特許 7489682 音声処理装置、音声出力システム、音声処理方法、及び音声処理プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-16

(45)【発行日】2024-05-24

(54)【発明の名称】音声処理装置、音声出力システム、音声処理方法、及び音声処理プログラム

(51)【国際特許分類】

   H04B 14/02 20060101AFI20240517BHJP

【ＦＩ】

H04B14/02

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2024029689

(22)【出願日】2024-02-29

【審査請求日】2024-02-29

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】522097832

【氏名又は名称】株式会社アレックス

(74)【代理人】

【識別番号】100190274

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 滋之

(72)【発明者】

【氏名】岩澤 弘則

(72)【発明者】

【氏名】太田 博幸

(72)【発明者】

【氏名】山崎 健一

【審査官】後澤 瑞征

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１５０３８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－６９００８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００２／０１３５４１９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ １４／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力データに応じたＰＷＭ信号を出力する第１ポート及び第２ポートを介して音声データに基づくＰＷＭ信号を出力する音声処理装置であって、
所定のビット数の前記音声データに前記第１ポート及び前記第２ポートのＰＷＭ周期内のクロック数を乗じた値を２の前記ビット数乗で除して拡張データを求め、前記拡張データの整数部分を前記第１ポートへ出力すると共に、前記拡張データの小数部分を増幅させて前記第２ポートへ出力する演算処理部を有する、音声処理装置。

【請求項2】

請求項１に記載の音声処理装置と、
前記第１ポートから出力されるＰＷＭ信号と、前記第２ポートからの出力を減衰させたＰＷＭ信号とを合成する合成処理器と、
前記合成処理器による合成後のＰＷＭ信号を増幅して音声を出力するスピーカユニットと、を有する、音声出力システム。

【請求項3】

１又は複数のプロセッサにより、入力データに応じたＰＷＭ信号を出力する第１ポート及び第２ポートを介して音声データに基づくＰＷＭ信号を出力する音声処理方法であって、
所定のビット数の前記音声データに前記第１ポート及び前記第２ポートのＰＷＭ周期内のクロック数を乗じた値を２の前記ビット数乗で除して拡張データを求め、
前記拡張データの整数部分を前記第１ポートへ出力すると共に、前記拡張データの小数部分を増幅させて前記第２ポートへ出力する、音声処理方法。

【請求項4】

音声データに基づくＰＷＭ信号を、入力データに応じたＰＷＭ信号を出力する第１ポート及び第２ポートに出力させるコンピュータを、
所定のビット数の前記音声データに前記第１ポート及び前記第２ポートのＰＷＭ周期内のクロック数を乗じた値を２の前記ビット数乗で除して拡張データを求める拡張処理手段、
及び、前記拡張データの整数部分を前記第１ポートへ出力すると共に、前記拡張データの小数部分を増幅させて前記第２ポートへ出力する抽出処理手段、として機能させるための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、音声データに基づくＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成する音声処理装置、音声出力システム、音声処理方法、及び音声処理プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、音声データに基づくＰＷＭ信号に増幅処理を施してスピーカから出力する音声出力システムが知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載の音声出力システムは、マイコンによって音声データをＰＷＭ信号に変換し、マイコンから出力されるＰＷＭ信号をもとに駆動回路がスピーカの駆動を制御するよう構成されている。こうした音声出力システムは、家電製品等にも搭載されており、１つのＰＷＭポート（ＰＷＭ出力器）によって音声データがＰＷＭ信号に変換され、当該ＰＷＭ信号に基づく音声が再生されるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１２－１７１４６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、音声データをＰＷＭ周期毎に１つのＰＷＭポートにセットして出力する従来の手法では、ＰＷＭポートの分解能が音声の再現性の高さを左右する。つまり、音声データのビット数よりも低い分解能のＰＷＭポートをもつマイコン等では、ＰＷＭ信号への変換時に変換誤差が生じ、音声品質が劣化する。例えば、１６ビットの音声データを再現するには、分解能１０ビットのＰＷＭポートでは不十分であり、より高い分解能のＰＷＭポートが必要となる。

