(57)【要約】【課題】レベルが音声信号処理機器のダイナミックレンジを越えたことにより波形の一部に音割れの原因となるクリップを生じた音声信号の修復を行う。【解決手段】入力増幅部１を通して入力されたクリップを生じたアナログ音声信号をデジタイザ部２でデジタル音声信号に変換する。クリップ抽出部３は、デジタル音声信号中のクリップ区間を検出し、クリップ検出信号と、その前後の所定区間を示す予測期間信号とを出力する。クリップ区間補間値予測部４は、これらの信号からクリップ区間に対応する補間値を計算する。高調波成分検出部５は、デジタル音声信号の高調波成分を算出し、閾値以上ならば高調波検出信号を出力する。補間部７は、ＡＮＤ回路６により高調波が検出されたときのクリップ検出信号が示すデジタル音声信号のクリップ区間の信号値を、クリップ区間補間値予測部からの補間値で置き換え、擬似的な修復を行う。【選択図】      図１
2005136544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レベルが音声信号処理機器のダイナミックレンジを越えたことにより波形の一部に音割れの原因となるクリップを生じた音声信号を入力し、前記音声信号のレベルの変化状態と高調波成分の多寡とに基づいてクリップの生じた区間を検出し、当該クリップ区間の信号の値を当該クリップ区間の前後の所定区間の信号の値から推測した補間値で置き換え擬似的に修復する手段を備えることを特徴とする音声音割れ修復装置。
【請求項２】
入力された前記クリップを生じたアナログ音声信号を所定のサンプリング周期でサンプリングしデジタル音声信号に変換するデジタイズ手段と、
前記デジタイズ手段から出力された前記デジタル音声信号中のクリップ区間とみなせるレベル一定区間を検出し、クリップ検出信号として出力するとともに、当該クリップ区間の前記補間値の内挿予測計算を行うための前記前後の所定区間を示す予測期間信号を出力するクリップ抽出手段と、
前記クリップ抽出手段からの前記クリップ検出信号及び予測期間信号に基づいて、前記デジタイズ手段から出力された前記デジタル音声信号中のクリップ区間に対応する前記補間値を、当該クリップ区間の前後の区間の信号の値により内挿予測計算し、補間値予測信号として出力するクリップ区間補間値予測手段と、
前記デジタイズ手段から出力された前記デジタル音声信号の前記サンプリング周期に対応した所定単位区間ごとの高調波成分を算出し、所定閾値以上の高調波成分を検出すると高調波検出信号を出力する高調波成分検出手段と、
前記クリップ抽出手段からの前記クリップ検出信号と、前記高調波成分検出手段からの前記高調波検出信号との論理積演算を行い、補間動作の適用、不適用を示す補間適用信号を出力する補間適用判定手段と、
前記補間適用判定手段からの前記補間適用信号が補間適用を示した場合に、前記デジタイズ手段から出力された前記デジタル音声信号中の前記クリップ区間の信号の値を、前記クリップ区間補間値予測手段からの前記補間値予測信号による補間値で置き換え、擬似的な修復を行う補間手段とを有することを特徴とする請求項１記載の音声音割れ修復装置。
【請求項３】
前記クリップ抽出手段が、
前記デジタイデジタイズ手段からの前記デジタル音声信号の微分を行い、レベルの変化に対応した微分信号として出力する微分手段と、
前記微分信号の値がゼロとなる位置を検出し、ゼロ検出信号として出力するゼロ検出手段と、
前記ゼロ検出信号中のゼロを示す値が所定の閾値時間以上継続するもののみを、前記クリップ検出信号として出力する信号幅弁別手段と、
前記ゼロ検出信号中のゼロで区切られる区間のうち、前記クリップ検出信号によるクリップ区間の少なくとも直前及び直後の区間を示す前記予測期間信号を生成する予測期間信号生成回路手段とを有することを特徴とする請求項２記載の音声音割れ修復装置。
【請求項４】
前記高調波成分検出手段が、
前記デジタイデジタイズ手段からの前記デジタル音声信号のオーバーサンプリングを行い、オーバーサンプリング信号として出力するオーバーサンプル手段と、
前記オーバーサンプリング信号を所定サンプリング数単位で高速フーリエ変換し、サンプリング周期に対応した各周波数の成分ごとのレベルを示すデータを出力する高速フーリエ変換手段と、
前記高速フーリエ変換手段の出力データのうち、可聴帯域外の周波数成分の総和を算出し、帯域外総和信号として出力する帯域外周波数要素レベル値総和手段と、
前記帯域外総和信号の値が前記所定サンプリング数ごとに所定の閾値を越えているか判定し、閾値を超過した場合は、前記高調波検出信号を出力する高調波検出手段とを有することを特徴とする請求項２記載の音声音割れ修復装置。
【請求項５】
前記高調波成分検出手段が、前記オーバーサンプル手段の前段に、前記デジタイデジタイズ手段からの前記デジタル音声信号の微分を２回繰り返して行い、高調波成分を強調した信号に変換してから前記オーバーサンプル手段に入力する２回微分手段を挿入して設けたことを特徴とする請求項４記載の音声音割れ修復装置。
