JP2004246952A - デジタルオーディオ用同期基準発振器を採用した伝送記録再生方法 - Google Patents
デジタルオーディオ用同期基準発振器を採用した伝送記録再生方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】デジタルオーディオ用基準発振器として、ジッタ及びワンダともに優れ、且つ音楽用として優れたクロックジェネレータ用基準周波数発生器を実現する事により、音の分解能劣化及び定位性劣化などによる高音質及び高忠実度な再生音が得られず、不自然な音による臨場感に不満が発生する問題を解決することを目的とする。
【解決方法】デジタルオーディオ用基準発振器にセシウム等の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器１に同期する無電極型水晶発振器２を使用し、各々の固有の優れた周波数安定度によりアナログデジタル変換又はデジタル変換してからの記録及び伝送及び再生時ならびにデジタルアナログ変換時のジッタ及びワンダの発生を最小限とし、雑音の軽減、音の分解能向上など音響特性が格段に向上する方法を提供する。
【選択図】 図１
【解決方法】デジタルオーディオ用基準発振器にセシウム等の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器１に同期する無電極型水晶発振器２を使用し、各々の固有の優れた周波数安定度によりアナログデジタル変換又はデジタル変換してからの記録及び伝送及び再生時ならびにデジタルアナログ変換時のジッタ及びワンダの発生を最小限とし、雑音の軽減、音の分解能向上など音響特性が格段に向上する方法を提供する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルオーディオ機器に用いるクロック信号発生器、又はクロック信号発生装置に採用するセシウム、水素、水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計、又は原子周波数標準器に同期する、高安定及び低位相雑音の無電極型水晶発振器を採用したデジタルオーディオ用基準発振器を採用してデジタルオーディオの伝送記録再生する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、音響関係分野におけるデジタルオーディオ機器に用いるクロック信号発生器、又はクロック信号発生装置（クロックジェネレータ）の基準発振器には、一般的に簡単な水晶発振器が使用され、それによりアナログデジタル変換、又はデジタル変換してからデジタルデータを伝送及び記録し、
デジタルアナログ変換又はデジタル増幅してデジタルデータからアナログへの再生を行っていた。
【０００３】
また、最近音響関係分野におけるデジタルオーディオ機器に用いるクロック信号発生器、又はクロック信号発生装置（クロックジェネレータ）の基準発振器に、部分的に、恒温槽付高安定水晶発振器、又はルビジウム原子発振器、又はセシウムビーム原子時計、又はセシウムビーム原子周波数標準器が使用され、それによりアナログデジタル変換、又はデジタル変換してからデジタルデータを伝送及び記録し、デジタルアナログ変換又はデジタル増幅してデジタルデータからアナログへの再生を行っている例がある。
【０００４】
その具体例としては、図７に示すようにデジタルオーディオ機器本体１９と、同デジタルオーディオ機器に内蔵されたクロック信号発生器用基準用水晶発振器、又はルビジウム原子発振器、又はセシウムビーム原子時計、又はセシウムビーム原子周波数標準器２０とからなるデジタルオーディオ機器があり、前記内蔵された基準用水晶発振器、又はルビジウム原子発振器、又はセシウムビーム原子時計、又はセシウムビーム原子周波数標準器２０を使用してデジタルオーディオ機器に必要なクロック信号を発生させるものが存在している。
【０００５】
また、図８に示すように基準用水晶発振器、又はルビジウム原子発振器、又はセシウムビーム原子時計、又はセシウムビーム原子周波数標準器内蔵のデジタルオーディオ用クロック信号発生装置２１と、デジタルオーディオ機器本体２２とからなるデジタルオーディオシステムがあり、前記内蔵された基準用水晶発振器、又はルビジウム原子発振器、又はセシウムビーム原子時計、又はセシウムビーム原子周波数標準器から基準信号入力したデジタルオーディオ用クロック信号発生装置２１により、デジタルオーディオ機器に必要なクロック信号を発生させ、デジタルオーディオ機器本体に供給するものが存在している。
【０００６】
また、図９に示すように基準用水晶発振器、又はルビジウム原子発振器、又はセシウムビーム原子時計、又はセシウムビーム原子周波数標準器２３から基準信号入力可能なデジタルオーディオ用クロック信号発生装置２４と、デジタルオーディオ機器本体２５とからなるデジタルオーディオシステムがあり、前記外部基準用水晶発振装置、又はルビジウム原子発振器、又はセシウムビーム原子時計、又はセシウムビーム原子周波数標準器２３から基準信号入力可能なデジタルオーディオ用クロック信号発生装置２４により、デジタルオーディオ機器に必要なクロック信号を発生させ、デジタルオーディオ機器本体に供給するものが存在している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の一般的に簡単な水晶発振器を基準発振器に使用する場合は、一般的に簡単な水晶発振器では周波数安定度の低さから、デジタル及びアナログ上での音声の微細なゆらぎ（ゆれ、ぶれ等）が生じており、音質（静寂感、繊細感、透明度、解像度、自然さ、安定感、実在感、定位感、臨場感、スケール感等）に悪影響を与え、これが人の生理的不快感や不自然さを生み出していることが種々研究している中で発振器の精度に比例して音質の向上があることを見出した。そこで、一般的に簡単な水晶発振器に較べて、格段良い精度及び周波数安定度を持つ、ルビジウム原子発振器、又はセシウムビーム原子時計、又はセシウムビーム原子周波数標準器を使用することにより、その周波数安定度に比例して、音質の向上を図ったものがあるが、システム構成上必ずしも十分では無いのである。すなわち、従来の一般的に簡単な水晶発振器ではアナログデジタル変換、及びデジタル変換ならびにデジタルアナログ変換に必要な短期周波数安定度及び中期周波数安定度ならびに長期周波数安定度は不充分となり、クロックのジッタ及びワンダにより、アナログデジタル変換時およびデジタル変換時ならびにデジタルアナログ変換時に、歪及び雑音が発生し、必ずしも高音質及び高忠実度な記録再生音が得られず、定位感及び臨場感に不満が発生するという問題がある。また一般的な恒温槽付高安定水晶発振器では、いわゆるジッタに相当する短期周波数安定度は満足出来るレベルではなく、高音域及び中音域の音質劣化が認められ、聴感上歪及び雑音が発生し、且つ固有の経時変化特性により、ワンダに相当する中期周波数安定度及び長期周波数安定度は満足出来ず低域の実在感及び定位感が不足し、スケール感及び臨場感に不満が発生するという問題がある。
また一般的に簡単な水晶発振器に較べて、格段良い精度および短期周波数安定度及び中期周波数安定度ならびに長期周波数安定度を持つ、ルビジウム原子発振器を使用した場合内臓の恒温槽付電圧制御高安定水晶発振器のジッタは、必要且つ充分なレベルでは無く、高音域及び中音域の音質に劣化が認められ、歪及び雑音が発生している、またルビジウム原子発振器自体が、恒温槽付高安定水晶発振器同様経時変化があり、経時変化によるワンダに相当する中期周波数安定度及び長期周波数安定度は満足出来ず低域の実在感及び定位感が不足し、スケール感及び臨場感に不満が発生するのである。又一般的に簡単な水晶発振器に較べて、格段良い精度及び短期周波数安定度及び中期周波数安定度ならびに長期周波数安定度を持つ、セシウムビーム原子時計、又はセシウムビーム原子周波数標準器を使用した場合、内臓の恒温槽付電圧制御高安定水晶発振器のジッタは、必ずしも必要且つ充分なレベルでは無く、場合により高音域及び中音域の音質劣化が認められ、かつ歪及び雑音の発生が認められる場合があり、またセシウム原子発振器自体は、経時変化が無視出来る特徴がある為、ワンダに相当する中期周波数安定度及び長期周波数安定度は満足出来るが中低域及び低域の安定感及び実在感及びスケール感が不足する場合があり、臨場感が必ずしも満足出来ない問題がある。
【０００８】
