(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原信号の特定周波数帯域における周波数成分が抑圧された入力信号から、該抑圧された周波数成分を近似的に生成して原信号に近い信号を復元するための周波数補間装置であって、
該入力信号に基づいて、該抑圧された帯域の周波数成分を有する補間信号を生成する手段と、
該入力信号をスペクトル分析して、スペクトルパターンを抽出する手段と、
該抽出されたスペクトルパターンを、予め登録された複数の基準スペクトルパターンと比較照合して、その比較照合結果に基づいて、該生成された補間用信号の該入力信号に対する付加レベルを選択する比較照合手段と、
該生成された補間信号を、該選択された付加レベルにて該入力信号に付加する手段とを含む周波数補間装置。
【請求項２】
請求項１に記載の周波数補間装置において、
該比較照合手段が、該基準スペクトルパターンと、該付加レベルとを対応づけた検索用データテーブルであって、複数の信号音サンプルについての聴感試験に基づいて作成された検索用データテーブルを含む周波数補間装置。
【請求項３】
請求項１に記載の周波数補間装置において、
該入力信号のスペクトルパターンを抽出する手段が、該抽出されたスペクトルパターンに対応するコードを出力するものであり、及び該比較照合手段が、該基準パターンと対応づけられた該付加レベルを記憶するメモリから成り、
該コードを、該メモリに対してそのメモリアドレスとして入力して、該コードにより指定されるアドレスのメモリロケーションに記憶されている付加レベルを出力するよう動作する周波数補間装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかの請求項に記載の周波数補間装置において、
該入力信号は、アナログ・オーディオ信号を、サンプリングし、かつ量子化することにより得られたディジタル・オーディオ信号である周波数補間装置。
９．原信号の特定周波数帯域における周波数成分が抑圧された入力信号から、該抑圧された周波数成分を近似的に生成して原信号に近い信号を復元するための周波数補間方法であって、
該入力信号から該抑圧された帯域の周波数成分を生成して該入力信号に付加するにあたり、付加すべきレベルを、該入力信号の残存する周波数成分のスペクトルパターンに基づいて適応的に設定するようにしたことを特徴とする周波数補間方法。
【請求項５】
原信号の特定周波数帯域における周波数成分が抑圧された入力信号から、該抑圧された周波数成分を近似的に生成して原信号に近い信号を復元するための周波数補間方法であって、
該入力信号に基づいて、該抑圧された帯域の周波数成分を有する補間信号を生成するステップと、
該入力信号をスペクトル分析して、スペクトルパターンを抽出するステップと、
該抽出されたスペクトルパターンを、予め登録された複数の基準スペクトルパターンと比較照合して、その比較照合結果に基づいて、該生成された補間用信号の該入力信号に対する付加レベルを選択する比較照合ステップと、
該生成された補間信号を、該選択された付加レベルにて該入力信号に付加するステップとを含む周波数補間方法。
【請求項６】
請求項５に記載の周波数補間方法において、
該比較照合ステップにおいて、該基準スペクトルパターンと該付加レベルとを対応づけた検索用データテーブルであって、複数の信号音サンプルについての聴感試験に基づいて作成された検索用データテーブルを検索するよう処理がなされる周波数補間方法。
【請求項７】
請求項５に記載の周波数補間方法において、
該入力信号のスペクトルパターンを抽出するステップが、該抽出されたスペクトルパターンに対応するコードを出力するものであり、及び該比較照合するステップが、該基準パターンと対応づけられた該付加レベルを記憶するメモリに対して、
該コードを、そのメモリアドレスとして入力して、該コードにより指定されるアドレスのメモリロケーションに記憶されている付加レベルを出力するよう処理と遂行する周波数補間方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、特定の周波数帯域における周波数成分が除去又は抑圧されている所与の信号の当該特定の周波数成分を近似値に復元して、これを該所与の信号に適応的に補間することにより信号のスペクトル分布を改善するための周波数補間装置および方法に関する。
