JP2005151184A - Digital signal processing circuit, and sound signal recording and reproducing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、オーディオ信号処理などに使用されるデジタル信号処理回路及びこのデジタル信号処理回路を有する音声信号記録再生装置に関するもので、特に、デルタ−シグマ変調やフィルタとしての機能を備えたデジタル信号処理回路及びこのデジタル信号処理回路を有する音声信号記録再生装置に関する。 The present invention relates to a digital signal processing circuit used for audio signal processing and the like, and an audio signal recording / reproducing apparatus having the digital signal processing circuit, and more particularly, digital signal processing having a function as delta-sigma modulation or a filter. The present invention relates to a circuit and an audio signal recording / reproducing apparatus having the digital signal processing circuit.
従来より使用されている音声信号再生装置には、1ビットデジタル符号化方式の伝送路における安定性より、入力されるアナログ信号である音声信号を1ビットデジタル符号化するためのデルタ−シグマ変調回路を備えるものが提供されている(特許文献1参照)。この音声信号再生装置では、入力されたアナログ信号である音声信号をデルタ−シグマ変調することによって1ビットのデジタル信号に変換し、後段の再生部分に送信する。そして、再生部分において、この1ビットのデジタル信号を、例えば、低次のローパスフィルタなどによりアナログ信号の音声信号に復調し、音声を再生する。 Conventionally used audio signal reproduction apparatuses include a delta-sigma modulation circuit for 1-bit digital encoding of an audio signal, which is an input analog signal, due to stability in a transmission path of the 1-bit digital encoding system. (See Patent Document 1). In this audio signal reproducing apparatus, an input audio signal, which is an analog signal, is converted into a 1-bit digital signal by delta-sigma modulation and transmitted to a reproduction portion at a subsequent stage. In the reproduction portion, the 1-bit digital signal is demodulated into an analog audio signal by, for example, a low-order low-pass filter to reproduce the audio.
又、従来の音声信号再生装置として、図12のような構成のものが使用されている。図12の音声信号再生装置は、音声が入力されるマイク1と、マイク1から入力された音声信号を24ビットのデジタル信号に変換するADコンバータ2と、ADコンバータ2からの信号を符号化する符号化回路3と、符号化回路3で符号化された24ビットのデジタル信号をオーバーサンプリングしてマルチビットデジタル符号化するオーバーサンプリング回路4と、マルチビットデジタル信号であるPCM(Pulse Code Modulation)信号を1ビット符号化して左チャンネル用及び右チャンネル用それぞれのPDM(Pulse Density Modulation)信号を生成するデルタ−シグマ変調回路100と、デルターシグマ変調回路100で生成された1ビットデジタル信号である左チャンネル用及び右チャンネル用それぞれのPDM信号をアナログ信号に変換するスイッチングアンプ7,8と、スイッチングアンプ7,8からのアナログ信号より高域成分を除去するローパスフィルタ(LPF)9,10と、LPF9,10からのアナログ信号より音声を再生出力するスピーカ11,12と、を備える。
Further, as a conventional audio signal reproducing apparatus, one having a configuration as shown in FIG. 12 is used. The audio signal reproduction device in FIG. 12 encodes a
このような構成の音声信号再生装置に用いられるデルタ−シグマ変調回路100の構成を、図13に示す。図13のデルタ−シグマ変調回路100は、入力端子IN、出力端子OUT、乗算器101〜111、加算器112〜119、量子化器120、及び、遅延器121〜128によって構成される7次デルタ−シグマ変調回路となる。尚、図13では左右チャンネルの内の一方のチャンネルに対する構成を示すものであり、実際は、左右チャンネルそれぞれに図13のように構成される7次デルタ−シグマ変調回路を備える。
FIG. 13 shows the configuration of the delta-
このデルタ−シグマ変調回路100において、乗算器101〜111の乗算係数m1〜m11が左右チャンネルそれぞれに対して設定される。又、遅延器121〜127の信号をそれぞれ加算器112〜118に帰還することによって、加算器112〜118で積分動作が行われる。更に、加算器114,116,118からの信号がそれぞれ、遅延器123,125,127及び乗算器108,109,110を介して、加算器113,115,117に帰還させる。そして、このデルタ−シグマ変調回路100は、量子化雑音を高域に移動させるノイズシェーピングを行うIIR(Infinite-duration Impulse Response)フィルタとして働くため、LPF9,10において高域の量子化雑音が除去され、スピーカ11,12において音声を再生出力することができる。
特許文献1における音声信号再生装置や図12のような構成の音声信号再生装置において、入力された音声信号の信号レベルを検出してその信号レベルを変化させる自動レベル制御機能を備えるとき、入力された音声信号に重畳したノイズ信号の信号レベルについても、音声信号とともに変化する。そのため、信号レベルの小さい音声信号を増幅させるため、自動レベル制御機能によりその増幅率を大きくしたとき、音声信号とともに入力されるノイズ信号についても、その信号レベルが増幅されて大きくなる。よって、ノイズを含む音声が再生出力されることとなる。又、このようなノイズ信号を除去するためには、ノイズ信号を除去するために、音声信号を通過させるようなバンドパスフィルタ(BPF)が必要となる。
In the audio signal reproducing apparatus in
又、デルタ−シグマ変調回路を、特許文献1又は図13のように構成した場合、その回路規模が大きく、消費電力が大きいため、LSI(Large Scale Integration)に搭載するのが困難であった。そのため、音声信号再生装置の小型化・軽量化が図れなかった。更に、特許文献1又は図12の音声信号再生装置において、原音に忠実な音声を再生するためには、デルタ−シグマ変調回路より出力される1ビットデジタル信号のサンプリング周波数を2.8MHz又は5.6MHzのように高い周波数とする必要がある。そのために、オーバーサンプリング回路やデルタ−シグマ変調回路を高い周波数で動作させる必要があり、その消費電力が更に大きくなる。更に、この高いサンプリング周波数による不要輻射の影響を防ぐために十分なノイズ・シールドを行う必要があり、装置を大型化及び重量化させてしまう原因となる。
Further, when the delta-sigma modulation circuit is configured as shown in
このような問題を鑑みて、本発明は、その回路規模を小型化するとともに低消費電力とするデジタル信号処理回路を提供することを目的とする。又、本発明は、デルタ−シグマ変調機能以外の機能を備えたデジタル信号処理回路を有する音声信号記録再生装置を提供することを別の目的とする。 In view of such problems, it is an object of the present invention to provide a digital signal processing circuit that reduces the circuit scale and reduces power consumption. Another object of the present invention is to provide an audio signal recording / reproducing apparatus having a digital signal processing circuit having a function other than the delta-sigma modulation function.
上記目的を達成するために、本発明のデジタル信号処理回路は、設定された乗算係数を乗算する複数の乗算器と、複数の乗算器からの信号を加減算する加算器と、該加算器の演算結果となる信号及び入力される信号それぞれを複数の各記憶領域に格納する記憶部と、該記憶部に格納された最終的な演算結果となる信号を量子化する量子化器と、を備え、前記記憶部の前記記憶領域の一部を第1記憶領域とするとともに、前記記憶部の前記第1記憶領域以外の前記記憶領域を第2記憶領域としたとき、前記第1記憶領域の各記憶領域を用いて前記複数の乗算器と前記加算器とを繰り返し動作させることによって、入力された信号からノイズ成分を除去するデジタルフィルタ機能部として動作した後、前記第2記憶領域の各記憶領域を用いて前記複数の乗算器と前記加算器とを繰り返し動作させた後に前記量子化器で量子化することによって、前記デジタルフィルタ機能部を通過した信号にデルタ−シグマ変調を施すデルタ−シグマ変調機能部として動作することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a digital signal processing circuit according to the present invention includes a plurality of multipliers for multiplying a set multiplication coefficient, an adder for adding and subtracting signals from the plurality of multipliers, and an operation of the adder. A storage unit that stores the resulting signal and each input signal in each of the plurality of storage areas, and a quantizer that quantizes the signal that is the final operation result stored in the storage unit, When a part of the storage area of the storage unit is a first storage area and the storage area other than the first storage area of the storage unit is a second storage area, each storage of the first storage area By operating the plurality of multipliers and the adder repeatedly using an area, the digital filter function unit that removes a noise component from the input signal is operated, and then each storage area of the second storage area is Using said It operates as a delta-sigma modulation function unit that performs delta-sigma modulation on the signal that has passed through the digital filter function unit by repeatedly operating the multiplier and the adder and then quantizing with the quantizer It is characterized by doing.
このようなデジタル信号処理回路によると、前記記憶部の前記記憶領域を遅延部として使用するとともに前記乗算器及び前記加算器で繰り返し演算処理することで、前記デジタルフィルタ機能部及び前記デルタ−シグマ変調機能部としての動作を行うことができる。 According to such a digital signal processing circuit, the digital filter function unit and the delta-sigma modulation are performed by using the storage area of the storage unit as a delay unit and repeatedly performing arithmetic processing in the multiplier and the adder. Operation as a functional unit can be performed.
又、本発明のデジタル信号処理回路は、設定された乗算係数を乗算する複数の乗算器と、複数の乗算器からの信号を加減算する加算器と、該加算器の演算結果となる信号及び入力される信号それぞれを複数の各記憶領域に格納する記憶部と、該記憶部に格納された最終的な演算結果となる信号を量子化する量子化器と、を備え、前記記憶部の前記記憶領域の一部を第1記憶領域とし、前記記憶部の前記第1記憶領域以外の前記記憶領域の一部を第2記憶領域とし、前記記憶部の第1記憶領域及び前記第2記憶領域以外の前記記憶領域の一部を第3記憶領域としたとき、前記第1記憶領域の各記憶領域を用いて前記複数の乗算器と前記加算器とを繰り返し動作させることによって、入力された信号からノイズ成分を除去するデジタルフィルタ機能部として動作するとともに、前記第3記憶領域の各記憶領域を用いて前記複数の乗算器と前記加算器とを繰り返し動作させることによって、前記デジタルフィルタ機能部を通過した信号のサンプリング周波数を高くするオーバーサンプリング機能部として動作した後、前記第2記憶領域の各記憶領域を用いて前記複数の乗算器と前記加算器とを繰り返し動作させた後に前記量子化器で量子化することによって、前記オーバーサンプリング機能部でオーバーサンプリングされた信号にデルタ−シグマ変調を施すデルタ−シグマ変調機能部として動作することを特徴とする。 Further, the digital signal processing circuit of the present invention includes a plurality of multipliers for multiplying a set multiplication coefficient, an adder for adding / subtracting signals from the plurality of multipliers, a signal and an input as an operation result of the adder. A storage unit that stores each of the signals to be stored in each of a plurality of storage areas, and a quantizer that quantizes a signal that is a final operation result stored in the storage unit, the storage unit of the storage A part of the area is a first storage area, a part of the storage area other than the first storage area of the storage unit is a second storage area, and a part other than the first storage area and the second storage area of the storage unit When a part of the storage area is a third storage area, the plurality of multipliers and the adder are operated repeatedly using each storage area of the first storage area. Digital filter machine that removes noise components And the sampling frequency of the signal that has passed through the digital filter function unit is increased by repeatedly operating the plurality of multipliers and the adder using each storage area of the third storage area. After operating as an oversampling function unit, the plurality of multipliers and the adder are repeatedly operated using each storage area of the second storage area, and then quantized by the quantizer. It operates as a delta-sigma modulation function unit that performs delta-sigma modulation on the signal oversampled by the sampling function unit.