【請求項６】
レベルが音声信号処理機器のダイナミックレンジを越えたことにより波形の一部に音割れの原因となるクリップを生じた音声信号の当該クリップ区間の信号値の修復を行う修復方法において、
前記音声信号のレベルの変化状態と高調波成分の多寡とに基づいてクリップの生じた区間を検出し、当該クリップ区間の信号の値を当該クリップ区間の前後の所定区間の信号の値から推測した補間値で置き換え擬似的に修復することを特徴とする音声音割れ修復方法。
【請求項７】
前記クリップを生じたアナログ音声信号を所定のサンプリング周期でサンプリングしデジタル音声信号に変換する工程と、
前記デジタル音声信号中のクリップ区間とみなせるレベル一定区間を検出し、クリップ検出信号として生成するとともに、当該クリップ区間の前記補間値の内挿予測計算を行うための前記前後の所定区間を示す予測期間信号を生成する工程と、
前記クリップ検出信号及び予測期間信号に基づいて、前記デジタル音声信号中のクリップ区間に対応する前記補間値を、当該クリップ区間の前後の区間の信号の値により内挿予測計算し、補間値予測信号として生成する工程と、
前記デジタル音声信号の前記サンプリング周期に対応した所定単位区間ごとの高調波成分を算出し、所定閾値以上の高調波成分を検出すると高調波検出信号を生成する工程と、
前記クリップ検出信号と、前記高調波検出信号との論理積演算を行い、補間動作の適用、不適用を示す補間適用信号を生成する工程と、
前記補間適用信号が補間適用を示した場合に、前記デジタル音声信号中の前記クリップ区間の信号の値を、前記補間値予測信号による補間値で置き換え、擬似的な修復を行う工程とを有することを特徴とする請求項６記載の音声音割れ修復方法。
【請求項８】
前記クリップ検出信号及び予測期間信号を生成する工程が、
前記デジタル音声信号の微分を行い、レベルの変化に対応した微分信号を生成する工程と、
前記微分信号の値がゼロとなる位置を検出し、ゼロ検出信号として生成する工程と、
前記ゼロ検出信号中のゼロを示す値が所定の閾値時間以上継続するもののみを、前記クリップ検出信号として生成する工程と、
前記ゼロ検出信号中のゼロで区切られる区間のうち、前記クリップ検出信号によるクリップ区間の少なくとも直前及び直後の区間を示す前記予測期間信号を生成する工程とを含んで成ることを特徴とする請求項７記載の音声音割れ修復方法。
【請求項９】
前記高調波検出信号を生成する工程が、
前記デジタル音声信号のオーバーサンプリングを行い、オーバーサンプリング信号として生成する工程と、
前記オーバーサンプリング信号を所定サンプリング数単位で高速フーリエ変換し、サンプリング周期に対応した各周波数の成分ごとのレベルを示すデータを生成する工程と、
前記各周波数の成分ごとのレベルを示すデータのうち、可聴帯域外の周波数成分の総和を算出し、帯域外総和信号として生成する工程と、
前記帯域外総和信号の値が前記所定サンプリング数ごとに所定の閾値を越えているか判定し、閾値を超過した場合は、前記高調波検出信号を生成する工程とを含んで成ることを特徴とする請求項７記載の音声音割れ修復方法。
【請求項１０】
前記高調波検出信号を生成する工程が、前記デジタル音声信号のオーバーサンプリングを行う前に、前記デジタル音声信号の微分を２回繰り返して行い、高調波成分を強調した信号に変換する工程をさらに含むことを特徴とする請求項９記載の音声音割れ修復方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレベルが音声信号処理機器のダイナミックレンジを越えたことにより波形の一部に音割れの原因となるクリップを生じた音声信号の当該クリップ区間の信号値の修復を行う音声音割れ修復装置と、その修復方法とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、映画や演劇、歌唱公演などで録音録画機器の草創期に録音録画された素材は、当時の技術レベルや、作品に対する価値観の相違などから、現代の録画録音品質との比較において劣るものが数多い。中でも、録音技術の稚拙、録音機器の未発達により、とりわけ映画制作で多用された光学録音によるもののみ残存する素材において、再生信号に、音割れといわれる、いわゆる音声信号波形にクリップ（機器や録音録画媒体のダイナミックレンジ制限により、ある振幅レベル以上の信号がカットされたもの）を生じている場合が多い。音割れは、元信号に不要な逓倍周波数成分信号（高調波成分信号）が付加されるため、聴取者の聴取時に多大な不快感をもたらす。
【０００３】
