(57)【要約】【課題】サンプリング周波数が高いオーディオデータを再生する際の処理の負担を軽減するとともに、消費電力を減らすことができるオーディオ装置を提供すること。【解決手段】オーディオ装置１は、入力されるオーディオデータの周波数成分を解析するＦＦＴ解析部１４と、ＦＦＴ解析部１４による解析結果に基づいて、再生対象となる周波数成分を維持した状態でオーディオデータのサンプリング周波数を下げることが可能である場合に、このオーディオデータに対してダウンサンプリング処理を行うダウンサンプリング設定部１６、ダウンサンプリング処理部３２と、ダウンサンプリング処理によって得られたデータをアナログのオーディオ信号に変換して出力するデジタル−アナログ変換処理部３６、増幅器４０、スピーカ４２とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されるオーディオデータの周波数成分を解析する周波数成分解析手段と、
前記周波数成分解析手段による解析結果に基づいて、再生対象となる周波数成分を維持した状態で前記オーディオデータのサンプリング周波数を下げることが可能である場合に、前記オーディオデータに対してダウンサンプリング処理を行うダウンサンプリング処理手段と、
前記ダウンサンプリング処理によって得られたデータをアナログのオーディオ信号に変換して出力する出力手段と、
を備えることを特徴とするオーディオ装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記周波数成分解析手段は、前記オーディオデータの所定区間について周波数成分の解析を行うことを特徴とするオーディオ装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記所定区間は、再生後の信号レベルが所定値以上のオーディオ信号が含まれる区間であることを特徴とするオーディオ装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項において、
前記ダウンサンプリング処理手段は、再生対象となるオーディオ信号の周波数成分の上限値の２倍の周波数が、前記オーディオデータのサンプリング周波数よりも低い場合に、前記オーディオデータのダウンサンプリング処理を行うことを特徴とするオーディオ装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項において、
前記オーディオデータのサンプリング周波数がＣＤ音源のサンプリング周波数よりも高い場合に、前記周波数成分解析手段による解析を行うことを特徴とするオーディオ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種のサンプリング周波数に対応したオーディオデータを再生するオーディオ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、媒体の管理情報からＤＶＤ若しくはＨＤ−ＤＶＤを判別し、読み出したオーディオデータをデジタル−アナログ変換する際に、判別した媒体の種別に対応するサンプリング周波数を設定するようにした装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このようにして、媒体に記録されているオーディオデータの解像度（サンプリング周波数）を判別することにより、例えばハイレゾリューション（以後、「ハイレゾ」と称する）フォーマットで記録されたオーディオデータを、ハイレゾフォーマットに対応したサンプリング周波数で再生することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１７９６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、実際にオーディオ装置に入力されるオーディオデータがハイレゾフォーマットであっても、ハイレゾフォーマットで再生可能な周波数成分が全て含まれているとは限らない。例えば、最近では、パーソナルコンピュータのアプリケーション等を用いることにより、簡単にオーディオデータのアップサンプリングを行うことができる。したがって、ＣＤに記録されたオーディオデータ（サンプリング周波数４４．