(57)【要約】【課題】入力信号の周波数帯域を高帯域側だけでなく低帯域側にも広げる。【解決手段】乗算器１２は、信号補間装置１の入力信号Ｓinと、ノードＮで分岐した信号Ｓinとを乗算する。ＨＰＦ１３は、乗算器１２が生成した信号Ｓ１の高帯域側の信号成分のみの信号Ｓ２を出力する。乗算器１５は、発振器１４が生成した信号と入力信号Ｓinとを乗算することにより信号Ｓ４を生成する。ＬＰＦ１６は、乗算器１５が生成した信号Ｓ４の低帯域側の信号成分のみの信号Ｓ５を出力する。加算器１８は、遅延回路１７から供給された信号Ｓ６と、ＨＰＦ１３が出力した信号Ｓ２と、ＬＰＦ１６が出力した信号Ｓ５と、を加算する。加算器１８が、これらの信号を加算することにより入力信号Ｓinの周波数帯域は、低帯域側にも広がる。【選択図】図１
2007272150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を分岐して乗算することにより、前記入力信号の周波数帯域を高帯域側に広げた信号を生成する第１の乗算部と、
前記入力信号の上限周波数を第１のカットオフ周波数として、前記第１の乗算部が生成した信号の前記第１のカットオフ周波数を越える周波数の信号成分のみを出力するハイパスフィルタと、
前記入力信号の下限周波数の発振周波数を有する周波数信号を生成する発振部と、
前記発振部が生成した周波数信号と前記入力信号とを乗算することにより、前記入力信号の周波数帯域を低帯域側に広げた信号を生成する第２の乗算部と、
前記入力信号の下限周波数を第２のカットオフ周波数として、前記第２の乗算部が生成した信号の前記第２のカットオフ周波数未満の周波数の信号成分のみを出力するローパスフィルタと、
前記ハイパスフィルタ、前記ローパスフィルタからそれぞれ信号が出力されるタイミングと対応するように、前記入力信号を遅延出力する遅延部と、
前記ハイパスフィルタを通過して出力した信号、前記ローパスフィルタを通過して出力した信号、前記遅延部がそれぞれ出力した信号を加算する加算部と、を備えた、
ことを特徴とする信号補間装置。
【請求項２】
入力信号を分岐して乗算することにより、前記入力信号の周波数帯域を高帯域側に広げた信号を生成する第１のステップと、
前記入力信号の上限周波数を第１のカットオフ周波数として、前記第１のステップにおいて生成した信号の前記第１のカットオフ周波数を越える周波数の信号成分のみを出力する第２のステップと、
前記入力信号の下限周波数の発振周波数を有する周波数信号を生成する第３のステップと、
生成した周波数信号と前記入力信号とを乗算することにより、前記入力信号の周波数帯域を低帯域側に広げた信号を生成する第４のステップと、
前記入力信号の下限周波数を第２のカットオフ周波数として、前記第４のステップにおいて生成した信号の前記第２のカットオフ周波数未満の周波数の信号成分のみを出力する第５のステップと、
前記ハイパスフィルタ、前記ローパスフィルタからそれぞれ信号が出力されるタイミングと対応するように、前記入力信号を遅延出力する第６のステップと、
前記第２のステップ、前記第５のステップ、前記第６のステップにおいてそれぞれ出力した信号を加算する第７のステップと、を備えた、
ことを特徴とする信号補間方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号補間装置及び信号補間方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、入力信号と局部発振部が生成した信号とを乗算することにより、入力信号を高帯域側に広げた信号を生成する信号補間装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１８４４７２号公報（第６頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の信号補間装置では、高音域の帯域を補間する機能しか有していない。また、局部発振部が生成した信号の周波数が一定であるため、入力信号の倍音成分を正確に作り出すことは困難である。
