特許 7576632 スピーカのための低音強調

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-23

(45)【発行日】2024-10-31

(54)【発明の名称】スピーカのための低音強調

(51)【国際特許分類】

   H04S 1/00 20060101AFI20241024BHJP

   H04R 3/00 20060101ALN20241024BHJP

【ＦＩ】

H04S1/00 200

H04R3/00 310

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2022556631

(86)(22)【出願日】2021-03-19

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-05-08

(86)【国際出願番号】 US2021023239

(87)【国際公開番号】W WO2021188953

(87)【国際公開日】2021-09-23

【審査請求日】2024-03-18

(31)【優先権主張番号】PCT/CN2020/080460

(32)【優先日】2020-03-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(31)【優先権主張番号】63/010,390

(32)【優先日】2020-04-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】510185767

【氏名又は名称】ドルビー・インターナショナル・アーベー

(73)【特許権者】

【識別番号】507236292

【氏名又は名称】ドルビー ラボラトリーズ ライセンシング コーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】100101683

【弁理士】

【氏名又は名称】奥田 誠司

(74)【代理人】

【識別番号】100155000

【弁理士】

【氏名又は名称】喜多 修市

(74)【代理人】

【識別番号】100188813

【弁理士】

【氏名又は名称】川喜田 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100202197

【弁理士】

【氏名又は名称】村瀬 成康

(72)【発明者】

【氏名】エクストランド，パー

(72)【発明者】

【氏名】ハオ，イシィン

(72)【発明者】

【氏名】イ，シュエメイ

【審査官】冨澤 直樹

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１８－５０６０７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２２３２１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０２３５４５００（ＣＮ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５３１５７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第０２７２０４７７（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｓ １／００－７／００

Ｈ０４Ｒ ３／００－３／１４

Ｇ１０Ｌ ２１／００－２１／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンピュータに実装されるオーディオ処理方法であって、
第１の変換領域信号を受け取るステップであって、前記第１の変換領域信号は、複数のバンドを有するハイブリッド複素変換領域信号であり、前記複数のバンドのうちの少なくとも１つは複数のサブバンドを有し、前記第１の変換領域信号は第１の複数の高調波群を有する、ステップと、
前記第１の変換領域信号をアップサンプリングすることにより、アップサンプリングされた第１の変換領域信号を生成するステップであって、前記アップサンプリングされた第１の変換領域信号は複素数値の時間領域信号である、ステップと、
前記アップサンプリングされた第１の変換領域信号に基づいて第２の変換領域信号を生成するステップであって、
非線形処理に従って第２の複数の高調波群を、前記アップサンプリングされた第１の変換領域信号に対して生成し、前記第２の変換領域信号は、前記第１の複数の高調波群とは異なる前記第２の複数の高調波群を有することと、
前記第２の複数の高調波群に対しラウドネス拡張を行うことであって、前記第２の変換領域信号は、虚部を有する複素数値信号であることと、
による、ステップと、
前記第２の変換領域信号をフィルタリングすることによって前記第２の変換領域信号を複数のサブバンドに分割して第３の変換領域信号を生成するステップであって、前記第３の変換領域信号は複数のバンドを有し、前記複数のバンドのうちの少なくとも１つは前記複数のサブバンドを有する、ステップと、
前記第３の変換領域信号を前記第１の変換領域信号を遅延した信号と混合することによって第４の変換領域信号を生成するステップであって、前記第３の変換領域信号におけるあるサブバンドは、前記第１の変換領域信号を遅延した信号における対応するサブバンドと混合される、ステップと、
を含む、方法。

【請求項2】

前記第２の複数の高調波群から、前記第１の変換領域信号に比べて知覚的に強調された
低音を有する第４の変換領域信号が得られる、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記アップサンプリングされた第１の変換領域信号を生成するステップは、複素直交ミラーフィルタリング合成に従って行われる、請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記第２の変換領域信号から前記第３の変換領域信号を生成するよりも前に、前記第２の変換領域信号に対しダイナミクス処理を行うステップ
をさらに含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項5】

前記第１の変換領域信号の複数のバンドは、第１のバンド、第２のバンドおよび第３のバンドを有しており、前記第１のバンドは８つのサブバンドに分割され、前記第２のバンドは４つのサブバンドに分割され、前記第３のバンドは４つのサブバンドに分割されている、
請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。

【請求項6】

前記第１の変換領域信号は６４個のバンドを有しており、第１のバンドは８つのサブバンドに分割され、第２のバンドは４つのサブバンドに分割され、第３のバンドは４つのサブバンドに分割されている、
請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。

【請求項7】

前記第１の変換領域信号は２４ｋＨｚの帯域幅を有し、前記第１の変換領域信号は６４個のバンドを有し、各バンドのパスバンド帯域幅は３７５Ｈｚである、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。

【請求項8】

前記非線形処理は、前記第１の変換領域信号の乗算を含む、請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。

【請求項9】

前記非線形処理は、前記第１の変換領域信号に適用されるフィードバック遅延ループを含む、請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。

【請求項10】

前記第２の変換領域信号を生成するステップは、前記第１の変換領域信号の複数のサブバンドのうち１つに基づいて前記第２の変換領域信号を生成することであって、前記複数のサブバンドのうちの前記１つは前記第１の変換領域信号の複数のサブバンドの全部よりも少ないこと
を含む、請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。

【請求項11】

前記第２の変換領域信号を生成するステップは、
前記第１の変換領域信号の複数のサブバンドのうち２つ以上に基づいて複数の第２の変換領域信号を生成することであって、前記複数のサブバンドのうちの前記２つ以上は前記第１の変換領域信号の複数のサブバンドの全部よりも少なく、前記複数の第２の変換領域信号のそれぞれは前記複数のサブバンドのうちの前記２つ以上に対応することと、
前記複数の第２の変換領域信号の和を取ることによって前記第２の変換領域信号を生成することと、
を含む、請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。

【請求項12】

スピーカにより、前記第４の変換領域信号に対応する音を出力するステップ
をさらに含む、請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。

【請求項13】

前記第１の変換領域信号は第１の信号領域にあり、前記方法は、
第２の信号領域にある入力信号を受け取るステップと、
前記入力信号を前記第２の信号領域から前記第１の信号領域へ変換することによって前記第１の変換領域信号を生成するステップと、
前記第４の変換領域信号を前記第１の信号領域から前記第２の信号領域に変換することによって出力信号を生成するステップと、
をさらに含む、請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法。

【請求項14】

前記第２の信号領域は時間領域であり、前記第１の信号領域はハイブリッド複素直交ミラーフィルタ（ＨＣＱＭＦ）信号領域であり、
前記第１の変換領域信号を生成するステップは、前記入力信号に対しＨＣＱＭＦ解析を行うことによって前記第１の変換領域信号を生成することを含み、
前記出力信号を生成することは、前記第４の変換領域信号に対しＨＣＱＭＦ合成を行うことによって前記出力信号を生成することを含む、
請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記第３の変換領域信号を生成するより前に、前記第２の変換領域信号から前記虚部を落とすこと
をさらに含む、請求項１から１４のいずれか１項に記載の方法。

【請求項16】

プロセッサによって実行されたとき、請求項１から１５のいずれか１項に記載の方法を含む処理を実行するように装置を制御するコンピュータプログラムを記憶した、非一時的かつコンピュータ読み取り可能な媒体。

【請求項17】

プロセッサを備えたオーディオ処理装置であって、
前記プロセッサは第１の変換領域信号を受け取るように前記装置を制御するように構成され、前記第１の変換領域信号は、複数の複素数値と複数のバンドとを有するハイブリッド複素変換領域信号であり、前記複数のバンドのうちの少なくとも１つは複数のサブバンドを有し、前記第１の変換領域信号は第１の複数の高調波群を有し、
前記プロセッサは、
前記第１の変換領域信号をアップサンプリングすることにより、アップサンプリングされた第１の変換領域信号を生成するステップであって、前記アップサンプリングされた第１の変換領域信号は複素数値の時間領域信号である、ステップと、
前記アップサンプリングされた第１の変換領域信号に基づいて第２の変換領域信号を生成するステップであって、
非線形処理に従って第２の複数の高調波群を、前記アップサンプリングされた第１の変換領域信号に対して生成し、前記第２の変換領域信号は、前記第１の複数の高調波群とは異なる前記第２の複数の高調波群を有することと、
前記第２の複数の高調波群に対しラウドネス拡張を行うことであって、前記第２の変換領域信号は、虚部を有する複素数値信号であることと、
によって行われる、第２の変換領域信号を生成するステップと、
を実行するように前記装置を制御するように構成され、
前記プロセッサは、前記第２の変換領域信号をフィルタリングすることによって前記第２の変換領域信号を複数のサブバンドに分割して第３の変換領域信号を生成するように前記装置を制御するように構成され、前記第３の変換領域信号は複数のバンドを有し、前記複数のバンドのうちの少なくとも１つは複数のサブバンドを有しており、
前記プロセッサは、前記第３の変換領域信号を前記第１の変換領域信号を遅延した信号と混合することによって第４の変換領域信号を生成するように前記装置を制御するように構成され、前記第３の変換領域信号におけるあるサブバンドは、前記第１の変換領域信号を遅延した信号における対応するサブバンドと混合される、
装置。

【請求項18】

前記第４の変換領域信号を音として出力するように構成されたスピーカをさらに備える、
請求項１７に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願との相互参照）
本出願は、２０２０年３月２０日に出願された国際出願ＰＣＴ／ＣＮ２０２０／０８０４６０号、および２０２０年４月１５日に出願された米国仮出願第６３／０１０，３９０号に対する優先権を主張するものであり、これらを全て本明細書に援用する。

【0002】

本開示は、オーディオ処理に関し、特に、低音強調に関する。

【背景技術】

【0003】

特に断わらない限り、本項に記載されるアプローチは、本願の請求項に対する先行技術ではなく、本項に含めていることによって先行技術であることを認めるものではない。

【0004】

低音効果は、携帯電話、メディアプレーヤー、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ヘッドセット、イヤホンなどのモバイルデバイスにとって望ましいユーザー体験およびユーザー評価指標である。モバイルデバイスのトランスデューサの物理的制約（例えば、振動板サイズ、磁石重量など）のために、モバイルデバイスのスピーカが本来の低音サウンドの音響を完全に再現することは困難である。その結果、モバイルデバイスは、低音サウンドを改善するためのオーディオ処理技術（例えば、ソフトウェアプロセスなどを使用）を実装することが多い。これらの低音強調処理は、「仮想低音」技術と広く呼ばれることがある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

既存の低音強調システムに関する１つの問題は、それらが高い計算複雑性を有し得ることである。上記を考慮すると、計算複雑性を低減した低音強調を実現する必要性があり得る。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書でより詳細に説明するように、実施形態では、「欠落している基本波」の原理に基づく低音強調のための技術について説明する。この原理は、人間が低周波信号（基本波）そのものではなく低周波信号の高調波を聴いた場合に、聴く者の脳が、存在しない低周波信号を外挿することができる、すなわち知覚することができることを、心理音響学的に叙述している。したがって、低周波信号（低音）を再生するためには物理的に不十分なスピーカにおいて、心理音響学的に品質を向上させる一つの方法として、低周波域に高調波を発生させることによって低音効果を高めることがある。

【0007】

本明細書に開示する低音強調技術は、従来の仮想低音技術と比較して、計算複雑性は少ないが、同様の効果に達する。したがって、実施形態は、計算複雑性を節約する。さらに、複雑性の減少のため、より低いレイテンシが可能になる。この技術は、生成された高調波のパワーを調節するためのラウドネス調節スキームを含み得、これにより、結果として得られるラウドネスの知覚がより現実的になり、また低音効果がより説得力を持つようになる。