また、特にセシウムビーム原子時計、又はセシウムビーム原子周波数標準器を使用した場合、近傍の場所に設置されたデジタルオーディオ機器は、ジッタ及びワンダを比較的満足出来る場合もあるが、必ずしも必要且つ充分なレベルではない場合が多いのであるが、さらに距離が離れた場所（例として１０メートル以上）に設置されたデジタルオーディオ機器へ基準信号を供給する場合は、基準信号の純度を保って伝送出来ない問題があり、伝送距離に比例して短期周波数安定度問題としてジッタおよび雑音などが発生し高音域及び中音域の音質劣化が発生し、且つ歪及び雑音が発生し、高音質及び高忠実度に問題があり臨場感に不満が発生する。尚伝送に伴う低音域に直接影響する中期周波数安定度及び長期周波数安定度いわゆるワンダ発生に関しては、一般的に伝送距離には比例して発生しないので、問題はないのである。
【０００９】
前記従来の一般的に簡単な水晶発振器の短期周波数安定度（一般的に、１ミリ秒から１秒程度まで）は、１０億分の１未満であるが、周囲温度依存等中期周波数安定度及び長期周波数安定度（１０秒以上）は１０万分の５から１億分の１程度であり、ルビジウム原子発振器の短期周波数安定度及び中期周波数安定度（一般的に、１ミリ秒から１千秒）は、１百億分の１５から１兆分の５程度であるが、中期周波数安定度及び長期周波数安定度（１０秒以上）は、１百億分の５から１千億分の５程度であり、又セシウムビーム原子時計、又はセシウムビーム原子周波数標準器の一般的な短期周波数安定度及び中期周波数安定度（一般的に、１ミリ秒から１千秒）は、１百億分の８から１兆分の５程度であるが、一般的な中期周波数安定度及び長期周波数安定度（１０秒以上）は、１兆分の３から１千兆分の５程度である。又一方デジタルオーディオ機器に使用されるアナログデジタル変換又はデジタル変換器又はデジタルアナログ変換器の分解能は１６ビットのものは６５，５３６分の１で必要な周波数安定度は６６万分の１未満であり、必要且つ十分条件（０．０１％未満）となると周波数安定度は、６億６千万分の１未満を要求される。なお、０．００１％未満を要求する場合は、６６億分の１未満を要求される。また、分解能が２０ビットのものは１，０４８，５７６分の１で必要な周波数安定度は１千万分の１未満であり、必要且つ十分条件（０．０１％未満）となると周波数安定度は１百億分の１未満を要求される。なお、０．００１％未満を要求する場合は、１千億分の１未満を要求される。さらに、分解能が２４ビットのものは１６，７７７，２１６分の１で必要な周波数安定度は１億７千万分の１未満であり、必要且つ十分条件（０．０１％未満）となると周波数安定度は１千７百億分の１未満を要求される。なお、０．００１％未満を要求する場合は、１兆７千億分の１未満を要求される。
【００１０】
したがって、前記従来の一般的に簡単な水晶発振器の短期周波数安定度及び中期周波数安定度ならびに長期周波数安定度、又は一般的な恒温槽付高安定水晶発振器の、又はルビジウム原子発振器の短期周波数安定度及び中期周波数安定度ならびに長期周波数安定度、又は一般的なセシウムビーム原子時計の短期周波数安定度、又は一般的なセシウムビーム原子周波数標準の短期周波数安定度では、内臓の恒温槽付電圧制御高安定水晶発振器が、デジタルオーディオ機器に使用されるアナログデジタル変換器及びデジタル変換器ならびにデジタルアナログ変換器の分解能に基く必要且つ十分な周波数安定度に追随していなく、アナログデジタル変換器で変換されたデジタル信号のジッタ及びワンダ、デジタル変換器及びデジタルアナログ変換器でのジッタにより歪及び雑音が発生し、音の解像度劣化などによる高音質及び高忠実度な記録再生音が得られず、また中期周波数安定度不足、及び長期周波数安定度不足によるワンダにより、不安定な定位性となり、不自然な音及びスケール感不足による臨場感に不満が発生するという問題がある。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑み、前記従来の一般的な水晶発振器を基準発振器に使用する問題点、及び一般的な高安定水晶発振器、及びルビジウム原子発振器、又は他の種類の原子時計、又は他の種類の原子周波数標準器を基準発振器に使用する問題点を解決し、アナログデジタル変換時及びデジタル変換時ならびにデジタルアナログ変換時のジッタ及びワンダを減少し、歪及び雑音の軽減、音の解像度向上など音響特性が格段に向上し、高音質及び高忠実度な再生音を得て、自然な音による定位感及び臨場感等音楽性を満足できるデジタルオーディオに関する伝送記録再生方法を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題の解決を図ったもので、次のような技術手段を採用した。請求項１記載の発明においては、デジタルオーディオ用基準発振器に、セシウム（Ｃｓ）の原子のラムゼイ共鳴遷移周波数を使用した原子時計、又は原子周波数標準器に同期する基準発振器に高安定及び低位相雑音の無電極型（ＢＶＡ）水晶発振器を使用し、請求項２記載の発明においては、デジタルオーディオ用基準発振器に、水素（Ｈ）の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計、又は原子周波数標準器に同期する基準発振器に高安定及び低位相雑音の無電極型（ＢＶＡ）水晶発振器を使用し、請求項３記載の発明においては、デジタルオーディオ用基準発振器に、水銀（Ｈｇ）の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計、又は原子周波数標準器に同期する基準発振器に高安定及び低位相雑音の無電極型（ＢＶＡ）水晶発振器を使用するという技術手段を採用した。これらの方法においては、セシウム、水素、水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器が持つ固有の優れた中期周波数安定度及び長期周波数安定度（１０秒以上）を利用することにより、ワンダを最小化し、同期する基準発振器に採用した無電極型水晶発振器が持つ固有の優れた短期周波数安定度及び中期周波数安定度（一般的に、１ミリ秒から１千秒）を利用し、ジッタを最小化し、同期周期を１秒間から１万秒間の間で選択採用することにより、アナログデジタル変換時及びデジタル変換時ならびにデジタルアナログ変換時のジッタ及びワンダを最小化し、雑音の軽減、音の分解能向上など音響特性が格段に向上し、高音質及び高忠実度な記録再生音を得て、自然な音による定位感及び臨場感を満足できる方法を提供するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、デジタルオーディオ用基準発振器にセシウム（Ｃｓ）の原子のラムゼイ共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器に同期した無電極型（ＢＶＡ）水晶発振器を採用することで、中期周波数安定度及び長期周波数安定度（１０秒以上）として１兆分の３から１千兆分の５未満となり、ワンダを満足する事が出来、また同期する基準発振器に、高安定及び低位相雑音の無電極型水晶発振器を採用することで、短期周波数安定度及び中期周波数安定度（一般的に、１ミリ秒から１千秒）として１千億分の１から１００兆分の８未満となり、ジッタ及びワンダを満足する事が出来、アナログデジタル変換器又はデジタル変換器又はデジタルアナログ変換器の分解能が２４ビットの要求の短期周波数安定度及び中期周波数安定度ならびに長期周波数安定度を満足するもの。
【００１４】
デジタルオーディオ用基準発振器に水素（Ｈ）の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器に同期した無電極型（ＢＶＡ）水晶発振器を採用することで、中期周波数安定度及び長期周波数安定度（１０秒以上）として２０兆分の１から１京分の２未満となり、ワンダを満足する事が出来、また同期する基準発振器に、高安定及び低位相雑音の無電極型（ＢＶＡ）水晶発振器を採用することで、短期周波数安定度及び中期周波数安定度（一般的に、１ミリ秒から１千秒）として１千億分１から１００兆分の８未満となり、ジッタ及びワンダを満足する事が出来、アナログデジタル変換器又はデジタル変換器又はデジタルアナログ変換器の分解能が２４ビットの要求の短期周波数安定度及び中期周波数安定度ならびに長期周波数安定度を満足するもの。
【００１５】
デジタルオーディオ用基準発振器に水銀（Ｈｇ）の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器に同期した無電極型（ＢＶＡ）水晶発振器を採用することで、中期周波数安定度及び長期周波数安定度（１０秒以上）として２０兆分の１から１京分の１未満となり、ワンダを満足する事が出来、また同期する基準発振器に、高安定及び低位相雑音の無電極型（ＢＶＡ）水晶発振器を採用することで、短期周波数安定度及び中期周波数安定度（一般的に、１ミリ秒から１千秒）として１千億分の１から１００兆分の８未満となり、ジッタ及びワンダを満足する事が出来、アナログデジタル変換器又はデジタル変換器又はデジタルアナログ変換器の分解能が２４ビットの要求の短期周波数安定度及び中期周波数安定度ならびに長期周波数安定度を満足するもの。
