(57)【要約】【課題】アナログ音声信号を高音質のデジタル音声信号に変換する音声ＡＤ変換装置を提供する。【解決手段】アナログ音声信号を受け付ける受付部１１と、受付部１１が受け付けたアナログ音声信号をサンプリングするサンプリング部１２と、サンプリング部１２がサンプリングしたアナログ音声信号を、量子化幅が端数処理幅だけ交互に異なるようにして、デジタル音声信号に量子化する量子化部１３と、量子化部１３によって量子化されたデジタル音声信号を出力する出力部１４と、を具備する。【選択図】図１
2008034897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アナログ音声信号を受け付ける受付部と、
前記受付部が受け付けたアナログ音声信号をサンプリングするサンプリング部と、
前記サンプリング部がサンプリングしたアナログ音声信号を、量子化幅が端数処理幅だけ交互に異なるようにして、デジタル音声信号に量子化する量子化部と、
前記量子化部によって量子化されたデジタル音声信号を出力する出力部と、を備えた音声ＡＤ変換装置。
【請求項２】
前記端数処理幅は、前記量子化部が量子化で用いる比較器の分解能に応じた値である、請求項１記載の音声ＡＤ変換装置。
【請求項３】
アナログ音声信号を受け付ける受付部と、
前記受付部が受け付けたアナログ音声信号をサンプリングするサンプリング部と、
前記サンプリング部がサンプリングしたアナログ音声信号をデジタル音声信号に量子化する量子化部と、
丸めの幅が記憶される丸め幅記憶部と、
前記量子化部が量子化したデジタル音声信号の示す数値のうち、前記丸め幅記憶部で記憶されている丸めの幅に対応する桁より下位の桁から構成される数値である下位数値を抽出する下位数値抽出部と、
前記量子化部が量子化したデジタル音声信号の示す数値のうち、前記丸めの幅に対応する桁の数値である丸め数値を抽出する丸め数値抽出部と、
前記量子化部が量子化したデジタル音声信号の示す数値において、前記下位数値抽出部により抽出された下位数値を切り捨てると共に、前記下位数値抽出部が抽出した下位数値を２倍した数値より前記丸めの幅が小さい場合、または、前記下位数値抽出部が抽出した下位数値を２倍した数値と前記丸めの幅が等しく、かつ、前記丸め数値が所定のグループに属する場合に、前記丸めの幅に対応する桁に１を加算する端数処理部と、
前記端数処理部による端数処理後のデジタル音声信号を出力する出力部と、を備えた音声ＡＤ変換装置。
【請求項４】
前記所定のグループは、前記丸め数値がとりうるすべての値の半分が属するグループである、請求項３記載の音声ＡＤ変換装置。
【請求項５】
前記所定のグループは、奇数のグループである、請求項４記載の音声ＡＤ変換装置。
【請求項６】
前記所定のグループは、偶数のグループである、請求項４記載の音声ＡＤ変換装置。
【請求項７】
アナログ音声信号を受け付ける受付ステップと、
前記受付ステップで受け付けたアナログ音声信号をサンプリングするサンプリングステップと、
前記サンプリングステップでサンプリングしたアナログ音声信号を、量子化幅が端数処理幅だけ交互に異なるようにして、デジタル音声信号に量子化する量子化ステップと、
前記量子化ステップで量子化されたデジタル音声信号を出力する出力ステップと、を備えた音声ＡＤ変換方法。
【請求項８】
アナログ音声信号を受け付ける受付ステップと、
前記受付ステップで受け付けたアナログ音声信号をサンプリングするサンプリングステップと、
前記サンプリングステップでサンプリングしたアナログ音声信号をデジタル音声信号に量子化する量子化ステップと、
前記量子化ステップで量子化したデジタル音声信号の示す数値のうち、丸め幅記憶部で記憶されている丸めの幅に対応する桁より下位の桁から構成される数値である下位数値を抽出する下位数値抽出ステップと、
前記量子化ステップで量子化したデジタル音声信号の示す数値のうち、前記丸めの幅に対応する桁の数値である丸め数値を抽出する丸め数値抽出ステップと、
前記量子化ステップで量子化したデジタル音声信号の示す数値において、前記下位数値抽出ステップで抽出された下位数値を切り捨てると共に、前記下位数値抽出ステップで抽出した下位数値を２倍した数値より前記丸めの幅が小さい場合、または、前記下位数値抽出ステップで抽出した下位数値を２倍した数値と前記丸めの幅が等しく、かつ、前記丸め数値が所定のグループに属する場合に、前記丸めの幅に対応する桁に１を加算する端数処理ステップと、
前記端数処理ステップでの端数処理後のデジタル音声信号を出力する出力ステップと、を備えた音声ＡＤ変換方法。
【請求項９】
コンピュータに、
サンプリングされたアナログ音声信号を量子化したデジタル音声信号の示す数値のうち、丸め幅記憶部で記憶されている丸めの幅に対応する桁より下位の桁から構成される数値である下位数値を抽出する下位数値抽出ステップと、
前記デジタル音声信号の示す数値のうち、前記丸めの幅に対応する桁の数値である丸め数値を抽出する丸め数値抽出ステップと、
前記デジタル音声信号の示す数値において、前記下位数値抽出ステップで抽出された下位数値を切り捨てると共に、前記下位数値抽出ステップで抽出した下位数値を２倍した数値より前記丸めの幅が小さい場合、または、前記下位数値抽出ステップで抽出した下位数値を２倍した数値と前記丸めの幅が等しく、かつ、前記丸め数値が所定のグループに属する場合に、前記丸めの幅に対応する桁に１を加算する端数処理ステップと、を実行させるためのプログラム。
