JP3538931B2 - Signal expansion apparatus and method - Google Patents

Signal expansion apparatus and method

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、コンパクト
ディスク(CD)やディジタルオーディオテープ(DA
T)等の記録媒体に記録されたディジタルオーディオデ
ータの語長を原データより伸張されたデータとして出力
することができる信号伸張装置及び方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to, for example, a compact disc (CD) and a digital audio tape (DA).
The present invention relates to a signal decompression device and method capable of outputting the word length of digital audio data recorded on a recording medium such as T) as data decompressed from original data.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、CDやDAT等の記録媒体には、
16ビットの記録フォーマットでデータが記録されてい
る。また、業務用のレコーダー、ADコンバーターやD
Aコンバーターでは、データが20ビットで処理され
る。例えば、16ビット以上のレコーダーで録音された
ディジタルオーディオデータをCD化する場合、単純に
16ビット以下のデータを切り捨てたり、スーパービッ
トマッピング(SBM)等で16ビット以下のデータを
利用して、16ビットに圧縮するような方法が用いられ
ている。
2. Description of the Related Art At present, recording media such as CDs and DATs include:
Data is recorded in a 16-bit recording format. In addition, professional recorders, AD converters and D
In the A converter, data is processed in 20 bits. For example, when converting digital audio data recorded by a recorder of 16 bits or more into a CD, data of 16 bits or less is simply discarded, or data of 16 bits or less is used by super bit mapping (SBM) or the like. A method of compressing to bits is used.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、16ビット
のデータから、16ビットより多いデータを生成する方
法は皆無である。例えば、ディジタルミキサーやDAコ
ンバーターでは、20ビットまたは24ビット等のデー
タを処理できるものが多い。このような機器に、一度語
長が切り捨てられたデータや圧縮されたデータが供給さ
れても、その語長でしか処理することができない。ま
た、単純に理論値通りのADコンバーターを用いて量子
化されたデータであっても、そのADコンバーターの語
長以上の分解能でデータを処理することはできない。
By the way, there is no method for generating data of more than 16 bits from 16-bit data. For example, many digital mixers and DA converters can process data of 20 bits or 24 bits. Even if data whose word length has been truncated or compressed data is supplied to such a device, processing can be performed only with that word length. Further, even if the data is simply quantized using an A / D converter according to the theoretical value, the data cannot be processed with a resolution greater than the word length of the A / D converter.

【0004】従って、この発明の目的は、原データの語
長よりも多い語長のデータを出力することができる信号
伸張装置及び方法を提供することにある。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a signal decompression apparatus and method capable of outputting data having a word length longer than the word length of original data.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】この発明は、Nビットの
データのサンプリングポイントの中間のサンプリングポ
イントで、NビットのデータをNビットより長いMビッ
を用いて補間してNビットより長く、且つMビットよ
り短いLビットのデータを生成する第1の補間手段と、
Nビットのデータのサンプリングポイントで、第1の補
間手段で生成されたLビットのデータを用いて補間して
Lビットのデータを生成する第2の補間手段とからなる
信号伸長装置である。
According to the present invention, a sampling point in the middle of an N-bit data sampling point is provided.
First interpolating means for interpolating N-bit data using M bits longer than N bits to generate L-bit data longer than N bits and shorter than M bits;
At the sampling point of N-bit data, the first complement
Interpolation using L-bit data generated by the interpolating means
This is a signal decompression device including second interpolation means for generating L-bit data .

【0006】また、この発明は、Nビットのデータのサ
ンプリングポイントの中間のサンプリングポイントで、
NビットのデータをNビットより長いMビットを用いて
補間してNビットより長く、且つMビットより短いLビ
ットのデータを生成し、Nビットのデータのサンプリン
グポイントで、生成されたLビットのデータを用いて補
してLビットのデータを生成する信号伸長方法であ
る。
Further, the present invention provides a method for supporting N-bit data .
At the sampling point in the middle of the sampling point,
N-bit data longer than N bit <br/> interpolation to using longer M bits than N bits, and generates data shorter L bits than M bits, the sampling point data of N bits, is generated This is a signal decompression method for generating L-bit data by interpolating using L-bit data .