このようなデジタル信号処理回路によると、前記記憶部の前記記憶領域を遅延部として使用するとともに前記乗算器及び前記加算器で繰り返し演算処理することで、前記デジタルフィルタ機能部及び前記オーバーサンプリング機能部及び前記デルタ−シグマ変調機能部としての動作を行うことができる。又、このようなデジタル信号処理回路において、前記オーバーサンプリング機能部において、n倍のサンプリング周波数にオーバーサンプリングするとき、前記デジタルフィルタ機能部が1周期分動作する間に、前記オーバーサンプリング機能部及び前記デルタ−シグマ変調機能部がn周期分動作する。 According to such a digital signal processing circuit, the digital filter function unit and the oversampling function unit are obtained by using the storage area of the storage unit as a delay unit and repeatedly performing arithmetic processing in the multiplier and the adder. In addition, the operation as the delta-sigma modulation function unit can be performed. In such a digital signal processing circuit, when the oversampling function unit performs oversampling to a sampling frequency of n times, the oversampling function unit and the oversampling function unit The delta-sigma modulation function unit operates for n cycles.
又、上述した各デジタル信号処理回路において、前記加算器の演算結果となる信号を一時的に格納する演算結果記憶部と、入力信号と前記演算結果記憶部からの信号と値が0となる信号の3つの信号から1つの信号を選択する第1選択部と、前記記憶部の複数の前記記憶領域に格納された複数の信号と値が0となる信号の中から1つの信号を選択する第2選択部と、前記記憶部の複数の前記記憶領域に格納された複数の信号と値が0となる信号の中から1つの信号を選択する第3選択部と、を備えるとともに、前記乗算器として、前記第1選択部で選択された信号が与えられる第1乗算器と、前記第2選択部で選択された信号が与えられるとともに前記加算器に非反転出力する第2乗算器と、前記第3選択部で選択された信号が与えられるとともに前記加算器に反転出力する第3乗算器と、を備える。このとき、前記第1乗算器において、その出力が反転出力と非反転出力との間で切換可能であるものとしても構わない。 Further, in each of the digital signal processing circuits described above, an operation result storage unit that temporarily stores a signal that is an operation result of the adder, and an input signal, a signal from the operation result storage unit, and a signal whose value is 0 A first selection unit that selects one signal from the three signals; a first selection unit that selects one signal from among a plurality of signals stored in the plurality of storage areas of the storage unit and a value of 0; And a third selection unit that selects one signal from a plurality of signals stored in the plurality of storage areas of the storage unit and a signal having a value of 0, and the multiplier A first multiplier to which the signal selected by the first selection unit is given, a second multiplier to which the signal selected by the second selection unit is given and non-inverted output to the adder, When the signal selected by the third selector is given And a third multiplier for the inverted output to the adder as well. At this time, in the first multiplier, the output may be switched between an inverted output and a non-inverted output.
上述の各デジタル信号処理回路において、前記乗算器が、入力される信号の2進数の桁をシフトさせるシフタであるとともに、前記乗算器でシフトされる桁数と前記乗算器及び前記加算器での繰り返し回数とによって乗算係数が設定される。 In each of the digital signal processing circuits described above, the multiplier is a shifter that shifts a binary digit of an input signal, and the number of digits shifted by the multiplier and the multiplier and the adder The multiplication coefficient is set according to the number of repetitions.
又、本発明の音声信号記録再生装置は、入力されるデジタル信号のサンプリング周波数を高くするオーバーサンプリング回路と、該オーバーサンプリング回路でオーバーサンプリングされたデジタル信号が入力されるとともに前記デジタルフィルタ機能部及び前記デルタ−シグマ変調機能部を備えた上述のいずれかのデジタル信号処理回路と、該デジタル信号処理回路で演算処理されたデジタル信号をパルス幅変調するPWM変調回路と、を備えることを特徴とする。 The audio signal recording / reproducing apparatus of the present invention includes an oversampling circuit for increasing a sampling frequency of an input digital signal, a digital signal oversampled by the oversampling circuit, and the digital filter function unit, One of the above-described digital signal processing circuits provided with the delta-sigma modulation function unit, and a PWM modulation circuit that performs pulse width modulation on the digital signal arithmetically processed by the digital signal processing circuit. .
このように構成することで、マイクなどの外部音声がデジタル信号に変換されて入力されたとき、前記デジタル信号処理回路において、前記デジタルフィルタ機能部でノイズ除去が行われた後、前記デルタ−シグマ変調機能部でデルタ−シグマ変調が行われ、デジタル信号のビット数が下げられる。 With this configuration, when external sound such as a microphone is converted into a digital signal and input, noise is removed by the digital filter function unit in the digital signal processing circuit, and then the delta-sigma Delta-sigma modulation is performed in the modulation function unit, and the number of bits of the digital signal is lowered.
このような音声信号記録再生装置において、前記デジタル信号処理回路の前記デジタルフィルタ機能部で処理されたデジタル信号のサンプリング周波数を低くするダウンサンプリング回路と、該ダウンサンプリング回路から出力されるデジタル信号を記録メディアに記録する記録部と、を備えるものとしても構わない。このとき、前記記録部が、前記デジタル信号をデータ圧縮する圧縮部を備えるものとしても構わない。又、前記記録メディアに記録されたデジタル信号を読み出す信号読み出し部を備え、該信号読み出し部で読み出されたデジタル信号が前記オーバーサンプリング回路に与えられるものとしても構わない。このとき、前記信号読み出し部が、前記記録メディアより読み出されたデジタル信号をデータ伸長する伸長部を備えるものとしても構わない。 In such an audio signal recording / reproducing apparatus, a downsampling circuit for lowering the sampling frequency of the digital signal processed by the digital filter function unit of the digital signal processing circuit, and a digital signal output from the downsampling circuit are recorded. And a recording unit for recording on a medium. At this time, the recording unit may include a compression unit that compresses the digital signal. Further, a signal reading unit that reads a digital signal recorded on the recording medium may be provided, and the digital signal read by the signal reading unit may be provided to the oversampling circuit. At this time, the signal reading unit may include a decompressing unit that decompresses the digital signal read from the recording medium.
又、本発明の音声信号記録再生装置は、前記デジタルフィルタ機能部及び前記オーバーサンプリング機能部及び前記デルタ−シグマ変調機能部を備えた上述のいずれかのデジタル信号処理回路と、該デジタル信号処理回路で演算処理されたデジタル信号をパルス幅変調するPWM変調回路と、を備えることを特徴とする。 The audio signal recording / reproducing apparatus according to the present invention includes any one of the above-described digital signal processing circuits including the digital filter function unit, the oversampling function unit, and the delta-sigma modulation function unit, and the digital signal processing circuit. And a PWM modulation circuit that performs pulse width modulation on the digital signal that has been arithmetically processed.
このように構成することで、マイクなどの外部音声がデジタル信号に変換されて入力されたとき、前記デジタル信号処理回路において、前記デジタルフィルタ機能部でノイズ除去が行われるとともに、前記オーバーサンプリング機能部でサンプリング周波数が高くされた後、前記デルタ−シグマ変調機能部でデルタ−シグマ変調が行われ、デジタル信号のビット数が下げられる。 With this configuration, when external sound such as a microphone is converted into a digital signal and input, noise is removed by the digital filter function unit in the digital signal processing circuit, and the oversampling function unit After the sampling frequency is increased, the delta-sigma modulation function unit performs delta-sigma modulation to reduce the number of bits of the digital signal.
このような音声信号記録再生装置において、前記デジタル信号処理回路の前記デジタルフィルタ機能部で処理されたデジタル信号を記録メディアに記録する記録部を備えるものとしても構わない。このとき、前記記録部が、前記デジタル信号をデータ圧縮する圧縮部を備えるものとしても構わない。又、記録メディアよりデジタル信号を読み出す信号読み出し部を備えるとともに、前記信号読み出し部より読み出されたデジタル信号が前記デジタル信号処理回路の前記オーバーサンプリング機能部に与えられるものとしても構わない。このとき、前記信号読み出し部が、前記記録メディアより読み出されたデジタル信号をデータ伸長する伸長部を備えるものとしても構わない。 Such an audio signal recording / reproducing apparatus may include a recording unit that records the digital signal processed by the digital filter function unit of the digital signal processing circuit on a recording medium. At this time, the recording unit may include a compression unit that compresses the digital signal. In addition, a signal reading unit that reads a digital signal from a recording medium may be provided, and the digital signal read from the signal reading unit may be provided to the oversampling function unit of the digital signal processing circuit. At this time, the signal reading unit may include a decompressing unit that decompresses the digital signal read from the recording medium.
更に、上述の各音声信号記録再生装置において、前記記録部によって記録メディアにデジタル信号を記録する際、前記デジタル信号処理回路の前記記憶部における前記記憶領域全てを前記デジタルフィルタ機能部として用いるものとしても構わない。 Further, in each of the above audio signal recording / reproducing apparatuses, when the recording unit records a digital signal on a recording medium, the entire storage area in the storage unit of the digital signal processing circuit is used as the digital filter function unit. It doesn't matter.
本発明によると、1つのデジタル処理回路によって、デジタルフィルタ機能及びデルタ−シグマ機能を備えることができるとともに、当該デジタル処理回路を構成する演算素子を繰り返し動作させて各機能を実現させるため、当該デジタル処理回路の回路規模の小型化を図ることができる。又、このようなデジタル処理回路を備えた音声信号記録再生装置において、当該デジタル処理回路1つを設けることで、デジタルフィルタ機能及びデルタ−シグマ機能を実現することができるため、従来のように、フィルタ回路とデルタ−シグマ変調回路とを別体として構成する必要がなくなる。よって、装置の小型化・軽量化を図ることができる。更に、デジタル信号処理回路にオーバーサンプリング機能部を設けることで、音声信号記録再生装置を更に小型化することができる。 According to the present invention, the digital filter function and the delta-sigma function can be provided by one digital processing circuit, and the digital elements are implemented by repeatedly operating the arithmetic elements constituting the digital processing circuit. The circuit scale of the processing circuit can be reduced. Further, in the audio signal recording / reproducing apparatus provided with such a digital processing circuit, by providing one digital processing circuit, a digital filter function and a delta-sigma function can be realized. There is no need to configure the filter circuit and the delta-sigma modulation circuit separately. Therefore, the apparatus can be reduced in size and weight. Furthermore, by providing an oversampling function unit in the digital signal processing circuit, the audio signal recording / reproducing apparatus can be further miniaturized.