【００１６】
デジタルオーディオ用基準発振器にセシウム、水素、水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器が持つ固有の優れた中期周波数安定度及び長期周波数安定度（１０秒以上）（１兆分の３から１京分の１）を利用することにより、ワンダを最小化し、同期する基準発振器に採用した無電極型水晶発振器が持つ固有の優れた短期周波数安定度及び中期周波数安定度（一般的に、１ミリ秒から１千秒）（１千億分の１から１００兆分の８未満）を利用し、同期する時間周期を１秒間から１万秒間の間で選択採用して各々の優れた周波数安定度を最大限に活用し、高音質を実現する同期する方法として、位相同期回路を使用するものが実施の形態として上げられる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図面で詳細に説明する。
図１及び図２及び図３に示したフローチャートは、本実施例に係るデジタルオーディオ基準発振器に、セシウムの原子のラムゼイ共鳴遷移周波数を使用したもの、又は水素の原子の共鳴遷移周波数を使用したもの、又は水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器のもののうちいずれかを使用し、位相同期した無電極型水晶発振器を使用する方法を示すものである。
【００１８】
１は原子時計又は原子周波数標準器であり、セシウムの原子のラムゼイ共鳴遷移周波数を使用したもの、又は水素の原子の共鳴遷移周波数を使用したもの、又は水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器のもののうちいずれかを使用するものである。
【００１９】
２は原子時計又は原子周波数標準器に位相同期した無電極型水晶発振器であり、セシウムの原子のラムゼイ共鳴遷移周波数を使用したもの、又は水素の原子の共鳴遷移周波数を使用したもの、又は水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器のもののうちいずれかの基準信号を使用し、位相同期した無電極型水晶発振器をデジタルオーディオ用クロック信号発生装置３に用いる基準信号を供給するものである。
【００２０】
３はデジタルオーディオ用クロック信号発生装置であり、原子時計又は原子周波数標準器に位相同期した無電極型水晶発振器から供給される基準信号をもとに、同期したデジタルオーディオ用クロック信号を発生させ、デジタルオーディオ機器に供給するものである。デジタルオーディオ用クロック信号としては、３２．０ｋＨｚ、４４．１ｋＨｚ、４８ｋＨｚ、８８．２ｋＨｚ、９６ｋＨｚ、１７６．４ｋＨｚ、１９２ｋＨｚ、２．８２２４ＭＨｚの例がある。
【００２１】
４はデジタルオーディオ機器であり、種類としてはコンパクトディスク（ＣＤ）プレーヤ、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）プレーヤ、スーパーオーディオコンパクトディスク（ＳＡＣＤ）プレーヤ、デジタルオーディオテープ（ＤＡＴ）、ミニディスク（ＭＤ）プレーヤ、ＭＤレコーダ、磁気光学（ＭＯ）レコーダ、ダイレクトストリームデジタル（ＤＳＤ）レコーダ、コンピュータ使用デジタルオーディオ録音・編集・再生システム、テープメディアを使用したデジタルテープレコーダ、アナログデジタル（ＡＤ）コンバータ、デジタルアナログ（ＤＡ）コンバータ、デジタルデジタル（ＤＤ）コンバータ、デジタルオーディオワードクロック発生器、ＣＤカッティングマシン・システム、ＤＶＤオーサリングシステム、ＳＡＣＤオーサリングシステム、ＤＶＤカッティングシステム、ＳＡＣＤカッティングシステム、ハードディスク（ＨＤ）レコーダ、メモリレコーダ、デジタルフォーマットコンバータ、デジタルサラウンドシステム、デジタル音声調整卓、デジタルリバーブなどデジタルオーディオシステムおよびデジタルオーディオ機器の全てに採用できる。
【００２２】
５は内蔵された原子時計又は原子周波数標準器であり、セシウムの原子のラムゼイ共鳴遷移周波数を使用したもの、又は水素の原子の共鳴遷移周波数を使用したもの、又は水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器のもののうちいずれかを使用するものである。
【００２３】
６は内蔵された原子時計又は原子周波数標準器に同期した無電極型水晶発振器であり、セシウムの原子のラムゼイ共鳴遷移周波数を使用したもの、又は水素の原子の共鳴遷移周波数を使用したもの、又は水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用したものの原子時計又は原子周波数標準器のうちいずれかを使用し、位相同期した無電極型水晶発振器が、デジタルオーディオ用クロック信号発生器７又は装置に用いる基準信号を供給するものである。
【００２４】
７は内蔵されたデジタルオーディオ用クロック信号発生器又は装置であり、原子時計又は原子周波数標準器に位相同期した無電極型水晶発振器から供給される基準信号をもとに、デジタルオーディオ用クロック信号を発生させデジタルオーディオ機器に供給するものである。
【００２５】
８は一体型のデジタルオーディオ機器であり、種類としてＣＤプレーヤ、ＤＶＤプレーヤ、ＳＡＣＤプレーヤ、ＤＡＴ、ＭＤプレーヤ、ＭＤレコーダ、ＭＯレコーダ、ＤＳＤレコーダ、コンピュータ使用デジタルオーディオ録音・編集・再生システム、テープメディアを使用したデジタルテープレコーダ、ＡＤコンバータ、ＤＡコンバータ、ＤＤコンバータ、デジタルオーディオワードクロック発生器、ＣＤカッティングマシン・システム、ＤＶＤオーサリングシステム、ＳＡＣＤオーサリングシステム、ＤＶＤカッティングシステム、ＳＡＣＤカッティングシステム、ＨＤレコーダ、メモリレコーダ、デジタルフォーマットコンバータ、デジタルサラウンドシステム、デジタル音声調整卓、デジタルリバーブなどデジタルオーディオシステムおよびデジタルオーディオ機器の全てに採用できる
【００２６】
９は原子時計又は原子周波数標準器であり、セシウムの原子のラムゼイ共鳴遷移周波数を使用したもの、又は水素の原子の共鳴遷移周波数を使用したもの、又は水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器のもののうちいずれかを使用するものである。
【００２７】
１０は位相同期制御した無電極型水晶発振器であり、セシウムの原子、又は水素の原子、又は水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器のもののうちいずれかの基準信号を使用し、位相制御ループにより同期制御した無電極型水晶発振器である。
【００２８】
１１は伝送クロック発生回路又は分配増幅器であり、伝送クロック発生回路は、デジタルオーディオ用クロック又はデジタルデータ伝送用クロックを発生し使用する伝送路に適合するものである。使用する伝送路としては、有線電話回線又は光ファイバー網又は衛星回線又は有線放送回線又は無線放送回線又はＴＶ放送網又はラジオ放送網などの例がある。また分配増幅回路は、基準信号一般的には１ＭＨｚ又は５ＭＨｚ又は１０ＭＨｚの基準信号を増幅し分配し主として同軸ケーブルを使用して、伝送する回路である。
【００２９】
１２は伝送クロック再生回路又は分配増幅器であり、伝送クロック再生回路は、伝送路を経由したデジタル信号からクロックを再生した基準信号を作る回路である。また分配増幅回路は、主として同軸ケーブルを使用した伝送路を経由して伝送された基準信号一般的には１ＭＨｚ又は５ＭＨｚ又は１０ＭＨｚの基準信号を増幅し供給する回路である。
【００３０】
１３は原子時計又は原子周波数標準器からの基準信号を再生又は増幅した基準信号に位相同期した無電極型水晶発振器
【００３１】
１４はデジタルオーディオ用クロック信号発生装置であり、原子時計又は原子周波数標準器に位相同期した無電極型水晶発振器から供給される基準信号をもとに、同期したデジタルオーディオ用クロック信号を発生させ、デジタルオーディオ機器に供給するものである。
【００３２】
１５は位相比較器であり、入力信号形式がアナログ信号の場合は、アナログ型位相比較器の採用又はアナログデジタル型位相比較器を採用し、入力信号形式がデジタル信号の場合は、デジタルアナログ型位相比較器の採用又はデジタル型位相比較器の採用又はデジタル信号処理型位相比較器を採用する。
