(57)【要約】【課題】オーディオアンプ及びスピーカのいずれか１つでも、音楽ソフトの全帯域を再生することができない場合にも音楽ソフトの全帯域を再生可能にする。【解決手段】ｆｓ変換回路２はデジタル音声信号をアップサンプリングし、再生不可帯域信号付加回路３は、ｆｓ変換回路によりアップサンプリングされたデジタル音声信号からオーディオアンプ及び／又はスピーカの再生可能帯域より高い再生不可帯域の信号を生成して再生可能帯域に付加し、ｆｓ変換回路は、再生不可帯域信号付加回路のサンプリング周波数を所定のサンプリング周波数にダウンサンプリングしてオーディオアンプ及びスピーカに出力する。【選択図】図１
2009094836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のサンプリング周波数でサンプリングされたデジタル音声信号を、再生可能帯域が前記サンプリング周波数の１／２より低いオーディオアンプ及び／又はスピーカで再生するためのデジタル音声処理装置であって、
前記デジタル音声信号のサンプリング周波数をアップサンプリングするアップサンプリング手段と、
前記アップサンプリング手段によりアップサンプリングされたデジタル音声信号から前記オーディオアンプ及び／又はスピーカの再生可能帯域より高い再生不可帯域の信号を生成して、前記再生可能帯域に付加する再生不可帯域信号付加手段と、
前記再生不可帯域信号付加手段の出力信号のサンプリング周波数を前記所定のサンプリング周波数にダウンサンプリングして前記オーディオアンプ及びスピーカに出力するダウンサンプリング手段とを、
備えたデジタル音声処理装置。
【請求項２】
所定のサンプリング周波数でサンプリングされたデジタル音声信号を、再生可能帯域が前記サンプリング周波数の１／２より低いオーディオアンプ及び／又はスピーカで再生するためのデジタル音声処理プログラムであって、
前記デジタル音声信号のサンプリング周波数をアップサンプリングするアップサンプリングステップと、
前記アップサンプリングステップによりアップサンプリングされたデジタル音声信号から前記オーディオアンプ及び／又はスピーカの再生可能帯域より高い再生不可帯域の信号を生成して、前記再生可能帯域に付加する再生不可帯域信号付加ステップと、
前記再生不可帯域信号付加手段の出力信号のサンプリング周波数を前記所定のサンプリング周波数にダウンサンプリングして前記オーディオアンプ及びスピーカに出力するダウンサンプリングステップとを、
備えたデジタル音声処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定のサンプリング周波数でサンプリングされたＤＶＤオーディオや音楽ＣＤ、テレビジョン音声信号などの音声ソフトを、再生可能帯域がサンプリング周波数の１／２より低いオーディオアンプ及び／又はスピーカで再生するためのデジタル音声処理装置及びデジタル音声処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＶＤオーディオのサンプリング周波数ｆｓは９６ｋＨｚ、１９２ｋＨｚであり、また、音楽ＣＤではｆｓ＝４４．１ｋＨｚである。したがって、これらを再生するオーディオアンプ及びスピーカの帯域がｆｓ／２まであれば、上記の音声ソフトの全帯域を再生することができる。また、テレビジョン放送の帯域は、デジタル放送（ＡＡＣ方式）の場合には１６ｋＨｚまで、アナログ放送の場合には２０ｋＨｚまでであるので、この全帯域を再生することができるオーディオアンプ及びスピーカを有するテレビ受像機であれば、全帯域を再生することができる。なお、従来技術として、下記の特許文献１には、狭周波数帯域の音声情報を広周波数帯域の音声情報に変換する手法が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−１２６０９７号公報（要約書）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、オーディオアンプ及びスピーカのいずれか１つでも音楽ソフトの全帯域を再生することができない場合には、結果として音楽ソフトの全帯域を再生することができないという問題点がある。