(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号から低音成分信号を抽出する低音成分信号抽出手段と、上記低音成分信号抽出手段により抽出された低音成分信号の振幅値を圧縮し、振幅値圧縮後の低音成分信号である振幅値圧縮信号を出力する振幅値圧縮信号生成手段と、振幅値圧縮信号生成手段により生成された振幅値圧縮信号と上記低音成分信号抽出手段により抽出された低音成分信号を乗算し、上記振幅値圧縮信号と上記低音成分信号の乗算結果である偶数次高調波成分信号を出力する第１の乗算手段と、上記第１の乗算手段から出力された偶数次高調波成分信号と上記低音成分信号抽出手段により抽出された低音成分信号を乗算し、上記偶数次高調波成分信号と上記低音成分信号の乗算結果である奇数次高調波成分信号を出力する第２の乗算手段と、上記第１の乗算手段から出力された偶数次高調波成分信号と上記第２の乗算手段から出力された奇数次高調波成分信号を加算し、上記偶数次高調波成分信号と上記奇数次高調波成分信号の加算結果である高調波成分信号を出力する加算手段とを備えた擬似重低音生成装置。
【請求項２】
振幅値圧縮信号生成手段は、低音成分信号抽出手段により抽出された低音成分信号の符号が正であれば正の振幅値を有し、上記低音成分信号の符号が負であれば負の振幅値を有する方形波信号を振幅値圧縮信号として生成することを特徴とする請求項１記載の擬似重低音生成装置。
【請求項３】
振幅値圧縮信号生成手段は、低音成分信号抽出手段により抽出された低音成分信号の振幅値の絶対値が所定の閾値より大きければ、上記低音成分信号の振幅値の絶対値を上記閾値に変換するクリップ処理を実施し、クリップ処理後の低音成分信号を振幅値圧縮信号として出力することを特徴とする請求項１記載の擬似重低音生成装置。
【請求項４】
第１の乗算手段から出力された偶数次高調波成分信号に含まれている直流成分を除去し、直流成分除去後の偶数次高調波成分信号を加算手段に出力する直流成分除去手段を設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の擬似重低音生成装置。
【請求項５】
第１の乗算手段から出力された偶数次高調波成分信号のゲインを調整して、ゲイン調整後の偶数次高調波成分信号を加算手段に出力するとともに、第２の乗算手段から出力された奇数次高調波成分信号のゲインを調整して、ゲイン調整後の奇数次高調波成分信号を上記加算手段に出力するゲイン調整手段を設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の擬似重低音生成装置。
【請求項６】
加算手段から出力された高調波成分信号に含まれている所定次以上の高次の高調波成分を除去する波形整形手段を設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の擬似重低音生成装置。
【請求項７】
低音成分信号抽出手段により抽出された低音成分信号のゲインに応じて、振幅値圧縮信号生成手段により生成された振幅値圧縮信号のゲインを調整するゲイン調整手段を設け、加算手段が上記ゲイン調整手段によりゲインが調整された振幅値圧縮信号と第２の乗算手段から出力された奇数次高調波成分信号を加算する第１の加算器と、上記第１の加算器の加算結果と第１の乗算手段から出力された偶数次高調波成分信号を加算する第２の加算器とから構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の擬似重低音生成装置。
【請求項８】
低音成分信号抽出手段により抽出された低音成分信号のゲインに応じて、振幅値圧縮信号生成手段により生成された振幅値圧縮信号のゲインを調整するゲイン調整手段を設け、加算手段が上記ゲイン調整手段によりゲインが調整された振幅値圧縮信号と第１の乗算手段から出力された偶数次高調波成分信号と第２の乗算手段から出力された奇数次高調波成分信号とを加算する加算器から構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の擬似重低音生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スピーカで再生が困難な帯域の低音を擬似的に感じさせる擬似重低音生成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ＤＴＶなどにおいては、筐体デザインが重視される傾向にあり、スリムなものが受け入れられている。
そのため、搭載されるスピーカについても小型化される傾向にあるが、小形化に伴って十分な低音感を得ることが難しくなってきている。
【０００３】
低音感を出す技術として、音響心理的特徴の一つである“Ｍｉｓｓｉｎｇ  ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ”を利用する技術が知られている。
“Ｍｉｓｓｉｎｇ  ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ”は、２つ以上の周波数の音を同時に聴くと、周波数の差分の音が聴こえるように錯覚するというものである。
以下の特許文献１には、“Ｍｉｓｓｉｎｇ  ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ”を利用している擬似重低音生成装置が開示されている。
【０００４】
この擬似重低音生成装置では、スピーカの再生最低周波数ｆ０以下の低音成分信号から高調波成分信号を生成し、その高調波成分信号を原音に加算するようにしている。
即ち、擬似重低音生成装置では、スピーカの再生最低周波数ｆ０以下の低音成分信号をピークホールドすることで奇数次高調波成分信号を生成し、その奇数次高調波成分信号を半波整流することで偶数次高調波成分信号を生成している。
【０００５】
ピークホールドによる奇数次高調波成分信号の生成では、１サンプル前のサンプル値と現在のサンプル値を比較することで、出力するサンプル値が決まる。
例えば、現在のサンプル値がプラス側にある場合、現在のサンプル値が１サンプル前のサンプル値より小さければ、出力値が１サンプル前のサンプル値となり、現在のサンプル値が１サンプル前のサンプル値より大きければ、出力値が現在のサンプル値となる。
一方、現在のサンプル値がマイナス側にある場合、現在のサンプル値が１サンプル前のサンプル値より大きければ、出力値が１サンプル前のサンプル値となり、現在のサンプル値が１サンプル前のサンプル値より小さければ、出力値が現在のサンプル値となる。