【0005】

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、音声データのビット数に対し分解能が不十分なＰＷＭポートを用いても、当該音声データの再現性向上を可能とする音声処理装置、音声出力システム、音声処理方法、及び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】

【0006】

本発明の一態様に係る音声処理装置は、入力データに応じたＰＷＭ信号を出力する第１ポート及び第２ポートを介して音声データに基づくＰＷＭ信号を出力する音声処理装置であって、所定のビット数の音声データに第１ポート及び第２ポートのＰＷＭ周期内のクロック数を乗じた値を２の上記ビット数乗で除して拡張データを求め、拡張データの整数部分を第１ポートへ出力すると共に、拡張データの小数部分を増幅させて第２ポートへ出力する演算処理部を有するものである。

【0007】

本発明の一態様に係る音声出力システムは、上記の音声処理装置と、第１ポートから出力されるＰＷＭ信号と、第２ポートからの出力を減衰させたＰＷＭ信号とを合成する合成処理器と、合成処理器による合成後のＰＷＭ信号を増幅して音声を出力するスピーカユニットと、を有するものである。

【0008】

本発明の一態様に係る音声処理方法は、１又は複数のプロセッサにより、入力データに応じたＰＷＭ信号を出力する第１ポート及び第２ポートを介して音声データに基づくＰＷＭ信号を出力する音声処理方法であって、所定ビット数の音声データＣに第１ポート及び第２ポートのＰＷＭ周期内のクロック数を乗じた値を２の上記ビット数乗で除して拡張データを求め、拡張データの整数部分を第１ポートへ出力すると共に、拡張データの小数部分を増幅させて第２ポートへ出力するようになっている。

【0009】

本発明の一態様に係る音声処理プログラムは、音声データに基づくＰＷＭ信号を、入力データに応じたＰＷＭ信号を出力する第１ポート及び第２ポートに出力させるコンピュータを、所定ビット数の音声データに第１ポート及び第２ポートのＰＷＭ周期内のクロック数を乗じた値を２の上記ビット数乗で除して拡張データを求める拡張処理手段、及び、拡張データの整数部分を第１ポートへ出力すると共に、前記拡張データの小数部分を増幅させて第２ポートへ出力する抽出処理手段、として機能させるものである。

【発明の効果】

【0010】

本発明は、音声データ及びＰＷＭ周期内のクロック数に基づく拡張データの整数部分を第１ポートへ出力すると共に、拡張データの小数部分を増幅させて第２ポートへ出力するようになっている。そして、第１ポートから出力されるＰＷＭ信号と、第２ポートから出力され減衰されたＰＷＭ信号とを合成すれば、合成後のＰＷＭ信号に拡張データの整数部分及び小数部分を反映させることができる。そのため、第１ポート及び第２ポートが音声データのビット数に応じた分解能を持たなくても、音声品質を高めることができる。すなわち、音声データのビット数に対し分解能が不足するＰＷＭポートを用いても、当該音声データの再現性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施の形態に係る音声出力システムを例示した構成図である。

【図2】図１の演算処理部の機能的構成例と、これに関連する機器の構成例を示す説明図である。

【図3】図１の音声出力システムによる音声データの再現性を概略的に示す説明図である。

【図4】図１の音声出力システムでのシミュレーション結果の一例を示す表である。

【図5】図１の音声出力システムでのシミュレーション結果の他の例を示す表である。

【図6】図５における音源データの出力値、第１ポートのＰＷＭ出力、及び合成処理器による合成出力の時間変化を示すグラフである。

【図7】図５における音声データを基準とした、第１ポートに係る換算値、及び合成処理器の合成出力に係る換算値の時間変化を示すグラフである。

【図8】本実施の形態における音声処理方法を含む音声出力方法の動作の流れを例示したフローチャートである。

【図9】ＰＷＭポートを１つだけ備えた従来の音声出力システムによる音声データの再現性を概略的に示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

実施の形態．
図１～図９に基づき、本発明の実施の形態における音声処理装置１０及び音声出力システム１００の構成例及び動作例について説明する。各図では、煩雑化を避ける等の意図で符号の一部を適宜省略する。

