JP2006243042A - High-frequency interpolating device and reproducing device - Google Patents

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Tomomi Hirasawa
友美 平澤
Koji Fujiyama
晃治 藤山
Naoya Iwasaki
直哉 岩崎
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-frequency interpolating device capable of high-frequency interpolation suitable to an original sound source by making good use of features of the original sound source. <P>SOLUTION: The high-frequency interpolating device is equipped with a means 40 of performing 1/2 down sampling of a source digital sound signal, a means 41 of performing 2-time up sampling of the 1/2 down-sampled digital sound signal, and a digital low-pass filter 42 of filtering the 2-time up-sampled digital sound signal, and interpolates the high-frequency band of the source digital sound signal. Further, the high-frequency interpolating device is equipped with a 1st attenuating means 45 of attenuating the level of the source digital sound signal, a 2nd attenuating means 43 of attenuating the level of the digital sound signal filtered by the digital low-pass filter 42, and a means 44 of adding digital sound signals attenuated by the 1st attenuating means 45 and 2nd attenuating means 43, and outputs the addition digital sound signal generated by the adding means 44. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、MD(Mini Disc)、MP3(MPEG(Moving Picture Experts Group1)Audio layer3)、DAB(Digital Audio Broadcasting)等の圧縮されたディジタル音響信号の高周波数帯域を補間する高域補間装置、及びこの高域補間装置を備えディジタル音響信号を再生する再生装置に関するものである。   The present invention relates to a high-frequency interpolator that interpolates a high-frequency band of a compressed digital audio signal such as MD (Mini Disc), MP3 (MPEG (Moving Picture Experts Group 1) Audio layer 3), DAB (Digital Audio Broadcasting), and the like, and The present invention relates to a playback device that includes this high-frequency interpolation device and plays back a digital audio signal.

CD(Compact Disc)の場合、音響信号はサンプリング周波数が44.1kHz、データビット長が16bitのステレオ信号である。情報量は、1秒間に必要なビット数で表すことができ、CDの場合、1411.2kbpsである。
MDの場合、人間の聴覚の特性を利用して、聞こえ難い成分及び大きな音の前後のデータを間引く圧縮技術であるATRAC(Advanced TRansform Acoustic Coding)及びその改良版であるATRAC3により、符号化するデータ量を減らしている。ATRAC3は、ATRACの2倍(MDLP2、132kbps)及び4倍(MDLP4、66kbps)のデータ圧縮率に対応しており、CDと比較して、最大20分の1程度迄圧縮することができるが、圧縮率が高くなるに従って音質は低下する。
In the case of CD (Compact Disc), the acoustic signal is a stereo signal having a sampling frequency of 44.1 kHz and a data bit length of 16 bits. The amount of information can be represented by the number of bits required per second, and is 1411.2 kbps for a CD.
In the case of MD, data to be encoded by ATRAC (Advanced TRansform Acoustic Coding), which is a compression technique that thins out components that are difficult to hear and data before and after a loud sound, using human auditory characteristics, and ATRAC3, which is an improved version thereof. We are reducing the amount. ATRAC3 supports data compression ratios of 2 times (MDLP2, 132 kbps) and 4 times (MDLP4, 66 kbps) of ATRAC, and can compress up to about 1/20 as compared with CD. The sound quality decreases as the compression rate increases.

人間の可聴周波数帯域は、20Hz〜20kHzと言われているが、個人差もあり、一般的な人では、上限は14k〜15kHz程度と考えられる。このような可聴周波数帯域を考慮して、圧縮技術は開発されているが、この可聴周波数帯域の測定には、純音(正弦波)が用いられている。しかし、実際の音楽及び自然音では複数周波数の音が混在しており、単独では聴こえない可聴帯域外の音も、音の広がり等で聴感に影響を与えているという考え方が広まりつつある。   The human audible frequency band is said to be 20 Hz to 20 kHz, but there are individual differences, and for an ordinary person, the upper limit is considered to be about 14 k to 15 kHz. A compression technique has been developed in consideration of such an audible frequency band, but a pure tone (sine wave) is used for measurement of the audible frequency band. However, the idea that actual music and natural sounds are mixed with sounds of a plurality of frequencies, and sounds outside the audible band that cannot be heard alone are also affecting the sense of hearing due to the spread of the sound.

特許文献1,2には、間引き処理される信号のスペクトル分布から、相関関係が強い帯域の組の一方を削除し、他方の帯域内のスペクトルを低周波数側に詰める周波数間引き装置が開示されている。
特許文献3には、信号を補間する必要がある場合は、補間される信号のスペクトルの内、スペクトル分布の相関が高い部分を、包絡線に沿うようにして、補間される信号の高周波側に追加し、帯域を拡張する周波数補間システムが開示されている。
Patent Documents 1 and 2 disclose a frequency thinning device that deletes one of a pair of bands having a strong correlation from the spectrum distribution of a signal to be thinned and closes the spectrum in the other band to the low frequency side. Yes.
In Patent Document 3, when it is necessary to interpolate a signal, a portion of the spectrum of the signal to be interpolated, where the correlation of the spectrum distribution is high, is placed on the high frequency side of the signal to be interpolated along the envelope. In addition, a frequency interpolation system that extends the bandwidth is disclosed.

