オーディオ装置
【課題】 様々なソースからのオーディオ信号を無理なく再生処理し且つ符号化の過程で欠損した周波数帯域の信号を補完して再生する。
【解決手段】 クライアント制御ＩＣ１２は、符号化オーディオデータをデコードすると共に該オーディオデータのファイル名等のテキストデータを取得する。オーディオＤＳＰ１４は、デコードされたオーディオデータを処理してオーディオ信号を再生する。システムマイコン１１は、テキストデータを受信して表示用に出力すると共に入力指示に基づいてオーディオＤＳＰ１４のリスニングモードを制御する。クライアント制御ＩＣ１２は、ファイル名の拡張子を取得し、システムマイコン１１を介してオーディオＤＳＰ１４に供給する。オーディオＤＳＰ１４は、拡張子から、符号化方式を特定し、その符号化方式で欠落する周波数帯域の信号を補完する音場補完処理を実行する。
【解決手段】 クライアント制御ＩＣ１２は、符号化オーディオデータをデコードすると共に該オーディオデータのファイル名等のテキストデータを取得する。オーディオＤＳＰ１４は、デコードされたオーディオデータを処理してオーディオ信号を再生する。システムマイコン１１は、テキストデータを受信して表示用に出力すると共に入力指示に基づいてオーディオＤＳＰ１４のリスニングモードを制御する。クライアント制御ＩＣ１２は、ファイル名の拡張子を取得し、システムマイコン１１を介してオーディオＤＳＰ１４に供給する。オーディオＤＳＰ１４は、拡張子から、符号化方式を特定し、その符号化方式で欠落する周波数帯域の信号を補完する音場補完処理を実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーディオ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
音楽等の音声を表す音声データを、インターネット等のネットワークを介して配信したり、ＭＤ（Ｍｉｎｉ Ｄｉｓｋ）等の記録媒体に記録して利用することが、近年盛んになっている。ネットワークで配信されたり記録媒体に記録されたりする音声データは、帯域が過度に広くなることによるデータ量の増大や占有帯域幅の広がりを避けるため、一般に、供給する対象の音楽等のうち一定の周波数以上の成分を除去されている。
【０００３】
例えば、ＭＰ３（ＭＰＥＧ１ ａｕｄｉｏ ｌａｙｅｒ ３）形式の音声データでは、約１６キロヘルツ以上の周波数成分が除去されている。また、ＡＴＲＡＣ３（Ａｄａｐｔｉｖｅ ＴＲａｎｓｆｏｒｍ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｃｏｄｉｎｇ ３）形式の音声データでは、約１４キロヘルツ以上の周波数成分が除去されている。その他、ＷＭＡやＯＧＧ Ｖｏｒｂｉｓ等が一般的に知られているが、これらの圧縮方式によっても、モードやビットレートに応じて欠落する周波数帯域が発生してしまう場合がある。
【０００４】
このように、一定値以上の周波数成分が除去された音楽等は通常、オリジナルの音楽等に比べて音質が劣化している。そこで、除去された周波数成分に代わる信号を加算することが考えられる。このための手法としては、特許文献１に開示されている手法がある。
【０００５】
特許文献１に開示されている手法は、ＰＣＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｃｏｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）ディジタルオーディオ信号をローパスフィルタに通して得られる出力オーディオ信号を、当該出力信号の絶対値成分を含む信号を乗算することにより歪みを生じさせる、という手法である。
【特許文献１】特開平７−９３９００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、音楽を表す音声信号は一般に、電子楽器や人間の声（ヴォーカル）の高調波によって、１０キロヘルツ以上の成分が、周波数が高くなるにつれて減衰しつつ数百ヘルツ程度（１００ヘルツ以上１キロヘルツ未満）の間隔で並ぶピークを多数含んだスペクトル分布をもつようになる。また、電話回線を介して伝送される音声を表す音声信号の場合は一般に、４キロヘルツ以上の成分が、同様の特徴を有するスペクトル分布を示すようになる。
【０００７】
このため、出力オーディオ信号の低域成分の波形を絶対値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特許文献１のオーディオ信号再生装置では、原音に近いスペクトルを有する信号を得ることができない。
【０００８】
また、このような除去された周波数成分に代わる信号を再生対象の信号に加算する手法は、様々なソースを利用できるオーディオシステムには適用できないという問題がある。
【０００９】
この点を図７を参照して説明する。
図７は、従来のオーディオシステムの構成を示す。図７において、コンテンツ記憶部３３は、様々な規格で符号化・圧縮されたオーディオデータを記憶し、任意のオーディオデータをデコーダ３２に提供する。デコーダ３２は、符号化されたオーディオデータをデコードして、アンプ部３１に供給する。
【００１０】
このような構成において、デコーダ３２で高周波成分を付加することは、機能的には可能であるが、デコード処理と高周波成分を付加する処理とが全てデコーダ３２の負荷となり、多大な処理能力が必要となる。
【００１１】
一方、アンプ部３１で高周波成分を付加することも論理的には可能である。しかし、アンプ部３１には、デコード済みのＰＣＭデータが供給されるため、オリジナルの信号がどの方式で圧縮された信号であるのか、或いは、欠落している周波数成分がどの周波数範囲であるのか、といったことがわからないため、適切な機能制御ができない。特に、圧縮形式によって音声信号が欠落している周波数帯域は異なり、また、同じ圧縮形式で圧縮符号化された音声信号であっても、圧縮時のビットレートによって、欠落している周波数成分の帯域が変化してしまう。従って、単に圧縮符号化された音声信号に補間処理を施すとしてしまうと、かえって音質の劣化を招いてしまう場合がある。つまり、被補間帯域に補間用信号を付加しようとした場合、圧縮形式若しくはビットレートによっては、被補間帯域とした周波数帯域に音声信号が存在する可能性があり、ここに補間信号を付加してしまうと音質が劣化してしまう。例えば、ＭＰ３形式で音声信号を圧縮符号化する場合、１２８ｋｂｐｓで符号化すると音声信号が存在する周波数帯域の上限は１６ｋＨｚ程度になるが、２５６ｋｂｐｓで符号化した場合には２２ｋＨｚ程度まで音声信号が存在する。従って、２５６ｋＨｚで符号化されているＭＰ３形式の音声信号に対して上述したような補間信号を付加してしまうと、かえって音質が劣化してしまうという問題があった。
【００１２】
本発明は、上記実状に鑑みて為されたものであり、符号化或いは圧縮の過程で一部の周波数帯域の信号が欠損したオーディオ信号を自然な音場で再生することが可能なオーディオ装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、様々なソースからのオーディオ信号を無理なく再生処理し且つ圧縮の過程で欠損した周波数帯域の信号を補完して再生することが可能なオーディオ装置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】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るオーディオ装置は、
符号化されたオーディオデータをデコードして出力すると共に該オーディオデータに関する情報を取得するデコード手段と、デコードされたオーディオデータを処理してオーディオ信号を再生する再生手段と、前記デコード手段からオーディオデータに関する情報を受信して表示用に出力すると共に入力指示に基づいて前記再生手段の動作を制御する制御手段と、を備えるオーディオシステムにおいて、
前記デコード手段は、前記オーディオデータの符号化方式に対応する情報を前記制御手段に供給し、
前記制御手段は前記デコード手段からの符号化方式に対応する情報に対応する情報を前記再生手段に供給し、
前記再生手段は、前記制御手段からの情報に基づいて、前記符号化方式において欠落する周波数帯域の信号を補完する音場補完処理を実行する補完手段を備える、
ことを特徴とする。
【００１４】
前記デコード手段と前記制御手段と前記再生手段とのいずれかは、前記符号化方式に対応する音場補完処理の制御パラメータを求める手段を備え、
前記再生手段は、制御パラメータに従って、前記符号化方式に対応して周波数帯域の信号を補完する音場補完処理を実行する補完手段を備える。
【００１５】
信号の伝達形式自体は任意である、例えば、デコード手段が符号化方式に対応する制御パラメータを求め、これを制御手段を介して再生装置に送信してもよい。また、デコード手段が符号化方式を特定する情報を制御部に伝え、制御部が制御パラメータを求めてこれを再生装置に通知してもよい。
また、デコード手段が符号化方式を特定する情報（例えば、ファイル形式や拡張子及び／又はビットレート）を制御部に伝え、制御部がそれをそのまま或いは他の信号形態で再生装置に通知してもよい。
