(57)【要約】【課題】  デジタルオーディオ信号をより低いサンプリング周波数のデジタルオーディオ信号に変換する場合に、再生音のリアリティ、明瞭度が低下することを防止して高品位の再生音を実現する。【解決手段】  周波数変換演算制御部４は周波数分析部２Ａがサンプリング周波数Ｂの１／２以上の周波数成分を検出してその周波数の１／（２以上の自然数）がサンプリング周波数Ｂの１／２以下の場合、検出した周波数成分を高調波成分とする基本波の周波数である１／（２以上の自然数）に変換し、周波数成分加算部３に送る。周波数成分加算部では、デジタルフィルタ１Ｂからの基本波成分と、周波数変換演算制御部からの高調波成分であって基本波成分と同じ周波数に落とした成分を加算する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のサンプリング周波数のデジタル信号を前記第１のサンプリング周波数より低い第２のサンプリング周波数のデジタル信号にサンプリングレート変換するデジタル信号処理装置において、
前記第１のサンプリング周波数のデジタル信号中の前記第２のサンプリング周波数の１／２以上の高周波成分を分析し、前記高周波成分であって、その周波数の１／（２以上の自然数）が前記第２のサンプリング周波数の１／２以下である成分を検出する高周波成分検出手段と、
前記高周波成分検出手段により検出された高周波成分の周波数を前記第２のサンプリング周波数の１／２以下になるように１／（２以上の自然数）に変換する第１の周波数変換手段と、
前記第１の周波数変換手段により変換された周波数成分を前記第２のサンプリング周波数の１／２以下の同じ周波数成分に加算する加算手段と、
前記加算手段により加算されて得られた信号を前記第２のサンプリング周波数のデジタル信号に変換する第２の周波数変換手段とを、
有するデジタル信号処理装置。
【請求項２】
第１のサンプリング周波数のデジタル信号を前記第１のサンプリング周波数より低い第２のサンプリング周波数のデジタル信号にサンプリングレート変換するデジタル信号処理装置において、
前記第１のサンプリング周波数のデジタル信号中の前記第２のサンプリング周波数の１／２以上の周波数成分を分析し、高調波成分であって、その周波数の１／（２以上の自然数）の基本波が前記第２のサンプリング周波数の１／２以下である成分を検出する高調波成分検出手段と、
前記高調波成分検出手段により検出された高調波成分の周波数を前記第２のサンプリング周波数の１／２以下になるように１／（２以上の自然数）に変換する第１の周波数変換手段と、
前記第１の周波数変換手段により変換された周波数成分を前記第２のサンプリング周波数の１／２以下の基本波成分に加算する加算手段と、
前記加算手段により加算されて得られた信号を前記第２のサンプリング周波数のデジタル信号に変換する第２の周波数変換手段とを、
有するデジタル信号処理装置。
【請求項３】
第１のサンプリング周波数のデジタル信号を前記第１のサンプリング周波数より低い第２のサンプリング周波数のデジタル信号にサンプリングレート変換するデジタル信号処理方法において、
前記第１のサンプリング周波数のデジタル信号中の前記第２のサンプリング周波数の１／２以上の高周波成分を分析し、前記高周波成分であって、その周波数の１／（２以上の自然数）が前記第２のサンプリング周波数の１／２以下である成分を検出する高周波成分検出ステップと、
前記高周波成分検出ステップにより検出された高周波成分の周波数を前記第２のサンプリング周波数の１／２以下になるように１／（２以上の自然数）に変換する第１の周波数変換ステップと、
前記第１の周波数変換ステップにより変換された周波数成分を前記第２のサンプリング周波数の１／２以下の同じ周波数成分に加算する加算ステップと、
前記加算ステップにより加算されて得られた信号を前記第２のサンプリング周波数のデジタル信号に変換する第２の周波数変換ステップとを、
有するデジタル信号処理方法。
【請求項４】
第１のサンプリング周波数のデジタル信号を前記第１のサンプリング周波数より低い第２のサンプリング周波数のデジタル信号にサンプリングレート変換して記録した記録媒体において、
前記第１のサンプリング周波数のデジタル信号中の前記第２のサンプリング周波数の１／２以上の高周波成分を分析し、前記高周波成分であって、その周波数の１／（２以上の自然数）が前記第２のサンプリング周波数の１／２以下である成分を検出し、
前記検出された高周波成分の周波数を前記第２のサンプリング周波数の１／２以下になるように１／（２以上の自然数）に変換し、