特許文献4には、入力された時系列信号の所定の周波数帯域に対応する制限帯域のスペクトルを符号化し、復号側で、拡張すべき周波数帯域の時系列信号を上記制限帯域のスペクトルの写像に基づき求める為に、写像の方法を示す写像情報を適応的に作成し、符号化された上記制限帯域のスペクトルと写像情報とを出力する信号符号化装置が開示されている。
特許第3576941号公報 特許第3576951号公報 特許第3576942号公報 特開2004−80635号公報 特開2001−127637号公報
In Patent Document 4, a spectrum of a limited band corresponding to a predetermined frequency band of an input time-series signal is encoded, and on the decoding side, a time-series signal of a frequency band to be expanded is mapped to the spectrum of the limited band. Therefore, a signal coding apparatus is disclosed that adaptively creates mapping information indicating a mapping method and outputs the encoded spectrum of the limited band and the mapping information.
Japanese Patent No. 3576941 Japanese Patent No. 3576951 Japanese Patent No. 3576942 JP 2004-80635 A Japanese Patent Laid-Open No. 2001-127637

ディジタル音響信号を高い圧縮率で圧縮して記録した場合、例えばMDLP4では、図6(b)に示すように、周波数スペクトルは12kHz程度迄しか存在せず、図6(a)に示すCD信号と比較しても、高域の周波数情報が失われるという問題がある。
本出願人は、今回、上述したような事情に鑑みて、圧縮され伸長されたディジタル音響信号を1/2ダウンサンプリングした後、2倍アップサンプリングし、2倍アップサンプリングしたディジタル音響信号をディジタルローパスフィルタで濾波して、原ディジタル音響信号の高周波数帯域を補間する高域補間装置について同日出願する。
When a digital audio signal is compressed and recorded at a high compression rate, for example, in MDLP4, as shown in FIG. 6B, the frequency spectrum exists only up to about 12 kHz, and the CD signal shown in FIG. Even in comparison, there is a problem that high frequency information is lost.
In view of the above-described circumstances, the present applicant has down-sampled the compressed and expanded digital sound signal by 1/2, then up-sampled twice, and double-sampled the digital sound signal by digital low pass. A high-frequency interpolator that filters with a filter and interpolates the high-frequency band of the original digital audio signal is filed on the same day.

しかし、この高域補間装置により、図7(a)に示すようなスペクトルを有するMD音源を高域補間すると、MD音源によっては、図7(b)に示すような高域が強調され過ぎたスペクトルを有する音源となることがある。この音源をそのまま、つまり、MD音源の割合0、高域補間後の音源の割合1として混合等を行わずに再生すると、図7(c)に示すような高周波数帯域Aが強調されたスペクトルを有する再生音となり、「カシャカシャ」と聴こえる場合があるという問題がある。   However, when an MD sound source having a spectrum as shown in FIG. 7A is high-frequency interpolated by this high-frequency interpolation device, the high frequency as shown in FIG. 7B is excessively emphasized depending on the MD sound source. The sound source may have a spectrum. When this sound source is reproduced as it is, that is, with the MD sound source ratio 0 and the high frequency interpolation sound source ratio 1 without mixing or the like, the spectrum in which the high frequency band A as shown in FIG. There is a problem that it may be heard as “Kasa Kasa”.

本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、第1〜3発明では、元の音源の特徴を生かして、元の音源に適した高域補間を行うことが可能な高域補間装置を提供することを目的とする。
第4発明では、元の音源の特徴を生かして、元の音源に適した高域補間を行うことが可能な高域補間装置を備えた再生装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the circumstances as described above. In the first to third aspects of the invention, it is possible to perform high-frequency interpolation suitable for the original sound source by making use of the characteristics of the original sound source. An object of the present invention is to provide an area interpolation device.
In the fourth aspect of the invention, it is an object of the present invention to provide a playback device including a high-frequency interpolation device capable of performing high-frequency interpolation suitable for the original sound source by making use of the characteristics of the original sound source.