さらに、デコード手段が符号化方式を特定する情報（例えば、ファイル形式や拡張子及び／又はビットレート）を制御部に伝え、制御部が欠落している周波数を特定する情報に変換し、再生部がそれを動作パラメータに変化してもよい。
【００１６】
前記補間手段は、
スペクトルを補間される対象である音声を表す被補間信号を周波数変換することにより補間用信号を生成する周波数変換部と、
前記補間用信号のうち、前記被補間信号が占める第１の帯域より高周波側の第２の帯域内の成分を抽出するフィルタと、
前記被補間用信号と前記フィルタが抽出した成分との和を表す出力信号を生成する加算部と、
を備えることが好ましい。
【００１７】
前記符号化方式に対応する情報は、ファイル形式及び／又はビットレートを含んでいることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
上記構成によれば、デコード手段でデコード処理を再生手段で音場付加処理を実行させることができ、処理負担を分散できる。また、デコード手段と制御手段、制御手段と再生手段、という本来必要な情報伝達のルートで音場補完に必要な情報を伝達できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態に係るオーディオ装置を備えたＡＶ装置について説明する。
【００２０】
本発明の実施の形態に係るコンテンツ再生システムは、図１に示すように、システムマイコン１１と、クライアント制御ＩＣ(Integrated Circuit)１２と、ＤＩＲ（Digital Interface Receiver）１３と、オーディオＤＳＰ（Digital Signal Processor）１４と、アンプ部１５と、スピーカ部１６と、キー制御部１７と、ＰＣ（Personal Computer）１８と、ルータ１９と、メモリカード２０と、スロット２１と、ＬＡＮ（Local Area Network）２２と、ＬＡＮコントローラ２３と、表示部２４と、表示制御マイコン２５と、ＬＡＮケーブル接続端子２６と、から構成される。
【００２１】
上記構成のうち、システムマイコン１１と、クライアント制御ＩＣ１２と、ＤＩＲ１３と、オーディオＤＳＰ１４と、アンプ部１５と、キー制御部１７と、スロット２１と、ＬＡＮコントローラ２３と、表示部２４と、表示制御マイコン２５と、ＬＡＮケーブル接続端子２６と、は、ＡＶ装置１に配置されている。
【００２２】
システムマイコン１１は、ＡＶシステム全体及びＡＶ機器１の全体の動作を制御するものであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備える。
【００２３】
クライアント制御ＩＣ１２は、ＰＣ１８やメモリカード２０から供給されたデジタルのオーディオデータのファイル名を判別し、例えば、その拡張子及びビットレートを判別することにより、そのディジタルデータの符号化方法を判別し、判別した符号化方法に対応するデコード方式でこれをＰＣＭデータにデコードして、ＤＩＲ１３に供給する。
【００２４】
クライアント制御ＩＣ１２は、図２に示すように、ＬＡＮを介したＰＣ１８とメモリカード２０との一方をコンテンツのソースとして選択すると共に選択したソースとの通信処理を行うセレクタ部５１と、セレクタ部５１から供給される符号化データをデコードしてＰＣＭ信号化するデコード部５２と、システム制御部５３とを備える。
【００２５】
また、システム制御部５３は、セレクタ部５１を介してソースから供給されるオーディオデータの符号化方式をファイル名の拡張子などから判別し、デコード部５２にデコード方式を指定する。
【００２６】
システム制御部５３は、システムマイコン１１との間で通信を行って、システムマイコン１１からの指示に従って、セレクタ部５１を切り換える。また、システム制御部５３は、オーディオデータに付随する属性情報（ファイル形式、サンプリング周波数など）やテキスト情報（ファイル名、演奏時間、演奏者、等）を、システムマイコン１１に送信する。
【００２７】
ＤＩＲ１３は、クライアント制御ＩＣ１２から供給されたＰＣＭデータをオーディオＤＳＰ１４に供給する。
【００２８】
オーディオＤＳＰ１４は、図２に示すように、機能的に、高域信号付加部６１とリスニングモード処理部６２とを備える。
【００２９】
高域信号付加部６１は、ＰＣ１８又はメモリカード２０に格納されている楽曲データが高帯域周波数部分が除去された形式である場合、元の信号に高帯域周波数成分を付加して出力する。
高域信号付加部６１の、機能構成は、ＰＣ１８又はメモリカード２０に格納されている楽曲データが高帯域周波数部分が除去された形式である場合、元の信号に広帯域周波数成分を付加して出力する。
高域信号付加部６１は、機能的に、遅延部７１と、制御部７２と、局部発振部７３と、混合部７４と、ＨＰＦ（ハイパスフィルタ）７５と、利得調整部７６と、加算部７７とより構成されている。高域信号付加部６１の動作については後述する。
【００３０】
リスニングモード処理部６２は、高域信号付加部６１の出力する信号を処理して、モノラル、ステレオ、サラウンドなどのリスニングモードに対応する信号処理を行い、アンプ部１５に出力する。
【００３１】
アンプ部１５は、図示せぬＤ／Ａコンバータやアナログ増幅器を備え、オーディオＤＳＰ１４から入力されたデータをＤ／Ａ変換によりアナログ信号に変換して増幅し、増幅した信号をスピーカ部１６に供給する。
【００３２】
スピーカ部１６は、アンプ部１５から供給された音声信号を空気振動に変換して、音声を出力する。
【００３３】
キー制御部１７は、リモートコントローラ等の操作入力キーを用いたユーザの操作入力を受け付け、入力された信号に対応するデータをシステムマイコン１１に供給する。
【００３４】
ＰＣ１８は、ハードディスク装置等の記憶装置を備え、クライアント制御ＩＣ１２からの要求に応じて、記憶装置内に記憶されたコンテンツデータを、ルータ１９およびＬＡＮ２２を介してクライアント制御ＩＣ１２に供給する。
【００３５】
ルータ１９は、ＰＣ１８とクライアント制御ＩＣ１２との間のＬＡＮ２２を介したデータの授受を中継するための装置である。
【００３６】
メモリカード２０は、フラッシュメモリ等の不揮発性半導体メモリを内蔵する記録媒体である。メモリカード２０は、クライアント制御ＩＣ１２に接続されたスロット２１に挿入され、メモリカード２０自身内部に記録されたコンテンツデータをスロット２１を介してクライアント制御ＩＣ１２に供給する。
【００３７】
スロット２１は、メモリカード２０の挿入口であり、クライアント制御ＩＣ１２に接続されている。スロット２１は、メモリカード２０に記録されたコンテンツデータを読み取って、クライアント制御ＩＣ１２に供給する。
【００３８】
ＬＡＮ２２は、Ethernet（登録商標）等から構成され、クライアント制御ＩＣ１２とＰＣ１８との間のデータの授受を媒介する。
【００３９】
ＬＡＮコントローラ２３は、クライアント制御ＩＣ１２とＰＣ１８との間のＬＡＮ２２を介したデータの授受を制御するためのネットワーク制御装置であり、クライアント制御ＩＣ１２に接続されている。
【００４０】
表示部２４は、例えば、このコンテンツ再生装置の正面パネルなどに配置され、液晶表示パネルや蛍光表示管などから構成され、表示制御マイコン２５から供給される表示用データに従って、ＡＶ機器１の動作状況等を示すメッセージ等を表示する。
【００４１】
表示制御マイコン２５は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、システムマイコン１１の制御下に、表示部２４に表示される表示内容を制御する。
【００４２】
ＬＡＮケーブル接続端子２６は、ＬＡＮ２２とＬＡＮコントローラ２３とを接続する。
【００４３】
次に、上記構成のオーディオシステムの動作を説明する。
システムマイコン１１は、キー制御部１７からの指示に応じて、クライアント制御ＩＣ１２に、ＬＡＮ２２とＬＡＮコントローラ２３とを介してＰＣ１８から供給されるオーディオデータと、スロット２１とを介してメモリカード２０から供給されるオーディオデータのいずれを選択するかを指示する。
【００４４】
クライアント制御ＩＣ１２のシステム制御部５３は、指示に従って、セレクタ部５１に、ＬＡＮ２２とＬＡＮコントローラ２３とを介してＰＣ１８から供給されるオーディオデータと、スロット２１とを介してメモリカード２０から供給されるオーディオデータの一方を選択させる。
【００４５】
クライアント制御ＩＣ１２のシステム制御部５３は、選択したソースから供給されるファイル名等の属性情報をシステムマイコン１１に送信する。システムマイコン１１は、表示制御マイコン２５にこれらの情報を提供する。表示制御マイコン２５は、表示部２４にこれらの情報を適宜表示する。
【００４６】
続いて、キー制御部１７より再生（ＰＬＡＹ）が指示されると、システムマイコン１１は、システム制御部５３に再生を指示する。
【００４７】
システム制御部５３は、指示に従って、選択されているソースの選択されているファイルからデータを読み出す。
このファイルのデータは、所定の符号化方式で符号化或いは圧縮符号化されたオーディオデータと、ファイル形式、サンプリング周波数、ビットレートなどを特定する制御情報と、ファイル名、アルバム名、プレーヤ名、演奏時間、等のテキスト情報とを有する。