【００３３】
１６はフィルタであり、位相同期回路の低域通過特性すなわち低い周波数成分を持つ位相変動に追従する特性は、アナログ制御では一次ループまたは一次ループ及び二次ループの伝達関数が実現出来、デジタル制御では一次ループ及び二次ループの伝達関数がハードウエアでの能動型フィルタが構成出来、ソフトウエアで能動型フィルタを構成すると一次ループから三次ループ等の多次ループの理想的な伝達関数を持つフィルタが実現できる。位相ループの一次時定数として、１秒から１万秒までの間で選択して、ジッタとワンダを満足させる回路である。
【００３４】
１７は制御された無電極型水晶発振器であり、制御方法としてアナログ制御又はデジタルアナログ制御又はデジタル制御がある。
【００３５】
１８は基準信号にアナログ又はデジタル位相同期する為に、アナログ又はデジタル位相比較器、アナログ又はデジタルフィルタ、アナログ又はデジタル制御された無電極型水晶発振器から構成された位相同期した無電極型水晶発振器である。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は、以上の構成を採用した結果、次のような効果を得ることができる。
（１）デジタルオーディオ用基準発振器に、原子時計又は原子周波数標準器に同期した高安定及び低位相雑音の無電極型水晶発振器を使用する方法において、セシウム、水素、水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器が持つ固有の優れた中期周波数安定度及び長期周波数安定度を利用すること、及び無電極型水晶発振器が持つ固有の優れた短期周波数安定度及び中期周波数安定度を利用することにより、アナログデジタル変換時およびデジタル変換時ならびにデジタルアナログ変換時のジッタ及びワンダを最小化し、歪及び雑音の軽減、音の分解能向上、定位性向上など音響特性が格段に向上し、高音質及び高忠実度な記録再生音を得て、自然な音による臨場感を満足できる方法が実現でき、高品質及び高忠実度のアナログシステムの録音再生音と全く遜色無い結果を得ることができる。
（２）デジタル変換した後のデジタル信号データの記録再生およびデジタル伝送システム経由した場合の劣化について、伝送途上で発生するジッタ及び雑音などは、同期する無電極型水晶発振器が持つ固有の優れた短期周波数安定度及び中期周波数安定度により飛躍的に改善され、ワンダに関しては、同期方法に位相同期方法を採用する事により、セシウム、水素、水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器が持つ固有の優れた中期周波数安定度及び長期周波数安定度に同期する為、飛躍的な改善ができ、歪及び雑音の軽減、音の分解能向上、定位性向上など音響特性が格段に向上し、高音質及び高忠実度な記録再生音を得て、自然な音による臨場感を満足できる方法が実現でき、高品質及び高忠実度のアナログシステムの録音再生音と全く遜色無い結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】セシウム、水素、水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器に同期した無電極型水晶発振器を使用したデジタルオーディオシステム及びデジタルオーディオ機器を示すブロック図である。
【図２】セシウム、水素、水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器に同期した無電極型水晶発振器が内蔵されたデジタルオーディオシステム及びデジタルオーディオ機器を示すブロック図である。
【図３】セシウム、水素、水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器の基準信号を伝送し、再生した基準信号に同期する無電極型水晶発振器を使用したデジタルオーディオ用クロック伝送システムを示すブロック図である。
【図４】セシウム、水素、水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器に同期する無電極型水晶発振器を示すブロック図である。
【図５】タイムドメインによる周波数安定度の比較表の代表例であり、セシウム及び水素及びルビジウムの原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器及び無電極型（ＢＶＡ）水晶発振器の周波数安定度を表し、同期するループ時定数として、１秒から１万秒までの間で選択する事により、最適な短期周波数安定度及び中期周波数安定度ならびに長期周波数安定度のバランスが取れ、ジッタ及びワンダを満足する事が判る表である。
【図６】位相雑音の比較表の代表例であり、セシウム及びルビジウムの原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器及び無電極型（ＢＶＡ）水晶発振器の位相雑音を表し、無電極型（ＢＶＡ）水晶発振器が最も位相雑音が小さい事が判る表である。
【図７】従来の基準用水晶発振器内蔵、又はルビジウム又はセシウムの原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器が内蔵されたデジタルオーディオシステム及びデジタルオーディオ機器を示すブロック図である。
【図８】従来の基準用水晶発振器内蔵、又はルビジウム又はセシウムの原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器からなるデジタルオーディオ用クロック信号発生装置と、外部からデジタルオーディオ用クロック信号供給による駆動可能なデジタルオーディオシステム又はデジタルオーディオ機器を示すブロック図である。
【図９】従来の基準用水晶発振器、又はルビジウム又はセシウムの原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器による基準信号を外部から供給するデジタルオーディオ用クロック信号発生装置と、外部からデジタルオーディオ用クロック信号供給による駆動可能なデジタルオーディオシステム又はデジタルオーディオ機器を示すブロック図である。
【符号の説明】
１‥‥セシウム又は水素又は水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器
２‥‥原子時計又は原子周波数標準器に同期した無電極型水晶発振器
３‥‥アナログデジタル変換時およびデジタル変換時ならびにデジタルアナログ変換時に使用するデジタルオーディオ用クロック信号発生装置
４‥‥デジタルオーディオシステム又はデジタルオーディオ機器
５‥‥内蔵されたセシウム又は水素又は水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器
６‥‥内蔵された原子時計又は原子周波数標準器に同期した無電極型水晶発振器
７‥‥内蔵されたデジタルオーディオ用クロック信号発生器又は装置
８‥‥デジタルオーディオシステム又はデジタルオーディオ機器
９‥‥セシウム又は水素又は水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器
１０‥‥原子時計又は原子周波数標準器に同期した無電極型水晶発振器
１１‥‥伝送クロック発生回路又は分配増幅器
１２‥‥伝送クロック再生回路又は分配増幅器
１３‥‥原子時計又は原子周波数標準器に同期した無電極型水晶発振器
１４‥‥デジタルオーディオ用クロック信号発生装置
１５‥‥位相比較器
１６‥‥フィルタ
１７‥‥制御された無電極型水晶発振器
１８‥‥外部基準信号に同期した無電極型水晶発振器
１９‥‥デジタルオーディオシステム又はデジタルオーディオ機器
２０‥‥従来の内蔵基準用水晶発振器、又はルビジウム又はセシウムの原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器内臓
２１‥‥デジタルオーディオ用クロック信号発生装置（基準用水晶発振器内蔵又はルビジウム又はセシウムの原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器内臓）
２２‥‥デジタルオーディオシステム又はデジタルオーディオ機器
２３‥‥基準用水晶発振器又はルビジウム又はセシウムの原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器
２４‥‥デジタルオーディオ用クロック信号発生装置（基準用水晶発振器内蔵及び外部基準用発振装置から供給可能な基準用信号入力付）
