CN102113049A - 信号接收装置及信号传输系统 - Google Patents

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Abstract

本发明在信号接收装置(2)中,设置存储器电路(22),对于从信号发送装置(1)发送来的数字输入信号中包含的数据,其写入是根据使用PLL电路(21)从接收到的数字输入信号中分离生成的时钟来进行的,其读出是根据来自基准时钟产生电路(24)的晶体精度的基准时钟来进行的。这里,为了对时钟和基准时钟的偏差进行校正以再现数字输入信号,对时钟之间的偏差进行检测,在信号接收装置(2)相比于信号发送装置(1)产生延迟的情况下,对数字输入信号中包含的数据进行抽取,在超前的情况下,对根据前后的数字输入信号所生成的信号进行插值。

Description

信号接收装置及信号传输系统
技术领域
本发明涉及一种例如适合用于CD传输器和D/A转换器之间的非同步数字传输的信号接收装置及信号传输系统。
背景技术
在非同步数字传输的领域中,例如,在CD(Compact Disc:致密光盘)重放所特有的CD传输器等信号发送装置、和内置有D/A(Digital/Analog:数字/模拟)转换器的信号接收装置之间,非同步地传输数字信号。
此时,为了进行高品质重放,必须吸收信号发送装置和信号接收装置中分别使用的时钟的偏差(时间差)。
以往为此提出了多种控制方式。例如,如图5所示,通常已知有PLL方式:即,在信号接收装置20中设置PLL(Phase Locked Loop:锁相环)电路201,从通过信号传输路径30传输来的数字输入信号中分离生成与信号发送装置10同步的时钟信号。
此外,信号接收装置20内置有D/A转换器(D/A电路),通过利用该D/A电路202对来自PLL电路201的数字输入信号进行转换而生成模拟输出信号,该模拟输出信号通过信号线40提供给未图示的音频视频重放系统。
另外,例如,如图6所示,还已知有SRC方式:即,在PLL电路201的后级配置SRC(Sampling Ratio Converter:采样率转换器)电路204,对该SRC电路204从基准时钟产生电路203提供基准时钟,利用该SRC电路204重新生成晶体精度下的时钟信号。另外,例如,如图7所示,还已知有双向双链接(twin link)方式:即,将内置D/A电路202的信号接收装置20作为主设备,将来自基准时钟产生电路203的基准时钟提供给D/A电路202,并且通过信号传输路径50返回至CD传输器等信号发送装置10一侧以获取同步。
而且,如图8所示,还已知有大容量缓冲方式:即,在PLL电路201的后级配置大容量的存储器电路205,对该存储器电路205从基准时钟产生电路203提供基准时钟,从存放于该大容量的存储器电路205的数字输入信号中取出晶体精度下的时钟。
此外,对于图6至图8中的与图5相同的部分标注相同标号并省略重复说明。
另一方面,在图像重放的领域中,申请了如下的时间轴校正装置(例如,参照专利文献1):为了使得在图像存储器和图像输入装置之间进行传输的数字数据的时间轴一致,通过每隔预定期间抽取信号或重复读出,从而排除反复量化以高效地校正时间轴变动,生成输出高画质的图像信号(例如,参照专利文献1)。
专利文献1:日本专利特开2006-180441号公报
然而,根据图5所示的现有的PLL方式,由于需要同时对中心频率进行跟踪和除去抖动分量,所以对于除去时钟所固有的中心频率附近的低频带分量的抖动,由于会使跟踪性能劣化而有限度,其成为SN比(Signal toNoise Ratio:信噪比)的性能劣化和音质劣化的主要原因。另外,根据图6所示的SRC方式,虽然对于D/A电路202的基准时钟产生电路203可减小至晶体精度,但对于传输系统中包含的抖动分量则无法与信号分量分离,其与上述的PLL方式相比没有很大差别。