【０００４】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、入力信号の周波数帯域を広げることが可能な信号補間装置及び信号補間方法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】
この目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る信号補間装置は、
入力信号を分岐して乗算することにより、前記入力信号の周波数帯域を高帯域側に広げた信号を生成する第１の乗算部と、
前記入力信号の上限周波数を第１のカットオフ周波数として、前記第１の乗算部が生成した信号の前記第１のカットオフ周波数を越える周波数の信号成分のみを出力するハイパスフィルタと、
前記入力信号の下限周波数の発振周波数を有する周波数信号を生成する発振部と、
前記発振部が生成した周波数信号と前記入力信号とを乗算することにより、前記入力信号の周波数帯域を低帯域側に広げた信号を生成する第２の乗算部と、
前記入力信号の下限周波数を第２のカットオフ周波数として、前記第２の乗算部が生成した信号の前記第２のカットオフ周波数未満の周波数の信号成分のみを出力するローパスフィルタと、
前記ハイパスフィルタ、前記ローパスフィルタからそれぞれ信号が出力されるタイミングと対応するように、前記入力信号を遅延出力する遅延部と、
前記ハイパスフィルタを通過して出力した信号、前記ローパスフィルタを通過して出力した信号、前記遅延部がそれぞれ出力した信号を加算する加算部と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
本発明の第２の観点に係る信号補間方法は、
入力信号を分岐して乗算することにより、前記入力信号の周波数帯域を高帯域側に広げた信号を生成する第１のステップと、
前記入力信号の上限周波数を第１のカットオフ周波数として、前記第１のステップにおいて生成した信号の前記第１のカットオフ周波数を越える周波数の信号成分のみを出力する第２のステップと、
前記入力信号の下限周波数の発振周波数を有する周波数信号を生成する第３のステップと、
生成した周波数信号と前記入力信号とを乗算することにより、前記入力信号の周波数帯域を低帯域側に広げた信号を生成する第４のステップと、
前記入力信号の下限周波数を第２のカットオフ周波数として、前記第４のステップにおいて生成した信号の前記第２のカットオフ周波数未満の周波数の信号成分のみを出力する第５のステップと、
前記ハイパスフィルタ、前記ローパスフィルタからそれぞれ信号が出力されるタイミングと対応するように、前記入力信号を遅延出力する第６のステップと、
前記第２のステップ、前記第５のステップ、前記第６のステップにおいてそれぞれ出力した信号を加算する第７のステップと、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、入力信号の周波数帯域を広げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態に係る信号補間装置を図面を参照して説明する。
本実施形態に係る信号補間装置１の構成を図１に示す。
本実施形態に係る信号補間装置１は、自己の信号から複数の帯域の信号を生成して加算することにより、圧縮された音声を高品質な音声に補間するように構成されたものである。
【０００９】
この信号補間装置１は、入力部１１と、乗算器１２と、ＨＰＦ（ハイパスフィルタ）１３と、発振器１４と、乗算器１５と、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）１６と、遅延回路１７と、加算器１８と、からなる。
【００１０】
入力部１１は、携帯電話機の音声信号を入力信号Ｓinとして入力するためのものである。この音声信号は、ＰＣＭ（Pulse-code modulation：パルス符号変調）によるものであり、３００Ｈｚ〜３．５ｋＨｚの周波数帯域を有している。
