JP4760278B2 - 補間装置、オーディオ再生装置、補間方法および補間プログラム - Google Patents

Description

本発明は、補間装置、オーディオ再生装置、補間方法および補間プログラムに関する。

特許文献１は、オーディオ信号再生装置を開示する。このオーディオ信号再生装置では、高域音信号発生手段が、高域音信号を発生し、信号重畳手段が、Ｄ／Ａ変換手段から出力されるアナログオーディオ信号に、この高域音信号を重畳する。高域音信号発生手段が生成する高域音信号は、アナログオーディオ信号のカットオフ周波数を越える周波数成分を有するものであり、ゆらぎ成分を有することもある。

特開平２−６８７７３号公報（特許請求の範囲、発明の詳細な説明など）

音楽などのデジタル記録および再生は、一般化している。音楽などをデジタル記録する場合、音楽の波形信号をサンプリング周波数でサンプリングし、サンプリングにより得られる量子化ビットのデータを記録することになる。

音楽などのデジタル記録には、ＣＤ−ＤＡ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｕｄｉｏ）が用いられてきた。ＣＤ−ＤＡでは、サンプリング周波数は、４４．１ｋＨｚであり、量子化ビットは１６ビットである。人が聞き取れる音の周波数は、２０ｋＨｚ程度であると言われている。サンプリング周波数を４４．１ｋＨｚとすることで、ＣＤ−ＤＡでは、約２２ｋＨｚの周波数成分までをデジタル化することができる。人が聞き取れる音の周波数帯（たとえば０〜２０ｋＨｚ）をカバーすることができる。

しかしながら、このように人の聞き取ることができると言われている音域をカバーする音質であったとしても、ＣＤ−ＤＡの再生音に違和感を訴えることがある。人によっては、音のツヤが無いとか、音がこもっているとかなどと、再生音に違和感を訴えることがある。特に、クラシックやオーケストラなどの多くのアコースティック楽器を用いた楽曲を聞く人に、再生音に違和感を訴える人が多いように見受けられる。

近年、新たな音楽のデジタル記録方式が提案され、実用化されている。たとえば、ＳＡＣＤ（スーパーオーディオＣＤ）である。ＳＡＣＤでは、ＤＳＤ（ダイレクト・ストリーム・デジタル）信号を記録再生する。ＤＳＤ信号のサンプリング周波数は、２８２２．４ｋＨｚである。これにより、約８０〜１００ｋＨｚ程度までの音の周波数成分をデジタル化することができる。

このように次世代のデジタル記録方式が出現し、音楽のデジタル記録方式の世代交代が図られた場合、従来のＣＤ−ＤＡで記録された楽曲は、音質が悪いデータとなり、その利用価値が低下してしまう可能性が生じている。

そこで、特許文献１に記載される技術を利用して、従来のＣＤ−ＤＡで記録された楽曲の高音質化を図ることが考えられる。しかしながら、特許文献１では、オーバサンプリングデジタルローパスフィルタの出力オーディオ信号に、それと関連が無い高域音信号を重畳している。この高周波成分は、高域音信号発生手段により生成されるものであり、出力オーディオ信号からすれば、ノイズ的な音質である。そして、原信号に、このノイズ的な高周波成分を高周波成分として加えたとしても、その音質が向上するとはいえない。

本発明は、高周波帯域に楽器などの倍音成分を好適に補間し、これにより音質を向上することができる補間装置、オーディオ再生装置、補間方法および補間プログラムを得ることを目的とする。

本発明に係る補間装置は、可聴帯域の周波数成分を有する入力オーディオ波形データが入力され、このオーディオ波形データのサンプリング周波数を上げるアップサンプラと、アップサンプラによりアップサンプリングされたオーディオ波形データから、少なくとも入力オーディオ波形データの周波数成分の範囲内についての、所定周波数帯域毎の複数のサブバンドを生成する分割フィルタバンクと、分割フィルタバンクにより生成された所定周波数帯域毎の複数のサブバンドについて、入力オーディオ波形データの周波数成分の範囲内の最も高周波側のサブバンドとの相関を判断し、その最も高周波側のサブバンドおよびそれと相関のあるサブバンドの所定周波数帯域の周波数成分に基づいて、相関があると判断した複数のサブバンドの全体を、１つの相関がある帯域とし、その相関がある帯域の全体を、入力オーディオ波形データの周波数成分の上限より上の周波数成分として補間する補間処理手段と、相関のあるサブバンドの所定周波数帯域の周波数成分が補間されたオーディオ波形データの所定周波数帯域の周波数成分から、オーディオ波形データを生成する合成フィルタバンクと、を有するものである。

本発明に係る補間装置は、上述した発明の構成に加えて、アップサンプラに入力されるオーディオ波形データは、その周波数成分の上限が、可聴帯域の上限より１０ｋＨｚ低い周波数以上であるものである。

本発明に係る補間装置は、上述した発明の各構成に加えて、分割フィルタバンクが、アップサンプラによりアップサンプリングされたオーディオ波形データの周波数成分の中の、入力オーディオ波形データの周波数成分の範囲内のみについて、所定周波数帯域毎の複数のサブバンドを生成するものである。

本発明に係る補間装置は、上述した発明の各構成に加えて、アップサンプラによりアップサンプリングされたオーディオ波形データから、入力オーディオ波形データの周波数成分の上限以下の周波数成分を抽出するローパスフィルタを有し、分割フィルタバンクが、ローパスフィルタにより抽出された周波数成分について、所定周波数帯域毎の複数のサブバンドを生成するものである。

本発明に係る補間装置は、上述した発明の各構成に加えて、分割フィルタバンクが、アップサンプラによりアップサンプリングされたオーディオ波形データの周波数成分の中の、ナイキスト周波数以下のすべての周波数成分について、所定周波数帯域毎の複数のサブバンドを生成するものである。

本発明に係る補間装置は、上述した発明の各構成に加えて、補間処理手段が、相関のあるサブバンドを繰り返し補間することで、入力オーディオ波形データの周波数成分の上限から、アップサンプラによりアップサンプリングされたオーディオ波形データのナイキスト周波数までを埋めるものである。

本発明に係る補間装置は、上述した発明の各構成に加えて、補間する成分の強度として、アップサンプラに入力される入力オーディオ波形データの強度より低い強度を予測する強度分布判断手段と、予測された強度に基づいて、合成フィルタバンクにより生成されるオーディオ波形データの周波数成分の中の、少なくとも補間された周波数成分の強度を変化させる可変イコライザと、を有するものである。

本発明に係るオーディオ再生装置は、可聴帯域の周波数成分を有する所定のサンプリング周波数のオーディオ波形データを生成するデコーダと、デコーダにより生成されたオーディオ波形データを入力オーディオ波形データとして高周波側の周波数成分を補間する上述した発明の各構成に係る補間装置と、補間装置により補間されたオーディオ波形データから、オーディオの波形信号を生成するオーディオアンプと、を有するものである。

