(57)【要約】【課題】  符号化された音楽信号をＤＳＰなどのプロセッサーで処理を行う場合にクリップ処理を抑制し、折り返し雑音による影響を軽減する、デジタル信号処理方式の提供。【解決手段】  信号処理によって、規定されたスケールを越えたデジタル信号を規定されたスケール内の信号として変換するデジタル信号処理方式であって、（１）複数の信号変換係数ａ，ｂの組をメモリ３３に格納し、（２）パラメータ入力装置２０により可変的に設定されたゲインｇと、ボリュームレベル設定値ａｔｔとの和を求め、（３）ゲインｇとボリュームレベル設定値ａｔｔとの和に基づいて、メモリ３３に格納された信号変換係数の中から、一組の信号変換係数ａ，ｂを読み出し、（４）読み出した信号変換係数によって規定される変換式により、ＤＳＰ４０によって入力信号を変換し、出力信号Ｙを得る。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号処理によって、規定されたスケールを越えたデジタル信号を前記規定されたスケール内の信号として変換するデジタル信号処理方式であって、下記（１）、（２）、（３）及び（４）のステップを含むことを特徴とするデジタル信号処理方式。
（１）予め複数組の信号変換係数をメモリに格納する。
（２）可変的に設定された信号利得と、設定された音量レベル設定値との和を求める。
（３）ステップ（２）で求めた前記信号利得と前記音量レベル設定値との和に基づいて、ステップ（１）でメモリに格納した複数組の信号変換係数の中から、一組の信号変換係数を読み出す。
（４）ステップ（３）で読み出した一組の信号変換係数によって規定される所定の変換式により入力信号を変換して、出力信号Ｙを得る。
【請求項２】
請求項１記載のデジタル信号処理方式において、
ステップ（４）が、読み出した信号変換係数ａ，ｂと入力信号Ｘを基に下記変換式（Ａ）により出力信号Ｙを得る段階であることを特徴とするデジタル信号処理方式。
Ｙ＝Ｘ・（ａ−ｂ・｜Ｘ｜）…（Ａ）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はデジタル信号処理方式に関し、特に、オーディオ装置において、イコライジング等の信号処理によって、規定されたスケール（例えば、１６ビット（ｂｉｔ））を越えた符号（デジタル信号）を規定されたスケールに入るようにする信号処理方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
（１）符号化（例えば、１６ビットの２値符号としてデジタル化）された音楽信号をＤＳＰ（Digital Signal Processoer）などのプロセッサー（Processoer）で処理を行う場合、プロセッサー内部ではレジスタ長が入力信号の符号長に比べ十分長いので処理によってレジスタ内の符号長が入力信号の符号長（例えば１６ビット）を越えることがあっても問題は生じないが、出力の際には後段でＤ／Ａコンバータ等を用いる上での関係上、規定されたスケール（例えば１６ビット）内に収めなければならない。このため、従来は規定されたスケール長を越えた部分を強制的にフルスケールにしてしまう、いわゆるクリップ処理を行っていた。
【０００３】
（２）また、符号化された信号をフィルタ処理などによってブースト（boost）する場合、フルスケールに近い信号はフィルタ処理によりフルスケールを越えてしまう場合がある。しかし、プロセッサー内部では、前述の（１）の場合と同様に、処理によってレジスタ内の符号長が入力信号の符号長を越えることがあっても問題は生じないが、出力の際には規定されたスケール内に収めなければならないので、クリップ処理を行っていた。
【０００４】