【００４８】
システム制御部５３は、制御情報、例えば、ファイル名の拡張子及びビットレートから、ファイルの符号化方式或いは圧縮形式を判別し、デコード用ＤＳＰ５２にデコード方式を指定する。
デコード部５２は、セレクタ５１から供給されるオーディオデータをデコードして、ＰＣＭ信号に変換し、ＤＩＲ１３を介して、オーディオＤＳＰ１４に供給する。
【００４９】
また、システム制御部５３は、再生中のオーディオデータの制御情報とテキスト情報と、をシステムマイコン１１に提供する。システムマイコン１１は、テキスト情報を表示制御マイコン２５に提供し、表示部２４に曲名、等を表示させる。
【００５０】
システムマイコン１１は、オーディオＤＳＰ１４の高域信号付加部６１に制御情報を通知する。
高域信号付加部６１は、その制御情報に従って、ソースに格納されている符号化・圧縮されているオーディオデータに欠落している高音域の信号を生成して、ソースから再生されたオーディオ信号に付加し、より自然な音場を生成する。
【００５１】
一般に、圧縮符号化された音声信号に基づく入力ＰＣＭデータが表すオーディオ信号は、例えば図４（ａ）にスペクトル分布の概略を示すように、元の音声のうち、周波数が一定値以上である成分が除去されたものに相当するスペクトル分布を有している。
【００５２】
ＤＩＲ１３から入力するＰＣＭデータが表すオーディオ信号の占有帯域の上限を示すこの一定値（図４（ａ）で「ｆＩＮ」として示す値）は、例えば、入力音声データがＭＰ３形式でビットレートが１２８ｋｂｐｓのデータからなっている場合は約１６キロヘルツであり、また、ＡＴＲＡＣ３形式のデータからなっている場合は、約１４キロヘルツである。
【００５３】
ＤＩＲ１３からのＰＣＭデータは、遅延部７１及び混合部７４に供給され、システムマイコン１１からの制御用データは制御部７２に供給される。
【００５４】
遅延部７１は、ＰＣＭデータが供給されると、これを遅延させて加算部７７に供給する。
【００５５】
遅延部７１の遅延時間は、混合部７４に供給された信号が混合部７４、ＨＰＦ７５及び利得調整部７６での処理を経て加算部７７に供給されるまでに経過する時間の長さに等しい。また、遅延部７１から加算部７７に供給される遅延された信号（ＰＣＭデータが表現するアナログ信号）の位相と、利得調整部７６から加算部７７に供給される信号（ＰＣＭデータが表現するアナログ信号）の位相とは、加算部７７に同時に供給されるもの同士の間では、実質的に同相であるものとする。
【００５６】
制御部７２は、ファイル形式及び／又はビットレート情報からなる制御情報に基づいて、局部発振部７３が発生する局部発振信号の周波数を決定し、決定した周波数を示す情報を局部発振部７３に供給する。また、制御部７２は、制御情報に基づき、ＨＰＦ７５の通過帯域特性を決定し、決定した通過帯域特性を示す情報を、ＨＰＦ７５に供給する。
【００５７】
制御部７２は、具体的には、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ／Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の不揮発性メモリを更に備え、この不揮発性メモリが、帯域幅テーブルと、Ｑ値テーブルとを予め記憶する。
【００５８】
帯域幅テーブルは、入力音声信号の占有帯域の上限の値を、符号化方式或いは圧縮方式のそれぞれについて示しているデータを格納するテーブルである。Ｑ値テーブルは、ＨＰＦ７５のＱの値を、入力音声データが表す音楽のジャンル毎に指定するデータを格納するテーブルである。Ｑの値は、１程度から７程度までの範囲とする。
【００５９】
そして、制御部７２は、具体的には、以下（１）〜（４）として述べる処理を行う。
【００６０】
（１） まず、制御部７２は、制御情報が示す形式のオーディオデータの占有帯域の上限の値を、帯域幅テーブルを検索することにより特定する。
【００６１】
（２） 次に、制御部７２は、以下（ａ）及び（ｂ）として示す条件に合致するように、ＨＰＦ７５の通過帯域と、局部発振信号の周波数とを決定する。すなわち、図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように、
（ａ） 局部発振信号の周波数ｆＯＳＣが、入力音声信号の占有帯域の上限の周波数ｆＩＮより低く、
（ｂ） ＨＰＦ７５の利得のピークの周波数ｆＰが、上述の周波数ｆＩＮより低く、且つ、周波数（ｆＩＮ−ｆＯＳＣ）より高い、
という関係が成り立つように、ＨＰＦ７５の通過帯域と、局部発振信号の周波数とを決定する。すなわち、ｆＩＮ、ｆＯＳＣ及びｆＰの各値の間には、次式の関係がある。
ｆＯＳＣ ＜ｆＩＮ
（ｆＩＮ −ｆＯＳＣ）＜ｆＰ ＜ｆＩＮ
【００６２】
ただし、音楽を表す信号は一般に、１０キロヘルツ以上の成分が、周波数が高くなるにつれて減衰しつつ数百ヘルツ程度の間隔で並ぶピークを多数含んだスペクトル分布を有する、という特徴を持つ。
【００６３】
このため、後述の処理によりこのような特徴のある成分を入力音声信号に追加して出力音声信号を生成するためには、図４（ｂ）に示すように、オーディオ信号のうち周波数が約１０キロヘルツ以上の成分（あるいは、１０キロヘルツ以上でなくとも、当該特徴のある成分）が、混合部７４の処理によって、周波数ｆＩＮ以上の帯域を占めるよう周波数変換されることが望ましい。このような周波数変換の結果を得るため、例えば、入力信号のうち当該特徴を有する部分が約１０キロヘルツ以上の周波数成分であれば、局部発振信号の周波数ｆＯＳＣは、（ｆＩＮ−１０ｋＨｚ）程度とされる。
【００６４】
（３） （２）の処理を行う一方、制御部７２は、制御情報が示す音楽のジャンルを検索キーとしてＱ値テーブルを検索することにより、ＨＰＦ７５がとるべきＱの値を決定する。
【００６５】
（４） そして、制御部７２は、上述の（ａ）の条件を満たすｆＯＳＣの値を示す情報を局部発振部７３に供給する。また、上述の（ｂ）の条件を満たすｆＰの値をＨＰＦ７５の通過帯域特性のピークの周波数として指定する情報、及び、上述の（３）の処理で決定したＱの値を指定する情報を、ＨＰＦ７５に供給する。
【００６６】
局部発振部７３は、制御部７２より局部発振信号の周波数を示す情報を供給されると、この情報が示す通りの周波数を有する局部発振信号を発生して混合部７４へと供給する。局部発振部７３は、例えば、ＩＩＲ（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）型のローパスフィルタより構成されている。ただし、このローパスフィルタのＱの値は実質上無限大に設定されているものとする。
【００６７】
局部発振部７３は、ほぼ正弦波である局部発振信号を生成する。
【００６８】
混合部７４は、遅延部７１に供給されたものと同一の信号を、遅延部７１と同時に供給される。そして、この信号と局部発振部７３が発生する局部発振信号とを混合することにより、入力音声信号と局部発振信号との積を表す信号を生成し、生成した信号をＨＰＦ７５に供給する。
【００６９】
混合部７４がＨＰＦ７５に供給する信号は、入力オーディオ信号の周波数と局部発振信号の周波数の和にあたる周波数を有する成分（和成分）、及び、入力音声信号と局部発振信号の周波数の差にあたる周波数を有する成分（差成分）を含んでいる。和成分のスペクトルは、図４（ｂ）に示すように、周波数ｆＯＳＣを下限とし周波数（ｆＩＮ＋ｆＯＳＣ）を上限とする帯域を占める。また、差成分のスペクトルは、図４（ｂ）に示すように、周波数（ｆＩＮ−ｆＯＳＣ）を上限とする帯域を占める。
【００７０】
ＨＰＦ７５は、混合部７４より供給された成分をフィルタリングして利得調整部７６に供給する。ＨＰＦ７５は、通過帯域特性の一例のグラフを図５に示すように、ＩＩＲ型のハイパスフィルタに相当する通過帯域特性を有しており、ピークを持ち、このピークより高周波側では、周波数が増大するにつれてＨＰＦ７５の減衰率は大きくなっている。そして、ＨＰＦ７５は、このピークの周波数及びＱの値を、制御部７２から供給される情報が示す値に調整する。Ｑの値が大きいほど、ＨＰＦ７５の通過帯域特性のピークは急峻となる。
【００７１】
混合部７４がＨＰＦ７５に供給する信号の和成分及び差成分は、上述の通り、図４（ｂ）に示すような帯域を占める。一方、ＨＰＦ７５の通過帯域特性のピークの周波数ｆＰは、（ｆＩＮ−ｆＯＳＣ）を超えｆＩＮ未満である。従って、ＨＰＦ７５は、図４（ｃ）に示すように、混合部７４が供給する信号のうち、周波数がｆＰ以上でｆＩＮ＋ｆＯＳＣ以下である和成分を通過させ、その他の成分を実質的に遮断する。ただし、上述の通り、ＨＰＦ７５は、通過帯域特性のピークより高周波側では周波数が増大するにつれ減衰率が大きくなっているので、ＨＰＦ７５を通過する和成分も、周波数が高い成分ほど減衰が大きくなる。
【００７２】
利得調整部７６は、ＨＰＦ７５から供給される信号を増幅して加算部７７に供給する。利得調整部７６の利得は、加算部７７が生成する後述の出力信号のスペクトルの包絡線が、周波数ｆＩＮの近傍で滑らかになるような値に設定される。この値は、例えば、実験などに基づいて設定される。
【００７３】
加算部７７は、遅延部７１から供給される遅延された信号と利得調整部７６から供給される信号との和を表す信号を生成して出力する。