<第1の実施形態>
本発明の第1の実施形態について、図面を参照して以下に説明する。図1は、本実施形態の音声信号記録再生装置の内部構成を示すブロック図である。図2は、図1の音声信号記録再生装置の信号処理回路の構成を示すブロック図である。尚、図1の音声信号記録再生装置において、図12の音声信号再生装置と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
<First Embodiment>
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the internal configuration of the audio signal recording / reproducing apparatus of this embodiment. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the signal processing circuit of the audio signal recording / reproducing apparatus of FIG. In the audio signal recording / reproducing apparatus of FIG. 1, parts used for the same purpose as those of the audio signal reproducing apparatus of FIG. 12 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図1の音声信号記録再生装置は、マイク1と、ADコンバータ2と、符号化回路3と、オーバーサンプリング回路4と、スイッチングアンプ7,8と、LPF9,10と、スピーカ11,12と、オーバーサンプリング回路4でオーバーサンプリングされた24ビットのPCM信号にデルタ−シグマ変調を施して左チャンネル用及び右チャンネル用の6ビットのPCM信号を生成するn次デルタ−シグマ変調回路5と、n次デルタ−シグマ変調回路5で生成された左チャンネル用及び右チャンネル用それぞれのPCM信号にパルス幅変調(PWM変調)を施すPWM変調回路6と、音声信号が記録される光ディスクや光磁気ディスクなどの記録メディア13に対して音声信号の読み取り及び書き込みを行う光ピックアップ装置14と、光ピックアップ装置14によって読み出された音声信号をATRAC(Adaptive TRansform Acoustic Coding)方式などのデータ圧縮方式に従ってデータ伸長する伸長回路15と、n次デルタ−シグマ変調回路5でノイズ除去された24ビットのPCM信号をダウンサンプリングするダウンサンプリング回路16と、ダウンサンプリング回路16からの24ビットのデジタル信号をATRAC方式などのデータ圧縮方式に従って圧縮する圧縮回路17と、を備える。
1 includes a
このような構成の音声信号記録再生装置において、マイク1に音声が入力されると、アナログ信号となる音声信号がADコンバータ2に与えられて、サンプリング周波数fs(fs=44.1kHz)のデジタル信号に変換される。このデジタル信号となる音声信号は、符号化回路3において符号化されることで24ビットのデジタル信号S1に変換された後、オーバーサンプリング回路4でサンプリング周波数8fsのPCM信号S2に変換される。このサンプリング周波数8fsのPCM信号S2がn次デルタ−シグマ変調回路5に与えられる。
In the audio signal recording / reproducing apparatus having such a configuration, when audio is input to the
このn次デルタ−シグマ変調回路5は、入力されるPCM信号S2よりノイズ除去するハイパスフィルタ(HPF)又はLPF又はBPF又はノッチフィルタとして働くα次のデジタルフィルタ機能部5aと、デジタルフィルタ機能部5aによってノイズ除去されたPCM信号S2に対してn−α次のデルタ−シグマ変調を施すデルタ−シグマ変調機能部5bと、を備える。このn次デルタ−シグマ変調回路5については、後述する。そして、n次デルタ−シグマ変調回路5のデルタ−シグマ変調機能部5bで生成された左チャンネル用の6ビットのPCM信号S3及び右チャンネル用の6ビットのPCM信号S4がPWM変調回路6に与えられる。
The n-order delta-
PWM変調回路6では、左チャンネル用のPCM信号S3に基づいてPWM変調を行うことで、左チャンネル用の1ビットのPWM信号S5を生成するとともに、右チャンネル用のPCM信号S4に基づいてPWM変調を行うことで、右チャンネル用の1ビットのPWM信号S6を生成する。そして、PWM信号S5,S6がそれぞれスイッチングアンプ7,8に与えられると、左チャンネル用のPWM信号S5がスイッチングアンプ7によってアナログ信号に変換されて増幅されるとともに、右チャンネル用のPWM信号S6がスイッチングアンプ8によってアナログ信号に変換されて増幅される。その後、スイッチングアンプ7からのアナログ信号の高域成分がLPF9によって除去されてスピーカ11で左チャンネルの音声が再生されるとともに、スイッチングアンプ8からのアナログ信号の高域成分がLPF10によって除去されてスピーカ12で右チャンネルの音声が再生される。
The
又、記録メディア13に記録された音声信号を再生するとき、光ピックアップ装置14によって記録メディア13より読み出されたデジタル信号となる音声信号が、伸長回路15によってATRAC方式などの圧縮方式に従ってデータ伸長される。この伸長回路15でデータ伸長された24ビットのデジタル信号S1aは、サンプリング周波数fsによるデジタル信号である。そして、このデジタル信号S1aがオーバーサンプリング回路4に与えられると、符号化回路3からのデジタル信号S1と同様、8fsのサンプリング周波数でオーバーサンプリングされて24ビットのPCM信号S2が生成される。その後、オーバーサンプリング回路4及びn次デルタ−シグマ変調回路5及びPWM変調回路6及びスイッチングアンプ7,8及びLPF9,10が上述の動作を行い、スピーカ11,12より音声が再生される。
Also, when playing back an audio signal recorded on the
又、マイク1に入力される音声を記録メディア13に記録するとき、マイク1からの音声信号より生成された24ビットのPCM信号S2がn次デルタ−シグマ変調回路5に与えられ、デジタルフィルタ機能部5aによってノイズ除去されたPCM信号S2aがダウンサンプリング回路16に与えられる。このダウンサンプリング回路16では、24ビットのPCM信号S2aのサンプリング周波数を8fsからfsに変換して、オーバーサンプリング回路4に入力されるPCM信号S1,S1aと同一のサンプリング周波数に変換する。このようにサンプリング周波数fsとなる24ビットのPCM信号S1bを圧縮回路17においてATRAC方式などの圧縮方式に従ってデータ圧縮する。そして、圧縮回路17でデータ圧縮されて得たデジタル信号が光ピックアップ装置14に与えられると、与えられたデジタル信号を記録メディア13に記録する。尚、記録メディア13が光磁気ディスクである場合、光ピックアップ装置14には磁気ヘッドが備えられるものとする。
When recording the sound input to the
このように動作する音声記録再生装置において、符号化回路3、オーバーサンプリング回路4、n次デルタ−シグマ変調回路5、PWM変調回路6、伸長回路15、ダウンサンプリング回路16、及び圧縮回路17が、1つのシステムLSI20に搭載される。尚、本実施形態では、このようにシステムLSI20を構成するものとするが、符号化回路3、オーバーサンプリング回路4、n次デルタ−シグマ変調回路5、PWM変調回路6、伸長回路15、ダウンサンプリング回路16、及び圧縮回路17が1つのLSIに搭載されるものでなく、別々のLSIに搭載されるものとしても構わない。
In the audio recording / reproducing apparatus operating as described above, the
(n次デルタ−シグマ変調回路)
以下に、このような音声記録再生装置におけるn次デルタ−シグマ変調回路5の構成及び動作について、図面を参照して説明する。図2は、n次デルタ−シグマ変調回路5の内部構成を示す図である。
(N-order delta-sigma modulation circuit)
Hereinafter, the configuration and operation of the nth-order delta-
図2のn次デルタ−シグマ変調回路5は、オーバーサンプリング回路4からのPCM信号S2が入力される入力端子INと、左右チャンネルそれぞれのPCM信号S3,S4を出力する出力端子OUTと、24ビットのデジタル信号を格納するレジスタds1_reg〜dsn_reg,out_reg,ACCと、入力端子IN又はレジスタACCからのデジタル信号又は符号0となるデジタル信号のいずれかを選択するセレクタ51と、レジスタds1_reg〜dsn_reg及び量子化器58からのデジタル信号の選択を行うセレクタ52a,53aと、セレクタ52a,53aそれぞれで選択されたデジタル信号又は符号0となるデジタル信号のいずれかを選択するセレクタ52b,53bと、セレクタ51,52b,53bそれぞれからのデジタル信号を設定されたビット数だけシフトさせるシフタ54〜56と、シフタ54〜56からのデジタル信号の加減算を行う加算器57と、レジスタout_regからの24ビットのデジタル信号の下位18ビットを0として6ビットに量子化する量子化器58と、量子化器58からのデジタル信号のうち上位6ビットのみを格納するレジスタregとによって構成されるデジタル信号処理装置である。
The n-order delta-
このような構成のn次デルタ−シグマ変調回路において、セレクタ51に選択信号aselが入力されることによって、入力端子INからの24ビットのPCM信号、レジスタACC内の24ビットのデジタル信号及び符号0となる24ビットのデジタル信号のいずれかが選択されて、シフタ54に出力される。シフタ54では、入力される制御信号ctl1によって倍率が設定されるとともに、その倍率に応じてデジタル信号の桁を左右にシフトさせる。即ち、1/2k(0≦k<24)倍する場合は、入力されたデジタル信号をkビット分右にシフトさせ、又、2k倍する場合は、入力されたデジタル信号をkビット分左にシフトさせる。
In the n-order delta-sigma modulation circuit having such a configuration, when the selection signal asel is input to the
又、セレクタ52aに選択信号regsel_1が入力されることによって、レジスタds1_reg〜dsn_reg及び量子化器58内の24ビットのデジタル信号のいずれかが選択されて、セレクタ52bに出力される。尚、量子化器58内では、レジスタout_regから与えられる24ビットのデジタル信号を上位6ビット以外は0とすることで、6ビットに量子化された24ビットのデジタル信号が格納されている。又、セレクタ52bに選択信号bselが入力されることによって、セレクタ52aで選択された24ビットのデジタル信号及び符号0となる24ビットのデジタル信号のいずれかが選択されて、シフタ55に出力される。シフタ55では、入力される制御信号ctl2によって倍率が設定されるとともに、シフタ54と同様、その倍率に応じてデジタル信号の桁を左右にシフトさせる。
Further, when the selection signal regsel_1 is input to the
又、セレクタ53aに選択信号regsel_2が入力されることによって、レジスタds1_reg〜dsn_reg及び量子化器58内の24ビットのデジタル信号のいずれかが選択されて、セレクタ53bに出力される。又、セレクタ53bに選択信号cselが入力されることによって、セレクタ53aで選択された24ビットのデジタル信号及び符号0となる24ビットのデジタル信号のいずれかが選択されて、シフタ56に出力される。シフタ56では、入力される制御信号ctl3によって倍率が設定されるとともに、シフタ54と同様、その倍率に応じてデジタル信号の桁を左右にシフトさせる。
Further, when the selection signal regsel_2 is input to the
このように、シフタ54〜56によって、各倍率で積算された24ビットのデジタル信号は、加算器57に与えられる。そして、加算器57において、シフタ55からのデジタル信号については非反転入力され、又、シフタ56からのデジタル信号が反転入力される。又、シフタ54からのデジタル信号は、非反転入力されるか又は反転入力されるか設定される。このようにシフタ54〜56のデジタル信号が入力されることで、加算器57で加減算され、この加減算された24ビットのデジタル信号がレジスタACCに与えられ、レジスタACC内に格納される。又、量子化器58で上位6ビット以外を0とすることで6ビットに量子化された24ビットのデジタル信号は、レジスタregで6ビットのデジタル信号として格納された後、出力端子OUTより左右チャンネルそれぞれの6ビットのPCM信号としてPWM変調回路6に出力される。
In this manner, the 24-bit digital signal accumulated at each magnification by the
又、このとき、レジスタds1_reg〜dsn_regがそれぞれ、制御信号enable_1〜enable_nによって書換可能であるか否かが制御される。又、レジスタout_reg,regがそれぞれ、制御信号enable_o,enable_qによって書換可能であるか否かが制御される。 At this time, it is controlled whether or not the registers ds1_reg to dsn_reg can be rewritten by the control signals enable_1 to enable_n, respectively. Further, whether or not the registers out_reg and reg can be rewritten is controlled by control signals enable_o and enable_q, respectively.