第1発明に係る高域補間装置は、原ディジタル音響信号を1/2ダウンサンプリングする手段と、該手段が1/2ダウンサンプリングしたディジタル音響信号を、2倍アップサンプリングする手段と、該手段が2倍アップサンプリングしたディジタル音響信号を濾波するディジタルローパスフィルタとを備え、前記原ディジタル音響信号の高周波数帯域を補間する高域補間装置であって、前記原ディジタル音響信号のレベルを減衰させる第1減衰手段と、前記ディジタルローパスフィルタが濾波したディジタル音響信号のレベルを減衰させる第2減衰手段と、前記第1減衰手段及び第2減衰手段が各減衰させたディジタル音響信号を加算する手段とを備え、該手段が加算したディジタル音響信号を出力すべくなしてあることを特徴とする。   The high-frequency interpolation apparatus according to the first aspect of the invention comprises means for down-sampling the original digital audio signal by 1/2, means for up-sampling the digital audio signal down-sampled by 1/2 by the means, and means for A high-pass interpolating apparatus for interpolating a high frequency band of the original digital sound signal, wherein the first low-pass filter attenuates the level of the original digital sound signal. Attenuating means; second attenuating means for attenuating the level of the digital acoustic signal filtered by the digital low pass filter; and means for adding the digital acoustic signals attenuated by the first attenuating means and the second attenuating means. The digital sound signal added by the means is output.

この高域補間装置では、1/2ダウンサンプリングする手段が、原ディジタル音響信号を1/2ダウンサンプリングし、2倍アップサンプリングする手段が、1/2ダウンサンプリングしたディジタル音響信号を2倍アップサンプリングする。ディジタルローパスフィルタが、2倍アップサンプリングしたディジタル音響信号を濾波し、原ディジタル音響信号の高周波数帯域を補間する。第1減衰手段が、原ディジタル音響信号のレベルを減衰させ、第2減衰手段が、ディジタルローパスフィルタが濾波したディジタル音響信号のレベルを減衰させる。加算する手段が、第1減衰手段及び第2減衰手段が各減衰させたディジタル音響信号を加算し、加算したディジタル音響信号を出力する。   In this high-frequency interpolator, the means for down-sampling by 1/2 reduces the original digital audio signal by 1/2, and the means for up-sampling twice doubles the digital audio signal by 1/2 down-sampling. To do. A digital low-pass filter filters the digital sound signal that has been up-sampled twice, and interpolates the high frequency band of the original digital sound signal. The first attenuation means attenuates the level of the original digital acoustic signal, and the second attenuation means attenuates the level of the digital acoustic signal filtered by the digital low-pass filter. The adding means adds the digital sound signals attenuated by the first attenuation means and the second attenuation means, and outputs the added digital sound signals.

第2発明に係る高域補間装置は、前記ディジタルローパスフィルタは、オーバサンプリング処理を行うディジタルフィルタであり、帯域制限された原アナログ音響信号と、該原アナログ音響信号をディジタル変換した後アナログ変換したアナログ音響信号との誤差信号が小さくなるように、IIR(Infinite Impulse Response)型フィルタを設計すべく設定した条件式を、所定の条件に基づきサンプル値H∞制御により解くことによりパラメータが算出されてあることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, the digital low-pass filter is a digital filter that performs oversampling processing. The band-limited original analog sound signal and the original analog sound signal are converted to analog and converted to analog. Parameters are calculated by solving a conditional expression set to design an IIR (Infinite Impulse Response) filter so as to reduce an error signal with an analog acoustic signal by sample value H∞ control based on a predetermined condition. It is characterized by being.

この高域補間装置では、ディジタルローパスフィルタは、オーバサンプリング処理を行うディジタルフィルタである。また、このディジタルローパスフィルタは、帯域制限された原アナログ音響信号と、原アナログ音響信号をディジタル変換した後アナログ変換したアナログ音響信号との誤差信号が小さくなるように、IIR(Infinite Impulse Response)型フィルタを設計すべく条件式を設定し、設定した条件式を所定の条件に基づきサンプル値H∞制御により解くことによりパラメータが算出されている。   In this high-frequency interpolation device, the digital low-pass filter is a digital filter that performs oversampling processing. This digital low-pass filter is an IIR (Infinite Impulse Response) type so that an error signal between the band-limited original analog sound signal and the analog sound signal obtained by digital conversion of the original analog sound signal and then analog conversion becomes small. A conditional expression is set to design the filter, and the parameter is calculated by solving the set conditional expression by the sample value H∞ control based on a predetermined condition.

第3発明に係る高域補間装置は、前記第1減衰手段及び第2減衰手段の各減衰率を調節可能になしてあることを特徴とする。   The high-frequency interpolation apparatus according to a third aspect of the invention is characterized in that each attenuation rate of the first attenuation means and the second attenuation means can be adjusted.

この高域補間装置では、第1減衰手段及び第2減衰手段の各減衰率を調節可能に構成している。   This high-frequency interpolation device is configured to be able to adjust each attenuation rate of the first attenuation means and the second attenuation means.

第4発明に係る再生装置は、請求項1乃至3の何れか1項に記載された高域補間装置を備え、記録媒体から読み取ったディジタル音響信号、又は外部から受信したディジタル音響信号の高周波数帯域を前記高域補間装置により補間して、前記ディジタル音響信号を再生すべくなしてあることを特徴とする。   A playback device according to a fourth aspect of the present invention includes the high frequency interpolating device according to any one of claims 1 to 3, and is a high frequency of a digital acoustic signal read from a recording medium or a digital acoustic signal received from the outside. The band is interpolated by the high-frequency interpolating device to reproduce the digital acoustic signal.