【請求項１０】
コンピュータに、
前記端数処理ステップでの端数処理後のデジタル音声信号を出力する出力ステップをさらに実行させるための請求項９記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アナログ音声信号をデジタル音声信号に変換する音声ＡＤ変換装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アナログ音声信号をデジタル音声信号に変換するＡＤ変換装置において、量子化誤差による音質の悪化を低減させるための技術が開発されてきている。そのようなものとして、例えば、適応量子化の技術等がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−３２３３１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このように、従来から、よりよい音質のデジタル音声信号を得ることができるＡＤ変換装置の開発が望まれていた。
本発明は、上記状況に応じてなされたものであり、よりよい音質のデジタル音声信号を得ることができる音声ＡＤ変換装置等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】
【０００４】
上記目的を達成するため、本発明による音声ＡＤ変換装置は、アナログ音声信号を受け付ける受付部と、前記受付部が受け付けたアナログ音声信号をサンプリングするサンプリング部と、前記サンプリング部がサンプリングしたアナログ音声信号を、量子化幅が端数処理幅だけ交互に異なるようにして、デジタル音声信号に量子化する量子化部と、前記量子化部によって量子化されたデジタル音声信号を出力する出力部と、を備えたものである。
このような構成により、より高音質なデジタル音声信号を得ることができる。
【０００５】
本発明による音声ＡＤ変換装置は、アナログ音声信号を受け付ける受付部と、前記受付部が受け付けたアナログ音声信号をサンプリングするサンプリング部と、前記サンプリング部がサンプリングしたアナログ音声信号をデジタル音声信号に量子化する量子化部と、丸めの幅が記憶される丸め幅記憶部と、前記量子化部が量子化したデジタル音声信号の示す数値のうち、前記丸め幅記憶部で記憶されている丸めの幅に対応する桁より下位の桁から構成される数値である下位数値を抽出する下位数値抽出部と、前記量子化部が量子化したデジタル音声信号の示す数値のうち、前記丸めの幅に対応する桁の数値である丸め数値を抽出する丸め数値抽出部と、前記量子化部が量子化したデジタル音声信号の示す数値において、前記下位数値抽出部により抽出された下位数値を切り捨てると共に、前記下位数値抽出部が抽出した下位数値を２倍した数値より前記丸めの幅が小さい場合、または、前記下位数値抽出部が抽出した下位数値を２倍した数値と前記丸めの幅が等しく、かつ、前記丸め数値が所定のグループに属する場合に、前記丸めの幅に対応する桁に１を加算する端数処理部と、前記端数処理部による端数処理後のデジタル音声信号を出力する出力部と、を備えたものである。
【０００６】
このような構成により、量子化後に端数処理を行うことによって、所望のビット数のデジタル音声信号を得ることができる。また、端数処理部等によって、丸め誤差を小さくする端数処理を行うことができ、結果として、デジタル音声信号の音質を向上させることができる。
【０００７】
また、本発明による音声ＡＤ変換装置では、前記所定のグループは、例えば、奇数のグループや偶数のグループのように、前記丸め数値がとりうるすべての値の半分が属するグループであってもよい。
このような構成により、丸め誤差を最小にする端数処理を行うことができ、結果として、デジタル音声信号の音質を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明による音声ＡＤ変換装置等によれば、いわゆる五捨五入の端数処理の技術を用いてＡＤ変換を行うことにより、よりよい音質のデジタル音声信号を得ることができるＡＤ変換を実現することができうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明による音声ＡＤ変換装置について、実施の形態を用いて説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素及びステップは同一または相当するものであり、再度の説明を省略することがある。
【００１０】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１による音声ＡＤ変換装置について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態による音声ＡＤ変換装置は、ＡＤ変換を行うアナログ回路において、端数処理と同様の処理を行うことによって、デジタル音声信号の音質を向上させるものである。
【００１１】