一方、音声信号の再生時に、パワーアンプでの新たな音割れを生じないように、再生レベルを調整し、クリップによる異音（不快音）の発生を防止する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１８３３６４号公報（第２頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インターネット放送、各種デジタル放送の普及によるコンテンツ提供手段が増加し、これら草創期作品の視聴機会増大をもたらし、それに伴い不快感の少ない品質での聴取環境の提供が望まれている。しかし、上述した従来の技術（特許文献１記載技術）では、録音時に既に音割れが生じている音声信号（再生信号）に対しては効果がない。
【０００６】
本発明の目的は、録音時等に音割れを生じている音声信号（元信号）の再生時に、当該音割れを低減、除去可能とした音声音割れ修復装置、及びその修復方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係る音声音割れ修復装置は、レベルが音声信号処理機器のダイナミックレンジを越えたことにより波形の一部に音割れの原因となるクリップを生じた音声信号を入力し、前記音声信号のレベルの変化状態と高調波成分の多寡とに基づいてクリップの生じた区間を検出し、当該クリップ区間の信号の値を当該クリップ区間の前後の所定区間の信号の値から推測した補間値で置き換え擬似的に修復する手段を備える。
【０００８】
本発明の請求項２に係る音声音割れ修復装置は、請求項１に係る音声音割れ修復装置において、入力された前記クリップを生じたアナログ音声信号を所定のサンプリング周期でサンプリングしデジタル音声信号に変換するデジタイズ手段と、前記デジタイズ手段から出力された前記デジタル音声信号中のクリップ区間とみなせるレベル一定区間を検出し、クリップ検出信号として出力するとともに、当該クリップ区間の前記補間値の内挿予測計算を行うための前記前後の所定区間を示す予測期間信号を出力するクリップ抽出手段と、前記クリップ抽出手段からの前記クリップ検出信号及び予測期間信号に基づいて、前記デジタイズ手段から出力された前記デジタル音声信号中のクリップ区間に対応する前記補間値を、当該クリップ区間の前後の区間の信号の値により内挿予測計算し、補間値予測信号として出力するクリップ区間補間値予測手段と、前記デジタイズ手段から出力された前記デジタル音声信号の前記サンプリング周期に対応した所定単位区間ごとの高調波成分を算出し、所定閾値以上の高調波成分を検出すると高調波検出信号を出力する高調波成分検出手段と、前記クリップ抽出手段からの前記クリップ検出信号と、前記高調波成分検出手段からの前記高調波検出信号との論理積演算を行い、補間動作の適用、不適用を示す補間適用信号を出力する補間適用判定手段と、前記補間適用判定手段からの前記補間適用信号が補間適用を示した場合に、前記デジタイズ手段から出力された前記デジタル音声信号中の前記クリップ区間の信号の値を、前記クリップ区間補間値予測手段からの前記補間値予測信号による補間値で置き換え、擬似的な修復を行う補間手段とを有する。
【０００９】
本発明の請求項３に係る音声音割れ修復装置は、請求項２に係る音声音割れ修復装置において、前記クリップ抽出手段が、前記デジタイデジタイズ手段からの前記デジタル音声信号の微分を行い、レベルの変化に対応した微分信号として出力する微分手段と、前記微分信号の値がゼロとなる位置を検出し、ゼロ検出信号として出力するゼロ検出手段と、前記ゼロ検出信号中のゼロを示す値が所定の閾値時間以上継続するもののみを、前記クリップ検出信号として出力する信号幅弁別手段と、前記ゼロ検出信号中のゼロで区切られる区間のうち、前記クリップ検出信号によるクリップ区間の少なくとも直前及び直後の区間を示す前記予測期間信号を生成する予測期間信号生成回路手段とを有する。
【００１０】
本発明の請求項４に係る音声音割れ修復装置は、請求項２に係る音声音割れ修復装置において、前記高調波成分検出手段が、前記デジタイデジタイズ手段からの前記デジタル音声信号のオーバーサンプリングを行い、オーバーサンプリング信号として出力するオーバーサンプル手段と、前記オーバーサンプリング信号を所定サンプリング数単位で高速フーリエ変換し、サンプリング周期に対応した各周波数の成分ごとのレベルを示すデータを出力する高速フーリエ変換手段と、前記高速フーリエ変換手段の出力データのうち、可聴帯域外の周波数成分の総和を算出し、帯域外総和信号として出力する帯域外周波数要素レベル値総和手段と、前記帯域外総和信号の値が前記所定サンプリング数ごとに所定の閾値を越えているか判定し、閾値を超過した場合は、前記高調波検出信号を出力する高調波検出手段とを有する。
【００１１】
本発明の請求項５に係る音声音割れ修復装置は、請求項４に係る音声音割れ修復装置において、前記高調波成分検出手段が、前記オーバーサンプル手段の前段に、前記デジタイデジタイズ手段からの前記デジタル音声信号の微分を２回繰り返して行い、高調波成分を強調した信号に変換してから前記オーバーサンプル手段に入力する２回微分手段を挿入して設けてある。
【００１２】