【0008】

本明細書に開示された技術は、中型スピーカまたはより小型のトランスデューサ、例えば携帯電話スピーカ、ワイヤレススピーカなどからの出力を強調するために使用することができる。

【0009】

一実施形態によれば、コンピュータに実装されたオーディオ処理方法は、第１の変換領域信号を受け取ることを含む。前記第１の変換領域信号は、複数のバンドを有するハイブリッド複素変換領域信号である。前記複数のバンドのうちの少なくとも１つは複数のサブバンドを有し、前記第１の変換領域信号は第１の複数の高調波群を有する。

【0010】

本方法はさらに、前記第１の変換領域信号に基づき第２の変換領域信号を生成することを含む。前記第２の変換領域信号は、非線形処理に従って前記第１の変換領域信号に高調波を生成することによって生成される。前記第２の変換領域信号は、前記第１の複数の高調波群とは異なる第２の複数の高調波群を有する。前記第２の変換領域信号は、さらに、前記第２の複数の高調波群に対しラウドネス拡張を行うことによって生成される。前記第２の変換領域信号は、虚部を有する複素数値信号である。

【0011】

本方法はさらに、前記第２の変換領域信号をフィルタリングすることによって第３の変換領域信号を生成することを含む。前記第３の変換領域信号は複数のバンドを有しており、前記複数のバンドのうちの少なくとも１つは複数のサブバンドを有している。前記方法はさらに、前記第３の変換領域信号を、前記第１の変換領域信号を遅延した信号と混合することによって第４の変換領域信号を生成することを含み、前記第３の変換領域信号におけるあるサブバンドは、前記第１の変換領域信号を遅延した信号における対応するサブバンドと混合される。

【0012】

別の実施形態において、装置は、スピーカとプロセッサとを備える。前記プロセッサは、本明細書に説明した方法のうち１つまたはそれ以上を実施するように前記装置を制御するように構成される。本装置は、本明細書に説明した方法のうち１つまたはそれ以上と同様な詳細を追加的に含み得る。

【0013】

別の実施形態において、非一時的かつコンピュータ読み取り可能な媒体は、プロセッサによって実行されたとき、本明細書に説明した方法のうち１つまたはそれ以上を含む処理を実行するように装置を制御する、コンピュータプログラムを格納している。

【0014】

以下の詳細な説明および添付の図面は、様々な実施態様の性質および利点の更なる理解を提供する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、オーディオ処理システム１００のブロック図である。

【0016】

【図2】図２は、低音強調システム２００のブロック図である。

【0017】

【図3】図３は、高調波発生器３００のブロック図である。

【0018】

【図4】図４は、高調波発生器４００のブロック図である。

【0019】

【図5】図５は、高調波発生器５００のブロック図である。

【0020】

【図6】図６は、等ラウドネス曲線を示すグラフ６００である。

【0021】

【図7】図７は、様々な圧縮ゲインｃを示すグラフ７００である。

【0022】

【図8】図８は、高調波発生器８００のブロック図である。

【0023】

【図9A】図９Ａは、グラフ９００ａを示す。

【図9B】図９Ｂは、グラフ９００ｂを示す。

【図9C】図９Ｃは、グラフ９００ｃを示す。

【図9D】図９Ｄは、グラフ９００ｄを示す。

【図9E】図９Ｅは、グラフ９００ｅを示す。

【図9F】図９Ｆは、グラフ９００ｆを示す。

【0024】

【図10】図１０は、低音強調システム１０００のブロック図である。

【0025】

【図11】図１１は、一実施形態による、本明細書に説明した特徴および処理を実施するためのモバイルデバイスアーキテクチャ１１００である。

【0026】

【図12】図１２は、オーディオ処理方法１２００のフローチャートである。

【発明を実施するための最良の形態】

【0027】

本明細書では、低音強調に関連する技術について説明する。以下の説明において、説明目的で、本開示の完全な理解を提供するために、多数の実施例および具体的な詳細が示されている。しかしながら、特許請求の範囲によって定義される本開示は、これらの実施例における特徴の一部または全部を単独で、または以下に説明する他の特徴と組み合わせて含むことができ、さらに、本明細書に記載する特徴および概念の、変更および同等物を含むことができることは当業者にとって明らかであろう。

【0028】

以下の説明において、様々な方法、プロセス、および手順が詳述される。特定のステップをある順序で記載するかもしれないが、そのような順序は、主に便宜上および明瞭化のためである。ある特定のステップは、複数回繰り返されてもよく、他のステップの前または後に行われてもよく（それらのステップが別の順序で他に記述されている場合でも）、他のステップと並行して行われてもよい。２番目のステップが１番目のステップの後に続くことが要求されるのは、２番目のステップを開始する前に１番目のステップが完了されなければならない場合のみである。このような状況が文脈から明らかでない場合は、具体的に指摘する。

【0029】

本書では、「および」、「または」、および「および／または」という用語が使用される。このような用語は、包括的な意味を有するものとして読み取られる。例えば、「ＡおよびＢ（Ａ ａｎｄ Ｂ）」とは、「ＡとＢの両方」、「少なくともＡとＢの両方」を少なくとも意味し得る。別の例として、「ＡまたはＢ（Ａ ｏｒ Ｂ）」とは、「少なくともＡ」、「少なくともＢ」、「ＡとＢの両方」、「少なくともＡとＢの両方」を少なくとも意味し得る。別の例として、「Ａおよび／またはＢ」とは、「ＡとＢ」、「ＡまたはＢ」を少なくとも意味し得る。排他的論理和が意図される場合、そのことが特に注記される（例えば、「ＡまたはＢのいずれか（ｅｉｔｈｅｒ Ａ ｏｒ Ｂ）」、「ＡおよびＢのうち多くとも１つ（ａｔ ｍｏｓｔ ｏｎｅ ｏｆ Ａ ａｎｄ Ｂ）」）。

【0030】

本文書では、ブロック、要素（ｅｌｅｍｅｎｔ）、構成要素（ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）、回路などの構造体に関連する様々な処理機能について説明する。一般に、これらの構造体は、１つ以上のコンピュータプログラムによって制御されるプロセッサによって実装され得る。

【0031】

図１は、オーディオ処理システム１００のブロック図である。オーディオ処理システム１００は、一般に、入力オーディオ信号１０２を受け取り、本明細書で説明される低音強調処理に従って入力オーディオ信号１０２を処理し、出力オーディオ信号１０４を生成する。オーディオ処理システム１００は、信号変換システム１１０、低音強調システム１２０、追加的処理システム１３０（オプション）、および逆信号変換システム１４０を含む。オーディオ処理システム１００は、（簡潔さのため）詳細には説明しない他の構成要素を含んでもよい。オーディオ処理システム１００の構成要素は、プロセッサによって実行される１つ以上のコンピュータプログラムによって実装されてもよい。

【0032】

信号変換システム１１０は、入力オーディオ信号１０２を受け取り、信号変換処理を実行し、変換されたオーディオ信号１１２を生成する。入力オーディオ信号１０２は、オーディオ（例えば、波形パルス符号変調（ＰＣＭ）形式のサウンド）に対応する多数のサンプルを含む、デジタル時間領域信号であってよい。入力オーディオ信号１０２は、３２ｋＨｚ、４４．１ｋＨｚ、４８ｋＨｚ、１９２ｋＨｚなどのサンプルレートを有していてもよい。入力オーディオ信号１０２は、ＡＴＳＣ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｕｄｉｏ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ（ＡＣ－３、Ｅ－ＡＣ－３）規格を含む、様々なフォーマットに由来していてもよい。具体例として、入力オーディオ信号１０２は、サンプルレートが４８ｋＨｚのＤｏｌｂｙ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｌｕｓ^ＴＭ信号に由来していてもよい。

【0033】

信号変換システム１１０は、様々な信号変換処理を行うことができる。一般に、信号変換処理は、入力オーディオ信号１０２を第１の信号領域から第２の信号領域へ変換する。例えば、第１の領域は時間領域であってもよく、第２の信号領域は、周波数領域、直交ミラー周波数（ＱＭＦ）領域、複素直交ミラー周波数（ＣＱＭＦ）領域、ハイブリッド複素直交ミラー周波数（ＨＣＱＭＦ）領域、などであってもよい。また、第１の信号領域から第２の信号領域への変換は、例えば、変換解析、信号解析、フィルタバンク解析、ＱＭＦ解析、ＣＱＭＦ解析、ＨＣＱＭＦ解析などの「解析」と称されることがある。

【0034】

一般に、ＱＭＦ領域情報は、その周波数応答が別のフィルタのπ／２を中心とする鏡像であるフィルタによって、生成される。これらのフィルタは合わせて、ＱＭＦペアとして知られる。ＱＭＦ理論は、２つより多くのチャンネル（例えば、６４個のチャンネル）を持つフィルタバンクも含んでおり、これらはＭチャンネルのＱＭＦバンクと呼ばれることがある。ＱＭＦ理論は、さらに、変調フィルタバンクと呼ばれるクラスのＭチャンネルの疑似ＱＭＦバンクを教示する。一般に、「ＣＱＭＦ」領域情報は、時間領域の信号に適用される、複素変調離散フーリエ変換（ＤＦＴ）フィルタバンクから得られる。ＣＱＭＦは、複素数値信号（例えば、実部に加えて虚部を含む信号）を含むので、「複素」信号である。一般に、「ＨＣＱＭＦ」領域情報は、ＣＱＭＦフィルタバンクをハイブリッド構造に拡張して、人間の聴覚系の周波数分解能によく一致する効率的で非一様な周波数分解能を得るようにした、ＣＱＭＦ領域情報に相当する。一般に、ハイブリッドとは、少なくとも１つの周波数帯域がサブバンドに分割された構造を指す言葉である。

【0035】

特定のＨＣＱＭＦ実施態様によれば、ＨＣＱＭＦ情報は７７個の周波数帯域で生成され、ここで、低い方の周波数に対しより高い周波数分解能を得るために、低い方のＣＱＭＦバンドはさらにサブバンドに分割される。さらなる具体的な実施態様によれば、信号変換システム１１０は、入力オーディオ信号１０２の各チャンネルを６４個のＣＱＭＦバンドに変換し、さらに最も低い３バンドを、第１バンドを８つのサブバンドに分割し、第２および第３バンドをそれぞれ４つのサブバンドに分割するというように、サブバンド分割する。（このように最も低いバンド群をサブバンドにハイブリッド分割するのは、これらのバンドの低周波分解能を向上させるためである）。信号変換システム１１０は、バンドをサブバンドに分割するためのナイキストフィルタを含んでもよい。この場合、７７個のＨＣＱＭＦバンドは、６１個の最も高いＣＱＭＦバンドに、最も低い３個のＣＱＭＦバンドからの１６個のサブバンド（８＋４＋４）を加えたものに対応する。サブバンドおよびバンドは、最も低い周波数のサブバンドを０番として、０番から７６番までの番号を付けてもよい。するとその他のサブバンドを１番から１５番となり、残りのバンドは１６番から７６番となる。そして、これらの７７個のＨＣＱＭＦバンドは、例えばハイブリッドバンド０、ハイブリッドバンド１、ハイブリッドバンド７６、チャンネル０、チャンネル１、チャンネル７６などのように、それらの番号を付した「ハイブリッドバンド」または「チャンネル」と呼ばれ得る。ハイブリッドバンド０～１５もまた、例えばサブバンド０、サブバンド１、サブバンド１５などのように、それらの番号を付した「サブバンド」と呼ばれ得る。また、ハイブリッドバンド１６～７６を、例えばバンド１６、バンド１７、バンド７６のように、それらの番号を付した「バンド」と呼ばれ得る。なお、チャンネル１および３は負の周波数軸上にパスバンドを有していてもよいが、一般に他のチャンネルはそうではない。