この再生装置では、請求項1乃至3の何れか1項に記載された高域補間装置を備え、記録媒体から読み取ったディジタル音響信号、又は外部から受信したディジタル音響信号の高周波数帯域を高域補間装置により補間して、ディジタル音響信号を再生する。   The reproduction apparatus includes the high frequency interpolating device according to any one of claims 1 to 3, and a high frequency band of a digital audio signal read from a recording medium or a digital audio signal received from the outside is set to a high frequency band. The digital sound signal is reproduced by interpolating with an interpolating device.

第1発明に係る高域補間装置によれば、元の音源の特徴を生かして、元の音源に適した高域補間を行うことが可能な高域補間装置を実現することができる。   According to the high-frequency interpolation apparatus according to the first aspect of the present invention, it is possible to realize a high-frequency interpolation apparatus capable of performing high-frequency interpolation suitable for the original sound source by making use of the characteristics of the original sound source.

第2発明に係る高域補間装置によれば、元の音源の特徴を生かして、元の音源に適した高域補間を行うことが可能な高域補間装置を実現することができる。また、圧縮されたディジタル音響信号を高域補間する場合は、圧縮前の原音に近い周波数スペクトルを得ることができ、より原音に近づく高域補間を実行することができる。   According to the high-frequency interpolation apparatus according to the second aspect of the present invention, it is possible to realize a high-frequency interpolation apparatus capable of performing high-frequency interpolation suitable for the original sound source by utilizing the characteristics of the original sound source. Further, when high-frequency interpolation is performed on a compressed digital audio signal, a frequency spectrum close to the original sound before compression can be obtained, and high-frequency interpolation closer to the original sound can be executed.

第3発明に係る高域補間装置によれば、元の音源の特徴を生かして、元の音源に適した高域補間を行うことが可能であり、ユーザの好みに合わせた高域補間が可能な高域補間装置を実現することができる。   According to the high-frequency interpolation apparatus according to the third aspect of the invention, it is possible to perform high-frequency interpolation suitable for the original sound source by making use of the characteristics of the original sound source, and to perform high-frequency interpolation according to the user's preference A high-frequency interpolation device can be realized.

第4発明に係る再生装置によれば、元の音源の特徴を生かして、元の音源に適した高域補間を行うことが可能であり、圧縮されたディジタル音響信号を再生する場合は、圧縮前の原音に近い再生音を得ることができる再生装置を実現することができる。   According to the playback device of the fourth aspect of the present invention, it is possible to perform high-frequency interpolation suitable for the original sound source by making use of the characteristics of the original sound source. It is possible to realize a playback device that can obtain a playback sound close to the previous original sound.

以下に、本発明を、その実施の形態を示す図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明に係る高域制御装置の実施の形態1の要部構成を示すブロック図である。
この高域補間装置では、1/2ダウンサンプリング部40が、図3(a)に模式的に示すような圧縮され伸長されたディジタル音響信号を1/2ダウンサンプリングして、図3(b)に示すようにサンプリング値を間引きする。1/2ダウンサンプリングされたディジタル音響信号は、2倍アップサンプリング部41に与えられる。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings showing embodiments thereof.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing the main configuration of Embodiment 1 of a high frequency control device according to the present invention.
In this high-frequency interpolating apparatus, the 1/2 down-sampling unit 40 down-samples a compressed and expanded digital acoustic signal as schematically shown in FIG. As shown in FIG. The 1/2 downsampled digital audio signal is supplied to the double upsampling unit 41.

2倍アップサンプリング部41は、与えられたディジタル音響信号を2倍アップサンプリングし、図3(c)に示すように、各サンプリング値の中間に、サンプリング値0のサンプリング点を挿入する(0補間)。2倍アップサンプリングされたディジタル音響信号には、例えば11kHz(元のサンプリング周波数が44.1kHzの場合)を対称軸とする線対称のスペクトル(イメージング)が発生する。   The double upsampling unit 41 upsamples a given digital audio signal twice, and inserts a sampling point with a sampling value of 0 in the middle of each sampling value as shown in FIG. ). In the digital acoustic signal that has been upsampled twice, for example, a line-symmetric spectrum (imaging) having an axis of symmetry of 11 kHz (when the original sampling frequency is 44.1 kHz) is generated.

2倍アップサンプリング部41が2倍アップサンプリングしたディジタル音響信号は、イメージング成分も含めて、IIR型又はFIR(Finite Impulse Response)型のディジタルローパスフィルタ42に与えられオーバサンプリング処理される。尚、オーバサンプリング処理には、2倍アップサンプリング部41の2倍アップサンプリング処理も含まれている。
ディジタル音響信号は、オーバサンプリング処理により、図3(d)に示すように、0補間によるサンプリング点にもサンプリング値が補間され、高域周波数成分が生成される。
The digital acoustic signal that has been upsampled by the double upsampling unit 41, including the imaging component, is supplied to an IIR type or FIR (Finite Impulse Response) type digital low-pass filter and subjected to oversampling. The oversampling process includes a double upsampling process of the double upsampling unit 41.
As shown in FIG. 3D, the digital sound signal is interpolated by sampling over the sampling point by the zero interpolation by the oversampling process to generate a high frequency component.