例えばオーディオアンプ及びスピーカの狭い方の再生周波数帯域が２０ｋＨｚまでの場合にはＤＶＤオーディオの２０ｋＨｚ以上（サンプリング周波数ｆｓ換算で４０ｋＨｚ以上）の帯域を再生することができず、ＣＤプレーヤの再生周波数帯域が１８ｋＨｚまでの場合にはＣＤの１８ｋＨｚ以上（サンプリング周波数ｆｓ換算で３６ｋＨｚ以上）の帯域を再生することができない。さらにテレビ受像機のオーディオアンプ及びスピーカの再生周波数帯域が１２ｋＨｚまでの場合にはテレビジョン音声信号の１２ｋＨｚ以上（サンプリング周波数ｆｓ換算で２４ｋＨｚ以上）の帯域を再生することができない。
【０００４】
本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、オーディオアンプ及びスピーカのいずれか１つでも、音楽ソフトの全帯域を再生することができない場合にも音楽ソフトの全帯域を再生することができるデジタル音声処理装置及びデジタル音声処理プログラム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】
本発明は上記目的を達成するために、所定のサンプリング周波数でサンプリングされたデジタル音声信号を、再生可能帯域が前記サンプリング周波数の１／２より低いオーディオアンプ及び／又はスピーカで再生するためのデジタル音声処理装置であって、
前記デジタル音声信号のサンプリング周波数をアップサンプリングするアップサンプリング手段と、
前記アップサンプリング手段によりアップサンプリングされたデジタル音声信号から前記オーディオアンプ及び／又はスピーカの再生可能帯域より高い再生不可帯域の信号を生成して、前記再生可能帯域に付加する再生不可帯域信号付加手段と、
前記再生不可帯域信号付加手段の出力信号のサンプリング周波数を前記所定のサンプリング周波数にダウンサンプリングして前記オーディオアンプ及びスピーカに出力するダウンサンプリング手段とを、
備えた。
【０００６】
また、本発明は上記目的を達成するために、所定のサンプリング周波数でサンプリングされたデジタル音声信号を、再生可能帯域が前記サンプリング周波数の１／２より低いオーディオアンプ及び／又はスピーカで再生するためのデジタル音声処理プログラムであって、
前記デジタル音声信号のサンプリング周波数をアップサンプリングするアップサンプリングステップと、
前記アップサンプリングステップによりアップサンプリングされたデジタル音声信号から前記オーディオアンプ及び／又はスピーカの再生可能帯域より高い再生不可帯域の信号を生成して、前記再生可能帯域に付加する再生不可帯域信号付加ステップと、
前記再生不可帯域信号付加手段の出力信号のサンプリング周波数を前記所定のサンプリング周波数にダウンサンプリングして前記オーディオアンプ及びスピーカに出力するダウンサンプリングステップとを、
備えた。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、アップサンプリングされたデジタル音声信号からオーディオアンプ及び／又はスピーカの再生可能帯域より高い再生不可帯域の信号を生成して再生可能帯域に付加し、所定のサンプリング周波数にダウンサンプリングしてオーディオアンプ及びスピーカに出力するので、オーディオアンプ及びスピーカのいずれか１つでも、音楽ソフトの全帯域を再生することができない場合にも音楽ソフトの全帯域を再生することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明に係るデジタル音声処理装置及びデジタル音声処理プログラムの実施の形態を示すブロック図である。
【０００９】