【0036】

（本明細書では、ＱＭＦ、ＣＱＭＦ、およびＨＣＱＭＦという用語が少し口語的に使用されていることに注意されたい。具体的には、用語ＱＭＦ／ＣＱＭＦは、２つより多くのバンドを含み得るＤＦＴフィルタバンクを指すために口語的に使用されていることがある。ＨＣＱＭＦという用語は、２つより多くのバンドを含み得る非一様なＤＦＴフィルタバンクを指すために口語的に使用することができる）。

【0037】

具体例として、信号変換システム１１０は、入力オーディオ信号１０２に対してＨＣＱＭＦ変換を行うことによって、７７個の周波数帯域を有する変換されたオーディオ信号１１２を生成する。この場合、変換されたオーディオ信号１１２の信号領域をＨＣＱＭＦ領域またはハイブリッド領域と呼び、ＨＣＱＭＦ変換をＨＣＱＭＦ解析と呼ぶことがある。

【0038】

バンドの帯域幅とサンプリング周波数は、入力オーディオ信号１０２のサンプリング周波数に依存することになる。例えば、入力オーディオ信号１０２がサンプリング周波数４８ｋＨｚを有する場合（最大帯域幅２４ｋＨｚに相当）、上述した７７個のバンドを有するハイブリッド構造は、すべてのバンドについてサンプリング周波数が７５０Ｈｚとなる。最も高い周波数の６１個のバンドは３７５Ｈｚのパスバンド帯域幅を有し、最も低い周波数の８個のサブバンドは９３．７５Ｈｚのパスバンド帯域幅を有し、その次に低い周波数のサブバンドは１８７．５Ｈｚのパスバンド帯域幅を有する。

【0039】

低音強調システム１２０は、変換されたオーディオ信号１１２を受け取り、低音強調を実行し、強調されたオーディオ信号１２２を生成する。一般に、低音強調システム１２０は、欠落している基本波を聴く者が心理音響学的に知覚できるために、変換されたオーディオ信号１１２に対し高調波を発生させる。低音強調システム１２０の更なる詳細は、（例えば、図２などを参照して）以下において与えられる。

【0040】

追加的処理システム１３０はオプションである。存在する場合には、追加的処理システム１３０は、強調されたオーディオ信号１２２を受け取り、追加的な信号処理を実行し、処理されたオーディオ信号１３２を生成する。あるいは、追加的処理システム１３０は、低音強調システム１２０の動作に先立って、変換されたオーディオ信号１１２に対して動作してもよく、その場合、低音強調システム１２０は、（信号変換システム１１０から出力信号を直接受け取るのではなく）追加的処理システム１３０からの出力された信号をその入力として受け取る。別のオプションとして、追加的処理システム１３０は、低音強調システム１２０の前と後の両方で動作する複数の追加的処理システムであってもよい。オーディオ処理システム１００内の追加的処理システム１３０の具体的な配置は、追加的処理システム１３０が実行する追加的処理の具体的な種類に応じて変化し得る。

【0041】

一般に、追加的処理システム１３０は、変換領域において入力オーディオ信号１０２の追加的処理を実行する。これにより、低音強調システム１２０は、変換領域において実装される既存のオーディオ処理技術と組み合わせて動作することができる。追加的処理の例としては、ダイアログエンハンスメント、インテリジェントイコライゼーション、ボリュームレベリング、スペクトル制限などがある。ダイアログエンハンスメントとは、発話の聞き取りやすさを向上させるために、発話信号を（例えば、効果音と比較して）強調することを指す。インテリジェントイコライゼーションとは、スペクトルバランス（「トーン」または「音色（ｔｉｍｂｒｅ）」とも呼ばれる）の一貫性を提供するなど、オーディオトーンの動的な調節を行うことである。音量調節とは、静かな音声の音量を上げ、大きな音声の音量を下げることで、聴く者が手動で音量を調節する必要性を軽減することである。スペクトル制限とは、選択した周波数または周波数帯域を制限することであり、例えば、小型スピーカからの出力が困難である最も低い側の周波数を制限することである。

【0042】

逆信号変換システム１４０は、強調されたオーディオ信号１２２（またはオプションとして処理されたオーディオ信号１３２）を受け取り、逆変換を実行し、出力オーディオ信号１０４を生成する。逆変換は、一般に、第２の信号領域から第１の信号領域へ信号を戻す変換を行う。一般に、逆変換は、信号変換システム１１０によって実行される信号変換処理の逆変換である。例えば、信号変換システム１１０がＨＣＱＭＦ変換を実行する場合、逆信号変換システム１４０は逆ＨＣＱＭＦ変換を実行する。また、第２の信号領域から第１の信号領域に戻す変換は、例えば、変換合成、信号合成、フィルタバンク合成などの「合成」と呼ばれることがあり、逆ＨＣＱＭＦ変換はＨＣＱＭＦ合成と呼ばれることがある。

【0043】

このように、出力オーディオ信号１０４は、低音強調および／または追加的な信号強調が加えられた入力オーディオ信号１０２に対応する。その後、出力オーディオ信号１０４は、スピーカによって出力され、聴く者によって音として知覚され得る。

【0044】

上述したように、また以下により詳細に説明するように、低音強調システム１２０は、小型から中型のスピーカに好適である。低音強調システム１２０によって実装される処理は、多くの既存の低音強調方法よりもシンプルであり得る。これらの既存の方法と比較して、低音強調システム１２０は、計算複雑性が低く、短いレイテンシを可能にしながらも、オーディオ品質を保持することが可能である。低音強調システム１２０は、例えばテレビまたはワイヤレススピーカなどの中型スピーカによく適しており、また、例えば携帯電話、ラップトップおよびタブレット用の小型トランスデューサの低音改善にも効率的である。ある動作モードにおける低音強調システム１２０は、ミックスに高調波を加えるだけでなく、（動的に変化される）元の低音を加える、すなわち、本来的な低音ブーストを有するように動作させてもよい。

【0045】

図２は、低音強調システム２００のブロック図である。低音強調システム２００は、低音強調システム１２０（図１参照）として使用され得る。簡潔さのため、図２の説明は、低音強調システム２００の一般的な動作を説明するために、単一の信号処理経路に焦点を当てている。追加的な信号処理経路も、本明細書に説明した低音強調システムの変形例において実装されてよい（例えば図１０参照）。追加的な信号処理経路についても、ここで簡単に説明する。

【0046】

低音強調システム２００は、変換されたオーディオ信号１１２を受け取る（図１参照）。上述したように、変換されたオーディオ信号１１２は、多数のバンド（例えば、７７個のハイブリッドバンドであって、３個の最も低い周波数帯域はサブバンドに分割されている）を有するハイブリッド複素変換領域信号（例えば、ＨＣＱＭＦ領域信号）である。複素信号として、変換されたオーディオ信号１１２は、複素数値、例えば、実数値と虚数値の両方を有する。各サブバンドは、それぞれ自身の処理経路により処理され得るので、以下の説明では、１つのサブバンド（例えば、サブバンド０、２、４、６などのうちの１つ）の処理に焦点を当てる。低音強調システム２００は、アップサンプラ（オプション）２０２、高調波発生器２０４、ダイナミクスプロセッサ２０６（オプション）、変換器２０８（オプション）、フィルタ２１２、遅延器２１４、およびミキサ２１６を含む。

【0047】

アップサンプラ２０２は、変換されたオーディオ信号１１２を受け取り、アップサンプリングを行い、アップサンプリングされた信号２２０を生成する。一例として、入力オーディオ信号１０２（図１参照）がサンプリング周波数４８ｋＨｚを有し、変換されたオーディオ信号１１２が６４個のバンドに処理されるとき、各バンドはサンプリング周波数７５０Ｈｚを有する。アップサンプラ２０２は、変換されたオーディオ信号１１２の選択されたサブバンドを２×、３×、４×、５×、６×などでアップサンプリングしてもよい。アップサンプリングの好適な量は４×であり、例えば、変換されたオーディオ信号１１２の選択されたサブバンドがサンプリング周波数７５０Ｈｚを有するとき、アップサンプリングされた信号２２０はサンプリング周波数３ｋＨｚを有することになる。アップサンプリングされた信号２２０は複素変換領域信号である。アップサンプリングされた信号２２０は、変換されたオーディオ信号１１２の選択されたサブバンドの帯域幅に対応する帯域幅を有する。一例として、９３．７５Ｈｚのパスバンド帯域幅を有する選択されたサブバンド０がアップサンプラに入力されるとき、アップサンプリングされた信号２２０は、同様に、９３．７５Ｈｚの帯域幅を有する。

【0048】

アップサンプラ２０２は、ＣＱＭＦ合成を実行することによって実装されてもよい。一例として、サブバンド０を７５０Ｈｚから３０００Ｈｚにアップサンプリングする（４×アップサンプリング）ために、アップサンプラは、１つの入力をサブバンド０とし、他の３つの入力をゼロ（ヌル）とする４チャンネルＣＱＭＦ合成を実施してもよい。この合成は、信号２２０が複素数値の時間領域信号であることを維持するように構成される。

【0049】

アップサンプラ２０２はオプションである。一般に、アップサンプラ２０２は、高調波を生成する際に追加的なヘッドルームを提供し（高調波発生器２０４を参照）、エイリアシング（スペクトル折り返しとも呼ばれる）なしに帯域幅を拡張できるようにする。アップサンプラ２０２は、最も低い周波数のサブバンドのうちのうち１つまたはそれ以上を処理するときは省略することができる。例えば、最も低いバンド（例えば、サブバンド０）のみを処理する場合、（少なくとも）第６次までの高調波が折り返しなしで生成され得るので、アップサンプラ２０２は省略され得る。最も低い２つのバンド（例えば、サブバンド０および２）を処理するとき、第２次および第３次高調波のみが生成される場合、アップサンプラ２０２は省略され得る。最も低い３つのバンド（例えば、サブバンド０、２および４）を処理するとき、第２次高調波のみがエイリアシングなしで生成され得る。これについては、高調波発生器２０４を参照してより詳細に説明する。

【0050】

高調波発生器２０４は、アップサンプリングされた信号２２０（またはアップサンプラ２０２が省略された場合には、変換されたオーディオ信号１１２の選択されたサブバンド信号）を受け取り、その高調波を発生させて信号２２２が得られる。アップサンプラ２０２を参照して述べたように、高調波発生器２０４は、信号２２２のための高調波を発生するとき、その入力信号の帯域幅を拡張する。例えば、サブバンド０が０～９３．７５Ｈｚをカバーする場合、サンプリング周波数７５０Ｈｚは、生成される高調波のエイリアシングを回避するのに十分であり得る。同様に、サブバンド２が９３．７５～１８７．５Ｈｚをカバーする場合、サンプリング周波数７５０Ｈｚは、生成された高調波のエイリアシングを回避するために十分であり得る。しかし、サブバンド４が１８７．５～２８１．２５Ｈｚをカバーする場合、高調波が元の信号のナイキスト周波数（サンプリング周波数７５０Ｈｚ）に近づいているため、サブバンド４、６などではアップサンプリングが推奨される。信号２２２は複素変換領域信号である。信号２２２は、高調波周波数の付加により、高調波発生器２０４への入力の帯域幅よりも大きな帯域幅を有する。例えば、アップサンプリングされた信号２２０が９３．７５Ｈｚの帯域幅を有するとき、信号２２２は３００Ｈｚを超える帯域幅を有し得る。