１ｋＨｚ、量子化ビット数１６ビット）をアップサンプリングして、サンプリング周波数９６ｋＨｚ、量子化ビット数２４ビットのハイレゾフォーマットのオーディオデータを作成することができる。このようなハイレゾフォーマットを有するオーディオデータの再生は、ハイレゾフォーマットに対応したアルゴリズムを用いて行われるが、実際に再生されるオーディオ信号には、２２．０５ｋＨｚ以上の高域成分が含まれないにもかかわらず、ハイレゾフォーマットのオーディオデータとして再生が行われるため、処理の負担が重く、消費電力が多いという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、サンプリング周波数が高いオーディオデータを再生する際の処理の負担を軽減するとともに、消費電力を減らすことができるオーディオ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明のオーディオ装置は、入力されるオーディオデータの周波数成分を解析する周波数成分解析手段と、周波数成分解析手段による解析結果に基づいて、再生対象となる周波数成分を維持した状態でオーディオデータのサンプリング周波数を下げることが可能である場合に、オーディオデータに対してダウンサンプリング処理を行うダウンサンプリング処理手段と、ダウンサンプリング処理によって得られたデータをアナログのオーディオ信号に変換して出力する出力手段とを備えている。
【０００７】
これにより、高いサンプリング周波数のフォーマットで記録されたオーディオデータであって、実際には再生可能な高域成分が欠落している場合に、サンプリング周波数を下げてこのオーディオデータの再生を行うことにより、再生の処理負担を軽減するとともに消費電力を減らすことができる。
【０００８】
また、上述した周波数成分解析手段は、オーディオデータの所定区間について周波数成分の解析を行うことが望ましい。一部の区間について周波数成分の解析を行うことにより、解析処理の簡略化および処理時間の短縮が可能となる。
【０００９】
また、上述した所定区間は、再生後の信号レベルが所定値以上のオーディオ信号が含まれる区間であることが望ましい。これにより、周波数成分の解析精度を向上させることができる。
【００１０】
また、上述したダウンサンプリング処理手段は、再生対象となるオーディオ信号の周波数成分の上限値の２倍の周波数が、オーディオデータのサンプリング周波数よりも低い場合に、オーディオデータのダウンサンプリング処理を行うことが望ましい。これにより、音質（周波数特性）を維持しつつ、再生の処理負担軽減や消費電力低減の効果が得られる場合に限り、ダウンサンプリング処理を実施することが可能となる。
【００１１】
また、上述したオーディオデータのサンプリング周波数がＣＤ音源のサンプリング周波数よりも高い場合に、周波数成分解析手段による解析を行うことが望ましい。ＣＤ音源のサンプリング周波数を有するオーディオデータを再生する構成は一般的であり、これよりもサンプリング周波数を下げるダウンサンプリング処理を行っても処理負担軽減や消費電力低減の大きな効果を期待することはできない。一方、ＣＤ音源のサンプリング周波数よりも高いサンプリング周波数については、高ければ高いほど処理負担が大きく、かつ、消費電力が大きくなるため、この場合についてダウンサンプリング処理を行うことにより、大きな効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態のオーディオ装置の構成を示す図である。
【図２】第１のダウンサンプリング処理を行う場合の説明図である。
【図３】第２のダウンサンプリング処理を行う場合の説明図である。
【図４】楽曲の再生データを読み出して再生する動作手順を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を適用した一実施形態のオーディオ装置について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は、一実施形態のオーディオ装置１の構成を示す図である。このオーディオ装置１は、例えば車両に搭載されている。図１において、オーディオ装置１は、制御部１０、ＳＤ（Secure Digital）インタフェース部（ＳＤ  Ｉ／Ｆ）２０、オーディオ処理部３０、増幅器４０、表示処理部５０、操作部６０を備えている。