図１は、本実施の形態による音声ＡＤ変換装置１の構成を示すブロック図である。図１において、本実施の形態による音声ＡＤ変換装置１は、受付部１１と、サンプリング部１２と、量子化部１３と、出力部１４とを備える。
【００１２】
受付部１１は、アナログ音声信号を受け付ける。受付部１１によるアナログ音声信号の受け付けは、例えば、マイクロフォン等の音声デバイスから入力されたアナログ音声信号の受け付けでもよく、有線または無線の通信回線を介して送信されたアナログ音声信号の受信でもよく、所定の記録媒体（例えば、カセットテープやアナログディスクレコード等）から読み出されたアナログ音声信号の受け付けでもよい。なお、受付部１１は、受け付けを行うためのデバイス（例えば、マイクロフォン等）を含んでもよく、あるいは含まなくてもよい。
【００１３】
サンプリング部１２は、受付部１１が受け付けたアナログ音声信号をサンプリング（標本化）する。サンプリング部１２は、例えば、サンプルホールド回路等によって実現することができる。
【００１４】
量子化部１３は、サンプリング部１２がサンプリングしたアナログ音声信号をデジタル音声信号に量子化する。ここで、量子化部１３は、量子化幅が端数処理幅だけ交互に異なるようにして、この量子化を行う。端数処理幅は、量子化部１３が量子化で用いる比較器（コンパレータ）の分解能に応じた値であってもよい。この量子化の具体的な方法や端数処理幅等については後述する。
【００１５】
出力部１４は、量子化部１３によって量子化されたデジタル音声信号を出力する。ここで、この出力部１４による出力は、例えば、所定の機器への通信回線等を介した送信でもよく、記録媒体への蓄積でもよい。なお、出力部１４は、出力を行うデバイス（例えば、通信デバイスや記録デバイス等）を含んでもよく、あるいは含まなくてもよい。
【００１６】
次に、本実施の形態による音声ＡＤ変換装置１の動作について、図２のフローチャートを用いて説明する。なお、受付部１１は、アナログ音声信号の入力があった場合に、そのアナログ音声信号を受け付けるものとする。
【００１７】
（ステップＳ１０１）サンプリング部１２は、サンプリングのタイミングであるかどうか判断する。そして、サンプリングのタイミングであれば、ステップＳ１０２に進み、そうでなければ、サンプリングのタイミングとなるまでステップＳ１０１の処理を繰り返す。このサンプリングのタイミングは、例えば、サンプリング周波数に対応したクロック等によって示される。
【００１８】
（ステップＳ１０２）サンプリング部１２は、受付部１１が受け付けたアナログ音声信号をサンプリングする。図３は、アナログ音声信号をサンプリングする処理について説明するための模式図である。図３で示されるように、アナログ音声信号が、サンプリング周波数ごとにサンプリングされる。なお、図３における黒丸が、サンプリングされたアナログ音声信号を示すものである。
【００１９】
（ステップＳ１０３）量子化部１３は、そのサンプリングされたアナログ音声信号をデジタル音声信号に量子化する。図４は、サンプリングされたアナログ音声信号を量子化する処理について説明するための模式図である。図４で示されるように、サンプリングされたアナログ音声信号が、離散的なデジタル値に量子化される。なお、図４における白丸が、量子化されたデジタル音声信号を示すものである。この量子化部１３による量子化の詳細な処理については後述する。
【００２０】
（ステップＳ１０４）出力部１４は、量子化部１３によって量子化されたデジタル音声信号を出力する。そして、ステップＳ１０１に戻る。
なお、図２のフローチャートにおいて、電源オフや処理終了の割り込み、アナログ音声信号の入力の終了等により処理は終了する。
【００２１】
次に、本実施の形態による量子化部１３のより詳細な構成について、従来例の量子化部１３０と比較しながら説明する。
図５は、従来の並列型の量子化部１３０の一例を示す回路図である。図５で示されるように、サンプリング部１２でサンプリングされたアナログ音声信号は、入力端子Ｖｉｎに入力される。また、電源電圧Ｖｄｄは、抵抗Ｒ１０１〜１０６によって０．５Ｖから４．５Ｖまで均等に分圧されている。その分圧された電圧値が、各比較器Ｃ１〜Ｃ５における参照電圧となる。比較器Ｃ１〜Ｃ５は、入力端子Ｖｉｎに入力された入力電圧（アナログ音声信号）と、それぞれの参照電圧とを比較し、比較結果に応じた信号を符号変換部１３１に与える。符号変換部１３１は、比較器Ｃ１〜Ｃ５の結果を、デジタル信号に符号化し、デジタル出力端子からデジタル音声信号が出力される。このデジタル音声信号が出力部１４に与えられる。
【００２２】
図６は、図５で示される従来の量子化部１３０による量子化について説明するための図である。図６で示されるように、参照電圧が均等に割り当てられているため、端部の例外を除いて、量子化幅は「１Ｖ」で均等になっている。例えば、入力電圧が１．７Ｖである場合には、比較器Ｃ４は、入力電圧１．７Ｖが参照電圧１．５Ｖよりも大きいと判断する。また、比較器Ｃ３は、入力電圧１．７Ｖが参照電圧２．５Ｖよりも小さいと判断する。その結果、符号変換部１３１によって、各比較器Ｃ１〜Ｃ５からの出力がデジタル出力「０１０」に符号化される。例えば、デジタル出力「００１」は、電圧値１Ｖに対応するデジタル値であり、デジタル出力「０１１」は、電圧値３Ｖに対応するデジタル値である。
