JP2005287041A

JP2005287041A - サンプリングレート変換システム、サンプリングレート変換方法及びサンプリングレート変換装置

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Publication number: JP2005287041A
Application number: JP2005092929A
Authority: JP
Inventors: Eun-Jik Lee; 垠直李; Dong-Young Lee; 東永李
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2004-03-29
Filing date: 2005-03-28
Publication date: 2005-10-13
Also published as: US20050219081A1; KR20050095933A; CN1677873A; US7057537B2; KR100594267B1

Abstract

【課題】サンプリングレート変換システム、サンプリングレート変換方法及びサンプリングレート変換装置を提供する。
【解決手段】所定の信号をサンプルブロックに分割し、サンプルブロックを第１サンプリングレート、または第２サンプリングレートの最大値より高くないサンプリングレートにリサンプリングすることによって、信号は、第１サンプリングレートから第２サンプリングレートに変換される。信号は、第１及び第２サンプリングレートの最大公約数である秒当たりサンプルブロックに分割されうる。それぞれのサンプルブロックは、サンプルを含み、最大公約数で分割された第１サンプリングレートを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、デジタル信号処理システム、デジタル信号処理方法及びデジタル信号処理装置に係り、特に、サンプリングレート変換システム、サンプリングレート変換方法及びサンプリングレート変換装置に関する。

サンプリングレート変換装置は、第１サンプリングレート（または、第１サンプリング周波数）を有するデジタル信号を、第２サンプリングレート（または、第２サンプリング周波数）を有するデジタル信号に変換させるために使われる。サンプリングレートの変換技術の一例が、特許文献１〜４に開示されている。

図１は、サンプリングレート変換装置を含む従来のオーディオ再生システムを概略的に示すブロックダイヤグラムである。図１を参照すれば、従来のオーディオ再生システム１００は、オーディオ信号保存部１１０、オーディオ信号入力部１２０、プロセッサ１３０、デジタル・アナログ変換器（Ｄｉｇｉｔａｌ−ｔｏ−ＡｎａｌｏｇＣｏｎｖｅｒｔｅｒ：ＤＡＣ）１５０、及びオーディオ信号出力部１６０を含む。従来のオーディオ再生システム１００は、例えば、カラオケ、コンパクトディスク（ＣＤ）プレーヤ、ＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）プレーヤ、またはＭＰ３（ＭＰＥＧｌａｙｅｒ３）プレーヤでありえる。

オーディオ信号保存部１１０は、ＣＤまたはＤＶＤのような保存媒体を含みうる。オーディオ信号保存部１１０は、プロセッサ１３０に第２デジタルオーディオストリーム（または、デジタルオーディオ信号）ＡＵＤ１２を供給する。例えば、ＣＤから出力されるデジタルオーディオストリームのサンプリングレートは、４４．１ｋＨｚであり、ＤＶＤから出力されるデジタルオーディオ信号のサンプリングレートは、４８ｋＨｚでありえる。

オーディオ信号入力部１２０は、マイクロホンのようなデジタルオーディオ入力装置を含みうる。オーディオ信号入力部１２０は、プロセッサ１３０に第１デジタルオーディオストリームＡＵＤ１１を供給する。例えば、マイクロホンから出力されるデジタルオーディオストリームのサンプリングレートは、８ｋＨｚでありえる。
プロセッサ１３０は、コントローラとして動作し、ミキサ１３１、サンプリングレート検出部１３２、及びリサンプラ１４０を含みうる。サンプリングレート検出部１３２及びリサンプラ１４０は、サンプリングレート変換装置の役割を行う。

サンプリングレート変換装置は、第１デジタルオーディオストリーム（以下、入力ストリームとする）ＡＵＤ１１のサンプリングレートを変換して、第２デジタルオーディオストリームＡＵＤ１２のサンプリングレートと同一のサンプリングレートを有する第３デジタルオーディオストリーム（以下、出力ストリームとする）ＡＵＤ１３を発生させる。第１デジタルオーディオストリームＡＵＤ１１のサンプリングレートを、第１デジタルオーディオストリームＡＵＤ１１の現在のサンプリングレートとし、第２デジタルオーディオストリームＡＵＤ１２のサンプリングレートを、変換される目標のサンプリングレートとすることができる。

ミキサ１３１は、第２デジタルオーディオストリームＡＵＤ１２と、出力ストリームＡＵＤ１３とをミキシングする。ミキサ１３１は、図１でプロセッサ１３０に含まれるが、プロセッサ１３０の外部に配置されることもある。
ＤＡＣ１５０は、ミキサ１３１から出力されるデジタルオーディオ信号をアナログオーディオ信号に変換し、アナログオーディオ信号を、オーディオ信号を再生するオーディオ信号出力部１６０に供給する。オーディオ信号出力部１６０は、スピーカでありえる。

サンプリングレート検出部１３２は、第２デジタルオーディオストリームＡＵＤ１２のサンプリングレート、及び入力ストリームＡＵＤ１１のサンプリングレートを検出し、それぞれのサンプリングレートに対応する整数ファクタＳＲ１１、ＳＲ１２を、リサンプラ１４０に含まれたアップサンプラ１４１及びダウンサンプラ１４３にそれぞれ供給する。若し、入力ストリームＡＵＤ１１が、マイクロホンの出力信号であり、第２デジタルオーディオストリームＡＵＤ１２が、ＣＤの出力信号であれば、第２整数ファクタＳＲ１２は、４４１であり、第１整数ファクタＳＲ１１は、８０でありえる