背景技術
ＭＰ３（ＭＰＥＧ１  ａｕｄｉｏ  ｌａｙｅｒ  ３）形成のデータの配信、及び、ＦＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）放送やテレビジョン音声多重放送等の手法による音楽などの供給が近年盛んになっている。これらの手法では、周波数帯域幅に比例して変化する情報のデータ伝送レート（ｂｉｔ／ｓ）を低減させるため、および電波の有効利用の観点から占有帯域幅の広がりを回避するために、対象となるオーディオ信号などの高域周波数成分を抑圧して上限周波数を下げるようにしている。例えば、上限周波数が２０ｋＨｚのオーディオ信号の約１５ｋＨｚ以上の周波数成分を抑圧して上限周波数を低下させれば、サンプリング周波数は元の信号の３／４で済むため、データ伝送レートの低減につながり有利である。しかしながら、当然のことながら、高域周波数成分が抑圧されたオーディオ信号は、元の信号に比べてその音質が劣化することとなる。このため、当該抑圧された周波数成分を、何らかの形で近似的に復元する試みがなされている。このような周波数成分復元の手法としては、対象となる信号を歪ませて、その結果発生する歪み信号から抑圧帯域の補間に供する周波数帯域成分をフィルタにて抽出し、これを補間の対象となる信号に加算することによりもとの信号に近似した信号を再生するようにしたものがある。
また別の手法としては、原オーディオ信号から基音と倍音が組で存在する音声成分を抽出して、抽出した音声成分を用い、原オーディオ信号の帯域より高域側の倍音成分を予測して原オーディオ信号に外挿するというものがある。
しかしながら、前者の手法においては、オーディオ信号の波形をリミッタ回路等を用いて歪ませることにより高調波を発生させるに過ぎないので、この高調波は元のオーディオ信号に本来含まれていたものを近似し得るものであるとは限らない。
また、元の音声等の帯域を制限して得られる原オーディオ信号に後者の手法を適用した場合、純音状の音声成分については、倍音成分を予測して外挿することができず、同様に、帯域が制限された結果倍音成分が除去された音声成分については除去された倍音成分を推測して外挿することができない。
一方、比較的良好な手法として、対象信号を周波数分析して残存スペクトルパターンから抑圧周波数成分のスペクトルパターン、およびその強度等を推定し、これらを合成して対象信号に加算するようにしたものがある。この手法は、音質改善上、優れたものであるが、実用上問題がある。というのは、この手法は、必然的に対象となる主信号の広帯域にわたる高分解能の短時間フーリエ変換処理および逆フーリエ変換処理を必要とするものであるため、デジタル信号処理に要する演算量が膨大となるからである。これは、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）の演算速度および回路規模についての過度の要求につながり、実用価値を低下せしめることとなる。
さらに、最近考案された手法として、特定帯域の周波数成分が抑圧された信号の残存帯域成分を帯域通過フィルターなどにより抽出し、これを周波数変換して、抑圧帯域に付加するとともに、残存する周波数成分のスペクトル包絡線情報に基づいて付加レベルを適当に定めるような周波数補間装置および方法が提案されている。
しかしながら、一般に信号の（短時間）周波数スペクトルパターンは、複雑な様相を呈しており、その包絡線も、単調で、かつなめらかに変化するとは限らない。したがって、包絡線情報のみに基づいて抑圧帯域成分の強度を推定し、一律に補間を行なったのでは、原信号に本来含まれていなかった信号を付加してしまったり、また過剰なレベルで補間信号を付加してしまう事態が生じる。この場合は、むしろ音質を改悪することとなってしまう。
本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、原信号の特定の周波数帯域（例えば、高域周波数帯域）が抑圧されたオーディオ信号などを高品質で復元し、特に聴感上極めて秀れた音質を提供し得るとともに、その信号処理を比較的小さな規模のデジタル演算で可能とした実用的価値の高い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。