本発明の請求項６に係る音声音割れ修復方法は、レベルが音声信号処理機器のダイナミックレンジを越えたことにより波形の一部に音割れの原因となるクリップを生じた音声信号の当該クリップ区間の信号値の修復を行う修復方法において、前記音声信号のレベルの変化状態と高調波成分の多寡とに基づいてクリップの生じた区間を検出し、当該クリップ区間の信号の値を当該クリップ区間の前後の所定区間の信号の値から推測した補間値で置き換え擬似的に修復する工程を有する。
【００１３】
本発明の請求項７に係る音声音割れ修復方法は、請求項６に係る音声音割れ修復方法において、前記クリップを生じたアナログ音声信号を所定のサンプリング周期でサンプリングしデジタル音声信号に変換する工程と、前記デジタル音声信号中のクリップ区間とみなせるレベル一定区間を検出し、クリップ検出信号として生成するとともに、当該クリップ区間の前記補間値の内挿予測計算を行うための前記前後の所定区間を示す予測期間信号を生成する工程と、前記クリップ検出信号及び予測期間信号に基づいて、前記デジタル音声信号中のクリップ区間に対応する前記補間値を、当該クリップ区間の前後の区間の信号の値により内挿予測計算し、補間値予測信号として生成する工程と、前記デジタル音声信号の前記サンプリング周期に対応した所定単位区間ごとの高調波成分を算出し、所定閾値以上の高調波成分を検出すると高調波検出信号を生成する工程と、前記クリップ検出信号と、前記高調波検出信号との論理積演算を行い、補間動作の適用、不適用を示す補間適用信号を生成する工程と、前記補間適用信号が補間適用を示した場合に、前記デジタル音声信号中の前記クリップ区間の信号の値を、前記補間値予測信号による補間値で置き換え、擬似的な修復を行う工程とを有する。
【００１４】
本発明の請求項８に係る音声音割れ修復方法は、請求項７に係る音声音割れ修復方法において、前記クリップ検出信号及び予測期間信号を生成する工程が、前記デジタル音声信号の微分を行い、レベルの変化に対応した微分信号を生成する工程と、前記微分信号の値がゼロとなる位置を検出し、ゼロ検出信号として生成する工程と、前記ゼロ検出信号中のゼロを示す値が所定の閾値時間以上継続するもののみを、前記クリップ検出信号として生成する工程と、前記ゼロ検出信号中のゼロで区切られる区間のうち、前記クリップ検出信号によるクリップ区間の少なくとも直前及び直後の区間を示す前記予測期間信号を生成する工程とを含んで成る。
【００１５】
本発明の請求項９に係る音声音割れ修復方法は、請求項７に係る音声音割れ修復方法において、前記高調波検出信号を生成する工程が、前記デジタル音声信号のオーバーサンプリングを行い、オーバーサンプリング信号として生成する工程と、前記オーバーサンプリング信号を所定サンプリング数単位で高速フーリエ変換し、サンプリング周期に対応した各周波数の成分ごとのレベルを示すデータを生成する工程と、前記各周波数の成分ごとのレベルを示すデータのうち、可聴帯域外の周波数成分の総和を算出し、帯域外総和信号として生成する工程と、前記帯域外総和信号の値が前記所定サンプリング数ごとに所定の閾値を越えているか判定し、閾値を超過した場合は、前記高調波検出信号を生成する工程とを含んで成る。
【００１６】
本発明の請求項１０に係る音声音割れ修復方法は、請求項９に係る音声音割れ修復方法において、前記高調波検出信号を生成する工程が、前記デジタル音声信号のオーバーサンプリングを行う前に、前記デジタル音声信号の微分を２回繰り返して行い、高調波成分を強調した信号に変換する工程をさらに含む。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、音割れと呼ばれる、元信号に発生した波形のクリップ部分（区間）を、前後データからの予測（推測）値で置換することにより、聴取時に不快感を生ずる逓倍周波数成分（高調波成分）を低減することができる。また、真にクリップ部であるかどうかを高調波成分の検出量で判定するので、クリップ部検出の精度が高く、誤補間（本来クリップ部分ではないのに、クリップ部分として検出され補間されてしまうこと）が少ない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
まず本発明の概要を説明する。本発明では、何らかの理由により、録音機器のダイナミックレンジを越えた音声信号が入力され、その再生時の音声信号波形にクリップを生じた際、クリップの発生する前後の信号波形より、クリップ部分の本来の信号を推測（予測）・補間することにより擬似的に修復し、信号を再生聴取する際に不快感を生じるクリップ部分の周波数逓倍信号（音割れ）を低減、除去する。また、クリップの生じた区間の検出に、音声信号を高速フーリエ変換した信号の、信号帯域外の周波数成分のレベルを検出し、検出したクリップ区間の信号（一般に一定レベル値の信号となる）が、真にクリップされた信号なのか、単にレベルが平坦な正常な音声信号なのかを判定し、修復の精度を上げている。