リサンプラ１４０は、アップサンプラ１４１、ローパスフィルタ（ＬｏｗＰａｓｓＦｉｌｔｅｒ：ＬＰＦ）１４２及びダウンサンプラ１４３を含む。アップサンプラ１４１は、第２整数ファクタＳＲ１２に応答して、入力ストリームＡＵＤ１１のサンプリングレートを第２整数ファクタＳＲ１２の倍だけ増加させる。若し、入力ストリームＡＵＤ１１が、マイクロホンの出力信号であり、第２デジタルオーディオストリームＡＵＤ１２が、ＣＤの出力信号であれば、入力ストリームＡＵＤ１１のサンプリングレートである８ｋＨｚは、アップサンプラ１４１により４４１ＳＲ１２倍ほど増加する。即ち、アップサンプラ１４１は、入力ストリームＡＵＤ１１、及び第２オーディオストリームＡＵＤ１２のサンプリングレートの相互間の最小公倍数（即ち、８０００×４４１＝３５２８ｋＨｚ）に対応するサンプリングレートに、入力ストリームＡＵＤ１１のサンプリングレートを増加させる。

ＬＰＦ１４２は、エイリアシングを防止するために（または、減少させるために）、増加したサンプリングレートを有する入力ストリームＡＵＤ１１をロー・パスフィルタリングして、エイリアシングの原因を防止する（または、減少させる）。

ダウンサンプラ１４３は、第１整数ファクタＳＲ１１に応答して、入力ストリームＡＵＤ１１のサンプリングレートを第１整数ファクタＳＲ１１の倍だけ減少させる。若し、入力ストリームＡＵＤ１１が、マイクロホンの出力信号であり、第２デジタルオーディオストリームＡＵＤ１２が、ＣＤの出力信号であれば、ダウンサンプラ１４３は、アップサンプラ１４１により増加した入力ストリームのサンプリングレートである３５２８ｋＨｚ（即ち、８０００×４４１＝３５２８ｋＨｚ）を８０（ＳＲ１１）倍だけ減少させ、４４１００Ｈｚのサンプリングレートを有する出力ストリームＡＵＤ１３を発生させる。
米国特許第６，５０９，８５０号広報米国特許第５，９１３，１９０号広報米国公開特許２００２/００４６２２７号公報韓国公開特許２００１−１１２７９０号公報

本発明が解決しようとする課題は、簡単な演算を行って計算量を減少させうるサンプリング変換方法を提供することにある。
本発明が解決しようとする課題は、前記サンプリング変換方法を使用するサンプリング変換装置を提供することにある。
本発明が解決しようとする課題は、前記サンプリング変換装置を含むオーディオ再生システムを提供することにある。

本発明の例示的な実施例は、所定の信号の第１サンプリングレートを、第１サンプリングレートと整数倍の関係ではない第２サンプリングレートに変換する。本発明の一部の実施例による変換は、前記信号をサンプルブロックに分割し、第１サンプリングレート、または第２サンプリングレートの最大値より高くないサンプリングレートに、サンプルブロックをリサンプリングすることにより行われうる。他の実施例において、前記信号は、第１及び第２サンプリングレートの最大公約数である秒当たりサンプルブロックに分割される。それぞれのサンプルブロックは、サンプルを含み、最大公約数により分割された第１サンプリングレートを含む。他の実施例において、サンプルブロックは、最大公約数により分割された第１サンプリングレート、または最大公約数により分割された第２サンプリングレートの最大値であるサンプリングレートにリサンプリングされる。

したがって、本発明の一部の実施例は、第１サンプリングレート、または第２サンプリングレートの最大値より高いサンプリングレートで中間のリサンプリングを行わず、前記信号を、第１サンプリングレートから第２サンプリングレートにリサンプリングできる。第２サンプリングレートが第１サンプリングレートより高い時、第２サンプリングレートより高いサンプリングレートで中間のアップサンプリングを行わず（即ち、中間のダウンサンプリングを行わず）、前記信号を、第１サンプリングレートから第２サンプリングレートにアップサンプリングすることによって、リサンプリングが行われうる。

本発明の実施例は、従来のアップサンプラ及びダウンサンプラを利用して得られる高いサンプリングレートのため、ＬＰＦにより行われうる多くの計算要求を減少するか、または除去できる。例えば、従来のサンプリングレート変換装置が、８ｋＨｚのサンプリングレートを、８ｋＨｚの整数倍ではない４４．１ｋＨｚのサンプリングレートと同一の高周波数でリサンプリングする場合、アップサンプラ１４１により増加した３５２８ｋＨｚのサンプリングレートを有する入力ストリームＡＵＤ１１をロー・パスフィルタリングするために、多くの計算が行われうる。特に、８ｋＨｚのサンプリングレートから４４．１ｋＨｚのサンプリングレートへのリサンプリングが行われる時、従来のサンプリングレート変換装置は、８ｋＨｚを３５２８ｋＨｚに変換した後、３５２８ｋＨｚを４４．１ｋＨｚに変換する。３５２８ｋＨｚのストリームについてのロー・パスフィルタリングは、４４．１ｋＨｚのストリームについてのロー・パスフィルタリングと比較する時、８０倍の計算を有する。若し、４４．１ｋＨｚのストリームについてのロー・パスフィルタリングが、１．５ＭＩＰＳ（ＭｉｌｌｉｏｎＩｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＰｅｒＳｅｃｏｎｄ）を使用すれば、３５２８ｋＨｚのストリームをロー・パスフィルタリングするためには、１２０ＭＩＰＳが使われうる。これは、現在のＲＩＳＣ（ＲｅｄｕｃｅｄＩｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＳｅｔＣｏｍｐｕｔｅｒ）で実現し難い。

本発明の他の実施例による入力ストリームのサンプリングレート変換方法は、入力ストリームを分割するサンプルブロックに含まれるサンプルの変換レートを決定する。決定された変換レートを利用して、サンプルブロックに含まれたサンプルのサンプリングレートが変換される。フィルタリング及びリサンプリングが、変換されたサンプリングレートを有するサンプルに行われる。