【００２３】
図７は、本実施の形態による量子化部１３の一例を示す回路図である。図７において、各比較器Ｃ１〜Ｃ５に与えられる参照電圧の値が異なる以外は、図５と同様である。図７では、抵抗Ｒ１〜Ｒ６によって、電源電圧Ｖｄｄが分圧されるが、図５の量子化部１３０のように均等に分圧されていない。ここでは、各参照電圧の値が、比較器Ｃ１〜Ｃ５の分解能だけずらされている。なお、比較器Ｃ１〜Ｃ５の分解能は、１０ｍＶであるとしている。したがって、例えば、比較器Ｃ１に与えられる参照電圧は、従来例（図５）に対して０．０１Ｖだけ高く設定されている。反対に、例えば、比較器Ｃ２に与えられる参照電圧は、従来例（図５）に対して０．０１Ｖだけ低く設定されている。このように、各比較器Ｃ１〜Ｃ５に与えられる参照電圧の値が、比較器Ｃ１〜Ｃ５の分解能だけ高くなったり低くなったりするように、交互に設定されている。
【００２４】
なお、図５では、抵抗Ｒ１０２〜Ｒ１０５の各抵抗値は、同じ値であればよいが、図７では、抵抗Ｒ２〜Ｒ５の各抵抗値は同じではない。抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ４との抵抗値が同じであり、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ５の抵抗値が同じとなる。なお、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との抵抗値の比は、５１／４９となる。
【００２５】
図８は、図７で示される量子化部１３による量子化について説明するための図である。図８で示されるように、量子化幅は、端数処理幅だけ交互に異なるようになっている。ここでは、端数処理幅は、０．０４Ｖであり、比較器Ｃ１〜Ｃ５の分解能（０．０１Ｖ）を４倍した値である。
【００２６】
図７，図８で説明したように、本実施の形態による量子化部１３では、従来の量子化部１３０に対して参照電圧を変更することにより、量子化幅が端数処理幅だけ交互に異なるように設定されている。また、その端数処理幅が、比較器Ｃ１〜Ｃ５の分解能に応じた値（ここでは、分解能の４倍）に設定されている。したがって、例えば、入力電圧２．５Ｖが入力された場合には、比較器Ｃ３の分解能を考慮しても、確実に２．５１Ｖよりも小さいと判断されることになる。したがって、入力電圧２．５Ｖは、電圧値２Ｖに対応するデジタル値「０１０」に変換されることになる。一方、入力電圧３．５Ｖが入力された場合には、比較器Ｃ２の分解能を考慮しても、確実に３．４９Ｖよりも大きいと判断されることになる。したがって、入力電圧３．５Ｖは、電圧値４Ｖに対応するデジタル値「１００」に変換されることになる。
【００２７】
このように、量子化幅を交互に異なるようにすることで、端数処理による誤差を全体として低減させることができ、その結果として、ＡＤ変換後のデジタル音声信号の音質を向上させることができうる。
【００２８】
なお、この説明では、端数処理幅を比較器Ｃ１〜Ｃ５の分解能の４倍にした場合について説明したが、高音質のデジタル音声信号を得ることができるのであれば、端数処理幅は、他の値であってもよい。例えば、比較器Ｃ１〜Ｃ５の分解能の４倍以上でもよく、あるいは、４倍未満でもよい。あるいは、高音質のデジタル音声信号を得ることができるのであれば、端数処理幅は、比較器Ｃ１〜Ｃ５の分解能と関係のない値であってもよい。
【００２９】
次に、本実施の形態による音声ＡＤ変換装置１の応用について説明する。この音声ＡＤ変換装置１は、例えば、携帯電話において用いることができる。図９は、その携帯電話の一例を示す図である。携帯電話２は、マイクロフォン（マイク）２１と、音声ＡＤ変換装置１と、音声ＤＡ変換装置２２と、スピーカ２３とを備える。携帯電話２のユーザが他のユーザの通話する場合には、マイク２１で受けられた音声は、アナログ音声信号に変換されて音声ＡＤ変換装置１に渡される。そして、音声ＡＤ変換装置１は、上述のようにＡＤ変換を行い、そのＡＤ変換後のデジタル音声信号が、電話回線網を介して通話先の携帯電話に送信される。一方、通話先の携帯電話から送信されたデジタル音声信号は、携帯電話２で受信され、音声ＤＡ変換装置２２によってアナログ音声信号にＤＡ変換され、そのアナログ音声信号がスピーカ２３に渡されて音声が出力される。なお、音声ＤＡ変換装置２２において、先読みを行うことによってデジタル音声信号の補正を行ってもよい。
【００３０】
図１０は、デジタル音声信号の補正を行う音声ＤＡ変換装置２２の構成を示すブロック図である。図１０において、音声ＤＡ変換装置２２は、デジタル音声信号を受け付ける受付部２２１と、そのデジタル音声信号に対して先読み補正を行う先読み補正部２２２と、先読み補正後のデジタル音声信号をＤＡ変換するＤＡ変換部２２３と、ＤＡ変換後のアナログ音声信号をスピーカ２３に出力する出力部２２４とを備える。
【００３１】