発明の開示
上記目的を達成するために、本発明の周波数補間装置は、原信号の特定周波数帯域における周波数成分が抑圧された入力信号から、該抑圧された周波数成分を近似的に生成して原信号のもつ聴感上の性質を復元することを目的として、該入力信号から該抑圧された周波数成分を生成して該入力信号に付加するにあたり、付加すべきレベルを、該入力信号の残存する周波数成分のスペクトルパターンに基づいて適的的に設定するよう基本的に動作する。
そして、該付加レベルの設定は、複数個の基準周波数スペクトルパターンと、設定すべき付加レベルとをそれぞれ対応づけたデータを格納した検索テーブルを用いてなされる。この検索テーブルに格納されるデータは、複数の信号音サンプルについてなされた聴感試験の結果に基づいて、もしくは複数の信号サンプルについてなされた周波数分析結果に基づいて作成されるものである。
本発明の周波数補間装置は、より具体的には該入力信号に基づいて、該抑圧された周波数成分を有する補間用信号を生成する手段と、該入力信号をスペクトル分析して、スペクトルパターンを抽出する手段と、該抽出されたスペクトルパターンを、予め登録された複数の基準スペクトルパターンと比較照合して、その比較照合結果に基づいて、該生成された補間用信号の該入力信号に対する付加レベルを選択する比較照合手段と、該生成された補間用信号を、該選択された付加レベルにて該入力信号に付加する手段とから構成される。そして、該比較照合する手段は、該基準スペクトルパターンと、該付加レベルとを対応づけた検索用データテーブルであって、複数の信号音サンプルについての聴感試験に基づいて作成された検索用データテーブルを含んでいる。
さらに、該入力信号のスペクトルパターンを抽出する手段は、該抽出されたスペクトルパターンに対応するコードを出力するものであり、及び該比較照合手段が、該基準パターンと対応づけられた該付加レベルを記憶するメモリから成り、該コードを、該メモリに対してそのメモリアドレスとして入力して、該コードにより指定されるアドレスのメモリロケーションに記憶されている付加レベルを出力するよう動作する。
なお、本発明の装置において、典型的には、該入力信号は、アナログ・オーディオ信号を、サンプリングし、かつ量子化することにより得られたディジタル・オーディオ信号である。
本発明の信号補間装置は、上述のような構成を採用するため、（特定の帯域成分が抑圧される前の）原信号に本来含まれていた周波数成分を比較的忠実に生成し得、抑圧信号の補間に供することができる。このため、原信号に対して近似度の良い信号が復元されることとなり，オーディオ信号等を低歪み、かつ高音質で再生することが可能となる。
さらに、本発明の装置においては、主信号そのものを処理するのに、（広帯域の信号を対象とし、かつ高分解能の）フーリエ変換及びその逆変換を必ずしも用いる必要はない。つまり、本発明の手法は、信号の周波数成分に着目して信号処理がなされるものではあるが、主信号そのものを“時間領域”から“周波数領域”へと変換する（あるいは逆に“周波数領域”の信号を“時間領域”の信号にもどす）処理は必ずしも必要ではない。
また、本発明において、スペクトルパターンに基づいて、補間信号レベルを探索するのに用いる検索テーブルは、膨大な量の入力信号サンプルに基づいて作成されているため高精度で適正な補間信号レベルを選択でき、ひいては高精度の周波数補間処理が可能となる。また、本発明のある局面においては、その検索テーブルを使用する際、被験者による特定の再生手段に対する聴感試験の結果を反映させるようにしているため、再生時に聴感上極めて自然な音質感が得られる。
先に述べたように本発明の周波数補間装置は、信号スペクトルについての膨大な物理量を長時間かけて分析し、あるいはその信号音を被験者による聴感試験を行うことにより予め構築されたデータを含む検索テーブルを利用するものである。このため、この検索テーブルの採用により、装置の回路構成は極めて簡略化されたものとなる。したがって、本発明の周波数補間装置は、オーディオ用の１チップのＤＳＰのみでディジタル信号処理に必要なすべての演算処理を完遂でき、実用な価値が極めて高いものとなる。