【0013】

図１に例示するように、音声出力システム１００は、音声処理装置１０と、記憶装置２０と、合成処理器４０と、スピーカユニット８０と、を有している。音声出力システム１００は、音声処理装置１０が、合成処理器４０及び増幅器６０を介してスピーカ７０を駆動し、スピーカ７０から音声を再生するよう構成されている。

【0014】

図１では、記憶装置２０に音声データＣが格納された例を示している。音声データＣは、例えば、音声に係るアナログ信号がＰＣＭ（Pulse Code Modulation：パルス符号変調）により変換されたＰＣＭデータにより構成される。音声データＣは、予め設定された所定のビット数（以下「所定ビット数」ともいう。）データである。記憶装置２０は、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ｅＭＭＣ（embedded Multi Media Card）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、又はＨＤＤ（Hard Disk Drive）などにより構成される。

【0015】

音声処理装置１０は、第１ポート（第１出力器）１３ａ及び第２ポート（第２出力器）１３ｂを介して音声データＣに基づくＰＷＭ信号を出力するものである。図１に例示する音声処理装置１０は、記憶部１１と、演算処理部１２と、第１ポート１３ａと、第２ポート１３ｂと、を有している。

【0016】

記憶部１１には、音声処理プログラム１１ｐなどの演算処理部１２の動作プログラムの他、種々の情報が格納される。記憶部１１は、ＲＡＭ及びＲＯＭ、フラッシュメモリ、ｅＭＭＣ、又はＳＳＤなどにより構成される。第１ポート１３ａ及び第２ポート１３ｂは、入力データに応じたＰＷＭ信号を生成して出力するものである。より具体的に、第１ポート１３ａ及び第２ポート１３ｂは、内部のカウンタにセットされたデータに基づくデューティ比のパルス信号を、ＰＷＭ周期ごとに出力するものである。第１ポート１３ａとしては、拡張データの整数部分に応じた分解能をもつＰＷＭポートを採用するとよく、第２ポート１３ｂとしては、拡張データの小数部分に応じた分解能をもつＰＷＭポートを採用するとよい。本実施の形態では、第１ポート１３ａ及び第２ポート１３ｂとして、互いに分解能の等しいＰＷＭポートを採用している。

【0017】

演算処理部１２は、所定ビット数の音声データＣに周期クロック数を乗じた値を２の所定ビット数乗で除して拡張データを求め、拡張データの整数部分（整数部）を第１ポート１３ａへ出力すると共に、拡張データの小数部分（小数部）を増幅させて第２ポート１３ｂへ出力する。周期クロック数とは、ＰＷＭ周期内のクロック数（ＰＷＭ周期ごとのクロック数）のことであり、ここでのＰＷＭ周期は、第１ポート１３ａ及び第２ポート１３ｂのＰＷＭ周期（図３参照）を指す。クロック数とは、クロックを用いて音声処理装置１０（マイコン等）の内部回路を単位時間内に同期する回数のことである。つまり、周期クロック数とは、音声処理装置１０（マイコン等）がＰＷＭ周期内に刻むクロックの数のことである。

【0018】

演算処理部１２は、ＰＷＭ周期ごとに拡張データを求め、その整数部分を抽出して第１ポート１３ａへ出力すると共に、その小数部分を増幅させて第２ポート１３ｂへ出力する。演算処理部１２は、１又は複数のプロセッサにより構成される。つまり、演算処理部１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、又はＭＰＵ（Micro-Processing Unit）などにより構成することができる。本実施の形態における音声処理装置１０は、いわゆるマイコンにより構成されている。

【0019】

合成処理器４０は、第１ポート１３ａから出力されるＰＷＭ信号と、第２ポート１３ｂからの出力を減衰させたＰＷＭ信号とを合成して出力するものである。スピーカユニット８０は、合成処理器４０で合成されたＰＷＭ信号を増幅して音声を出力するものである。より具体的に、スピーカユニット８０は、増幅器６０とスピーカ７０とを含み、増幅器６０で増幅されたＰＷＭ信号によってスピーカ７０から音声を再生するものである。スピーカ７０は、音声処理装置１０から出力される２つのＰＷＭ信号によって制御され、音声を出力するものである。スピーカ７０は、圧電スピーカ又はダイナミックスピーカなどにより構成される。なお、圧電スピーカは、印加される電圧により変形するピエゾ素子（圧電素子）を含み、ピエゾ素子の変形に起因した空気の振動により音声を出力するものである。