このため、サンプル値の符号が反転する際には不連続点が生じる。これより、振幅値が急激に変化するため、安定感がなくなり、音質が劣化することがある。
【０００６】
ここで、図１４はピークホールドによる奇数次高調波成分信号の生成例を時間波形で示す説明図である。
図１４の左側の時間波形は、５０Ｈｚの正弦波を示しており、図１４の右側の時間波形は、ピークホールドにより生成された奇数次高調波成分信号を示している。
図１４から明らかなように、符号が反転する際に信号が不連続になって、振幅値が急激に変化するため音質が劣化する。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３１８５９８号公報（段落番号［００２４］から［００３２］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の擬似重低音生成装置は以上のように構成されているので、低音成分信号をピークホールドすることで奇数次高調波成分信号を生成し、その奇数次高調波成分信号を原音に加算すれば、スピーカで再生が困難な帯域の低音を擬似的に感じさせることができる。しかし、低音成分信号をピークホールドすることで奇数次高調波成分信号を生成する場合、その低音成分信号の符号が反転する際に、奇数次高調波成分信号が不連続になるため、振幅値の急激な変化による音質劣化を招いてしまうなどの課題があった。
【０００９】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、生成した高調波成分信号の振幅値の急激な変化による音質劣化を招くことなく、スピーカで再生が困難な帯域の低音を擬似的に感じさせることができる擬似重低音生成装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る擬似重低音生成装置は、スピーカの再生最低周波数以下の低音成分信号から振幅値圧縮信号を生成する振幅値圧縮信号生成手段を設け、第１の乗算手段が振幅値圧縮信号生成手段により生成された振幅値圧縮信号と当該低音成分信号を乗算して偶数次高調波成分信号を生成し、第２の乗算手段が第１の乗算手段から出力された偶数次高調波成分信号と当該低音成分信号を乗算して奇数次高調波成分信号を生成し、加算手段が第１の乗算手段から出力された偶数次高調波成分信号と第２の乗算手段から出力された奇数次高調波成分信号を加算して高調波成分信号を生成するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、スピーカの再生最低周波数以下の低音成分信号から振幅値圧縮信号を生成する振幅値圧縮信号生成手段を設け、第１の乗算手段が振幅値圧縮信号生成手段により生成された振幅値圧縮信号と当該低音成分信号を乗算して偶数次高調波成分信号を生成し、第２の乗算手段が第１の乗算手段から出力された偶数次高調波成分信号と当該低音成分信号を乗算して奇数次高調波成分信号を生成し、加算手段が第１の乗算手段から出力された偶数次高調波成分信号と第２の乗算手段から出力された奇数次高調波成分信号を加算して高調波成分信号を生成するように構成したので、生成した高調波成分信号の振幅値の急激な変化による音質劣化を招くことなく、スピーカで再生が困難な帯域の低音を擬似的に感じさせることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による擬似重低音生成装置を示す構成図であり、図において、低音成分信号抽出部１は例えばローパスフィルタや、ＤＣ成分付近の音をカットするハイパスフィルタなどを用いて構成されており、入力信号Ｉ（ω，ｔ）からスピーカの再生最低周波数ｆ０以下の低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）を抽出する処理を実施する。なお、低音成分信号抽出部１は低音成分信号抽出手段を構成している。
【００１３】
方形波信号生成部２は低音成分信号抽出部１により抽出された低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）の振幅値を圧縮し、振幅値圧縮後の低音成分信号である振幅値圧縮信号を出力する処理を実施する。即ち、低音成分信号抽出部１により抽出された低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）の符号がプラスであれば、正の振幅値ａを有し、その低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）の符号がマイナスであれば、負の振幅値−ａを有する方形波信号Ａ（ω，ｔ）を振幅値圧縮信号として生成する処理を実施する。なお、方形波信号生成部２は振幅値圧縮信号生成手段を構成している。
乗算器３は方形波信号生成部２により生成された方形波信号Ａ（ω，ｔ）と低音成分信号抽出部１により抽出された低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）を乗算し、その方形波信号Ａ（ω，ｔ）と低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）の乗算結果である偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）を乗算器４及び加算器５に出力する処理を実施する。なお、乗算器３は第１の乗算手段を構成している。
【００１４】
乗算器４は乗算器３から出力された偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）と低音成分信号抽出部１により抽出された低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）を乗算し、その偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）と低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）の乗算結果である奇数次高調波成分信号Ｃ（ω，ｔ）を加算器５に出力する処理を実施する。なお、乗算器４は第２の乗算手段を構成している。
加算器５は乗算器３から出力された偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）と乗算器４から出力された奇数次高調波成分信号Ｃ（ω，ｔ）を加算し、その偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）と奇数次高調波成分信号Ｃ（ω，ｔ）の加算結果である高調波成分信号Ｄ（ω，ｔ）を出力する処理を実施する。なお、加算器５は加算手段を構成している。