図５はスケール長を８ビットとした場合のクリップ処理の説明図であり、図５（ａ），（ｂ）は入力信号が処理される前と後のレジスタ内の符号の例であり、（ａ）はクリップ処理前のレジスタ内の符号の例を示し、（ｂ）はクリップ処理後のレジスタ内の符号の例を示す。図５（ａ）でレジスタ内の符号「００１０１１１１」〜「０１１１１１１１」は８ビットでは「０１０１１１１」〜「１１１１１１１」であり規定されたスケール長（８ビット）を越えていないのでクリップ処理後のレジスタ内の符号は図５（ｂ）に示すように「００１０１１１１」〜「０１１１１１１１」となり、クリップ処理の前後でレジスタ内の符号は変換されないが、図５（ａ）でレジスタ内の符号「１０１１１１００」〜「１０１０１１０００」については規定されたスケール長（８ビット）を越え９ビットで示されているので、クリップ処理によりレジスタ内の符号を８ビットについてフルスケール「１１１１１１１」に変換する。従ってレジスタ内は図５（ｂ）に示されるように「０１１１１１１１」〜「０１１１１１１１」となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記（１），（２）の場合、クリップ処理方式では図６（入出力信号波形とそのスペクトラム）に示すように入力信号のスペクトラムを基本波とする高調波が形成される（図６（ｂ’）参照）。また、クリップする部分が多いほど高調波成分も大きく、広範囲（高域まで延びる）となり、その成分のうちサンプリング周波数の１／２より高い周波数成分はＤ／Ａ変換により折り返し雑音となり、音質を劣化させるという問題点があった（図６で、（ａ）はクリップ処理前の入力信号波形、（ｂ）はクリップ処理後の入力信号波形、（ａ’）はクリップ処理前の入力信号波形のスペクトラム、（ｂ’）はクリップ処理後の入力信号波形のスペクトラムである）。なお、前記（２）の場合で上述の問題点の回避策として、図７に示すようにイコライザのゲインに応じて単純に出力信号の信号レベルを減衰させる方法もあったが、イコライザを作動させることにより音量が下がってしまうという問題点があった。
【０００６】
本発明は、（イ）符号化された音楽信号をＤＳＰなどのプロセッサーで処理を行う場合にクリップ処理を抑制し、折り返し雑音による影響を軽減する、デジタル信号処理方式の提供、及び、（ロ）符号化された信号がフィルタ処理によって規定されたスケールを越えても、クリップ処理することなく、且つ、音量感の変化を極力抑制し得るデジタル信号処理方式の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明のデジタル信号処理方式は、規定されたスケールを越えたデジタル信号を前記規定されたスケール内の信号として変換するデジタル信号処理方式であって、下記（１）、（２）、（３）及び（４）のステップを含むことを特徴とする。
（１）予め複数組の信号変換係数をメモリに格納する。
（２）可変的に設定された信号利得と、設定された音量レベル設定値との和を求める。
（３）ステップ（２）で求めた前記信号利得と前記音量レベル設定値との和に基づいて、ステップ（１）でメモリに格納した複数組の信号変換係数の中から、一組の信号変換係数を読み出す。
（４）ステップ（３）で読み出した一組の信号変換係数によって規定される所定の変換式により入力信号を変換して、出力信号Ｙを得る。
【０００８】
また、本発明のデジタル信号処理方式において、ステップ（４）が、読み出した信号変換係数ａ，ｂと入力信号Ｘを基に下記変換式（Ａ）により出力信号Ｙを得る段階であるようにしてもよい。
Ｙ＝Ｘ・（ａ−ｂ・｜Ｘ｜）…（Ａ）
【発明の効果】
【０００９】
本発明のデジタル信号処理方式によれば、クリップ処理を行うことなく、可変的に設定された信号利得と音量レベル設定値に基づいて、信号変換係数を得て、該信号変換係数と入力信号を基に所定の変換式により出力信号Ｙを得る。
【００１０】
これにより、フィルタでのブースト量が出力レベルを規定するボリュームレベル設定値で相殺される場合には、出力信号＝入力信号となるので出力信号の歪みやレベルの低下が生ぜず、フィルタでのブースト量が相殺されない場合でもクリップ処理していないので、出力信号が著しく歪むこともなく、また、イコライザのゲインに応じて出力信号を単純に減衰させる場合に比べて音量が大きく劣化することもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
【００１２】