另外,图7所示的双链接方式中,虽然在性能上可将与传输系统相关的抖动、和D/A电路202的基准时钟的抖动这两者减小至晶体精度,但信号发送装置10需要与外部时钟对应。因而,在涉及多个重放源的情况下,需要与该数量相对应的信号传输路径30、50,受到系统结构上的限制。
而且,根据图8所示的大容量缓冲方式,由于会产生时间延迟,因此例如随着经过一定播放时间,时间偏差会在数字输入信号和模拟输出信号之间逐渐扩大,特别是存在如下问题:无法用于要求需要使音频和视频同步的实时性的音频视频重放。
另外,根据上述的专利文献1所披露的技术,虽然使每单位时间提取的相当于噪声大小的图像数据随机分散,使得在视觉上没有问题,但在将其用于音频视频重放的情况下,会产生音质的劣化。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而完成的,其目的在于,提供如下的信号接收装置及信号传输系统:数字输入信号和模拟输出信号之间的时间偏差极小,且可将抖动减小至晶体精度,并适合用于音频视频重放。
为了解决上述问题,本发明的信号接收装置包括:PLL电路,该PLL电路从数字输入信号中分离生成时钟;存储器电路,该存储器电路根据由所述PLL电路生成的时钟对数据进行写入,并根据所述DA转换器的基准时钟进行读出;时间差检测电路,该时间差检测电路对所述时钟和所述基准时钟的时间差进行检测;及数据加工电路,该数据加工电路在由所述时间差检测电路对于所述时钟和所述基准时钟之间检测出时间差的情况下,根据所述检测出的时间差的状况对所述数字信号进行加工并将其写入所述存储器电路。
另外,本发明的信号收发系统包括发送数字输入信号的信号发送装置、及信号接收装置,该信号接收装置经由信号传输路径与所述信号发送装置连接,且该信号接收装置具有:PLL电路,该PLL电路从经由所述信号传输路径传输来的所述数字输入信号中分离生成时钟;DA转换器,该DA转换器将所述数字输入信号转换成模拟输出信号;存储器电路,该存储器电路根据由所述PLL电路生成的时钟对所述数字输入信号进行写入,并根据所述DA转换器的基准时钟进行读出;时间差检测电路,该时间差检测电路对所述时钟和所述基准时钟的时间差进行检测;及数据加工电路,该数据加工电路在由所述时间差检测电路对于所述时钟和所述基准时钟之间检测出时间差的情况下,根据所述检测出的时间差的状况对所述数字信号进行加工并将其写入所述存储器电路。
根据本发明,可提供如下的信号接收装置及信号传输系统:数字输入信号和模拟输出信号之间的时间偏差极小,且将抖动减小至晶体精度,特别适合用于音频视频重放。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的信号传输系统的结构的方框图。
图2是表示本发明的实施方式1所涉及的信号接收装置所具有的数据加工电路的内部结构的方框图。
图3是表示本发明的实施方式1所涉及的信号接收装置的基本动作的流程图。
图4是表示本发明的实施方式1所涉及的信号接收装置的应用动作的流程图。
图5是表示使用PLL方式的现有例中的信号传输系统的结构的方框图。
图6是表示使用SRC方式的现有例中的信号传输系统的结构的方框图。
图7是表示使用双链接方式的现有例中的信号传输系统的结构的方框图。
图8是表示使用大容量缓冲方式的现有例中的信号传输系统的结构的方框图。
具体实施方式
下面,为了更详细地说明本发明,根据附图对用于实施本发明的方式进行说明。
实施方式1.