【００１５】
図１の例では、擬似重低音生成装置の構成要素である低音成分信号抽出部１、方形波信号生成部２、乗算器３，４及び加算器５がそれぞれ専用のハードウェアで構成されているものを示しているが、擬似重低音生成装置がコンピュータで構成される場合、低音成分信号抽出部１、方形波信号生成部２、乗算器３，４及び加算器５の処理内容が記述されているプログラムを当該コンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにしてもよい。
【００１６】
次に動作について説明する。
低音成分信号抽出部１は、例えば、ローパスフィルタやハイパスフィルタなどを用いて構成されており、入力信号Ｉ（ω，ｔ）からスピーカの再生最低周波数ｆ０以下の低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）を抽出する。
例えば、スピーカの再生最低周波数ｆ０が１００Ｈｚであれば、１００Ｈｚ以下の低音成分信号を抽出する。
Ｌ（ω，ｔ）＝ｓｉｎωｔ                                  （１）
ただし、ωは角周波数、ｔは時間である。
ここでは、低音成分信号抽出部１により抽出された低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）が正弦波となることを仮定している例を示しており、低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）は方形波信号生成部２及び乗算器３，４に分配される。
【００１７】
方形波信号生成部２は、低音成分信号抽出部１から低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）を受けると、その低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）から方形波信号Ａ（ω，ｔ）を生成する。
即ち、方形波信号生成部２は、低音成分信号抽出部１により抽出された低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）の符号がプラスであれば、正の振幅値ａを有し、その低音成分信号の符号がマイナスであれば、負の振幅値−ａを有する方形波信号Ａ（ω，ｔ）を生成する。
【００１８】
ここで、下記の式（２）は、方形波信号生成部２により生成される方形波信号Ａ（ω，ｔ）を表す式であり、方形波信号Ａ（ω，ｔ）は奇数次高調波成分信号の和信号より成り立っていることがわかる。
したがって、方形波信号Ａ（ω，ｔ）を生成することは、奇数次高調波成分信号を生成することに相当する。
【数１】
0005046786.tif 000002
【００１９】
なお、方形波信号生成部２により生成された方形波信号Ａ（ω，ｔ）は、低音成分信号の奇数次高調波からなる信号であるが、その方形波信号Ａ（ω，ｔ）は低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）のパワーに追従している信号ではない。
したがって、その方形波信号Ａ（ω，ｔ）をそのまま高調波成分信号の奇数次高調波成分として用いると、音質の劣化につながるので、この実施の形態１では、乗算器３，４及び加算器５を備えて、方形波信号Ａ（ω，ｔ）から低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）のパワーに追従している高調波成分信号の奇数次高調波成分を生成するようにしている。
【００２０】
乗算器３は、方形波信号生成部２が方形波信号Ａ（ω，ｔ）を生成すると、下記の式（３）に示すように、その方形波信号Ａ（ω，ｔ）と低音成分信号抽出部１から出力された低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）を乗算することで偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）を生成し、その偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）を乗算器４及び加算器５に出力する。
【数２】
0005046786.tif 000003
なお、乗算器３により生成された偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）は、偶数次高調波の和信号であり、低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）が乗算されているので、低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）のパワーに追従している信号となっている。
【００２１】
ここで、図２は入力信号Ｉ（ω，ｔ）が５０Ｈｚの正弦波であるときの方形波信号Ａ（ω，ｔ）と偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）の周波数特性を示す説明図である。
図中、点線は方形波信号Ａ（ω，ｔ）を表し、実線は偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）を表している。
乗算器３による処理は、方形波信号Ａ（ω，ｔ）を低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）で振幅変調していると考えることができるため、図２に示すように、方形波信号Ａ（ω，ｔ）の奇数次高調波成分を低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）の周波数分だけシフトして、偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）を生成していると考えることができる。
【００２２】
乗算器４は、乗算器３から偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）を受けると、下記の式（４）に示すように、その偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）と低音成分信号抽出部１から出力された低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）を乗算することで奇数次高調波成分信号Ｃ（ω，ｔ）を生成し、その奇数次高調波成分信号Ｃ（ω，ｔ）を加算器５に出力する。