【００１５】
制御部１０は、オーディオ装置１の全体を制御する。制御部１０の詳細については後述する。ＳＤインタフェース部２０は、外部の記録メディアとしてのＳＤメモリカード２２との間で信号の入出力を行うためのものであり、ＳＤカードスロットとＳＤホストコントローラが含まれる。ＳＤメモリカード２２には、複数の楽曲のそれぞれについて、再生データと各種の属性情報とを含む楽曲情報が記録されている。例えば、属性情報には、楽曲のアーティスト、タイトル、作曲者、収録アルバム、アルバムのアーティスト、発売年月日などや、再生データのフォーマット（例えば、ＷＡＶやＭＰ３など）やサンプリング周波数、量子化ビット数が含まれる。
【００１６】
オーディオ処理部３０は、制御部１０によってＳＤメモリカード２２から読み出される再生データ（オーディオデータ）を用いて楽曲の再生を行うためのものであり、データフォーマット毎の復号化処理等を行ってオーディオ信号を出力する。このオーディオ信号は、増幅器４０によって増幅され、スピーカ４２から出力される。なお、実際には、２チャンネルあるいはそれ以上のチャンネル数のオーディオ信号が再生されて出力されるが、図１に示す構成では、簡略化して１つの増幅器４０と１つのスピーカ４２が図示されている。
【００１７】
表示処理部５０は、再生対象となる楽曲やプレイリストを選択する操作画面や、再生中の楽曲に関する情報（付属情報）を表示するためのものであり、制御部１０によって作成されるこれらの画像をＬＣＤ等で構成される表示装置５２に表示する。
【００１８】
操作部６０は、利用者による各種操作を受け付けるためのものであり、各種のスイッチや操作つまみ等が備わっている。なお、表示装置５２の画面に重ねて配置されるタッチパネルを用いて操作部６０を構成したり、リモートコントロールユニット等を用いて操作部６０を構成するようにしてもよい。
【００１９】
次に、制御部１０とオーディオ処理部３０の詳細について説明する。図１に示すように、制御部１０は、再生楽曲選択部１２、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）解析部１４、ダウンサンプリング設定部１６、再生処理部１８を含んで構成されている。
【００２０】
再生楽曲選択部１２は、操作部６０を用いた利用者の指示に応じて、再生対象となる楽曲を選択する。例えば、利用者は、複数の楽曲が含まれるアルバム名を選択したり、複数の楽曲が対応するアーティスト名を選択したり、予め再生順が指定されたプレイリストを特定するプレイリスト名を選択するなどして、複数の楽曲を再生対象として指定したり、楽曲一覧の中から一あるいは複数の楽曲を直接指定したりすることができる。
【００２１】
ＦＦＴ解析部１４は、再生楽曲選択部１２によって再生対象として選択された楽曲に対応するオーディオデータに対してＦＦＴ解析処理を行って、その周波数成分を解析する。例えば、この周波数成分の解析は、再生対象となる全区間の中から周波数成分解析に必要な所定区間を抽出して行われる。また、この所定区間は、再生後の信号レベルが所定値以上のオーディオ信号が含まれる区間が抽出される。
【００２２】
ダウンサンプリング設定部１６は、ＦＦＴ解析部１４による解析結果に基づいて、再生対象となる周波数成分を維持した状態で、再生対象の再生データのサンプリング周波数を下げることが可能である場合に、この再生データに対してダウンサンプリング処理を行うための設定を行う。例えば、再生データの周波数成分の上限値の２倍の周波数が、再生データのサンプリング周波数よりも低い場合に、この再生データのサンプリング周波数を下げることが可能であると判定される。
【００２３】
なお、本実施形態では、例えば、サンプリング周波数が１９２ｋＨｚあるいは９６ｋＨｚのハイレゾフォーマットの楽曲に実際に含まれる周波数成分の上限値が２２．０５ｋＨｚ以下（ＣＤ音源の音質以下）の場合には、サンプリング周波数を４４．１ｋＨｚに下げるダウンサンプリング処理（第１のダウンサンプリング処理）を行う。また、サンプリング周波数が１９２ｋＨｚのハイレゾフォーマットの楽曲に実際に含まれる周波数成分の上限値が２２．０５ｋＨｚから４８ｋＨｚの間にある場合には、サンプリング周波数を９６ｋＨｚに下げるダウンサンプリング処理（第２のダウンサンプリング処理）を行う。ダウンサンプリング設定部１６は、ダウンサンプリング処理を行うか否かを判定し、行う場合にはこれら第１および第２のダウンサンプリング処理のいずれを行うかを設定する。