先読み補正部２２２は、デジタル音声信号の先読みを行うことによって、受付部２２１が受け付けたデジタル音声信号の量子化ビット数を上げるものである。例えば、図１１で示される、白丸のデジタル値が受付部２２１で受け付けられたとする。すると、先読み補正部２２２は、例えば、デジタル値Ｄ１〜Ｄ５を用いて、デジタル値Ｄ３を三角の位置に補正する。また、先読み補正部２２２は、例えば、デジタル値Ｄ３〜Ｄ７を用いて、デジタル値Ｄ５も三角の位置に補正する。このように、ＤＡ変換の前に先読み補正を行い、デジタル音声信号の量子化ビット数を上げることによって、ＤＡ変換後のアナログ音声信号がより高音質なものになりうることになる。
【００３２】
以上のように、本実施の形態による音声ＡＤ変換装置１では、量子化部１３において、量子化幅が端数処理幅だけ交互に異なるようにして量子化を行うことにより、より高音質なデジタル音声信号を得ることができる。
【００３３】
なお、本実施の形態では、図７で示されるように、並列型の量子化回路を用いて説明したが、量子化幅が端数処理幅だけ交互に異なるようにして量子化を行うことができるのであれば、追従型の量子化回路、逐次比較型の量子化回路、複数ステップの並列型の量子化回路、積分型の量子化回路、サブレンジング型の量子化回路等を用いてもよいことは言うまでもない。
【００３４】
また、本実施の形態では、量子化幅が端数処理幅だけ交互に異なるようにして量子化を行うために、従来例に対して参照電圧が異なるようにしたが、他の方法によって、同様の結果を得ることができるのであれば、その方法を用いてもよい。
【００３５】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２による音声ＡＤ変換装置について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態による音声ＡＤ変換装置は、ＡＤ変換を行った後に、端数処理を行うことによって、デジタル音声信号の音質を向上させるものである。
【００３６】
図１２は、本実施の形態による音声ＡＤ変換装置３の構成を示すブロック図である。図１２において、本実施の形態による音声ＡＤ変換装置３は、受付部３１と、サンプリング部３２と、量子化部３３と、一時記憶部３４と、丸め幅記憶部３５と、下位数値抽出部３６と、丸め数値抽出部３７と、端数処理部３８と、出力部３９とを備える。
【００３７】
受付部３１は、アナログ音声信号を受け付ける。受付部３１によるアナログ音声信号の受け付けは、例えば、マイクロフォン等の音声デバイスから入力されたアナログ音声信号の受け付けでもよく、有線または無線の通信回線を介して送信されたアナログ音声信号の受信でもよく、所定の記録媒体（例えば、カセットテープやアナログディスクレコード等）から読み出されたアナログ音声信号の受け付けでもよい。なお、受付部３１は、受け付けを行うためのデバイス（例えば、マイクロフォン等）を含んでもよく、あるいは含まなくてもよい。
【００３８】
サンプリング部３２は、受付部３１が受け付けたアナログ音声信号をサンプリング（標本化）する。サンプリング部３２は、例えば、サンプルホールド回路等によって実現することができる。
【００３９】
量子化部３３は、サンプリング部３２がサンプリングしたアナログ音声信号をデジタル音声信号に量子化する。この量子化部３３による量子化は、実施の形態１で説明した従来例の量子化であり、その各種の方法が従来から知られているため、その説明を省略する。
【００４０】
一時記憶部３４では、量子化部３３が量子化したデジタル音声信号の示す数値が一時的に記憶される。以下、この一時記憶部３４で記憶されている、量子化部３３が量子化したデジタル音声信号の示す数値を、数値ｘと呼ぶことがある。一時記憶部３４は、所定の記録媒体（例えば、半導体メモリや磁気ディスク、光ディスクなど）によって実現されうる。
【００４１】
丸め幅記憶部３５では、丸めの幅ｗが記憶される。ここで、丸めの幅とは、端数処理において用いられる情報である。丸めの幅を用いた端数処理では、与えられた数値を、ある一定の丸めの幅の整数倍の系列の中から選んだ数値に置き換える。したがって、端数処理後の数値では、丸めの幅が最小の単位となる。丸めの幅を用いた端数処理は、国際規格であるＩＳＯ  ３１−０：１９９２（Ｅ）の付録ＢＧｕｉｄｅ  ｔｏ  ｔｈｅ  ｒｏｕｎｄｉｎｇ  ｏｆ  ｎｕｍｂｅｒｓに基づくものであり、例えば、特開２０００−２２２１７３号公報に記載されている。
【００４２】
丸め幅記憶部３５は、所定の記録媒体（例えば、半導体メモリや磁気ディスク、光ディスクなど）によって実現されうる。丸め幅記憶部３５に丸めの幅ｗが記憶される過程は問わない。例えば、記録媒体を介して丸めの幅ｗが丸め幅記憶部３５で記憶されるようになってもよく、通信回線等を介して送信された丸めの幅ｗが丸め幅記憶部３５で記憶されるようになってもよく、あるいは、入力デバイスを介して入力された丸めの幅ｗが丸め幅記憶部３５で記憶されるようになってもよい。
【００４３】
下位数値抽出部３６は、量子化部３３が量子化したデジタル音声信号の示す数値ｘのうち、丸め幅記憶部３５で記憶されている丸めの幅ｗに対応する桁より下位の桁から構成される数値である下位数値ｙを抽出する。例えば、数値ｘが「１２３４５」であり、丸めの幅ｗが「１００」である場合には、下位数値ｙ「４５」が抽出される。
【００４４】
丸め数値抽出部３７は、量子化部３３が量子化したデジタル音声信号ｘの示す数値のうち、丸めの幅ｗに対応する桁の数値である丸め数値ａを抽出する。例えば、数値ｘが「１２３４５」であり、丸めの幅ｗが「１００」である場合には、丸め数値ａ「３」が抽出される。