【数３】
0005046786.tif 000004
なお、乗算器４により生成された奇数次高調波成分信号Ｃ（ω，ｔ）は、奇数次高調波の和信号であり、低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）が乗算されているので、低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）のパワーに追従している信号となっている。
【００２３】
ここで、図３は入力信号Ｉ（ω，ｔ）が５０Ｈｚの正弦波であるときの偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）と奇数次高調波成分信号Ｃ（ω，ｔ）の周波数特性を示す説明図である。
図中、点線は偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）を表し、実線は奇数次高調波成分信号Ｃ（ω，ｔ）を表している。
乗算器４による処理は、偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）を低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）で振幅変調していると考えることができるため、図３に示すように、偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）の偶数次高調波成分を低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）の周波数分だけシフトして、奇数次高調波成分信号Ｃ（ω，ｔ）を生成していると考えることができる。
【００２４】
図４は奇数次高調波成分信号の生成例を時間波形で示す説明図である。
図４の左側の時間波形は、５０Ｈｚの正弦波を示しており、図４の右側の時間波形は、乗算器４により生成された奇数次高調波成分信号Ｃ（ω，ｔ）を示している。
図４から明らかなように、符号が反転する際の信号不連続点がなく、振幅値が急激に変化しないため、良質の音を再生することが可能である。
【００２５】
加算器５は、乗算器３から偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）を受け、乗算器４から奇数次高調波成分信号Ｃ（ω，ｔ）を受けると、その偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）と奇数次高調波成分信号Ｃ（ω，ｔ）を加算することで高調波成分信号Ｄ（ω，ｔ）を生成し、その高調波成分信号Ｄ（ω，ｔ）を出力する。
Ｄ（ω，ｔ）
＝Ｂ（ω，ｔ）＋Ｃ（ω，ｔ）                                    （５）
【００２６】
図５は入力信号Ｉ（ω，ｔ）、低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）、方形波信号Ａ（ω，ｔ）、偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）、奇数次高調波成分信号Ｃ（ω，ｔ）及び高調波成分信号Ｄ（ω，ｔ）の時間軸波形と周波数特性の一例を示す説明図であり、この実施の形態１の擬似重低音生成装置の一連の流れを表している。
ただし、図５では、入力信号Ｉ（ω，ｔ）として、５０Ｈｚの正弦波が入力されている例を表しているが、その他の周波数の正弦波が入力される場合でも同様の傾向の信号が得られる。
【００２７】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、スピーカの再生最低周波数ｆ０以下の低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）から方形波信号Ａ（ω，ｔ）を生成する方形波信号生成部２を設け、乗算器３が方形波信号生成部２により生成された方形波信号Ａ（ω，ｔ）と低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）を乗算して偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）を生成し、乗算器４が乗算器３から出力された偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）と低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）を乗算して奇数次高調波成分信号Ｃ（ω，ｔ）を生成し、加算器５が乗算器３から出力された偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）と乗算器４から出力された奇数次高調波成分信号Ｃ（ω，ｔ）を加算して高調波成分信号Ｄ（ω，ｔ）を生成するように構成したので、高調波成分信号Ｄ（ω，ｔ）の振幅値の急激な変化による音質劣化を招くことなく、スピーカで再生が困難な帯域の低音を擬似的に感じさせることができる効果を奏する。
【００２８】
この実施の形態１では、乗算器３により生成される偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）や、乗算器４により生成される奇数次高調波成分信号Ｃ（ω，ｔ）は、低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）のパワーに追従している信号となっているので、自然な音を再生することができる効果が得られる。
また、加算器５により生成される高調波成分信号Ｄ（ω，ｔ）は、偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）と奇数次高調波成分信号Ｃ（ω，ｔ）の和信号であり、低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）のパワーに追従している信号となっているので、後処理としてパワー調整などを行う必要がなく、演算量の削減に寄与できるという効果が得られる。
【００２９】
実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２による擬似重低音生成装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