２５‥‥デジタルオーディオシステム又はデジタルオーディオ機器
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルオーディオ機器に用いるクロック信号発生器、又はクロック信号発生装置に採用するセシウム、水素、水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計、又は原子周波数標準器に同期する、高安定及び低位相雑音の無電極型水晶発振器を採用したデジタルオーディオ用基準発振器を採用してデジタルオーディオの伝送記録再生する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、音響関係分野におけるデジタルオーディオ機器に用いるクロック信号発生器、又はクロック信号発生装置（クロックジェネレータ）の基準発振器には、一般的に簡単な水晶発振器が使用され、それによりアナログデジタル変換、又はデジタル変換してからデジタルデータを伝送及び記録し、
デジタルアナログ変換又はデジタル増幅してデジタルデータからアナログへの再生を行っていた。
【０００３】
また、最近音響関係分野におけるデジタルオーディオ機器に用いるクロック信号発生器、又はクロック信号発生装置（クロックジェネレータ）の基準発振器に、部分的に、恒温槽付高安定水晶発振器、又はルビジウム原子発振器、又はセシウムビーム原子時計、又はセシウムビーム原子周波数標準器が使用され、それによりアナログデジタル変換、又はデジタル変換してからデジタルデータを伝送及び記録し、デジタルアナログ変換又はデジタル増幅してデジタルデータからアナログへの再生を行っている例がある。
【０００４】
その具体例としては、図７に示すようにデジタルオーディオ機器本体１９と、同デジタルオーディオ機器に内蔵されたクロック信号発生器用基準用水晶発振器、又はルビジウム原子発振器、又はセシウムビーム原子時計、又はセシウムビーム原子周波数標準器２０とからなるデジタルオーディオ機器があり、前記内蔵された基準用水晶発振器、又はルビジウム原子発振器、又はセシウムビーム原子時計、又はセシウムビーム原子周波数標準器２０を使用してデジタルオーディオ機器に必要なクロック信号を発生させるものが存在している。
【０００５】
また、図８に示すように基準用水晶発振器、又はルビジウム原子発振器、又はセシウムビーム原子時計、又はセシウムビーム原子周波数標準器内蔵のデジタルオーディオ用クロック信号発生装置２１と、デジタルオーディオ機器本体２２とからなるデジタルオーディオシステムがあり、前記内蔵された基準用水晶発振器、又はルビジウム原子発振器、又はセシウムビーム原子時計、又はセシウムビーム原子周波数標準器から基準信号入力したデジタルオーディオ用クロック信号発生装置２１により、デジタルオーディオ機器に必要なクロック信号を発生させ、デジタルオーディオ機器本体に供給するものが存在している。
【０００６】
また、図９に示すように基準用水晶発振器、又はルビジウム原子発振器、又はセシウムビーム原子時計、又はセシウムビーム原子周波数標準器２３から基準信号入力可能なデジタルオーディオ用クロック信号発生装置２４と、デジタルオーディオ機器本体２５とからなるデジタルオーディオシステムがあり、前記外部基準用水晶発振装置、又はルビジウム原子発振器、又はセシウムビーム原子時計、又はセシウムビーム原子周波数標準器２３から基準信号入力可能なデジタルオーディオ用クロック信号発生装置２４により、デジタルオーディオ機器に必要なクロック信号を発生させ、デジタルオーディオ機器本体に供給するものが存在している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の一般的に簡単な水晶発振器を基準発振器に使用する場合は、一般的に簡単な水晶発振器では周波数安定度の低さから、デジタル及びアナログ上での音声の微細なゆらぎ（ゆれ、ぶれ等）が生じており、音質（静寂感、繊細感、透明度、解像度、自然さ、安定感、実在感、定位感、臨場感、スケール感等）に悪影響を与え、これが人の生理的不快感や不自然さを生み出していることが種々研究している中で発振器の精度に比例して音質の向上があることを見出した。そこで、一般的に簡単な水晶発振器に較べて、格段良い精度及び周波数安定度を持つ、ルビジウム原子発振器、又はセシウムビーム原子時計、又はセシウムビーム原子周波数標準器を使用することにより、その周波数安定度に比例して、音質の向上を図ったものがあるが、システム構成上必ずしも十分では無いのである。すなわち、従来の一般的に簡単な水晶発振器ではアナログデジタル変換、及びデジタル変換ならびにデジタルアナログ変換に必要な短期周波数安定度及び中期周波数安定度ならびに長期周波数安定度は不充分となり、クロックのジッタ及びワンダにより、アナログデジタル変換時およびデジタル変換時ならびにデジタルアナログ変換時に、歪及び雑音が発生し、必ずしも高音質及び高忠実度な記録再生音が得られず、定位感及び臨場感に不満が発生するという問題がある。また一般的な恒温槽付高安定水晶発振器では、いわゆるジッタに相当する短期周波数安定度は満足出来るレベルではなく、高音域及び中音域の音質劣化が認められ、聴感上歪及び雑音が発生し、且つ固有の経時変化特性により、ワンダに相当する中期周波数安定度及び長期周波数安定度は満足出来ず低域の実在感及び定位感が不足し、スケール感及び臨場感に不満が発生するという問題がある。
また一般的に簡単な水晶発振器に較べて、格段良い精度および短期周波数安定度及び中期周波数安定度ならびに長期周波数安定度を持つ、ルビジウム原子発振器を使用した場合内臓の恒温槽付電圧制御高安定水晶発振器のジッタは、必要且つ充分なレベルでは無く、高音域及び中音域の音質に劣化が認められ、歪及び雑音が発生している、またルビジウム原子発振器自体が、恒温槽付高安定水晶発振器同様経時変化があり、経時変化によるワンダに相当する中期周波数安定度及び長期周波数安定度は満足出来ず低域の実在感及び定位感が不足し、スケール感及び臨場感に不満が発生するのである。又一般的に簡単な水晶発振器に較べて、格段良い精度及び短期周波数安定度及び中期周波数安定度ならびに長期周波数安定度を持つ、セシウムビーム原子時計、又はセシウムビーム原子周波数標準器を使用した場合、内臓の恒温槽付電圧制御高安定水晶発振器のジッタは、必ずしも必要且つ充分なレベルでは無く、場合により高音域及び中音域の音質劣化が認められ、かつ歪及び雑音の発生が認められる場合があり、またセシウム原子発振器自体は、経時変化が無視出来る特徴がある為、ワンダに相当する中期周波数安定度及び長期周波数安定度は満足出来るが中低域及び低域の安定感及び実在感及びスケール感が不足する場合があり、臨場感が必ずしも満足出来ない問題がある。
【０００８】
また、特にセシウムビーム原子時計、又はセシウムビーム原子周波数標準器を使用した場合、近傍の場所に設置されたデジタルオーディオ機器は、ジッタ及びワンダを比較的満足出来る場合もあるが、必ずしも必要且つ充分なレベルではない場合が多いのであるが、さらに距離が離れた場所（例として１０メートル以上）に設置されたデジタルオーディオ機器へ基準信号を供給する場合は、基準信号の純度を保って伝送出来ない問題があり、伝送距離に比例して短期周波数安定度問題としてジッタおよび雑音などが発生し高音域及び中音域の音質劣化が発生し、且つ歪及び雑音が発生し、高音質及び高忠実度に問題があり臨場感に不満が発生する。尚伝送に伴う低音域に直接影響する中期周波数安定度及び長期周波数安定度いわゆるワンダ発生に関しては、一般的に伝送距離には比例して発生しないので、問題はないのである。
【０００９】
前記従来の一般的に簡単な水晶発振器の短期周波数安定度（一般的に、１ミリ秒から１秒程度まで）は、１０億分の１未満であるが、周囲温度依存等中期周波数安定度及び長期周波数安定度（１０秒以上）は１０万分の５から１億分の１程度であり、ルビジウム原子発振器の短期周波数安定度及び中期周波数安定度（一般的に、１ミリ秒から１千秒）は、１百億分の１５から１兆分の５程度であるが、中期周波数安定度及び長期周波数安定度（１０秒以上）は、１百億分の５から１千億分の５程度であり、又セシウムビーム原子時計、又はセシウムビーム原子周波数標準器の一般的な短期周波数安定度及び中期周波数安定度（一般的に、１ミリ秒から１千秒）は、１百億分の８から１兆分の５程度であるが、一般的な中期周波数安定度及び長期周波数安定度（１０秒以上）は、１兆分の３から１千兆分の５程度である。又一方デジタルオーディオ機器に使用されるアナログデジタル変換又はデジタル変換器又はデジタルアナログ変換器の分解能は１６ビットのものは６５，５３６分の１で必要な周波数安定度は６６万分の１未満であり、必要且つ十分条件（０．０１％未満）となると周波数安定度は、６億６千万分の１未満を要求される。なお、０．００１％未満を要求する場合は、６６億分の１未満を要求される。また、分解能が２０ビットのものは１，０４８，５７６分の１で必要な周波数安定度は１千万分の１未満であり、必要且つ十分条件（０．０１％未満）となると周波数安定度は１百億分の１未満を要求される。なお、０．００１％未満を要求する場合は、１千億分の１未満を要求される。さらに、分解能が２４ビットのものは１６，７７７，２１６分の１で必要な周波数安定度は１億７千万分の１未満であり、必要且つ十分条件（０．０１％未満）となると周波数安定度は１千７百億分の１未満を要求される。なお、０．００１％未満を要求する場合は、１兆７千億分の１未満を要求される。