図１において、デジタル信号入力１は処理対象の信号であって、例えば前述したＤＶＤオーディオ信号（サンプリング周波数ｆｓ＝９６ｋＨｚ、１９２ｋＨｚ）、音楽ＣＤ信号（ｆｓ＝４４．１ｋＨｚ）、デジタルテレビジョン放送の音声信号（ＡＡＣ方式の場合には帯域＝１６ｋＨｚ以下）である。また、アナログテレビジョン放送の音声信号を処理する場合にデジタル化した信号である。ｆｓ変換回路２はオーバーサンプリングフィルタ（Ｏ．Ｓ．フィルタ）を含み、デジタル信号入力１をアップサンプリング化する。再生不可帯域信号付加回路３は、再生可能帯域（数十Ｈｚ〜ｆ１）がサンプリング周波数ｆｓの１／２より低い（ｆ１＜ｆｓ／２）オーディオアンプ及び／又はスピーカで再生するために、再生可能帯域より高い再生不可帯域の信号を生成して再生可能帯域に付加する。
【００１０】
続くｆｓ変換回路４はデシメーションフィルタ（Ｄ．フィルタ）を含み、再生不可帯域信号付加回路３の出力のサンプリング周波数をデジタル信号入力１のサンプリング周波数ｆｓにダウンサンプリングしてデジタル信号出力５を不図示のオーディオアンプ又はスピーカに出力する。また、不図示のオーディオアンプがアナログ入力しか処理できない場合には、ｆｓ変換回路４のデジタル信号出力５をアナログ化してそのオーディオアンプに出力する。
【００１１】
デジタル信号入力１の例を説明する。ＣＤは１６bit／４４．１ｋＨｚのフォーマットで定まるデータであるが、実際の音楽データは 図２に示すようにフォーマット内で振幅（Gain）の余裕をもつ。また、１６bit／４４．１ｋＨｚの圧縮音源は、ＣＤと同じフォーマットで定まるデータであるが、実際の圧縮音源データも図３のようにフォーマット内で振幅（Gain）、周波数帯域の余裕をもつ。そこで、この余裕帯域、特にオーディオアンプ及び／又はスピーカの再生可能帯域（数十Ｈｚ〜ｆ１）にｆ１以上の再生不可帯域信号を付加する。
【００１２】
ｆｓ変換回路２のアップサンプリング例として、図４（ａ）に示すように４倍アップサンプリングして、図４（ｂ）に示すようにオーバーサンプリングした場合の周波数特性を示す。アップサンプリングをしても信号成分は元の入力信号と変わらない。また、サンプリング周波数が高くなるため折り返しノイズＮが高い周波数帯域にシフトする。
【００１３】
図５は、図４に示すように４倍アップサンプリングされた信号に対して付加する再生不可帯域信号を示し、再生不可帯域信号は、デジタル信号入力１の帯域（＜ｆｓ／２）の余裕帯域と、（１／２）ｆｓ〜（３／２）ｆｓの帯域に付加される。なお、（３／２）ｆｓ〜３ｆｓの帯域には、折り返し成分（ノイズＮ）が残っている。
【００１４】
図６は、１／４のダウンサンプリング出力（デジタル信号出力５）を示し、ダウンサンプリング出力のデジタル信号入力１の帯域（＜ｆｓ／２）は、元のデジタル信号入力１と再生不可帯域信号であり、（１／２）ｆｓ〜ｆｓの帯域には折り返し成分（ノイズＮ）が残っている。図７はデジタル信号出力５を示し、再生可能帯域（数十Ｈｚ〜ｆ１）がサンプリング周波数ｆｓの１／２より低い（ｆ１＜ｆｓ／２）オーディオアンプ及び／又はスピーカに出力した場合、ｆｓ１以下の帯域に再生不可帯域信号が付加されているので、オーディオアンプ又はスピーカは再生不可帯域信号を再生することができる。したがって、元の信号では得られなかった高音質が得られる。
【００１５】
図８は再生不可帯域信号付加回路３の構成を詳しく示すブロック図である。図８において、Ｉ／Ｏポート１０は、図１に示すｆｓ変換回路２によりアップサンプリングされた音声データの取り込みを行い、高調波生成回路１１と遅延回路１２に出力する。高調波生成回路１１はこの音声データに基づいて、再生不可帯域信号である高調波データを形成し、また、遅延回路１２はこの音声データに対して、高調波生成回路１１における高調波生成処理に要する時間分の遅延を施す。加算器１３は、遅延回路１２からの音声データに高調波生成回路１１からの高調波データを加算処理し、Ｉ／Ｏポート１４は加算器１３の出力を図１に示すｆｓ変換回路４に出力する。