このような構成のn次デルタ−シグマ変調回路5において、例えば、図3(a)のように、入力端子INに入力された信号に対して、乗算器101で乗算した後、加算器112で遅延器121からの信号が加算されるとともに、乗算器111で乗算された遅延器128からの信号が減算されるものとする。又、レジスタds1_regが遅延器121に相当するとともに、レジスタout_regが遅延器128に相当するものとする。このときの動作について、以下に説明する。更に、レジスタds1_regにデータdxとなる24ビットのデジタル信号が格納されているとともに、レジスタout_regにデータdyとなる24ビットのデジタル信号が格納されているものとする。
In the n-order delta-
今、“01”となる選択信号aselがセレクタ51に与えられるため、セレクタ51の“01”入力端子に接続された入力端子INに入力されるデータ“da”のPCM信号が選択されて、シフタ54にデータ“da”が入力される。シフタ54では、制御信号ctl1によって設定された倍率1/2k1に応じたk1ビットだけデータ“da”を右にシフトさせた後、加算器57に出力する。
Since the selection signal asel that becomes “01” is supplied to the
又、セレクタ52aに対して“d1”となる選択信号regsel_1が与えられるため、セレクタ52aの“d1”入力端子に接続されたレジスタds1_regのデータ“dx”のデジタル信号が選択されて、セレクタ52bに入力される。そして、セレクタ52bに対して“1”となる選択信号bselが与えられるため、セレクタ52bの“1”入力端子に接続されたセレクタ52aの出力がシフタ55に与えられる。即ち、シフタ55には、セレクタ52aで選択されたデータ“dx”が与えられる。更に、シフタ55では、制御信号ctl2によって設定される倍率が当倍率であるため、シフト動作をすることなく、加算器57に出力する。
Further, since the selection signal regsel_1 which is “d1” is given to the
又、セレクタ53aに対して“do”となる選択信号regsel_2が与えられるため、セレクタ53aの“do”入力端子に接続された量子化器58で量子化されたデジタル信号が選択されて、セレクタ53bに入力される。即ち、量子化器58において、レジスタout_regのデータ“dy”の下位の18ビットを0として6ビットに量子化されて、データ“dyq”となるデジタル信号が得られる。このデータ“dyq”となるデジタル信号がセレクタ53aで選択されて、セレクタ53bに与えられる。そして、セレクタ53bに対して“1”となる選択信号cselが与えられるため、セレクタ53bの“1”入力端子に接続されたセレクタ53aの出力がシフタ56に与えられる。即ち、シフタ56には、セレクタ53aで選択されたデータ“dyq”が与えられる。更に、シフタ56では、制御信号ctl3によって設定された倍率1/2k2に応じたk2ビットだけデータ“dyq”を右にシフトさせた後、加算器57に出力する。
Further, since the selection signal regsel_2 which is “do” is given to the
そして、加算器57では、シフタ54から与えられるデータに対して、シフタ55から与えられるデータを加算するとともに、シフタ56から与えられるデータを減算する。よって、加算器57からの出力が“1/2k1×da+dx−1/2k2×dyq”となり、レジスタACCに出力される。よって、レジスタACCでは、“1/2k1×da+dx−1/2k2×dyq”が一時的に格納される。その後、レジスタds1_regへの書換を許可する制御信号enable_1が与えられるため、レジスタACCに格納されたデータ“1/2k×da+dx−1/2k2×dyq”がレジスタds1_regに格納される。
The
このとき、乗算器101,111の乗算係数がそれぞれ、1/2k1、1/2k2であるときは、上述のようにして演算した結果“1/2k1×da+dx−1/2k2×dyq”が、加算器112からの出力であるものとして、データ“1/2k1×da+dx−1/2k2×dyq”をレジスタds1_regに格納して動作を終了させる。即ち、例えば、乗算器101,111の乗算係数をそれぞれ、0.5(=1/2)、0.25(=1/4)とすると、シフタ54で1ビット右にシフトさせるとともにシフタ56で2ビット右にシフトさせることで、レジスタACCに、“1/2×da+dx−1/4×dyq”となるデータが入力される。そして、この“1/2×da+dx−1/4×dyq”となるデータがレジスタds1_regに格納されて、図3(a)における演算処理が終了する。尚、このとき、シフタ54から加算器57への入力は非反転入力とされる。
In this case, each multiplier coefficient of the
又、乗算器101,111の乗算係数がそれぞれ、Σ(1/2k1)、Σ(1/2k2)となるとき、その乗算係数の値に応じて、上述のセレクタ51,52a,52b,53a,53b及びシフタ54〜56及び加算器57における処理動作を繰り返す。このときの動作について、まず、乗算器101の乗算係数が0.75(=1/2+1/4)であるとともに乗算器111の乗算係数が0.875(=1/2+1/4+1/8)であるときの動作を例に挙げて説明する。
When the multiplication coefficients of the
まず、データを1ビット右にシフトさせるための制御信号ctl1,ctl3がシフタ54,56に与えられるとともに、シフタ54から加算器57への入力が非反転入力とされる。このとき、シフト動作させないための制御信号ctl2がシフタ55に与えられる。選択信号aselの値が“01”とされ、選択信号bsel,cselの値がそれぞれ“1”とされ、選択信号reg_sel1の値が“d1”とされ、選択信号reg_sel2の値が“do”とされる。
First, control signals ctl1 and ctl3 for shifting data to the right by 1 bit are given to the
よって、セレクタ51で選択された入力端子INからのデータ“da”がシフタ54で1ビット右にシフトされる。又、レジスタout_regのデータ“dy”が量子化器58で量子化されてデータ“dyq”が得られると、このデータ“dyq”がセレクタ53a,53bで選択された後に、シフタ56で1ビット右にシフトされる。このとき、シフト動作を行わないシフト55にはレジスタds1_regのデータ“dx”が与えられる。そして、加算器57で、シフタ54からの“1/2×da”に、シフタ55からの“dx”が加算されるとともに、シフタ56からの“1/2×dyq”が減算される。よって、“1/2×da+dx−1/2×dyq”となるデータが、レジスタACCに格納された後、レジスタds1_regに格納される。
Therefore, the data “da” from the input terminal IN selected by the
次に、データを2ビット右にシフトさせるための制御信号ctl1,ctl3がシフタ54,56に与えられる。このとき、選択信号asel〜csel,reg_sel1,reg_sel2は同一である。よって、セレクタ51で選択された入力端子INからのデータ“da”がシフタ54で2ビット右にシフトされるとともに、セレクタ53a,53bで選択された量子化器58で量子化されたデータ“dyq”がシフタ56で2ビット右にシフトされる。そして、シフト動作を行わないシフト55にはレジスタds1_regのデータ“1/2×da+dx−1/2×dyq”が与えられる。そして、加算器57で、シフタ54からの“1/4×da”に、シフタ55からの“1/2×da+dx−1/2×dyq”が加算されるとともに、シフタ56からの“1/4×dyq”が減算される。よって、“(1/2+1/4)×da+dx−(1/2+1/4)×dyq”となるデータが、レジスタACCに格納された後、レジスタds1_regに格納される。
Next, control signals ctl1 and ctl3 for shifting data to the right by 2 bits are given to the
最後に、選択信号aselを“00”とするとともに、データを3ビット右にシフトさせるための制御信号ctl3がシフタ56に与えられる。このとき、選択信号bsel,csel,reg_sel1,reg_sel2は同一である。よって、セレクタ51では、“00”入力端子に入力される24ビットの全桁が0となるデータが選択されて、シフタ54を介して加算器57に与えられる。又、セレクタ53a,53bで選択された量子化器58で量子化されたデータ“dyq”がシフタ56で3ビット右にシフトされる。そして、シフト動作を行わないシフト55にはレジスタds1_regのデータ“(1/2+1/4)×da+dx−(1/2+1/4)×dyq”が与えられる。そして、加算器57で、シフタ55からの“(1/2+1/4)×da+dx−(1/2+1/4)×dyq”に、シフタ56からの“1/8×dyq”が減算される。よって、“(1/2+1/4)×da+dx−(1/2+1/4+1/8)×dyq”となるデータが、レジスタACCに格納された後、レジスタds1_regに格納される。
Finally, the selection signal asel is set to “00” and the control signal ctl3 for shifting the data to the right by 3 bits is given to the
このように、加算器57において3回加算処理を行うことで、乗算係数0.75、0875となる乗算器101,111と加算器112とによる動作を行い、その演算結果をレジスタds1_regに格納する。即ち、加算器57における2回の加算処理で、乗算係数0.75の乗算器101及び加算器112に対する動作が行われるとともに、加算器57における3回の加算処理で、乗算係数0.875の乗算器111及び加算器112に対する動作が行われる。
In this way, by performing the addition process three times in the
次に、乗算器101の乗算係数が0.9375(=1/2+1/4+1/8+1/16)であるとともに乗算器111の乗算係数が0.875(=1/2+1/4+1/8)であるときの動作を例に挙げて説明する。
Next, the multiplication coefficient of the
まず、シフト動作させないための制御信号ctl1〜ctl3がシフタ54〜56に与えられるとともに、シフタ54から加算器57への入力が非反転入力とされる。又、選択信号aselの値が“01”とされ、選択信号bsel,cselの値がそれぞれ“1”とされ、選択信号reg_sel1の値が“d1”とされ、選択信号reg_sel2の値が“do”とされる。よって、シフト動作を行わないシフタ54〜56からそれぞれ、入力端子INからのデータ“da”及びレジスタds1_regのデータ“dx”及び量子化器58のデータ“dyq”が加算器57に与えられる。そして、加算器57で加算処理されることで、“da+dx−dyq”となるデータが、レジスタACCに格納された後、レジスタds1_regに格納される。
First, control signals ctl1 to ctl3 for preventing the shift operation are applied to the
次に、データを4ビット右にシフトさせるための制御信号ctl1がシフタ54に与えられるとともに、シフタ54から加算器57への入力が反転入力とされる。又、選択信号cselが“0”とされる。よって、セレクタ51で選択された入力端子INからのデータ“da”がシフタ54で4ビット右にシフトされる。又、セレクタ53bでは、“0”入力端子に入力される24ビットの全桁が0となるデータが選択されて、シフタ56を介して加算器57に与えられる。そして、シフト動作を行わないシフト55にはレジスタds1_regのデータ“da+dx−dyq”が与えられるため、加算器57で加算処理されることで、“(1−1/16)×da+dx−dyq”となるデータが、レジスタACCに格納された後、レジスタds1_regに格納される。