一部の実施例において、一つ以上の変換レートがサンプルに提供される。また、サンプルブロックに含まれたサンプルのサンプリングレート変換は、サンプルブロックに含まれたサンプルのサンプリングレートを、決定されたサンプルの変換レートに乗算することによって行われうる。一部の実施例において、リサンプリングは、アップサンプリングであり、フィルタリングは、ロー・パスフィルタリングである。

他の実施例において、変換レートは、入力ストリームの現在のサンプリングレートを検出し、検出された現在のサンプリングレートに対応する第１整数ファクタを供給する段階と、入力ストリームの目標のサンプリングレートを検出し、検出された目標のサンプリングレートに対応する第２整数ファクタを供給する段階とにより決定される。入力ストリームの秒当たりサンプルブロックの個数、及びサンプルブロックの大きさは、第１整数ファクタと第２整数ファクタの相互間の最大公約数を利用して決定される。最後に、入力ストリームは、秒当たりサンプルブロックの個数を利用して、サンプルブロックに分割される。

一部の実施例において、リサンプリングする段階は、サンプルのサンプリングレートを決定された変換レートに乗算することによって、サンプルブロックに含まれるサンプルのサンプリングレートを変換する段階と、サンプルを変換されたサンプリングレートでフィルタリングする段階とにより行われる。フィルタリングは、ロー・パスフィルタリングでありえる。
追加的なサンプルブロックが受信されたと決定されれば、変換が続く。若し、追加的なサンプルブロックが受信されないと決定されれば、変換は終了される。

本発明の実施例によるサンプリングレート変換装置が提供される。サンプリング変換装置は、入力ストリームの現在のサンプリングレート、及び目標のサンプリングレートを検出し、検出された現在のサンプリングレート、及び検出された目標のサンプリングレートにそれぞれ対応する第１整数ファクタ、及び第２整数ファクタを出力するサンプリングレート検出部を含む。サンプルブロック処理部は、第１及び第２整数ファクタを利用して、入力ストリームの秒当たりサンプルブロックの個数、及びサンプルブロックの大きさを決定し、入力ストリームをサンプルブロックに分割し、サンプルブロックに含まれたサンプルの変換レートを決定する。一部の実施例において、サンプルブロック入力部は、サンプルブロック処理部から入力ストリームに含まれたサンプルブロックを受信し続け、サンプルブロックが受信されるか否かを決定する。リサンプラは、サンプルブロック処理部により提供されるサンプルの変換レートを利用して、サンプルブロックに含まれたサンプルのサンプリングレートを変換し、サンプルを変換されたサンプリングレートでフィルタリングして、リサンプリングする。

一部の実施例において、一つ以上の変換レートが、サンプルにサンプルブロック処理部により提供される。また、一部の実施例において、サンプルブロック処理部は、第１及び第２整数ファクタの最大公約数を利用して、秒当たりサンプルブロックの個数及びサンプルブロックの大きさを決定できる。一部の実施例において、リサンプラは、サンプルブロックに含まれたサンプルのサンプリングレートを、前記サンプルの変換レートに乗算することによって、前記サンプルブロックに含まれたサンプルのサンプリングレートを変換する。リサンプラにより行われるフィルタリングは、ロー・パスフィルタリングである。また、他の実施例において、リサンプラは、サンプルブロックに含まれるサンプルのサンプリングレートをサンプルの変換レートに乗算して、サンプルのサンプリングレートを変換するアップサンプラと、サンプルを変換されたサンプリングレートでフィルタリングするフィルタと、を含む。

本発明のさらに他の実施例によるオーディオ再生システムが提供される。オーディオ再生システムは、第１デジタルオーディオストリームを発生させるオーディオ信号入力部と、第２デジタルオーディオストリームを発生させるオーディオ信号保存部と、を含む。プロセッサは、発生した第１デジタルオーディオストリームのサンプリングレートを、発生した第２デジタルオーディオストリームのサンプリングレートにリサンプリングし、リサンプリングされたサンプリングレートを有する第１デジタルオーディオストリームと、第２デジタルオーディオストリームとをミキシングして、デジタルオーディオ信号を出力する。ＤＡＣは、プロセッサの出力デジタルオーディオ信号をアナログオーディオ信号に変換する。オーディオ信号出力部は、アナログオーディオ信号に応答して、オーディオ信号を再生する。プロセッサは、第１デジタルオーディオストリームを分割したサンプルブロックに含まれたサンプルのサンプリングレートを、所定の変換レートを利用して変換し、サンプルを変換されたサンプリングレートでフィルタリングすることによって、リサンプリングする。

一部の実施例において、プロセッサは、サンプルのための一つ以上の変換レートを利用してリサンプリングする。また、一部の実施例において、サンプルのサンプリングレートは、サンプルブロックに含まれるサンプルのサンプリングレートを、サンプルの変換レートに乗算することによって決定される。一部の実施例において、プロセッサは、アップサンプリングによりリサンプリングし、プロセッサは、ロー・パスフィルタリングによりフィルタリングする。また、オーディオ信号入力部は、マイクロホンを含み、オーディオ信号保存部は、ＣＤを含み、オーディオ信号出力部は、スピーカを含みうる。最後に、プロセッサは、リサンプリングされたサンプリングレートを有する第１デジタルオーディオストリームと、第２デジタルオーディオストリームとをミキシングするミキサを含みうる。