【００１６】
図９は図８の高調波生成回路１１を詳しく示すブロック図である。アップサンプリングされて入力端子２１に取り込まれた音声データは、遅延回路２２と、比較回路２３と差分検出回路２８に供給される。遅延回路２２はこの音声データに対して１サンプル分の遅延を施し、比較回路２３は入力端子２１を介して供給される現在のサンプルの音声データと、遅延回路２２により１サンプル分の遅延が施された音声データのレベルを比較する。
【００１７】
ここで、比較回路２３では図１０に示すように、供給される音声データを１サンプル毎に前サンプルの音声データと比較し、現在の音声データが前サンプルの音声データよりもサンプル値が大きい場合は「０」を、小さい場合は「１」を比較結果出力としてピーク間比較出力形成回路２４に供給する。また、現在の音声データと前サンプルの音声データとが同じサンプル値の場合、比較回路２３は、現在の音声データと前々サンプルの音声データとを比較し、さらに同じサンプル値である場合は、さらに前々々サンプルの音声データと比較するなどのように過去のサンプル値を順に遡って比較を行う。また、同一のサンプル値の音声データが９サンプル以上続く場合は、これはブランクであることを示す。このため、比較回路２３は、この比較を継続して行い、変化があった時点で、現在の音声データよりもその変化時点のサンプルの音声データが大きい場合は「０」を、小さい場合は「１」を比較結果出力として出力する。
【００１８】
ピーク間比較出力形成回路２４は、比較回路２３からの比較結果に基づいて、音声データの波形の各トップピーク及びアンダーピークを検出し、トップピークからアンダーピークまでの間の比較結果及びアンダーピークからトップピークまでの間の比較結果をパターン検出回路２５に出力する。ここで、例えば図１０（ａ）に示すように比較結果「０」が比較結果「１」に変化した時点におけるその比較結果「１」の前サンプルであって比較結果「０」に対応する音声データは「トップピーク」を示す。同様に、比較結果「１」が比較結果「０」に変化した時点におけるその比較結果「０」の前サンプルであって比較結果「１」に対応する音声データは「アンダーピーク」を示す。
【００１９】
このため、ピーク間比較出力形成回路２４は、この比較結果「０」、「１」の変化点に基づいて、図１０（ａ）に示すようにトップピークＡ１、Ａ２、Ａ３・・・を検出するとともに、アンダーピークＢ１、Ｂ２、Ｂ３・・・を検出する。そして、連続するトップピークとアンダーピークとの間の比較結果をピーク間比較結果としてパターン検出回路２５に供給する。すなわち、連続するトップピーク及びアンダーピークであって例えばトップピークＡ１とアンダーピークＢ１との間の比較結果は「１、１」であるため、この比較結果「１、１」をピーク間比較結果としてパターン検出回路２５に供給する。また、アンダーピークＢ１とトップピークＡ２との間の比較結果は「０、０、０、０、０」であるため、この比較結果「０、０、０、０、０」をピーク間比較出力としてパターン検出回路２５に供給する。
【００２０】
パターン検出回路２５には、連続するトップピーク及びアンダーピークの間に現れる同じピーク間比較結果の連続パターンがあらかじめ記憶され、ピーク間比較結果がパターン検出回路２５に供給されると、パターン検出回路２５に記憶されている各パターンと前記ピーク間比較結果との比較を行い、このピーク間比較結果が、あらかじめ記憶されているどのパターンに相当するかを判別する。
【００２１】