2倍アップサンプリング部41及びディジタルローパスフィルタ42によりオーバサンプリング処理されたディジタル音響信号は、ゲインk(0≦k≦1)を有するディジタル減衰器43(第2減衰手段)に与えられて減衰され、加算部44に与えられる。
一方、元の圧縮され伸長されたディジタル音響信号は、ゲイン1−k(0≦k≦1)を有するディジタル減衰器45(第1減衰手段)に与えられて減衰され、加算部44に与えられる。
The digital sound signal oversampled by the double upsampling unit 41 and the digital low-pass filter 42 is supplied to a digital attenuator 43 (second attenuation means) having a gain k (0 ≦ k ≦ 1) and attenuated. This is given to the adding unit 44.
On the other hand, the original compressed and expanded digital acoustic signal is given to a digital attenuator 45 (first attenuating means) having a gain 1-k (0 ≦ k ≦ 1), attenuated, and given to the adding unit 44. .

加算部44は、ディジタル減衰器43及びディジタル減衰器45から与えられたディジタル音響信号を加算し、高域周波数帯域が補間されたディジタル音響信号として出力する。
ゲインk,1−kは、外部からの操作により連動して変化させることが可能であり、変化させた場合でも、加算後のディジタル音響信号のレベルは略一定となるように、和を1としている。
The adder 44 adds the digital acoustic signals given from the digital attenuator 43 and the digital attenuator 45 and outputs the result as a digital acoustic signal in which the high frequency band is interpolated.
The gains k and 1-k can be changed in conjunction with each other by an external operation. Even when the gains are changed, the sum is set to 1 so that the level of the added digital sound signal is substantially constant. Yes.

このような高域補間装置の1/2ダウンサンプリング部40、2倍アップサンプリング部41及びディジタルローパスフィルタ42により、図4(a)に示すようなスペクトルを有するMD音源を高域補間すると、図4(b)に示すような高域が強調され過ぎたスペクトルを有する音源となる場合がある。このような場合でも、例えば、MD音源の割合0.3、高域補間後の音源の割合0.7のようにして混合して再生すると、図4(c)に示すように高周波数帯域Bが強調され過ぎない適度なスペクトルを有する再生音とすることができる。
尚、この高域補間装置の処理対象は、圧縮され伸長されたディジタル音響信号に限定されることはなく、高域帯域が存在しないディジタル音響信号の高域補間にも適用しても、同様の作用、効果を得ることは可能である。
When an MD sound source having a spectrum as shown in FIG. 4A is interpolated at high frequency by the 1/2 down-sampling unit 40, double up-sampling unit 41 and digital low-pass filter 42 of such a high-frequency interpolating device, FIG. In some cases, the sound source has a spectrum in which the high frequency range is excessively emphasized as shown in 4 (b). Even in such a case, for example, when mixing and reproduction is performed such that the proportion of the MD sound source is 0.3 and the proportion of the sound source after high-frequency interpolation is 0.7, the high frequency band B as shown in FIG. It can be set as a reproduced sound having an appropriate spectrum that is not emphasized too much.
Note that the processing target of this high-frequency interpolation device is not limited to a compressed and expanded digital acoustic signal, and the same applies when applied to high-frequency interpolation of a digital acoustic signal that does not have a high-frequency band. It is possible to obtain action and effect.

図2は、ディジタルローパスフィルタ42のパラメータを算出する方法を示す信号復元系モデルのブロック図である。
この信号復元系モデルでは、帯域制限された原アナログ信号の周波数特性のモデルとなる関数F(s)を有する信号モデル50からのアナログ信号は、A/D変換器51によりディジタル信号に変換され、変換されたディジタル信号は、アップサンプリング部52でM(Mは2以上の整数)倍アップサンプリングされる。
FIG. 2 is a block diagram of a signal restoration system model showing a method for calculating the parameters of the digital low-pass filter 42.
In this signal restoration system model, an analog signal from the signal model 50 having a function F (s) serving as a model of the frequency characteristic of the band-limited original analog signal is converted into a digital signal by the A / D converter 51, The converted digital signal is upsampled M (M is an integer of 2 or more) times by the upsampling unit 52.