Next, a control signal ctl1 for shifting data to the right by 4 bits is given to the
最後に、シフト動作させないための制御信号ctl1がシフタ54に与えられるとともに、データを3ビット右にシフトさせるための制御信号ctl2がシフタ55に与えられる。又、選択信号regsel_1が“do”とされるとともに、選択信号aselが“10”とされる。更に、シフタ54から加算器57への入力が非反転入力とされる。よって、セレクタ51では、“10”入力端子に接続されるレジスタACCに格納される“(1−1/16)×da+dx−dyq”となるデータが選択されて、シフタ54を介して加算器57に与えられる。又、セレクタ52a,52bで選択された量子化器58のデータ“dyq”がシフタ55で3ビット右にシフトされる。そして、加算器57で加算処理されることで、“(1−1/16)×da+dx−(1−1/8)dyq”となるデータが、レジスタACCに格納された後、レジスタds1_regに格納される。
Finally, a control signal ctl1 for preventing the shift operation is given to the
上述のようにして演算処理して得られる“(1−1/16)×da+dx−(1−1/8)dyq”となるデータは、“(1/2+1/4+1/8+1/16)×da+dx−(1/2+1/4+1/8)dyq”と等しい。このように、加算器57における3回の加算処理を行うことで、乗算係数0.9375、0875となる乗算器101,111と加算器112とによる動作を行い、その演算結果をレジスタds1_regに格納する。即ち、加算器57における1回目と2回目の加算処理で、乗算係数0.9375の乗算器101及び加算器112に対する動作が行われるとともに、加算器57における1回目と3回目の加算処理で、乗算係数0.875の乗算器111及び加算器112に対する動作が行われる。本例のように、加算器57で減算処理を用いることで、加算器57での演算処理回数を減少させることができ、演算処理にかかる負担を低減することができる。
The data “(1-1 / 16) × da + dx− (1-1 / 8) dyq” obtained by the arithmetic processing as described above is “(1/2 + 1/4 + 1/8 + 1/16) × da + dx”. -(1/2 + 1/4 + 1/8) dyq ". In this way, by performing the addition process three times in the
又、n次デルタ−シグマ変調回路5において、例えば、図3(b)のように、加算器112からの信号に対して、乗算器102で乗算した後、加算器113で遅延器122からの信号が加算されるとともに、乗算器108で乗算された遅延器123からの信号が減算されるものとする。又、レジスタds2_regが遅延器122に相当するとともに、レジスタds3_regが遅延器123に相当するものとする。このときの動作について、以下に説明する。尚、レジスタds2_regにデータ“ds”となる24ビットのデジタル信号が格納されているとともに、レジスタds3_regにデータ“dt”となる24ビットのデジタル信号が格納されているものとする。又、乗算器102,108の乗算係数をそれぞれ、0.875、0.75とする。
Further, in the n-order delta-
まず、加算器112の前段での演算結果であるデータ“db”がレジスタACC,ds1_regに格納されると、選択信号asel,bsel,cselがそれぞれ、“10”、“1”、“1”とされる。又、選択信号regsel_1,regsel_2がそれぞれ、“d2”、“d3”とされる。更に、シフト動作させないための制御信号ctl1〜ctl3がシフタ54〜56に与えられるとともに、シフタ54から加算器57への入力が非反転入力とされる。
First, when data “db”, which is an operation result in the previous stage of the
よって、セレクタ51の“10”入力端子に接続されるレジスタACCに格納されたデータ“db”が、シフタ54を介して加算器57に与えられる。又、セレクタ52a,52bによってレジスタds2_regに格納されたデータ“ds”が選択されると、シフタ55を介して加算器57に与えられる。更に、セレクタ53a,53bによってレジスタds3_regに格納されたデータ“dt”が選択されると、シフタ56を介して加算器57に与えられる。そして、加算器57で加算処理されることで、“db+ds−dt”となるデータが、レジスタACCに格納された後、制御信号enable_2によって書換許可されたレジスタds2_regに格納される。
Therefore, the data “db” stored in the register ACC connected to the “10” input terminal of the
次に、選択信号regsel_1,regsel_2がそれぞれ、“d3”、“d1”とされる。又、データを1ビット右にシフトさせるための制御信号ctl2がシフタ55に与えられるとともに、データを1ビット右にシフトさせるための制御信号ctl3がシフタ56に与えられる。よって、セレクタ51の“10”入力端子に接続されるレジスタACCに格納されたデータ“db+ds−dt”が、シフタ54を介して加算器57に与えられる。又、セレクタ52a,52bによってレジスタds3_regに格納されたデータ“dt”が選択されると、シフタ55で2ビット右にシフトされて加算器57に与えられる。更に、セレクタ53a,53bによってレジスタds1_regに格納されたデータ“db”が選択されると、シフタ56で3ビット右にシフトされて加算器57に与えられる。そして、加算器57で加算処理されることで、“(1−1/8)db+ds−(1−1/4)dt”となるデータが、レジスタACCに格納された後、レジスタds2_regに格納される。
Next, the selection signals regsel_1 and regsel_2 are set to “d3” and “d1”, respectively. A control signal ctl2 for shifting data to the right by 1 bit is given to the
このように、加算器57において2回加算処理を行うことで、乗算係数0.875、075となる乗算器102,108と加算器113とによる動作を行い、その演算結果をレジスタds2_regに格納する。
In this way, by performing the addition process twice in the
又、n次デルタ−シグマ変調回路5において、例えば、図3(c)のように、加算器112〜114からの信号が、加算器119で加算されるとともに、量子化器120で6ビットに量子化されるものとする。又、レジスタds1_reg〜ds3_regがそれぞれ、加算器112〜114の演算結果を格納するものとする。このときの動作について、以下に説明する。尚、レジスタds1_reg,ds2_reg,ds3_regそれぞれにデータ“dj”、“dk”、“dl”となる24ビットのデジタル信号が格納されているものとする。
Further, in the n-order delta-
まず、加算器119での演算結果となるデータ“dl”がレジスタACC,ds3_regに格納されると、選択信号asel,bsel,cselがそれぞれ、“10”、“1”、“0”とされる。又、選択信号regsel_1が“d1”とされる。更に、シフト動作させないための制御信号ctl1〜ctl3がシフタ54〜56に与えられるとともに、シフタ54から加算器57への入力が非反転入力とされる。
First, when the data “dl” that is the operation result in the
よって、セレクタ51の“10”入力端子に接続されるレジスタACCに格納されたデータ“dl”が、シフタ54を介して加算器57に与えられる。又、セレクタ52a,52bによってレジスタds1_regに格納されたデータ“dj”が選択されると、シフタ55を介して加算器57に与えられる。更に、セレクタ53bでは、“0”入力端子に入力される24ビットの全桁が0となるデータが選択されて、シフタ56を介して加算器57に与えられる。そして、加算器57で加算処理されることで、“dj+dl”となるデータが、レジスタACCに格納された後、制御信号enable_oによって書換許可されたレジスタout_regに格納される。
Therefore, the data “dl” stored in the register ACC connected to the “10” input terminal of the
次に、選択信号regsel_1が、“d2”とされる。よって、セレクタ51の“10”入力端子に接続されるレジスタACCに格納されたデータ“dj+dl”が、シフタ54を介して加算器57に与えられる。又、セレクタ52a,52bによってレジスタds2_regに格納されたデータ“dk”が選択されると、シフタ55を介して加算器57に与えられる。そして、加算器57で加算処理されることで、“dj+dk+dl”となるデータが、レジスタACCに格納された後、レジスタout_regに格納される。このレジスタout_regに格納されるデータ“dj+dk+dl”が、量子化器58で下位16ビットのデータが0とされて6ビットのデジタル信号に量子化される。そして量子化器58で量子化されたデジタル信号の上位6ビットのデータが、制御信号enable_qによって書換許可されたレジスタregに格納された後、出力端子OUTより6ビットのデジタル信号が格納される。
Next, the selection signal regsel_1 is set to “d2”. Therefore, the data “dj + dl” stored in the register ACC connected to the “10” input terminal of the
このように、加算器57において2回加算処理を行うことで、加算器112〜114の演算結果を加算する加算器119による動作を行い、その演算結果をレジスタout_regに格納する。そして、この演算結果を6ビットに量子化する量子化器120による動作を、量子化器58及びレジスタregによって行った後、出力端子OUTより出力する。
In this manner, by performing the addition process twice in the
このように動作するn次デルタ−シグマ変調回路5では、レジスタds1_reg〜dsα_regがデジタルフィルタ機能部5aの一部として使用されるとともに、レジスタdsα+1_reg〜dsn_regがn−α次のデルタ−シグマ変調機能部5bの一部として使用される。以下では、説明を簡単にするために、n=4、α=1として、その動作を説明する。又、このときのn(4)次デルタ−シグマ変調回路5の構成を、図4に示す。即ち、図4では、レジスタds1_reg〜ds4_regが構成されるものとなるとともに、レジスタds1_regがデジタルフィルタ機能部5aの一部として動作し、又、レジスタds2_reg〜ds4_regがデルタ−シグマ変調機能部5bの一部として動作する。
In the n-order delta-
又、n次デルタ−シグマ変調回路5が図4のように構成されるとき、更に、デジタルフィルタ機能部5aが図5のような2素子フィルタで構成されるとともに、デルタ−シグマ変調機能部5bが図6のような3次のデルタ−シグマ変調回路で構成されるものとする。即ち、デジタルフィルタ機能部5aが、オーバーサンプリング回路4からのPCM信号S2が入力される遅延器61と、PCM信号S2に係数maを乗算する乗算器62と、遅延器61からの信号に係数mbを乗算する乗算器63と、乗算器62,63からの信号を加算する加算器64とによって構成される2素子フィルタと等価である。又、デルタ−シグマ変調機能部5bが、乗算器101〜103,108,111と、加算器112〜114,119と、遅延器121〜123,128と、量子化器120によって構成される3次のデルタ−シグマ変調回路と等価である。