[信号传输系统的说明]
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的信号传输系统的结构的方框图。
如图1所示,本发明的实施方式1所涉及的信号收发系统包括信号发送装置1、和通过信号传输路径3与信号发送装置1连接的信号接收装置2。此外,信号传输路径3可为有线、无线中的任一种。
如图1所示,信号接收装置2包括PLL电路21、存储器电路22、D/A电路23、基准时钟产生电路24(时钟B)、时间差检测电路25、和数据加工电路26。
PLL电路21从经由信号传输路径3从信号发送装置1发送来的数字输入信号中分离生成时钟A并将其输出到存储器电路22及时间差检测电路25。
存储器电路22是容量比较小的存储器,该存储器根据由PLL电路21生成的时钟A对数字输入信号进行写入,并根据基准时钟B进行读出。D/A电路23是DA转换器,该DA转换器将从存储器电路22读出的数字输入信号转换成模拟输出信号,并经由输出信号线4输出到未图示的重放系统。
时间差检测电路25对由PLL电路21生成的时钟A和来自时钟产生电路24的基准时钟B之间的时间差(偏差)进行检测并将其输出到数据加工电路26。
数据加工电路26在由时间差检测电路25对于时钟A和基准时钟B之间检测出偏差的情况下,根据检测出的偏差的状况对数字输入信号进行加工并将其写入存储器电路22。数据加工电路26的内部结构等详细情况将使用图2在后面进行阐述。
本发明的实施方式1所涉及的信号传输系统如图1所示,在信号接收装置2中设置存储器电路22,数据信号的写入是根据使用PLL电路21从数字输入信号中生成的时钟A来进行的,读出是根据由基准时钟产生电路24产生的晶体精度的基准时钟B来进行的。然而,照这样的话与图8所示的现有的大容量缓冲方式相同,数字输入信号和模拟输出信号之间的偏差会随着播放时间而逐渐扩大,若存储器容量较小则会导致溢出。
因此,根据本发明的实施方式1所涉及的信号传输系统,采用如下结构:信号接收装置2对写入时钟A和读出时钟B之间的偏差进行检测,关于该偏差,在实用上关注100ppm(parts per million:百万分之一)以下(采样频率44.1Hz下的100ppm的偏差相当于每0.23秒有1次的偏差),为了校正该时间差,例如,在每0.23秒延迟1次的情况下,对数据进行抽取处理,相反地在超前的情况下,对根据前后的信号所生成的信号进行插值处理。
另外,本发明的实施方式1所涉及的信号传输系统中,在听觉上,为了使得因上述的抽取处理或插值处理所引起的音质劣化最小,信号接收装置2对数字输入信号的振幅值、变化量、随机性分别进行监视,分别检测出振幅绝对值较小的部位、变化量较少的部位、随机性较高的部位,对其中的至少两个部位进行加权而计算出得分,将该得分提取作为抽取和插值的对象信号样本。
而且,本发明的实施方式1所涉及的信号传输系统中,在将对象信号样本进行抽取和插值后,为了抑制听觉上的劣化,信号接收装置2随着进行抽取处理和插值处理后的部位的随机性变高而执行较短的交叉衰落处理,随着随机性变低而执行较长的交叉衰落处理,使信号的连接点彼此衰减以成为平滑的波形,使得难以确认不连续点。这是基于:若随机性高则难以确认不连续点,若随机性低则容易识别不连续点。
如上所述,根据本发明的实施方式1所涉及的信号传输系统,在信号接收装置2中设置存储器电路22,对于从信号发送装置1发送来的数字输入信号中包含的数据,其写入是根据使用PLL电路21从接收到的数字输入信号中生成的时钟(时钟A)来进行的,其读出是根据来自基准时钟产生电路24的晶体精度的基准时钟(时钟B)来进行的。
这里,信号接收装置2为了对时钟A和基准时钟B的偏差进行校正以再现数字输入信号,采用如下结构:对该时间差进行检测,这里对时钟之间的偏差进行检测,在信号接收装置2相比于信号发送装置1产生延迟的情况下,对数字输入信号中包含的数据进行抽取,在超前的情况下,对根据前后的数字输入信号所生成的信号进行插值。因此,可提供如下的信号传输系统:数字输入信号和模拟输出信号之间的时间偏差极小,且可将抖动减小至晶体精度,适合用于音频视频重放。