M倍アップサンプリングされたディジタル信号は、ディジタルローパスフィルタ53に与えられて、オーバサンプリング処理される。オーバサンプリング処理されたディジタル信号は、D/A変換器54により、アナログ信号に変換され、特性P(s)を有する後置フィルタ55で濾波された後、減算部56に与えられる。
減算部56は、信号モデル50からのアナログ信号(場合によっては遅延させる)と、後置フィルタ55で濾波されたアナログ信号との誤差信号eを演算し出力する。
The digital signal that has been up-sampled M times is supplied to the digital low-pass filter 53 and subjected to oversampling processing. The oversampled digital signal is converted into an analog signal by the D / A converter 54, filtered by the post filter 55 having the characteristic P (s), and then supplied to the subtractor 56.
The subtracting unit 56 calculates and outputs an error signal e between the analog signal (which is delayed in some cases) from the signal model 50 and the analog signal filtered by the post filter 55.

ディジタルローパスフィルタ42のパラメータを算出する際は、以上のような信号復元系モデルにおいて、誤差信号eが小さくなるように、IIR型のディジタルローパスフィルタ53を設計すべく条件式を設定する。次いで、その条件式を有限次元離散時間系に近似的に変換した計算式を求め、求めた計算式を所定の条件に基づきH∞制御により解くことにより、ディジタルローパスフィルタ53(ディジタルローパスフィルタ42)のパラメータを算出する。
尚、以上により得られるディジタルローパスフィルタはIIR型であるが、ディジタル信号処理では、プログラミングのし易さ、実装の容易さから、FIR型フィルタが用いられることが少なくない。その場合は、導出されたIIR型フィルタのインパルス応答を計算することで、FIR型フィルタとして精度よく実現できる。
When calculating the parameters of the digital low-pass filter 42, a conditional expression is set to design the IIR type digital low-pass filter 53 so that the error signal e becomes small in the signal restoration system model as described above. Next, a calculation formula obtained by approximately converting the conditional expression into a finite-dimensional discrete-time system is obtained, and the obtained calculation formula is solved by H∞ control based on a predetermined condition, whereby the digital low-pass filter 53 (digital low-pass filter 42). Parameters are calculated.
The digital low-pass filter obtained as described above is an IIR type, but in digital signal processing, an FIR type filter is often used because of easy programming and mounting. In that case, it can be accurately realized as an FIR filter by calculating the impulse response of the derived IIR filter.

以上のようなディジタルローパスフィルタの設計方法では、後置フィルタ55のようなアナログ部品の特性P(s)も考慮されており、これらのアナログ特性は、サンプル値制御理論のリフティングにより、サンプリング点間の情報を失わない形で離散化(ディジタル化)されている。従って、サンプリング点間応答迄含めての最適化設計が可能となる。この設計方法の詳細は、特許文献5を参照されたい。   In the digital low-pass filter design method as described above, the characteristic P (s) of the analog component such as the post filter 55 is also taken into account, and these analog characteristics are obtained between sampling points by lifting of the sample value control theory. The information is discretized (digitized) in such a way that it is not lost. Therefore, optimization design including the response between sampling points is possible. Refer to Patent Document 5 for details of this design method.

(実施の形態2)
図5は、本発明に係る再生装置の実施の形態である光ディスク装置の構成を示すブロック図である。この光ディスク装置は、記録/再生可能なミニディスク装置であり、ミニディスク11を収納した方形平板状のカートリッジ12がミニディスク装置に装填された状態で、カートリッジ12の両面のシャッターが開き、ミニディスク11の一方の面から光ピックアップ15が対物レンズ14を通じて読取りを行い、記録するときには、ミニディスク11の他方の面に磁気ヘッド19による磁界が掛けられる。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an optical disc apparatus which is an embodiment of a reproducing apparatus according to the present invention. This optical disc device is a recordable / reproducible mini disc device. In a state where a rectangular flat cartridge 12 containing the mini disc 11 is loaded in the mini disc device, the shutters on both sides of the cartridge 12 are opened and the mini disc is opened. 11, when the optical pickup 15 reads and records from one surface through the objective lens 14, a magnetic field by the magnetic head 19 is applied to the other surface of the mini disk 11.

ミニディスク11は、スピンドルモータ13により所定の一定線速度となるように回転駆動され、光ピックアップ15は、送りモータ16により駆動されミニディスク11の半径方向に移動する。磁気ヘッド19は、記録時にヘッド駆動部20により駆動されミニディスク11の半径方向に移動し、光ピックアップ15と共に同一のトラックを両面から挟み込むように位置制御される。   The mini disk 11 is rotationally driven by the spindle motor 13 so as to have a predetermined constant linear velocity, and the optical pickup 15 is driven by the feed motor 16 and moves in the radial direction of the mini disk 11. The magnetic head 19 is driven by the head drive unit 20 during recording and moves in the radial direction of the mini-disc 11, and the position of the magnetic head 19 is controlled so as to sandwich the same track with the optical pickup 15 from both sides.