【0051】

高調波発生器２０４は、高調波を発生させるために非線形処理を使用する。一般に、非線形処理は、信号の異なる成分に異なるゲインを適用する。非線形処理の例は、図３、４、５および８を参照して以下にさらに詳述するように、乗算、フィードバック遅延ループ、整流などを含む。

【0052】

また、高調波発生器２０４は、信号２２２を生成する際に、ラウドネス拡張を行ってもよい。一定のラウドネス範囲（単位ホン）での音圧レベルは、低音／中音域（例えば、８００Ｈｚ未満）では周波数とともに高くなっているため、高調波発生器２０４は、信号２２２を生成する際にダイナミクスの伸長を行う。ラウドネス拡張処理の例としては、動的圧縮やラウドネス補正などがある。ラウドネス拡張の更なる詳細については、後述の図６を参照して説明する。

【0053】

ダイナミクスプロセッサ２０６は、信号２２２を受け取り、ダイナミクス処理を行い、信号２２４を生成する。信号２２４は複素変換領域信号である。一般に、ダイナミクスプロセッサ２０６は、信号２２４の過渡対トーン比（transient to tonal ratio）を制御するために、信号２２２に圧縮を行うことによってダイナミクス処理を実施する。ダイナミクスプロセッサ２０６は、リリース時間よりも相対的に長い（例えば、４倍から１２倍の間、例えば８倍長い）アタック時間を実装してもよい。例えば、アタック時間は、１４０ｍｓから１８０ｍｓの間（例えば、１６０ｍｓ）であってもよく、リリース時間は、１５ｍｓから２５ｍｓの間（例えば、２０ｍｓ）であってもよい。ダイナミクスプロセッサ２０６は、フィードフォワードトポロジーを用いて、非結合型スムースピーク検出を実装してもよい。ダイナミクスプロセッサ２０６は、高調波発生器（図３、４および５を参照してより詳細に説明）によって行われる圧縮と同様の圧縮を実装してもよい。

【0054】

ダイナミクスプロセッサ２０６はオプションである。ダイナミクスプロセッサ２０６が省略された場合、変換器２０８は、信号２２４の代わりに信号２２２を受け取る。

【0055】

変換器２０８は、信号２２４（ダイナミクスプロセッサ２０６が省略された場合は信号２２２）を受け取り、信号２２４から虚部を落として、信号２２８を生成する。一般に、虚部を落とすと、複素数値信号の代わりに実数値の信号を処理することにより、後続の解析フィルタバンク（例えば、フィルタ２１２）の計算複雑性が低下する。上述したように、信号２２４は、複素数値、例えば、実数値および虚数値の両方を有する複素変換領域信号である。変換器２０８は、複素数値信号の実部を取ることによって、信号２２４の虚部を落としてもよい。信号２２８は、実数値の変換領域信号である。

【0056】

変換器２０８はオプションであり、低音強調システム２００のいくつかの実施形態では省略することができる。アップサンプラ２０２が省略される場合は、後続の構成要素によって使用されるために虚部が信号処理経路に残るように、変換器２０８も省略されるべきである。

【0057】

フィルタ２１２は、信号２２８（または変換器２０８が省略された場合は信号２２４、ダイナミクスプロセッサ２０６および変換器２０８が省略された場合は信号２２２）を受け取り、入力のフィルタリングを実行し、信号２３０を生成する。信号２３０は複素数値の変換領域信号である。フィルタリングは、一般に、ミキサ２１６への入力の１つとして、信号２２８をサブバンドに分割する。フィルタリングの具体的な内容は、アップサンプリングが行われたか否かに依存する（アップサンプラ２０２を参照）。

【0058】

アップサンプラ２０２が存在しない場合、フィルタ２１２は、入力信号（例えば、信号２２８）を８チャンネルナイキストフィルタバンクに供給して、ハイブリッドサブバンド０～７を有する信号２３０を生成することによって実装され得る。

【0059】

アップサンプラ２０２が存在する場合、フィルタ２１２は、ＣＱＭＦ解析フィルタバンクおよび２つ以上のナイキストフィルタによって実装されてもよい。入力信号の実部（例えば、信号２２８）は、ＣＱＭＦ解析フィルタバンクに供給される。ＣＱＭＦ解析フィルタバンクは、サンプリング周波数７５０Ｈｚのサブバンド信号を有する信号２３０を生成するための適切な数のチャンネルを有する。そして、その適切なチャンネル数は、実行されるアップサンプリングに依存する。例えば、４×アップサンプリングが実行され、したがって４チャンネルＣＱＭＦ解析バンクがフィルタ２１２において使用される場合、３つの最も低い周波数のＣＱＭＦサブバンド信号はそれぞれ対応するナイキストフィルタに供給される（ハイブリッドサブバンド０～７を生成するもの、ハイブリッドサブバンド８～１１を生成するもの、ハイブリッドサブバンド１２～１５を生成するもの）。別の例として、２×アップサンプリングが実行され、したがって２チャンネルＣＱＭＦ解析バンクがフィルタ２１２で使用される場合、２つのＣＱＭＦサブバンド信号は、それぞれ対応するナイキストフィルタ（ハイブリッドサブバンド０～７を生成するもの、ハイブリッドサブバンド８～１１を生成するもの）に入力される。残りのＣＱＭＦチャンネルがあれば、ミキサ２１６に提供される（ナイキストフィルタの遅延に対応する適切な遅延とともに）。

【0060】

フィルタ２１２は、信号変換システム１１０（図１参照）によって使用されるフィルタと同様のフィルタで実装されてもよい。例えば、８つのチャンネルを有する第１のナイキスト解析フィルタがサブバンド０～７を生成し、４つのチャンネルを有する第２のナイキスト解析フィルタがサブバンド８～１１を生成し、４つのチャンネルを有する第３のナイキスト解析フィルタがサブバンド１２～１５を生成してもよい。

【0061】

遅延器２１４は、変換されたオーディオ信号１１２を受け取り、遅延期間を実施し、信号２３２を生成する。信号２３２は、遅延期間に従って変換されたオーディオ信号１１２を遅延したものに対応する。遅延器２１４は、メモリ、シフトレジスタなどを用いて実装されてもよい。遅延期間は、信号処理チェーン内の他の構成要素、例えば、アップサンプラ２０２、高調波発生器２０４、ダイナミクスプロセッサ２０６、変換器２０８、フィルタ２１２などの処理時間に対応する。これらの他の構成要素のいくつかはオプションであるため、オプションの構成要素がより多く省略されるにつれて、遅延期間は減少する。一例として、遅延期間は９６１サンプルであり、そのうち５７７サンプルはアップサンプリングに対応し、３８４サンプルは残りの構成要素、例えばナイキストフィルタに対応する。別の例として、アップサンプラ２０２が省略される場合、遅延期間は３８４サンプルである。

【0062】

ミキサ２１６は、信号２３０および信号２３２を受け取り、混合を実行し、強調されたオーディオ信号１２２（図１参照）を生成する。強調されたオーディオ信号１２２は、変換領域信号である。ミキサ２１６は、バンドごとに信号を混合する。例えば、信号２３０および信号２３２は、それぞれ７７個のハイブリッドバンド（例えば、８＋４＋４＋６１個のＨＣＱＭＦバンド）を有してよく、ミキサ２１６は、信号２３０のサブバンド０を信号２３２のサブバンド０と混合し、信号２３０のサブバンド１を信号２３２のサブバンド１と混合するといった具合である。なお、ミキサ２１６は、全てのバンドを混合する必要はなく、強調されたオーディオ信号１２２を生成する際に、信号２３２のバンドのうち１つまたはそれ以上を通過させてもよい。例えば、信号２３２の最も高い周波数帯域（例えば、ハイブリッドバンド１６～７７のうち１つまたはそれ以上）を混合することなく通過させてもよい。

【0063】

低音強調システム２００の更なる詳細が以下に提供される。まず、図３～５を参照しながら、高調波発生器２０４の様々なオプションについて説明する。

【0064】

図３は、高調波発生器３００のブロック図である。高調波発生器３００は、高調波発生器２０４（図２参照）として使用することができる。一般に、高調波発生器３００は、入力信号と先行する高調波との乗算（例えば、ダイレクト信号乗算を用いる）により、連続する高調波の各々を発生させる。

【0065】

高調波発生器３００は、１つ以上の乗算器３０２（２つを図示：３０２ａおよび３０２ｂ）、２つ以上のゲイン段３０４（３つを図示：３０４ａ、３０４ｂおよび３０４ｃ）、２つ以上のコンプレッサ３０６（３つを図示：３０６ａ、３０６ｂおよび３０６ｃ）および２つ以上の加算器３０８（３つを図示：３０８ａ、３０８ｂおよび３０８ｃ）を含んでいる。一般に、高調波発生器３００における構成要素の各列は、生成される高調波の１つに対応するので、列の数（および対応する構成要素の数）は、所望の数の高調波を実装するように調節され得る。第１の処理列は、ゲイン段３０４ａ、コンプレッサ３０６ａ、および加算器３０８ａを含む。第２の処理列は、乗算器３０２ａ、ゲイン段３０４ｂ、コンプレッサ３０６ｂ、および加算器３０８ｂを含む。第３の処理列は、乗算器３０２ｂ、ゲイン段３０４ｃ、コンプレッサ３０６ｃ、および加算器３０８ｃを含む。追加的な列を加えることによって追加的な高調波を生成してもよく、それぞれの新しい列は、図に示すものと同様の方法で前の列に接続される。

【0066】

高調波発生器３００は、「ｘ」とも表記される入力信号３２０を受け取る。入力信号３２０は、アップサンプラ２０２が存在する場合にはアップサンプリングされた信号２２０（図２参照）に対応し、アップサンプラ２０２が存在しない場合には変換されたオーディオ信号１１２に対応する。入力信号３２０は複素変換領域信号である。例えば、入力信号３２０は、ＨＣＱＭＦバンド（例えば、ハイブリッドサブバンド０、ハイブリッドサブバンド２、ハイブリッドサブバンド４、ハイブリッドサブバンド６など）に対応し得る。高調波発生器３００は、信号２２２を生成する（図２参照）。

【0067】

まず乗算器３０２を説明する。乗算器３０２ａは、入力信号３２０を受け取り、入力信号３２０と自身との乗算を行い、信号３２２ａ（「ｘ^２」とも表記される）を生成する。乗算器３０２ｂは、入力信号３２０および信号３２２ａを受け取り、入力信号３２０と信号３２２ａとの乗算を行い、信号３２２ｂ（「ｘ^３」とも表記される）を生成する。なお、ある乗算器の出力は、後続の処理列の乗算器への入力として提供される。信号３２２ａは乗算器３０２ｂに供給され、信号３２２ｂは後続の列（点線で示す）の乗算器に供給される、といった具合である。