前記変換された周波数成分を前記第２のサンプリング周波数の１／２以下の同じ周波数成分に加算し、
前記加算されて得られた信号を前記第２のサンプリング周波数のデジタル信号に変換して記録した記録媒体。
【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をより低いサンプリング周波数のデジタルオーディオ信号にサンプリングレート変換するデジタルオーディオ信号処理装置及びデジタルオーディオ信号処理方法、並びに変換されたデジタルオーディオ信号を記録する記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＣＤに記録されるデジタルオーディオ信号を得るためのサンプリング周波数は４４．１ｋＨｚであり、ＤＶＤオーディオディスクの場合は、サンプリング周波数は４８ｋＨｚ、９６ｋＨｚ、１９２ｋＨｚである。このため、記録するサンプリング周波数（例えば４４．１ｋＨｚ、４８ｋＨｚ）より高いサンプリング周波数（例えば１９２ｋＨｚ）でＡ／Ｄ変換されたデジタルオーディオ信号は、記録するサンプリング周波数に落とす必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、デジタルオーディオ信号の周波数帯域は、サンプリング周波数の１／２となるので、サンプリング周波数が高いほど周波数帯域が広くなる。図３（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、サンプリング周波数Ａ、Ｂ（Ａ＞Ｂ）の周波数帯域を示す。したがって、デジタルオーディオ信号をより低いサンプリング周波数のデジタルオーディオ信号に変換すると、サンプリング定理による折り返し歪みのため、変換後のサンプリング周波数の１／２以上の周波数帯域を阻止するため、その再生音はリアリティ、明瞭度が低下するという問題点がある。例えばＣＤフォーマットでは、２２．０５ｋＨｚ以上の高調波成分が切り捨てられるので、アナログレコードなどより再生音の品質が悪い。
【０００４】
本発明は上記従来例の問題点に鑑み、デジタル信号をより低いサンプリング周波数のデジタル信号に変換する場合に、再生音のリアリティ、明瞭度が低下することを防止して高品位の再生音を実現することができるデジタル信号処理装置及びデジタル信号処理方法、並びに変換されたデジタル信号を記録する記録媒体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】
【０００５】
本発明は上記目的を達成するために、第１のサンプリング周波数のデジタル信号を前記第１のサンプリング周波数より低い第２のサンプリング周波数のデジタル信号にサンプリングレート変換する際に、
前記第１のサンプリング周波数のデジタル信号中の前記第２のサンプリング周波数の１／２以上の高周波成分を分析し、前記高周波成分であって、その周波数の１／（２以上の自然数）が前記第２のサンプリング周波数の１／２以下である成分を検出し、
前記検出された高周波成分の周波数を前記第２のサンプリング周波数の１／２以下になるように１／（２以上の自然数）に変換し、
前記変換された周波数成分を前記第２のサンプリング周波数の１／２以下の同じ周波数成分に加算し、
前記加算されて得られた信号を前記第２のサンプリング周波数のデジタル信号に変換するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、第２のサンプリング周波数では切り捨てられる第２のサンプリング周波数の１／２以上の周波数成分を分析して、その１／（２以上の自然数）が第２のサンプリング周波数の１／２以下である高調波成分を第２のサンプリング周波数の１／２以下の基本波成分に加算することができるので、再生音のリアリティ、明瞭度が低下することを防止して高品位の再生音を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明に係るデジタルオーディオ信号処理装置の一実施の形態の原理を示すブロック図、図２は図１の装置の信号処理を示す説明図である。
【０００８】
図１は本発明に係るデジタルオーディオ信号処理装置の一実施の形態を示すブロック図である。なお、本発明はこのブロック図の構成に限定されず、また、コンピュータプログラムでも実現することができる。図１において、サンプリング周波数ＦＳ＝Ａ（例えば１９２ｋＨｚ）の高ＦＳの入力デジタルオーディオ信号に対して、デジタルフィルタ（ＬＰＦ）１Ｂは、変換後の低ＦＳのサンプリング周波数ＦＳ＝Ｂ（例えば４４．１ｋＨｚ、４６ｋＨｚ）の１／２以下の成分を抽出し、デジタルフィルタ（ＨＰＦ）１Ａはサンプリング周波数Ｂの１／２以上の成分を抽出する。周波数分析部２Ｂ、２Ａはそれぞれ、デジタルフィルタ１Ｂ、１Ａの通過帯域の周波数を分析し、分析結果をオーディオ信号と共にそれぞれ、周波数成分加算部３、周波数変換演算制御部４に送る。