発明の実施の形態
以下、図面を参照して、本発明による周波数補間装置および方法についての実施の形態を詳細に説明する。
第１図は、本発明の周波数補間装置の基本機能を端的に示したものである。本発明の周波数補間装置は、予め特定の周波数帯域における周波数成分が抑圧された信号１を入力とし、この入力信号１から補間すべき抑圧帯域の周波数成分を人工的に生成して、生成された信号（補間信号）２を（所定のレベルにて）入力信号１に加算する（補間する）ことにより（原信号を近似的に復元した信号としての）出力信号３をとり出すよう基本動作する。入力信号１に加算（補間）されるべき補間信号２のレベル（以下、補間レベルと呼ぶ）は、可変アッテネータ４により調整されるようになっている。そして、このアッテネータ４によるレベル調整は、入力信号１を（周波数分析器７により）周波数分析した結果、（より具体的には、入力信号の短時間周波数スペクトル情報）に基づいて制御されるようになっている。入力信号１の短時間スペクトルは、そのパターンが時々刻々変化するものであるが、本発明の装置は、それに時々刻々応答しながら（動的応答）、そのスペクトルパターンにふさわしい（適応的な）補間レベルを選択するよう動作する。この意味で、第１図に示す本発明の装置は全体として動的適応システムを構成しているといえる。
第２図は、本発明の周波数補間装置の構成をもう少し具体的に示したブロックダイヤグラムであり、本発明の装置が、大きく、補間信号生成部２０、周波数分析部２１、（基準スペクトル発生器２２とスペクトル照合器２３とから成る）補間レベル生成部２４、レベル調整器２５、加算器２６および遅延器２７から成るものであることがわかる。
本発明においては、周波数補間の対象となる（予め特定の周波数帯域の成分が除去された）入力信号ａは、抑圧帯域成分信号（補間信号）を生成するための補間信号生成部２０に入力されて補間信号ｂが生成されるとともに、入力信号ａは周波数分析部２１にも入力されて、入力信号のスペクトルを表わす信号ｃが発生される。発生されたスペクトル信号ｃはパターン化され、基準スペクトル発生器２２に予め登録された基準スペクトルパターンと比較照合されて、該当する基準パターンに対応する補間レベルを表わす補間レベル係数ｇが出力されこの補間レベル係数ｇはレベル調整器２５に供給される。レベル調整器２５は補間信号生成部２０から出力された補間信号ｂを、補間レベル係数ｇに従った適正なレベルに調節して、加算器２６に印加することにより入力信号と加算され、補間後の復元信号が出力端子からとり出されることとなる。なお、遅延器２７は、上記スペクトルパターンの比較照合に要する信号処理時間との時間マッチングをとるために入力信号を所定時間遅延させるためのものである。信号の分析窓時間幅が比較的長い場合、あるいは上記比較照合処理が高速動作で行なわれるような場合は、この遅延器２７は必ずしも必要ではない。
上記各構成要素の具体的構成例について、以下において順に説明を加える。第３図は、補間信号生成部２０の具体的構成例としての、帯域通過フィルター３０、発振器３１、ミキサー３２および低域通過フィルター３３から成る回路構成を示している。帯域通過フィルター３０は、入力信号から補間に供する（例えば、抑圧帯域に隣接する帯域の）周波数成分信号（例えば、中心周波数ｆｃ、帯域幅Δｆの周波数成分を有する信号）を抽出するものであり、この抽出された帯域成分信号ａ１は、発振器３１より発生される正弦波状信号ｓｉｎ（２πｆｇｔ）と、ミキサー３２にてミックス（乗算）されて、帯域幅Δｆを有し、中心周波数が（ｆｇ＋ｆｃ）と（ｆｇ−ｆｃ）の２つの信号の合成信号ａ２が生成される。この信号ａ２から中心周波数（ｆｇ−ｆｃ）の信号のみを低域通過フィルター３３でろ波してとり出すようにする。ここで、周波数（ｆｇ−ｆｃ）を抑圧された周波数帯域の中心周波数ｆｉｎｔに設定すると、入力信号ａの残存する周波数帯域（ｆｃ，Δｆ）の信号を補間帯域（ｆｉｎｔ，Δｆ）の信号に周波数変換できるため、抑圧帯域を補間するための所望の補間信号を生成することが可能となる。なお、所望の補間信号を生成するのに、フーリエ変換器および逆フーリエ変換器などを用いる手法も、勿論採用することができる。