ＤＣ成分カット部６は乗算器３から出力された偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）に含まれているＤＣ成分（直流成分）を除去し、ＤＣ成分除去後の偶数次高調波成分信号Ｂ’（ω，ｔ）を加算器５に出力する処理を実施する。なお、ＤＣ成分カット部６は直流成分除去手段を構成している。
【００３０】
次に動作について説明する。
乗算器３は、上述したように、方形波信号生成部２により生成された方形波信号Ａ（ω，ｔ）と低音成分信号抽出部１により抽出された低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）を乗算することで偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）を生成しているが、その偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）は、式（３）からも明らかなように、２／πのＤＣ成分を含んでいる。
このように、偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）がＤＣ成分を含んでいる場合、本来の偶数次高調波成分に対してＤＣ成分がプラスされた信号となるため、プラス側にクリップされ易くなり、信号がクリップされると、割れたような音になって音質が劣化することになる。
【００３１】
そこで、この実施の形態２では、ＤＣ成分カット部６が乗算器３から出力された偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）に含まれているＤＣ成分を除去するようにしている。
即ち、ＤＣ成分カット部６は、乗算器３から偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）を受けると、フレーム単位で偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）の平均値を算出する。
そして、ＤＣ成分カット部６は、上記平均値がＤＣ成分であるとして、その偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）から上記平均値を差し引くことによりＤＣ成分を除去し、ＤＣ成分除去後の偶数次高調波成分信号Ｂ’（ω，ｔ）を加算器５に出力する。
【００３２】
加算器５は、ＤＣ成分カット部６からＤＣ成分除去後の偶数次高調波成分信号Ｂ’（ω，ｔ）を受け、乗算器４から奇数次高調波成分信号Ｃ（ω，ｔ）を受けると、その偶数次高調波成分信号Ｂ’（ω，ｔ）と奇数次高調波成分信号Ｃ（ω，ｔ）を加算することで高調波成分信号Ｄ’（ω，ｔ）を生成し、その高調波成分信号Ｄ’（ω，ｔ）を出力する。
Ｄ’（ω，ｔ）
＝Ｂ’（ω，ｔ）＋Ｃ（ω，ｔ）                                    （６）
【００３３】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、ＤＣ成分カット部６が乗算器３から出力された偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）に含まれているＤＣ成分を除去し、ＤＣ成分除去後の偶数次高調波成分信号Ｂ’（ω，ｔ）を加算器５に出力するように構成したので、音質の劣化を防止することができる効果を奏する。
【００３４】
実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３による擬似重低音生成装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
ゲイン調整部１１は例えばマンマシンインタフェースを実装しており、乗算器１２により乗算される利得値の設定を受け付ける処理を実施する。
乗算器１２はゲイン調整部１１により設定が受け付けられた利得値を乗算器３から出力された偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）に乗算することにより、その偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）のゲインを調整する処理を実施する。
ゲイン調整部１３は例えばマンマシンインタフェースを実装しており、乗算器１４により乗算される利得値の設定を受け付ける処理を実施する。
乗算器１４はゲイン調整部１３により設定が受け付けられた利得値を乗算器４から出力された奇数次高調波成分信号Ｃ（ω，ｔ）に乗算することにより、その奇数次高調波成分信号Ｃ（ω，ｔ）のゲインを調整する処理を実施する。
なお、ゲイン調整部１１，１３及び乗算器１２，１４からゲイン調整手段が構成されている。
【００３５】
次に動作について説明する。
加算器５により生成される高調波成分信号Ｄ（ω，ｔ）は、偶数次高調波成分信号と奇数次高調波成分信号の和信号であるが、その偶数次高調波成分信号には“暖かい音”に聴こえる特徴があり、また、その奇数次高調波成分信号には“硬い音”に聴こえる特徴がある。
そこで、この実施の形態３では、ユーザが好みの音を再生できるようにするため、偶数次高調波成分信号と奇数次高調波成分信号のゲインを調整することができるようにしている。
【００３６】
即ち、ゲイン調整部１１は、乗算器１２により乗算される利得値の設定を受け付け、ユーザにより設定された利得値を乗算器１２に出力する。
また、ゲイン調整部１３は、乗算器１４により乗算される利得値の設定を受け付け、ユーザにより設定された利得値を乗算器１４に出力する。
【００３７】
乗算器１２は、ゲイン調整部１１から利得値を受けると、その利得値を乗算器３から出力された偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）に乗算することにより、その偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）のゲインを調整し、ゲイン調整後の偶数次高調波成分信号Ｂ’（ω，ｔ）を加算器５に出力する。
乗算器１４は、ゲイン調整部１３から利得値を受けると、その利得値を乗算器４から出力された奇数次高調波成分信号Ｃ（ω，ｔ）に乗算することにより、その奇数次高調波成分信号Ｃ（ω，ｔ）のゲインを調整し、ゲイン調整後の奇数次高調波成分信号Ｃ’（ω，ｔ）を加算器５に出力する。
【００３８】