When the n-th order delta-
このように構成されるとき、まず、オーバーサンプリング回路4からのPCM信号が入力端子INから入力されると、レジスタds1_regに格納されたデジタル信号が読み出される。このとき、セレクタ51,52a,52b,53a,53b及びシフタ54〜56及び加算器57が上述で説明したように動作することで、入力端子INからのデジタル信号とレジスタds1_reg内のデジタル信号とに対して演算処理を施す。このようにすることで、入力端子INに入力されるデジタル信号に乗算器62の乗算係数が乗算されるとともに、遅延器61に相当するレジスタds1_regから読み出されたデジタル信号に乗算器63の乗算係数が乗算されて、加算される。その後、加算器64で得られるデジタル信号が加算器57より出力されると、レジスタACCに格納された後、レジスタds1_regに格納される。即ち、レジスタds1_regには、オーバーサンプリング回路4からのPCM信号を2素子フィルタを通過させて得られたデジタル信号が格納される。
In such a configuration, first, when the PCM signal from the
このようにして、デジタルフィルタ機能部5aによって処理されたデジタル信号がレジスタACC,ds1_regに格納されると、まず、セレクタ51によってレジスタACCに格納されたデジタル信号が選択されてシフタ54に与えられる。そして、レジスタds2_reg,out_regに格納されるデジタル信号が読み出される。このとき、セレクタ51,52a,52b,53a,53b及びシフタ54〜56及び加算器57が上述で説明したように動作することで、レジスタACC,ds1_reg,ds2_reg,out_reg内のデジタル信号に対して演算処理を施す。
When the digital signal processed by the digital
このようにすることで、デジタルフィルタ機能部5aで処理されてレジスタACC,ds1_regに格納されたデジタル信号に乗算器101の乗算係数が乗算されて、遅延器121に相当するレジスタds2_regから読み出されたデジタル信号が加算される。更に、遅延器128に相当するレジスタout_regに格納されたデジタル信号が量子化器58で量子化された後に、乗算器111の乗算係数が乗算されて、遅延器121のデジタル信号が加算された乗算器101からのデジタル信号より減算される。その後、加算器112で得られるデジタル信号が加算器57より出力されると、レジスタACCに格納された後、レジスタds2_regに格納される。尚、このように、レジスタds2_regへの格納動作が終了すると、セレクタ51によって入力端子INに入力されるオーバーサンプリング回路4からのPCM信号が選択され、シフタ54及びレジスタACCを介して、レジスタds1_regに格納される。
In this way, the digital signal processed by the digital
そして、次に、レジスタds3_reg,ds4_regに格納されるデジタル信号が読み出される。このとき、セレクタ51,52a,52b,53a,53b及びシフタ54〜56及び加算器57が上述で説明したように動作することで、レジスタACC,ds2_reg〜ds4_reg内のデジタル信号に対して演算処理を施す。このようにすることで、レジスタACC,ds2_regに格納された加算器112からのデジタル信号に乗算器102の乗算係数が乗算されて、遅延器122に相当するレジスタds3_regから読み出されたデジタル信号が加算される。更に、遅延器123に相当するレジスタds4_regに格納されたデジタル信号に乗算器108の乗算係数が乗算されて、遅延器122のデジタル信号が加算された乗算器102からのデジタル信号より減算される。その後、加算器113で得られるデジタル信号が加算器57より出力されると、レジスタACCに格納された後、レジスタds3_regに格納される。
Next, digital signals stored in the registers ds3_reg and ds4_reg are read. At this time, the
そして、次に、レジスタds4_regに格納されるデジタル信号が読み出される。このとき、セレクタ51,52a,52b,53a,53b及びシフタ54〜56及び加算器57が上述で説明したように動作することで、レジスタACC,ds3_reg,ds4_reg内のデジタル信号に対して演算処理を施す。このようにすることで、レジスタACC,ds3_regに格納された加算器113からのデジタル信号に乗算器103の乗算係数が乗算されて、遅延器123に相当するレジスタds4_regから読み出されたデジタル信号が加算される。その後、加算器114で得られるデジタル信号が加算器57より出力されると、レジスタACCに格納された後、レジスタds4_regに格納される。
Then, the digital signal stored in the register ds4_reg is read out. At this time, the
そして、最後に、レジスタds2_reg,ds3_regに格納されるデジタル信号が読み出される。このとき、セレクタ51,52a,52b,53a,53b及びシフタ54〜56及び加算器57が上述で説明したように動作することで、レジスタACC,ds2_reg,ds3_reg内のデジタル信号が加算器57で加算される。このようにすることで、レジスタds2_reg,ds3_reg,ACCに格納された加算器112〜114からのデジタル信号が加算される。その後、加算器119で得られるデジタル信号が加算器57より出力されると、レジスタACCに格納された後、レジスタout_regに格納される。そして、量子化器58で6ビットのデジタル信号に量子化されて、レジスタregを介して出力端子OUTよりPWM変調回路6に出力される。
Finally, digital signals stored in the registers ds2_reg and ds3_reg are read out. At this time, the
このようなデジタルフィルタ機能部5a及びデルタ−シグマ変調機能部5bにおける動作が、オーバーサンプリング回路4から与えられるPCM信号に対して、左チャンネルと右チャンネルそれぞれについて行われるように、レジスタds1_reg〜dsn_reg,out_reg,reg及び量子化器58及び出力端子OUTが左チャンネル及び右チャンネルそれぞれに対して設けられる。このとき、セレクタ51,52a,52b,53a,53b及びシフタ54〜56及び加算器57及びレジスタACCを、左チャンネル及び右チャンネルそれぞれに構成されるものとしても構わないし、左チャンネル及び右チャンネルに対して共通に構成されるものとしても構わない。
The operations in the digital
又、デジタルフィルタ機能部5aについては、図5のような2素子フィルタを例に挙げて説明したが、デジタルフィルタ機能部5aの遅延素子として用いるレジスタdsk_regの数を増やすことで、4素子フィルタや8素子フィルタやFIRフィルタなど他の構成のデジタルフィルタを構成することができる。更に、このデジタルフィルタ機能部5aにおける乗算係数が、検出された圧縮回路17で圧縮された信号の周波数に基づいて設定されるものとすることで、そのフィルタ係数を変更することができる。又、デジタルフィルタ機能部5aのフィルタが外部より自由に設定されるものとしても構わない。又、デルタ−シグマ変調機能部5bについても、図6のような3次のものを例に挙げて説明したが、デルタ−シグマ変調機能部5bの遅延素子として用いるレジスタdsk_regの数を増やすことで、その次数を増やすことができる。
The digital
更に、n次デルタ−シグマ変調回路5を、図2のような構成としたが、図7のように、セレクタ52bの代わりに、レジスタACCからの信号をも選択可能なセレクタ52cを備えるものとしても構わない。このように構成することで、入力端子INに入力される信号を乗算する際、選択信号bselを“10”としてレジスタACCからの信号をセレクタ52bで選択してシフタ55に与えるようにすることで、オーバーサンプリング回路4から与えられる信号を乗算するときの加算器57での演算処理回数を少なくすることができる。
Further, the n-order delta-
このようにn次デルタ−シグマ変調回路5を図2又図7のように構成することで乗算器を設ける必要がなくなるため、回路規模を削減することができる。又、容易にデルタ−シグマ変調の次数やデジタルフィルタの次数を上げることができるので、ノイズ特性を非常に良好にすることができる。更に、入力信号のサンプリング周波数を非常に低く抑えることもできる。
Since the n-th order delta-
又、n次デルタ−シグマ変調回路5における全ての処理回数からメインクロックの周波数を算出して、図2又は図7のn次デルタ−シグマ変調回路5に設けるROM(図示せず)に必要なアドレスカウンタを作成するものとしても構わない。即ち、8fsの期間に左チャンネル用と右チャンネル用にそれぞれ24ステップを必要とする場合は8fs×(24ステップ×2ch)=384fs(16.8688MHz)のクロックが必要となる。このクロックもしくはこのクロックから位相をずらした信号が各レジスタのクロックとなる。
Further, the frequency of the main clock is calculated from all the processing times in the n-th order delta-
このとき、図2又は図7のn次デルタ−シグマ変調回路5に24進カウンタ(図示せず)を設け、その24進カウンタのカウンタ値が上述したROMのアドレスとなり、ROMにはレジスタのイネーブル信号enable_1〜enable_n,enable_o,enable_qと、セレクタ51,52a,52b,53a,53bの選択信号asel,bsel,csel,regsel_1,regsel_2と、シフタ54〜56のシフト量を制御する制御信号ctl1〜ctl3とを格納し、クロック毎に出力するそれらの信号の内容を変更する。
At this time, the n-order delta-
<第2の実施形態>
本発明の第2の実施形態について、図面を参照して以下に説明する。図8は、本実施形態の音声信号記録再生装置の内部構成を示すブロック図である。尚、図8の音声信号記録再生装置において、図1の音声信号記録再生装置と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。又、本実施形態の信号処理回路の構成は、第1の実施形態と同様、図2又は図7のような構成となる。
<Second Embodiment>
A second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 8 is a block diagram showing the internal configuration of the audio signal recording / reproducing apparatus of this embodiment. In the audio signal recording / reproducing apparatus of FIG. 8, parts used for the same purpose as those of the audio signal recording / reproducing apparatus of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Further, the configuration of the signal processing circuit of the present embodiment is as shown in FIG. 2 or FIG. 7 as in the first embodiment.