【００１９】
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１は本発明の一実施の形態を示すブロック構成図である。図１において、本例の音声音割れ修復装置は、入力増幅部１と、デジタイザ部２と、クリップ抽出部３と、クリップ区間補間値予測部４と、高調波成分検出部５と、ＡＮＤ回路６と、補間部７とを有している。
【００２１】
入力増幅部１は、図示していない録音録画機器（録音録画媒体）からの再生音声信号Ｓ００１を所定のレベルまで増幅する。
【００２２】
デジタイザ部２は、入力増幅部１の出力信号を所定のサンプリング周期に従いサンプリングし、量子化し、デジタルデータ（音声信号データＳ２０１）に変換（デジタイズ）する。
【００２３】
クリップ抽出部３は、デジタイザ部２から出力されたデジタル音声信号データＳ２０１の波形クリップを生じた部分（クリップとみなせるレベル一定区間（期間））を検出し、クリップ部分でハイとなるパルス波形信号（クリップ検出信号Ｓ３３１）と、当該クリップ期間の本来のデータ値の内挿予測（推測）を行うための前後のデータの位置を示す信号（予測期間信号Ｓ３４１）とを出力する。
【００２４】
クリップ区間補間値予測部４は、クリップ抽出部３からのクリップ検出信号Ｓ３３１による音声信号データＳ２０１の各クリップ部分に対し、予測期間信号Ｓ３４１により当該クリップ区間の本来のデータ値をその前後のデータにより内挿予測計算し補間用予測信号Ｓ４０１として出力する。
【００２５】
このクリップ区間補間値予測部４は、クリップ検出信号Ｓ３３１の受信開始以前の音声信号データＳ２０１の部分を参照するために、音声信号データＳ２０１と予測期間信号Ｓ３４１とを、順次シフトしながら所定時間分（ｔ１）、一時蓄積する図示していないバッファ回路（シフトレジスタ）を内蔵している。前データのための所定時間ｔ１としては、例えば、修復対象として想定した最大クリップ期間と同程度の時間が用いられる。
【００２６】
また、補間用予測信号Ｓ４０１は、クリップ検出信号Ｓ３３１の受信終了以降の音声信号データＳ２０１の部分も参照し演算されるために、クリップ検出信号Ｓ３３１の受信開始時点から所定時間（ｔ２）経過後に出力される。所定時間ｔ２としては、例えば、修復対象として想定した最大クリップ期間と、後データのための時間（前データのための時間ｔ１と同一）との加算値、すなわち、最大クリップ期間のほぼ２倍の時間が用いられる。
【００２７】
上述の修復対象として想定した最大クリップ期間は、実用上、次のように定めることができる。すなわち、（１）あまり大きな欠落は補間しても不自然さが残るので、補間によって不快感を軽減するメリットが優勢なクリップ区間長を定性的に定める。あるいは、（２）パッケージソフトの修復に本発明を使用する場合は、ある作品について最大のクリップ期間を修復の事前に測定しておいて、その値を設定する。
【００２８】
なお、クリップ区間補間値予測部４が使用するデジタル音声信号データＳ２０１は、デジタイザ部２の出力信号を入力させてもよいし、クリップ抽出部３を通して入力させてもよい。
【００２９】
高調波成分検出部５は、デジタイザ部２からのデジタル音声信号データＳ２０１より高調波成分を検出し、高調波検出信号Ｓ５５１として出力する。
【００３０】
ＡＮＤ回路６は、クリップ抽出部３からの信号Ｓ３３１と高調波成分検出部５からの信号Ｓ５５１との論理積演算（ＡＮＤ）を行い、補間動作の適用、不適用を示す信号（補間適用信号Ｓ６０１）を出力する。
【００３１】
補間部７は、ＡＮＤ回路６からの信号Ｓ６０１が補間適用を示した場合に、デジタイザ部２の出力音声信号データＳ２０１に対し、クリップ区間補間値予測部４からの補間用予測信号Ｓ４０１によるクリップ部分の置き換えを行い、擬似的な修復を行う。
【００３２】
ただし、補間用予測信号Ｓ４０１のタイミングは、クリップ部分を示すクリップ検出信号Ｓ３３１のタイミングより遅れているので、補間部７は、信号Ｓ６０１及び音声信号データＳ２０１に対しその遅れ時間分（ｔ２）の遅延を与え、補間用予測信号Ｓ４０１とタイミングを合わせるための遅延回路（図示せず）を内蔵している。
【００３３】
図２は、クリップ抽出部３の詳細構成例を示すブロック構成図である。図２において、本例のクリップ抽出部３は、微分回路３１と、ゼロ検出回路３２と、パルス幅弁別回路３３と、予測期間パルス生成回路３４とを有している。
【００３４】
微分回路３１は、デジタイザ部２からの音声信号データＳ２０１の微分を行い、レベルの変化に対応した微分信号Ｓ３１１として出力する。
【００３５】
ゼロ検出回路３２は、微分回路３１の出力信号Ｓ３１１の値がゼロとなる位置を検出し、ゼロ検出信号Ｓ３２１として出力する。
【００３６】
パルス幅弁別回路３３は、ゼロ検出回路３２の出力信号Ｓ３２１に対しフィルタをかけ、所定の時間（任意に設定した閾値時間）以上ゼロとなるもののみをクリップ検出信号Ｓ３３１として出力する。