【００２４】
再生処理部１８は、再生楽曲選択部１２によって選択された楽曲の再生について再生開始／再生停止や音量／音質などを利用者が指示するための操作画面を作成したり、これらの指示内容をオーディオ処理部３０や増幅器４０に対して設定する。
【００２５】
また、図１に示すように、オーディオ処理部３０は、デコード処理部３２、ダウンサンプリング処理部３４、デジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換処理部３６を含んで構成されている。このオーディオ処理部３０は、例えばＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）を用いて構成されている。
【００２６】
デコード処理部３２は、再生楽曲選択部１２によって再生対象として選択され、再生処理部１８によって再生開始が指示された楽曲の再生データに対して、そのフォーマットに対応する所定のデコード処理を行う。例えば、ＭＰ３等の圧縮フォーマットの場合にはこの圧縮されたデータを非圧縮フォーマットであるＰＣＭ（パルス符号変調）データに変換する処理が行われる。
【００２７】
ダウンサンプリング処理部３４は、デコード処理部３２から出力されるオーディオデータに対して、ダウンサンプリング設定部１６による指示に応じて第１および第２のダウンサンプリング処理のいずれかを行う。なお、ダウンサンプリング処理が必要ない場合には、このダウンサンプリング処理は省略される。また、ダウンサンプリング処理部３４によって第１および第２のダウンサンプリング処理の両方を行うようにしたが、第１のダウンサンプリング処理用と第２のダウンサンプリング処理用に２つのダウンサンプリング処理部を備えるようにしてもよい。
【００２８】
デジタル−アナログ変換処理部３６は、デコード処理部３２あるいはダウンサンプリング処理部３４から出力されるオーディオデータをアナログのオーディオ信号に変換する。変換後のオーディオ信号は増幅器４０によって増幅されてスピーカ４２から出力される。
【００２９】
上述したＦＦＴ解析部１４が周波数成分解析手段に、ダウンサンプリング設定部１６、ダウンサンプリング処理部３４がダウンサンプリング処理手段に、デジタル−アナログ変換処理部３６、増幅器４０、スピーカ４２が出力手段に対応する。
【００３０】
本実施形態のオーディオ装置１はこのような構成を有しており、次に、その動作を説明する。
【００３１】
図２は、第１のダウンサンプリング処理を行う場合の説明図である。再生データのサンプリング周波数が１９２ｋＨｚだからといって、必ずしもそのナイキスト周波数である９６ｋＨｚまでオーディオ信号の周波数成分が含まれているとは限らない。図２（Ａ）に示す例では、サンプリング周波数が１９２ｋＨｚであって実際には２２．０５ｋＨｚよりも高い周波数成分が含まれない場合が示されている。
【００３２】
同様に、再生データのサンプリング周波数が９６ｋＨｚだからといって、必ずしもそのナイキスト周波数である４８ｋＨｚまでオーディオ信号の周波数成分が含まれているとは限らない。図２（Ｂ）に示す例では、サンプリング周波数が９６ｋＨｚであって実際には２２．０５ｋＨｚよりも高い周波数成分が含まれない場合が示されている。
【００３３】
このような場合には、これらの再生データに対して、サンプリング周波数が４４．１ｋＨｚの第１のダウンサンプリング処理が実施される。図２（Ｃ）には、第１のダウンサンプリング処理後のオーディオ信号の周波数成分が示されている。図２（Ａ）〜（Ｃ）から明らかなように、第１のダウンサンプリング処理の前後のオーディオ信号の周波数成分は同じであって、音質を維持した状態でサンプリング周波数を４４．１ｋＨｚに下げることが可能となる。
【００３４】