【0020】

なお、図１に示す破線の四角形は、電子基板の外周を想定したものである。つまり、音声処理装置１０、記憶装置２０、合成処理器４０、及び増幅器６０は、同一の基板上に取り付けられてもよい。もっとも、かかる想定に限らず、例えば、上記各部材と同一の基板上にスピーカ７０が設けられてもよく、音声処理装置１０、記憶装置２０、及び合成処理器４０だけが同一の基板上に設けられてもよい。増幅器６０とスピーカ７０が一体型のスピーカユニット８０を採用した場合、スピーカユニット８０の所在は基板の内外を問わない。

【0021】

次に、図２を参照して、演算処理部１２の機能的構成例と合成処理器４０の構成例について説明する。図２に例示する合成処理器４０は、第１ポート１３ａに接続される第１導線部Ｗ１と、第２ポート１３ｂに接続される第２導線部Ｗ２と、を有している。合成処理器４０は、第１導線部Ｗ１に設けられた第１抵抗Ｒ１と、第２導線部Ｗ２に設けられた第２抵抗Ｒ２及び第３抵抗Ｒ３を有している。第２導線部Ｗ２の第２ポート１３ｂとは反対側の端部は、接地されている（ＧＮＤに接続されている）。第２導線部Ｗ２において、第２ポート１３ｂ側の第２抵抗Ｒ２と、ＧＮＤ側の第３抵抗Ｒ３との間には、第３導線部Ｗ３が接続されている。第３導線部Ｗ３は、第１導線部Ｗ１の第１ポート１３ａとは反対側の端部に接続されており、当該接続箇所から、増幅器６０に接続される第４導線部Ｗ４が延びている。第１導線部Ｗ１と第３導線部Ｗ３と第４導線部Ｗ４との接続箇所が混合器として機能する。

【0022】

合成処理器４０は、第２ポート１３ｂから出力されるＰＷＭ信号を減衰させる機能を有しており、その減衰率は、第１抵抗Ｒ１の抵抗値と第２抵抗Ｒ２の抵抗値によって決まる。以下、第２ポート１３ｂからのＰＷＭ信号に対する減衰率のことを「合成処理器４０による減衰率」ともいう。図２の構成の場合、合成処理器４０による減衰率は、Ｒ１／Ｒ２（より具体的には「（Ｒ１／Ｒ３）／（Ｒ２／Ｒ３）」）となる。すなわち、合成処理器４０では、第２抵抗Ｒ２の方が第１抵抗Ｒ１よりも抵抗値が大きくなっている。

【0023】

演算処理部１２は、拡張処理手段１２ａと、抽出処理手段１２ｂと、を有している。拡張処理手段１２ａは、所定ビット数の音声データＣに周期クロック数を乗じた値を２の所定ビット数乗で除して拡張データを求めるものである。すなわち、拡張データは、下記式（１）のように、音声データＣに、周期クロック数を２の所定ビット数乗で除した値を乗じることにより求めることができる。２の所定ビット数乗で除する演算は、音声データＣに周期クロック数を乗じた値の小数点を、所定ビット数分左にシフトさせる処理と同義である。

【0024】

【数1】

【0025】

抽出処理手段１２ｂは、拡張データの整数部分を第１ポート１３ａへ出力すると共に、拡張データの小数部分を増幅させて第２ポート１３ｂへ出力するものである。抽出処理手段１２ｂが小数部分を増幅させる際の増幅率（第２ポート前増幅率）は、合成処理器４０による減衰率の逆数となる。つまり、図２の構成の場合、第２ポート前増幅率は、Ｒ２／Ｒ１（Ｒ２＞Ｒ１）となる。第２ポート前増幅率は、周期クロック数以下となるように設定される。第２ポート前増幅率は、周期クロック数を超えない範囲で最大となるように設定するとよい。図２の構成の場合、第２ポート前増幅率は、第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２との組み合わせに依存する。