【００３７】
予測期間パルス生成回路３４は、ゼロ検出回路３２の出力信号Ｓ３２１とパルス幅弁別回路３３の出力信号Ｓ３３１とから、予測期間信号Ｓ３４１を生成する。
【００３８】
図３は、高調波成分検出部５の詳細構成例を示すブロック構成図である。図３において、本例の高調波成分検出部５は、オーバーサンプル回路５１と、ＦＦＴ回路５２と、周波数順並び替え回路５３と、帯域外周波数要素レベル値総和回路５４と、高調波検出回路５５とを有している。
【００３９】
オーバーサンプル回路５１は、デジタイザ部２からの音声信号データＳ２０１の２倍のオーバーサンプリングを行う。例えば、元の入力音声信号が４８ｋＨｚでサンプリングされているとすると、これを９６ｋＨｚでサンプリングした信号（オーバーサンプリング信号Ｓ５１１）として出力する。すなわち、入力された各サンプル値に、ｓｉｎｘ／ｘ関数（ｘ＝４８ｋＨｚ：サンプリング関数）による畳込み値から求められる値で、９８ｋＨｚのサンプリングポイントを補間する。
【００４０】
ＦＦＴ回路５２は、オーバーサンプル回路５１からの出力信号Ｓ５１１を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）する。例えば、９６ｋＨｚでサンプリングした信号に対しては、４８個毎に区切られ（サンプリング区間の時間長は５００μＳ）、４８ポイントＦＦＴが施される。
【００４１】
周波数順並び替え回路５３は、ＦＦＴ回路５２の出力（サンプリング周期に対応した各周波数成分の信号レベル）を周波数順に配列する。
【００４２】
帯域外周波数要素レベル値総和回路５４は、周波数順並び替え回路５３により周波数順に配列された各周波数成分の信号レベルを表すデータのうち、可聴帯域外の２０ｋＨｚを越える周波数成分の総和（信号レベルの総和）を算出し、帯域外総和信号Ｓ５４１として出力する。
【００４３】
高調波検出回路５５は、帯域外周波数要素レベル値総和回路５４の出力信号Ｓ５４１に基づいて、サンプリング区間（４８サンプリングポイント区間：５００μＳ）ごとに所定の閾値（任意に設定した閾値）を越えているか判定し、閾値を超過した場合は、真にクリップが発生したことを示す信号（高調波検出信号Ｓ５５１）を出力する。
【００４４】
なお、周波数順並び替え回路５３は、帯域外周波数要素レベル値総和回路５４での帯域外周波数要素のレベル値総和を算出を容易化するために設けたものである。帯域外周波数要素レベル値総和回路５４を、帯域外周波数要素のレベル値総和の算出が適切に行えるように構成した場合は、周波数順並び替え回路５３は設けなくてもよい。
【００４５】
次に、本発明によるクリップ発生区間の波形修復動作について、図１〜３とともに、各部の信号の波形例を示す図４，５を参照して説明する。
【００４６】
図４に示す信号Ｓ００１の波形は、クリップを生じた音声信号波形である。この音声信号Ｓ００１は、入力増幅部１に入力され、デジタルデータへの変換に適した振幅に増幅される。その後、デジタイザ部２でデジタルデータ（音声信号データＳ２０１）に変換され、出力は４分岐され、クリップ抽出部３、クリップ区間補間値予測部４、高調波成分検出部５、及び補間部７にそれぞれに入力される。ただし、クリップ抽出部３を通してクリップ区間補間値予測部４に音声信号データＳ２０１を供給する場合は、３分岐される。
【００４７】
クリップ抽出部３に入力された信号の処理動作について、クリップ抽出部の詳細構成を示した図２を用いて説明する。
【００４８】
クリップ抽出部３に入力された音声信号データＳ２０１は、微分回路３１で微分され、出力される。出力された信号Ｓ３１１の波形は、元信号Ｓ２０１の波形ピーク部分、変曲点で０レベルとなる。なお、図においては微分結果を分かり易くするためにアナログ波形として示したが、実際は、デジタルデータとなる。
【００４９】
ゼロ検出回路３２において、信号Ｓ３１１の波形がゼロの値を取る箇所のみでハイとなるようなパルス波形（ゼロ検出信号Ｓ３２１）に変換される。
【００５０】
ゼロ検出回路３２の出力信号Ｓ３２１は、パルス幅弁別回路３３において、任意に設定したパルス幅以下のものは通過を阻止され、設定幅以上のものが出力される。このパルス幅弁別回路３３より出力される信号波形は、クリップ部分のみでハイとなるクリップ検出信号Ｓ３３１となる。
【００５１】
また、このクリップ検出信号Ｓ３３１と、パルス幅弁別前の信号（ゼロ検出信号Ｓ３２１）とは、予測期間パルス生成回路３４に入力される。予測期間パルス生成回路３４は、ゼロ検出信号Ｓ３２１の立ち上がりでリセットされ（ローとなる）、パルス幅弁別回路３３の設定幅と同一時間の経過時点で、クリップ検出信号Ｓ３３１が出力されていなければハイとなり、クリップ検出信号Ｓ３３１が出力されていればローのままとなるような波形の予測期間信号Ｓ３４１を出力する。
【００５２】