【0068】

次にゲイン段３０４を説明する。ゲイン段３０４ａは、入力信号３２０を受け取り、ゲインｇ_１を適用し、信号３２４ａを発生させる。ゲイン段３０４ｂは、信号３２２ａを受け取り、ゲインｇ_２を適用し、信号３２４ｂを発生させる。ゲイン段３０４ｃは、信号３２２ｂを受け取り、ゲインｇ_３を適用し、信号３２４ｃを生成する。ゲインｇ_１、ｇ_２、ｇ_３などは、一般に、高調波発生器３００を実装する特定の装置ごとにチューニングとして、所望の値に調節され得る。一般に、ゲインｇ_１は、他のゲインよりもはるかに小さくてもよい（例えば、他のゲインの５０％未満）。ゲインｇ_１を小さな値に設定すると、元の低音高調波に対応するいわゆるダイレクト信号が減少する。ダイレクト信号は、ダイレクト信号の周波数範囲内の任意の信号を再生するのに物理的に不十分な小型スピーカにおいては望ましくない。必要であれば、ゲインｇ_１をゼロに設定して、ダイレクト信号を除去することができる。

【0069】

次にコンプレッサ３０６を説明する。コンプレッサ３０６ａは、信号３２４ａを受け取り、動的圧縮を実行し、信号３２６ａを生成する。コンプレッサ３０６ｂは、信号３２４ｂを受け取り、動的圧縮を実行し、信号３２６ｂを生成する。コンプレッサ３０６ｃは、信号３２４ｃを受け取り、動的圧縮を実行し、信号３２６ｃを生成する。動的圧縮は、一般に、方程式ｙ^ｒに対応する。ここでｙは入力信号（例えば、信号３２４ａ）に対応し、ｒは圧縮比であり、ｒは１より小さい。圧縮比ｒは、各高調波（例えば、各列）に対して異なってもよい。例えば、コンプレッサ３０６ａの圧縮比ｒ_１は、コンプレッサ３０６ｂの圧縮比ｒ_２と異なってもよく、コンプレッサ３０６ｃの圧縮比ｒ_３と異なってもよい、といった具合である。圧縮比は、高調波発生器３００を実装する装置の特定の物理的特性に基づいて、チューニングパラメータとして調節され得る。コンプレッサ３０６の更なる詳細は、ラウドネス拡張に関する考察において以下に提供される。

【0070】

次に加算器３０８を説明する。加算器３０８ｃは、信号３２６ｃ（および任意の追加的な列の加算器からの任意の出力信号）を受け取り、加算を実行し、信号３２８ｂを生成する。加算器３０８ｂは、信号３２６ｂと信号３２８ｂを受け取り、加算を行い、信号３２８ａを生成する。加算器３０８ａは、信号３２６ａおよび信号３２８ａを受け取り、加算を行い、信号２２２（図２参照）を生成する。ある加算器への入力の１つは、後続の処理列の加算器によって提供されることに留意されたい。加算器３０８ｃは後続の処理列の加算器の出力を受け取り（点線で示す）、加算器３０８ｂは加算器３０８ｃの出力を受け取り、加算器３０８ａは加算器３０８ｂの出力を受け取る、といった具合である。

【0071】

高調波発生器３００は、複素数値信号、例えば、負の周波数からの寄与が非常に低い信号を処理している。したがって、複素数値信号をそれ自体で乗算することによって高調波を生成する場合、入力信号が実数値の場合よりもはるかにきれいな出力が得られ、例えば、相互変調歪みがより少なくなる。複素数値の場合、複数の周波数からなる入力信号に対して、実数値処理の場合のように周波数の差による項を生成せず、目的の項と周波数の和による項のみを生成する。差の項は、通常、低周波であるが、総和の項よりも知覚的に不快である。入力信号に一連の高調波が含まれる場合など、総和の項が望ましい場合もある。

【0072】

図４は、高調波発生器４００のブロック図である。高調波発生器４００は、高調波発生器２０４（図２参照）として使用することができる。一般に、高調波発生器４００は、入力信号にフィードバック遅延ループを適用することによって高調波を発生させる。高調波発生器４００は、乗算器４０２、ゲイン段４０４、加算段４０６、コンプレッサ４０８、遅延段４１０、ゲイン段４１２、およびゲイン段４１４を含む。

【0073】

高調波発生器４００は、入力信号４２０を受け取る。入力信号４２０は、アップサンプラ２０２が存在する場合にはアップサンプリングされた信号２２０（図２参照）に対応し、アップサンプラ２０２が存在しない場合には変換されたオーディオ信号１１２に対応する。入力信号４２０は複素変換領域信号である。例えば、入力信号４２０は、ＨＣＱＭＦバンド（例えば、ハイブリッドサブバンド０、ハイブリッドサブバンド２、ハイブリッドサブバンド４、ハイブリッドサブバンド６など）に対応し得る。高調波発生器４００は、信号２２２を生成する（図２参照）。

【0074】

乗算器４０２は、入力信号４２０を受け取り、入力信号４２０を信号４３２と乗算し、信号４２２を生成する。信号４３２は、フィードバック信号４３２とも呼ばれることがあり、ゲイン段４１２を参照して以下でより詳細に説明される。

【0075】

ゲイン段４０４は、入力信号４２０を受け取り、ゲインａを適用し、信号４２４を生成する。ゲインａは、ブレンドゲインとも呼ばれ得る。ゲインａの値は、高調波発生器４００を実装する装置の特定の物理的特性に基づいて、チューニングパラメータとして調節され得る。

【0076】

加算段４０６は、信号４２２と信号４２４を受け取り、加算を行い、信号４２６を生成する。ゲイン段４０４および加算段４０６の組み合わせは、信号４２２に加えられたときはフィードバックループを開始させるのに役立ち（例えば、信号４３２が最初ゼロのとき）、それ以外ではフィードバックループを生かすのに役立つ。

【0077】

コンプレッサ４０８は、信号４２６を受け取り、動的圧縮を行い、信号４２８を生成する。動的圧縮は、一般に、方程式ｙ^ｒに対応する。ここでｙは入力信号（例えば、信号４２６）に対応し、ｒは圧縮比であり、ｒは１より小さい。圧縮比は、高調波発生器４００を実装する装置の特定の物理的特性に基づいて、チューニングパラメータとして調節され得る。コンプレッサ４０８の更なる詳細は、ラウドネス拡張に関する考察において以下に提供される。

【0078】

遅延段４１０は、信号４２８を受け取り、遅延動作を実行し、信号４３０を生成する。遅延段４１０は、メモリを用いて実装され得る。

【0079】

ゲイン段４１２は、信号４３０を受け取り、ゲインｇを適用し、信号４３２を生成する。ゲインｇは、フィードバックゲインとも呼ばれることがある。乗算器４０２に関して上述したように、信号４３２は、入力信号４２０と乗算され、理論的に不定な次数の高調波を生成する。

【0080】

ゲイン段４１４は、信号４２８を受け取り、ゲインｈを適用し、信号２２２を生成する（図２参照）。ゲインｈは、出力ゲインとも呼ばれることがある。ゲインｈの値は、高調波発生器４００を実装する装置の特定の物理的特性に基づいて、チューニングパラメータとして調節され得る。

【0081】

高調波発生器３００と同様に、高調波発生器４００は、元の低音高調波に対応するダイレクト信号を生成する。ダイレクト信号は、ゲインａおよび圧縮比ｒの値を調節することによって、所望に低減され得る。

【0082】

高調波発生器３００と同様に、高調波発生器４００は複素数値信号を処理しており、複素数値信号をそれ自体で乗算することによって高調波を生成する場合、入力信号が実数値の場合よりもはるかにきれいな出力が得られる。

【0083】

図５は、高調波発生器５００のブロック図である。高調波発生器５００は、高調波発生器２０４（図２参照）として使用することができる。高調波発生器５００は、高調波発生器４００（図４参照）と同様であるが、ブレンドゲイン信号がコンプレッサの後に追加される。高調波発生器５００は、乗算器５０２、コンプレッサ５０４、ゲイン段５０６、加算段５０８、遅延段５１０、ゲイン段５１２、およびゲイン段５１４を含む。

【0084】

高調波発生器５００は、入力信号５２０を受け取る。入力信号５２０は、アップサンプラ２０２が存在する場合にはアップサンプリングされた信号２２０（図２参照）に対応し、アップサンプラ２０２が存在しない場合には変換されたオーディオ信号１１２に対応する。入力信号５２０は複素変換領域信号である。例えば、入力信号５２０は、ＨＣＱＭＦバンド（例えば、ハイブリッドサブバンド０、ハイブリッドサブバンド２、ハイブリッドサブバンド４、ハイブリッドサブバンド６など）に対応し得る。高調波発生器５００は、信号２２２を生成する（図２参照）。

【0085】

乗算器５０２は、入力信号５２０を受け取り、入力信号５２０を信号５３２と乗算し、信号５２２を生成する。信号５３２は、フィードバック信号５３２とも呼ばれることがあり、ゲイン段５１２を参照して以下でより詳細に説明される。

【0086】

コンプレッサ５０４は、信号５２２を受け取り、動的圧縮を行い、信号５２４を生成する。動的圧縮は、一般に、方程式ｙ^ｒに対応する。ここでｙは入力信号（例えば、信号５２２）に対応し、ｒは圧縮比であり、ｒは１より小さい。圧縮比は、高調波発生器５００を実装する装置の特定の物理的特性に基づいて、チューニングパラメータとして調節され得る。コンプレッサ５０４の更なる詳細は、ラウドネス拡張に関する考察において以下に提供される。

【0087】

ゲイン段５０６は、入力信号５２０を受け取り、ゲインａを適用し、信号５２６を生成する。ゲインａは、ブレンドゲインとも呼ばれることがある。ゲインａの値は、高調波発生器５００を実装する装置の特定の物理的特性に基づいて、チューニングパラメータとして調節され得る。

【0088】

加算段５０８は、信号５２４および信号５２６を受け取り、加算を行い、信号５２８を生成する。ゲイン段５０６および加算段５０８の組み合わせは、信号５２４に加えられたときはフィードバックループを開始させるのに役立ち（例えば、信号５３２が最初ゼロのとき）、それ以外ではフィードバックループを生かすのに役立つ。

【0089】

遅延段５１０は、信号５２８を受け取り、遅延動作を実行し、信号５３０を生成する。遅延段５１０は、メモリを用いて実装され得る。

【0090】

ゲイン段５１２は、信号５３０を受け取り、ゲインｇを適用し、信号５３２を生成する。ゲインｇは、フィードバックゲインとも呼ばれることがある。乗算器５０２に関して上述したように、信号５３２は、入力信号５２０と乗算され、理論的に不定な次数の高調波を生成する。

【0091】

ゲイン段５１４は、信号５２４を受け取り、ゲインｈを適用し、信号２２２を生成する（図２参照）。ゲインｈは、出力ゲインとも呼ばれることがある。ゲインｈの値は、高調波発生器５００を実装する装置の特定の物理的特性に基づいて、チューニングパラメータとして調節され得る。

【0092】

高調波発生器３００（図３参照）および高調波発生器４００（図４参照）と比較して、高調波発生器５００は、入力信号５２０をループの後半で（例えば、信号５２６として）加えることによって、ダイレクト信号経路を回避している。このような配置では、入力信号５２０は、信号２２２を生成する一環として乗算器５０２（図４の加算器４０６とは対照的）を通過するので、信号２２２にはダイレクト信号が含まれない。

【0093】

高調波発生器３００および高調波発生器４００と同様に、高調波発生器５００は複素数値信号を処理しており、複素数値信号をそれ自体で乗算することによって高調波を生成する場合、入力信号が実数値の場合よりもはるかにきれいな出力が得られる。