【0026】

演算処理部１２は、ＣＰＵ、ＧＰＵ、又はＭＰＵなどの演算装置と、こうした演算装置と協働して上記又は下記の各種機能を実現させるソフトウェア（音声処理プログラム１１ｐを含む）とにより構成することができる。音声処理プログラム１１ｐは、音声データＣに基づくＰＷＭ信号を第１ポート１３ａ及び第２ポート１３ｂに出力させるコンピュータを、拡張処理手段１２ａ及び抽出処理手段１２ｂとして機能させるためのものである。記憶部１１は、音声処理プログラム１１ｐを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に相当する。もっとも、演算処理部１２における各種機能のうちの一部は、ハードウェアにより実現してもよい。

【0027】

ここで、図３及び図９を参照し、音声処理装置１０及び音声出力システム１００によって得られる効果の概要について説明する。図３は、音声出力システム１００による音声データの再現性を概略的に示す説明図である。図９は、ＰＷＭポートを１つだけ備えた従来の音声出力システムによる音声データの再現性を概略的に示す説明図である。図３及び図９には、音声データの電圧値を示す波形と、ＰＷＭ信号のオンのパルス幅に応じた電圧値を示す棒グラフとを例示している。

【0028】

音声データをそのまま１つのＰＷＭポートでパルス化すると、図９のように、実線で示す音声データとの間に大きな変換誤差Ｅが生じる。これに対し、音声出力システム１００の場合は、拡張データの整数部分に対応するＰＷＭ信号に、拡張データの小数部分に対応するＰＷＭ信号が加算されるため、図３に灰色で示すとおり、変換誤差が抑制される。なお、図３及び図９では、周期クロック数が８の例を簡易的に示している。

【0029】

続いて、表１及び図４に基づき、実際のシミュレーション結果の一例について説明する。音声処理装置１０のタイマークロック周波数、ＰＷＭ周波数、周期クロック数、第２ポート前増幅率は、下記の表１のように設定した。音声データＣは、１６ｂｉｔのＰＣＭデータを想定した。ＰＷＭ周波数は、サンプリング周波数の正の整数倍となっている。図４では、各数値について適宜端数処理を行っている。

【0030】

【表1】

【0031】

図４の表の１列目には、ＰＷＭ周期ごとの音声データを示しており、その括弧内の値（正規化値）は、元データを０以上１未満の数値に正規化したものである。ＰＷＭ周期ごとの音声データに、それぞれ、周期クロック数である「１０００」を乗じ、その値を２の所定ビット数乗である「２^１６」で除すると、整数部分（整数部）と小数部分（小数部）を含む拡張データが得られる。

【0032】

第１ポート１３ａには、整数部分の値が設定され、これにより、第１ポート１３ａから出力されるＰＷＭ信号のデューティ比（設定値／周期クロック数）が決まる。一方、第２ポート１３ｂには、小数部分に増幅率である「８００」を乗じた値が設定され、これにより、第２ポート１３ｂから出力されるＰＷＭ信号のデューティ比（設定値／周期クロック数）が決まる。

【0033】

合成処理器４０では、第２ポート１３ｂから出力されるＰＷＭ信号に対し、減衰率を「１／８００」とする減衰処理が施され、減衰後のＰＷＭ信号と、第１ポート１３ａから出力されるＰＷＭ信号とが合成される（図４の「合成出力」参照）。図４から分かるように、音声データの正規化値と、第１ポート１３ａからのＰＷＭ信号の出力値との間には、相対的に大きさ誤差が生じている。これに対し、合成処理器４０による合成出力には、拡張データの小数部分が加わっているため、音声データの正規化値との間の誤差が極めて小さくなっている。

【0034】

なお、図４の表に示す換算値は、音声出力システム１００による誤差の低減をより明確に示すべく、下記式（２）より求めた指標である。換算値は、音声データと出力値との間の乖離が小さいほど、－１６．０との差が小さくなる（－１６．０に近づく）という特徴をもつ。第１ポート１３ａに係る換算値と、合成出力に係る換算値との違いからも、音声出力システム１００において最終的に出力されるＰＷＭ信号の精度が良好であることが伺える。