【0007】[0007]

【作用】補間フィルター12において、Nビットのデー
タX(n)をデータX(n)の語長より長いMビットで
補間した後、その補間データから、Mビットより短い語
長のLビットのデータY(n)を生成する。データY
(n)が補間フィルター13に供給される。補間フィル
ター13では、データY(n)を用いてデータX(n)
のサンプリングポイントで補間が行われ、Lビットのデ
ータZ(n)が出力される。このようにして、原データ
よりも長い語長のデータを出力することができる。
After the N-bit data X (n) is interpolated with M bits longer than the word length of the data X (n) in the interpolation filter 12, L-bit data having a word length shorter than M bits is obtained from the interpolated data. Generate Y (n). Data Y
(N) is supplied to the interpolation filter 13. The interpolation filter 13 uses the data Y (n) to generate the data X (n).
Are interpolated at the sampling point, and L-bit data Z (n) is output. In this way, data having a word length longer than the original data can be output.

【0008】[0008]

【実施例】以下、この発明による信号伸張装置に関して
図面を参照して説明する。図1は、この発明による信号
伸張装置のブロック図である。図1において、入力端子
1を介して入力された、所定のフォーマット(例えば、
AES/EBUフォーマットやIEC958フォーマッ
ト)に変調されているディジタルオーディオデータは、
デコーダー2により復調される。そして、データ伸張回
路3に供給される。データ伸張回路3では、供給された
ディジタルオーディオデータの語長に基づいて、その語
長が伸張される。伸張されたディジタルオーディオデー
タは、エンコーダー4に供給される。エンコーダー4で
は、デコーダー2に供給される前のディジタルオーディ
オデータのフォーマットに変調される。エンコーダー4
からは、入力端子1から入力されたデータに比べて伸張
されたディジタルオーディオデータが出力端子5に出力
される。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a signal expansion apparatus according to the present invention. FIG. 1 is a block diagram of a signal decompression device according to the present invention. In FIG. 1, a predetermined format (for example,
Digital audio data modulated in AES / EBU format or IEC958 format)
The signal is demodulated by the decoder 2. Then, the data is supplied to the data decompression circuit 3. In the data expansion circuit 3, the word length of the supplied digital audio data is expanded based on the word length. The expanded digital audio data is supplied to the encoder 4. The encoder 4 modulates the digital audio data into a format of digital audio data before being supplied to the decoder 2. Encoder 4
Thus, the digital audio data expanded from the data input from the input terminal 1 is output to the output terminal 5.

【0009】図2は、データ伸張回路3の詳細なブロッ
ク図である。データ伸張回路3は、同種の2つの補間フ
ィルター12及び13からなる。補間フィルターとして
は、例えばFIR型フィルターを用いることができる。
デコーダー2のデコード出力X(n)が入力端子11を
介して補間フィルター12に供給される。データX
(n)は、1/SF(サンプリング周波数)でサンプリ
ングされ、Nビットで量子化されたデータである。補間
フィルター12からは、補間フィルター13に対して、
データY(n)が出力される。データY(n)は、デー
タX(n)に基づいて補間されたデータである。補間フ
ィルター13からは、出力端子14に対して、データZ
(n)が出力される。データZ(n)は、データY
(n)に基づいて補間されたデータである。出力端子1
4から出力されるディジタルオーディオデータは、エン
コーダー4に供給される。
FIG. 2 is a detailed block diagram of the data decompression circuit 3. The data expansion circuit 3 includes two interpolation filters 12 and 13 of the same type. As the interpolation filter, for example, an FIR filter can be used.
The decoded output X (n) of the decoder 2 is supplied to the interpolation filter 12 via the input terminal 11. Data X
(N) is data sampled at 1 / SF (sampling frequency) and quantized with N bits. From the interpolation filter 12, for the interpolation filter 13,
Data Y (n) is output. Data Y (n) is data interpolated based on data X (n). From the interpolation filter 13, the data Z is output to the output terminal 14.
(N) is output. Data Z (n) is data Y
This is data interpolated based on (n). Output terminal 1
The digital audio data output from 4 is supplied to the encoder 4.