具体的には、パターン検出回路２５には、トップピーク及びアンダーピークの間における同じピーク間比較出力の連続が「１」あるいは「０」の１サンプル分のみであることを示す「１Ｔｓパターン」、連続が「１、１」あるいは「０、０」の２サンプル分であることを示す「２Ｔｓパターン」、連続が「１、１、１」あるいは「０、０、０」の３サンプル分であることを示す「３Ｔｓパターン」、連続が「１、１、１、１」あるいは「０、０、０、０」の４サンプル分であることを示す「４Ｔｓパターン」、連続が「１、１、１、１、１」あるいは「０、０、０、０、０」の５サンプル分であることを示す「５Ｔｓパターン」、連続が「１、１、１、１、１、１」あるいは「０、０、０、０、０、０」の６サンプル分であることを示す「６Ｔｓパターン」、連続が「１、１、１、１、１、１、１」あるいは「０、０、０、０、０、０、０」の７サンプル分であることを示す「７Ｔｓパターン」、連続が「１、１、１、１、１、１、１、１」あるいは「０、０、０、０、０、０、０、０」の８サンプル分であることを示す「８Ｔｓパターン」及び９サンプル分以上の「０」あるいは「１」の連続を示す「特殊パターン」が、それぞれ各メモリ２５ａ〜２５ｉに記憶されている。すなわち、これらの時間長１Ｔｓ、２Ｔｓ〜の逆数１／１Ｔｓ、１／２Ｔｓ〜が音声周波数を表す。パターン検出回路２５は、この各メモリ２５ａ〜２５ｉに記憶されている各パターンとピーク間比較結果を比較し、パターン検出信号をセレクタ２６に供給する。
【００２２】
セレクタ２６は、パターン検出回路２５から供給されるパターン検出信号を選択し、これをシフト量制御テーブル２７、差分検出回路２８及び加減算タイミング制御回路３０に供給する。シフト量制御テーブル２７、差分検出回路２８及び加減算タイミング制御回路３０では、セレクタ２６からのパターン検出信号が供給されると、高調波を形成するための加減算量を検出する。そして、加算器１３により、遅延回路１２からの音声データ（元の音声データ）の所定のサンプル値に、セレクタ２６からのパターン検出信号に応じたレベルを加減算処理することにより、元の音声データの周波数帯域を拡張する。
【００２３】
具体的には、トップピーク及びアンダーピークの間のパターンが、２Ｔｓパターン以上で５Ｔｓパターン以下の場合は、図１０（ａ）に示すトップピークＡ１、Ａ２、Ａ３・・・のサンプル値の「前後のサンプル値Ｃ１，Ｃ２、Ｃ４，Ｃ５、Ｃ８，Ｃ９、Ｃ１０，Ｃ１１・・・」には、トップピークと前後のサンプル値との差分に応じたレベルのデータを「加算処理」し、また、アンダーピークＢ１、Ｂ２、Ｂ３・・・のサンプル値の「前後のサンプル値Ｃ２，Ｃ３、Ｃ６，Ｃ７、Ｃ９，Ｃ１０・・・」には、トップピークと前後のサンプル値との差分に応じたレベルのデータを「減算処理」する。すなわち、トップピークの前後のサンプル値には所定の値を加算処理し、アンダーピークの前後のサンプル値には所定の値を減算処理する。
【００２４】
また、トップピーク及びアンダーピークの間のパターンが、６Ｔｓパターン以上で８Ｔｓパターン以下の場合は、図１０（ｂ）に示すトップピークＡ５、Ａ６・・・のサンプル値の「前後のサンプル値Ｃ２１，Ｃ２２、Ｃ２９，Ｃ３０・・・」には、トップピークとその前後のサンプル値との差分に応じたレベルのデータを「加算処理」するとともに、トップピークＡ５、Ａ６・・・のサンプル値の「前々後々のサンプル値Ｃ２３，Ｃ２４、Ｃ３１，Ｃ３２・・・」には、トップピークの前後のサンプル値と前々後々のサンプル値との差分に応じたレベルのデータを「加算処理」する。すなわち、トップピークの前後のサンプル値及び前々後々のサンプル値に所定の値を加算処理する。
【００２５】
また、トップピーク及びアンダーピークの間のパターンが、６Ｔｓパターン以上で８Ｔｓパターン以下の場合は、図１０（ｂ）に示すアンダーピークＢ４、Ｂ５・・・のサンプル値の「前後のサンプル値Ｃ２５，Ｃ２６・・・」から、アンダーピークとその前後のサンプル値との差分に応じたレベルのデータを「減算処理」するとともに、アンダーピークＢ４、Ｂ５・・・のサンプル値の「前々後々のサンプル値Ｃ２７，Ｃ２８・・・」から、アンダーピークの前後のサンプル値と前々後々のサンプル値との差分に応じたレベルのデータを「減算処理」する。アンダーピークの前後のサンプル値及び前々後々のサンプル値から所定の値を減算処理する。
【００２６】