第４図は、周波数分析部２１の具体的構成例としての、帯域通過フィルター４０と、実効値回路（ＲＭＳ）４５の複数（Ｎ）対から成る回路構成を示している。この回路構成は、周波数分析の対象となる帯域を、Ｎ分割した分割帯域（Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，…………，ＦＮ）の各々における周波数成分の実効値ｄｉ（ｉ＝１，２…Ｎ）を発生するよう動作する。勿論、フーリエ分析器を用いて複素周波数スペクトル信号Ｒ（ω）＋ｊ
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出する方法も勿論ここで採用することができる。
基準スペクトル発生器２２としては、具体的には予め求められたスペクトルパターン（各分割周波数帯域についての振幅実効値レベルの集合をデータとして格納する読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）が用いられる。
上述のように、分析の対象とする周波数帯域をＮ分割して、各分割帯域における実効値として表わされるスペクトルパターンは各実効値ｄｉ（ｉ＝１，２，３…Ｎ）を成分とするベクトルで表現可能である。
即ち、スペクトルパターン：Ｆｊ＝（ｄ１ｊ，ｄ２ｊ，ｄ３ｊ，ｄ４ｊ…，ｄＮｊ）となる。
任意の信号を所定の時間窓をかけて（例えば、第４図（ｂ）に示す）周波数分析器２１により求められる任意の周波数スペクトルパターン（第４図（ａ））は、Ｎ次元ベクトルとして、第５図のようなＮ次元座標空間（Ｆ１，Ｆ２，…，ＦＮ）に布置して示すことができる。与えられた信号のすべてのスペクトルパターン、即ちベクトルＦｊ＝（ｄ１ｊ，ｄ２ｊ，ｄ３ｊ，…，ｄＮｊ）をこのＮ次元空間に布置させたとすると、一般にそれは一様分布とならず、第５図に示すようなクラスタをなして分布する。したがって、このクラスタ毎に代表ベクトルをＦｋ（Ｒ）を定めることが可能となる。本発明においては、このような代表ベクトルＦｋ（Ｒ）＝（ｄ１ｋ（Ｒ），ｄ２ｋ（Ｒ），…，ｄＮｋ（Ｒ））を予め収集された入力スペクトルの多くのサンプルに基づいて算出し、これを基準ベクトルデータとして基準スペクトル発生用のＲＯＭに格納するようにする。
次にスペクトル比較照合部２３の構成について説明する。信号の分析によって得られるスペクトル比較照合部２３においては、入力スペクトルパターン、即ち、任意の入力ベクトルＦｊ＝（ｄ１ｊ，ｄ２ｊ，…，ｄＮｊ）（ｊ＝１，……，Ｎ）が、有限個数の基準スペクトルパターン、即ち、基準ベクトルＦｋ（Ｒ）＝（ｄ１ｋ（Ｒ），ｄ２ｋ（Ｒ），…，ｄＮｋ（Ｒ））（ｋ＝１，……，Ｍ）のうちのいずれに該当するか（言い換えれば、どのクラスタに属するか）が判定される。具体的には、入力ベクトルＦｊがどの基準ベクトルＦｋ（Ｒ）に最も近いかの観点より、与えられた入力ベクトルＦｊ（入力スペクトルパターン）と、すべての基準ベクトルＦｋ（Ｒ）（基準スペクトルパターン）との間の距離を算出してベクトル間距離が最もδｊｋが大きくなる（つまり、互いのスペクトルパターンが最も類似する）場合の基準ベクトル（スペクトルパターン）を選択するようにすればよい。以上を踏まえて、入力ベクトルＦｊが与えられるときにそれが属する基準ベクトルＦｋ（Ｒ）を見出すための一連の処理ステップを第６図にフローチャートにて示した。このような処理フローにより、入力されたスペクトルパターンＦｊが予め用意された基準スペクトルパターンＦｋ（Ｒ）（ｋ＝１，．．．，Ｍ）のどれに属するかが判定された後は、その基準スペクトルパターンＦｋ（Ｒ）に対応する（補間レベルを指定する指標としての）補間レベルレベル係数ｇが出力されることとなる。
この場合、与えられた基準スペクトルパターンＦｋ（Ｒ）にどの補間レベルを予め対応づけておくかが問題となる。これはある意味では本発明の核心ともいうべき事柄である。
本発明においては、予め設定した基準スペクトルパターンとこれに対応する（補間信号を、入力信号に対してどのくらいの相対レベルで付加すべきかに係る）補間レベルを、次の２種類の手法を用いて定めるものとしている。