クリップ区間補間値予測部４がクリップ区間のデータ値を内挿予測計算するための前方データ及び後方データを指定するための予測期間とは、予測期間信号Ｓ３４１のハイとなる部分のうち、クリップ検出信号３３１がハイとなる直前部分と直後部分とする。例えば、図４に示す信号Ｓ３３１のｃ部パルスに対しては、信号Ｓ３４１のｄ部及びｅ部が相当する。
【００５３】
このように、クリップ抽出部３から、クリップ部分でハイとなるクリップ検出信号Ｓ３３１と、当該クリップ期間の内挿予測を行うための前後データの位置を示す予測期間信号Ｓ３４１と（あるいは、さらに音声信号データＳ２０１と）が、それぞれクリップ区間補間値予測部４に入力される。
【００５４】
クリップ区間補間値予測部４では、クリップ検出信号Ｓ３３１の一つのクリップ検出パルスにつき、前方の補間用データはバッファ回路に蓄積された予測期間信号Ｓ３４１と音声信号データＳ２０１とから求められ、後方の補間用データはバッファ回路に蓄積する前の予測期間信号Ｓ３４１と音声信号データＳ２０１とから求められる。例えば、前述したように、クリップ検出信号Ｓ３３１のｃ部パルスに対しては、予測期間信号Ｓ３４１のｄ部が音声信号データＳ２０１に対する前方の補間用データ指定期間となり、予測期間信号Ｓ３４１のｅ部が音声信号データＳ２０１に対する後方の補間用データ指定期間となる。
【００５５】
なお、予測期間信号Ｓ３４１は、ゼロ検出信号Ｓ３２１のほぼ逆極性となっている。すなわち、予測期間信号Ｓ３４１の各区間は、音声信号データＳ２０１の微分値ゼロ点から次のゼロ点までの区間に相当している。このため、前方及び後方の補間用データの予測期間として、クリップ検出パルスの直前及び直後の予測期間信号Ｓ３４１のハイ区間を指定することにより、内挿予測を行うために参照する音声信号データＳ２０１の増減が、増なら増、減なら減と傾斜が一方向となり、波形予測（のための演算処理）が簡単にできるようにしている。
【００５６】
ただし、波形予測のための演算処理を適切に設定することにより、前方及び後方の補間用データの予測期間を、それぞれ一定時間とすることができる。
【００５７】
クリップ区間補間値予測部４は、これら前後のデータを用いて音声信号データＳ２０１のクリップ区間（例えばｃ部）のデータ値を内挿予測計算し、補間用予測信号Ｓ４０１として、補間部７へ出力する。ただし、図４においては、補間用予測信号Ｓ４０１の出力タイミングがデジタイザ部２から出力されたばかりの音声信号データＳ２０１のクリップ部分と同一タイミングであるごとく記述してあるが、これは対応関係を分かり易くするためであり、実際の補間用予測信号Ｓ４０１の出力タイミングは、音声信号データＳ２０１に対し前述した所定時間ｔ２の分だけ遅れている。
【００５８】
一方、音声信号の中には、レベル平坦部を持つものがあり、既に説明したように、ある任意に設定したパルス幅以上のものをクリップとして判別すると、前記レベル平坦部がクリップとして検出されてしまうことがある。
【００５９】
ところが、クリップ波形は、クリップ発生部位と、非発生部位の間で、急激な微分値の変化が起こり、その信号周波数成分に高調波を生じる。よって、本発明においては高調波成分検出部５を付加し、その成分検出の有無により補間部７における補間動作の適用、不適用を決定する。
【００６０】
以下、その動作について説明する。ここでは、元の入力音声信号Ｓ２０１が、４８ｋＨｚでサンプリングされているものとする。
【００６１】
これ（元の入力音声信号Ｓ２０１）をオーバーサンプル回路５１において２倍のオーバーサンプリングを行う。この場合、９６ｋＨｚでサンプルされた信号Ｓ５１１となり、ＦＦＴ回路５２に入力される。
【００６２】
ＦＦＴ回路５２において、このデータは４８個毎に区切られ、４８ポイント高速フーリエ変換（ＦＦＴ）が施される。その結果、４８ポイントのサンプリング区間の時間長は５００μＳとなるので、その逆数の２ｋＨｚ毎の周波数成分が、０ｋＨｚ、２ｋＨｚ、４ｋＨｚ、…と９６ｋＨｚまで、４８個の周波数要素データとして出力される。
【００６３】
なお、以上の説明に使用しているサンプリング周波数、ＦＦＴのポイント数などはあくまでも説明のための例であり、本発明の構成を限定する条件ではない。
【００６４】
ＦＦＴ回路５２の出力は、通常、周波数順に出力されないので、これを、周波数順並び替え回路５３において、周波数順に配列する（データＳ５３１）。
【００６５】
図５に示す周波数順に配列された各周波数成分を表すデータＳ５３１のうち、左から１１番目より右にあるものが、可聴帯域外の２０ｋＨｚを越える２２ｋＨｚから９６ｋＨｚの２ｋＨｚ毎の周波数成分の信号レベルを表しており、帯域外周波数要素レベル値総和回路５４で、それら可聴帯域外の周波数成分の総和が算出出力され、高調波検出回路５５に入力される。
【００６６】
高調波検出回路５５において、任意に設定された閾値を超過した場合は、その５００μＳ区間で、真にクリップが発生したものとしてハイとなり、超過しなかった場合は、クリップが発生しなかったものとしてローとなる信号（高調波検出信号Ｓ５５１）を出力する。