【００７４】
出力信号は、図４（ｄ）に示すように、入力信号に相当する成分と、追加された成分とからなっている。そして、追加された成分は、入力信号のうち周波数が所定値以上である成分を、当該所定値と入力音声信号の占有帯域の上限の周波数の差に相当する量だけ高周波側に周波数変換することで得られている。
【００７５】
入力音声信号が帯域を制限された信号である場合、元の音声信号から除去された成分は、元の音声信号のうち１０キロヘルツ以上の成分の高調波成分より構成されている可能性が高い。従って、入力音声信号が帯域を制限された信号である場合、出力音声信号は、帯域が制限される前の元の音声信号に近いものとなる。
【００７６】
また、出力音声信号のうち入力音声信号に追加された成分は、ＨＰＦ７５の通過帯域特性のピークより高周波側の成分であり、周波数が高い成分ほど大きな減衰を受けている。このため、出力音声信号のスペクトルは、周波数が高い成分ほど強度が小さくなるような、音声の典型的なスペクトルに近い自然な分布を示す。
【００７７】
また、局部発振信号の周波数やＨＰＦ７５の通過帯域特性は、制御情報が直接又は間接的に表している入力信号の占有帯域幅に従って変化するので、さまざまな占有帯域幅を有する入力信号に適切な音場の補間を行うことができる。
【００７８】
また、制御情報に含まれるジャンル情報に従って、ＨＰＦ７５のＱの値を変化させることにより、出力信号のうち入力音声信号に追加される高域成分の包絡線の形状が変化する。これを利用して、音楽のジャンルに適したスペクトル分布が与えられる。具体的には、制御部７２は、シンバル等、高音を発する音源が多用されるロックの場合はＱの値を低くして高域成分が減衰せず多く残るようにし、そのような音源が多用されないクラシックの場合はＱの値を高くして高域成分を大きく減衰させる。尚、上述の処理によって特定された占有帯域の上限の周波数の値が２２ｋＨｚを示している場合など、補間信号を付加する必要のない符号化信号が入力された場合には、上述の補間処理は実行されないように制御される。当該制御は、制御部７２が、受信した制御情報に基づいて行う。尚、補間処理を行わない場合には、ＤＩＲ１３から入力されるＰＣＭ信号のうち、遅延部７１を経由する信号経路のみを有効とし、混合部７４を経由する経路を実質的に遮断するなどすればよい。補間を行わない信号としては、例えばＭＰ３形式の符号化形式を採用し、ビットレート２５６ｋｂｐｓで符号化されている信号が相当する。もちろん、これ以外にも種々の符号化形式とビットレートの組み合わせが存在するので、それぞれに対応して補間処理を行うか否かが決定される。補間処理を行うか否かの判断基準は適宜選択されれば良いが、目安として、２０ｋＨｚ以上の周波数帯域に音声信号が存在する場合には補間処理を行わないなどとすればよい。
【００７９】
なお、制御情報は、再生中のオーディオデータの符号化方式に応じて、占有帯域の上限の周波数の値を直接示すものであってもよい。
【００８０】
以上では、理解を容易にするため、信号処理の内容を、ＤＳＰが実現する機能に基づいて説明したが、実際には、以下に説明する所定のプログラムに従って、ディジタルデータを順次処理することにより実現される。
【００８１】
まず、ＤＩＲ１３から入された信号は、順次バッファに格納される。そして、システムマイコン１１からロードした制御情報に基づき、局部発振信号の周波数と、後述するステップＳ５でのフィルタリングで得るべき通過帯域特性とを決定する（ステップＳ１）。この時点で、制御情報から音声信号に含まれる上限周波数が特定できるので、以後の補間処理を行うか否かが決定される。高域まで音声信号が存在する補間を行う必要のない音声信号の場合には、以下の補間処理は行わない。
【００８２】
入力データのうちから１サンプル分を取得する（ステップＳ２）。また、ステップＳ１で決定した周波数を有する局部発振信号の１サンプル分のデータを生成する（ステップＳ３）。なお、ステップＳ２では、まだステップＳ２で取得していないもののうち先頭の１サンプル分を取得し、また、ステップＳ３では、ステップＳ３で最後に生成したデータより１サンプル分位相が遅れたデータ（ただし、初回のステップＳ３の処理では任意の初期位相を有するデータ）を生成する。
【００８３】
次に、ステップＳ２で取得したデータの値とステップＳ３で生成した局部発振信号のサンプルの値との積を計算し（ステップＳ４）、得られた積をフィルタリングする（ステップＳ５）。
【００８４】
そして、ステップＳ２で取得したデータの値とステップＳ５でのフィルタリングの結果得られた値とを加算し（ステップＳ６）、加算結果を示すデータを出力し（ステップＳ７）、処理をステップＳ２に戻す。
【００８５】
このような処理により、高域信号付加部６１からは、ＰＣ１８或いはメモリカード２０に格納されている符号化オーディオデータには欠落している高帯域成分が補完された信号が出力される。
【００８６】
オーディオＤＳＰ１４のリスニングモード処理部６２は、システムマイコン１１によって指定されたリスニングモード（モノラル、ステレオ、サラウンド等）に応じて、入力オーディオ信号を処理し、アンプ部１５を介してスピーカ部１６から放音する。
【００８７】
このような構成とすれば、クライアント制御ＩＣ１２で取得した再生対象のオーディオ信号の符号化・圧縮方法を特定可能な制御情報を表示用のテキスト情報等と共にシステムマイコン１１に伝達し、システムマイコン１１から他の制御情報（リスニングモードを指定する情報）等を指定するためのルートを介してオーディオＤＳＰ１４に伝達し、オーディオＤＳＰ１４で高音域の補完処理を行うことができる。これにより、処理負担を分散させつつ、必要な制御情報を伝達することが可能となる。
【００８８】
尚、本発明は上記実施の形態で示したものに限定されず、様々な変形及び応用が可能である。例えば、高音域の補完の手法自体は任意である。また、制御情報の種類や内容も任意である。
【００８９】
また、コンテンツを供給するソースの種類も、ＰＣ１８（ＨＤＤ）やメモリカード２０に限定されず、例えば、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc)や、ＣＤ(Compact Disc) 等でもよい。この場合、例えば、ソースから出力信号は、デコードが必要な場合にはクライアント制御ＩＣ１２に供給され、デコード済みの場合には、ＤＩＲ１３に供給され、ＤＩＲ１３で任意の入力が選択される。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施の形態に係るＡＶシステムの構成図である。
【図２】図１に示すＡＶシステムのうち音場補完の処理に関連する部分の構成を詳細に示すブロック図である。
【図３】オーディオＤＳＰの音場補完部分の機能を示すブロック図である。
【図４】音場補完処理を説明するためのスペクトル図である。
【図５】図３に示すハイパスフィルタの通過帯域特性の一例のグラフである。
【図６】図３に示す音場補完処理のフローチャートである。
【図７】従来のＡＶシステムの構成図である。
【符号の説明】
【００９１】
１ ＡＶ装置
１１ システムマイコン
１２ クライアント制御ＩＣ
１３ ＤＩＲ
１４ オーディオＤＳＰ
１５ アンプ部
１６ スピーカ部
１７ キー制御部
１８ ＰＣ
１９ ルータ
２０ メモリカード
２１ スロット
２２ ＬＡＮ
２３ ＬＡＮコントローラ
２４ 表示部
２５ 表示制御マイコン
２６ ＬＡＮケーブル接続端子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーディオ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
音楽等の音声を表す音声データを、インターネット等のネットワークを介して配信したり、ＭＤ（Ｍｉｎｉ Ｄｉｓｋ）等の記録媒体に記録して利用することが、近年盛んになっている。ネットワークで配信されたり記録媒体に記録されたりする音声データは、帯域が過度に広くなることによるデータ量の増大や占有帯域幅の広がりを避けるため、一般に、供給する対象の音楽等のうち一定の周波数以上の成分を除去されている。
【０００３】
例えば、ＭＰ３（ＭＰＥＧ１ ａｕｄｉｏ ｌａｙｅｒ ３）形式の音声データでは、約１６キロヘルツ以上の周波数成分が除去されている。また、ＡＴＲＡＣ３（Ａｄａｐｔｉｖｅ ＴＲａｎｓｆｏｒｍ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｃｏｄｉｎｇ ３）形式の音声データでは、約１４キロヘルツ以上の周波数成分が除去されている。その他、ＷＭＡやＯＧＧ Ｖｏｒｂｉｓ等が一般的に知られているが、これらの圧縮方式によっても、モードやビットレートに応じて欠落する周波数帯域が発生してしまう場合がある。
【０００４】
このように、一定値以上の周波数成分が除去された音楽等は通常、オリジナルの音楽等に比べて音質が劣化している。そこで、除去された周波数成分に代わる信号を加算することが考えられる。このための手法としては、特許文献１に開示されている手法がある。
【０００５】