スピンドルモータ13、光ピックアップ15及び送りモータ16は、サーボ制御部17によりそれぞれ駆動制御される。また、サーボ制御部17は、トラッキング制御部32及びフォーカス制御部33を備えている。
光ピックアップ15が検出した信号は、RF(Radio Frequency )アンプ22へ送られ増幅される。RFアンプ22により増幅された信号の内、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号は、サーボ制御部17に送られ、フォーカス制御部33及びトラッキング制御部32に与えられる。
The spindle motor 13, the optical pickup 15 and the feed motor 16 are driven and controlled by a servo control unit 17. The servo control unit 17 includes a tracking control unit 32 and a focus control unit 33.
The signal detected by the optical pickup 15 is sent to an RF (Radio Frequency) amplifier 22 and amplified. Of the signals amplified by the RF amplifier 22, the focus error signal and the tracking error signal are sent to the servo control unit 17 and given to the focus control unit 33 and the tracking control unit 32.

RFアンプ22により増幅された信号の内、アドレス信号は、アドレスデコーダ21に送られて復号され、エンコーダ/デコーダ23に与えられる。
エンコーダ/デコーダ23へ送られ復号されたアドレス信号は、ヘッド駆動部20による磁気ヘッド19の位置制御に使用され、また、システムコントローラ18に送られ、サーボ制御部17によるスピンドルモータ13、光ピックアップ15及び送りモータ16の駆動制御等に使用される。
Of the signals amplified by the RF amplifier 22, the address signal is sent to the address decoder 21, decoded, and given to the encoder / decoder 23.
The address signal sent to the encoder / decoder 23 and decoded is used for position control of the magnetic head 19 by the head drive unit 20 and also sent to the system controller 18 for spindle motor 13 and optical pickup 15 by the servo control unit 17. And used for drive control of the feed motor 16 and the like.

RFアンプ22により増幅された信号の内のデータ信号は、エンコーダ/デコーダ23に送られて復号され、耐振用メモリコントローラ24を通じてDRAM25(Dynamic Random Access Memory)に送られる。DRAM25に送られたデータ(ディジタル音響信号)は、一旦記憶された後、耐振用メモリコントローラ24を通じて、音響圧縮エンコーダ/デコーダ26に送られる。
音響圧縮エンコーダ/デコーダ26は、送られたデータを伸長し、本発明に係る高域補間装置である高域補間部34に与える。
高域補間部34は、与えられたデータ(ディジタル音響信号)の高域補間を、実施の形態1で説明してあるように実行し、高域補間されたディジタル音響信号は、D/A変換器28を通じて出力される。
The data signal among the signals amplified by the RF amplifier 22 is sent to the encoder / decoder 23, decoded, and sent to the DRAM 25 (Dynamic Random Access Memory) through the anti-vibration memory controller 24. The data (digital acoustic signal) sent to the DRAM 25 is temporarily stored and then sent to the acoustic compression encoder / decoder 26 through the anti-vibration memory controller 24.
The acoustic compression encoder / decoder 26 decompresses the sent data and supplies it to the high frequency interpolating unit 34 which is a high frequency interpolating device according to the present invention.
The high-frequency interpolation unit 34 performs high-frequency interpolation of the given data (digital acoustic signal) as described in the first embodiment, and the high-frequency interpolated digital acoustic signal is subjected to D / A conversion. It is output through the device 28.

A/D変換器27を通じて入力されたディジタル音響信号は、音響圧縮エンコーダ/デコーダ26により音響圧縮されてコード化され、耐振用メモリコントローラ24を通じて、DRAM25に送られる。DRAM25に送られたデータは、一旦記憶された後、耐振用メモリコントローラ24を通じて、エンコーダ/デコーダ23に送られてコード化され、磁気ヘッド19及び光ピックアップ15によりミニディスク11に記録される。   The digital acoustic signal input through the A / D converter 27 is acoustically compressed and encoded by the acoustic compression encoder / decoder 26, and sent to the DRAM 25 through the vibration proof memory controller 24. The data sent to the DRAM 25 is temporarily stored, then sent to the encoder / decoder 23 through the vibration proof memory controller 24, coded, and recorded on the mini disk 11 by the magnetic head 19 and the optical pickup 15.

耐振用メモリコントローラ24及びDRAM25は、DRAM25への記憶に要する時間及びDRAM25からの読出しに要する時間の差を利用して、振動等による音飛びを防止する。
システムコントローラ18は、表示部29、時計回路30及び操作部31と接続され、サーボ制御部17、エンコーダ/デコーダ23及び耐振用メモリコントローラ24の動作制御を行うと共に、操作部31による操作等に応じて、指定された情報を表示部29に表示させる。
The vibration-proof memory controller 24 and the DRAM 25 prevent sound skipping due to vibration or the like by using the difference between the time required for storage in the DRAM 25 and the time required for reading from the DRAM 25.
The system controller 18 is connected to the display unit 29, the clock circuit 30, and the operation unit 31, and controls the operation of the servo control unit 17, the encoder / decoder 23, and the anti-vibration memory controller 24. The designated information is displayed on the display unit 29.