本発明によるサンプリングレート変換方法は、入力ストリームを複数のサンプルブロックに分割した後、サンプルブロックに含まれたサンプルのサンプリングレートを調節できるので、簡単な演算を通じて現在のサンプリングレートを目標のサンプリングレートに容易にリサンプリングできる。特に、本発明によるサンプリングレート変換方法は、所定のサンプリングレートから、サンプリングレートの整数倍ではないサンプリングレートへのリサンプリングを容易に行えるので、ＬＰＦの計算量が効果的に減少できる。本発明によるサンプリングレート変換装置は、サンプリングレート変換方法を使用するので、簡単な演算を通じて現在のサンプリングレートを目標のサンプリングレートにリサンプリングできる。本発明によるオーディオ再生システムは、サンプリングレート変換装置を含むので、オーディオ信号を安定的に再生できる。

本発明と、本発明の動作上の利点及び本発明の実施によって達成される目的を十分に理解するためには、本発明の望ましい実施例を例示する添付図面及び添付図面に記載された内容を参照なければならない。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を説明することにより、本発明を詳細に説明する。各図面に付された同一参照符号は同一部材を示す。

図２は、本発明の一部の実施例によるオーディオ再生システムを示すブロックダイヤグラムである。
図２を参照すると、本発明の一部の実施例によるオーディオ再生システム２００は、オーディオ信号保存部２１０、オーディオ信号入力部２２０、プロセッサ２３０、ＤＡＣ２５０、及びオーディオ信号出力部２６０を含む。
オーディオ再生システム２００は、例えば、カラオケ、ＣＤプレーヤ、ＤＶＤプレーヤ、またはＭＰ３プレーヤでありえる。

オーディオ信号保存部２１０は、ＣＤまたはＤＶＤのような保存媒体を含みうる。オーディオ信号保存部２１０は、プロセッサ２３０に第２デジタルオーディオストリーム（または、デジタルオーディオ信号）ＡＵＤ２２を供給する。例えば、ＣＤから出力されるデジタルオーディオストリームのサンプリングレートは、４４．１ｋＨｚであり、ＤＶＤから出力されるデジタルオーディオ信号のサンプリングレートは、４８ｋＨｚでありえる。

オーディオ信号入力部２２０は、マイクロホンのようなデジタルオーディオ入力装置を含みうる。オーディオ信号入力部２２０は、プロセッサ２３０に第１デジタルオーディオストリームＡＵＤ２１を供給する。例えば、マイクロホンから出力されるデジタルオーディオストリームのサンプリングレートは、８ｋＨｚでありえる。

プロセッサ２３０は、コントローラとして動作し、ミキサ２３１、サンプリングレート検出部２３２、サンプルブロック処理部２３３、サンプルブロック入力部２３４、及びリサンプラ２４０を含む。サンプリングレート検出部２３２、サンプルブロック処理部２３３、サンプルブロック入力部２３４、及びリサンプラ２４０は、サンプリングレート変換装置の役割を行い、本発明の多様な実施例によるサンプリングレート変換方法を行う。

サンプリングレート変換装置は、第１デジタルオーディオストリーム（以下、入力ストリームとする）ＡＵＤ２１のサンプリングレートを変換して、第２デジタルオーディオストリームＡＵＤ２２のサンプリングレートと同一のサンプリングレートを有する第３デジタルオーディオストリーム（以下、出力ストリームとする）ＡＵＤ２３を発生させる。第１デジタルオーディオストリームＡＵＤ２１のサンプリングレートは、第１デジタルオーディオストリームＡＵＤ２１の現在のサンプリングレートとすることができる。また、第２デジタルオーディオストリームＡＵＤ２２のサンプリングレートは、変換される目標のサンプリングレートとすることができる。

ミキサ２３１は、第２デジタルオーディオストリームＡＵＤ２２と、出力ストリームＡＵＤ２３とをミキシングする。ミキサ２３１は、図２ではプロセッサ２３０に含まれるが、他の実施例ではプロセッサ２３０の外部に配置されうる。
ＤＡＣ２５０は、ミキサ２３１から出力されるデジタルオーディオ信号をアナログオーディオ信号に変換し、このアナログオーディオ信号を、オーディオ信号を再生するオーディオ信号出力部２６０に供給する。オーディオ信号出力部２６０は、スピーカを含みうる。

以下、本発明の実施例によるサンプリングレート変換装置を、詳細に説明する。サンプリングレート検出部２３２は、入力ストリームＡＵＤ２１、及び第２デジタルオーディオストリームＡＵＤ２２のサンプリングレートをそれぞれ検出し、検出されたそれぞれのサンプリングレートに対応する整数ファクタＳＲ２１、ＳＲ２２をサンプルブロック処理部２３３に供給する。一部の実施例において、若し、入力ストリームＡＵＤ２１が、マイクロホンの出力信号であり、第２デジタルオーディオストリームＡＵＤ２２が、ＣＤの出力信号であれば、入力ストリームＡＵＤ２１に対応する第１整数ファクタＳＲ２１は、８０００であり、第２デジタルオーディオストリームＡＵＤ２２に対応する第２整数ファクタＳＲ２２は、４４１００でありえる。

サンプルブロック処理部２３３は、入力される第１整数ファクタＳＲ２１、及び第２整数ファクタＳＲ２２の相互間の最大公約数を利用して、入力ストリームＡＵＤ２１の秒当たりサンプルブロックの個数、及びサンプルブロックの大きさを決定する。若し、入力ストリームＡＵＤ２１が、マイクロホンの出力信号であり、第２デジタルオーディオストリームＡＵＤ２２が、ＣＤの出力信号であれば、現在のサンプリングレートが８０００Ｈｚであり、目標のサンプリングレートが４４１００Ｈｚであるので、第１整数ファクタＳＲ２１及び第２整数ファクタＳＲ２２の相互間の最大公約数は、１００である。したがって、秒当たりサンプルブロックの個数は、１００であり、サンプルブロックの大きさは、８０サンプルである。