【0035】

【数2】

【0036】

次いで、音声出力システム１００により音声データの再現性が高まることを一見して把握できるよう、表２のように設定を変更し、上記同様のシミュレーションを行った。図５～図７にその結果を示す。図５の表は、図４の表と同様に構成されているため、重複する説明については省略又は簡略化する。

【0037】

【表2】

【0038】

ＰＷＭ周期ごとの音声データに、それぞれ、周期クロック数である「６２」を乗じ、その値を２の所定ビット数乗である「２^１６」で除すると、整数部分（整数部）と小数部分（小数部）を含む拡張データが得られる。第１ポート１３ａには、整数部分の値が設定され、これにより、第１ポート１３ａから出力されるＰＷＭ信号のデューティ比（設定値／周期クロック数）が決まる。一方、第２ポート１３ｂには、小数部分に増幅率である「６２」を乗じた値が設定され、これにより、第２ポート１３ｂから出力されるＰＷＭ信号のデューティ比（設定値／周期クロック数）が決まる。

【0039】

合成処理器４０では、第２ポート１３ｂから出力されるＰＷＭ信号に対し、減衰率を「１／６２」とする減衰処理が施され、減衰後のＰＷＭ信号と、第１ポート１３ａから出力されるＰＷＭ信号とが合成される（図５の「合成出力」参照）。図５から分かるように、音声データの正規化値と、第１ポート１３ａからのＰＷＭ信号の出力値との間には、相対的に大きさ誤差が生じている。これに対し、合成処理器４０による合成出力には、拡張データの小数部分が加わっているため、音声データの正規化値との間の誤差が極めて小さくなっている。

【0040】

図６は、音源データの出力値（図５の（ａ）に対応）、第１ポート１３ａのＰＷＭ出力（図５の（ｂ）に対応）、及び合成出力（図５の（ｃ）に対応）の時間変化を示すグラフである。図６では、第１ポート１３ａのＰＷＭ出力と音源データの出力値との間に大きな乖離があるが、合成出力と音源データの出力値とは、ほぼ一致している。図７は、音声データ（－１６．０）を基準とした、第１ポート１３ａに係る換算値（図５の（Ａ）に対応）、及び合成出力に係る換算値（図５の（Ｂ）に対応）の時間変化を示すグラフである。図７からは、第１ポート１３ａに係る換算値と－１６．０との間に見られる差が、合成出力に係る換算値では縮まっていることが読み取れる。つまり、音声処理装置１０及び音声出力システム１００を用いることで、音声データの再現性が高まり、音声品質を向上させることができる。

【0041】

次に、図８のフローチャートを参照して、本実施の形態における音声処理方法及び音声出力方法について説明する。音声処理装置１０の記憶部１１等には、適時、音声データのビット数の情報、及び周期クロック数が記憶されているものとする。

【0042】

〔音声処理装置〕
演算処理部１２は、音声データＣ及び周期クロック数をもとに、ＰＷＭ周期ごとの拡張データを求める。すなわち、演算処理部１２は、式（１）に示すように、音声データＣに対し、周期クロック数を２の所定ビット数乗で除した値を乗じることにより、ＰＷＭ周期ごとの拡張データを求める（ステップＳ１０１）。次いで、演算処理部１２は、拡張データの整数部分を第１ポート１３ａへ出力する（ステップＳ１０２）。また、演算処理部１２は、拡張データの小数部分を増幅させて第２ポート１３ｂへ出力する（ステップＳ１０３）。演算処理部１２は、ステップＳ１０１～Ｓ１０３の一連の処理をＰＷＭ周期ごとに繰り返し実行する。

【0043】

〔２つのＰＷＭポート〕
第１ポート１３ａは、拡張データの整数部分に基づくＰＷＭ信号を生成して出力する（ステップＳ１０４）。また、第２ポート１３ｂは、増幅された拡張データの小数部分に基づくＰＷＭ信号を生成して出力する（ステップＳ１０５）。