本発明に係る補間方法は、可聴帯域の周波数成分を有するオーディオ波形データの、サンプリング周波数を上げるステップと、サンプリング周波数が上げられたオーディオ波形データから、少なくとも入力オーディオ波形データの周波数成分の範囲内についての、所定周波数帯域毎の複数のサブバンドを生成するステップと、分割フィルタバンクにより生成された所定周波数帯域毎の複数のサブバンドについて、入力オーディオ波形データの周波数成分の範囲内の最も高周波側のサブバンドとの相関を判断し、その最も高周波側のサブバンドおよびそれと相関のあるサブバンドの所定周波数帯域の周波数成分に基づいて、相関があると判断した複数のサブバンドの全体を、１つの相関がある帯域とし、その相関がある帯域の全体を、入力オーディオ波形データの周波数成分の上限より上の周波数成分として補間するステップと、相関のあるサブバンドの所定周波数帯域の周波数成分が補間されたオーディオ波形データの所定周波数帯域の周波数成分から、オーディオ波形データを生成するステップと、を有するものである。

本発明に係る補間プログラムは、コンピュータを、可聴帯域の周波数成分を有する入力オーディオ波形データが入力され、このオーディオ波形データのサンプリング周波数を上げるアップサンプラと、アップサンプラによりアップサンプリングされたオーディオ波形データから、少なくとも入力オーディオ波形データの周波数成分の範囲内についての、所定周波数帯域毎の複数のサブバンドを生成する分割フィルタバンクと、分割フィルタバンクにより生成された所定周波数帯域毎の複数のサブバンドについて、入力オーディオ波形データの周波数成分の範囲内の最も高周波側のサブバンドとの相関を判断し、その最も高周波側のサブバンドおよびそれと相関のあるサブバンドの所定周波数帯域の周波数成分に基づいて、相関があると判断した複数のサブバンドの全体を、１つの相関がある帯域とし、その相関がある帯域の全体を、入力オーディオ波形データの周波数成分の上限より上の周波数成分として補間する補間処理手段と、相関のあるサブバンドの所定周波数帯域の周波数成分が補間されたオーディオ波形データの所定周波数帯域の周波数成分から、オーディオ波形データを生成する合成フィルタバンクと、して機能させるものである。

本発明では、高周波帯域に楽器などの倍音成分を好適に補間し、これにより音質を向上することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る補間装置、オーディオ再生装置、補間方法および補間プログラムを、図面に基づいて説明する。オーディオ再生装置は、ポータブルオーディオプレーヤを例として説明する。補間装置および補間プログラムは、オーディオ再生装置の構成の一部として説明する。補間方法は、オーディオ再生装置の動作の一部として説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るポータブルオーディオプレーヤを示すブロック図である。ポータブルオーディオプレーヤは、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１と、デコーダ２と、補間装置としての補間部３と、オーディオアンプ４と、ヘッドホンジャック５と、を有する。補間部３は、本実施の形態では可聴帯域外成分を補間する。

ハードディスクドライブ１は、楽曲などのロスレス圧縮データ６を記憶する。ハードディスクドライブ１は、複数の楽曲のロスレス圧縮データ６を記憶する。

ロスレス圧縮データ６は、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）などでの楽曲記録に使用されるリニアＰＣＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｃｏｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）データへ可逆的に変換可能な楽曲データであり、且つ、リニアＰＣＭデータより少ないデータ量のものである。

オーディオ波形データの一種としてのリニアＰＣＭデータは、楽曲などを一定時間ごとにサンプリングしたデータである。ＣＤ用のリニアＰＣＭデータは、４４．１ｋＨｚのサンプリング周波数でサンプリングしたデータである。この場合、サンプリング周波数の半分の約２２ｋＨｚのナイキスト周波数までの周波数成分をデータ化することができる。人の可聴帯域の上限は、約２０ｋＨｚと言われている。ＣＤ用のリニアＰＣＭデータは、この一般的な人の可聴帯域をカバーする。２２ｋＨｚ以上の周波数成分、つまり可聴帯域外の高周波成分は、基本的に含まれない。また、ＣＤ用のリニアＰＣＭデータの量子化ビットは、１６ビットである。

なお、ロスレス圧縮データ６は、ハードディスクドライブ１以外の記憶装置、たとえば半導体メモリなどに記憶されていてもよい。

デコーダ２は、ロスレス圧縮データ６をデコードし、リニアＰＣＭデータを生成する。デコーダ２が生成するリニアＰＣＭデータは、量子化ビットが１６ビットであり、且つ、４４．１ｋＨｚの周波数である。

図２は、図１中の補間部３を示すブロック図である。補間部３は、アップサンプラ１１と、分割フィルタバンクとしての入力帯域分割フィルタバンク１２と、補間処理手段としての補間処理部１３と、合成フィルタバンクとしての出力帯域合成フィルタバンク１４と、可変イコライザとしての帯域別可変イコライザ１５と、入力信号周波数領域変換部１６と、予測多項式生成部１７と、強度分布判断手段としての電力分布判断部１８と、を有する。

なお、補間部３は、図１に示すように、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）７により実現される。ＤＳＰ７は、プログラムを実行するコンピュータの一種であり、たとえば補間プログラムを実行することで、補間部３を実現する。この補間プログラムは、ＤＳＰ７の図示外の記憶部に予め記憶された状態でポータブルオーディオプレーヤとともにユーザに提供されても、ポータブルオーディオプレーヤとは別にユーザに提供されて所定の保存処理によりＤＳＰ７の図示外の記憶部に記憶されてもよい。補間プログラムを、ポータブルオーディオプレーヤとは別にユーザへ提供する媒体としては、たとえばインターネット、電話通信網などの伝送媒体や、ＣＤ、半導体メモリなどのコンピュータ読取り可能な記憶媒体などがある。ＤＳＰ７は、補間部３とともに、デコーダ２やオーディオアンプ４を実現するものであってもよい。

アップサンプラ１１には、リニアＰＣＭデータが入力される。アップサンプラ１１は、リニアＰＣＭデータをアップサンプリングし、サンプリング周波数が８８．２ｋＨｚであるリニアＰＣＭデータを生成する。リニアＰＣＭデータのサンプリング周波数は、２倍になる。

入力帯域分割フィルタバンク１２は、周波数帯域毎の情報を生成する。なお、入力帯域分割フィルタバンク１２は、アップサンプラ１１によりアップサンプリングされるリニアＰＣＭデータの周波数成分の中の、アップサンプラ１１に入力されるリニアＰＣＭデータの周波数成分の範囲（つまり、補間部３の入力帯域である０〜２２ｋＨｚ）内のみについて、周波数帯域毎の情報を生成する。

また、入力帯域分割フィルタバンク１２は、生成した周波数帯域毎の情報から、複数のサブバンドの情報を生成する。サブバンドとは、ある帯域をたとえば均等の帯域幅を有する複数の帯域に分けたときの各帯域である。ここでは、アップサンプラ１１によりアップサンプリングされるリニアＰＣＭデータの周波数成分（０〜２２ｋＨｚ）が、ある帯域に相当する。サブバンドの情報は、それぞれの周波数帯域内の周波数の情報を有する。