図8の音声信号記録再生装置は、オーバーサンプリング回路4の代わりとなるオーバーサンプリング機能部5cを備えたn次デルタ−シグマ変調回路5xを有するとともに、ダウンサンプリング回路16が除去された構成となる。即ち、符号化回路3からのサンプリング周波数fsによる24ビットのデジタル信号S1がn次デルタ−シグマ変調回路5xに与えられる。そして、n次デルタ−シグマ変調回路5xにおいて、まず、デジタルフィルタ機能部5aを通過した後、オーバーサンプリング機能部5cでサンプリング周波数8fsによる24ビットのPCM信号S2に変換され、最後に、デルタ−シグマ変調機能部5bでデルタ−シグマ変調が施され、左右チャンネルそれぞれの6ビットのPCM信号S3,S4が出力される。
The audio signal recording / reproducing apparatus in FIG. 8 has an n-order delta-
又、n次デルタ−シグマ変調回路5xのデジタルフィルタ機能部5aを通過したサンプリング周波数fsによる24ビットのデジタル信号S1cが圧縮回路17に与えられて、ATRAC方式などの圧縮方式に従ってデータ圧縮された後、光ピックアップ装置14によって記録メディア13に記録される。更に、光ピックアップ装置14によって記録メディア13より読み出されたデジタル信号は、伸長回路15によってATRAC方式などの圧縮方式に従ってデータ伸長された後、n次デルタ−シグマ変調回路5xのオーバーサンプリング機能部5cに与えられる。そして、オーバーサンプリング機能部5cでサンプリング周波数8fsによる24ビットのPCM信号S2に変換された後、デルタ−シグマ変調機能部5bでデルタ−シグマ変調が施される。
Further, a 24-bit digital signal S1c having a sampling frequency fs that has passed through the digital
又、この音声記録再生装置において、符号化回路3、n次デルタ−シグマ変調回路5x、PWM変調回路6、伸長回路15、及び圧縮回路17が、1つのシステムLSI20aに搭載される。
In this audio recording / reproducing apparatus, the
このように構成される音声信号記録再生装置において、n次デルタ−シグマ変調回路5xは、第1の実施形態と同様、図2又は図7のように構成される。そして、レジスタds1_reg〜dsα_regをデジタルフィルタ機能部5aとして、レジスタdsα+1_reg〜dsβ_regをオーバーサンプリング機能部5cとして、レジスタdsβ+1_reg〜dsn_reg,out_reg,reg及び量子化器58をデルタ−シグマ変調機能部5bとして、それぞれ使用する。又、セレクタ51,52a〜52c,53a,53b及びシフタ54〜56及び加算器57及びレジスタACCについては、デジタルフィルタ機能部5a及びデルタ−シグマ変調機能部5b及びオーバーサンプリング機能部5cそれぞれに対して、第1の実施形態と同様に使用されて、デジタルフィルタ機能部5a及びデルタ−シグマ変調機能部5b及びオーバーサンプリング機能部5c内に構成される乗算器又は加算器としての機能を果たす。
In the audio signal recording / reproducing apparatus configured as described above, the n-th order delta-
このようなn次デルタ−シグマ変調回路5xの動作を以下に説明する。尚、第1の実施形態と同様、デジタルフィルタ機能部5a及びデルタ−シグマ変調機能部5b及びオーバーサンプリング機能部5c内に構成される乗算器の乗算係数に応じて、セレクタ51,52a〜52c,53a,53b及びシフタ54〜56及び加算器57及びレジスタACCが動作するため、その詳細な説明は、第1の実施形態を参照するものとして省略する。又、以下では、説明を簡単にするため、デジタルフィルタ機能部5aが図5のような構成の2素子フィルタとして、デルタ−シグマ変調機能部5bが図6のような構成の3次デルタ−シグマ変調回路として、それぞれ動作するとともに、オーバーサンプリング機能部5cでは、線形補間処理が行われるものとする。
The operation of the n-th order delta-
このように2素子フィルタ機能及びオーバーサンプリング機能及び3次デルタ−シグマ変調機能を備えたn(5)次デルタ−シグマ変調回路5xが、図9のように構成される。即ち、n(5)次デルタ−シグマ変調回路5xが、レジスタds1_reg〜ds5_regを備え、レジスタds1_regがデジタルフィルタ機能部5aの一部として動作し、又、レジスタds2_regがオーバーサンプリング機能部5cの一部として動作し、又、レジスタds3_reg〜ds5_regがデルタ−シグマ変調機能部5bの一部として動作する。
Thus, the n (5) -order delta-
このように構成されるとき、まず、符号化回路3からのサンプリング周波数fsのデータ“Da1”となるデジタル信号が入力端子INに入力されると、レジスタds1_regに格納された周期Ts(=1/fs)分だけ前に入力された符号化回路3からのデータ“Da2”となるデジタル信号が読み出される。このとき、セレクタ51,52a,52b,53a,53b及びシフタ54〜56及び加算器57が上述で説明したように動作することで、入力端子INからのデジタル信号とレジスタds1_reg内のデジタル信号とに対して、デジタルフィルタ機能部5aでの演算処理を施す。そして、この2素子フィルタとしての機能を果たすデジタルフィルタ機能部5aでの演算結果となるデータ“Db1”をレジスタACC,ds1_regに格納する。
In such a configuration, first, when a digital signal serving as data “Da1” of the sampling frequency fs from the
このようにして、デジタルフィルタ機能部5aによって処理されたデータ“Db1”となるデジタル信号がレジスタACC,ds1_regに格納されると、周期Ts/8分だけ前にレジスタds2_regに格納されたデータ“Db2”となるデジタル信号“Db2”がセレクタ53a,53bによって読み出されて、シフタ56を介して加算器57に与えられる。このレジスタds2_regに格納されたデータ“Db2”は、周期Ts分だけ前にデジタルフィルタ機能部5aで得られたデジタル信号に等しい値となる。このとき、レジスタACC,ds1_regのいずれかに格納されたデータ“Db1”が加算器57に与えられることで、加算器57において、データ“Db1”からデータ“Db2”が減算されたデータ“Db1−Db2”が得られる。このデータ“Db1−Db2”が、レジスタACCに格納された後、レジスタds1_regに格納される。
In this way, when the digital signal that becomes the data “Db1” processed by the digital
そして、シフタ54において、セレクタ51で選択されたレジスタACCに格納されたデータ“Db1−Db2”を3ビット右にシフトさせることで、乗算係数1/8を乗算して、加算器57に与えるとともに、セレクタ52a,52bで選択されたレジスタds2_regからのデータ“Db2”をシフト55を介して加算器57に与える。よって、加算器57で加算演算処理が行われて、“Db2+(1/8)×(Db1−Db2)”となるデータがレジスタACCに格納された後、レジスタds2_regに格納される。
Then, in the
その後、“Db2+(1/8)(Db1−Db2)”となるデータがセレクタ51によってレジスタACCより読み出されると、第1の実施形態と同様の動作が行われて、3次のデルタ−シグマ変調が施される。よって、デルタ−シグマ変調機能部5bでの演算処理が施された6ビットのPCM信号が、レジスタregに一時的に格納された後、出力端子OUTより出力される。即ち、上述のような動作が左チャンネル及び右チャンネルそれぞれに対して施されることで、出力端子OUTから6ビットのPCM信号S3,S4が出力される。
Thereafter, when data “Db2 + (1/8) (Db1−Db2)” is read from the register ACC by the
このように、周期Ts/8分におけるオーバーサンプリング処理及びデルタ−シグマ変調が行われると、レジスタds1_reg内のデータ“Db1−Db2”とレジスタds2_reg内のデータ“Db2+(1/8)×(Db1−Db2)”が読み出されて、加算器57で加算処理される。そして、加算器57で加算処理されて得られたデータ“Db2+(2/8)×(Db1−Db2)”が、レジスタACC,ds2_regに格納されると、デルタ−シグマ変調機能部5bでの演算処理が施される。このようにして、周期Tsの間に8回、オーバーサンプリング機能部5c及びデルタ−シグマ変調機能部5bでの演算処理が行われると、レジスタds2_regに、データ“Db1”が格納される。即ち、レジスタds2_regには、入力端子INに符号化回路3より入力されたデータ“Da1”に対してデジタルフィルタ機能部5aでの演算処理が施されて得たデータ“Db1”が格納される。又、このとき、レジスタds1_regには、入力端子INに符号化回路3より入力されたデータ“Da1”が格納される。
As described above, when the oversampling process and the delta-sigma modulation in the period Ts / 8 are performed, the data “Db1−Db2” in the register ds1_reg and the data “Db2 + (1/8) × (Db1−) in the register ds2_reg. Db2) "is read out and added by the
このように動作させることによって、デジタルフィルタ機能部5aが、周期Ts毎に動作を行うとともに、オーバーサンプリング機能部5c及びデルタ−シグマ変調機能部5bがそれぞれ、周期Ts/8毎に動作を行う。このとき、周期Tsにおける最初の周期Ts/8では、デジタルフィルタ機能部5aの動作が行われるため、周期Tsにおける2〜8回目の周期Ts/8における動作処理よりも、その処理回数が多くなる。よって、周期Tsにおける1〜8回目の周期Ts/8における動作処理回数を同じ回数として、2〜8回目の周期Ts/8で余った処理回数の間、動作を停止させるようにしても構わない。
By operating in this way, the digital
又、周期Tsにおける1〜8回目の周期Ts/8における動作処理回数を同じ回数としたときに、2〜8回目の周期Ts/8で余った処理回数を、デジタルフィルタ機能部5aに対する処理に割り当てるようにしても構わない。このとき、n次デルタ−シグマ変調回路5xの後段に、FIFO(First In First Out)回路などを設けて、PCM信号S3,S4が1/8周期毎に順番にPWM変調6に入力されるように、タイミング調整されるようにしても構わない。このようにすることで、デジタルフィルタ機能部5aにおいて、より複雑な処理を行うことができる。
Further, when the number of operation processes in the first to eighth cycles Ts / 8 in the cycle Ts is the same, the remaining number of processing in the second to eighth cycles Ts / 8 is used for the processing for the digital
尚、本実施形態において、説明を簡単にするためにデジタルフィルタ機能部5aを2素子フィルタとするとともに、デルタ−シグマ変調機能部5bを3次デルタ−シグマ変調回路としたが、これに限られるものではなく、例えば、デジタルフィルタ機能部5aを4素子フィルタや8素子フィルタやFIRフィルタなどの構成としても構わないし、デルタ−シグマ変調機能部5bの次数を上げても構わない。又、オーバーサンプリング機能部5cにおいて線形補間処理が成されるものとしたが、非線形補間処理が成されるものとしても構わない。
In the present embodiment, the digital
又、上述の第1及び第2の実施形態の音声信号記録再生装置において、マイク1に入力された音声をスピーカ11,12で再生することなく、光ピックアップ装置14で記録メディア13に記憶する場合、n次デルタ−シグマ変調回路5,5xをそれぞれ、デルタ−シグマ変調機能部5b及びオーバーサンプリング機能部5cについてもデジタルフィルタ機能部として動作させて、図10、図11のようにデジタルフィルタ回路5y,5zとする。このようにすることで、より急峻で精度の高いフィルタ構成を実現することができる。このデルタ−シグマ変調機能部5b及びオーバーサンプリング機能部5cにおける機能動作は、選択信号asel〜csel,regsel_1,regsel_2及び制御信号enable_1〜enablen,enable_acc,enable_q,ctl1〜stl3の値や入力タイミングが変更されることによって切り換えられる。同様に、第1及び第2の実施形態の音声信号記録再生装置において、記録メディア13からの音声信号をスピーカ11,12で再生する場合、デジタルフィルタ機能部5aをもデルタ−シグマ変調機能部5bの一部として動作させるようにしても構わない。
In the audio signal recording / reproducing apparatus of the first and second embodiments described above, the sound input to the
外部より音声入力されることで得られた音声信号をMD、MO、CD、CD−R、CD−RW、DVD、DVD−RW、HDD、フラッシュメモリなどの記録メディアに記録するとともに記録メディアに記録された音声信号を再生する音声信号記録再生装置に適用することができる。 Audio signals obtained by inputting audio from outside are recorded on a recording medium such as MD, MO, CD, CD-R, CD-RW, DVD, DVD-RW, HDD, flash memory and the like. The present invention can be applied to an audio signal recording / reproducing apparatus that reproduces a reproduced audio signal.