また、図１０（ｃ）に示すトップピークＡ７〜アンダーピークＢ６の間及びトップピークＡ８〜アンダーピークＢ７の間のパターンのように、１Ｔｓパターンである場合はそのサンプル値は十分に高い高調波であることを示すため、この場合は、前述のような加減算処理は施さないようになっている。同様に、トップピーク及びアンダーピークの間のパターンが、図１０（ｃ）に示すアンダーピークＢ７〜トップピークＡ７の間及びトップピークＡ９以降のように、９Ｔｓパターン以上である場合は、そのサンプル値はブランクなどを示すため、この場合は、前述のような加減算処理は施さないようになっている。
【００２７】
シフト量制御テーブル２７は、あらかじめ高調波を形成するための複数の加減算量が記憶されており、セレクタ２６からの各パターン検出出力に対応する加減算量をビットシフタ２９に出力する。差分検出回路２８は、入力端子２１を介して供給された音声データに基づいて、セレクタ２６からの各パターン検出信号に対応するサンプル値間の差分を検出し、ビットシフタ２９は差分検出回路２８からの差分データに対して、シフト量制御テーブル２７からの前記加減算量に対応するビットシフト処理を施すことにより加減算データを形成する。加減算タイミング制御回路３０は、ビットシフタ２９からの加減算データを、セレクタ２６からの各パターン検出出力に応じたタイミングで出力端子３１を介して出力する。
【００２８】
すなわち、「２Ｔｓパターン以上で５Ｔｓパターン以下」のパターンの場合、差分検出回路２８は、図１１（ａ）に示すようにトップピークのサンプル値とトップピークの前後のサンプル値との差分レベルＡ、また、図１１（ｂ）に示すようにアンダーピークのサンプル値とアンダーピークの前後のサンプル値との差分レベルＢを検出し、これをビットシフタ２９に供給する。また、「６Ｔｓパターン以上で８Ｔｓパターン以下」のパターンの場合、差分検出回路２８は、図１１（ｃ）に示すようにトップピークの前後のサンプル値とトップピークの前々後々のサンプル値との差分レベルＣ、また、図１１（ｄ）に示すようにアンダーピークの前後のサンプル値とアンダーピークの前々後々のサンプル値との差分レベルＤを検出し、これをビットシフタ２９に供給する。なお、１Ｔｓパターン、９Ｔｓ以上の特殊パターンである場合は、図１０（ｃ）を用いて説明したように加減算処理を行わないパターンであるため、差分検出回路２８は、差分レベルの検出は行わない。
【００２９】
シフト量制御テーブル２７には、ビットシフタ２９に供給された各差分レベルＡ〜Ｄを、２Ｔｓ〜８Ｔｓの各パターンに応じた加減算量とするための、ビットシフタ２９における差分レベルＡ〜Ｄのシフト量が、差分レベルＡ〜Ｄのレベル別に例えば４段階に分けられてあらかじめ記憶されている。具体的には、シフト量制御テーブル２７には、図１２に示すように２Ｔｓパターンあるいは３Ｔｓパターンの場合における差分レベルＡあるいは差分レベルＢを、そのレベルに応じて１／２〜１／１６のレベルとして加減算量を形成するための各シフト量が記憶されている。また、シフト量制御テーブル２７には、４Ｔｓパターンあるいは５Ｔｓパターンの場合における差分レベルＡあるいは差分レベルＢを、そのレベルに応じて１／４〜１／３２のレベルとして加減算量を形成するための各シフト量が記憶されている。また、シフト量制御テーブル２７には、６Ｔｓパターンあるいは７Ｔｓパターンの場合における差分レベルＡ〜Ｄを、そのレベルに応じて１／８〜１／６４のレベルとして加減算量を形成するための各シフト量が記憶されている。さらに、シフト量制御テーブル２７には、８Ｔｓパターンの場合における差分レベルＡ〜Ｄを、そのレベルに応じて１／１６〜１／１２８のレベルとして加減算量を形成するための各シフト量が記憶されている。
【００３０】
この各シフト量に対応する加減算量は、本件出願人が数年の月日をかけて試聴を繰り返し、人間工学に基づいて見い出した値である。したがって、後に説明するがこの加減算量を元の音声データに加減算処理することにより、高音質の音響出力を得ることが可能となっている。
【００３１】