なお、ある帯域の周波数成分を均等な帯域幅の複数のサブバンドに分ける分割フィルタバンクとしては、たとえば、ＱＭＦ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｍｉｒｒｏｒ Ｆｉｌｔｅｒ）、ＣＱＦ（Ｃｏｎｊｕｇａｔｅ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｆｉｌｔｅｒ：共役ミラーフィルタ）、ＤＴＦなどの各種の分割フィルタバンクがある。

補間処理部１３には、入力帯域分割フィルタバンク１２が生成する複数のサブバンド情報が入力される。補間処理部１３は、アップサンプラ１１に入力されるリニアＰＣＭデータの周波数成分の上限を含むサブバンドを基準サブバンドとし、この基準サブバンドとその他のすべてのサブバンドとの相関を判断する。ここでは、アップサンプラ１１に入力されるリニアＰＣＭデータの周波数成分の上限は、約２２ｋＨｚである。補間処理部１３は、たとえば２０〜２２ｋＨｚのサブバンドを基準サブバンドとして選択する。

また、補間処理部１３は、相関があると判断したサブバンドの情報を、入力されるリニアＰＣＭデータに補間する。補間処理部１３は、それに入力されるリニアＰＣＭデータの周波数成分の上限（ここでは約２２ｋＨｚ）から、それに入力されるリニアＰＣＭデータのナイキスト周波数（ここでは約４４ｋＨｚ）までに、相関があると判断したサブバンドの情報を繰り返し補間する。

出力帯域合成フィルタバンク１４は、補間処理部１３により補間された複数のサブバンドの情報から、リニアＰＣＭデータを合成により生成する。出力帯域合成フィルタバンク１４は、ナイキスト周波数（ここでは約４４ｋＨｚ）までの周波数成分を有するリニアＰＣＭデータを生成する。

入力信号周波数領域変換部１６は、入力されるデータを周波数領域へ変換したデータを出力する。入力信号周波数領域変換部１６には、アップサンプラ１１に入力されるリニアＰＣＭデータが入力される。入力信号周波数領域変換部１６は、リニアＰＣＭデータを周波数領域へ変換する。

予測多項式生成部１７は、入力信号周波数領域変換部１６により変換された周波数領域のデータを解析し、予測多項式を生成する。

電力分布判断部１８には、予測多項式生成部１７が生成した予測多項式と、補間処理部１３が生成した補間後の複数のサブバンド情報とが入力される。電力分布判断部１８は、補間後の複数のサブバンド情報での周波数帯域毎の強度分布が、その予測した多項式に従う電力強度分布となるように、サブバンド毎の強度補正係数を演算する。

帯域別可変イコライザ１５には、出力帯域合成フィルタバンク１４が生成したデータが入力される。帯域別可変イコライザ１５は、入力されるデータに含まれる周波数帯域毎の強度を、サブバンド毎に、電力分布判断部１８が演算したサブバンド毎の強度補正係数に基づいて調整する。なお、この実施の形態において出力帯域合成フィルタバンク１４は後述するように０〜４４ｋＨｚの周波数成分を有するデータを生成する。帯域別可変イコライザ１５は、たとえば、このデータの中の２２〜４４ｋＨｚの電力強度をサブバンド毎に調整すればよい。

図１に戻る。補間部３の後段には、オーディオアンプ４が接続される。オーディオアンプ４には、リニアＰＣＭデータが入力される。オーディオアンプ４は、８８．２ｋＨｚの周波数でサンプリングされたリニアＰＣＭデータから、アナログ波形信号を生成する。アナログ波形信号の振幅は、リニアＰＣＭデータの量子化ビットの値に応じて変化するものになる。オーディオアンプ４は、生成したアナログ波形信号を、ヘッドホンジャック５へ出力する。

ヘッドホンジャック５には、図示外のヘッドホンプラグが接続可能である。図１では、ヘッドホンジャック５には、スピーカ８に接続されたヘッドホンプラグが装着されている。

次に、以上の構成を有するポータブルオーディオプレーヤの動作を説明する。

デコーダ２は、ハードディスクドライブ１からロスレス圧縮データ６を読み込む。なお、デコーダ２は、たとえば、ポータブルオーディオプレーヤの図示外の入力キーの操作などに基づいて選択した楽曲のロスレス圧縮データ６を、ハードディスクドライブ１から読み込むようにすればよい。

デコーダ２は、読み込んだロスレス圧縮データ６をデコードし、リニアＰＣＭデータを生成する。デコーダ２は、４４．１ｋＨｚの周波数でサンプリングした１６ビットのリニアＰＣＭデータを生成する。デコーダ２は、生成したリニアＰＣＭデータを補間部３へ出力する。

補間部３のアップサンプラ１１は、デコーダ２から入力されるリニアＰＣＭデータをアップサンプリングし、８８．２ｋＨｚのサンプリング周波数にてサンプリングしたリニアＰＣＭデータを生成する。アップサンプラ１１は、たとえば、４４．１ｋＨｚの入力リニアＰＣＭデータの各量子化ビットを、８８．２ｋＨｚのサンプリング周波数の下で２回続けて出力すればよい。これにより、８８．２ｋＨｚのサンプリング周波数にてサンプリングしたリニアＰＣＭデータとなる。

図３は、補間部３におけるＰＣＭデータの周波数成分の模式的な分布図である。図３（Ａ）は、デコーダ２から補間部３へ供給される、４４．１ｋＨｚの周波数でサンプリングされたリニアＰＣＭデータの周波数成分の模式的な分布図である。デコーダ２から出力されるリニアＰＣＭデータは、０から約２２ｋＨｚまでの周波数成分を有する。図３（Ｂ）は、アップサンプラ１１により生成される８８．２ｋＨｚの周波数でサンプリングされたリニアＰＣＭデータの周波数成分の模式的な分布図である。

図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、アップサンプラ１１により２倍の周波数にアップサンプリングされることで、リニアＰＣＭデータには、オリジナルのリニアＰＣＭデータの周波数成分のイメージ成分が含まれる。イメージ成分は、約２２〜４４ｋＨｚに発生している。

アップサンプラ１１は、生成したリニアＰＣＭデータを、入力帯域分割フィルタバンク１２へ供給する。入力帯域分割フィルタバンク１２は、まず、入力されるリニアＰＣＭデータから、所定の周波数帯域毎の情報を生成する。入力帯域分割フィルタバンク１２は、たとえば、入力されるリニアＰＣＭデータの周波数成分を複数の帯域に分解し、帯域毎に周期加算をし、さらに、ＤＣＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｃｏｓｉｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：離散コサイン変換）処理を実行する。これにより、入力帯域分割フィルタバンク１２は、０〜２２ｋＨｚの帯域について、周波数帯域毎の情報を生成する。