図３は、第２のダウンサンプリング処理を行う場合の説明図である。再生データのサンプリング周波数が１９２ｋＨｚだからといって、必ずしもそのナイキスト周波数である９６ｋＨｚまでオーディオ信号の周波数成分が含まれているとは限らない。図３（Ａ）に示す例では、サンプリング周波数が１９２ｋＨｚであって実際には４８ｋＨｚよりも高い周波数成分が含まれない場合が示されている。
【００３５】
このような場合には、これらの再生データに対して、サンプリング周波数が９６ｋＨｚの第２のダウンサンプリング処理が実施される。図３（Ｂ）には、第２のダウンサンプリング処理後のオーディオ信号の周波数成分が示されている。図３（Ａ）、（Ｂ）から明らかなように、第２のダウンサンプリング処理の前後のオーディオ信号の周波数成分は同じであって、音質を維持した状態でサンプリング周波数を９６ｋＨｚに下げることが可能となる。
【００３６】
図４は、楽曲の再生データを読み出して再生する動作手順を示す流れ図である。再生処理部１８は、利用者によって再生が指示されたか否かを判定する（ステップ１００）。再生が指示されない場合には否定判断が行われ、この判定動作が繰り返される。また、再生が指示されると、ステップ１００の判定において肯定判断が行われ、一連の再生動作が開始される。
【００３７】
まず、ＦＦＴ解析部１４は、再生対象となる楽曲の再生データの中の一部（所定区間）を抽出し（ステップ１０２）、この再生データの周波数成分を解析する（ステップ１０４）。また、ダウンサンプリング設定部１６は、この解析結果に基づいて、再生対象となる周波数成分を維持した状態で、再生対象のオーディオデータのサンプリング周波数を下げるダウンサンプリング処理が可能であるか否かを判定する（ステップ１０６）。可能である場合には肯定判断が行われ、次に、ダウンサンプリング処理部１６は、第１あるいは第２のダウンサンプリング処理の設定を行う（ステップ１０８）。
【００３８】
次に、デコード処理部３２は、再生対象となる楽曲の再生データに対して、そのフォーマットに対応するデコード処理を行い（ステップ１１０）、ダウンサンプリング処理部３４は、ダウンサンプリング設定部１６による設定内容にしたがって第１あるいは第２のダウンサンプリング処理を行う（ステップ１１４）。ダウンサンプリング処理後のオーディオデータはデジタル−アナログ変換処理部３６によってアナログのオーディオ信号に変換され、増幅器４０によって増幅されてスピーカ４２から出力される（ステップ１１６）。
【００３９】
なお、再生対象のオーディオデータのサンプリング周波数を下げることができず、ステップ１０６の判定において否定判断が行われた場合には、デコード処理部３２によるデコード処理が行われた後（ステップ１１２）、アナログのオーディオ信号に変換され、増幅されてスピーカ４２から出力される（ステップ１１６）。
【００４０】
このように、本実施形態のオーディオ装置１では、高いサンプリング周波数のフォーマットで記録されたハイレゾフォーマットのオーディオデータであって、実際には再生可能な高域成分が欠落している場合に、サンプリング周波数を下げてこのオーディオデータの再生を行うことにより、再生の処理負担を軽減するとともに消費電力を減らすことができる。
【００４１】
また、再生対象となるオーディオデータ全体ではなく一部の所定区間について周波数成分の解析を行うことにより、解析処理の簡略化および処理時間の短縮が可能となる。特に、この所定区間を、再生後の信号レベルが所定値以上のオーディオ信号が含まれる区間とすることにより、周波数成分の解析精度を向上させることができる。
【００４２】
また、再生対象となるオーディオ信号の周波数成分の上限値の２倍の周波数が、オーディオデータのサンプリング周波数よりも低い場合に、オーディオデータのダウンサンプリング処理を行うことにより、音質（周波数特性）を維持しつつ、再生の処理負担軽減や消費電力低減の効果が得られる場合に限り、ダウンサンプリング処理を実施することが可能となる。
【００４３】
また、オーディオデータのサンプリング周波数がＣＤ音源のサンプリング周波数（４４．１ｋＨｚ）よりも高い場合（１９２ｋＨｚや９６ｋＨｚの場合）に、ＦＦＴ解析部１４によるＦＦＴ解析処理を行っている。ＣＤ音源のサンプリング周波数を有するオーディオデータを再生する構成は一般的であり、これよりもサンプリング周波数を下げるダウンサンプリング処理を行っても処理負担軽減や消費電力低減の大きな効果を期待することはできない。一方、ＣＤ音源のサンプリング周波数よりも高いサンプリング周波数については、高ければ高いほど処理負担が大きく、かつ、消費電力が大きくなるため、この場合についてダウンサンプリング処理を行うことにより、大きな効果を得ることができる。