また、サンプルブロック処理部２３３は、決定されたサンプルブロックの個数を利用して、入力ストリームＡＵＤ２１を複数のサンプルブロックに分割する。若し、現在のサンプルレートが８０００Ｈｚであり、目標のサンプリングレートが４４１００Ｈｚであれば、入力ストリームＡＵＤ２１は、秒当たり１００個のサンプルブロックに分割される。

また、サンプルブロック処理部２３３は、サンプルブロックに含まれるサンプルの変換レートＳＣＲを決定し、決定された変換レートＳＣＲをリサンプラ２４０に含まれたアップサンプラ２４１に供給する。一部の実施例において、サンプルブロック処理部２３３は、複数個の変換レートＳＣＲを決定できる。若し、一定した一つの変換レートＳＣＲが提供されれば、所定のサンプリングレートから、サンプリングレートの整数倍であるサンプリングレートへのリサンプリング演算が行われうる。若し、２つ以上の変換レートＳＣＲが提供されれば、所定のサンプリングレートから、サンプリングレートの整数倍ではないサンプリングレートへのリサンプリング演算が行われうる。

サンプルブロック入力部２３４は、サンプルブロック処理部２３３から入力ストリームＡＵＤ２１に含まれたサンプルブロックを受信し続ける。また、サンプルブロック入力部２３４は、サンプルブロック処理部２３３からサンプルブロックが受信されるか否かを決定し、受信されたサンプルブロックをリサンプラ２４０のアップサンプラ２４１に供給する。一部の実施例において、サンプルブロック入力部２３４は、不要である。

リサンプラ２４０は、アップサンプラ２４１及びＬＰＦ２４２を含む。アップサンプラ２４１は、受信されたサンプルブロックに含まれたサンプルのサンプリングレートを、サンプルの変換レートＳＣＲだけアップサンプリングして、ＬＰＦ２４２に供給する。アップサンプラ２４１は、受信されたサンプルブロックに含まれるサンプルのサンプリングレートを、サンプルの変換レートＳＣＲに乗算することによって、サンプルのサンプリングレートを変換する。

ＬＰＦ２４２は、エイリアシングを防止するために（または、減少させるために）、増加したサンプリングを有する入力ストリームＡＵＤ２１をロー・パスフィルタリングして、エイリアシングの原因を防止する（または、減少させる）。ＬＰＦ２４２は、第２デジタルオーディオストリームＡＵＤ２２のサンプリングレートと同一のサンプリングレートを有する出力ストリームＡＵＤ２３を発生させる。

本発明の一部の実施例によるサンプリングレート変換装置に入力される入力ストリームは、デジタルオーディオストリームである。しかし、他の実施例において、デジタルビデオストリームが、サンプリング変換装置に入力されうる。また、本発明の一部の実施例によるサンプリング変換装置は、リサンプリングする時にアップサンプリングを行う。しかし、他の実施例において、サンプリング変換装置は、リサンプリングする時にダウンサンプリングを行うこともある。

図３は、本発明の一部の実施例によるサンプリングレート変換方法を示すフローチャートである。図３に示されたサンプリングレート変換方法は、図２に示されたサンプリングレート変換装置に適用できる。

図２及び図３を参照すれば、段階Ｓ１０５で、サンプリングレート検出部２３２は、入力ストリームＡＵＤ２１の現在のサンプリングレートを検出し、段階Ｓ１１０で、サンプリングレート検出部２３２は、入力ストリームＡＵＤ２１の目標のサンプリングレートを検出する。段階Ｓ１１５で、サンプルブロック処理部２３３は、入力ストリームＡＵＤ２１の現在のサンプリングレートに対応する第１整数ファクタＳＲ２１と、入力ストリームＡＵＤ２１の目標のサンプリングレートに対応する第２整数ファクタＳＲ２２との最大公約数を利用して、入力ストリームＡＵＤ２１を分割する秒当たりサンプルブロックの個数、及びサンプルブロックの大きさを決定する。若し、現在のサンプリングレートが８０００Ｈｚであり、目標のサンプリングレートが４４１００Ｈｚであれば、最大公約数は、１００であるので、秒当たりサンプルブロックの個数は、１００であり、サンプルブロックの大きさは、８０サンプルである。

段階Ｓ１２０で、サンプルブロック処理部２３３は、入力ストリームを、段階Ｓ１１５で決定された秒当たりサンプルブロックの個数を利用して、複数個のサンプルブロックに分割する。若し、現在のサンプリングレートが８０００Ｈｚであり、目標のサンプリングレートが４４１００Ｈｚであれば、入力ストリームＡＵＤ２１は、１００個の秒当たりサンプルブロックに分割される。

段階Ｓ１２５で、サンプルブロック処理部２３３は、段階Ｓ１２０で分割されたサンプルブロックに含まれたサンプルの変換レートを決定する。若し、目標のサンプリングレートが現在のサンプリングレートの整数倍ではなければ、複数個の変換レートが一部の実施例で提供される。一方、若し、目標のサンプリングレートが現在のサンプリングレートの整数倍であれば、一つの変換レートが一部の実施例で提供される。

目標のサンプリングレートが、現在のサンプリングレートの整数倍ではない時である８ｋＨｚから４４．１ｋＨｚへのリサンプリングが行われる実施例が説明される。この場合において、次のような連立方程式が与えられる。
Ｘ＋Ｙ＝８０
５Ｘ＋６Ｙ＝４４１

この連立方程式で係数“５”及び“６”は、変換レートを指示する。したがって、連立方程式を満足させる解を求めれば、次の通りである。
Ｘ＝３９、Ｙ＝４１
ここで、Ｘは、５倍でアップサンプリングするサンプルの個数（即ち、３９個）を指示し、Ｙは、６倍でアップサンプリングするサンプルの個数（即ち、４１個）を指示する。サンプルブロックに含まれたサンプルに適用される変換レートは、図４を参照して、より詳細に説明する。