０〜２２ｋＨｚの帯域について所定周波数帯域毎の情報を生成した後、入力帯域分割フィルタバンク１２は、複数のサブバンドの情報を生成する。たとえば、入力帯域分割フィルタバンク１２は、０〜２２ｋＨｚの帯域を、２ｋＨｚ毎の均等な帯域幅の複数の帯域に分けて複数のサブバンド情報を生成する。この場合、生成されるサブバンドは、１１個になる。

図４は、入力帯域分割フィルタバンク１２によるサブバンドへの分割処理を模式的に説明する図である。図４の上部の周波数分布は、入力帯域分割フィルタバンク１２へ供給されるリニアＰＣＭデータの周波数成分である。リニアＰＣＭデータは、０〜２２ｋＨｚの帯域に原音の周波数成分を有する。

入力帯域分割フィルタバンク１２は、この０〜２２ｋＨｚの原音の帯域を２ｋＨｚ毎の帯域に分け、２ｋＨｚの帯域毎の複数のサブバンドを生成する。図４では、リニアＰＣＭデータの０〜２ｋＨｚの帯域に相当する第一サブバンドと、リニアＰＣＭデータの２〜４ｋＨｚの帯域に相当する第二サブバンドと、リニアＰＣＭデータの１８〜２０ｋＨｚの帯域に相当する第十サブバンドと、リニアＰＣＭデータの２０〜２２ｋＨｚの帯域に相当する第十一サブバンドとが例示されている。

入力帯域分割フィルタバンク１２は、生成した複数のサブバンドの情報を、補間処理部１３へ供給する。補間処理部１３は、まず、供給された複数のサブバンドの中の最も高周波側のサブバンドを、基準サブバンドとして選択する。図４に示す複数のサブバンドの場合、補間処理部１３は、原音の２０〜２２ｋＨｚの周波数成分に対応する第十一サブバンドを、基準サブバンドとして選択する。

基準サブバンドを選択した後、補間処理部１３は、基準サブバンドとその他のすべてのサブバンド（ここでは第一サブバンドから第十サブバンド）とを順番に比較し、それぞれの相関を判断する。図４に示す第十サブバンドの周波数成分は、３つの倍音成分が顕在して含まれており、第十一サブバンドの周波数成分に類似している。第一サブバンドの周波数成分および第二サブバンドの周波数成分は、第十サブバンドほどには、第十一サブバンドと類似していない。この場合、補間処理部１３は、たとえば、第十サブバンドは相関があると判断し、第一サブバンドおよび第二サブバンドは相関がないと判断する。

なお、補間処理部１３は、具体的にはたとえば、以下のような処理を実行し、周波数成分の類似に基づいて、基準サブバンドとその他すべてのサブバンドとの相関を判断すればよい。すなわち、補間処理部１３は、まず、所定の相関関数に、基準サブバンドともう一つのサブバンドの特性値を入力する。これにより、補間処理部１３は、サブバンド同士の相関が無い場合、相関値として０を得て、サブバンド同士の相関が１００％ある場合、相関値として１を得て、その間の相関である場合、サブバンド同士の相関の度合いに応じて０〜１の範囲内での相関値を得る。次に、補間処理部１３は、所定の相関関数により得た２つのサブバンドの相関値と、たとえば０．８などの所定の閾値とを比較する。そして、補間処理部１３は、相関値が所定の閾値以上である場合、相関ありと判断し、相関値が所定の閾値より小さい場合、相関なしと判断する。

サブバンド同士の相関を判断した後、補間処理部１３は、補間処理を開始する。補間処理部１３は、相関があると判断した複数のサブバンドの全体を、１つの相関がある帯域とし、その相関がある帯域の全体を、リニアＰＣＭデータの周波数成分の上限から、リニアＰＣＭデータのナイキスト周波数までに補間する。補間処理部１３は、リニアＰＣＭデータの周波数成分の上限から、リニアＰＣＭデータのナイキスト周波数までに、相関がある周波数帯域の情報を繰り返し補間する。

図３（Ｃ）は、補間処理部１３が生成する複数のサブバンド情報の周波数成分の模式的な分布図である。この図３（Ｃ）の周波数成分には、２２〜４４ｋＨｚの間に、図３（Ｂ）の周波数成分において相関があると判断された原音の高周波側の帯域が、約２．４回繰り返して補間されている。これにより、補間処理部１３が生成する複数のサブバンド情報は、０〜４４ｋＨｚまでの周波数成分の情報を有する。

補間処理部１３は、補間後の複数のサブバンド情報を、出力帯域合成フィルタバンク１４へ供給する。出力帯域合成フィルタバンク１４は、複数のサブバンドの合成処理により、供給された複数のサブバンド情報からリニアＰＣＭデータを生成する。出力帯域合成フィルタバンク１４は、サンプリング周波数が８８．２ｋＨｚであり、且つ、０〜４４ｋＨｚまでの周波数成分を有するリニアＰＣＭデータを生成する。

ところで、図２に示すように、デコーダ２が補間部３へ出力するリニアＰＣＭデータは、デコーダ２の他に、図２上段の入力信号周波数領域変換部１６へ供給される。入力信号周波数領域変換部１６は、入力されるリニアＰＣＭデータを周波数領域へ変換する。

予測多項式生成部１７は、入力信号周波数領域変換部１６により変換された周波数領域のデータを解析し、予測多項式を生成する。具体的にはたとえば、予測多項式生成部１７は、まず、入力信号周波数領域変換部１６により変換された周波数領域のデータを解析し、入力信号周波数領域変換部１６に入力されるリニアＰＣＭデータの電力強度（パワー）を得る。次に、電力分布判断部１８は、この電力強度と予め設定された所定の聴覚モデルとに基づいて、解析したリニアＰＣＭデータの周波数特性を予測し、その周波数特性の予測多項式を生成する。

なお、楽曲などの周波数成分は、全体的に見ると、通常、低周波側において電力強度が高く、高周波側になるほど電力強度が低下する周波数特性を有する。また、電力強度は、全体的に見ると、周波数の上昇に伴ってゆるやかに低下する。したがって、電力分布判断部１８は、そのような周波数特性を有する多項式を予測する。

電力分布判断部１８には、予測多項式生成部１７が生成した予測多項式と、補間処理部１３が生成した補間後の複数のサブバンド情報とが入力される。電力分布判断部１８は、補間後の複数のサブバンド情報での周波数帯域毎の強度分布が、その予測した多項式に従う電力強度分布となるように、周波数帯域毎の強度補正係数を演算する。

具体的にはたとえば、電力分布判断部１８は、まず、補間後の複数のサブバンド情報での周波数帯域毎の強度分布の中の０〜２２ｋＨｚの帯域の強度分布と予測多項式とに基づいて、補間された帯域である２２〜４４ｋＨｚのサブバンド毎の電力強度が、計算した電力強度の分布に従ったものとなるように、サブバンド毎の強度補正係数を演算する。