【００１０】
したがって、前記従来の一般的に簡単な水晶発振器の短期周波数安定度及び中期周波数安定度ならびに長期周波数安定度、又は一般的な恒温槽付高安定水晶発振器の、又はルビジウム原子発振器の短期周波数安定度及び中期周波数安定度ならびに長期周波数安定度、又は一般的なセシウムビーム原子時計の短期周波数安定度、又は一般的なセシウムビーム原子周波数標準の短期周波数安定度では、内臓の恒温槽付電圧制御高安定水晶発振器が、デジタルオーディオ機器に使用されるアナログデジタル変換器及びデジタル変換器ならびにデジタルアナログ変換器の分解能に基く必要且つ十分な周波数安定度に追随していなく、アナログデジタル変換器で変換されたデジタル信号のジッタ及びワンダ、デジタル変換器及びデジタルアナログ変換器でのジッタにより歪及び雑音が発生し、音の解像度劣化などによる高音質及び高忠実度な記録再生音が得られず、また中期周波数安定度不足、及び長期周波数安定度不足によるワンダにより、不安定な定位性となり、不自然な音及びスケール感不足による臨場感に不満が発生するという問題がある。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑み、前記従来の一般的な水晶発振器を基準発振器に使用する問題点、及び一般的な高安定水晶発振器、及びルビジウム原子発振器、又は他の種類の原子時計、又は他の種類の原子周波数標準器を基準発振器に使用する問題点を解決し、アナログデジタル変換時及びデジタル変換時ならびにデジタルアナログ変換時のジッタ及びワンダを減少し、歪及び雑音の軽減、音の解像度向上など音響特性が格段に向上し、高音質及び高忠実度な再生音を得て、自然な音による定位感及び臨場感等音楽性を満足できるデジタルオーディオに関する伝送記録再生方法を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題の解決を図ったもので、次のような技術手段を採用した。請求項１記載の発明においては、デジタルオーディオ用基準発振器に、セシウム（Ｃｓ）の原子のラムゼイ共鳴遷移周波数を使用した原子時計、又は原子周波数標準器に同期する基準発振器に高安定及び低位相雑音の無電極型（ＢＶＡ）水晶発振器を使用し、請求項２記載の発明においては、デジタルオーディオ用基準発振器に、水素（Ｈ）の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計、又は原子周波数標準器に同期する基準発振器に高安定及び低位相雑音の無電極型（ＢＶＡ）水晶発振器を使用し、請求項３記載の発明においては、デジタルオーディオ用基準発振器に、水銀（Ｈｇ）の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計、又は原子周波数標準器に同期する基準発振器に高安定及び低位相雑音の無電極型（ＢＶＡ）水晶発振器を使用するという技術手段を採用した。これらの方法においては、セシウム、水素、水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器が持つ固有の優れた中期周波数安定度及び長期周波数安定度（１０秒以上）を利用することにより、ワンダを最小化し、同期する基準発振器に採用した無電極型水晶発振器が持つ固有の優れた短期周波数安定度及び中期周波数安定度（一般的に、１ミリ秒から１千秒）を利用し、ジッタを最小化し、同期周期を１秒間から１万秒間の間で選択採用することにより、アナログデジタル変換時及びデジタル変換時ならびにデジタルアナログ変換時のジッタ及びワンダを最小化し、雑音の軽減、音の分解能向上など音響特性が格段に向上し、高音質及び高忠実度な記録再生音を得て、自然な音による定位感及び臨場感を満足できる方法を提供するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、デジタルオーディオ用基準発振器にセシウム（Ｃｓ）の原子のラムゼイ共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器に同期した無電極型（ＢＶＡ）水晶発振器を採用することで、中期周波数安定度及び長期周波数安定度（１０秒以上）として１兆分の３から１千兆分の５未満となり、ワンダを満足する事が出来、また同期する基準発振器に、高安定及び低位相雑音の無電極型水晶発振器を採用することで、短期周波数安定度及び中期周波数安定度（一般的に、１ミリ秒から１千秒）として１千億分の１から１００兆分の８未満となり、ジッタ及びワンダを満足する事が出来、アナログデジタル変換器又はデジタル変換器又はデジタルアナログ変換器の分解能が２４ビットの要求の短期周波数安定度及び中期周波数安定度ならびに長期周波数安定度を満足するもの。
【００１４】
デジタルオーディオ用基準発振器に水素（Ｈ）の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器に同期した無電極型（ＢＶＡ）水晶発振器を採用することで、中期周波数安定度及び長期周波数安定度（１０秒以上）として２０兆分の１から１京分の２未満となり、ワンダを満足する事が出来、また同期する基準発振器に、高安定及び低位相雑音の無電極型（ＢＶＡ）水晶発振器を採用することで、短期周波数安定度及び中期周波数安定度（一般的に、１ミリ秒から１千秒）として１千億分１から１００兆分の８未満となり、ジッタ及びワンダを満足する事が出来、アナログデジタル変換器又はデジタル変換器又はデジタルアナログ変換器の分解能が２４ビットの要求の短期周波数安定度及び中期周波数安定度ならびに長期周波数安定度を満足するもの。
【００１５】
デジタルオーディオ用基準発振器に水銀（Ｈｇ）の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器に同期した無電極型（ＢＶＡ）水晶発振器を採用することで、中期周波数安定度及び長期周波数安定度（１０秒以上）として２０兆分の１から１京分の１未満となり、ワンダを満足する事が出来、また同期する基準発振器に、高安定及び低位相雑音の無電極型（ＢＶＡ）水晶発振器を採用することで、短期周波数安定度及び中期周波数安定度（一般的に、１ミリ秒から１千秒）として１千億分の１から１００兆分の８未満となり、ジッタ及びワンダを満足する事が出来、アナログデジタル変換器又はデジタル変換器又はデジタルアナログ変換器の分解能が２４ビットの要求の短期周波数安定度及び中期周波数安定度ならびに長期周波数安定度を満足するもの。
【００１６】
デジタルオーディオ用基準発振器にセシウム、水素、水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器が持つ固有の優れた中期周波数安定度及び長期周波数安定度（１０秒以上）（１兆分の３から１京分の１）を利用することにより、ワンダを最小化し、同期する基準発振器に採用した無電極型水晶発振器が持つ固有の優れた短期周波数安定度及び中期周波数安定度（一般的に、１ミリ秒から１千秒）（１千億分の１から１００兆分の８未満）を利用し、同期する時間周期を１秒間から１万秒間の間で選択採用して各々の優れた周波数安定度を最大限に活用し、高音質を実現する同期する方法として、位相同期回路を使用するものが実施の形態として上げられる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図面で詳細に説明する。
図１及び図２及び図３に示したフローチャートは、本実施例に係るデジタルオーディオ基準発振器に、セシウムの原子のラムゼイ共鳴遷移周波数を使用したもの、又は水素の原子の共鳴遷移周波数を使用したもの、又は水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器のもののうちいずれかを使用し、位相同期した無電極型水晶発振器を使用する方法を示すものである。