此外,根据上述的本发明的实施方式1所涉及的信号传输系统,是将信号发送装置1作为CD传输器、将信号接收装置2作为内置D/A转换器的设备进行了说明,但并不局限于该组合,可适用于进行非同步数字传输的任意的信号收发装置的组合。
[信号接收装置的详细说明]
图2是表示本发明的实施方式1所涉及的信号接收装置2所具有的数据加工电路26的内部结构的方框图。
如图2所示,数据加工电路26包括振幅值监视部261、变化量监视部262、随机性监视部263、对象信号样本提取部264、交叉衰落运算处理部265、和存储器更新部266。
振幅值监视部261对写入存储器电路22的数字输入信号的振幅值进行监视,变化量监视部262对写入存储器电路22的数字输入信号的每单位时间的变化量进行计算,随机性监视部263对写入存储器电路22的数字输入信号的每单位时间的随机性进行计算,并将它们都输出到对象信号样本提取部264。
此外,随机性监视部263在计算随机性时,例如求出方差(标准偏差),数字输入信号的方差越高则判定为随机性越高,并控制对象信号样本提取部264。这里所谓的“方差”,例如表示变量和平均值的距离(的平方)的大小,是指所谓与平均值之间的误差这一公知的统计方法。
另外,随机性监视部263也可对数字输入信号进行线性预测,将预测误差作为随机性判定的标准。即,预测误差越大则判定为随机性越高。这里所谓的“线性预测”,是指如下的公知运算方法:关于每单位时间测量到的数字输入信号的时间序列,使用当前为止的时间序列并利用预定的运算式求出下一时间序列的数字输入信号,当实际变成下一时刻而得到测量数据时计算预测误差,利用权重系数进行调整使得该误差变小,以使之后的预测变得最佳为目标来进行。此外,在计算该随机性时,利用线性预测的方法相比于求出方差的方法,计算精度更高。
对象信号样本提取部264对于利用振幅值监视部261进行监视的数字输入信号的振幅值(电平)、利用变化量监视部262所计算出的变化量、利用随机性监视部263所计算出的随机性中的至少两个参数,利用加权运算而计算出得分,并根据这里计算出的得分,提取成为数字输入信号的抽取或插值处理的对象的对象信号样本,输出到交叉衰落运算处理部265。
交叉衰落运算处理部265以与由对象信号样本提取部264提取出的对象信号样本的随机性相对应的长度来执行交叉衰落运算,对数字输入信号执行平滑处理。
即,交叉衰落运算处理部265例如对于对象信号样本的相邻的两个时刻的信号乘上随着时间经过而逐渐减小的窗函数、和随着时间经过逐渐增加的窗函数,并将它们相加,从而使得该两个时刻的信号彼此衰减以成为平滑的波形,使得难以确认不连续点。这里,对象信号样本的随机性越高则以越短的长度来实施交叉衰落处理,随机性越低则以越长的长度来实施交叉衰落处理。
此外,存储器更新部266将利用交叉衰落运算处理部265对抽取或插值后的部位进行了平滑处理的加工后的数字输入信号写入存储器电路22中,对存储器电路22进行改写。
图3、图4是表示本发明的实施方式所涉及的信号接收装置的动作的流程图,分别表示基本动作(图3)、应用动作(图4)。这里所谓的基本动作,是表示对从接收的数字输入信号中提取的对象信号样本进行抽取或插值处理为止的基本流程,所谓的应用动作,是表示用于使抽取或插值处理后的音质劣化最小的处理的流程。
下面,一边参照图3、图4的流程图,一边对图1、图2所示的本发明的实施方式1所涉及的信号接收装置的动作进行详细说明。
图3的流程图中,信号接收装置2首先等待接收经由信号传输路径3从信号发送装置1发送来的数字输入信号(步骤ST301“是”),PLL电路21分离生成数字输入信号中包含的时钟A(步骤ST302),且将数字输入信号中包含的数据写入存储器电路22(步骤ST303)。
另一方面,时间差检测电路25对由PLL电路21生成并输出的时钟A和来自基准时钟产生电路24的基准时钟B之间的时间差进行检测,例如,在检测出以每0.23秒有1次的频率产生的偏差的情况下,计算出该偏差量(包含延迟、超前),输出到数据加工电路26(步骤ST304)。