【００１１】
ノードＮは、入力部１１から供給された入力信号Ｓinを分岐する点であり、乗算器１２は、ノードＮで分岐させた２つの入力信号Ｓinを乗算するものである。
【００１２】
乗算器１２は、ノードＮで分岐した３００Ｈｚ〜３．５ｋＨｚの帯域を有する２つの信号Ｓinを乗算することにより、入力信号Ｓinの周波数帯域を高帯域側に広げ、６００Ｈｚ〜７ｋＨｚの帯域を有する信号Ｓ１を生成する。
【００１３】
ＨＰＦ（ハイパスフィルタ）１３は、入力信号Ｓinの上限周波数３．５ｋＨｚをカットオフ周波数fc-13とし、乗算器１２が生成した信号Ｓ１のカットオフ周波数fc-13を越える高帯域側の信号成分のみを出力するフィルタである。
【００１４】
ＨＰＦ１３は、このようなカットオフ周波数fc-13を有することにより、周波数帯域３．５ｋＨｚ〜７ｋＨｚの信号Ｓ２を生成し、生成した信号Ｓ２を加算器１８に出力する。
【００１５】
発振器１４は、入力信号Ｓinの下限周波数３００Ｈｚの信号Ｓ３を生成するものである。
【００１６】
乗算器１５は、発振器１４が生成した信号Ｓ３とノードＮで分岐した入力信号Ｓinとを乗算することにより、入力信号Ｓinの周波数帯域を低帯域側に広げた信号Ｓ４を生成するものである。
【００１７】
乗算器１５は、信号Ｓ３と入力信号Ｓinとを乗算することにより、信号Ｓ４は、６００Ｈｚ〜３．８ｋＨｚ、０〜３．５ｋＨｚの周波数帯域を有することになる。信号Ｓ４は、３００Ｈｚを越える周波数帯域の信号成分も有することになるものの、入力信号Ｓinの下限周波数３００Ｈｚ未満の信号成分も含むことになり、入力信号Ｓinの周波数帯域は３００Ｈｚ未満に広がることになる。
【００１８】
ＬＰＦ（ローパスフィルタ）１６は、入力信号Ｓinの下限周波数３００Ｈｚをカットオフ周波数fc-16として、乗算器１５が生成した信号Ｓ４のカットオフ周波数fc-16未満の周波数の信号成分のみを出力するフィルタである。
【００１９】
ＬＰＦ１６は、０〜３．５ｋＨｚと６００Ｈｚ〜３．８ｋＨｚとの帯域を有する信号Ｓ４を濾波することにより、周波数帯域０〜３００Ｈｚの信号Ｓ５を生成し、生成した信号Ｓ５を加算器１８に出力する。
【００２０】
遅延回路１７は、ハイパスフィルタ１３、ローパスフィルタ１６からそれぞれ信号Ｓ２，Ｓ５が出力されるタイミングと対応するように、入力信号Ｓinを遅延させ、遅延させた信号Ｓ６を加算器１８に出力するものである。
【００２１】
加算器１８は、ＨＰＦ１３から供給された信号Ｓ２と、ＬＰＦ１６から供給された信号Ｓ５と、遅延回路１７から供給された信号Ｓ６と、を加算するものである。信号補間装置１は、加算器１８が加算した信号を出力信号Ｓoutとして出力する。
【００２２】
次に本実施形態に係る信号補間装置１の動作を説明する。
入力部１１は、図２（ａ）に示すような帯域Sp-in＝３００Ｈｚ〜３．５ｋＨｚの信号ＳinをノードＮに供給する。
【００２３】
乗算器１２は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、ノードＮで分岐した３００Ｈｚ〜３．５ｋＨｚの帯域を有する２つの信号Ｓinを乗算する。そして、乗算器１２は、図２（ｃ）に示すように、６００Ｈｚ〜７ｋＨｚの周波数帯域Sp-1を有する信号Ｓ１を生成し、生成した信号Ｓ１をＨＰＦ１３に供給する。
【００２４】
ＨＰＦ１３は、図２（ｄ）に示すように、カットオフ周波数fc-13よりも高帯域側の信号成分のみを出力して、３．５ｋＨｚ〜７ｋＨｚの周波数帯域Sp-2を有する信号Ｓ２を生成する。ＨＰＦ１２は、生成した信号Ｓ２を加算器１８に出力する。
【００２５】
乗算器１５は、図３（ａ）に示すような帯域Sp-in＝３００Ｈｚ〜３．５ｋＨｚを有する入力信号Ｓinと、図３（ｂ）に示すような発信周波数３００Ｈｚの信号Ｓ３と帯域３００Ｈｚ〜３．５ｋＨｚの信号Ｓinとを乗算することにより、図３（ｃ）に示すような０〜３．５ｋＨｚと６００Ｈｚ〜３．８ｋＨｚとの周波数帯域Sp-4を有する信号Ｓ４を生成する。