再び図３を参照すれば、段階Ｓ１３０で、サンプルブロック入力部２３４は、サンプルブロック処理部２３３からサンプルブロックを受信する。段階Ｓ１３５で、サンプルブロック入力部２３４は、サンプルブロック処理部２３３からサンプルブロックが受信されるか否かを決定する。若し、段階Ｓ１３５でサンプルブロックが受信されたと決定されれば、プロセスは、段階Ｓ１４０に進む。若し、段階Ｓ１３５でサンプルブロックが受信されないと決定されれば、プロセスは、段階Ｓ１５０に進む。

段階Ｓ１４０で、アップサンプラ２４１は、段階Ｓ１２５で決定された変換レートを利用して、サンプルブロックに含まれたサンプルのサンプリングレートを変換する。即ち、アップサンプラ２４１は、サンプルブロックに含まれるサンプルのサンプリングレートを、段階Ｓ１２５で決定されたサンプルの変換レートを乗算して、サンプルのサンプリングレートを変換する。したがって、段階Ｓ１４０で、サンプルブロックに含まれたサンプルのサンプリングレートは、増加できる。

段階Ｓ１４５で、ＬＰＦ２４２は、段階Ｓ１４０でサンプリングレートが変換されたサンプルブロックをロー・パスフィルタリングする。段階Ｓ１４５が終了された後、プロセスは、段階Ｓ１３０に再び進む。即ち、入力ストリームＡＵＤ２１のサンプリングレートが、現在のサンプリングレートから目標のサンプリングレートに変換されるまで、段階Ｓ１４０及び段階Ｓ１４５が反復される。段階Ｓ１５０で、サンプリングレート変換装置は、リサンプリングを終了する。

したがって、８ｋＨｚから４４．１ｋＨｚにアップサンプリングする場合について、本発明の一部の実施例によるサンプリングレート変換方法が適用される時、８ｋＨｚが３５２８ｋＨｚにアップサンプリングされず、直接４４．１ｋＨｚにアップサンプリングされてロー・パスフィルタリングが行われるので、従来技術に比して８０倍の計算量が減少できる。

本発明の実施例によるサンプリングレート変換方法は、入力ストリームがデジタルオーディオストリーム、またはデジタルビデオストリームである場合に適用できる。また、アップサンプリングを行う本発明の一部の実施例によるサンプリング変換方法が、本明細書で説明された。しかし、ダウンサンプリングも、他の実施例で行われうる。図４は、本発明の実施例によるサンプリングレート変換装置、またはその方法が使われる時に発生しうる入力ストリームのサンプルブロック、及び出力ストリームのサンプルブロックの相互間の関係を説明するための図である。

図４は、入力ストリームのサンプルブロックに含まれたサンプルに対応する、出力ストリームのサンプルブロックに含まれたサンプルＳ１＿５、Ｓ２＿６、Ｓ３＿５、Ｓ４＿６、Ｓ５＿５、Ｓ６＿６、．．．、Ｓ７７＿５、Ｓ７８＿６、Ｓ７９＿６、Ｓ８０＿６の一例を示す。即ち、図４は、図３を参照して説明した連立方程式の解である変換レートを有する出力ストリームのサンプルブロックを示す。

参照符号Ｓ１＿５は、入力ストリームのサンプルブロックに含まれた第１サンプルのサンプリングレートが、５倍アップサンプリングされる時に発生する出力ストリームのサンプルブロックに含まれた第１サンプルを指示する。同じような方式で、参照符号Ｓ２＿６は、入力ストリームのサンプルブロックに含まれた第２サンプルのサンプリングレートが、６倍アップサンプリングされる時に発生する出力ストリームのサンプルブロックに含まれた第２サンプルを指示する。Ｓ１＿５及びＳ２＿６を除いた残りの参照符号Ｓ３＿５ないしＳ８０＿６も、同じような方式で表示される。また、出力ストリームのサンプルブロックに対応する入力ストリームのサンプルブロックの大きさは、８０サンプルである。

出力ストリームのサンプルブロックにおいて、５倍の変換レートを有するサンプルと、６倍の変換レートを有するサンプルとが交互に配置され、６倍の変換レートを有するサンプルＳ７９＿６、Ｓ８０＿６が、サンプルブロックの後端に配置される。したがって、所定のサンプリングレートが、サンプリングレートの整数倍ではないサンプリングレートにリサンプリングされる時、２つ以上の変換レートが使われうる。

以上のように、図面と明細書で最適の実施例が開示された。ここで、特定の用語が使われたが、これは単に、本発明を説明するための目的で使われたものであり、意味限定や特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使われたものではない。したがって、当業者であれば、これから多様な変形及び均等な他の実施例が可能であるという点を理解できるであろう。従って、本発明の真の技術的な保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想により決まらねばならない。

本発明は、オーディオ信号再生システムに利用できる。

従来のオーディオ再生システムを示すブロックダイヤグラムである。本発明の一部の実施例によるオーディオ再生システムを示すブロックダイヤグラムである。本発明の一部の実施例によるサンプリングレート変換方法を示すフローチャートである。本発明の一部の実施例によるサンプリングレート変換装置、またはその方法が使われる時に発生する入力ストリームのサンプルブロック、及び出力ストリームのサンプルブロックの相互間の関係を説明するための図である。

符号の説明

２００オーディオ再生システム
２１０オーディオ信号保存部
２２０オーディオ信号入力部
２３０プロセッサ
２３ミキサ
２３２サンプリングレート検出部
２３３サンプルブロック処理部
２３１サンプルブロック入力部
２４０リサンプラ
２４１アップサンプラ
２４２ＬＰＦ
２５０ＤＡＣ
２６０オーディオ信号出力部