对其进行接收的数据加工电路26在判定该偏差为延迟的情况下(步骤ST305“延迟”),在该时刻对数据执行抽取处理(步骤ST306),在判定为超前的情况下(步骤ST305“超前”),对数据执行插值处理(步骤ST307)。然后,数据加工电路26将抽取、或插值处理后生成的加工后的数据写入存储器电路22中,对存储器电路22进行改写,对数字输入信号进行内容更新(步骤ST308)。
数据加工电路26进一步为了使得因抽取或插值所引起的音质劣化最小,如图4的流程图所示,利用振幅值监视部261、变化量监视部262、随机性监视部263分别对数字输入信号的振幅值、变化量、随机性进行监视,分别检测出振幅绝对值较小的部位、变化量较少的部位、随机性较高的部位,传输到对象信号样本提取部264(步骤ST401)。
对其进行接收的对象信号样本提取部264对振幅值、变化量、随机性中的至少两个量进行加权运算,计算出得分(步骤ST402),将得分较高的部位提取作为抽取和插值的对象信号样本,传输到交叉衰落运算处理部265(步骤ST403)。
交叉衰落运算处理部265以与由对象信号样本提取部264提取出的信号样本的随机性相对应的长度来执行交叉衰落运算,对数字输入信号执行平滑处理。
即,交叉衰落运算处理部265在将对象信号样本进行抽取和插值处理后,为了抑制听觉上的劣化,随着进行抽取和插值处理后的部位的随机性变高而执行较短的交叉衰落处理(步骤ST404),随着随机性变低而执行较长的交叉衰落处理,使信号的连接点彼此衰减以成为平滑的波形,使得难以确认不连续点。
此外,存储器更新部266将利用交叉衰落运算处理部265对抽取或插值处理后的部位进行了平滑处理的加工后的数据写入存储器电路22中,对存储器电路22进行改写(步骤ST405),使得对因上述的数字输入信号的抽取和插值处理而随之带来的听觉上的劣化进行抑制的一连串的应用动作结束。
之后,D/A电路23逐次读出已写入存储器电路22的数据,转换成模拟信号并输出到重放系统,从而进行音频视频重放。
如上所述,根据本发明的实施方式1所涉及的信号接收装置2,设置存储器电路22,对于从信号发送装置1发送来的数字输入信号中包含的数据,其写入是根据使用PLL电路21从接收到的数字输入信号中生成的时钟(时钟A)来进行的,其读出是根据来自基准时钟产生电路24的晶体精度的基准时钟(时钟B)来进行的。这里,信号接收装置2为了对时钟A和基准时钟B的偏差进行校正以再现数字输入信号,采用如下结构:对时钟之间的偏差进行检测,在信号接收装置2相比于信号发送装置1产生延迟的情况下,对数字输入信号中包含的数据进行抽取,在超前的情况下,对根据前后的数字输入信号所生成的信号进行插值。因此,可提供如下的信号接收装置:输入输出信号间的时间偏差极小,且可将抖动减小至晶体精度,适合用于音频视频重放。
另外,根据本发明的实施方式1所涉及的信号接收装置2,为了使得因抽取或插值处理所引起的音质劣化最小,在听觉上,提取不易察觉劣化的样本进行抽取、或插值,从而可得到如下优点:可重放与设备限制较大的双链接方式相同水平的音质而没有设备限制。
而且,在将样本进行抽取和插值处理后,进行了抽取和插值后的部位的随机性越高则以越短的长度来实施交叉衰落运算处理,随机性越低则以越长的长度来实施交叉衰落运算处理,从而可进一步抑制听觉上的劣化。
此外,对于图2所示的数据加工电路26所具有的功能,既可全部用硬件来实现,或者也可用软件来实现其至少一部分。
例如,对于(1)数据加工电路26在由时间差检测电路25对于时钟A和基准时钟B之间检测出时间差的情况下、根据所检测出的时间差的状况对数字输入信号进行加工并将其写入存储器电路22的数据处理;(2)在利用时间差检测电路25检测出基准时钟B为延迟的情况下对数字输入信号进行抽取、在检测出为超前的情况下对根据前后的数字输入信号所生成的信号进行插值的数据处理;(3)对数字输入信号的电平和变化量进行监视、提取数字输入信号的电平较低且变化量较少的样本以作为加工对象的数据处理;(4)对数字输入信号的随机性进行监视、提取随机性较高的部分以作为加工对象的数据处理;(5)对数字输入信号的方差进行计算、将计算出的方差作为随机性判定的标准的数据处理;(6)对数字输入信号进行线性预测运算、预测误差越大则越是将其作为随机性判定的标准的数据处理;(7)对数字输入信号的电平、变化量、随机性中的至少两个量进行加权运算、根据计算出的得分来提取样本的数据处理;(8)以与所提取出的样本的随机性相对应的长度来进行交叉衰落运算处理的数据处理,分别可利用一个或多个程序在计算机上实现,也可用硬件来实现其至少一部分。