加算器５は、乗算器１２からゲイン調整後の偶数次高調波成分信号Ｂ’（ω，ｔ）を受け、乗算器１４からゲイン調整後の奇数次高調波成分信号Ｃ’（ω，ｔ）を受けると、その偶数次高調波成分信号Ｂ’（ω，ｔ）と奇数次高調波成分信号Ｃ’（ω，ｔ）を加算することで高調波成分信号Ｄ’（ω，ｔ）を生成し、その高調波成分信号Ｄ’（ω，ｔ）を出力する。
Ｄ’（ω，ｔ）
＝Ｂ’（ω，ｔ）＋Ｃ’（ω，ｔ）                                  （７）
【００３９】
以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、乗算器１２がゲイン調整部１１により設定が受け付けられた利得値を乗算器３から出力された偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）に乗算することにより、その偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）のゲインを調整し、乗算器１４がゲイン調整部１３により設定が受け付けられた利得値を乗算器４から出力された奇数次高調波成分信号Ｃ（ω，ｔ）に乗算することにより、その奇数次高調波成分信号Ｃ（ω，ｔ）のゲインを調整するように構成したので、ユーザが好みの音を再生することができるようになり、その結果、より自然な音を再生することができる効果を奏する。
【００４０】
実施の形態４．
図８はこの発明の実施の形態４による擬似重低音生成装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
波形整形部７は例えばローパスフィルタから構成されており、高調波成分信号Ｄ（ω，ｔ）に含まれている例えば４次以上の高調波成分を除去する波形整形処理を実施する。なお、波形整形部７は波形整形手段を構成している。
【００４１】
次に動作について説明する。
加算器５により生成される高調波成分信号Ｄ（ω，ｔ）は、高次の高調波成分を含んでいるが、高次の高調波成分は、人間の耳に知覚されやすく、音質の劣化を招く場合がある。
そこで、この実施の形態４では、波形整形部７が高調波成分信号Ｄ（ω，ｔ）に含まれている例えば４次以上の高調波成分を除去して、３次以下の高調波成分だけを出力するようにする。
【００４２】
以上で明らかなように、この実施の形態４によれば、波形整形部７が高調波成分信号Ｄ（ω，ｔ）に含まれている例えば４次以上の高調波成分を除去するように構成したので、人間の耳に知覚されやすく、音質を劣化させる高次の高調波成分がなくなり、良質な音を再生することができる効果を奏する。
また、高調波成分信号Ｄ（ω，ｔ）をローパスフィルタである波形整形部７を通すことにより、隣り合った高調波成分に関して、次数の高い高調波成分のゲインが小さくなり、良質の音を再生することができる効果を奏する。
なお、この実施の形態４では、例えば４次以上の高調波成分を除去するものについて示したが、４次以上の高調波成分に限るものではなく、例えば、５次以上の高調波成分を除去するようにしてもよい。
【００４３】
実施の形態５．
図９はこの発明の実施の形態５による擬似重低音生成装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
ゲイン制御部３１は低音成分信号抽出部１により抽出された低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）のゲインを算出し、そのゲインに応じて乗算器３２により乗算される利得値を制御する処理を実施する。
乗算器３２はゲイン制御部３１から出力された利得値を、方形波信号生成部２により生成された方形波信号Ａ（ω，ｔ）に乗算することにより、その方形波信号Ａ（ω，ｔ）のゲインを調整する処理を実施する。
なお、ゲイン制御部３１及び乗算器３２からゲイン調整手段が構成されている。
【００４４】
第１の加算器である加算器３３は乗算器３２によるゲイン調整後の方形波信号Ａ’（ω，ｔ）と乗算器４から出力された奇数次高調波成分信号Ｃ（ω，ｔ）を加算する処理を実施する。
第２の加算器である加算器３４は加算器３３の加算結果と乗算器３から出力された偶数次高調波成分信号を加算し、その方形波信号Ａ’（ω，ｔ）と偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）と奇数次高調波成分信号Ｃ（ω，ｔ）の加算結果である高調波成分信号Ｄ（ω，ｔ）を出力する処理を実施する。
なお、加算器３３，３４は加算手段を構成している。
【００４５】
次に動作について説明する。
上記実施の形態１では、乗算器４が乗算器３から偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）と低音成分信号抽出部１から出力された低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）を乗算することで奇数次高調波成分信号Ｃ（ω，ｔ）を生成しているが、入力信号Ｉ（ω，ｔ）のゲインが小さい場合、低音感を感じさせる効果が薄くなる。
この場合、高調波成分のゲインを単純に大きくすれば、低音感を感じさせる効果を高めることができるが、高調波成分を付加し過ぎると、音が割れるような音質劣化を招くことがある。
そこで、この実施の形態５では、入力信号Ｉ（ω，ｔ）のゲインが小さい場合、次のようにして、音が割れるような音質劣化を招くことなく、低音感を感じさせる効果を高めている。
【００４６】
ゲイン制御部３１は、低音成分信号抽出部１が低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）を抽出すると、フレーム単位で、その低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）の平均ゲインを算出する。ここでは、フレーム単位で低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）の平均ゲインを算出しているが、低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）の周期は長いため、フレーム単位ではなく、１フレームよりも長い基準で平均ゲインを算出するようにしてもよい。
【００４７】
ゲイン制御部３１は、低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）の平均ゲインを算出すると、その平均ゲインに応じて乗算器３２により乗算される利得値を算出し、その利得値を乗算器３２に出力する。