【００４５】
端数処理部３８は、量子化部３３が量子化したデジタル音声信号の示す数値ｘにおいて、下位数値抽出部３６により抽出された下位数値ｙを切り捨てる。また、端数処理部３８は、下位数値抽出部３６が抽出した下位数値ｙを２倍した数値より丸めの幅ｗが小さい場合、または、下位数値抽出部３６が抽出した下位数値ｙを２倍した数値と丸めの幅ｗが等しく、かつ、丸め数値ａが所定のグループに属する場合に、量子化部３３が量子化したデジタル音声信号の示す数値ｘにおいて、丸めの幅ｗに対応する桁に１を加算する。この切り捨て処理と、加算の処理の順序は問わない。所定のグループは任意であるが、丸め数値ａがとりうるすべての値の半分が属するグループであることが好適である。例えば、所定のグループは、奇数のグループであってもよく、偶数のグループであってもよい。端数処理部３８による具体的な端数処理については後述する。
【００４６】
出力部３９は、端数処理部３８による端数処理後のデジタル音声信号を出力する。ここで、この出力部３９による出力は、例えば、所定の機器への通信回線等を介した送信でもよく、記録媒体への蓄積でもよい。なお、出力部３９は、出力を行うデバイス（例えば、通信デバイスや記録デバイス等）を含んでもよく、あるいは含まなくてもよい。また、出力部３９は、ハードウェアによって実現されてもよく、あるいは、それらのデバイスを駆動するドライバ等のソフトウェアによって実現されてもよい。
【００４７】
なお、本実施の形態による音声ＡＤ変換装置３では、量子化を行った後に端数処理を行うため、最終的に出力される所望のビット数のデジタル音声信号よりも、より高い精度で量子化部３３による量子化を行わなければならない。例えば、所望のデジタル音声信号が１０ビットである場合には、それよりも高い精度の１２ビットや１６ビットなどによって量子化を行う必要がある。
【００４８】
次に、本実施の形態による音声ＡＤ変換装置３の動作について、図１３のフローチャートを用いて説明する。なお、受付部３１は、アナログ音声信号の入力があった場合に、そのアナログ音声信号を受け付けるものとする。
【００４９】
（ステップＳ２０１）サンプリング部３２は、サンプリングのタイミングであるかどうか判断する。そして、サンプリングのタイミングであれば、ステップＳ２０２に進み、そうでなければ、サンプリングのタイミングとなるまでステップＳ２０１の処理を繰り返す。このサンプリングのタイミングは、例えば、サンプリング周波数に対応したクロック等によって示される。
【００５０】
（ステップＳ２０２）サンプリング部３２は、受付部３１が受け付けたアナログ音声信号をサンプリングする。
（ステップＳ２０３）量子化部３３は、そのサンプリングされたアナログ音声信号をデジタル音声信号に量子化する。
【００５１】
（ステップＳ２０４）端数処理部３８等は、端数処理を行う。この端数処理の詳細については、図１４のフローチャートを用いて後述する。
（ステップＳ２０５）出力部３９は、端数処理部３８によって端数処理された後のデジタル音声信号を出力する。そして、ステップＳ２０１に戻る。
【００５２】
なお、図１３のフローチャートにおいて、電源オフや処理終了の割り込み、アナログ音声信号の入力の終了等により処理は終了する。
【００５３】
図１４は、図１３のフローチャートにおける端数処理（ステップＳ２０４）について示すフローチャートである。
（ステップＳ３０１）丸め数値抽出部３７は、丸め幅記憶部３５から丸めの幅ｗを読み出し、一時記憶部３４で記憶されている数値ｘにおいて、その丸めの幅ｗに対応する桁に格納されている丸め数値ａを抽出する。
【００５４】
（ステップＳ３０２）下位数値抽出部３６は、丸め幅記憶部３５から丸めの幅ｗを読み出し、一時記憶部３４で記憶されている数値ｘにおいて、その丸めの幅ｗに対応する桁より下位の桁から構成される下位数値ｙを抽出する。
【００５５】
（ステップＳ３０３）端数処理部３８は、一時記憶部３４で記憶されている数値ｘから、下位数値抽出部３６が抽出した下位数値ｙを切り捨てる。
【００５６】
（ステップＳ３０４）端数処理部３８は、下位数値抽出部３６が抽出した下位数値ｙを２倍する。そして、下位数値ｙを２倍した数値２ｙと、丸めの幅ｗとを比較し、２ｙ>ｗであれば、ステップＳ３０６に進み、そうでなければステップＳ３０５に進む。
【００５７】
（ステップＳ３０５）端数処理部３８は、ｗ＝２ｙであり、かつ、丸め数値抽出部３７が抽出した丸め数値ａが所定のグループに属するかどうか判断する。そして、ｗ＝２ｙであり、かつ、丸め数値ａが所定のグループに属する場合には、ステップＳ３０６に進み、そうでない場合には、端数処理部３８は一時記憶部３４で記憶されている数値ｘを出力部３９に渡し、端数処理は終了となる。
【００５８】
（ステップＳ３０６）端数処理部３８は、一時記憶部３４で記憶されている数値ｘにおいて、丸めの幅ｗに対応する桁に１を加算する。そして、端数処理部３８は一時記憶部３４で記憶されている数値ｘを出力部３９に渡し、端数処理は終了となる。
【００５９】