1 マイク
2 A/Dコンバータ
3 符号化回路
4 オーバーサンプリング回路
5 n次デルタ−シグマ変調回路
6 PWM変調回路
7,8 スイッチングアンプ
9,10 LPF
11,12 スピーカ
13 記録メディア
14 光ピックアップ装置
15 伸長回路
16 ダウンサンプリング回路
17 圧縮回路
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (11)
複数の乗算器からの信号を加減算する加算器と、
該加算器の演算結果となる信号及び入力される信号それぞれを複数の各記憶領域に格納する記憶部と、
該記憶部に格納された最終的な演算結果となる信号を量子化する量子化器と、
を備え、
前記記憶部の前記記憶領域の一部を第1記憶領域とするとともに、前記記憶部の前記第1記憶領域以外の前記記憶領域を第2記憶領域としたとき、
前記第1記憶領域の各記憶領域を用いて前記複数の乗算器と前記加算器とを繰り返し動作させることによって、入力された信号からノイズ成分を除去するデジタルフィルタ機能部として動作した後、
前記第2記憶領域の各記憶領域を用いて前記複数の乗算器と前記加算器とを繰り返し動作させた後に前記量子化器で量子化することによって、前記デジタルフィルタ機能部を通過した信号にデルタ−シグマ変調を施すデルタ−シグマ変調機能部として動作することを特徴とするデジタル信号処理回路。 A plurality of multipliers for multiplying a set multiplication coefficient;
An adder for adding and subtracting signals from a plurality of multipliers;
A storage unit for storing a signal as a calculation result of the adder and an input signal in each of a plurality of storage areas;
A quantizer that quantizes a signal that is a final calculation result stored in the storage unit;
With
When a part of the storage area of the storage unit is a first storage area and the storage area other than the first storage area of the storage unit is a second storage area,
After operating as a digital filter function unit that removes a noise component from an input signal by repeatedly operating the plurality of multipliers and the adder using each storage area of the first storage area,
The plurality of multipliers and the adder are operated repeatedly using each storage area of the second storage area, and then quantized by the quantizer, so that a signal that has passed through the digital filter function unit is deltaed. A digital signal processing circuit that operates as a delta-sigma modulation function unit that performs sigma modulation.
複数の乗算器からの信号を加減算する加算器と、
該加算器の演算結果となる信号及び入力される信号それぞれを複数の各記憶領域に格納する記憶部と、
該記憶部に格納された最終的な演算結果となる信号を量子化する量子化器と、
を備え、
前記記憶部の前記記憶領域の一部を第1記憶領域とし、前記記憶部の前記第1記憶領域以外の前記記憶領域の一部を第2記憶領域とし、前記記憶部の第1記憶領域及び前記第2記憶領域以外の前記記憶領域の一部を第3記憶領域としたとき、
前記第1記憶領域の各記憶領域を用いて前記複数の乗算器と前記加算器とを繰り返し動作させることによって、入力された信号からノイズ成分を除去するデジタルフィルタ機能部として動作するとともに、
前記第3記憶領域の各記憶領域を用いて前記複数の乗算器と前記加算器とを繰り返し動作させることによって、前記デジタルフィルタ機能部を通過した信号のサンプリング周波数を高くするオーバーサンプリング機能部として動作した後、
前記第2記憶領域の各記憶領域を用いて前記複数の乗算器と前記加算器とを繰り返し動作させた後に前記量子化器で量子化することによって、前記オーバーサンプリング機能部でオーバーサンプリングされた信号にデルタ−シグマ変調を施すデルタ−シグマ変調機能部として動作することを特徴とするデジタル信号処理回路。 A plurality of multipliers for multiplying a set multiplication coefficient;
An adder for adding and subtracting signals from a plurality of multipliers;
A storage unit for storing a signal as a calculation result of the adder and an input signal in each of a plurality of storage areas;
A quantizer that quantizes a signal that is a final calculation result stored in the storage unit;
With
A part of the storage area of the storage unit is a first storage area, a part of the storage area other than the first storage area of the storage part is a second storage area, a first storage area of the storage unit, and When a part of the storage area other than the second storage area is a third storage area,
By operating the plurality of multipliers and the adder repeatedly using each storage area of the first storage area, and operating as a digital filter function unit that removes noise components from the input signal,
Operates as an oversampling function unit that increases the sampling frequency of the signal that has passed through the digital filter function unit by repeatedly operating the plurality of multipliers and the adder using each storage area of the third storage area After
The signal oversampled by the oversampling function unit by quantizing the quantizer after repeatedly operating the plurality of multipliers and the adder using each storage area of the second storage area A digital signal processing circuit which operates as a delta-sigma modulation function unit for performing delta-sigma modulation on the signal.
前記デジタルフィルタ機能部が1周期分動作する間に、前記オーバーサンプリング機能部及び前記デルタ−シグマ変調機能部がn周期分動作することを特徴とする請求項2に記載のデジタル信号処理回路。 In the oversampling function unit, when oversampling to n times the sampling frequency,
3. The digital signal processing circuit according to claim 2, wherein the oversampling function unit and the delta-sigma modulation function unit operate for n cycles while the digital filter function unit operates for one cycle.
入力信号と前記演算結果記憶部からの信号と値が0となる信号の3つの信号から1つの信号を選択する第1選択部と、
前記記憶部の複数の前記記憶領域に格納された複数の信号と値が0となる信号の中から1つの信号を選択する第2選択部と、
前記記憶部の複数の前記記憶領域に格納された複数の信号と値が0となる信号の中から1つの信号を選択する第3選択部と、
を備えるとともに、
前記乗算器として、前記第1選択部で選択された信号が与えられる第1乗算器と、前記第2選択部で選択された信号が与えられるとともに前記加算器に非反転出力する第2乗算器と、前記第3選択部で選択された信号が与えられるとともに前記加算器に反転出力する第3乗算器と、を備えることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載のデジタル信号処理回路。 A calculation result storage unit for temporarily storing a signal that is a calculation result of the adder;
A first selection unit that selects one signal from three signals: an input signal, a signal from the calculation result storage unit, and a signal having a value of 0;
A second selection unit that selects one signal from a plurality of signals stored in the plurality of storage areas of the storage unit and a signal having a value of 0;
A third selection unit that selects one signal from a plurality of signals stored in the plurality of storage areas of the storage unit and a signal having a value of 0;
With
As the multiplier, a first multiplier to which a signal selected by the first selection unit is given, and a second multiplier to which a signal selected by the second selection unit is given and which is non-inverted and outputted to the adder The digital signal according to any one of claims 1 to 3, further comprising: a third multiplier that receives the signal selected by the third selection unit and outputs the inverted signal to the adder. Signal processing circuit.
前記乗算器でシフトされる桁数と前記乗算器及び前記加算器での繰り返し回数とによって乗算係数が設定されることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載のデジタル信号処理回路。 The multiplier is a shifter for shifting a binary digit of an input signal;
5. The digital signal processing according to claim 1, wherein a multiplication coefficient is set by the number of digits shifted by the multiplier and the number of repetitions by the multiplier and the adder. circuit.
該オーバーサンプリング回路でオーバーサンプリングされたデジタル信号が入力される請求項1又は請求項4又は請求項5のいずれかに記載のデジタル信号処理回路と、
該デジタル信号処理回路で演算処理されたデジタル信号をパルス幅変調するPWM変調回路と、
を備えることを特徴とする音声信号記録再生装置。 An oversampling circuit that increases the sampling frequency of the input digital signal;
The digital signal processing circuit according to claim 1, wherein the digital signal oversampled by the oversampling circuit is input;
A PWM modulation circuit that performs pulse width modulation on the digital signal calculated by the digital signal processing circuit;
An audio signal recording / reproducing apparatus comprising:
該ダウンサンプリング回路から出力されるデジタル信号を記録メディアに記録する記録部と、
を備えることを特徴とする請求項6に記載の音声信号記録再生装置。 A downsampling circuit that lowers the sampling frequency of the digital signal processed by the digital filter function unit of the digital signal processing circuit;
A recording unit for recording a digital signal output from the downsampling circuit on a recording medium;
The audio signal recording / reproducing apparatus according to claim 6, comprising:
該デジタル信号処理回路で演算処理されたデジタル信号をパルス幅変調するPWM変調回路と、
を備えることを特徴とする音声信号記録再生装置。 A digital signal processing circuit according to any one of claims 2 to 5,
A PWM modulation circuit that performs pulse width modulation on the digital signal calculated by the digital signal processing circuit;
An audio signal recording / reproducing apparatus comprising:
前記信号読み出し部より読み出されたデジタル信号が前記デジタル信号処理回路の前記オーバーサンプリング機能部に与えられることを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の音声信号記録再生装置。 A signal reading unit for reading a digital signal from a recording medium is provided.
10. The audio signal recording / reproducing apparatus according to claim 8, wherein the digital signal read from the signal reading unit is supplied to the oversampling function unit of the digital signal processing circuit.
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