例えば、低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）の平均ゲインが小さい程、上限の利得値を超えない範囲で大きな利得値を乗算器３２に出力するようにする。
あるいは、低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）の平均ゲインより所定値だけ高い値と、その平均ゲインより所定値だけ低い値とをパラメータとして所定の２次関数に代入することにより、乗算器３２の利得値を求め、その利得値を乗算器３２に出力するようにする。
乗算器３２は、ゲイン制御部３１から利得値を受けると、その利得値を方形波信号生成部２により生成された方形波信号Ａ（ω，ｔ）に乗算することにより、その方形波信号Ａ（ω，ｔ）のゲインを調整し、ゲイン調整後の方形波信号Ａ’（ω，ｔ）を加算器３３に出力する。
【００４８】
加算器３３は、乗算器３２からゲイン調整後の方形波信号Ａ’（ω，ｔ）を受け、乗算器４から奇数次高調波成分信号Ｃ（ω，ｔ）を受けると、その方形波信号Ａ’（ω，ｔ）と奇数次高調波成分信号Ｃ（ω，ｔ）を加算し、その加算結果を加算器３４に出力する。
加算器３４は、加算器３３から加算結果を受け、乗算器３から偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）を受けると、その加算結果（Ａ’（ω，ｔ）＋Ｃ（ω，ｔ））と偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）を加算することにより高調波成分信号Ｄ（ω，ｔ）（＝Ａ’（ω，ｔ）＋Ｂ（ω，ｔ）＋Ｃ（ω，ｔ））を生成し、その高調波成分信号Ｄ（ω，ｔ）を出力する。
【００４９】
以上で明らかなように、この実施の形態５によれば、低音成分信号抽出部１により抽出された低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）のゲインに応じて、方形波信号生成部２により生成された方形波信号Ａ（ω，ｔ）のゲインを調整し、ゲイン調整後の方形波信号Ａ’（ω，ｔ）と偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）と奇数次高調波成分信号Ｃ（ω，ｔ）を加算するように構成したので、入力信号Ｉ（ω，ｔ）のゲインが小さい場合でも、音が割れるような音質劣化を招くことなく、低音感を感じさせる効果を高めることができる効果を奏する。
【００５０】
図９の例では、２つの加算器３３，３４を実装して、加算器３３がゲイン調整後の方形波信号Ａ’（ω，ｔ）と奇数次高調波成分信号Ｃ（ω，ｔ）を加算し、加算器３４が加算器３３の加算結果（Ａ’（ω，ｔ）＋Ｃ（ω，ｔ））と偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）を加算するものについて示したが、図１０に示すように、１つの加算器３５がゲイン調整後の方形波信号Ａ’（ω，ｔ）と偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）と奇数次高調波成分信号Ｃ（ω，ｔ）を加算するようにしてもよい。
【００５１】
実施の形態６．
図１１はこの発明の実施の形態６による擬似重低音生成装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
クリップ処理部４１は低音成分信号抽出部１により抽出された低音成分信号（ω，ｔ）の振幅値を圧縮し、振幅値圧縮後の低音成分信号である振幅値圧縮信号を出力する処理を実施する。即ち、低音成分信号抽出部１により抽出された低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）の振幅値の絶対値が所定の閾値より大きければ、その低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）の振幅値の絶対値を上記閾値に変換するクリップ処理を実施し、クリップ処理後の低音成分信号を振幅値圧縮信号としてクリップ信号Ｅ（ω，ｔ）を出力する処理を実施する。なお、クリップ処理部４１は振幅値圧縮信号生成手段を構成している。
【００５２】
次に動作について説明する。
上記実施の形態１〜５では、方形波信号生成部２が低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）から方形波信号Ａ（ω，ｔ）を生成するものについて示したが、方形波信号Ａ（ω，ｔ）は、振幅値として、“ａ”又は“−ａ”のみを取る信号（稀に０を含む）である。
高調波成分信号Ｄ（ω，ｔ）を生成する際、演算量の削減を図るために、サンプリング周波数変換を実施して、より低いサンプリング周波数で処理すると、低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）のゼロクロス点と方形波信号Ａ（ω，ｔ）のゼロクロス点がずれて、低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）と方形波信号Ａ（ω，ｔ）の位相が合わなくなり、音質の劣化につながることがある。
図１２は低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）から方形波信号Ａ（ω，ｔ）を生成している例を示す説明図である。
【００５３】
そこで、この実施の形態６では、サンプリング周波数変換を実施して、より低いサンプリング周波数で処理しても、方形波信号Ａ（ω，ｔ）よりもゼロクロス点のずれが小さくなるクリップ信号Ｅ（ω，ｔ）を生成するようにする。
図１３はクリップ処理部４１によるクリップ処理の一例を示す説明図である。
図中、（ａ）は低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）の時間波形を示し、（ｂ）は低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）と閾値の関係を示し、（ｃ）は閾値を超えている振幅値の絶対値を変換して、低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）の波形をクリックした結果を示している。
【００５４】
クリップ処理部４１は、低音成分信号抽出部１が低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）を抽出すると、その低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）の振幅値の絶対値と所定の閾値を比較する。