（１）聴感試験による方法
（ｉ）特定帯域が抑圧されたオーディオ信号の（多数のスペクトルパターンにわたる）基準となる信号音サンプルを収集する。
（ｉｉ）基準となる設備と環境の下で、所定の人数の（楽音音質に対して聴き分け能力を有する）被験者にサンプル音を聴取させ、帯域ごとの質感とバランスの過不足の有無を判定させる。
（ｉｉｉ）不足感があると判定された場合に、例えば、第１図に示すような可変イコライザを、被験者に手動で操作させて、信号音レベルを調節させる。
（ｉｖ）種々のスペクトルパターンの信号音サンプルについて、被験者に抑圧音域の音量調節をさせて、調節レベル（例えば、０（補間信号の付加不要）、１（補間信号のそのままのレベルで入力信号に付加する）、０．５（補間信号の半分のレベルを付加する）および０．２５（補間信号の１／４のレベルを付加する）など）を補間レベルデータとして収集する。
（ｖ）収集された補間レベルデータに基づいて、基準スペクトルパターンと補間レベル値の対応を表わすリストを作成し、このリストに基づいて基準となる検索テーブル（ＲＯＭ）を作成する。
（ｖｉ）再生手段によって実現される環境や条件によって基準テーブルの変更が必要な場合には、適合する被験者を用意し、かつ必要に応じて特別なサンプルを用意し、基準となるテーブルをもとに、上記と同じ手続によって微調整を行い、カスタマイズされたテーブルを作成する。
（２）周波数分析による方法
（ｉ）特定帯域が抑圧されたオーディオ信号についての多数の信号のサンプルを収集して、物理的なスペクトル分析を行い、これらを複数のスペクトルパターンに分類する。
（ｉｉ）分類された各スペクトルパターンと、抑圧された特定帯域における（抑圧前の）原音レベルとの対応関係を分析し、各スペクトルパターンと、原音に本来含まれていた抑圧帯域のレベル値との対応関係を表わすリストを作成する。
（ｉｉｉ）上記スペクトル−補間レベルリストに基づいて、基準スペクトルパターンと補間レベル値の対応を表わす検索テーブル（ＲＯＭ）を作成する。
以上の方法により求められた基準スペクトルパターンと、補間レベルとの対応リストの一例を第７図に示す。これらリストの内容は、具体的には、基準スペクトルパターン用ＲＯＭに、メモリアドレスと、各メモリロケーションにおける記憶データとを関連づけて格納される。
以上、入力信号のスペクトル分析に基づいて、入力スペクトルパターンを求め、それを基準スペクトルパターンに類別して、補間レベルを定める一般的な手法について説明した。次に、以上の一連の操作（周波数分析→スペクトルパターン算出→補間レベルの決定）をより簡略的に行うための手法について説明する。
第８図に示す手法は、入力スペクトルパターンを離散化し、さらに、これを２値化してこの２値化データをＲＯＭのアドレスに直接入力することにより、メモリ内容としての補間レベル係数ｇを得るようにするものである。この手法においては、まず、入力スペクトルパターン（ｄｉｊ，ｄｚｊ，・・・，ｄｎｊ）を、先の構成（例えば、第４図に示す周波数分析器）を用いて得る。各帯域の実効値ｄｉｊ，（ｉ＝１，２，３・・・，Ｎ）をそれぞれ正規化し、かつ離散化（例えば、８進値：０，１，２，３，４，５，６，７に変換）し、さらに２値化する。例えば、５個の帯域分割に係る入力スペクトルパターンＦｊがＦｊ＝（０．６３，０．８０，０．４３，０．５，０．２）で与えられたとする。これを各帯域毎のアンサンブル平均値で割り算し、及び離散化することにより離散値スペクトル（５，６，３，７，４）を得て、これをさらに２値化すると（１０１，１１０，０１１，１１１，１００）となる。この２進データをアドレスデータとして、メモリに直接与えるようにする。メモリには、スペクトルパターンの２値化表示に対応する補間レベル係数（ｇ）を予め格納しておくようにする。このようにして、スペクトルコードのメモリへの入力の結果として補間レベル係数（ｇ）を直ちにメモリ出力として得ることができる。