Claims

入力ストリームを分割するサンプルブロックに含まれるサンプルの変換レートを決定する段階と、
前記決定された変換レートを利用して、前記サンプルブロックに含まれたサンプルのサンプリングレートを変換し、前記サンプルを前記変換されたサンプリングレートでフィルタリングしてリサンプリングする段階と、を備えることを特徴とする入力ストリームのサンプリングレート変換方法。
前記変換レートを決定する段階で、一つ以上の変換レートが前記サンプルに提供されることを特徴とする請求項１に記載の入力ストリームのサンプリングレート変換方法。
前記サンプルブロックに含まれたサンプルのサンプリングレート変換は、前記サンプルブロックに含まれるサンプルのサンプリングレートを、前記決定されたサンプルの変換レートに乗算することによって行われることを特徴とする請求項１に記載の入力ストリームのサンプリングレート変換方法。
前記リサンプリングは、アップサンプリングであることを特徴とする請求項１に記載の入力ストリームのサンプリングレート変換方法。
前記フィルタリングは、ロー・パスフィルタリングであることを特徴とする請求項１に記載の入力ストリームのサンプリングレート変換方法。
前記変換レートを決定する段階は、
前記入力ストリームの現在のサンプリングレートを検出し、前記検出された現在のサンプリングレートに対応する第１整数ファクタを供給する段階と、
前記入力ストリームの目標のサンプリングレートを検出し、前記検出された目標のサンプリングレートに対応する第２整数ファクタを供給する段階と、
前記第１整数ファクタと前記第２整数ファクタの相互間の最大公約数を利用して、前記入力ストリームの秒当たりサンプルブロックの個数、及び前記サンプルブロックの大きさを決定する段階と、
前記秒当たりサンプルブロックの個数を利用して、前記入力ストリームを前記サンプルブロックに分割する段階と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の入力ストリームのサンプリングレート変換方法。
前記リサンプリングする段階は、
前記サンプルのサンプリングレートを前記決定された変換レートに乗算することによって、前記サンプルブロックに含まれるサンプルのサンプリングレートを変換する段階と、
前記サンプルを前記変換されたサンプリングレートでフィルタリングする段階と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の入力ストリームのサンプリングレート変換方法。
前記フィルタリングは、ロー・パスフィルタリングであることを特徴とする請求項７に記載の入力ストリームのサンプリングレート変換方法。
前記入力ストリームのサンプリングレート変換段階は、
追加的なサンプルブロックが受信されるか否かを決定する段階と、
追加的なサンプルブロックが受信されたと決定されれば、変換を続ける段階と、
追加的なサンプルブロックが受信されないと決定されれば、変換を終了する段階と、をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の入力ストリームのサンプリングレート変換方法。
入力ストリームの現在のサンプリングレート及び目標のサンプリングレートを検出し、前記検出された現在のサンプリングレート、及び前記検出された目標のサンプリングレートにそれぞれ対応する第１整数ファクタ、及び第２整数ファクタを出力するサンプリングレート検出部と、
前記第１及び第２整数ファクタを利用して、前記入力ストリームの秒当たりサンプルブロックの個数及び前記サンプルブロックの大きさを決定し、前記入力ストリームを前記サンプルブロックに分割し、前記サンプルブロックに含まれたサンプルの変換レートを決定するサンプルブロック処理部と、
前記サンプルブロック処理部により提供されるサンプルの変換レートを利用して、前記サンプルブロックに含まれたサンプルのサンプリングレートを変換し、前記サンプルを前記変換されたサンプリングレートでフィルタリングしてリサンプリングするリサンプラと、を備えることを特徴とするサンプリングレート変換装置。
一つ以上の変換レートが前記サンプルに、前記サンプルブロック処理部により提供されることを特徴とする請求項１０に記載のサンプリングレート変換装置。
前記サンプルブロック処理部は、前記第１及び第２整数ファクタの最大公約数を利用して、前記秒当たりサンプルブロックの個数及び前記サンプルブロックの大きさを決定することを特徴とする請求項１０に記載のサンプリングレート変換装置。
前記リサンプラは、前記サンプルブロックに含まれたサンプルのサンプリングレートを前記サンプルの変換レートに乗算することによって、前記サンプルブロックに含まれたサンプルのサンプリングレートを変換することを特徴とする請求項１０に記載のサンプリングレート変換装置。
前記リサンプラにより行われるフィルタリングは、ロー・パスフィルタリングであることを特徴とする請求項１０に記載のサンプリングレート変換装置。
前記リサンプラは、
前記サンプルブロックに含まれるサンプルのサンプリングレートを前記サンプルの変換レートに乗算して、前記サンプルのサンプリングレートを変換するアップサンプラと、
前記サンプルを前記変換されたサンプリングレートでフィルタリングするフィルタと、を備えることを特徴とする請求項１１に記載のサンプリングレート変換装置。
前記フィルタにより行われるフィルタリングは、ロー・パスフィルタリングであることを特徴とする請求項１５に記載のサンプリングレート変換装置。
第１デジタルオーディオストリームを発生させるオーディオ信号入力部と、
第２デジタルオーディオストリームを発生させるオーディオ信号保存部と、
前記発生した第１デジタルオーディオストリームのサンプリングレートを、前記発生した第２デジタルオーディオストリームのサンプリングレートにリサンプリングし、前記リサンプリングされたサンプリングレートを有する第１デジタルオーディオストリームと、前記第２デジタルオーディオストリームとをミキシングして、デジタルオーディオ信号を出力するプロセッサと、
前記プロセッサの出力デジタルオーディオ信号をアナログオーディオ信号に変換するデジタル・アナログ変換器と、