【0094】

（ラウドネス拡張）
上述したように、一定のラウドネス範囲（単位ホン）の音圧レベルは、低音／中音域（例えば、８００Ｈｚ未満）では周波数とともに高くなっているため、高調波発生器（例えば、図２の高調波発生器２０４、図３の高調波発生器３００、図４の高調波発生器４００、図５の高調波発生器５００など）はその出力信号生成時にダイナミクスの伸長を実行する。高調波発生器は、ラウドネス拡張を行う際に、コンプレッサ（例えば、図３のコンプレッサ３０６、図４のコンプレッサ４０８、図５のコンプレッサ５０４など）を用いてもよい。ラウドネス拡張処理の例としては、動的圧縮やラウドネス補正などがある。

【0095】

（動的圧縮）
高調波発生器は、式（１）に対応する演算を用いて、ｎ次高調波を発生することができる。

【数1】

【0096】

式（１）において、ｎは高調波の次数、ｙは出力信号、ｘは入力信号である。ｅ^ｊｎφは複素指数関数、ｊは虚数、そしてφは位相である。出力信号は、入力信号にそれ自体をｎ回乗算することで生成される。したがって、ｎを大きくすると、生成される高調波の次数が大きくなる。（式（１）の右辺は、信号が自分自身と掛け合わされたとき、動的伸長が最終的に動的圧縮になる理由の説明として、後述する。

【0097】

図６は、等ラウドネス曲線を示すグラフ６００である。グラフ６００において、ｘ軸は周波数をＨｚ単位で表し、ｙ軸は音圧レベル（ＳＰＬ）をｄＢ単位で表す。グラフ６００は、６つのプロット６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃ、６０２ｄ、６０２ｅ、６０２ｆ（総称して、プロット６０２）を含む。プロット６０２の各々は、知覚された音の大きさの対数測定値であるホンのラウドネスレベルに対応する。プロット６０２の各々は、等ラウドネス曲線と呼ばれることもある。プロット６０２ａは知覚閾値に対応し、プロット６０２ｂは２０ホンに対応し、プロット６０２ｃは４０ホンに対応し、プロット６０２ｄは６０ホンに対応し、プロット６０２ｅは８０ホンに対応し、プロット６０２ｆは１００ホンに対応する。

【0098】

式（１）で記述される演算によって高調波を生成する場合、ダイナミクスはｎの比率で伸長される。この情報が与えられるとき、等ラウドネスプロット６０２は、式（２）の関係を示唆する。

【数2】

【0099】

式（２）において、項κ（ｆ，ｎ）は基本周波数ｆと高調波ｎの次数に関係する残差伸長比である。残差伸長比κ（ｆ，ｎ）は、基本周波数ｆと高調波ｎの次数に応じて、典型的には１．１～１．４の範囲にある。高調波を式（１）に従って生成する場合、所望の伸長比κ（ｆ，ｎ）は、高調波発生器からの出力を係数κ（ｆ，ｎ）／nで圧縮することによって達成され得る。（余談だが、一般に伸長と圧縮は同義語として使われることがあり、比率が１より小さい場合は圧縮、１より大きい場合は伸長と呼ばれる。したがって、係数κ（ｆ，ｎ）／nを分母ｎのため「圧縮」と呼ぶことがある。

【0100】

グラフ６００において、線６１０および６１２は、ラウドネス拡張の一例を示している。線６１０は、基本周波数５０Ｈｚに対して、２０～８０ホンのラウドネス範囲を示している。線６１２は、同じラウドネス範囲を有する４００Ｈｚの、５０Ｈｚの第４次高調波を発生させることに相当する。６１０から６１２への矢印６１４は、第４次高調波を生成することを示す。基本周波数（線６１０）の動的ＳＰＬ範囲は、２０～８０ホンのラウドネス範囲内で約３８ｄＢであり、第４次高調波（線６１２）の動的ＳＰＬ範囲は、同じラウドネス範囲について約５０ｄＢである。したがって、８０ホンの５０Ｈｚの基本波から第４次高調波を生成する場合、高調波を約２０ｄＢ減衰させる必要がある。基本波が２０ホンのラウドネスを持つ場合、高調波はほぼ４０ｄＢ減衰する必要があり、必要な減衰が約２０ｄＢ増加する。

【0101】

ラウドネス拡張とも呼ばれるＳＰＬ対ホン伸長比は、式（３）に従って近似することができる。

【数3】

【0102】

式（３）において、Ｒ（ｆ）はＳＰＬ対ホン伸長比であり、周波数ｆと逆相関を持つ。

【0103】

残差伸長比κ（ｆ，ｎ）は、式（４）で与えられる。

【数4】

【0104】

式（４）において、残差伸長比κ（ｆ，ｎ）は、基本周波数ｆのＳＰＬ対ホン伸長比と高調波ｎ・ｆのＳＰＬ対ホン伸長比との比に相当する。これは、ｎ（高調波次数）の自然対数とｆ（基本周波数）の自然対数の比に相当する。つまり、残差伸長比κ（ｆ，ｎ）は、ｆ（単位：Ｈｚ）の基本周波数からｎ次の高調波を発生させるときに必要な係数を決定する。式（３）および（４）は、２０～８０ホンかつ２０から１０００Ｈｚの範囲において、図６の等ラウドネス曲線とよく一致する。高調波発生器４００（図４参照）または高調波発生器５００（図５参照）を使用する場合、一定の比率を有する１つの簡易なコンプレッサ（例えば、コンプレッサ４０８またはコンプレッサ５０４として）を使用して、必要な動的圧縮を十分な精度で実行することが可能である。

【0105】

コンプレッサは、サンプルごとの正規化による歪みを回避するために、一次平均化フィルタを用いて動的圧縮を適用してもよい。一次平均化フィルタは、式（５）に従って計算され得る、制御信号ｓを処理してもよい。

【数5】

【0106】

式（５）において、ｍはサンプル番号、ｃは圧縮ゲインであり、αは、前のサンプルの制御信号の値と、現在のサンプルの圧縮ゲインの値との間の重みである。この重みαは指数平滑化係数とも呼ばれ、１次ローパス系における極に相当する。

【0107】

重みαは、式（６）を用いて計算され得る。

【数6】

【0108】

式（６）において、ｆ_ｓはサンプリング周波数であり、τは時定数である。

【0109】

圧縮ゲインｃは、式（７）を用いて計算され得る。

【数7】

【0110】

式（７）において、ａおよびｂは、入力信号ｘのサンプルｍの大きさのオーダー毎に適用される多項式係数である。圧縮ゲインｃ（または式（５）を平滑化したものｓ）を信号ｘにｃ・ｘ（またはｓ・ｘ）として適用することは、

（これは、信号ｘの絶対値に圧縮比ｒを掛け、信号ｘの符号関数を乗じたものである）の有理近似に相当する。

【0111】

図７は、様々な圧縮ゲインｃを示すグラフ７００である。グラフ７００において、ｘ軸はｄＢ単位の（入力信号ｘの）入力パワーであり、ｙ軸はｄＢ単位の圧縮ゲインｃである。様々な曲線が示されており、各曲線は圧縮比ｒの値に対応している。具体的には、０．５から１．０の範囲におけるｒの９つの値が示されている。０．５、０．６、０．６５、０．７、０．７３、０．７７、０．８、０．９および１．０であり、各値はグラフ７００の曲線の１つに対応している（例えば、０．５のｒの値は、一番上の曲線に対応している）。図７の示されたゲインは厳密なものではなく、単に一般的な概念の例示に過ぎないことに留意されたい。また、グラフ７００から注目すべきは、ゲインが低入力パワーに対して制限され、比率ｂ（０）／ａ（０）によって与えられることであるこれは、信号の静かな期間の後の過渡的なオンセットのような状況において、過剰なゲインが適用されることを防止する。（その代わりに、このゲインは式（６）の時定数と組み合わせて、例えばパーカッシブなオンセットの間にコンプレッサを通過するエネルギーを増やすことにより、低音信号の「パンチ力」の知覚に寄与する）。

【0112】

（ラウドネス補正）
ラウドネス拡張を達成するための代替的なアプローチは、高調波発生の前に、最初の段階で入力信号の正規化を適用し、その後、ゲイン調節段を適用することである。これは、ラウドネス補正と呼ばれる。

【0113】

図８は、高調波発生器８００のブロック図である。高調波発生器８００は、一般に、入力信号の正規化を用いてラウドネス補正を行う。振幅正規化は、理論的には、式（１）に従って生成される場合の高調波の動的伸長を回避する（比ｎによって、ここでｎ≧２）である。

【0114】

高調波発生器８００は、２つ以上の正規化段８０２（２つを図示：８０２ａおよび８０２ｂ）、２つ以上の乗算器８０４（２つを図示：８０４ａおよび８０４ｂ）、２つ以上のラウドネス補正段８０６（２つを図示：８０６ａおよび８０６ｂ）、２つ以上の加算器８０８（２つを図示：８０８ａおよび８０８ｂ）、および加算器８１０を含んでいる。一般に、高調波発生器８００の構成要素の各列は、生成された高調波の１つに対応するので、列の数（および対応する構成要素の数）は、高調波の所望の数を実装するように調節され得る。第１の処理列は、正規化段８０２ａ、乗算器８０４ａ、ラウドネス補正段８０６ａ、および加算器８０８ａを含む。第２の処理列は、正規化段８０２ｂ、乗算器８０４ｂ、ラウドネス補正段８０６ｂ、および加算器８０８ｂを含む。追加的な列を加えることによって追加的な高調波を生成してもよく、それぞれの新しい列は、図に示すのと同様の方法で前の列に接続される。

【0115】

高調波発生器８００は、入力信号８２０を受け取る。入力信号８２０は、アップサンプラ２０２が存在する場合にはアップサンプリングされた信号２２０（図２参照）に対応し、アップサンプラ２０２が存在しない場合には変換されたオーディオ信号１１２に対応する。入力信号８２０は複素変換領域信号である。例えば、入力信号８２０は、ＨＣＱＭＦバンド（例えば、ハイブリッドサブバンド０、ハイブリッドサブバンド２、ハイブリッドサブバンド４、ハイブリッドサブバンド６など）に対応し得る。高調波発生器８００は、信号２２２を生成する（図２参照）。

【0116】

まず正規化段８０２を説明する。正規化段８０２ａは、入力信号８２０を受け取り、正規化を実行し、信号８２２ａを生成する。正規化段８０２ｂは、入力信号８２０を受け取り、正規化を実行し、信号８２２ｂを生成する。式（５）と同様に、正規化段８０２の各々は、サンプル毎の正規化によって引き起こされる歪みを回避するために、１次平滑化フィルタを用いて正規化を実行してもよい。正規化段８０２は、式（８）で記述される方法で正規化を実行してもよい。

【数8】

【0117】

式（８）において、

は、入力信号ｘを正規化したものの現在のサンプルｍである。

は入力信号を正規化したものの前のサンプルである。αは平滑化係数であり、

は式（９）で与えられる。

【数9】

【0118】

式（９）において、

は、入力信号の現在のサンプルの複素数値と、入力信号の現在のサンプルの大きさ（絶対値ともいう）との間の比率に対応する。平滑化係数αは、所望の平滑化時間を制御するために任意に調節することができ、入力信号のダイナミクスに依存する。より小さいαは、信号のクリッピングを避けるため、静止または減少するエネルギー条件よりも、アタックイベント（例えば、信号エネルギーが急速に増加しているとき）のときに適用される。