特許文献１に開示されている手法は、ＰＣＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｃｏｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）ディジタルオーディオ信号をローパスフィルタに通して得られる出力オーディオ信号を、当該出力信号の絶対値成分を含む信号を乗算することにより歪みを生じさせる、という手法である。
【特許文献１】特開平７−９３９００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、音楽を表す音声信号は一般に、電子楽器や人間の声（ヴォーカル）の高調波によって、１０キロヘルツ以上の成分が、周波数が高くなるにつれて減衰しつつ数百ヘルツ程度（１００ヘルツ以上１キロヘルツ未満）の間隔で並ぶピークを多数含んだスペクトル分布をもつようになる。また、電話回線を介して伝送される音声を表す音声信号の場合は一般に、４キロヘルツ以上の成分が、同様の特徴を有するスペクトル分布を示すようになる。
【０００７】
このため、出力オーディオ信号の低域成分の波形を絶対値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特許文献１のオーディオ信号再生装置では、原音に近いスペクトルを有する信号を得ることができない。
【０００８】
また、このような除去された周波数成分に代わる信号を再生対象の信号に加算する手法は、様々なソースを利用できるオーディオシステムには適用できないという問題がある。
【０００９】
この点を図７を参照して説明する。
図７は、従来のオーディオシステムの構成を示す。図７において、コンテンツ記憶部３３は、様々な規格で符号化・圧縮されたオーディオデータを記憶し、任意のオーディオデータをデコーダ３２に提供する。デコーダ３２は、符号化されたオーディオデータをデコードして、アンプ部３１に供給する。
【００１０】
このような構成において、デコーダ３２で高周波成分を付加することは、機能的には可能であるが、デコード処理と高周波成分を付加する処理とが全てデコーダ３２の負荷となり、多大な処理能力が必要となる。
【００１１】
一方、アンプ部３１で高周波成分を付加することも論理的には可能である。しかし、アンプ部３１には、デコード済みのＰＣＭデータが供給されるため、オリジナルの信号がどの方式で圧縮された信号であるのか、或いは、欠落している周波数成分がどの周波数範囲であるのか、といったことがわからないため、適切な機能制御ができない。特に、圧縮形式によって音声信号が欠落している周波数帯域は異なり、また、同じ圧縮形式で圧縮符号化された音声信号であっても、圧縮時のビットレートによって、欠落している周波数成分の帯域が変化してしまう。従って、単に圧縮符号化された音声信号に補間処理を施すとしてしまうと、かえって音質の劣化を招いてしまう場合がある。つまり、被補間帯域に補間用信号を付加しようとした場合、圧縮形式若しくはビットレートによっては、被補間帯域とした周波数帯域に音声信号が存在する可能性があり、ここに補間信号を付加してしまうと音質が劣化してしまう。例えば、ＭＰ３形式で音声信号を圧縮符号化する場合、１２８ｋｂｐｓで符号化すると音声信号が存在する周波数帯域の上限は１６ｋＨｚ程度になるが、２５６ｋｂｐｓで符号化した場合には２２ｋＨｚ程度まで音声信号が存在する。従って、２５６ｋＨｚで符号化されているＭＰ３形式の音声信号に対して上述したような補間信号を付加してしまうと、かえって音質が劣化してしまうという問題があった。
【００１２】
本発明は、上記実状に鑑みて為されたものであり、符号化或いは圧縮の過程で一部の周波数帯域の信号が欠損したオーディオ信号を自然な音場で再生することが可能なオーディオ装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、様々なソースからのオーディオ信号を無理なく再生処理し且つ圧縮の過程で欠損した周波数帯域の信号を補完して再生することが可能なオーディオ装置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】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るオーディオ装置は、
符号化されたオーディオデータをデコードして出力すると共に該オーディオデータに関する情報を取得するデコード手段と、デコードされたオーディオデータを処理してオーディオ信号を再生する再生手段と、前記デコード手段からオーディオデータに関する情報を受信して表示用に出力すると共に入力指示に基づいて前記再生手段の動作を制御する制御手段と、を備えるオーディオシステムにおいて、
前記デコード手段は、前記オーディオデータの符号化方式に対応する情報を前記制御手段に供給し、
前記制御手段は前記デコード手段からの符号化方式に対応する情報に対応する情報を前記再生手段に供給し、
前記再生手段は、前記制御手段からの情報に基づいて、前記符号化方式において欠落する周波数帯域の信号を補完する音場補完処理を実行する補完手段を備える、
ことを特徴とする。
【００１４】
前記デコード手段と前記制御手段と前記再生手段とのいずれかは、前記符号化方式に対応する音場補完処理の制御パラメータを求める手段を備え、
前記再生手段は、制御パラメータに従って、前記符号化方式に対応して周波数帯域の信号を補完する音場補完処理を実行する補完手段を備える。
【００１５】
信号の伝達形式自体は任意である、例えば、デコード手段が符号化方式に対応する制御パラメータを求め、これを制御手段を介して再生装置に送信してもよい。また、デコード手段が符号化方式を特定する情報を制御部に伝え、制御部が制御パラメータを求めてこれを再生装置に通知してもよい。
また、デコード手段が符号化方式を特定する情報（例えば、ファイル形式や拡張子及び／又はビットレート）を制御部に伝え、制御部がそれをそのまま或いは他の信号形態で再生装置に通知してもよい。
さらに、デコード手段が符号化方式を特定する情報（例えば、ファイル形式や拡張子及び／又はビットレート）を制御部に伝え、制御部が欠落している周波数を特定する情報に変換し、再生部がそれを動作パラメータに変化してもよい。
【００１６】
前記補間手段は、
スペクトルを補間される対象である音声を表す被補間信号を周波数変換することにより補間用信号を生成する周波数変換部と、
前記補間用信号のうち、前記被補間信号が占める第１の帯域より高周波側の第２の帯域内の成分を抽出するフィルタと、
前記被補間用信号と前記フィルタが抽出した成分との和を表す出力信号を生成する加算部と、
を備えることが好ましい。
【００１７】
前記符号化方式に対応する情報は、ファイル形式及び／又はビットレートを含んでいることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
上記構成によれば、デコード手段でデコード処理を再生手段で音場付加処理を実行させることができ、処理負担を分散できる。また、デコード手段と制御手段、制御手段と再生手段、という本来必要な情報伝達のルートで音場補完に必要な情報を伝達できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態に係るオーディオ装置を備えたＡＶ装置について説明する。
【００２０】
本発明の実施の形態に係るコンテンツ再生システムは、図１に示すように、システムマイコン１１と、クライアント制御ＩＣ(Integrated Circuit)１２と、ＤＩＲ（Digital Interface Receiver）１３と、オーディオＤＳＰ（Digital Signal Processor）１４と、アンプ部１５と、スピーカ部１６と、キー制御部１７と、ＰＣ（Personal Computer）１８と、ルータ１９と、メモリカード２０と、スロット２１と、ＬＡＮ（Local Area Network）２２と、ＬＡＮコントローラ２３と、表示部２４と、表示制御マイコン２５と、ＬＡＮケーブル接続端子２６と、から構成される。
【００２１】
上記構成のうち、システムマイコン１１と、クライアント制御ＩＣ１２と、ＤＩＲ１３と、オーディオＤＳＰ１４と、アンプ部１５と、キー制御部１７と、スロット２１と、ＬＡＮコントローラ２３と、表示部２４と、表示制御マイコン２５と、ＬＡＮケーブル接続端子２６と、は、ＡＶ装置１に配置されている。
【００２２】
システムマイコン１１は、ＡＶシステム全体及びＡＶ機器１の全体の動作を制御するものであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備える。
【００２３】
クライアント制御ＩＣ１２は、ＰＣ１８やメモリカード２０から供給されたデジタルのオーディオデータのファイル名を判別し、例えば、その拡張子及びビットレートを判別することにより、そのディジタルデータの符号化方法を判別し、判別した符号化方法に対応するデコード方式でこれをＰＣＭデータにデコードして、ＤＩＲ１３に供給する。
【００２４】
クライアント制御ＩＣ１２は、図２に示すように、ＬＡＮを介したＰＣ１８とメモリカード２０との一方をコンテンツのソースとして選択すると共に選択したソースとの通信処理を行うセレクタ部５１と、セレクタ部５１から供給される符号化データをデコードしてＰＣＭ信号化するデコード部５２と、システム制御部５３とを備える。