さらに、入力スペクトルパターンＦｊ：（ｄｉｊ，ｄｚｊ，・・・ｄｎｊ）を直接２値化スペクトルに変換して、これをメモリアドレスとして用いることもできる。例えば、各分割帯域のレベルｄｉｊ，（ｉ＝１，・・・，Ｎ）が各帯域毎のアンサンブル平均値以上か未満かを基準として２値化すればよい。例えば、先の例では入力スペクトルパターンＦｊ：（０．６３，０．８０，０．４３，０．５，０．２）において、アンサンブル平均値が（０．７，０．６，０．５，０．４，０．０１）で与えられる場合、２値化スペクトルパターン（０，１，０，１，０）を得る。
先の例と同様、基準スペクトル用メモリには、この２値化表示に対応する補間レベル係数ｇを格納しておくようにすれば、入力２値化スペクトルパターンデータを、メモリのアドレス端子に直接入力し、補間レベル係数をメモリ出力として得ることができる。第８図（ｂ）の例では、スペクトルパターンを２値化してデータ（１，０，１，１，０）を得て、これをメモリのアドレスに与えてメモリに予め格納された補間レベル係数ｇ＝１．０を出力するようにしている。
第９図は、入力信号の特定の２つの周波数（各周波数ω１およびω２）の成分のみに着目し、これら成分の振幅レベルの対（α，β）により類別されるスペクトルに対応する補間レベル係数ｇ（０〜１）を予めメモリにマトリックス状に格納しておく。この２つの周波数ω１、ω２についての周波数レベル分析は、第９図のように複素フーリエ成分Ｒ、Ｌを求める手法により行われ、第１の周波数（角周波数ω１）の成分レベルαと第２の周波数（ω２）の成分レベルβのデータを得て、直ちに、与えられた（α、β）についての補間レベル係数ｇをメモリから読み出すことが可能となる。
最後に、最も簡略化した方法として、第１０図に、複素フーリエ係数を求める演算子を１つだけ用いたときの出力フーリエ成分の実部出力（Ｒ）と虚部出力（Ｉ）を用いて、これをスペクトルパターンと対応づける手法を示す。この手法は、実部と虚部の（Ｒ、Ｉ）の値の対のデータに基づいて、直ちに補間レベル係数をメモリから得るものである。第１０図の例は出力された（α、β）＝（αｎ、βｎ）から直ちにメモリロケーションが定まりｇｍｎの値が取り出されることを示している。この手法は、スペクトルパターンの類別性としての精度は、前述の各手法に比べて劣るものであるが、抑圧された周波数帯域のレベルと、強い相関を有するような残存周波数帯域（例えばω１）が見出される場合などには有効である。この手法は、何といっても、回路構成が極めて簡略化できる点で大きなメリットを有する。
産業上の利用可能性
予め高域周波数成分等が抑圧されたオーディオ信号等の高域成分を良い近似度で復元し、もとの原信号に近い信号音を合成することができる。このため高音域が十分に伸びた高品質のオーディオ信号の再生が可能となる。また、本発明の技術手法では、被験者によるオーディオ信号等の聴感試験結果のデータを、装置の構成に反映させることができるため、再生時に極めて自然な音質感が得られる。さらに、本発明の周波数補間用デジタル信号処理に必要とされる演算量は比較的少ないため、小規模の回路構成にて装置を製作でき、コストを大幅に低減化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の基本機能を概念的に示す図である。
第２図は、本発明の周波数補間装置の基本構成を示すブロック図である。
第３図は、第２図に示す装置の主構成要素としての補間信号生成部の一構成例を示す図である。
第４図は、第２図の装置の主構成要素としての周波数分析部の一構成例を示す図である。
第５図は、スペクトルパターンをＮ次元ベクトルの布置として表わした図である。
第６図は、入力スペクトルパターンと、基準スペクトルパターンとを照合する一連の処理を表わすフローチャートである。
第７図は、基準スペクトルパターンと、補間レベルとの対応を表わす検索テーブル作成のためのリストの一例を示す図である。
第８図は、本発明の補間レベル探索に係る簡易的手法の一実施例を示す図である。
第９図は、本発明の補間レベル探索に係る簡易的手法の別の実施例を示す図である。
第１０図は、本発明の補間レベル探索に係る簡易的手法のさらに別の実施例を示す図である。
【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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