【0044】

〔合成処理器〕
合成処理器４０は、第２ポート１３ｂから出力されたＰＷＭ信号を減衰させ（ステップＳ１０６）、減衰させたＰＷＭ信号と第１ポート１３ａから出力されたＰＷＭ信号とを合成して出力する（ステップＳ１０７）。

【0045】

〔スピーカユニット〕
スピーカユニット８０は、合成処理器４０において合成されたＰＷＭ信号を増幅器６０によって増幅し（ステップＳ１０８）、増幅後のＰＷＭ信号に基づく音声をスピーカ７０から出力する（ステップＳ１０９）。

【0046】

上記の動作は、図８のステップ番号の順に説明したが、処理の順序はこれに限定されない。例えば、ステップＳ１０２の処理とステップＳ１０３の処理は、並行処理でもよく、順序が入れ替わってもよい。なお、ステップＳ１０４とステップＳ１０５は便宜上の順序である。また、ステップＳ１０６の処理とステップＳ１０７の処理とは、ほぼ同時に行われる。

【0047】

以上のように、本実施の形態の音声処理装置１０は、音声データＣ及び周期クロック数に基づく拡張データの整数部分を第１ポート１３ａへ出力すると共に、拡張データの小数部分を増幅させて第２ポート１３ｂへ出力するよう構成されている。よって、第１ポート１３ａから出力されるＰＷＭ信号と、第２ポート１３ｂから出力され減衰されたＰＷＭ信号とを合成すれば、合成後のＰＷＭ信号に拡張データの整数部分及び小数部分を反映させることができる。そのため、第１ポート１３ａ及び第２ポート１３ｂが音声データのビット数に応じた分解能を持たなくても、音声品質を高めることができる。したがって、音声データＣのビット数に対し分解能が不十分なＰＷＭポートを用いても、音声データＣの再現性を高めることができ、音声品質の向上が実現可能となる。

【0048】

上述した実施の形態は、音声処理装置、音声出力システム、音声処理方法、及び音声処理プログラムにおける一例に過ぎず、本発明の技術的範囲は、これらの態様に限定されるものではない。例えば、音声データは、記憶部１１に格納されてもよく、この場合、音声出力システム１００は記憶装置２０を有しなくてよい。図４及び図５では、１６ｂｉｔの音声データを例示したが、これに限らず、処理の対象となる音声データは、例えば２４ｂｉｔのデータなど、１６ｂｉｔよりも大きなビット数のデータであってもよく、１６ｂｉｔよりも小さなビット数のデータであってもよい。図２では、合成処理器４０による減衰処理が３つの抵抗により実現される例を示したが、これに限定されない。合成処理器４０は、３つのコンデンサを含むよう構成し、当該３つのコンデンサの容量差によって減衰処理を実現してもよい。音声出力システム１００は、合成処理器４０の前段又は後段にローパスフィルタを有していてもよい。

【符号の説明】

【0049】

１０ 音声処理装置、１１ 記憶部、１１ｐ 音声処理プログラム、１２ 演算処理部、１２ａ 拡張処理手段、１２ｂ 抽出処理手段、１３ａ 第１ポート、１３ｂ 第２ポート、２０ 記憶装置、４０ 合成処理器、６０ 増幅器、７０ スピーカ、８０ スピーカユニット、１００ 音声出力システム、Ｒ１ 第１抵抗、Ｒ２ 第２抵抗、Ｒ３ 第３抵抗。

【要約】

【課題】音声データのビット数に対し分解能が不十分なＰＷＭポートを用いても、当該音声データの再現性向上を可能とする音声処理装置、音声出力システム、音声処理方法、及び音声処理プログラムを提供すること。
【解決手段】入力データに応じたＰＷＭ信号を出力する第１ポート及び第２ポートを介して音声データに基づく２つのＰＷＭ信号を出力する音声処理装置。音声処理装置は、所定ビット数の音声データに第１ポート及び第２ポートのＰＷＭ周期内のクロック数を乗じた値を２の所定ビット数乗で除して拡張データを求める。そして、音声処理装置は、拡張データの整数部分を第１ポートへ出力すると共に、拡張データの小数部分を増幅させて第２ポートへ出力する。
【選択図】図１

【図1】

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【図9】