【００２５】
また、システム制御部５３は、セレクタ部５１を介してソースから供給されるオーディオデータの符号化方式をファイル名の拡張子などから判別し、デコード部５２にデコード方式を指定する。
【００２６】
システム制御部５３は、システムマイコン１１との間で通信を行って、システムマイコン１１からの指示に従って、セレクタ部５１を切り換える。また、システム制御部５３は、オーディオデータに付随する属性情報（ファイル形式、サンプリング周波数など）やテキスト情報（ファイル名、演奏時間、演奏者、等）を、システムマイコン１１に送信する。
【００２７】
ＤＩＲ１３は、クライアント制御ＩＣ１２から供給されたＰＣＭデータをオーディオＤＳＰ１４に供給する。
【００２８】
オーディオＤＳＰ１４は、図２に示すように、機能的に、高域信号付加部６１とリスニングモード処理部６２とを備える。
【００２９】
高域信号付加部６１は、ＰＣ１８又はメモリカード２０に格納されている楽曲データが高帯域周波数部分が除去された形式である場合、元の信号に高帯域周波数成分を付加して出力する。
高域信号付加部６１の、機能構成は、ＰＣ１８又はメモリカード２０に格納されている楽曲データが高帯域周波数部分が除去された形式である場合、元の信号に広帯域周波数成分を付加して出力する。
高域信号付加部６１は、機能的に、遅延部７１と、制御部７２と、局部発振部７３と、混合部７４と、ＨＰＦ（ハイパスフィルタ）７５と、利得調整部７６と、加算部７７とより構成されている。高域信号付加部６１の動作については後述する。
【００３０】
リスニングモード処理部６２は、高域信号付加部６１の出力する信号を処理して、モノラル、ステレオ、サラウンドなどのリスニングモードに対応する信号処理を行い、アンプ部１５に出力する。
【００３１】
アンプ部１５は、図示せぬＤ／Ａコンバータやアナログ増幅器を備え、オーディオＤＳＰ１４から入力されたデータをＤ／Ａ変換によりアナログ信号に変換して増幅し、増幅した信号をスピーカ部１６に供給する。
【００３２】
スピーカ部１６は、アンプ部１５から供給された音声信号を空気振動に変換して、音声を出力する。
【００３３】
キー制御部１７は、リモートコントローラ等の操作入力キーを用いたユーザの操作入力を受け付け、入力された信号に対応するデータをシステムマイコン１１に供給する。
【００３４】
ＰＣ１８は、ハードディスク装置等の記憶装置を備え、クライアント制御ＩＣ１２からの要求に応じて、記憶装置内に記憶されたコンテンツデータを、ルータ１９およびＬＡＮ２２を介してクライアント制御ＩＣ１２に供給する。
【００３５】
ルータ１９は、ＰＣ１８とクライアント制御ＩＣ１２との間のＬＡＮ２２を介したデータの授受を中継するための装置である。
【００３６】
メモリカード２０は、フラッシュメモリ等の不揮発性半導体メモリを内蔵する記録媒体である。メモリカード２０は、クライアント制御ＩＣ１２に接続されたスロット２１に挿入され、メモリカード２０自身内部に記録されたコンテンツデータをスロット２１を介してクライアント制御ＩＣ１２に供給する。
【００３７】
スロット２１は、メモリカード２０の挿入口であり、クライアント制御ＩＣ１２に接続されている。スロット２１は、メモリカード２０に記録されたコンテンツデータを読み取って、クライアント制御ＩＣ１２に供給する。
【００３８】
ＬＡＮ２２は、Ethernet（登録商標）等から構成され、クライアント制御ＩＣ１２とＰＣ１８との間のデータの授受を媒介する。
【００３９】
ＬＡＮコントローラ２３は、クライアント制御ＩＣ１２とＰＣ１８との間のＬＡＮ２２を介したデータの授受を制御するためのネットワーク制御装置であり、クライアント制御ＩＣ１２に接続されている。
【００４０】
表示部２４は、例えば、このコンテンツ再生装置の正面パネルなどに配置され、液晶表示パネルや蛍光表示管などから構成され、表示制御マイコン２５から供給される表示用データに従って、ＡＶ機器１の動作状況等を示すメッセージ等を表示する。
【００４１】
表示制御マイコン２５は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、システムマイコン１１の制御下に、表示部２４に表示される表示内容を制御する。
【００４２】
ＬＡＮケーブル接続端子２６は、ＬＡＮ２２とＬＡＮコントローラ２３とを接続する。
【００４３】
次に、上記構成のオーディオシステムの動作を説明する。
システムマイコン１１は、キー制御部１７からの指示に応じて、クライアント制御ＩＣ１２に、ＬＡＮ２２とＬＡＮコントローラ２３とを介してＰＣ１８から供給されるオーディオデータと、スロット２１とを介してメモリカード２０から供給されるオーディオデータのいずれを選択するかを指示する。
【００４４】
クライアント制御ＩＣ１２のシステム制御部５３は、指示に従って、セレクタ部５１に、ＬＡＮ２２とＬＡＮコントローラ２３とを介してＰＣ１８から供給されるオーディオデータと、スロット２１とを介してメモリカード２０から供給されるオーディオデータの一方を選択させる。
【００４５】
クライアント制御ＩＣ１２のシステム制御部５３は、選択したソースから供給されるファイル名等の属性情報をシステムマイコン１１に送信する。システムマイコン１１は、表示制御マイコン２５にこれらの情報を提供する。表示制御マイコン２５は、表示部２４にこれらの情報を適宜表示する。
【００４６】
続いて、キー制御部１７より再生（ＰＬＡＹ）が指示されると、システムマイコン１１は、システム制御部５３に再生を指示する。
【００４７】
システム制御部５３は、指示に従って、選択されているソースの選択されているファイルからデータを読み出す。
このファイルのデータは、所定の符号化方式で符号化或いは圧縮符号化されたオーディオデータと、ファイル形式、サンプリング周波数、ビットレートなどを特定する制御情報と、ファイル名、アルバム名、プレーヤ名、演奏時間、等のテキスト情報とを有する。
【００４８】
システム制御部５３は、制御情報、例えば、ファイル名の拡張子及びビットレートから、ファイルの符号化方式或いは圧縮形式を判別し、デコード用ＤＳＰ５２にデコード方式を指定する。
デコード部５２は、セレクタ５１から供給されるオーディオデータをデコードして、ＰＣＭ信号に変換し、ＤＩＲ１３を介して、オーディオＤＳＰ１４に供給する。
【００４９】
また、システム制御部５３は、再生中のオーディオデータの制御情報とテキスト情報と、をシステムマイコン１１に提供する。システムマイコン１１は、テキスト情報を表示制御マイコン２５に提供し、表示部２４に曲名、等を表示させる。
【００５０】
システムマイコン１１は、オーディオＤＳＰ１４の高域信号付加部６１に制御情報を通知する。
高域信号付加部６１は、その制御情報に従って、ソースに格納されている符号化・圧縮されているオーディオデータに欠落している高音域の信号を生成して、ソースから再生されたオーディオ信号に付加し、より自然な音場を生成する。
【００５１】
一般に、圧縮符号化された音声信号に基づく入力ＰＣＭデータが表すオーディオ信号は、例えば図４（ａ）にスペクトル分布の概略を示すように、元の音声のうち、周波数が一定値以上である成分が除去されたものに相当するスペクトル分布を有している。
【００５２】
ＤＩＲ１３から入力するＰＣＭデータが表すオーディオ信号の占有帯域の上限を示すこの一定値（図４（ａ）で「ｆＩＮ」として示す値）は、例えば、入力音声データがＭＰ３形式でビットレートが１２８ｋｂｐｓのデータからなっている場合は約１６キロヘルツであり、また、ＡＴＲＡＣ３形式のデータからなっている場合は、約１４キロヘルツである。
【００５３】
ＤＩＲ１３からのＰＣＭデータは、遅延部７１及び混合部７４に供給され、システムマイコン１１からの制御用データは制御部７２に供給される。
【００５４】
遅延部７１は、ＰＣＭデータが供給されると、これを遅延させて加算部７７に供給する。
【００５５】
遅延部７１の遅延時間は、混合部７４に供給された信号が混合部７４、ＨＰＦ７５及び利得調整部７６での処理を経て加算部７７に供給されるまでに経過する時間の長さに等しい。また、遅延部７１から加算部７７に供給される遅延された信号（ＰＣＭデータが表現するアナログ信号）の位相と、利得調整部７６から加算部７７に供給される信号（ＰＣＭデータが表現するアナログ信号）の位相とは、加算部７７に同時に供給されるもの同士の間では、実質的に同相であるものとする。
【００５６】
制御部７２は、ファイル形式及び／又はビットレート情報からなる制御情報に基づいて、局部発振部７３が発生する局部発振信号の周波数を決定し、決定した周波数を示す情報を局部発振部７３に供給する。また、制御部７２は、制御情報に基づき、ＨＰＦ７５の通過帯域特性を決定し、決定した通過帯域特性を示す情報を、ＨＰＦ７５に供給する。
【００５７】
制御部７２は、具体的には、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ／Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の不揮発性メモリを更に備え、この不揮発性メモリが、帯域幅テーブルと、Ｑ値テーブルとを予め記憶する。