【００４４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、２種類のダウンサンプリング処理（第１および第２のダウンサンプリング処理）のいずれかを実施するようにしたが、ハイレゾフォーマットが２種類（１９２ｋＨｚ、９６ｋＨｚ）以上のサンプリング周波数に対応している場合には、それらのサンプリング周波数を含む３種類のダウンサンプリング処理を行うようにしてもよい。
【００４５】
また、上述した実施形態では、ＣＤ音源のサンプリング周波数である４４．１ｋＨｚに変換するダウンサンプリング処理を行うようにしたが、再生対象となるオーディオ信号の周波数成分の上限値の２倍の周波数が４４．１ｋＨｚよりも低い場合には、４４．１ｋＨｚよりも低いサンプリング周波数に変換するダウンサンプリング処理を行うようにしてもよい。
【００４６】
また、上述した実施形態では、再生対象となるオーディオ信号の周波数成分をＦＦＴ解析処理によって取得したが、それ以外の方法を用いるようにしてもよい。例えば、４４．１〜９６ｋＨｚの通過帯域を有する第１のバンドパスフィルタと、９６〜１９２ｋＨｚの通過帯域を有する第２のバンドパスフィルタを用いて、それぞれの通過帯域成分の有無を調べるようにしてもよい。そして、オーディオデータの所定区間に対応するデコード処理後のデータについて第１および第２のバンドパスフィルタの出力がともに０（ほぼ０の場合を含む）の場合には第１のダウンサンプリング処理を行い、第２のバンドパスフィルタの出力のみが０（ほぼ０の場合を含む）の場合には第２のダウンサンプリング処理を行う。
【００４７】
また、ダウンサンプリング処理の実施の有無を利用者に知らせるようにしてもよい。例えば、ハイレゾフォーマットの楽曲を再生したときに所定のロゴマークを点灯表示する場合に、第１のダウンサンプリング処理を実施して再生するオーディオデータのサンプリング周波数をＣＤ音源と同じ４４．１ｋＨｚに下げたときには、このロゴマークの表示を点灯状態から消灯状態に変更したり、このロゴマークとは別にハイレゾ音質でなはない旨やダウンサンプリング処理を実施した旨を利用者に知らせる特定表示を行うようにしてもよい。
【００４８】
また、上述した実施形態では、ＳＤメモリカード２２に記録された楽曲のオーディオデータ等を読み出して、ダウンサンプリング処理を含む所定の再生動作を行うようにしたが、ＵＳＢメモリカードなどのその他のメモリカードやＣＤ、ＤＶＤあるいはハードディスク装置等に記録された楽曲のオーディオデータ等を読み出したり、インターネット接続されたサーバから受信して、あるいは、放送局から配信された楽曲のオーディオデータ等を取得して、所定の再生動作を行うようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
上述したように、本発明によれば、高いサンプリング周波数のフォーマットで記録されたオーディオデータであって、実際には再生可能な高域成分が欠落している場合に、サンプリング周波数を下げてこのオーディオデータの再生を行うことにより、再生の処理負担を軽減するとともに消費電力を減らすことができる。
【符号の説明】
【００５０】
１  オーディオ装置
１０  制御部
１２  再生楽曲選択部
１４  ＦＦＴ解析部
１６  ダウンサンプリング設定部
１８  再生処理部
２０  ＳＤインタフェース部（ＳＤ  Ｉ／Ｆ）
２２  ＳＤメモリカード
３０  オーディオ処理部
３２  デコード処理部
３４  ダウンサンプリング処理部
３６  デジタル−アナログ変換処理部
４０  増幅器
４２  スピーカ
５０  表示処理部
６０  操作部
５２  表示装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
2017152067.tif 000005
【図４】
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