０との差分の絶対値が閾値Dth1以下であり、かつ、サンプル間隔Ｎ３とサンプル間隔Ｎ１との差分の絶対値が閾値Dth1以下であるか否かを判定する。
【００６０】
ステップS305にてこの条件を満たせば（YES）、デジタル音声信号は単一正弦波の周期性信号であると判定されるので、周期性信号検出部１６は、ステップS307にて、処理フラグを“オフ”に設定して、処理をステップS308に移行させる。ステップS305にてその条件を満たさなければ（NO）、デジタル音声信号は単一正弦波の周期性信号ではないと判定されるので、周期性信号検出部１６は、ステップS306にて、処理フラグを“オン”に設定して、処理をステップS308に移行させる。
【００６１】
このように、第３実施形態においては、上記の第１の差分と、最新のサンプル間隔Ｎ０の１つ前のサンプル間隔Ｎ１と最新のサンプル間隔Ｎ０の３つ前のサンプル間隔Ｎ３との第２の差分とに基づいて、デジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号であるか否かを検出する。
【００６２】
周期性信号検出部１６は、ステップS308にて、サンプル間隔Ｎ０〜Ｎ２をサンプル間隔Ｎ１〜Ｎ３へと変数を更新し、サンプル間隔Ｎ０を０とする。周期性信号検出部１６は、ステップS309にて、波形の終端であるか否かを判定し、終端でなければ（NO）、処理をステップS302に戻して、ステップS302〜S309の処理を繰り返す。終端であれば（YES）、周期性信号検出部１６は処理を終了させる。
【００６３】
第３実施形態のデジタル音声処理装置１０３によれば、サンプル間隔Ｎ２とサンプル間隔Ｎ０との差分の絶対値と、サンプル間隔Ｎ３とサンプル間隔Ｎ１との差分の絶対値との双方を用いて、デジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号であるか否かを判定しているので、第１実施形態のデジタル音声処理装置１０１よりも判定精度を向上させることができる。
【００６４】
第３実施形態のデジタル音声処理装置１０３、及び、第３実施形態のデジタル音声処理方法によれば、デジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号であるか否かを高精度に判定でき、単一正弦波のデジタル音声信号を処理しても音質を悪化させることなく、単一正弦波以外のデジタル音声信号の音質を向上させることができる。
【００６５】
図６に示す第２実施形態のデジタル音声処理装置１０２と同一の構成を、第３実施形態のデジタル音声処理装置としてもよい。
【００６６】
＜第４実施形態＞
第４実施形態のデジタル音声処理装置１０４は、図１に示す第１実施形態のデジタル音声処理装置１０１と同一の構成である。図７に示す波形を例とし、図９に示すフローチャートを用いて、デジタル音声処理装置１０４における周期性信号検出部１６の動作を説明する。
【００６７】
第３実施形態のデジタル音声処理装置１０３と同様に、デジタル音声処理装置１０４における周期性信号検出部１６は、変数として、極大サンプルと極小サンプルとの最新のサンプル間隔Ｎ０と、直前のサンプル間隔Ｎ１と、その前（最新のサンプル間隔Ｎ０の２つ前）のサンプル間隔Ｎ２と、さらに前（最新のサンプル間隔Ｎ０の３つ前）のサンプル間隔Ｎ３を保持する。
【００６８】
周期性信号検出部１６は、図９に示すステップS401〜S404及びS406〜S409にて、図８に示すステップS301〜S304及びS306〜S309と同じ処理を実行する。デジタル音声処理装置１０４における周期性信号検出部１６は、図８のステップS305の代わりに、図９のステップS405を実行する。
【００６９】
周期性信号検出部１６は、ステップS405にて、サンプル間隔Ｎ３とサンプル間隔Ｎ２とを加算した値から、サンプル間隔Ｎ１とサンプル間隔Ｎ０とを減算した値の絶対値が閾値Dth2以下であるか否かを判定する。このように、周期性信号検出部１６は、デジタル音声信号における最新のサンプル間隔Ｎ０とサンプル間隔Ｎ１とよりなる１周期と、その１周期前であるサンプル間隔Ｎ２とサンプル間隔Ｎ３とよりなる１周期とを比較することによって、デジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号であるか否かを判定する。
【００７０】
ここでの閾値Dth2は、図８のステップS305における２つの閾値Dth1を加算した値とすればよい。
【００７１】