【００５８】
帯域幅テーブルは、入力音声信号の占有帯域の上限の値を、符号化方式或いは圧縮方式のそれぞれについて示しているデータを格納するテーブルである。Ｑ値テーブルは、ＨＰＦ７５のＱの値を、入力音声データが表す音楽のジャンル毎に指定するデータを格納するテーブルである。Ｑの値は、１程度から７程度までの範囲とする。
【００５９】
そして、制御部７２は、具体的には、以下（１）〜（４）として述べる処理を行う。
【００６０】
（１） まず、制御部７２は、制御情報が示す形式のオーディオデータの占有帯域の上限の値を、帯域幅テーブルを検索することにより特定する。
【００６１】
（２） 次に、制御部７２は、以下（ａ）及び（ｂ）として示す条件に合致するように、ＨＰＦ７５の通過帯域と、局部発振信号の周波数とを決定する。すなわち、図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように、
（ａ） 局部発振信号の周波数ｆＯＳＣが、入力音声信号の占有帯域の上限の周波数ｆＩＮより低く、
（ｂ） ＨＰＦ７５の利得のピークの周波数ｆＰが、上述の周波数ｆＩＮより低く、且つ、周波数（ｆＩＮ−ｆＯＳＣ）より高い、
という関係が成り立つように、ＨＰＦ７５の通過帯域と、局部発振信号の周波数とを決定する。すなわち、ｆＩＮ、ｆＯＳＣ及びｆＰの各値の間には、次式の関係がある。
ｆＯＳＣ ＜ｆＩＮ
（ｆＩＮ −ｆＯＳＣ）＜ｆＰ ＜ｆＩＮ
【００６２】
ただし、音楽を表す信号は一般に、１０キロヘルツ以上の成分が、周波数が高くなるにつれて減衰しつつ数百ヘルツ程度の間隔で並ぶピークを多数含んだスペクトル分布を有する、という特徴を持つ。
【００６３】
このため、後述の処理によりこのような特徴のある成分を入力音声信号に追加して出力音声信号を生成するためには、図４（ｂ）に示すように、オーディオ信号のうち周波数が約１０キロヘルツ以上の成分（あるいは、１０キロヘルツ以上でなくとも、当該特徴のある成分）が、混合部７４の処理によって、周波数ｆＩＮ以上の帯域を占めるよう周波数変換されることが望ましい。このような周波数変換の結果を得るため、例えば、入力信号のうち当該特徴を有する部分が約１０キロヘルツ以上の周波数成分であれば、局部発振信号の周波数ｆＯＳＣは、（ｆＩＮ−１０ｋＨｚ）程度とされる。
【００６４】
（３） （２）の処理を行う一方、制御部７２は、制御情報が示す音楽のジャンルを検索キーとしてＱ値テーブルを検索することにより、ＨＰＦ７５がとるべきＱの値を決定する。
【００６５】
（４） そして、制御部７２は、上述の（ａ）の条件を満たすｆＯＳＣの値を示す情報を局部発振部７３に供給する。また、上述の（ｂ）の条件を満たすｆＰの値をＨＰＦ７５の通過帯域特性のピークの周波数として指定する情報、及び、上述の（３）の処理で決定したＱの値を指定する情報を、ＨＰＦ７５に供給する。
【００６６】
局部発振部７３は、制御部７２より局部発振信号の周波数を示す情報を供給されると、この情報が示す通りの周波数を有する局部発振信号を発生して混合部７４へと供給する。局部発振部７３は、例えば、ＩＩＲ（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）型のローパスフィルタより構成されている。ただし、このローパスフィルタのＱの値は実質上無限大に設定されているものとする。
【００６７】
局部発振部７３は、ほぼ正弦波である局部発振信号を生成する。
【００６８】
混合部７４は、遅延部７１に供給されたものと同一の信号を、遅延部７１と同時に供給される。そして、この信号と局部発振部７３が発生する局部発振信号とを混合することにより、入力音声信号と局部発振信号との積を表す信号を生成し、生成した信号をＨＰＦ７５に供給する。
【００６９】
混合部７４がＨＰＦ７５に供給する信号は、入力オーディオ信号の周波数と局部発振信号の周波数の和にあたる周波数を有する成分（和成分）、及び、入力音声信号と局部発振信号の周波数の差にあたる周波数を有する成分（差成分）を含んでいる。和成分のスペクトルは、図４（ｂ）に示すように、周波数ｆＯＳＣを下限とし周波数（ｆＩＮ＋ｆＯＳＣ）を上限とする帯域を占める。また、差成分のスペクトルは、図４（ｂ）に示すように、周波数（ｆＩＮ−ｆＯＳＣ）を上限とする帯域を占める。
【００７０】
ＨＰＦ７５は、混合部７４より供給された成分をフィルタリングして利得調整部７６に供給する。ＨＰＦ７５は、通過帯域特性の一例のグラフを図５に示すように、ＩＩＲ型のハイパスフィルタに相当する通過帯域特性を有しており、ピークを持ち、このピークより高周波側では、周波数が増大するにつれてＨＰＦ７５の減衰率は大きくなっている。そして、ＨＰＦ７５は、このピークの周波数及びＱの値を、制御部７２から供給される情報が示す値に調整する。Ｑの値が大きいほど、ＨＰＦ７５の通過帯域特性のピークは急峻となる。
【００７１】
混合部７４がＨＰＦ７５に供給する信号の和成分及び差成分は、上述の通り、図４（ｂ）に示すような帯域を占める。一方、ＨＰＦ７５の通過帯域特性のピークの周波数ｆＰは、（ｆＩＮ−ｆＯＳＣ）を超えｆＩＮ未満である。従って、ＨＰＦ７５は、図４（ｃ）に示すように、混合部７４が供給する信号のうち、周波数がｆＰ以上でｆＩＮ＋ｆＯＳＣ以下である和成分を通過させ、その他の成分を実質的に遮断する。ただし、上述の通り、ＨＰＦ７５は、通過帯域特性のピークより高周波側では周波数が増大するにつれ減衰率が大きくなっているので、ＨＰＦ７５を通過する和成分も、周波数が高い成分ほど減衰が大きくなる。
【００７２】
利得調整部７６は、ＨＰＦ７５から供給される信号を増幅して加算部７７に供給する。利得調整部７６の利得は、加算部７７が生成する後述の出力信号のスペクトルの包絡線が、周波数ｆＩＮの近傍で滑らかになるような値に設定される。この値は、例えば、実験などに基づいて設定される。
【００７３】
加算部７７は、遅延部７１から供給される遅延された信号と利得調整部７６から供給される信号との和を表す信号を生成して出力する。
【００７４】
出力信号は、図４（ｄ）に示すように、入力信号に相当する成分と、追加された成分とからなっている。そして、追加された成分は、入力信号のうち周波数が所定値以上である成分を、当該所定値と入力音声信号の占有帯域の上限の周波数の差に相当する量だけ高周波側に周波数変換することで得られている。
【００７５】
入力音声信号が帯域を制限された信号である場合、元の音声信号から除去された成分は、元の音声信号のうち１０キロヘルツ以上の成分の高調波成分より構成されている可能性が高い。従って、入力音声信号が帯域を制限された信号である場合、出力音声信号は、帯域が制限される前の元の音声信号に近いものとなる。
【００７６】
また、出力音声信号のうち入力音声信号に追加された成分は、ＨＰＦ７５の通過帯域特性のピークより高周波側の成分であり、周波数が高い成分ほど大きな減衰を受けている。このため、出力音声信号のスペクトルは、周波数が高い成分ほど強度が小さくなるような、音声の典型的なスペクトルに近い自然な分布を示す。
【００７７】
また、局部発振信号の周波数やＨＰＦ７５の通過帯域特性は、制御情報が直接又は間接的に表している入力信号の占有帯域幅に従って変化するので、さまざまな占有帯域幅を有する入力信号に適切な音場の補間を行うことができる。
【００７８】
また、制御情報に含まれるジャンル情報に従って、ＨＰＦ７５のＱの値を変化させることにより、出力信号のうち入力音声信号に追加される高域成分の包絡線の形状が変化する。これを利用して、音楽のジャンルに適したスペクトル分布が与えられる。具体的には、制御部７２は、シンバル等、高音を発する音源が多用されるロックの場合はＱの値を低くして高域成分が減衰せず多く残るようにし、そのような音源が多用されないクラシックの場合はＱの値を高くして高域成分を大きく減衰させる。尚、上述の処理によって特定された占有帯域の上限の周波数の値が２２ｋＨｚを示している場合など、補間信号を付加する必要のない符号化信号が入力された場合には、上述の補間処理は実行されないように制御される。当該制御は、制御部７２が、受信した制御情報に基づいて行う。尚、補間処理を行わない場合には、ＤＩＲ１３から入力されるＰＣＭ信号のうち、遅延部７１を経由する信号経路のみを有効とし、混合部７４を経由する経路を実質的に遮断するなどすればよい。補間を行わない信号としては、例えばＭＰ３形式の符号化形式を採用し、ビットレート２５６ｋｂｐｓで符号化されている信号が相当する。もちろん、これ以外にも種々の符号化形式とビットレートの組み合わせが存在するので、それぞれに対応して補間処理を行うか否かが決定される。補間処理を行うか否かの判断基準は適宜選択されれば良いが、目安として、２０ｋＨｚ以上の周波数帯域に音声信号が存在する場合には補間処理を行わないなどとすればよい。
【００７９】
なお、制御情報は、再生中のオーディオデータの符号化方式に応じて、占有帯域の上限の周波数の値を直接示すものであってもよい。
【００８０】
以上では、理解を容易にするため、信号処理の内容を、ＤＳＰが実現する機能に基づいて説明したが、実際には、以下に説明する所定のプログラムに従って、ディジタルデータを順次処理することにより実現される。
【００８１】