シフト量制御テーブル２７は、セレクタ２６から供給されるパターン検出信号に基づいて、このパターンに対応するシフト量（図１２）を検出する。そして、このシフト量を示すシフトデータを各差分レベルＡ〜Ｄが供給されるビットシフタ２９に供給する。ビットシフタ２９は、シフト量制御テーブル２７からのシフトデータに基づいて、差分検出回路２８からの各差分レベルＡ〜Ｄに対してビットシフト処理を施すことにより、各差分レベルＡ〜Ｄをそのピーク間比較出力のパターンに応じて１／２〜１／１２８のレベルとし、これを加減算量（加減算データ）として加減算タイミング制御回路３０に供給する。
【００３２】
なお、前述のようにトップピークの前後のサンプル値あるいはトップピークの前々後々のサンプル値にはこの加減算データを加算処理し、アンダーピークの前後のサンプル値あるいはアンダーピークの前々後々のサンプル値からはこの加減算データを減算処理する場合、この加算処理あるいは減算処理は、ビットシフタ２９が、符号ビットとなっている加減算データの最上位ビット（ＭＳＢ）を「１（加算）」あるいは「０（減算）」とすることで指定する。
【００３３】
次に、このように加減算データが形成されると、形成した加減算データの出力タイミングを制御する。すなわち、前述のようにこの加減算データを元の音声データに加減算処理するタイミングは、ピーク間比較出力のパターンが２Ｔｓパターン〜５Ｔｓパターンの場合は、トップピークあるいはアンダーピークの前後のサンプル値に加減算データを加減算処理するタイミングであり、６Ｔｓパターン〜８Ｔｓパターンの場合は、トップピークあるいはアンダーピークの前後のサンプル値及びトップピークあるいはアンダーピークの前々後々のサンプル値に加減算データを加減算処理するタイミングである。このため、加減算タイミング制御回路３０が、セレクタ２６からのパターン検出信号に応じてビットシフタ２９からの加減算データの出力タイミングを計り、各タイミングでこの加算データを出力端子３１を介して図８に示す加算器１３に供給する。
【００３４】
これにより、２Ｔｓパターン〜５Ｔｓパターンの場合は、図１０（ａ）に点線の矢印で示すようにトップピークあるいはアンダーピークの前後のサンプル値が加算器１３に供給されるタイミングで加減算データが加算器１３に供給される。また、６Ｔｓパターン〜８Ｔｓパターンの場合は、図１０（ｂ）に点線の矢印で示すようにトップピークあるいはアンダーピークの前後のサンプル値及びトップピークあるいはアンダーピークの前々後々のサンプル値が加算器１３に供給されるタイミングで加減算データが加算器１３に供給される。
【００３５】
次に、加算器１３に加減算データが供給されると、加算器１３が、遅延回路１２から供給された元の音声データに、高調波生成回路１１で形成された加減算データ（高調波）を加減算処理する。この加減算処理前後における波形変化の具体例を図１３（ａ）〜（ｃ）及び図１４（ａ）〜（ｃ）に示す。図１３（ａ）〜（ｃ）は、２Ｔｓパターンの場合における加算処理を示すものである。この図１３（ａ）〜（ｃ）からわかるように、ピーク間比較出力のパターンが２Ｔｓパターンの場合は、元の音声データのトップピークのサンプル値とトップピークの前後のサンプル値との差分レベルに応じて算出された加減算データが、図１３（ａ）〜（ｃ）に斜線で示すようにトップピークの前後のサンプル値に加算処理される。これにより、図１３（ａ）〜（ｃ）中、点線で示す元の音声データの波形を、図１３（ａ）〜（ｃ）中、実線で示すように周波数帯域が拡張されたかたちに波形整形することができる。
【００３６】