【0119】

代替的に、高調波発生器は、単一の正規化段（例えば、８０２ａ）を使用し、出力信号（例えば、８２２ａ）は、乗算器８０４の各々への入力として提供されてもよい。

【0120】

次に乗算器８０４を説明する。乗算器８０４ａは、入力信号８２０および信号８２２ａを受け取り、これらの信号を乗算し、信号８２４ａを生成する。乗算器８０４ｂは、信号８２２ｂおよび信号８２４ａを受け取り、これらの信号を乗算し、信号８２４ｂを生成する。信号８２４ａは第２次高調波に対応し、信号８２４ｂは第３次高調波に対応する、といった具合である。なお、ある乗算器の出力は、後続の処理列の乗算器への入力として提供される。信号８２４ａは乗算器８０４ｂに供給され、信号８２４ｂは後続の列（点線で示す）の乗算器に供給される、といった具合である。

【0121】

次にラウドネス補正段８０６を説明する。ラウドネス補正段８０６ａは、信号８２４ａを受け取り、ラウドネス補正を実行し、信号８２６ａを生成する。ラウドネス補正段８０６ｂは、信号８２４ｂを受け取り、ラウドネス補正を実行し、信号８２６ｂを生成する。一般に、ラウドネス補正段８０６は、基本波と比較してラウドネスを維持するために、図６の等ラウドネス曲線に沿って、発生した高調波の正規化エネルギーの動的伸長および減衰を適用する。ラウドネスを調節するために、補正係数ｋが定義され、ここでｋは、高調波の次数ｎ、基本波の平滑化された大きさ

(式（８）参照)およびハイブリッドバンドインデックスｂの関数である。この補正係数ｋは、式（１０）に従って適用される。

【数10】

【0122】

式（１０）において、各高調波についてそれぞれ、

はラウドネス補正された高調波であり、

は正規化された高調波である。

【0123】

上述したように、低音強調処理は、１つ以上のハイブリッドバンド（例えば、サブバンド０、２、４、６、７、９などのうち１つまたはそれ以上）に対して実行することができる。全バンドにおいて、いくつかの高調波、たとえば、第２次、第３次、および第４次が生成される。中心周波数を各バンドの基本周波数に近似させると、高調波の次数ｎという１つのパラメータを用いてＳＰＬ対ホンの関係を計算することができる。例として、一番目のハイブリッドバンド（例えばサブバンド０）の中心周波数は４６．８７５Ｈｚ（例えば、約４７Ｈｚ）であり、図６のＥＬＣ曲線からの対応値を表１に挙げる。

【表1】

【0124】

表１において、括弧内の値は、基本波と比較したＳＰＬ差である。高調波とその基本波とのＳＰＬ差を表す関数は、式（１１）に従って算出することができる。

【数11】

【0125】

式（１１）において、Ｋ_ｂ，ｎはｄＢ単位のゲイン値である。Ａ_ｂは最小減衰値、Ｘは対数スケールによる平滑化された入力基本エネルギーであり、β_b,nは高調波次数ｎに依存する、入力エネルギーのスケーリングパラメータである。β_b,nは式（１２）に従って計算することができる。

【数12】

【0126】

線形スケールでの補正係数は、式（１３）に従って算出することができる。

【数13】

【0127】

式（１２）および式（１３）において、Ａ_ｂ、ε_ｂおよびη_bは、すべてハイブリッドバンドに基づく定数であり、図６のＥＬＣ曲線へ最適に適合するように推定され得る。表２に記載されたパラメータは、最初の６つのハイブリッドバンドに対して適切な精度をもたらす。結果として生じるラウドネス補正係数は、図９に可視化される。バンド６、７および９については、生成された高調波が７００～２０００Ｈｚの周波数範囲にあり、ここでＥＬＣ曲線は平坦であると仮定される。ラウドネス補正段８０６は、計算複雑性を節約するために、区分線形近似を用いてラウドネス補正係数を計算してもよい。

【表2】

【0128】

図９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄ、９Ｅおよび９Ｆは、一組のグラフ９００ａ～９００ｆを示す。各グラフにおいて、ｘ軸はラウドネス補正段への正規化された高調波信号（例えば、ラウドネス補正段８０６ａに入力される信号８２４ａなど）の大きさであり、ｙ軸は補正係数ｋである。グラフ９００ａはハイブリッドバンド０、グラフ９００ｂはハイブリッドバンド２、グラフ９００ｃはハイブリッドバンド４、グラフ９００ｄはハイブリッドバンド６、グラフ９００ｅはハイブリッドバンド７、およびグラフ９００ｆはハイブリッドバンド９に対応する。各グラフには、３つの高調波（第２次、第３次、および第４次）の線が示されているが、グラフ９００ｄ、９００ｅ、９００ｆでは、ハイブリッドバンド数の増加に伴い線が収束しているため、線が重なり合っていることがわかる。一般に、線は、表２に示したハイブリッドバンドに基づく定数を使用した場合の最初の６つのハイブリッドバンドに対するラウドネス補正係数ｋを示す。

【0129】

図８を再び参照し、加算器８０８を説明する。加算器８０８ｂは、信号８２６ｂ（および点線で示す後続の処理列から受け取った任意の信号）を受け取り、加算を実行し、信号８２８ｂを生成する。加算器８０８ｂは、信号８２６ａおよび信号８２８ｂを受け取り、加算を行い、信号８２８ａを生成する。ある加算器への入力の１つは、後続の処理列の加算器によって提供されることに留意されたい。加算器８０８ｂは後続の処理列の加算器の出力を受け取り（点線で示す）、加算器８０８ａは加算器８０８ｂの出力を受け取る、といった具合である。

【0130】

加算器８１０は、入力信号８２０および信号８２８ａを受け取り、加算を行い、信号２２２を生成する（図２参照）。

【0131】

（マルチハイブリッドバンド処理）
低音強調システム２００（図２参照）についての説明は、単一のハイブリッドバンドの処理に焦点を当てたが、同様の処理を複数のハイブリッドバンドで行ってもよい。例えば、低音強調システム１２０（図１参照）は、４つのハイブリッドバンド（例えば、サブバンド０、２、４および６）、６つのハイブリッドバンド（例えば、サブバンド０、２、４、６、７および９）などに対して実行されてもよい。全バンドにおいて複数の高調波（例えば第２次、第３次、および第４次など）が発生される。

【0132】

図１０は、低音強調システム１０００のブロック図である。低音強調システム１０００は、低音強調システム１２０（図１参照）として使用することができる。低音強調システム１０００は、低音強調システム２００（図２参照）と同様であり、同様の構成要素は同様の名称および参照番号を有しているが、さらに明示的な複数の処理経路が追加されている。各処理経路は、ハイブリッドサブバンド信号の処理に対応する。具体例として、４つの処理経路が示されている（例えば、ハイブリッドサブバンド０、２、４および６を処理するために）。処理経路の数は、所望に応じて増加または減少させてもよい。例えば、ハイブリッドサブバンド０、２、４、６、７および９を処理するために、６つの処理経路が使用されてもよい。

【0133】

低音強調システム１０００は、変換されたオーディオ信号１１２（図１参照）を受け取る。上述したように、変換されたオーディオ信号１１２は、ハイブリッドバンドを有するハイブリッド複素変換領域信号である。変換されたオーディオ信号１１２のハイブリッドバンドの４つが、低音強調システム１０００への入力として示されている。すなわち、サブバンド０（１００２ａと表示）、サブバンド２（１００２ｂ）、サブバンド４（１００２ｃ）およびサブバンド６（１００２ｄ）である。各サブバンドは、処理経路のうちの１つに対応する。低音強調システム１０００は、アップサンプラ１０１０（４つを図示：１０１０ａ、１０１０ｂ、１０１０ｃおよび１０１０ｄ）、高調波発生器１０１２（４つを図示：１０１２ａ、１０１２ｂ、１０１２ｃおよび１０１２ｄ）、加算器１０１４、ダイナミクスプロセッサ１０１６（オプション）、変換器１０１８（オプション）、フィルタ１０２２、遅延器１０２４、およびミキサ１０２６を含んでいる。

【0134】

アップサンプラ１０１０ａは、信号１００２ａを受け取り、アップサンプリングを実行し、アップサンプリングされた信号１０３０ａを生成する。アップサンプラ１０１０ｂは、信号１００２ｂを受け取り、アップサンプリングを実行し、アップサンプリングされた信号１０３０ｂを生成する。アップサンプラ１０１０ｃは、信号１００２ｃを受け取り、アップサンプリングを実行し、アップサンプリングされた信号１０３０ｃを生成する。アップサンプラ１０１０ｄは、信号１００２ｄを受け取り、アップサンプリングを実行し、アップサンプリングされた信号１０３０ｄを生成する。信号１０３０ａ、１０３０ｂ、１０３０ｃおよび１０３０ｄは、複素変換領域信号である。アップサンプラ群１０１０は、それ以外は、アップサンプラ２０２（図２参照）に関して上述したものと同様である。

【0135】

高調波発生器１０１２ａは、アップサンプリングされた信号１０３０ａを受け取り、その高調波を発生させて信号１０３２ａをもたらす。高調波発生器１０１２ｂは、アップサンプリングされた信号１０３０ｂを受け取り、その高調波を発生させて信号１０３２ｂをもたらす。高調波発生器１０１２ｃは、アップサンプリングされた信号１０３０ｃを受け取り、その高調波を発生させて信号１０３２ｃをもたらす。高調波発生器１０１２ｄは、アップサンプリングされた信号１０３０ｄを受け取り、その高調波を発生させて信号１０３２ｄをもたらす。信号１０３２ａ、１０３２ｂ、１０３２ｃおよび１０３２ｄは、複素変換領域信号である。高調波発生器群１０１２は、その他の点では、高調波発生器２０４（図２参照）と同様である。例えば、高調波発生器１０１２のうち１つまたはそれ以上は、高調波発生器３００（図３参照）、高調波発生器４００（図４参照）、高調波発生器５００（図５参照）、高調波発生器８００（図８参照）などを用いて実施されてもよい。

【0136】

加算器１０１４は、信号１０３２ａ、１０３２ｂ、１０３２ｃ、１０３２ｄを受け取り、加算を行い、信号１０３４を生成する。信号１０３４は複素変換領域信号である。

【0137】

ダイナミクスプロセッサ１０１６は、信号１０３４を受け取り、ダイナミクス処理を実行し、信号１０３６を生成する。信号１０３６は複素変換領域信号である。ダイナミクスプロセッサ１０１６は、それ以外は、ダイナミクスプロセッサ２０６（図２参照）と同様である。ダイナミクスプロセッサ１０１６は、オプションである。ダイナミクスプロセッサ１０１６が省略された場合、変換器１０１８は、信号１０３６の代わりに信号１０３４を受け取る。

【0138】

変換器１０１８は、信号１０３６（ダイナミクスプロセッサ１０１６が省略された場合は信号１０３４）を受け取り、信号１０３６から虚部を落とし、信号１０４０を生成する。信号１０４０は、変換領域信号である。変換器１０１８は、オプションであることを含め、その他は、変換器２０８（図２参照）と同様である。

【0139】

フィルタ１０２２は、信号１０４０（変換器１０１８が省略された場合は信号１０３６、あるいはダイナミクスプロセッサ１０１６および変換器１０１８が省略された場合は信号１０３４）を受け取り、フィルタリングを実行し、信号１０４２を生成する。信号１０４２は、変換領域信号である。フィルタ１０２２は、それ以外は、フィルタ２１２（図２参照）と同様である。

【0140】

遅延器１０２４は、信号１０４２を受け取り、遅延期間を実施し、信号１０４４を生成する。信号１０４４は、遅延期間に従って変換されたオーディオ信号１１２を遅延したものに対応する。遅延器１０２４は、メモリ、シフトレジスタなどを用いて実装され得る。遅延期間は、信号処理チェーン内の他の構成要素の処理時間に対応し、これらの他の構成要素の一部はオプションであるため、オプションの構成要素が省略されると、遅延期間は減少する。遅延時間１０２４は、それ以外は、遅延時間２１４（図２参照）と同様である。