まず、ＤＩＲ１３から入された信号は、順次バッファに格納される。そして、システムマイコン１１からロードした制御情報に基づき、局部発振信号の周波数と、後述するステップＳ５でのフィルタリングで得るべき通過帯域特性とを決定する（ステップＳ１）。この時点で、制御情報から音声信号に含まれる上限周波数が特定できるので、以後の補間処理を行うか否かが決定される。高域まで音声信号が存在する補間を行う必要のない音声信号の場合には、以下の補間処理は行わない。
【００８２】
入力データのうちから１サンプル分を取得する（ステップＳ２）。また、ステップＳ１で決定した周波数を有する局部発振信号の１サンプル分のデータを生成する（ステップＳ３）。なお、ステップＳ２では、まだステップＳ２で取得していないもののうち先頭の１サンプル分を取得し、また、ステップＳ３では、ステップＳ３で最後に生成したデータより１サンプル分位相が遅れたデータ（ただし、初回のステップＳ３の処理では任意の初期位相を有するデータ）を生成する。
【００８３】
次に、ステップＳ２で取得したデータの値とステップＳ３で生成した局部発振信号のサンプルの値との積を計算し（ステップＳ４）、得られた積をフィルタリングする（ステップＳ５）。
【００８４】
そして、ステップＳ２で取得したデータの値とステップＳ５でのフィルタリングの結果得られた値とを加算し（ステップＳ６）、加算結果を示すデータを出力し（ステップＳ７）、処理をステップＳ２に戻す。
【００８５】
このような処理により、高域信号付加部６１からは、ＰＣ１８或いはメモリカード２０に格納されている符号化オーディオデータには欠落している高帯域成分が補完された信号が出力される。
【００８６】
オーディオＤＳＰ１４のリスニングモード処理部６２は、システムマイコン１１によって指定されたリスニングモード（モノラル、ステレオ、サラウンド等）に応じて、入力オーディオ信号を処理し、アンプ部１５を介してスピーカ部１６から放音する。
【００８７】
このような構成とすれば、クライアント制御ＩＣ１２で取得した再生対象のオーディオ信号の符号化・圧縮方法を特定可能な制御情報を表示用のテキスト情報等と共にシステムマイコン１１に伝達し、システムマイコン１１から他の制御情報（リスニングモードを指定する情報）等を指定するためのルートを介してオーディオＤＳＰ１４に伝達し、オーディオＤＳＰ１４で高音域の補完処理を行うことができる。これにより、処理負担を分散させつつ、必要な制御情報を伝達することが可能となる。
【００８８】
尚、本発明は上記実施の形態で示したものに限定されず、様々な変形及び応用が可能である。例えば、高音域の補完の手法自体は任意である。また、制御情報の種類や内容も任意である。
【００８９】
また、コンテンツを供給するソースの種類も、ＰＣ１８（ＨＤＤ）やメモリカード２０に限定されず、例えば、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc)や、ＣＤ(Compact Disc) 等でもよい。この場合、例えば、ソースから出力信号は、デコードが必要な場合にはクライアント制御ＩＣ１２に供給され、デコード済みの場合には、ＤＩＲ１３に供給され、ＤＩＲ１３で任意の入力が選択される。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施の形態に係るＡＶシステムの構成図である。
【図２】図１に示すＡＶシステムのうち音場補完の処理に関連する部分の構成を詳細に示すブロック図である。
【図３】オーディオＤＳＰの音場補完部分の機能を示すブロック図である。
【図４】音場補完処理を説明するためのスペクトル図である。
【図５】図３に示すハイパスフィルタの通過帯域特性の一例のグラフである。
【図６】図３に示す音場補完処理のフローチャートである。
【図７】従来のＡＶシステムの構成図である。
【符号の説明】
【００９１】
１ ＡＶ装置
１１ システムマイコン
１２ クライアント制御ＩＣ
１３ ＤＩＲ
１４ オーディオＤＳＰ
１５ アンプ部
１６ スピーカ部
１７ キー制御部
１８ ＰＣ
１９ ルータ
２０ メモリカード
２１ スロット
２２ ＬＡＮ
２３ ＬＡＮコントローラ
２４ 表示部
２５ 表示制御マイコン
２６ ＬＡＮケーブル接続端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
符号化されたオーディオデータをデコードして出力すると共に該オーディオデータに関する情報を取得するデコード手段と、デコードされたオーディオデータを処理してオーディオ信号を再生する再生手段と、前記デコード手段からオーディオデータに関する情報を受信して前記再生手段の動作を制御する制御手段と、を備えるオーディオ装置であって、
前記デコード手段は、前記オーディオデータの符号化方式に対応する情報を前記制御手段に供給し、
前記制御手段は前記デコード手段からの符号化方式に対応する情報に対応する情報を前記再生手段に供給し、
前記再生手段は、前記制御手段からの情報に基づいて、前記符号化方式において欠落する周波数帯域の信号を補完する音場補完処理を実行する補完手段を備える、
ことを特徴とするオーディオ装置。
【請求項２】
前記デコード手段と前記制御手段と前記再生手段とのいずれかは、前記符号化方式に対応する音場補完処理の制御パラメータを求める手段を備え、
前記再生手段は、制御パラメータに従って、前記符号化方式に対応して周波数帯域の信号を補完する音場補完処理を実行する補完手段を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のオーディオ装置。
【請求項３】
前記補間手段は、
スペクトルを補間される対象である音声を表す被補間信号を周波数変換することにより補間用信号を生成する周波数変換部と、
前記補間用信号のうち、前記被補間信号が占める第１の帯域より高周波側の第２の帯域内の成分を抽出するフィルタと、
前記被補間用信号と前記フィルタが抽出した成分との和を表す出力信号を生成する加算部と、
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のオーディオ装置。
【請求項４】
前記符号化方式に対応する情報は、ファイル形式及び／又はビットレートを含んでいる、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のオーディオ装置。
【請求項１】
符号化されたオーディオデータをデコードして出力すると共に該オーディオデータに関する情報を取得するデコード手段と、デコードされたオーディオデータを処理してオーディオ信号を再生する再生手段と、前記デコード手段からオーディオデータに関する情報を受信して前記再生手段の動作を制御する制御手段と、を備えるオーディオ装置であって、
前記デコード手段は、前記オーディオデータの符号化方式に対応する情報を前記制御手段に供給し、
前記制御手段は前記デコード手段からの符号化方式に対応する情報に対応する情報を前記再生手段に供給し、
前記再生手段は、前記制御手段からの情報に基づいて、前記符号化方式において欠落する周波数帯域の信号を補完する音場補完処理を実行する補完手段を備える、
ことを特徴とするオーディオ装置。
【請求項２】
前記デコード手段と前記制御手段と前記再生手段とのいずれかは、前記符号化方式に対応する音場補完処理の制御パラメータを求める手段を備え、
前記再生手段は、制御パラメータに従って、前記符号化方式に対応して周波数帯域の信号を補完する音場補完処理を実行する補完手段を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のオーディオ装置。
【請求項３】
前記補間手段は、
スペクトルを補間される対象である音声を表す被補間信号を周波数変換することにより補間用信号を生成する周波数変換部と、
前記補間用信号のうち、前記被補間信号が占める第１の帯域より高周波側の第２の帯域内の成分を抽出するフィルタと、
前記被補間用信号と前記フィルタが抽出した成分との和を表す出力信号を生成する加算部と、
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のオーディオ装置。
【請求項４】
前記符号化方式に対応する情報は、ファイル形式及び／又はビットレートを含んでいる、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のオーディオ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−６４８８４（Ｐ２００６−６４８８４Ａ）
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２４５９３４（Ｐ２００４−２４５９３４）
【出願日】平成１６年８月２５日（２００４．８．２５）
【出願人】（０００００３５９５）株式会社ケンウッド (1,981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月２５日（２００４．８．２５）
【出願人】（０００００３５９５）株式会社ケンウッド (1,981)
【Ｆターム（参考）】
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