【００２６】
ＬＰＦ１６は、乗算器１５が生成した信号Ｓ４に対して、カットオフ周波数fc-16＝３００Ｈｚ未満の低帯域側の信号成分のみを出力して、図３（ｄ）に示すような０〜３００Ｈｚの周波数帯域Sp-5を有する信号Ｓ５を生成する。ＬＰＦ１６は、生成した信号Ｓ５を加算器１８に出力する。
【００２７】
遅延回路１８は、入力信号Ｓinの３００Ｈｚ〜３．５ｋＨｚの周波数帯域Sp-inを有する信号Ｓinを遅延させた信号Ｓ６を生成する。遅延回路１７は、生成した信号Ｓ６を加算器１８に出力する。
【００２８】
加算器１８は、遅延回路１７から供給された図４（ａ）に示すような３００Ｈｚ〜３．５ｋＨｚの周波数帯域Sp-inを有する信号Ｓ６と、ＨＰＦ１３から供給された図４（ｂ）に示すような３．５ｋＨｚ〜７ｋＨｚの周波数帯域Sp-2を有する信号Ｓ２と、ＬＰＦ１６から供給された図４（ｃ）に示すような０〜３００Ｈｚの周波数帯域Sp-5を有する信号Ｓ５と、を加算する。
【００２９】
そして、加算器１８は、信号Ｓ６と信号Ｓ２と信号Ｓ５とを加算することにより、０〜７ｋＨｚの周波数帯域Sp-outを有する図４（ｄ）に示すような信号Ｓoutを生成する。
【００３０】
この図４（ｄ）に示すように、信号Ｓoutが帯域Sp-out＝０〜７ｋＨｚを有することになり、信号Ｓoutの帯域Sp-outは、図２（ａ）に示す入力信号Ｓinの周波数帯域Sp-inよりも広くなる。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態によれば、信号補間装置１は、高音域用に補間信号を作り出すための発信信号に被補間信号を用い、低音域側には、必要とされる発生周波数に応じて一定信号を注入し、加算するようにした。
【００３２】
従って、高音域の補間だけでなく、低音域も補間することができ、音声をさらに高音質にすることができる。
【００３３】
尚、本発明を実施するにあたっては、種々の形態が考えられ、上記実施の形態に限られるものではない。
例えば、入力信号の帯域は、３００〜３．５ｋＨｚに限られるものではない。但し、ＨＰＦ、ＬＰＦのカットオフ周波数は、入力信号の帯域の上限周波数、加減周波数に対応させる必要がある。
【００３４】
信号補間装置１は、ハードウェアに限られるものではなく、例えば、ＤＳＰによって構成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態に係る信号補間装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す乗算器、ＨＰＦが生成した信号の周波数帯域を示す図であり、（ａ）は、入力信号の周波数帯域を示し、（ｂ）は、分岐させた入力信号の周波数帯域を示し、（ｃ）は、乗算器が出力した信号の周波数帯域を示し、（ｄ）は、ハイパスフィルタが出力した信号の周波数帯域を示す。
【図３】図１に示す発振器、乗算器、ＬＰＦが生成した信号の周波数帯域を示す図であり、（ａ）は、入力信号の周波数帯域を示し、（ｂ）は、発振器の発振周波数を示し、（ｃ）は、乗算器が出力した信号の周波数帯域を示し、（ｄ）は、ローパスフィルタが出力した信号の周波数帯域を示す。
【図４】図１に示す加算器の加算動作を示す図であり、（ａ）は、遅延回路が出力した信号の周波数帯域を示し、（ｂ）は、ハイパスフィルタが出力した信号の周波数帯域を示し、（ｃ）は、ローパスフィルタが出力した信号の周波数帯域を示し、（ｄ）は、加算器が出力した出力信号の周波数帯域を示す。
【符号の説明】
【００３６】
１  信号補間装置
１１  入力部
１２  乗算器
１３  ＨＰＦ（ハイパスフィルタ）
１４  発振器
１５  乗算器
１６  ＬＰＦ（ローパスフィルタ）
１７  遅延回路
１８  加算器
【図１】
2007272150.tif 000003
【図２】
2007272150.tif 000004
【図３】
2007272150.tif 000005
【図４】
2007272150.tif 000006