【０００９】
周波数変換演算制御部４は周波数分析部２Ａがサンプリング周波数Ｂの１／２以上の周波数成分を検出してその周波数の１／（２以上の自然数）の基本波がサンプリング周波数Ｂの１／２以下の場合、その検出した高調波成分を基本波の周波数である１／（２以上の自然数）に変換し、周波数成分加算部３に送る。周波数成分加算部３では、デジタルフィルタ１Ｂからの基本波成分と、周波数変換演算制御部４からの高調波成分であって、基本波成分と同じ周波数に落とした成分を加算する。周波数変換器５は周波数成分加算部３からのサンプリング周波数Ａのオーディオ信号を変換後のサンプリング周波数Ｂにサンプリングレート変換し、メディア記録装置６はこのサンプリング周波数Ｂの信号をＣＤやＤＶＤオーディオディスクに記録する。
【００１０】
例えば図２（ａ）に示すように、周波数分析部２Ａがサンプリング周波数Ｂの１／２以上において周波数ａ１＝３０ｋＨｚ、ａ２＝４０ｋＨｚの周波数成分を検出した場合、周波数ａ１＝３０ｋＨｚ、ａ２＝４０ｋＨｚの１／２が周波数Ｂの１／２以下であるので、周波数変換演算制御部４が周波数ａ１＝３０ｋＨｚ、ａ２＝４０ｋＨｚの各成分をそれぞれ１／２の周波数ｂ１＝１５ｋＨｚ、ｂ２＝２０ｋＨｚに変換し、周波数成分加算部３では図２（ｂ）に示すように、この各成分と周波数Ｂの１／２以下の各基本波を加算する。この演算により、本来切り捨てられる周波数ａ１、ａ２の成分を、それより低い周波数ｂ１、ｂ２の成分に加えることができ、また、周波数ａ１、ａ２の成分を周波数ｂ１、ｂ２に変換しているので折り返し歪みが発生することもない。
【００１１】
ここで、アナログ信号をデジタル信号に変換すると、量子化ビット数で分解能が決まり、サンプリング周波数で周波数帯域が決まる。このため、分解能を高めるためには量子化ビット数を、周波数帯域を広げるためにはサンプリング周波数をそれぞれ上げる必要がある。しかしながら、ＤＶＤオーディオなどで用いられるハイビット・ハイサンプリング信号（例えば２４ビット／１９２ｋＨｚ）の高分解能、広周波数帯域のデジタル信号でもそのままＣＤフォーマット（１６ビット／４４．１ｋＨｚ）に変換すると、その周波数帯域は２２．０５ｋＨｚと狭くなってしまう。
【００１２】
これに対し、音楽信号と人間の聴覚について考察すると、自然界の音楽信号成分は１００ｋＨｚの帯域に及んでおり、また、人間の聴覚は超高域成分については、耳以外の骨伝導、皮膚伝導などにより検知することで１００ｋＨｚ付近まで検知能力があると言われている。さらに、２０ｋＨｚ以上の高調波成分を多く含む音楽信号においては、２０ｋＨｚ以上の帯域の有無により音楽信号波形は確実に異なり、これにより音質の違いを明確に感じる。本発明では、この人間の聴覚の特徴に着目し、本来、例えばＣＤフォーマットでは切り捨てられる２０ｋＨｚ以上の高調波成分を、自然界の音楽信号成分と音楽エネルギーが等価になるようにその基本波成分に加算するので、原音が持つ１００ｋＨｚにも及ぶ広帯域な信号を狭帯域なＣＤフォーマットなどに収めることができる。このため、通常の狭帯域なＣＤ再生機であっても、広帯域で再生することが可能である。上記の実施の形態では、処理対象のデジタル信号としてオーディオ信号を例にして説明したが、本発明はデジタルビデオ信号にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るデジタルオーディオ信号処理装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１の装置の信号処理を示す説明図である。
【図３】サンプリング周波数に応じた周波数帯域を示す説明図である。
【符号の説明】
【００１４】
１Ａ  デジタルフィルタ（ＨＰＦ）
１Ｂ  デジタルフィルタ（ＬＰＦ）
２Ａ、２Ｂ  周波数分析部
３  周波数成分加算部
４  周波数変換演算制御部
５  周波数変換器
６  メディア記録装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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