前記アナログオーディオ信号に応答して、オーディオ信号を再生するオーディオ信号出力部と、を備え、
前記プロセッサは、前記第１デジタルオーディオストリームを分割したサンプルブロックに含まれたサンプルのサンプリングレートを、所定の変換レートを利用して変換し、前記サンプルを前記変換されたサンプリングレートでフィルタリングすることによってリサンプリングすることを特徴とするオーディオ再生システム。
前記プロセッサは、前記サンプルのための一つ以上の変換レートを利用してリサンプリングすることを特徴とする請求項１７に記載のオーディオ再生システム。
前記サンプルのサンプリングレートは、前記サンプルブロックに含まれるサンプルのサンプリングレートを前記サンプルの変換レートに乗算することによって、決定されることを特徴とする請求項１７に記載のオーディオ再生システム。
前記プロセッサは、アップサンプリングによりリサンプリングすることを特徴とする請求項１７に記載のオーディオ再生システム。
前記プロセッサは、前記ロー・パスフィルタリングによりフィルタリングすることを特徴とする請求項１７に記載のオーディオ再生システム。
前記オーディオ信号入力部は、マイクロホンを含むことを特徴とする請求項１７に記載のオーディオ再生システム。
前記オーディオ信号保存部は、コンパクトディスクを含むことを特徴とする請求項１７に記載のオーディオ再生システム。
前記オーディオ信号出力部は、スピーカを含むことを特徴とする請求項１７に記載のオーディオ再生システム。
前記プロセッサは、前記リサンプリングされたサンプリングレートを有する第１デジタルオーディオストリームと、前記第２デジタルオーディオストリームとをミキシングするミキサを含むことを特徴とする請求項１７に記載のオーディオ再生システム。
所定の信号を、第１サンプリングレートから、前記第１サンプリングレートと整数倍の関係ではない第２サンプリングレートに変換する方法において、
前記信号をサンプルブロックに分割する段階と、
前記サンプルブロックを、前記第１サンプリングレート、または前記第２サンプリングレートの最大値より高くないサンプリングレートにリサンプリングする段階と、を備えることを特徴とするサンプリングレート変換方法。
前記分割段階は、前記信号を、前記第１及び第２サンプリングレートの最大公約数である秒当たりサンプルブロックに分割する段階を備え、
それぞれのサンプルブロックは、サンプルを含み、前記最大公約数により分割された第１サンプリングレートを含むことを特徴とする請求項２６に記載のサンプリングレート変換方法。
前記リサンプリング段階は、前記最大公約数により分割された第１サンプリングレート、または前記最大公約数により分割された第２サンプリングレートの最大値であるサンプリングレートに、前記サンプルブロックをリサンプリングする段階を備えることを特徴とする請求項２７に記載のサンプリングレート変換方法。
所定の信号を、第１サンプリングレートから、前記第１サンプリングレートと整数倍の関係ではない第２サンプリングレートに変換する方法において、
前記第１サンプリングレート、または前記第２サンプリングレートの最大値より高いサンプリングレートに中間リサンプリングを行わず、前記信号を、前記第１サンプリングレートから前記第２サンプリングレートにリサンプリングする段階を備えることを特徴とするサンプリングレート変換方法。
前記第２サンプリングレートは、前記第１サンプリングレートより高く、
前記リサンプリングは、前記第２サンプリングレートより高いサンプリングレートで中間のアップサンプリングを行わず、前記信号を、前記第１サンプリングレートから前記第２サンプリングレートにアップサンプリングすることを特徴とする請求項２９に記載のサンプリングレート変換方法。
前記アップサンプリングは、中間のダウンサンプリングを行わず、前記第１サンプリングレートから前記第２サンプリングレートにアップサンプリングすることを特徴とする請求項３０に記載のサンプリングレート変換方法。
所定の信号を、第１サンプリングレートから、前記第１サンプリングレートと整数倍の関係ではない第２サンプリングレートに変換するシステムにおいて、
前記信号をサンプルブロックに分割するサンプルブロック処理部と、
前記第１サンプリングレート、または前記第２サンプリングレートの最大値より高くないサンプリングレートで、前記サンプルブロックをリサンプリングするリサンプラと、を備えることを特徴とするサンプリングレート変換システム。
前記サンプルブロック処理部は、前記信号を前記第１及び第２サンプリングレートの最大公約数である秒当たりサンプルブロックに分割し、
それぞれのサンプルブロックは、サンプルを含み、前記最大公約数により分割された第１サンプリングレートを含むことを特徴とする請求項３２に記載のサンプリングレート変換システム。
前記リサンプラは、前記サンプルブロックを、前記最大公約数により分割された第１サンプリングレート、または前記最大公約数により分割された第２サンプリングレートの最大値であるサンプリングレートでリサンプリングすることを特徴とする請求項３３に記載のサンプリングレート変換システム。
所定の信号を、第１サンプリングレートから、前記第１サンプリングレートと整数倍の関係ではない第２サンプリングレートに変換するシステムにおいて、
前記第１サンプリングレート、または前記第２サンプリングレートの最大値より高いサンプリングレートで中間リサンプリングを行わず、前記信号を、前記第１サンプリングレートから前記第２サンプリングレートにリサンプリングするリサンプラを備えることを特徴とするサンプリングレート変換システム。
前記第２サンプリングレートは、前記第１サンプリングレートより高く、
前記リサンプラーは、前記第２サンプリングレートより高いサンプリングレートに中間のアップサンプリングを行わず、前記信号を、前記第１サンプリングレートから前記第２サンプリングレートにアップサンプリングすることを特徴とする請求項３５に記載のサンプリングレート変換システム。
前記リサンプラは、中間のダウンサンプリングを行わず、前記第１サンプリングレートから前記第２サンプリングレートにアップサンプリングすることを特徴とする請求項３６に記載のサンプリングレート変換システム。