クリップ処理部４１は、低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）の振幅値の絶対値が閾値以下であれば、その振幅値の絶対値を変換するクリップ処理を実施せず、閾値以下のゼロクロス点付近の振幅値が残される。このため、サンプリング周波数変換を実施して、より低いサンプリング周波数で処理しても、ゼロクロス点付近の振幅値があるため、方形波信号Ａ（ω，ｔ）と比べて、低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）とのゼロクロス点のずれが小さくなる。
一方、低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）の振幅値の絶対値が閾値より大きければ、図１３（ｃ）に示すように、その低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）の振幅値の絶対値を上記閾値に変換するクリップ処理を実施し、クリップ処理後の低音成分信号をクリップ信号Ｅ（ω，ｔ）として出力する。
なお、クリップ処理部４１が低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）の振幅値の絶対値と比較する閾値を小さく設定することで、方形波信号Ａ（ω，ｔ）と近似しているクリップ信号Ｅ（ω，ｔ）を生成することができる。
【００５５】
乗算器３以降の処理は、方形波信号Ａ（ω，ｔ）の代わりにクリップ信号Ｅ（ω，ｔ）を使用する点以外は上記実施の形態１〜５と同様であるため説明を省略する。
【００５６】
以上で明らかなように、この実施の形態６によれば、クリップ処理部４１が低音成分信号抽出部１により抽出された低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）の振幅値の絶対値が所定の閾値より大きければ、その低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）の振幅値の絶対値を上記閾値に変換するクリップ処理を実施し、クリップ処理後の低音成分信号をクリップ信号Ｅ（ω，ｔ）として出力するように構成したので、サンプリング周波数変換を実施して、より低いサンプリング周波数で処理しても、低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）とのゼロクロス点のずれが小さくなり、入力信号に近い自然な音響再生を実現することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】この発明の実施の形態１による擬似重低音生成装置を示す構成図である。
【図２】入力信号Ｉ（ω，ｔ）が５０Ｈｚの正弦波であるときの方形波信号Ａ（ω，ｔ）と偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）の周波数特性を示す説明図である。
【図３】入力信号Ｉ（ω，ｔ）が５０Ｈｚの正弦波であるときの偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）と奇数次高調波成分信号Ｃ（ω，ｔ）の周波数特性を示す説明図である。
【図４】奇数次高調波成分信号の生成例を時間波形で示す説明図である。
【図５】入力信号Ｉ（ω，ｔ）、低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）、方形波信号Ａ（ω，ｔ）、偶数次高調波成分信号Ｂ（ω，ｔ）、奇数次高調波成分信号Ｃ（ω，ｔ）及び高調波成分信号Ｄ（ω，ｔ）の時間軸波形と周波数特性の一例を示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態２による擬似重低音生成装置を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態３による擬似重低音生成装置を示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態４による擬似重低音生成装置を示す構成図である。
【図９】この発明の実施の形態５による擬似重低音生成装置を示す構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態５による擬似重低音生成装置を示す構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態６による擬似重低音生成装置を示す構成図である。
【図１２】低音成分信号Ｌ（ω，ｔ）から方形波信号Ａ（ω，ｔ）を生成している例を示す説明図である。
【図１３】クリップ処理部４１によるクリップ処理の一例を示す説明図である。
【図１４】ピークホールドによる奇数次高調波成分信号の生成例を時間波形で示す説明図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  低音成分信号抽出部（低音成分信号抽出手段）、２  方形波信号生成部（振幅値圧縮信号生成手段）、３  乗算器（第１の乗算手段）、４  乗算器（第２の乗算手段）、５  加算器（加算手段）、６  ＤＣ成分カット部（直流成分除去手段）、７  波形整形部（波形整形手段）、１１，１３  ゲイン調整部（ゲイン調整手段）、１２，１４  乗算器（ゲイン調整手段）、３１  ゲイン制御部（ゲイン調整手段）、３２  乗算器（ゲイン調整手段）、３３  加算器（第１の加算器、加算手段）、３４  加算器（第２の加算器、加算手段）、４１  クリップ処理部（振幅値圧縮信号生成手段）。
【図１】
0005046786.tif 000005
【図２】
0005046786.tif 000006
【図３】
0005046786.tif 000007
【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】
0005046786.tif 000013
【図１０】
0005046786.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
0005046786.tif 000016
【図１３】
0005046786.tif 000017
【図１４】
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