電力分布判断部１８が演算したサブバンド毎の強度補正係数は、帯域別可変イコライザ１５に供給される。帯域別可変イコライザ１５には、この他にも、出力帯域合成フィルタバンク１４が生成する図３（Ｃ）に基づくリニアＰＣＭデータが入力される。

帯域別可変イコライザ１５は、出力帯域合成フィルタバンク１４から供給されるリニアＰＣＭデータに、サブバンドに相当する周波数帯域毎に、それぞれのサブバンドの強度補正係数を乗算する。

図３（Ｄ）は、帯域別可変イコライザ１５が生成するリニアＰＣＭデータの周波数成分の模式的な分布図である。帯域別可変イコライザ１５が生成するリニアＰＣＭデータでは、約２２〜４４ｋＨｚの周波数成分の電力強度が低下している。また、原音である約２２ｋＨｚより低い周波数成分の電力強度と、補間した音である約２２ｋＨｚより高い周波数成分の電力強度とがゆるやかに連続している。

また、図３（Ｄ）の模式的な分布図を、図３（Ｃ）の出力帯域合成フィルタバンク１４が生成する模式的な分布図と比較すれば明らかなように、補間された可聴帯域外の周波数成分の強度は、アップサンプラ１１に入力されるオーディオ波形データの周波数成分を基準として、それよりも低い強度分布となっている。

帯域別可変イコライザ１５は、生成したリニアＰＣＭデータを、オーディオアンプ４へ出力する。なお、可聴領域外成分補間部３の帯域別可変イコライザ１５が出力するリニアＰＣＭデータは、８８．２ｋＨｚの周波数でサンプリングされたリニアＰＣＭデータである。また、０〜４４ｋＨｚの周波数成分を有する。

オーディオアンプ４は、サンプリング周波数が８８．２ｋＨｚであるリニアＰＣＭデータから、アナログ波形信号を生成する。アナログ波形信号の振幅は、リニアＰＣＭデータのデータに応じたものとなる。オーディオアンプ４は、生成したアナログ波形信号を、ヘッドホンジャック５を介して、スピーカ８へ出力する。スピーカ８は、供給されるアナログ波形信号の波形に従って、図示外の振動板を振動させる。これにより、スピーカ８からは、８８．２ｋＨｚのサンプリング周波数のリニアＰＣＭデータに基づいて、０から４４ｋＨｚの周波数成分を有する音を出力する。

図５は、デコーダ２が出力するリニアＰＣＭデータのスペクトル強度分布と、補間部３からオーディオアンプ４へ出力されるリニアＰＣＭデータのスペクトル強度分布との一例を示す図である。図５の上部に示すスペクトル強度分布は、デコーダ２が補間部３へ出力するリニアＰＣＭデータのスペクトル強度分布である。図５の下部に示すスペクトル強度分布は、補間部３がオーディオアンプ４へ出力するリニアＰＣＭデータのスペクトル強度分布である。

図５に示すように、デコーダ２が補間部３へ出力するリニアＰＣＭデータは、０〜２２ｋＨｚの可聴帯域の周波数成分のみを有する。これに対して、補間部３がオーディオアンプ４へ出力するリニアＰＣＭデータは、０〜４４ｋＨｚの周波数成分を有する。約２２〜４４ｋＨｚの可聴帯域外の周波数成分が補間されている。

また、補間部３がオーディオアンプ４へ出力するリニアＰＣＭデータのスペクトル強度分布は、全体に見て周波数が高くなるほど自然に低くなり、低周波側から高周波側にかけてゆるやかに低下している。原音の周波数成分の強度分布と、補間した周波数成分の強度分布との間に、調和がある。

さらに、補間部３からオーディオアンプ４へ出力されるリニアＰＣＭデータにおいて、補間された約２２〜４４ｋＨｚの周波数成分には、約１２〜２２ｋＨｚと同様の倍音成分が含まれている。原音の倍音成分の強度分布と、補間した倍音成分の強度分布との間に、自然な調和がある。

なお、このような倍音成分を好適に補間した音質の音をオーディオ評論家に評価してもらったところ、ノイズ的な音質の高周波成分を可聴帯域外に補間した場合とは違って、音質が向上すると結論付けることができた。

以上のように、この実施の形態１では、補間処理部１３は、アップサンプラ１１に入力される４４．１ｋＨｚのリニアＰＣＭデータの最も高周波側に相当する帯域のサブバンド（図４中の第十一サブバンド）を基準として、サブバンド同士の相関を判断する。そして、補間処理部１３は、相関があるサブバンド（たとえば１２〜２２ｋＨｚなどの可聴帯域の高周波側の部分のサブバンド）の周波数毎の情報を、可聴帯域外の高周波帯域（たとえば２２〜４４ｋＨｚ）に補間する。可聴帯域の上限より１０ｋＨｚ低い周波数以上の帯域には、一般的に、楽器などの倍音成分が顕著に含まれる。このように倍音成分が顕著に含まれている周波数成分を可聴帯域外に補間することで、可聴帯域外の高周波帯域には、可聴帯域の高周波側と同様の倍音成分が補間される。

また、補間処理部１３は、相関があるサブバンドを、アップサンプラ１１に入力される４４．１ｋＨｚのリニアＰＣＭデータの周波数成分の上限（たとえば２２ｋＨｚ）から、アップサンプラ１１によりアップサンプリングされたリニアＰＣＭデータのナイキスト周波数（たとえば４４ｋＨｚ）までに、繰り返して補間する。アップサンプリングされたリニアＰＣＭデータには、そのナイキスト周波数までに倍音成分が補間されることになる。倍音成分は、可聴領域からナイキスト周波数までにかけて、自然な調和がとれた状態で連続的に補間されることになる。

その結果、デコーダ２により生成されたリニアＰＣＭデータには、可聴帯域外の高周波帯域に、可聴帯域の高周波側と連続して調和がとれた倍音成分が補間される。オーディオアンプ４は、良好な音質となるオーディオの波形信号を生成することができる。音質は向上する。

また、この実施の形態１では、補間処理部１３が補間した可聴帯域外の周波数成分の強度は、帯域別可変イコライザ１５により、アップサンプラ１１に入力されるリニアＰＣＭデータの周波数成分を基準として、それよりも低い強度分布とされる。補間後の周波数分布は、低周波側から高周波側にかけて低くなる自然な強度分布となる。可聴領域の高周波部分から可聴領域外にかけて顕著に含まれる倍音成分の分布も、低周波側から高周波側にかけて自然に低下するものとなる。このように倍音成分の調和がオーディオ波形データの全帯域において図られることにより、より良好な音質向上が図られる。