同様に、図１４（ａ）〜（ｃ）は、ピーク間比較出力のパターンが３Ｔｓパターンの場合おける加減算処理を示すものである。図１４（ａ）〜（ｃ）からわかるように、ピーク間比較出力のパターンが３Ｔｓパターンの場合は、元の音声データのトップピークのサンプル値と該トップピークの前後のサンプル値との差分レベルに応じて算出された加減算データが、図１４（ａ）〜（ｃ）に右斜線で示すようにトップピークの前後のサンプル値に加算処理される。また、元の音声データのアンダーピークの前後のサンプル値とアンダーピークの前々後々のサンプル値との差分レベルに応じて算出された加減算データが、図１４（ａ）〜（ｃ）に左斜線で示すようにトップピークの前々後々のサンプル値に加算処理される。これにより、図１４（ａ）〜（ｃ）中、点線で示す元の音声データの波形を、図１４（ａ）〜（ｃ）中、実線で示すように周波数帯域が拡張されたかたちに波形整形することができる。
【００３７】
このように周波数帯域の拡張（高調波付加）の波形整形処理が施された音声データは、Ｉ／Ｏポート１４を介して図１に示すｆｓ変換回路４に供給されて元のサンプリング周波数ｆｓにダウンサンプリングされる。
【００３８】
再生不可帯域信号付加回路３においては、元の音声データの波形整形（高調波成分の形成及びこの高調波成分と元の音声データとの合成）を、加減算処理のみを用いて行うことができるので、従来、このような波形整形に必要としていた非線形処理用の変換テーブル、微分回路、あるいは３乗回路などを用いることなく波形整形を行うことができ、しかも、高調波生成回路１１と加算器１３との間に、非線形な信号から高調波成分を抽出するためのハイパスフィルタ（ＨＰＦ）を設ける必要性を排除することができる。特に、ハイパスフィルタなどのフィルタ系は、いわゆるＩＩＲフィルタやＦＩＲフィルタの構成からわかるように、良好なフィルタ特性を得ようとすると回路規模の複雑化及び大型化を招く要因となり、また、往々にしてフィルタを用いると波形のゆがみを招く要因となるのであるが、再生不可帯域信号付加回路３においては、この要因を根本から除去することができる。したがって、再生不可帯域信号付加回路３の回路規模を縮小化してチップサイズの小型化を図ることができ、ローコスト化及び生産性の向上及び高性能化を図ることができる。そして、小型かつ高性能のものを安価に提供できることから、今日における価格破壊及びダウンサイジングに十分対応可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係るデジタル音声処理装置及びデジタル音声処理プログラムの実施の形態を示すブロック図である。
【図２】ＣＤの帯域を示す説明図である。
【図３】圧縮音源の帯域を示す説明図である。
【図４】図１におけるアップサンプリングを示す説明図である。
【図５】図１における再生不可帯域信号付加を示す説明図である。
【図６】図１におけるダウンサンプリングを示す説明図である。
【図７】図１におけるデジタル信号出力を示す説明図である。
【図８】図１における再生不可帯域信号付加回路を詳しく示すブロック図である。
【図９】図８における高調波生成回路を詳しく示すブロック図である。
【図１０】図９におけるパターン検出処理を示す説明図である。
【図１１】図９における加減算処理を示す説明図である。
【図１２】図９における加減算データを示す説明図である。
【図１３】図９における加減算処理を示す説明図である。
【図１４】図９における加減算処理を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  デジタル信号入力
２  ｆｓ変換回路（アップサンプリング手段）
３  再生不可帯域信号付加回路
４  ｆｓ変換回路（ダウンサンプリング手段）
５  デジタル信号出力
１０、１４  Ｉ／Ｏポート
１１  高調波生成回路
１２、２２  遅延回路
１３  加算器
２１  入力端子
２３  比較回路
２４  ピーク間比較出力形成回路
２５  パターン検出回路
２６  セレクタ
２７  シフト量制御テーブル
２８  差分検出回路
２９  ビットシフタ
３０  加減算タイミング制御回路
３１  出力端子
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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