本発明に係る高域制御装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the principal part structure of embodiment of the high region control apparatus which concerns on this invention. ディジタルローパスフィルタのパラメータを算出する方法を示す信号復元系モデルのブロック図である。It is a block diagram of a signal restoration system model showing a method for calculating parameters of a digital low-pass filter. 本発明に係る高域制御装置の動作を説明する為の模式的な波形図である。It is a typical waveform diagram for demonstrating operation | movement of the high region control apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る高域制御装置の動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows operation | movement of the high region control apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る再生装置の実施の形態である光ディスク装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of an optical disc apparatus that is an embodiment of a playback apparatus according to the present invention. 高域補間装置の必要性を説明する為の周波数特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the frequency characteristic for demonstrating the necessity of a high region interpolation apparatus. 本発明が解決しようとする課題を説明する為の説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the subject which this invention tends to solve.

符号の説明Explanation of symbols

11 ミニディスク
26 音響圧縮エンコーダ/デコーダ
28 D/A変換器
34 高域補間部(高域補間装置)
40 1/2ダウンサンプリング部
41 2倍アップサンプリング部
42 ディジタルローパスフィルタ
43 ディジタル減衰器(第2減衰手段)
44 加算部
45 ディジタル減衰器(第1減衰手段)
50 信号モデル
51 A/D変換器
52 アップサンプリング部
53 ディジタルローパスフィルタ
54 D/A変換器
55 後置フィルタ
56 減算部
11 Mini Disc 26 Acoustic Compression Encoder / Decoder 28 D / A Converter 34 High Frequency Interpolator (High Frequency Interpolator)
40 1/2 downsampling unit 41 double upsampling unit 42 digital low pass filter 43 digital attenuator (second attenuation means)
44 Adder 45 Digital attenuator (first attenuation means)
50 Signal Model 51 A / D Converter 52 Upsampling Unit 53 Digital Low-Pass Filter 54 D / A Converter 55 Post Filter 56 Subtracting Unit

Claims (4)

原ディジタル音響信号を1/2ダウンサンプリングする手段と、該手段が1/2ダウンサンプリングしたディジタル音響信号を、2倍アップサンプリングする手段と、該手段が2倍アップサンプリングしたディジタル音響信号を濾波するディジタルローパスフィルタとを備え、前記原ディジタル音響信号の高周波数帯域を補間する高域補間装置であって、 前記原ディジタル音響信号のレベルを減衰させる第1減衰手段と、前記ディジタルローパスフィルタが濾波したディジタル音響信号のレベルを減衰させる第2減衰手段と、前記第1減衰手段及び第2減衰手段が各減衰させたディジタル音響信号を加算する手段とを備え、該手段が加算したディジタル音響信号を出力すべくなしてあることを特徴とする高域補間装置。   Means for down-sampling the original digital audio signal by 1/2, means for up-sampling the digital audio signal down-sampled by 1/2 by the means, and filtering the digital audio signal up-sampled by the means twice A high-frequency interpolating device for interpolating a high-frequency band of the original digital audio signal, wherein the digital low-pass filter filters the first attenuation means for attenuating the level of the original digital audio signal A second attenuation means for attenuating the level of the digital sound signal; and means for adding the digital sound signals attenuated by the first attenuation means and the second attenuation means, and outputting the added digital sound signal. A high-frequency interpolating device characterized in that it should be done. 前記ディジタルローパスフィルタは、オーバサンプリング処理を行うディジタルフィルタであり、帯域制限された原アナログ音響信号と、該原アナログ音響信号をディジタル変換した後アナログ変換したアナログ音響信号との誤差信号が小さくなるように、IIR(Infinite Impulse Response)型フィルタを設計すべく設定した条件式を、所定の条件に基づきサンプル値H∞制御により解くことによりパラメータが算出されてある請求項1記載の高域補間装置。   The digital low-pass filter is a digital filter that performs oversampling processing, so that an error signal between the band-limited original analog sound signal and the analog sound signal that has been converted from the original analog sound signal to analog is reduced. The high-frequency interpolating apparatus according to claim 1, wherein the parameter is calculated by solving a conditional expression set to design an IIR (Infinite Impulse Response) filter by a sample value H∞ control based on a predetermined condition. 前記第1減衰手段及び第2減衰手段の各減衰率を調節可能になしてある請求項1又は2記載の高域補間装置。   The high-frequency interpolation apparatus according to claim 1 or 2, wherein each attenuation rate of the first attenuation means and the second attenuation means is adjustable. 請求項1乃至3の何れか1項に記載された高域補間装置を備え、記録媒体から読み取ったディジタル音響信号、又は外部から受信したディジタル音響信号の高周波数帯域を前記高域補間装置により補間して、前記ディジタル音響信号を再生すべくなしてあることを特徴とする再生装置。   A high-frequency interpolation device according to any one of claims 1 to 3, comprising a digital acoustic signal read from a recording medium or a high-frequency band of a digital acoustic signal received from the outside by the high-frequency interpolation device. A playback apparatus characterized in that the digital sound signal is played back.
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