なお、図１４のフローチャートにおいて、ステップＳ３０１と、ステップＳ３０２との順序は問わない。また、ステップＳ３０３の処理は、ステップＳ３０２よりも後に行えばよいため、ステップＳ３０３の処理をステップＳ３０４やステップＳ３０６の処理よりも後に行ってもよい。
【００６０】
次に、本実施の形態による音声ＡＤ変換装置３の動作について、具体例を用いて説明する。なお、量子化を行うまでの処理はすでに知られているため、説明を省略する。
この具体例では、丸め幅記憶部３５で記憶されている丸めの幅ｗが「０．１」であるとする。また、所定のグループは、奇数のグループであるとする。
【００６１】
まず、量子化部３３が量子化したデジタル音声信号の示す数値ｘが「１２．３５０」であり、その数値ｘが一時記憶部３４で記憶されている場合について説明する。この場合には、丸め数値抽出部３７は、丸め数値ａ＝３を抽出する（ステップＳ３０１）。また、下位数値抽出部３６は、下位数値ｙ＝０．０５０を抽出する（ステップＳ３０２）。端数処理部３８は、下位数値ｙを切り捨てることにより、数値ｘを「１２．３」にする（ステップＳ３０３）。
【００６２】
なお、結果として下位数値ｙを切り捨てる処理を行うことができるのであれば、下位数値ｙを切り捨てる具体的な処理は問わない。端数処理部３８は、例えば、数値ｘの下位数値ｙに対応する各桁を０に書き換えてもよく、数値ｘの下位数値ｙに対応する各桁が有効でない、すなわち、数値ｘを構成しない旨の情報を数値ｘに対応付けて保持するようにしてもよく、数値ｘの下位数値ｙを消去する、すなわち、下位数値ｙが数値ｘを構成しないようにしてもよい。
【００６３】
端数処理部３８は、下位数値ｙ＝０．０５０を２倍して２ｙ＝０．１を得る。そして、その２ｙと、丸めの幅ｗ＝０．１とを比較する。２ｙ＝ｗであるため、端数処理部３８は、ｗ<２ｙではないと判断する（ステップＳ３０４）。次に、端数処理部３８は、丸め数値ａ＝３を２で割った剰余ｂを算出する。この場合には、剰余ｂ＝１となる。剰余ｂ＝１なら、丸め数値ａは奇数であり、剰余ｂ＝０なら、丸め数値ａは偶数である。ここでは、剰余ｂ＝１であるため、端数処理部３８は、丸め数値ａ＝３が奇数のグループに属すると判断し、また、ｗ＝２ｙであると判断する（ステップＳ３０５）。
【００６４】
したがって、端数処理部３８は、数値ｘ＝１２．３の丸め数値ａ＝０．１に対応する桁に１を加算し、数値ｘ＝１２．４として（ステップＳ３０６）、その数値ｘを出力部３９に渡す。出力部３９は、その端数処理後の数値ｘ＝１２．４を出力する（ステップＳ２０５）。
【００６５】
次に、量子化部３３が量子化したデジタル音声信号の示す数値ｘが「１２．４５０」であり、その数値ｘが一時記憶部３４で記憶されている場合について説明する。この場合には、丸め数値抽出部３７は、丸め数値ａ＝４を抽出する（ステップＳ３０１）。また、下位数値抽出部３６は、下位数値ｙ＝０．０５０を抽出する（ステップＳ３０２）。端数処理部３８は、下位数値ｙを切り捨てることにより、数値ｘを「１２．４」にする（ステップＳ３０３）。
【００６６】
端数処理部３８は、下位数値ｙ＝０．０５０を２倍して２ｙ＝０．１を得る。そして、その２ｙと、丸めの幅ｗ＝０．１とを比較する。２ｙ＝ｗであるため、端数処理部３８は、ｗ<２ｙではないと判断する（ステップＳ３０４）。次に、端数処理部３８は、丸め数値ａ＝４を２で割った剰余ｂ＝０を算出する。端数処理部３８は、剰余ｂ＝０であるため、丸め数値ａ＝４が偶数のグループに属すると判断する（ステップＳ３０５）。
したがって、端数処理部３８は、数値ｘ＝１２．４を出力部３９に渡し、出力部３９は、その端数処理後の数値ｘ＝１２．４を出力する（ステップＳ２０５）。
【００６７】
ここで、この具体例の処理では、乗算する数値及び除算する数値として２を用いているため、２進法の場合、シフト演算のみで乗算及び除算を行うことができる。したがって、端数処理をプログラムによって実行する場合に、より少ないステップ数で端数処理を行うことができ、プログラムの作成が容易となると共に、処理時間を端出することができる。
【００６８】
なお、この具体例では、所定のグループが奇数のグループである場合について説明したが、所定のグループは、偶数のグループであってもよい。所定のグループが偶数のグループである場合には、丸め数値ａを２で除算した剰余ｂが０であれば、偶数のグループに属すると判断し、剰余ｂが１であれば、偶数のグループに属さないと判断してもよい。
【００６９】
以上のように、本実施の形態による音声ＡＤ変換装置３では、量子化後に端数処理を行うことによって、所望のビット数のデジタル音声信号を得ることができる。また、上述のような端数処理を行うことによって、丸め誤差を最小にする端数処理を行うことができ、結果として、デジタル音声信号の音質を向上させることができる。
【００７０】
なお、本実施の形態による量子化部３３で用いる量子化の方法は問わない。例えば、並列型の量子化回路を用いてもよく、追従型の量子化回路を用いてもよく、逐次比較型の量子化回路を用いてもよく、複数ステップの並列型の量子化回路を用いてもよく、積分型の量子化回路を用いてもよく、サブレンジング型の量子化回路等を用いてもよい。
【００７１】
また、本実施の形態による下位数値抽出部３６、丸め数値抽出部３７、端数処理部３８による端数処理を実行する構成は、専用の回路としてハードウェアで構成してもよく、ＣＰＵが端数処理のソフトウェア・プログラムを実行することによって実行してもよい。