また、この実施の形態１では、入力帯域分割フィルタバンク１２は、アップサンプラ１１に入力されるリニアＰＣＭデータの周波数成分の範囲（０〜２２ｋＨｚ）内のみについて、サブバンド情報（周波数帯域毎の情報）を生成する。入力帯域分割フィルタバンク１２には、アップサンプラ１１が生成したリニアＰＣＭデータが入力される。アップサンプラ１１が生成したリニアＰＣＭデータには、原音の周波数成分に加えて、そのイメージ成分が含まれる。また、イメージ成分は、原音の周波数成分より高周波側に含まれる。入力帯域分割フィルタバンク１２の処理を上述した原音帯域のみの処理とすることで、後述する実施の形態２のようにアップサンプラ１１と入力帯域分割フィルタバンク１２との間にローパスフィルタを設ける必要がなくなる。また、入力帯域分割フィルタバンク１２は、アップサンプラ１１が生成したリニアＰＣＭデータの周波数成分（ここでは０〜４４ｋＨｚ）の中の、低周波数側の半分の周波数成分（つまり、０〜２２ｋＨｚ）についてのみ処理すればよく、その処理負荷は軽減される。

なお、この実施の形態１では、入力帯域分割フィルタバンク１２は、アップサンプラ１１に入力されるリニアＰＣＭデータの周波数成分の範囲（０〜２２ｋＨｚ）内のみを、複数のサブバンドに分割している。この他にもたとえば、リニアＰＣＭデータを複数のサブバンドに分割する分割フィルタバンクは、アップサンプラ１１が生成したリニアＰＣＭデータのナイキスト周波数（たとえば４４．２ｋＨｚ）以下のすべての周波数成分を、複数のサブバンドに分割するものであってもよい。

図６は、この変形例での、補間部３におけるＰＣＭデータの周波数成分の模式的な分布図である。図６（Ａ）は、アップサンプラ１１に入力されるリニアＰＣＭデータの周波数成分を示す図である。図６（Ｂ）は、アップサンプラ１１が生成するリニアＰＣＭデータの周波数成分を示す図である。図６（Ｃ）は、補間処理部１３が生成するリニアＰＣＭデータの周波数成分を示す図である。図６（Ｄ）は、帯域別可変イコライザ１５が生成するリニアＰＣＭデータの周波数成分を示す図である。

この変形例では、図６（Ｂ）に示すように、分割フィルタバンクは、ナイキスト周波数（４４ｋＨｚ）までのサブバンド情報を生成し、補間処理部１３は、そのすべてのサブバンドについて相関を判断する。このとき、補間処理部１３は、原音の帯域中の最も高周波側の帯域に相当するサブバンド（たとえば２０〜２２ｋＨｚのサブバンド）を基準サブバンドとして相関を判断すればよい。そして、補間処理部１３は、図６（Ｃ）に示すように、その最も高周波側のサブバンドおよびそれと相関のあるサブバンドを可聴帯域外に補間する。

アップサンプラ１１が生成するリニアＰＣＭデータには、図６（Ｂ）に示すように、原音成分を写像したイメージ成分が含まれている。このイメージ成分にも、倍音成分が含まれている。補間処理部１３は、このイメージ成分のサブバンドを、相関があるサブバンドと判断する。したがって、補間処理部１３は、倍音成分のイメージを含むサブバンドを、相関のあるサブバンドと判断し、これを可聴帯域外に補間することになる。補間処理部１３が相関があると判断するサブバンドの個数は、略倍増する。図６（Ｃ）に示すように、ナイキスト周波数までを相関のあるサブバンドで埋める場合に、その繰り返し回数を減らすことができる。図３（Ｃ）では、繰り返し回数が２．４回程度であるが、図６（Ｃ）では、１．２回程度である。半減している。

実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２に係るポータブルオーディオプレーヤの補間部３を示すブロック図である。補間部３は、アップサンプラ１１と入力帯域分割フィルタバンク１２との間に、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）２１を有する。

ＬＰＦ２１は、アップサンプラ１１から入力されるリニアＰＣＭデータから、低周波成分を抽出し、入力帯域分割フィルタバンク１２へ供給する。アップサンプラ１１に入力されるサンプリング周波数が４４．１ｋＨｚのリニアＰＣＭデータのナイキスト周波数（約２２ｋＨｚ）以下の周波数成分を抽出する。

上述した以外の図７に示す各構成要素は、実施の形態１の図２中の同名の構成要素と同一であり、同一の符号を付して説明を省略する。また、ポータブルオーディオプレーヤの補間部３以外の構成は、実施の形態１の図１と同様であり、実施の形態１と同一の名称および符号を付して説明を省略する。

次に、以上の構成を有するポータブルオーディオプレーヤの動作を説明する。

アップサンプラ１１は、デコーダ２から入力されるリニアＰＣＭデータをアップサンプリングし、８８．２ｋＨｚのサンプリング周波数にてサンプリングしたリニアＰＣＭデータを生成する。

アップサンプラ１１がアップサンプリングにより生成したリニアＰＣＭデータは、ＬＰＦ２１へ供給される。ＬＰＦ２１は、約２２ｋＨｚ以下の周波数成分を抽出し、入力帯域分割フィルタバンク１２へ供給する。入力帯域分割フィルタバンク１２は、まず、入力されるリニアＰＣＭデータから、０〜２２ｋＨｚの帯域について周波数帯域毎の情報を生成し、次に、複数のサブバンド情報を生成する。

上述した以外の実施の形態２に係るポータブルオーディオプレーヤの動作は、実施の形態１のものと同様であり、説明を省略する。

以上のように、この実施の形態２では、アップサンプラ１１と入力帯域分割フィルタバンク１２との間に設けられたＬＰＦ２１が、約２２ｋＨｚ以下の周波数成分を抽出する。そのため、入力帯域分割フィルタバンク１２には、図３（Ｂ）の周波数成分の中の実線部分のみを供給することができる。

なお、この実施の形態２では、ＬＰＦ２１の後段には、０〜２２ｋＨｚの帯域について複数のサブバンド情報を生成する入力帯域分割フィルタバンク１２が設けられている。この他にもたとえば、ＬＰＦ２１の後段には、０〜４４ｋＨｚの帯域について複数のサブバンド情報を生成する分割フィルタバンクを設けてもよい。この変形例の場合、分割フィルタバンクが複数のサブバンドに分割する帯域と、出力帯域合成フィルタバンク１４が合成する帯域とを一致させることができる。分割フィルタバンクと合成フィルタバンクとの組合せとして、帯域が一致している一般的な組合せのものを利用することができる。

以上の各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の例であるが、本発明は、これに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形や変更が可能である。

たとえば、上記各実施の形態では、入力帯域分割フィルタバンク１２は、それらに入力されるリニアＰＣＭデータの周波数成分を、一定の帯域幅毎の複数のサブバンドに分割している。複数のサブバンドの帯域幅は同じである。この他にもたとえば、入力帯域分割フィルタバンク１２は、周波数帯域毎に異なる帯域幅の複数のサブバンドに分割するようにしてもよい。周波数帯域毎にサブバンドの帯域幅を異ならせる方法としては、たとえば、２分割法がある。つまり、この２分割法では、たとえば、まず、入力されるリニアＰＣＭデータの周波数成分を半分に分割し、次に、その半分に分割したものの中の高周波側の周波数成分をさらに半分に分割する。分割される２つの帯域の中の高周波側の周波数成分を順次二分割にする。これにより、サブバンドの帯域幅は、高周波側になるほど狭くなる。なお、出力帯域合成フィルタバンク１４は、入力帯域分割フィルタバンク１２の分割に対応する構成になる。