【００１８】
１は原子時計又は原子周波数標準器であり、セシウムの原子のラムゼイ共鳴遷移周波数を使用したもの、又は水素の原子の共鳴遷移周波数を使用したもの、又は水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器のもののうちいずれかを使用するものである。
【００１９】
２は原子時計又は原子周波数標準器に位相同期した無電極型水晶発振器であり、セシウムの原子のラムゼイ共鳴遷移周波数を使用したもの、又は水素の原子の共鳴遷移周波数を使用したもの、又は水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器のもののうちいずれかの基準信号を使用し、位相同期した無電極型水晶発振器をデジタルオーディオ用クロック信号発生装置３に用いる基準信号を供給するものである。
【００２０】
３はデジタルオーディオ用クロック信号発生装置であり、原子時計又は原子周波数標準器に位相同期した無電極型水晶発振器から供給される基準信号をもとに、同期したデジタルオーディオ用クロック信号を発生させ、デジタルオーディオ機器に供給するものである。デジタルオーディオ用クロック信号としては、３２．０ｋＨｚ、４４．１ｋＨｚ、４８ｋＨｚ、８８．２ｋＨｚ、９６ｋＨｚ、１７６．４ｋＨｚ、１９２ｋＨｚ、２．８２２４ＭＨｚの例がある。
【００２１】
４はデジタルオーディオ機器であり、種類としてはコンパクトディスク（ＣＤ）プレーヤ、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）プレーヤ、スーパーオーディオコンパクトディスク（ＳＡＣＤ）プレーヤ、デジタルオーディオテープ（ＤＡＴ）、ミニディスク（ＭＤ）プレーヤ、ＭＤレコーダ、磁気光学（ＭＯ）レコーダ、ダイレクトストリームデジタル（ＤＳＤ）レコーダ、コンピュータ使用デジタルオーディオ録音・編集・再生システム、テープメディアを使用したデジタルテープレコーダ、アナログデジタル（ＡＤ）コンバータ、デジタルアナログ（ＤＡ）コンバータ、デジタルデジタル（ＤＤ）コンバータ、デジタルオーディオワードクロック発生器、ＣＤカッティングマシン・システム、ＤＶＤオーサリングシステム、ＳＡＣＤオーサリングシステム、ＤＶＤカッティングシステム、ＳＡＣＤカッティングシステム、ハードディスク（ＨＤ）レコーダ、メモリレコーダ、デジタルフォーマットコンバータ、デジタルサラウンドシステム、デジタル音声調整卓、デジタルリバーブなどデジタルオーディオシステムおよびデジタルオーディオ機器の全てに採用できる。
【００２２】
５は内蔵された原子時計又は原子周波数標準器であり、セシウムの原子のラムゼイ共鳴遷移周波数を使用したもの、又は水素の原子の共鳴遷移周波数を使用したもの、又は水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器のもののうちいずれかを使用するものである。
【００２３】
６は内蔵された原子時計又は原子周波数標準器に同期した無電極型水晶発振器であり、セシウムの原子のラムゼイ共鳴遷移周波数を使用したもの、又は水素の原子の共鳴遷移周波数を使用したもの、又は水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用したものの原子時計又は原子周波数標準器のうちいずれかを使用し、位相同期した無電極型水晶発振器が、デジタルオーディオ用クロック信号発生器７又は装置に用いる基準信号を供給するものである。
【００２４】
７は内蔵されたデジタルオーディオ用クロック信号発生器又は装置であり、原子時計又は原子周波数標準器に位相同期した無電極型水晶発振器から供給される基準信号をもとに、デジタルオーディオ用クロック信号を発生させデジタルオーディオ機器に供給するものである。
【００２５】
８は一体型のデジタルオーディオ機器であり、種類としてＣＤプレーヤ、ＤＶＤプレーヤ、ＳＡＣＤプレーヤ、ＤＡＴ、ＭＤプレーヤ、ＭＤレコーダ、ＭＯレコーダ、ＤＳＤレコーダ、コンピュータ使用デジタルオーディオ録音・編集・再生システム、テープメディアを使用したデジタルテープレコーダ、ＡＤコンバータ、ＤＡコンバータ、ＤＤコンバータ、デジタルオーディオワードクロック発生器、ＣＤカッティングマシン・システム、ＤＶＤオーサリングシステム、ＳＡＣＤオーサリングシステム、ＤＶＤカッティングシステム、ＳＡＣＤカッティングシステム、ＨＤレコーダ、メモリレコーダ、デジタルフォーマットコンバータ、デジタルサラウンドシステム、デジタル音声調整卓、デジタルリバーブなどデジタルオーディオシステムおよびデジタルオーディオ機器の全てに採用できる
【００２６】
９は原子時計又は原子周波数標準器であり、セシウムの原子のラムゼイ共鳴遷移周波数を使用したもの、又は水素の原子の共鳴遷移周波数を使用したもの、又は水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器のもののうちいずれかを使用するものである。
【００２７】
１０は位相同期制御した無電極型水晶発振器であり、セシウムの原子、又は水素の原子、又は水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器のもののうちいずれかの基準信号を使用し、位相制御ループにより同期制御した無電極型水晶発振器である。
【００２８】
１１は伝送クロック発生回路又は分配増幅器であり、伝送クロック発生回路は、デジタルオーディオ用クロック又はデジタルデータ伝送用クロックを発生し使用する伝送路に適合するものである。使用する伝送路としては、有線電話回線又は光ファイバー網又は衛星回線又は有線放送回線又は無線放送回線又はＴＶ放送網又はラジオ放送網などの例がある。また分配増幅回路は、基準信号一般的には１ＭＨｚ又は５ＭＨｚ又は１０ＭＨｚの基準信号を増幅し分配し主として同軸ケーブルを使用して、伝送する回路である。
【００２９】
１２は伝送クロック再生回路又は分配増幅器であり、伝送クロック再生回路は、伝送路を経由したデジタル信号からクロックを再生した基準信号を作る回路である。また分配増幅回路は、主として同軸ケーブルを使用した伝送路を経由して伝送された基準信号一般的には１ＭＨｚ又は５ＭＨｚ又は１０ＭＨｚの基準信号を増幅し供給する回路である。
【００３０】
１３は原子時計又は原子周波数標準器からの基準信号を再生又は増幅した基準信号に位相同期した無電極型水晶発振器
【００３１】
１４はデジタルオーディオ用クロック信号発生装置であり、原子時計又は原子周波数標準器に位相同期した無電極型水晶発振器から供給される基準信号をもとに、同期したデジタルオーディオ用クロック信号を発生させ、デジタルオーディオ機器に供給するものである。
【００３２】
１５は位相比較器であり、入力信号形式がアナログ信号の場合は、アナログ型位相比較器の採用又はアナログデジタル型位相比較器を採用し、入力信号形式がデジタル信号の場合は、デジタルアナログ型位相比較器の採用又はデジタル型位相比較器の採用又はデジタル信号処理型位相比較器を採用する。
【００３３】
１６はフィルタであり、位相同期回路の低域通過特性すなわち低い周波数成分を持つ位相変動に追従する特性は、アナログ制御では一次ループまたは一次ループ及び二次ループの伝達関数が実現出来、デジタル制御では一次ループ及び二次ループの伝達関数がハードウエアでの能動型フィルタが構成出来、ソフトウエアで能動型フィルタを構成すると一次ループから三次ループ等の多次ループの理想的な伝達関数を持つフィルタが実現できる。位相ループの一次時定数として、１秒から１万秒までの間で選択して、ジッタとワンダを満足させる回路である。
【００３４】
１７は制御された無電極型水晶発振器であり、制御方法としてアナログ制御又はデジタルアナログ制御又はデジタル制御がある。
【００３５】
１８は基準信号にアナログ又はデジタル位相同期する為に、アナログ又はデジタル位相比較器、アナログ又はデジタルフィルタ、アナログ又はデジタル制御された無電極型水晶発振器から構成された位相同期した無電極型水晶発振器である。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は、以上の構成を採用した結果、次のような効果を得ることができる。