【００７２】
また、上記各実施の形態において、各処理または各機能は、単一の装置または単一のシステムによって集中処理されることによって実現されてもよく、あるいは、複数の装置または複数のシステムによって分散処理されることによって実現されてもよい。
【００７３】
また、上記各実施の形態において、各構成要素は専用のハードウェアにより構成されてもよく、あるいは、ソフトウェアにより実現可能な構成要素については、プログラムを実行することによって実現されてもよい。例えば、ハードディスクや半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェア・プログラムをＣＰＵ等のプログラム実行部が読み出して実行することによって、各構成要素が実現され得る。なお、上記実施の形態２における音声ＡＤ変換装置を実現するソフトウェアは、以下のようなプログラムである。つまり、このプログラムは、コンピュータに、サンプリングされたアナログ音声信号を量子化したデジタル音声信号の示す数値のうち、丸め幅記憶部で記憶されている丸めの幅に対応する桁より下位の桁から構成される数値である下位数値を抽出する下位数値抽出ステップと、前記デジタル音声信号の示す数値のうち、前記丸めの幅に対応する桁の数値である丸め数値を抽出する丸め数値抽出ステップと、前記デジタル音声信号の示す数値において、前記下位数値抽出ステップで抽出された下位数値を切り捨てると共に、前記下位数値抽出ステップで抽出した下位数値を２倍した数値より前記丸めの幅が小さい場合、または、前記下位数値抽出ステップで抽出した下位数値を２倍した数値と前記丸めの幅が等しく、かつ、前記丸め数値が所定のグループに属する場合に、前記丸めの幅に対応する桁に１を加算する端数処理ステップと、を実行させるためのものである。
そのプログラムにおいて、コンピュータに、前記端数処理ステップでの端数処理後のデジタル音声信号を出力する出力ステップをさらに実行させてもよい。
【００７４】
なお、上記プログラムにおいて、情報を出力する出力ステップなどでは、ハードウェアでしか行われない処理、例えば、出力ステップにおけるモデムやインターフェースカードなどで行われる処理は少なくとも含まれない。
【００７５】
また、このプログラムは、サーバなどからダウンロードされることによって実行されてもよく、所定の記録媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭなどの光ディスクや磁気ディスク、半導体メモリなど）に記録されたプログラムが読み出されることによって実行されてもよい。
【００７６】
また、このプログラムを実行するコンピュータは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、あるいは分散処理を行ってもよい。
また、本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
以上より、本発明による音声ＡＤ変換装置等によれば、アナログ音声信号を高品質のデジタル音声信号に変換することができ、アナログ音声信号をデジタル音声信号に変換する装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施の形態１による音声ＡＤ変換装置の構成を示すブロック図
【図２】同実施の形態による音声ＡＤ変換装置の動作を示すフローチャート
【図３】同実施の形態におけるアナログ音声信号のサンプリングについて説明するための図
【図４】同実施の形態におけるアナログ音声信号の量子化について説明するための図
【図５】従来の量子化部の構成を示す回路図
【図６】従来の量子化について説明するための図
【図７】本発明の実施の形態１における量子化部の構成を示す回路図
【図８】同実施の形態における量子化について説明するための図
【図９】同実施の形態による音声ＡＤ変換装置を備えた携帯電話の構成を示す図
【図１０】同実施の形態における音声ＤＡ変換装置の構成を示すブロック図
【図１１】同実施の形態における音声ＤＡ変換装置の動作について説明するための図
【図１２】本発明の実施の形態２による音声ＡＤ変換装置の構成を示すブロック図
【図１３】同実施の形態による音声ＡＤ変換装置の動作を示すフローチャート
【図１４】同実施の形態による音声ＡＤ変換装置の動作を示すフローチャート
【符号の説明】
【００７９】
１  音声ＡＤ変換装置
２  携帯電話
１１、３１、２２１  受付部
１２、３２  サンプリング部
１３、３３  量子化部
１４、３９、２２４  出力部
２１  マイク
２２  音声ＤＡ変換装置
２３  スピーカ
３４  一時記憶部
３５  丸め幅記憶部
３６  下位数値抽出部
３７  丸め数値抽出部
３８  端数処理部
１３１  符号変換部
２２２  先読み補正部
２２３  ＤＡ変換部
Ｃ１〜Ｃ５  比較器
Ｒ１〜Ｒ６  抵抗
【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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