工业上的实用性
本发明所涉及的信号接收装置及信号传输系统可提供如下的信号接收装置及信号传输系统:数字输入信号和模拟输出信号之间的时间偏差极小,且将抖动减小至晶体精度,特别适合用于音频视频重放。因而,例如,对于适合用于CD传输器和D/A转换器之间的非同步数字传输的信号接收装置及信号传输系统等是适用的。

Claims (10)

1.一种信号接收装置,包括DA转换器,该DA转换器将从信号发送装置经由信号传输路径非同步地发送来的数字输入信号转换成模拟输出信号,其特征在于,包括:
PLL电路,该PLL电路从所述数字输入信号中分离生成时钟;
存储器电路,该存储器电路根据由所述PLL电路生成的时钟对所述数字输入信号进行写入,并根据所述DA转换器的基准时钟进行读出;
时间差检测电路,该时间差检测电路对所述时钟和所述基准时钟的时间差进行检测;及
数据加工电路,该数据加工电路在由所述时间差检测电路对于所述时钟和基准时钟之间检测出时间差的情况下,根据所述检测出的时间差的状况对所述数字输入信号进行加工并将其写入所述存储器电路。
2.如权利要求1所述的信号接收装置,其特征在于,
所述数据加工电路
在由所述时间差检测电路检测出所述基准时钟为延迟的情况下,对所述数字输入信号进行抽取,在检测出为超前的情况下,对根据前后的数字输入信号所生成的信号进行插值。
3.如权利要求1所述的信号接收装置,其特征在于,
所述数据加工电路
对所述数字输入信号的电平和变化量进行监视,提取所述数字输入信号的电平较低且变化量较少的对象信号样本以作为所述加工的对象。
4.如权利要求1所述的信号接收装置,其特征在于,
所述数据加工电路
对所述数字输入信号的随机性进行监视,提取所述随机性较高的部分以作为所述加工的对象。
5.如权利要求4所述的信号接收装置,其特征在于,
所述数据加工电路
对所述数字输入信号的方差进行计算,将所述计算出的方差作为所述随机性判定的标准。
6.如权利要求4所述的信号接收装置,其特征在于,
所述数据加工电路
对所述数字输入信号进行线性预测运算,将预测误差的大小作为所述随机性判定的标准。
7.如权利要求3所述的信号接收装置,其特征在于,
所述数据加工电路
对所述数字输入信号的振幅值、变化量、随机性中的至少两个量进行加权运算,并按照通过运算求出的得分来提取所述对象信号样本。
8.如权利要求4所述的信号接收装置,其特征在于,
所述数据加工电路
对所述数字输入信号的振幅值、变化量、随机性中的至少两个量进行加权运算,并按照通过运算求出的得分来提取所述对象信号样本。
9.如权利要求1所述的信号接收装置,其特征在于,
所述数据加工电路
对所述数字输入信号的电平和变化量进行监视,提取所述数字输入信号的电平较低且变化量较少的对象信号样本以作为所述加工的对象,
以与所述提取出的对象信号样本的随机性相对应的长度来进行交叉衰落运算处理。
10.一种信号传输系统,其特征在于,包括:
发送数字输入信号的信号发送装置;及
信号接收装置,该信号接收装置经由信号传输路径与所述信号发送装置连接,
该信号接收装置具有:
PLL电路,该PLL电路从经由所述信号传输路径传输来的所述数字输入信号中生成时钟;DA转换器,该DA转换器将所述数字输入信号转换成模拟输出信号;存储器电路,该存储器电路根据由所述PLL电路分离生成的时钟对所述数字输入信号进行写入,并根据来自基准时钟产生电路的基准时钟进行读出;时间差检测电路,该时间差检测电路对所述时钟和所述基准时钟的时间差进行检测;及数据加工电路,该数据加工电路在由所述时间差检测电路对于所述时钟和基准时钟之间检测出时间差的情况下,根据所述检测出的时间差的状况对所述数字数据进行加工并将其写入所述存储器电路。
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