上記各実施の形態では、補間処理部１３は、複数のサブバンドのすべてについて相関を判断している。この他にもたとえば、補間処理部１３は、一定の帯域内のサブバンドのみについて相関を判断するようにしてもよい。ＣＤのリニアＰＣＭデータでは、約１０ｋＨｚ以上の周波数成分においてアコースティック楽器の倍音成分が顕著に現われ易い。したがって、補間処理部１３は、約１０ｋＨｚ以上のサブバンドのみについて相関を判断するようにしてもよい。また、ポップスなどの楽曲にあっては、１６ｋＨｚ以上の帯域において倍音成分が顕在化することがある。そのため、補間処理部１３は、約１６ｋＨｚ以上のサブバンドのみについて相関を判断するようにしてもよい。

さらに他にもたとえば、補間処理部１３は、相関を判断する周波数範囲を、可変するものであってもよい。そして、補間処理部１３は、たとえば図示外の制御部からの指示に基づいてたとえば１０ｋＨｚ、１２ｋＨｚ、１４ｋＨｚおよび１６ｋＨｚの中から選択した周波数以上の帯域のサブバンドについて相関を判断するようにしてもよい。

さらに、この制御部は、たとえば楽曲のロスレス圧縮データ６に含まれる楽曲のジャンルなどのタグデータや、ユーザが設定したイコライザの音響効果のジャンルなどに基づいて、周波数帯を指定するようにしてもよい。制御部は、タグデータやイコライザの音響効果設定に基づいて、たとえば、再生する楽曲のジャンルがクラシックであると判断したら１０ｋＨｚ以上を指定し、ポップスであると判断したら１６ｋＨｚを指定するようにすればよい。

上記各実施の形態では、ハードディスクドライブ１は楽曲のロスレス圧縮データ６を記憶し、デコーダ２は、このロスレス圧縮データ６からリニアＰＣＭデータを生成している。この他にもたとえば、ハードディスクドライブ１はＣＤ用のリニアＰＣＭデータを記憶し、デコーダ２はこのリニアＰＣＭデータを読み込むものであってもよい。さらに他にもたとえば、ハードディスクドライブ１は、たとえばＭＰ３（ＭＰＥＧ Ａｕｄｉｏ Ｌａｙｅｒ−３ ）、ＡＡＣ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ａｕｄｉｏ Ｃｏｄｉｎｇ）、ＷＭＡ（Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標） Ｍｅｄｉａ Ａｕｄｉｏ）などの非可逆の圧縮方式で圧縮された圧縮データを記憶し、デコーダ２は、この圧縮データからリニアＰＣＭデータを生成するようにしてもよい。

なお、ＭＰ３などの圧縮データでは、リニアＰＣＭデータの高音域（約１６ｋＨｚ以上）のデータなどを間引くことで、音質の劣化を抑えながらデータ量を削減している。したがって、デコーダ２がＭＰ３などの圧縮データを単にデコードするだけでは、デコーダ２が生成するリニアＰＣＭデータには、１６ｋＨｚ以上の周波数成分が含まれなくなる。したがって、ＭＰ３などの圧縮データをデコードするデコーダ２は、圧縮データをデコードするとともに、２２ｋＨｚまでの周波数成分を補間する方がよい。この補間処理には、図２などに示す可聴帯域外補間部３と略同様のブロック構成のものを使用することが可能である。

上記各実施の形態では、補間部３には、ナイキスト周波数（たとえば約２２ｋＨｚ）までの周波数成分を有するリニアＰＣＭデータが入力され、このリニアＰＣＭデータを複数のサブバンドに分割し、その入力データのナイキスト周波数以上の周波数成分を補間している。この他にもたとえば、補間部３には、ＭＰ３に基づくリニアＰＣＭデータなどのように、周波数成分の上限がナイキスト周波数より低いリニアＰＣＭデータが入力され、このリニアＰＣＭデータを複数のサブバンドに分割し、その高周波側の成分を補間するようにしてもよい。このように、周波数成分の上限がナイキスト周波数より低いリニアＰＣＭデータが入力される場合、補間部３の入力帯域分割フィルタバンク１２がサブバンドに分割する帯域の帯域幅は狭くなる。また、補間部３の出力帯域合成フィルタバンクが補間する帯域の帯域幅は広くなる。

また、このようにＭＰ３などの圧縮データに可聴帯域外の高周波成分を補間する場合に、まず可聴帯域の周波数成分を補間し、次に可聴帯域外の周波数成分を補間するようにすることで、ポータブルオーディオプレーヤのデコーダ２以降の構成として、ＣＤやロスレス圧縮データ６の再生のための構成を共通に使用することができる。ポータブルオーディオプレーヤのデコーダ２以降の構成を音源別に設計する必要が無くなり、デコーダ２以前の構成のみを設計することで、ポータブルオーディオプレーヤはＭＰ３などを高音質で再生することができる。ポータブルオーディオプレーヤが高音質で再生することができるデータの種類を、容易に増やすことができる。

上記各実施の形態では、図２などに示す補間部３は、２２ｋＨｚ以上の帯域の周波数成分を補間している。この他にもたとえば、図２などに示す補間部３は、２２ｋＨｚ以下の、たとえば可聴帯域の周波数成分を併せて補間するものであってもよい。たとえば、図２などに示す補間部３に、周波数成分の上限が約１６ｋＨｚであるＭＰ３に基づくリニアＰＣＭデータが入力される場合、この補間部３は、１６〜４４ｋＨｚの周波数成分を補間するようにしてもよい。また、図２などに示す補間部３には、ＭＰ３など以外の、たとえばＦＭラジオやＡＭラジオなどのように帯域が制限されて伝送される音声データをサンプリングしたものが入力されてもよい。

上記各実施の形態では、補間部３は、可聴帯域外の高周波成分を補間しているが、本発明の補間装置は、可聴帯域の高周波成分を補間するものであってもよい。

上記各実施の形態では、オーディオ再生装置は、ポータブルオーディオプレーヤである。この他にもたとえば、オーディオ再生装置は、カーオーディオシステム、カーナビゲーションシステム、家庭用オーディオシステム、ＣＤ、ＤＶＤなどの再生装置、携帯電話端末、ＰＤＡなどの携帯情報端末、音声出力機能を有するパーソナルコンピュータなどであってもよい。