ステップS405の処理は、図８のステップS305におけるサンプル間隔Ｎ２とサンプル間隔Ｎ０との差分の絶対値が閾値Dth1以下であるか否かの判定と、サンプル間隔Ｎ３とサンプル間隔Ｎ１との差分の絶対値が閾値Dth1以下であるか否かの判定を実質的に１つにまとめたものに相当する。従って、第４実施形態においても、上記の第１の差分と、上記の第２の差分とに基づいて、デジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号であるか否かを検出していることになる。
【００７２】
第４実施形態のデジタル音声処理装置１０４によれば、サンプル間隔Ｎ０〜Ｎ３を用いて、デジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号であるか否かを判定しているので、第１実施形態のデジタル音声処理装置１０１よりも判定精度を向上させることができる。
【００７３】
第４実施形態のデジタル音声処理装置１０４、及び、第４実施形態のデジタル音声処理方法によれば、デジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号であるか否かを高精度に判定でき、単一正弦波のデジタル音声信号を処理しても音質を悪化させることなく、単一正弦波以外のデジタル音声信号の音質を向上させることができる。
【００７４】
図６に示す第２実施形態のデジタル音声処理装置１０２と同一の構成を、第４実施形態のデジタル音声処理装置としてもよい。
【００７５】
＜第１〜第４実施形態のデジタル音声処理プログラム＞
以上説明した第１〜第４実施形態のデジタル音声処理装置１０１〜１０４の動作、第１〜第４実施形態のデジタル音声処理方法による処理を、デジタル音声処理プログラムがコンピュータに実行させることができる。
【００７６】
図１０に示すように、マイクロコンピュータの中央処理装置（ＣＰＵ）５０には、記憶媒体６０が接続されている。記憶媒体６０はマイクロコンピュータが備える記憶媒体であってもよい。記憶媒体６０は、ハードディスクドライブ、光ディスク、半導体メモリ等の任意の非一時的な記憶媒体である。記憶媒体６０には、デジタル音声処理プログラムが記憶されている。デジタル音声処理プログラムは、外部のサーバからインターネット等の通信回線を介して送信されて記憶媒体６０に記憶されてもよい。
【００７７】
ＣＰＵ５０が、デジタル音声処理プログラムを実行することにより、マイクロコンピュータは、第１〜第４実施形態のデジタル音声処理装置１０１〜１０４として機能することができ、マイクロコンピュータは第１〜第４実施形態のデジタル音声処理方法を実行することができる。
【００７８】
図１１に示すフローチャートを用いて、デジタル音声処理プログラムがＣＰＵ５０に実行させる処理を説明する。入力されたデジタル音声信号が量子化ビット数１６ビット、サンプリング周波数４８ｋＨｚであれば、ＣＰＵ５０は、ステップS500にて、量子化ビット数２４ビット、サンプリング周波数１９２ｋＨｚのデジタル音声信号に変換する。入力されたデジタル音声信号が量子化ビット数２４ビット、サンプリング周波数１９２ｋＨｚのデジタル音声信号であれば、ステップS500は省略される。
【００７９】
ＣＰＵ５０は、ステップS501にて、極大値及び極小値を算出し、極大サンプル及び極小サンプルを検出する。ＣＰＵ５０は、ステップS502にて、極大サンプルと極小サンプルとの間のサンプル間隔を検出する。ＣＰＵ５０は、ステップS503にて、デジタル音声信号における隣接するサンプルの差分値を算出する。ＣＰＵ５０は、ステップS503と並行して、ステップS504にて、デジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号であるか否かを検出する。
【００８０】
ＣＰＵ５０は、ステップS504として、デジタル音声処理プログラムに従って、図５、図８、図９のいずれかに示す周期性信号検出処理を実行する。
【００８１】
ＣＰＵ５０は、ステップS502でサンプル間隔が所定の最小値（例えば２ｆｓ）から最大値（例えば８ｆｓ）までの範囲にあることが検出され、ステップS504でデジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号ではないことが検出されたときには、ステップS505にて、補正値を算出する。具体的には、ＣＰＵ５０は、極大サンプルと極大サンプルに隣接する第１の隣接サンプルとの差分値に所定の係数を乗算した第１の補正値と、極小サンプルと極小サンプルに隣接する第２の隣接サンプルとの差分値に所定の係数を乗算した第２の補正値を算出する。