【0010】図3は、上述のデータX(n)、Y(n)
及びZ(n)の波形図である。図3Aに示される各ディ
ジタルオーディオデータ(黒マル)に基づいて、各デー
タの中間ポイントを前後数ポイントのデータを用いて補
間すると、図3Bに示すデータY(n)(白マル)を得
ることができる。データY(n)は、原データX(n)
の語長より十分長いMビット(N<<M)を用いて補間
した後、Lビットに丸め込み(N<L<M)または切り
捨てることにより生成される。なお、この時のMビット
の語長は、Lビットのデータを計算するのに、誤差を無
視できる程度の長さとされる。
FIG. 3 shows the data X (n) and Y (n) described above.
And Z (n). When the intermediate point of each data is interpolated using data of several points before and after based on each digital audio data (black circle) shown in FIG. 3A, data Y (n) (white circle) shown in FIG. 3B is obtained. Can be. Data Y (n) is the original data X (n)
Is generated by interpolating using M bits (N << M) that are sufficiently longer than the word length, and then rounding (N <L <M) or truncating to L bits. The word length of M bits at this time is set to such a length that an error can be ignored when calculating L-bit data.

【0011】図3Bに示されるデータY(n)は、デー
タX(n)を中心として、例えば4つの前データ及び3
つの後データを用いてラグランジュ補間を行うことによ
り得ることができる。この7次のラグランジュ補間の生
成式は、
The data Y (n) shown in FIG. 3B has, for example, four previous data and 3
It can be obtained by performing Lagrange interpolation using the subsequent data. The generation formula of this 7th-order Lagrange interpolation is

【0012】Y(n)=k0×X(n−4)+k1×X
(n−3)+k2×X(n−2)+k3×X(n−1)
+k4×X(n)+k5×X(n+1)+k6×X(n
+2)+k7×X(n+3)
Y (n) = k0 × X (n−4) + k1 × X
(N−3) + k2 × X (n−2) + k3 × X (n−1)
+ K4 × X (n) + k5 × X (n + 1) + k6 × X (n
+2) + k7 × X (n + 3)

【0013】となる。但し、## EQU1 ## However,

【0014】k0=−c1×c2×c3×c4×c5×
c6×c7/35 k1=c0×c2×c3×c4×c5×c6×c7×4
/15 k2=−c0×c1×c3×c4×c5×c6×c7×
6/5 k3=c0×c1×c2×c4×c5×c6×c7×4 k4=c0×c1×c2×c3×c5×c6×c7×4 k5=−c0×c1×c2×c3×c4×c6×c7×
6/5 k6=c0×c1×c2×c3×c4×c5×c7×4
/15 k7=−c0×c1×c2×c3×c4×c5×c6/
35
K0 = -c1 * c2 * c3 * c4 * c5 *
c6 × c7 / 35 k1 = c0 × c2 × c3 × c4 × c5 × c6 × c7 × 4
/ 15 k2 = -c0xc1xc3xc4xc5xc6xc7x
6/5 k3 = c0 * c1 * c2 * c4 * c5 * c6 * c7 * 4 k4 = c0 * c1 * c2 * c3 * c5 * c6 * c7 * 4 k5 = -c0 * c1 * c2 * c3 * c4 * c6xc7x
6/5 k6 = c0 × c1 × c2 × c3 × c4 × c5 × c7 × 4
/ 15 k7 = -c0xc1xc2xc3xc4xc5xc6 /
35

【0015】また、Also,

【0016】c0=(3+0.5)/4 c1=(2+0.5)/3 c2=(1+0.5)/2 c3=0.5 c4=1−0.5 c5=1−0.5/2 c6=1−0.5/3 c7=1−0.5/4C0 = (3 + 0.5) / 4 c1 = (2 + 0.5) / 3 c2 = (1 + 0.5) / 2 c3 = 0.5 c4 = 1-0.5 c5 = 1-0.5 / 2 c6 = 1-0.5 / 3 c7 = 1-0.5 / 4

【0017】とする。It is assumed that

【0018】次に、上述と同様の条件でもって、データ
Y(n)の中間ポイントのデータを補間すると、図3C
に示されるデータZ(n)を得ることができる。なお、
データY(n)の中間ポイント、即ち、データZ(n)
は、原データX(n)のサンプリングポイントと一致す
る。このような補間を行うことにより、Nビットの入力
データ(X(n))を、語長が拡張されたLビットのデ
ータとして出力することができる。
Next, when the data at the intermediate point of the data Y (n) is interpolated under the same conditions as described above, FIG.
Can be obtained. In addition,
An intermediate point of data Y (n), that is, data Z (n)
Coincides with the sampling point of the original data X (n). By performing such interpolation, it is possible to output N-bit input data (X (n)) as L-bit data having an expanded word length.