【0141】

ミキサ１０２６は、信号１０４２および信号１０４４を受け取り、混合を実行し、強調されたオーディオ信号１２２（図１参照）を生成する。ミキサ１０２６は、それ以外は、ミキサ２１６（図２参照）と同様である。

【0142】

図１１は、一実施形態による、本明細書に説明した特徴および処理を実施するためのモバイルデバイスアーキテクチャ１１００である。アーキテクチャ１１００は、デスクトップコンピュータ、コンシューマー用オーディオ／ビジュアル（ＡＶ）機器、無線放送機器、モバイルデバイス（例えば、スマートフォン、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ウェアラブルデバイス）など、任意の電子機器に実装され得るが、これらに限定されるものではない。示された実施形態例では、アーキテクチャ１１００はラップトップコンピュータ用であり、プロセッサ（複数可）１１０１、周辺機器インタフェース１１０２、オーディオサブシステム１１０３、スピーカ１１０４、マイクロフォン１１０５、センサ１１０６（例えば、加速度計、ジャイロ、気圧計、磁力計、カメラ）、ロケーションプロセッサ１１０７（例えばＧＮＳＳ受信機）、無線通信サブシステム１１０８（例えば、Ｗｉ－Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、セルラー）、およびＩ／Ｏサブシステム（複数可）１１０９（タッチコントローラ１１１０および他の入力コントローラ１１１１、タッチ表面１１１２および他の入力／制御デバイス１１１３を含む）である。開示された実施形態を実装するために、より多くのまたはより少ない構成要素を有する他のアーキテクチャを使用することもできる。

【0143】

メモリインタフェース１１４は、プロセッサ１１０１、周辺機器インタフェース１１０２、およびメモリ１１１５（例えば、フラッシュ、ＲＡＭ、ＲＯＭ）に結合される。メモリ１１１５は、オペレーティングシステム命令１１１６、通信命令１１１７、ＧＵＩ命令１１１８、センサ処理命令１１１９、電話命令１１２０、電子メッセージング命令１１２１、ウェブブラウジング命令１１２２、オーディオ処理命令１１２３、ＧＮＳＳ／ナビゲーション命令１１２４、アプリケーション／データ１１２５を含むがこれらに限られない、コンピュータプログラム命令とデータを格納する。オーディオ処理命令１１２３は、本明細書に説明したオーディオ処理を実行するための命令を含む。

【0144】

図１２は、オーディオ処理方法１２００のフローチャートである。方法１２００は、図１１のアーキテクチャ１１００の構成要素を備えた装置（例えば、ラップトップコンピュータ、携帯電話など）が、例えば１つ以上のコンピュータプログラムを実行することによって、オーディオ処理システム１００（図１参照）、低音強調システム２００（図２参照）、低音強調システム１０００（図１０参照）などの機能を実現するために実行され得る。一般に、方法１２００は、複素数値のサブバンド領域（例えば、ＨＣＱＭＦ領域）においてオーディオ信号処理を実行する。

【0145】

１２０２において、第１の変換領域信号が受け取られる。第１の変換領域信号は、多数のバンドを有するハイブリッド複素変換領域信号である。バンドのうちの少なくとも１つは、多数のサブバンドを有する。第１の変換領域信号は、第１の複数の高調波群を有する。例えば、低音強調システム２００（図２参照）は、変換されたオーディオ信号１１２を受け取ってもよい。第１の変換領域信号は、バンド番号０～７６の７７個のハイブリッドバンドを有してもよく、バンド０～１５は、１つまたはいくつかのより大きなバンドを分割することから生じるサブバンドである。第１の変換領域信号は、ＣＱＭＦ領域信号であってもよい。第１の変換領域信号は、ＣＱＭＦ領域信号のチャンネルのサブセットをサブバンドに分割して（例えば、ナイキストフィルタバンクを使用して）、最も低い周波数範囲に対する周波数分解能を高めることによって生成されるＨＣＱＭＦ信号であってもよい。

【0146】

１２０４において、第２の変換領域信号が、第１の変換領域信号に基づいて生成される。第２の変換領域信号は、非線形処理に従って第１の変換領域信号の高調波を生成することによって生成される。第２の変換領域信号は、第１の複数の高調波群と異なる第２の複数の高調波群を有しており、第２の変換領域信号は、虚部を有する複素数値信号である。第２の変換領域信号は、さらに、第２の複数の高調波群に対してラウドネス拡張を行うことによって生成される。例えば、高調波発生器２０４（図２参照）、高調波発生器３００（図３参照）、高調波発生器４００（図４参照）、高調波発生器５００（図５参照）、高調波発生器８００（図８参照）などは、第１の変換領域信号（例えば、信号２２０等）に基づいて第２の変換領域信号（例えば、信号２２２）を生成することができる。

【0147】

１２０６において、第３の変換領域信号が、第２の変換領域信号をフィルタリングすることによって生成される。第３の変換領域信号は、多数のバンドを有し、バンドのうち少なくとも１つは多数のサブバンドを有する。例えば、フィルタ２１２（図２参照）は、信号２２８（または信号２２６）をフィルタリングして、信号２３０を生成してもよい。別の例として、フィルタ１０２２（図１０参照）は、信号１０４０をフィルタリングして、信号１０４２を生成してもよい。第３の変換領域信号は、バンド番号０～７６の７７個のハイブリッドバンドを有してもよく、バンド０～１５は、１つまたはいくつかのより大きなバンドを分割することから生じるサブバンドである。第３の変換領域信号は、ＨＣＱＭＦ領域信号であってもよい。

【0148】

１２０８において、第４の変換領域信号が、第３の変換領域信号を第１の変換領域信号を遅延した信号と混合することによって生成される。第３の変換領域信号におけるあるサブバンドは、第１の変換領域信号を遅延した信号における対応するサブバンドと混合される。例えば、ミキサ２１６（図２参照）は、信号２３０を遅延された信号２３２と混合してもよい。別の例として、ミキサ１０２６（図１０参照）は、信号１０４２を遅延された信号１０４４と混合してもよい。入力信号は、０～７６と番号付けされた７７個のハイブリッドバンドを有してもよく、一方の入力信号のあるバンド（例えば、バンド０）は、他方の入力信号の対応するバンド（例えば、バンド０）と混合される。

【0149】

方法１２００は、本明細書に記載される低音強調システム２００、低音強調システム１０００などの他の機能に対応する追加的なステップを含んでもよい。例えば、第４の変換領域信号は、スピーカ１１０４（図１１参照）などのスピーカによって出力されてもよい。別の例として、変換領域信号は、１２０４において高調波を生成する前に（例えば、アップサンプラ２０２、アップサンプラ１０１０を使用して）アップサンプリングされてもよい。別の例として、ダイナミクス処理は、例えば、ダイナミクスプロセッサ２０６またはダイナミクスプロセッサ１０１６を使用して、変換領域信号に適用されてもよい。別の例として、高調波を生成することは、乗算を実行すること、フィードバック遅延ループを使用することなどを含んでもよい。別の例として、第２の変換領域信号は、それぞれが第１の変換領域信号のハイブリッドバンドに対応する、多数の第２の変換領域信号であってもよい。別の例として、第３の変換領域信号を生成する前に、第２の変換領域信号の虚部を落としてもよい。

【0150】

（実装の詳細）
実施形態は、ハードウェア、コンピュータ読み取り可能な媒体に格納された実行可能モジュール、または両者の組み合わせ（例えば、プログラマブルロジックアレイ）で実施されてもよい。特に指定しない限り、実施形態によって実行されるステップは、本質的に任意の特定のコンピュータまたは他の装置に関連している必要はない（特定の実施形態ではそうであってもよいが）。特に、様々な汎用機が、本明細書の教示に従って書かれたプログラムと共に使用されてもよいし、必要な方法ステップを実行するためにより特殊な装置（例えば、集積回路）を構築することがより好都合である場合もある。したがって、実施形態は、１つ以上のプログラム可能なコンピュータシステム上で実行される、１つ以上のコンピュータプログラムによって実施されてもよい。そのような各コンピュータシステムは、少なくとも１つのプロセッサ、少なくとも１つのデータ記憶システム（揮発性および不揮発性のメモリおよび／または記憶素子を含む）、少なくとも１つの入力デバイスまたはポート、および少なくとも１つの出力デバイスまたはポートを有する、プログラムコードは、入力データに適用され、本明細書に説明した機能を実行し、出力情報を生成する。出力情報は、既知の方法で、１つ以上の出力デバイスに適用される。

【0151】

このような各コンピュータプログラムは、好ましくは、汎用または専用のプログラム可能なコンピュータによって読み取り可能な記憶媒体または装置（例えば、固体メモリまたは媒体、または磁気または光学媒体）上に格納またはダウンロードされ、記憶媒体または装置がコンピュータシステムによって読み取られたときにコンピュータを構成および動作させて本明細書に記載の手順を実行させるためのものである。また、本発明のシステムは、コンピュータプログラムで構成されたコンピュータ可読記憶媒体として実施されると考えることもでき、そのように構成された記憶媒体は、コンピュータシステムを特定の予め定められた方法で動作させて、本明細書に記載の機能を実行させるものである。（ソフトウェアそれ自体および無形または一時的な信号は、それらが特許性のない主題である限り、除外される）。

【0152】

本明細書に説明したシステムの側面は、デジタルまたはデジタル化されたオーディオファイルを処理するための適切なコンピュータベースのサウンド処理ネットワーク環境において実装されてもよい。適応的オーディオシステムの一部は、コンピュータ間で伝送されるデータをバッファリングしルーティングする役割を果たす１つ以上のルータ（図示せず）を含む、任意の所望の数の個々の機器からなる１つ以上のネットワークを含んでもよい。このようなネットワークは、様々な異なるネットワークプロトコル上に構築されてもよく、インターネット、ワイドエリネットワーク（ＷＡＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、またはそれらの任意の組合せであってもよい。

【0153】

構成要素、ブロック、プロセス、または他の機能構成要素の１つ以上は、本システムのプロセッサベースのコンピューティングデバイスの実行を制御するコンピュータプログラムを通じて実装されてもよい。また、本明細書に開示された様々な機能は、ハードウェア、ファームウェアの任意の数の組み合わせを使用して、および／または、それらの動作、レジスタ転送、論理構成要素、および／または他の特性の観点から、様々な機械可読媒体またはコンピュータ可読媒体において具現化されたデータおよび／または命令として記述されてよいことに注意されたい。そのようなフォーマット化されたデータおよび／または命令が具現化され得るコンピュータ可読媒体は、光学、磁気または半導体記憶媒体などの様々な形態の物理的（非一時的）な不揮発性記憶媒体を含むが、これらに限定されるものではない。

【0154】

上記の説明は、本開示の側面がどのように実施され得るかの例と共に、本開示の様々な実施形態を例示するものである。上記の例および実施形態は、唯一の実施形態であるとみなされるべきではなく、以下の請求項によって定義される本開示の柔軟性および利点を説明するために提示されるものである。上記の開示および以下の特許請求の範囲に基づいて、他の配置、実施形態、実施態様および等価物は、当業者には明らかであり、特許請求の範囲によって定義される本開示の精神および範囲から逸脱することなく採用することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図9D】

【図9E】

【図9F】

【図10】

【図11】

【図12】