【００６７】
この高調波検出信号Ｓ５５１と、クリップ抽出部３からのクリップ検出信号Ｓ３３１とは、共にＡＮＤ回路６に入力され、ＡＮＤ出力（Ｓ６０１）がハイのときは補間部７における補間処理が適用され、ＡＮＤ出力（Ｓ６０１）がローの時は不適用となる。
【００６８】
すなわち、高調波成分が検出された（ハイ信号出力）場合のみ、補間部７での補間処理が行われることになり、クリップ波形でない信号平坦部の誤補間を防止する。
【００６９】
補間部７における補間処理の適用は次のように実行される。補間部７には、デジタイザ部２からのデジタイズされた音声信号Ｓ２０１と、クリップ区間補間値予測部４からの補間用予測信号Ｓ４０１とＡＮＤ回路６からの信号Ｓ６０１とが入力されている。信号Ｓ６０１及び音声信号データＳ２０１は、遅延回路により所定時間ｔ２の遅延が与えられ、補間用予測信号Ｓ４０１とタイミングが合わされる。
【００７０】
ここで、ＡＮＤ回路６の出力信号Ｓ６０１がハイのとき、すなわち真にクリップが発生したものとみなされたとき、音声信号データＳ２０１の該当部分が補間用予測信号Ｓ４０１で置き換えられる。すなわち、補間部７は入力音声信号データＳ２０１のクリップ部分に対する擬似的な修復を行い、修復された音声信号データＳ７０１として出力する。ただし、図４においては、修復された音声信号データＳ７０１の出力タイミングがデジタイザ部２から出力されたばかりの音声信号データＳ２０１と同一タイミングであるごとく記述してあるが、これは前述した補間用予測信号Ｓ４０１と同様に対応関係を分かり易くするためであり、実際の修復された音声信号データＳ７０１の出力タイミングは、音声信号データＳ２０１に対し前述した所定時間ｔ２の分だけ遅れている。
【００７１】
修復された音声信号データＳ７０１は、図示していない後段の音声信号処理装置（録音機や増幅器等）に引き渡される。後段の音声信号処理装置がアナログ音声信号を処理する装置の場合は、デジタル・アナログ変換を行う。後段の音声信号処理装置がデジタル音声信号を処理する装置の場合は、そのまま使用される。ただし実用上、古い音割れの生じた作品を修復した結果は、ＤＶＤ、デジタル放送などのデジタル音声（ＡＡＣ、ＭＰ３など）の各種方式に変換して保存する。
【００７２】
なお、本発明の他の実施の形態例として、高調波成分検出部５による高調波成分検出前に、２回微分ユニットを挿入し（オーバーサンプル回路５１の前段に挿入）、高調波成分を強調することにより高調波成分の検出精度を向上させるようにすることができる。
【００７３】
図６に、２回微分ユニットによる入力信号に対する微分処理の様子を示す。微分処理を２回繰り返すことにより、クリップ期間前後にインパルス波形が検出されるようになる。なお、図においては微分結果を分かり易くするためにアナログ波形として示したが、実際は、デジタルデータとなる。
【００７４】
なお、上述の実施の形態では、入力音声信号Ｓ００１をアナログ信号としたが、本発明はこれに限定されることはなく、デジタル信号とすることができる。この場合、入力されるデジタル音声信号データのサンプリングレート、基準振幅を、デジタイザ部２の出力音声信号データＳ２０１のそれらと合わせておくことにより、入力増幅部１及びデジタイザ部２を省略することができる。
【００７５】
入力デジタル音声信号として、ＡＡＣ、ＭＰ３のような圧縮形式でクリップされている波形が提供される場合は、ＡＥＳ／ＥＢＵ信号などのように、信号レベルがサンプリングタイムごとに供給されるデジタル信号方式に変換する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の一実施の形態を示すブロック構成図である。
【図２】図１に示すクリップ抽出部の構成例を示す図である。
【図３】図１に示す高調波成分検出部の構成例を示す図である。
【図４】各部の信号の波形例を示す第一の図である。
【図５】各部の信号の波形例を示す第二の図である。
【図６】各部の信号の波形例を示す第三の図である。
【符号の説明】
【００７７】
１    入力増幅部
２    デジタイザ部
３    クリップ抽出部
４    クリップ区間補間値予測部
５    高調波成分検出部
６    ＡＮＤ回路
７    補間部
３１    微分回路
３２    ゼロ検出回路
３３    パルス幅弁別回路
３４    予測期間パルス生成回路
５１    オーバーサンプル回路
５２    ＦＦＴ回路
５３    周波数順並び替え回路
５４    帯域外周波数要素レベル値総和回路
５５    高調波検出回路
【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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