【0019】図4は、この発明による信号伸長装置の入
力データ及び出力データを示す図である。なお、X軸を
時間、Y軸を振幅レベルとする。図4Aに示される波形
が入力データであり、図4Bに示される波形が出力デー
タである。また、入力データX(n)として16ビット
のディジタルオーディオデータが入力され、24ビット
のデータY(n)に補間された後、24ビットのデータ
Z(n)として出力されるものとする。
FIG. 4 is a diagram showing input data and output data of the signal decompression device according to the present invention. The X-axis is time and the Y-axis is amplitude level. The waveform shown in FIG. 4A is input data, and the waveform shown in FIG. 4B is output data. It is also assumed that 16-bit digital audio data is input as input data X (n), interpolated into 24- bit data Y (n), and then output as 24-bit data Z (n).

【0020】図4からわかるように、補間前の16ビッ
トの入力データの波形は、粗い量子化により階段状にな
っている。一方、補間後の24ビットの出力データの波
形は、よりアナログ信号に近い波形となっている。
As can be seen from FIG. 4, the waveform of the 16-bit input data before interpolation has a stepped shape due to coarse quantization. On the other hand, the waveform of the 24-bit output data after interpolation is a waveform closer to an analog signal.

【0021】なお、上述の説明では、フィルターにラグ
ランジュ補間を用いたが、例えば直線補間や平均値補間
等を用いても、この発明を実現することができる。
In the above description, Lagrange interpolation is used for the filter. However, the present invention can be realized by using, for example, linear interpolation or average value interpolation.

【0022】[0022]

【発明の効果】この発明によれば、入力データの語長を
伸張して、よりアナログ的な信号として出力することが
できるので、出力データのS/N比を向上させることが
できる。従って、出力データの音質を向上させることが
できる。
According to the present invention, the word length of input data can be extended and output as a more analog signal, so that the S / N ratio of output data can be improved. Therefore, the sound quality of the output data can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明による信号伸張装置のブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram of a signal decompression device according to the present invention.

【図2】データ伸張回路の詳細なブロック図である。FIG. 2 is a detailed block diagram of a data decompression circuit.

【図3】補間回路に対する入力データ及び出力データの
波形図である。
FIG. 3 is a waveform diagram of input data and output data to an interpolation circuit.

【図4】信号伸張装置に対する入力データ及び出力デー
タの波形図である。
FIG. 4 is a waveform diagram of input data and output data for the signal decompression device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 データ伸張回路 12、13 補間フィルター 3 Data expansion circuit 12, 13 interpolation filter

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03H 17/00 - 17/08 H03M 3/00 - 11/00 G11B 20/10 - 20/16 351 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H03H 17/00-17/08 H03M 3/00-11/00 G11B 20/10-20/16 351

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 Nビットのデータのサンプリングポイン
トの中間のサンプリングポイントで、上記Nビットのデ
ータを上記Nビットより長いMビットを用いて補間して
上記Nビットより長く、且つ上記Mビットより短いLビ
ットのデータを生成する第1の補間手段と、 上記Nビットのデータのサンプリングポイントで、上記
第1の補間手段で生成された上記Lビットのデータを用
いて補間してLビットのデータを生成する第2の補間手
段とからなる信号伸長装置。
1. A sampling point for N-bit data .
At the sampling point in the middle of the
Longer than the N bits over data by interpolation using longer M bits than the N bits, and a first interpolation means for generating data of shorter L bits than the M bits, sampling points of data of said N-bit And above
A signal decompression device comprising: a second interpolation unit that generates L-bit data by interpolating using the L-bit data generated by the first interpolation unit.
【請求項2】 上記Nビットのデータは、ディジタルオ
ーディオデータである請求項1記載の信号伸長装置。
2. The signal decompression device according to claim 1, wherein said N-bit data is digital audio data.
【請求項3】 Nビットのデータのサンプリングポイン
トの中間のサンプリングポイントで、上記Nビットのデ
ータを上記Nビットより長いMビットを用いて補間して
上記Nビットより長く、且つ上記Mビットより短いLビ
ットのデータを生成し、 上記Nビットのデータのサンプリングポイントで、上記
生成された上記Lビットのデータを用いて補間してLビ
ットのデータを生成する信号伸長方法。
3. A sampling point for N-bit data .
At the sampling point in the middle of the
Longer than the N bits over data by interpolation using longer M bits than the N bits, and generates data shorter L bits than the M bits at a sampling point data of the N bits, the
L bi interpolated using the generated the L-bit data
A signal decompression method that generates data of a bit.
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