【００８２】
ＣＰＵ５０は、ステップS506にて、第１の隣接サンプルに第１の補正値を加算し、第２の隣接サンプルより第２の補正値を減算することにより、デジタル音声信号を補正して出力する。
【００８３】
前述のように、互いに隣接する極大サンプルと極小サンプルとの間においては、第１及び第２の補正値を算出するための係数として、サンプル間隔（及びレベル選択信号）に基づいて選択される共通の係数が用いられる。
【００８４】
一方、ＣＰＵ５０は、ステップS504でデジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号であることが検出されたときには、ステップS505にて、極大サンプルと第１の隣接サンプルとの差分値、及び、極小サンプルと第２の隣接サンプルとの差分値に乗算する係数を０とする。これにより、ＣＰＵ５０は、ステップS505にて、第１及び第２の補正値を０とする。
【００８５】
結果として、ＣＰＵ５０は、ステップS506にて、第１の隣接サンプルに補正値を加算せず、第２の隣接サンプルより補正値を減算しないので、デジタル音声信号を補正することなく出力する。
【００８６】
ステップS502でサンプル間隔が上記の範囲にないと検出されたときには、ＣＰＵ５０は、ステップS505にて補正値を算出しないので、ステップS506にてデジタル音声信号を補正することなく出力する。
【００８７】
ＣＰＵ５０は、ステップS507にて、波形の終端であるか否かを判定し、終端でなければ（NO）、処理をステップS501（またはステップS500）に戻して、ステップS501〜S507（またはステップS500〜S507）の処理を繰り返す。終端であれば（YES）、ＣＰＵ５０は処理を終了させる。
【００８８】
本発明は以上説明した第１〜第４実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。第１〜第４実施形態においては、デジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号であるとき、周期性信号検出部１６が補正値算出部１４に“オフ”の処理フラグを供給する。これにより、補正値算出部１４が算出する補正値を０とすることによって、極大サンプルまたは極小サンプル近傍のサンプルに対する加減算処理を実行しないようにしている。
【００８９】
周期性信号検出部１６が処理フラグを加減算部１５に供給して、極大サンプルまたは極小サンプル近傍のサンプルに補正値を加減算するか否かを切り換えるように構成してもよい。この場合、補正値算出部１４は、デジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号であるか否かにかかわらず補正値を算出する。加減算部１５は、処理フラグが“オン”であれば補正値を加減算し、処理フラグが“オフ”であれば補正値を加減算しない。
【００９０】
即ち、デジタル音声処理装置は、周期性信号検出部１６が、デジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号であることを検出したときに、極大サンプルまたは極小サンプル近傍のサンプルに補正値を加減算しないように構成されていればよい。
【００９１】
デジタル音声処理方法は、デジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号であることが検出されたときに、極大サンプルまたは極小サンプル近傍のサンプルに補正値を加減算しないで、デジタル音声信号を補正することなく出力すればよい。デジタル音声処理プログラムは、デジタル音声信号が単一正弦波の周期性信号であることが検出されたときに、コンピュータに、極大サンプルまたは極小サンプル近傍のサンプルに補正値を加減算しないで、デジタル音声信号を補正することなく出力するステップを実行させればよい。
【符号の説明】
【００９２】
１１  極値算出部
１２  サンプル数検出部
１３  差分値算出部
１４  補正値算出部
１５  加減算部
１６  周期性信号検出部
１７  ビット数・サンプリング周波数変換部
５０  中央処理装置
６０  記憶媒体
１０１〜１０４  デジタル音声処理装置
【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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