本発明は、ポータブルハードディスクプレーヤなどに利用することができる。

図１は、本発明の実施の形態１に係るポータブルオーディオプレーヤを示すブロック図である。 図２は、図１中の補間部を示すブロック図である。 図３は、補間部におけるＰＣＭデータの周波数成分の模式的な分布図である。 図４は、図２中の入力帯域分割フィルタバンクによるサブバンドへの分割処理を模式的に説明する図である。 図５は、デコーダが出力するリニアＰＣＭデータのスペクトル強度分布と、補間部からオーディオアンプへ出力されるリニアＰＣＭデータのスペクトル強度分布との一例を示す図である。 図６は、実施の形態１の変形例での、補間部３におけるＰＣＭデータの周波数成分の模式的な分布図である。 図７は、本発明の実施の形態２に係るポータブルオーディオプレーヤの補間部を示すブロック図である。

符号の説明

２ デコーダ
３ 補間部（補間装置）
４ オーディオアンプ
１１ アップサンプラ
１２ 入力帯域分割フィルタバンク（分割フィルタバンク）
１３ 補間処理部（補間処理手段）
１４ 出力帯域合成フィルタバンク（合成フィルタバンク）
１５ 帯域別可変イコライザ（可変イコライザ）
１８ 電力分布判断部（強度分布判断手段）
２１ ＬＰＦ（ローパスフィルタ）

Claims (10)

1. 可聴帯域の周波数成分を有する入力オーディオ波形データが入力され、このオーディオ波形データのサンプリング周波数を上げるアップサンプラと、
   上記アップサンプラによりアップサンプリングされたオーディオ波形データから、少なくとも上記入力オーディオ波形データの周波数成分の範囲内についての、所定周波数帯域毎の複数のサブバンドを生成する分割フィルタバンクと、
   上記分割フィルタバンクにより生成された所定周波数帯域毎の複数のサブバンドについて、上記入力オーディオ波形データの周波数成分の範囲内の最も高周波側のサブバンドとの相関を判断し、その最も高周波側のサブバンドおよびそれと相関のあるサブバンドの所定周波数帯域の周波数成分に基づいて、相関があると判断した複数のサブバンドの全体を、１つの相関がある帯域とし、その相関がある帯域の全体を、上記入力オーディオ波形データの周波数成分の上限より上の周波数成分として補間する補間処理手段と、
   上記相関のあるサブバンドの所定周波数帯域の周波数成分が補間されたオーディオ波形データの所定周波数帯域の周波数成分から、オーディオ波形データを生成する合成フィルタバンクと、
   を有することを特徴とする補間装置。
2. 前記アップサンプラに入力されるオーディオ波形データは、その周波数成分の上限が、可聴帯域の上限より１０ｋＨｚ低い周波数以上であること、
   を特徴とする請求項１記載の補間装置。
3. 前記分割フィルタバンクは、前記アップサンプラによりアップサンプリングされたオーディオ波形データの周波数成分の中の、前記入力オーディオ波形データの周波数成分の範囲内のみについて、所定周波数帯域毎の複数のサブバンドを生成することを特徴とする請求項１または２記載の補間装置。
4. 前記アップサンプラによりアップサンプリングされたオーディオ波形データから、前記入力オーディオ波形データの周波数成分の上限以下の周波数成分を抽出するローパスフィルタを有し、
   前記分割フィルタバンクは、上記ローパスフィルタにより抽出された周波数成分について、所定周波数帯域毎の複数のサブバンドを生成することを特徴とする請求項１または２記載の補間装置。
5. 前記分割フィルタバンクは、前記アップサンプラによりアップサンプリングされたオーディオ波形データの周波数成分の中の、ナイキスト周波数以下のすべての周波数成分について、所定周波数帯域毎の複数のサブバンドを生成すること、
   を特徴とする請求項１または２記載の補間装置。
6. 前記補間処理手段は、前記相関のあるサブバンドを繰り返し補間することで、前記入力オーディオ波形データの周波数成分の上限から、前記アップサンプラによりアップサンプリングされたオーディオ波形データのナイキスト周波数までを埋めること、
   を特徴とする請求項１から５の中のいずれか１項記載の補間装置。
7. 補間する成分の強度として、前記アップサンプラに入力される入力オーディオ波形データの強度より低い強度を予測する強度分布判断手段と、
   上記予測された強度に基づいて、前記合成フィルタバンクにより生成されるオーディオ波形データの周波数成分の中の、少なくとも補間された周波数成分の強度を変化させる可変イコライザと、
   を有することを特徴とする請求項１から６の中のいずれか１項記載の補間装置。
8. 可聴帯域の周波数成分を有する所定のサンプリング周波数のオーディオ波形データを生成するデコーダと、
   上記デコーダにより生成されたオーディオ波形データを入力オーディオ波形データとして高周波側の周波数成分を補間する請求項１から７の中のいずれか１項記載の補間装置と、
   前記補間装置により補間されたオーディオ波形データから、オーディオの波形信号を生成するオーディオアンプと、
   を有することを特徴とするオーディオ再生装置。
9. 可聴帯域の周波数成分を有するオーディオ波形データの、サンプリング周波数を上げるステップと、
   上記サンプリング周波数が上げられたオーディオ波形データから、少なくとも上記入力オーディオ波形データの周波数成分の範囲内についての、所定周波数帯域毎の複数のサブバンドを生成するステップと、
   上記分割フィルタバンクにより生成された所定周波数帯域毎の複数のサブバンドについて、上記入力オーディオ波形データの周波数成分の範囲内の最も高周波側のサブバンドとの相関を判断し、その最も高周波側のサブバンドおよびそれと相関のあるサブバンドの所定周波数帯域の周波数成分に基づいて、相関があると判断した複数のサブバンドの全体を、１つの相関がある帯域とし、その相関がある帯域の全体を、上記入力オーディオ波形データの周波数成分の上限より上の周波数成分として補間するステップと、
   上記相関のあるサブバンドの所定周波数帯域の周波数成分が補間されたオーディオ波形データの所定周波数帯域の周波数成分から、オーディオ波形データを生成するステップと、
   を有することを特徴とする補間方法。
10. コンピュータを、
    可聴帯域の周波数成分を有する入力オーディオ波形データが入力され、このオーディオ波形データのサンプリング周波数を上げるアップサンプラと、
    上記アップサンプラによりアップサンプリングされたオーディオ波形データから、少なくとも上記入力オーディオ波形データの周波数成分の範囲内についての、所定周波数帯域毎の複数のサブバンドを生成する分割フィルタバンクと、
    上記分割フィルタバンクにより生成された所定周波数帯域毎の複数のサブバンドについて、上記入力オーディオ波形データの周波数成分の範囲内の最も高周波側のサブバンドとの相関を判断し、その最も高周波側のサブバンドおよびそれと相関のあるサブバンドの所定周波数帯域の周波数成分に基づいて、相関があると判断した複数のサブバンドの全体を、１つの相関がある帯域とし、その相関がある帯域の全体を、上記入力オーディオ波形データの周波数成分の上限より上の周波数成分として補間する補間処理手段と、
    上記相関のあるサブバンドの所定周波数帯域の周波数成分が補間されたオーディオ波形データの所定周波数帯域の周波数成分から、オーディオ波形データを生成する合成フィルタバンクと、
    して機能させることを特徴とする補間プログラム。

Images