（１）デジタルオーディオ用基準発振器に、原子時計又は原子周波数標準器に同期した高安定及び低位相雑音の無電極型水晶発振器を使用する方法において、セシウム、水素、水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器が持つ固有の優れた中期周波数安定度及び長期周波数安定度を利用すること、及び無電極型水晶発振器が持つ固有の優れた短期周波数安定度及び中期周波数安定度を利用することにより、アナログデジタル変換時およびデジタル変換時ならびにデジタルアナログ変換時のジッタ及びワンダを最小化し、歪及び雑音の軽減、音の分解能向上、定位性向上など音響特性が格段に向上し、高音質及び高忠実度な記録再生音を得て、自然な音による臨場感を満足できる方法が実現でき、高品質及び高忠実度のアナログシステムの録音再生音と全く遜色無い結果を得ることができる。
（２）デジタル変換した後のデジタル信号データの記録再生およびデジタル伝送システム経由した場合の劣化について、伝送途上で発生するジッタ及び雑音などは、同期する無電極型水晶発振器が持つ固有の優れた短期周波数安定度及び中期周波数安定度により飛躍的に改善され、ワンダに関しては、同期方法に位相同期方法を採用する事により、セシウム、水素、水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器が持つ固有の優れた中期周波数安定度及び長期周波数安定度に同期する為、飛躍的な改善ができ、歪及び雑音の軽減、音の分解能向上、定位性向上など音響特性が格段に向上し、高音質及び高忠実度な記録再生音を得て、自然な音による臨場感を満足できる方法が実現でき、高品質及び高忠実度のアナログシステムの録音再生音と全く遜色無い結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】セシウム、水素、水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器に同期した無電極型水晶発振器を使用したデジタルオーディオシステム及びデジタルオーディオ機器を示すブロック図である。
【図２】セシウム、水素、水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器に同期した無電極型水晶発振器が内蔵されたデジタルオーディオシステム及びデジタルオーディオ機器を示すブロック図である。
【図３】セシウム、水素、水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器の基準信号を伝送し、再生した基準信号に同期する無電極型水晶発振器を使用したデジタルオーディオ用クロック伝送システムを示すブロック図である。
【図４】セシウム、水素、水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器に同期する無電極型水晶発振器を示すブロック図である。
【図５】タイムドメインによる周波数安定度の比較表の代表例であり、セシウム及び水素及びルビジウムの原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器及び無電極型（ＢＶＡ）水晶発振器の周波数安定度を表し、同期するループ時定数として、１秒から１万秒までの間で選択する事により、最適な短期周波数安定度及び中期周波数安定度ならびに長期周波数安定度のバランスが取れ、ジッタ及びワンダを満足する事が判る表である。
【図６】位相雑音の比較表の代表例であり、セシウム及びルビジウムの原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器及び無電極型（ＢＶＡ）水晶発振器の位相雑音を表し、無電極型（ＢＶＡ）水晶発振器が最も位相雑音が小さい事が判る表である。
【図７】従来の基準用水晶発振器内蔵、又はルビジウム又はセシウムの原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器が内蔵されたデジタルオーディオシステム及びデジタルオーディオ機器を示すブロック図である。
【図８】従来の基準用水晶発振器内蔵、又はルビジウム又はセシウムの原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器からなるデジタルオーディオ用クロック信号発生装置と、外部からデジタルオーディオ用クロック信号供給による駆動可能なデジタルオーディオシステム又はデジタルオーディオ機器を示すブロック図である。
【図９】従来の基準用水晶発振器、又はルビジウム又はセシウムの原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器による基準信号を外部から供給するデジタルオーディオ用クロック信号発生装置と、外部からデジタルオーディオ用クロック信号供給による駆動可能なデジタルオーディオシステム又はデジタルオーディオ機器を示すブロック図である。
【符号の説明】
１‥‥セシウム又は水素又は水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器
２‥‥原子時計又は原子周波数標準器に同期した無電極型水晶発振器
３‥‥アナログデジタル変換時およびデジタル変換時ならびにデジタルアナログ変換時に使用するデジタルオーディオ用クロック信号発生装置
４‥‥デジタルオーディオシステム又はデジタルオーディオ機器
５‥‥内蔵されたセシウム又は水素又は水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器
６‥‥内蔵された原子時計又は原子周波数標準器に同期した無電極型水晶発振器
７‥‥内蔵されたデジタルオーディオ用クロック信号発生器又は装置
８‥‥デジタルオーディオシステム又はデジタルオーディオ機器
９‥‥セシウム又は水素又は水銀の原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器
１０‥‥原子時計又は原子周波数標準器に同期した無電極型水晶発振器
１１‥‥伝送クロック発生回路又は分配増幅器
１２‥‥伝送クロック再生回路又は分配増幅器
１３‥‥原子時計又は原子周波数標準器に同期した無電極型水晶発振器
１４‥‥デジタルオーディオ用クロック信号発生装置
１５‥‥位相比較器
１６‥‥フィルタ
１７‥‥制御された無電極型水晶発振器
１８‥‥外部基準信号に同期した無電極型水晶発振器
１９‥‥デジタルオーディオシステム又はデジタルオーディオ機器
２０‥‥従来の内蔵基準用水晶発振器、又はルビジウム又はセシウムの原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器内臓
２１‥‥デジタルオーディオ用クロック信号発生装置（基準用水晶発振器内蔵又はルビジウム又はセシウムの原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器内臓）
２２‥‥デジタルオーディオシステム又はデジタルオーディオ機器
２３‥‥基準用水晶発振器又はルビジウム又はセシウムの原子の共鳴遷移周波数を使用した原子時計又は原子周波数標準器
２４‥‥デジタルオーディオ用クロック信号発生装置（基準用水晶発振器内蔵及び外部基準用発振装置から供給可能な基準用信号入力付）
２５‥‥デジタルオーディオシステム又はデジタルオーディオ機器
Claims (3)
- デジタルオーディオ用基準発振器に、原子の共鳴遷移周波数が、セシウム（Ｃｓ）のラムゼイ共鳴の遷移周波数であることを特徴とする原子時計、又は原子周波数標準器に同期する、無電極型（ＢＶＡ）水晶発振器を採用したデジタルオーディオ用基準発振器を使用して、アナログデジタル変換又はデジタル変換してデジタルデータを伝送及び記録し、次にデジタルアナログ変換、又はデジタル増幅してデジタルデータを再生する伝送記録再生方法。
- デジタルオーディオ用基準発振器に、原子の共鳴遷移周波数が、水素（Ｈ）の共鳴遷移周波数であることを特徴とする原子時計、又は原子周波数標準器に同期する、無電極型（ＢＶＡ）水晶発振器を採用したデジタルオーディオ用基準発振器を使用して、アナログデジタル変換又はデジタル変換してデジタルデータを伝送及び記録し、次にデジタルアナログ変換、又はデジタル増幅してデジタルデータを再生する伝送記録再生方法。
- デジタルオーディオ用基準発振器に、原子の共鳴遷移周波数が、水銀（Ｈｇ）の共鳴遷移周波数であることを特徴とする原子時計、又は原子周波数標準器に同期する、無電極型（ＢＶＡ）水晶発振器を採用したデジタルオーディオ用基準発振器を使用して、アナログデジタル変換又はデジタル変換してデジタルデータを伝送及び記録し、次にデジタルアナログ変換、又はデジタル増幅してデジタルデータを再生する伝送記録再生方法。
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