[发明专利]高频插值装置和高频插值方法

说明书

技术领域

本发明涉及高频插值装置和高频插值方法，并且更具体地，涉及能够根据音频信号的频带生成适当的高频插值信号的高频插值装置和高频插值方法。

背景技术

如今，广泛应用使用CD播放器或DVD播放器等的再现装置来输出CD或DVD等的记录介质中所记录的音乐信息的数字音频设备。由于在这种数字音频设备中将音乐信息作为数字信息记录在CD等的记录介质中，因此可以防止重复的再现/记录操作所伴有的音乐质量劣化，从而使得用户可以总是享受高质量音乐。然而，这种记录介质中所记录的一般的数字信息(音乐信息)局限于通常由人耳能够感知到的频率范围内的信息，并且高于预定频率的高频音乐信息被删除。

例如，认为通常由人耳能够感知到的频率是20Hz～20kHz。音乐CD所使用的采样频率是44.1kHz，并且由该CD能够再现的频率范围是20kHz以下。如上所述，在CD等的记录介质中，频率比由人耳能够感知到的频率(20kHz)高的音乐信息被删除。

然而，人耳可以将高于20kHz的高频分量感知为音色的差异。因此，许多用户表示与从传统的模拟/音频设备输出的声音相比较，从高频分量被截除的数字音频设备输出的声音的丰富度或穿透力较差。因而，如今提出了用于在数字音频设备中要再现的音乐中插值高频音频信号、从而提高听众的满足感的方法(例如，参见专利文献1)。

专利文献1所公开的高频插值装置在高频受限的音频信号中对预定上限频率进行上采样，即对该信号的中央应用零阶插值，然后进行低通滤波处理从而去除高频信号以进行下采样。此外，高频插值装置进行包络处理(envelope processing)，以允许音频信号具有规定特性，由此实现高频插值。

应用这种高频插值使得能够消除声音再现时高频范围不足的感觉。

专利文献1：日本特开平9-23127(第2-3页，图2)

发明内容

发明要解决的问题

然而，在以上高频插值装置中对音频信号的预定上限频率进行上采样，使得采样频率(采样速度)变为两倍以上。例如，在采样频率被设置为44.1kHz的音乐CD的情况下，上采样频率变为两倍88.2kHz。在采样频率被设置为96kHz的音乐DVD的情况下，上采样频率变为两倍192kHz。当如上所述对高频范围进行上采样处理时，高频插值装置的处理负荷增大，由此使得难以平滑地执行高频插值处理，并且增加了高频插值设备的成本。

此外，频带已被限制的音频信号的有效带宽或频率级根据音频源的类型或者该音频源的开头、末尾或高潮部分的再现位置而时刻变化。然而，高频插值装置没有考虑这种变化。因此，当使用上述高频插值装置来实际进行高频插值时，频率特性的频谱可能不连续，导致插值效果降低。

考虑到以上问题而作出了本发明，并且本发明的目的是提供能够在不使上采样处理时的采样速度(采样频率)增大的情况下、根据再现音乐生成频率特性的频谱以连续方式显现的插值信号的高频插值装置。

用于解决问题的方案

为了解决以上问题，根据本发明的一个方面，提供了一种高频插值装置，包括：频带判断部件，用于根据音频信号的频率特性，将所述音频信号的带宽类型判断为针对各带宽预先设置的频带判断值；以及插值信号生成部件，用于根据所述频带判断值选择高通滤波器的滤波器系数，通过使用具有所选择的滤波器系数的高通滤波器进行所述音频信号的滤波，并且生成针对所述音频信号的高频插值信号。

此外，根据本发明的另一方面，提供了一种高频插值方法，包括以下步骤：频带判断步骤，其中，频带判断部件根据音频信号的频带特性，将所述音频信号的带宽类型判断为针对各带宽预先设置的频带判断值；以及插值信号生成步骤，其中，插值信号生成部件根据所述频带判断值选择高通滤波器的滤波器系数，通过使用具有所选择的滤波器系数的高通滤波器进行所述音频信号的滤波，并且生成针对所述音频信号的高频插值信号。

根据本发明的高频插值装置和高频插值方法，基于频带判断值来选择高通滤波器的滤波器系数，然后使用具有所选择的滤波器系数的高通滤波器进行音频信号的滤波，之后生成针对该音频信号的高频插值信号，由此可以根据音频信号的带宽调整要生成的高频插值信号，并且可以根据音频信号的带宽生成最佳的高频插值信号。因而，可以生成音频信号的频率特性的频谱以连续方式显现的插值信号。此外，可以在没有不协调感的情况下向要再现的音频信号添加声音的丰富度或穿透力，由此提高听众的满足感。