図１は本発明のデジタル信号処理方式の概要を示すブロック図であり、信号処理は大別して音量レベルを算出し、符号（信号）処理用係数を読み出す音量レベル設定値算出処理１００と読み出された符号処理用係数に基づいて入力符号（信号）Ｘの符号変換を行い、出力符号Ｙを得る符号（信号）変換処理２００とからなる。
【００１３】
図２は本発明のデジタル信号処理方式を適用した装置５０の一実施例の構成を示すブロック図であり、装置５０はパラメータ（中心周波数ｆ０，Ｑ（先鋭度），ゲイン）を入力するためのパラメータ入力装置２０，マイクロコンピュータ３０，及びＤＳＰ４０を備え、マイクロコンピュータ３０で音量レベル設定値算出処理１００を、ＤＳＰ４０で符号変換処理２００を分担している。
【００１４】
また、図３はＤＳＰ４０による処理を説明するためのブロック図であり、図４は本発明のデジタル信号処理方式における入出力符号変換特性の例を示す図である。
まず、マイクロコンピュータ３０による処理について図１，図２により説明する。まず、メモリ３３には予め符号処理用係数ａ，ｂの組を格納しておく。パラメータ入力装置２０を介して設定されたゲインｇと現在設定されているボリュームレベル設定値ａｔｔを加算してｇ＋ａｔｔを求め、その演算結果を基に、メモリ３３に格納されている係数ａ，ｂを読み出してＤＳＰ４０に転送する。ここで、係数ａ及びｂは後述のＤＳＰ４０での符号変換の基となる式（２）における係数と対応するものであり、（ｇ＋ａｔｔ）＜０の場合には、ａ＝１．０，ｂ＝０で、逆に、（ｇ＋ａｔｔ）＞０の場合には、図４に示すように最大（ｇ＋ａｔｔ）だけ圧縮するようなカーブをもつ曲線となる係数を設定しておく。なお、現在設定されているパラメータ（中心周波数ｆ０，先鋭度Ｑ，ゲイン）は変更される都度、マイクロコンピュータ３０のメモリ３３上で新しい値に書き換えられる。
【００１５】
次に、ＤＳＰ４０での処理について図３により説明する。なお、ＤＳＰ４０で行う符号変換処理の基となる変換式（Ａ）を下記に示す。
Ｙ＝Ｘ・（ａ−ｂ・｜Ｘ｜）…（Ａ）
ここで、Ｘは入力符号、Ｙは出力符号、ａ，ｂはパラメータである。
マイクロコンピュータ３０から転送された係数ａ，ｂは係数メモリ３３に格納され、以下の処理に用いられる。
【００１６】
まず、入力符号Ｘを演算器４５に転送し、絶対値｜Ｘ｜を求める。次に、係数メモリ４７から係数ｂを読み出して乗算器４６に転送しｂ・｜Ｘ｜を求め演算器４５に転送する。更に、係数メモリ４７から係数ａを読み出して演算器４５に転送しａ−ｂ・｜Ｘ｜を求める。最後にａ−ｂ・｜Ｘ｜の結果と入力符号Ｘを乗算器４６へ転送し、求めた値Ｘ・（ａ−ｂ・｜Ｘ｜）を出力符号として出力する。
【００１７】
これにより、フィルタでのブースト量ｇが出力レベルを規定するボリュームレベル設定値ａｔｔで相殺される場合には、出力信号＝入力信号となるので出力信号の歪みやレベルの低下が生じない。一方、フィルタでのブースト量ｇが相殺されない場合（（ｇ＋ａｔｔ）＞０）でもクリップ処理していないので、出力信号が著しく歪むこともなく、また、イコライザのゲインに応じて出力信号を単純に減衰させる場合に比べて音量が大きく劣化することもない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のデジタル信号処理方式の概要を示すブロック図である。
【図２】本発明のデジタル信号処理方式を適用した装置の一実施例の構成を示すブロック図である。
【図３】ＤＳＰによる処理を説明するためのブロック図である。
【図４】本発明のデジタル信号処理方式における入出力符号変換特性の例を示す図である。
【図５】従来例（クリップ処理）の説明図である。
【図６】従来例（クリップ処理）による入出力信号波形とそのスペクトラムを示す図である。
【図７】従来例（イコライザのゲインに応じて単純に信号レベルを減衰させる方法）の説明図である。
【符号の説明】
【００１９】
２０  パラメータ入力装置
３０  マイクロコンピュータ
３３  メモリ
４０  ＤＳＰ
４５  演算器
４６  乗算器
４７  係数メモリ
５０  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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