JP2565179B2 - デジタル信号処理回路 - Google Patents
デジタル信号処理回路Info
- Publication number
- JP2565179B2 JP2565179B2 JP62245019A JP24501987A JP2565179B2 JP 2565179 B2 JP2565179 B2 JP 2565179B2 JP 62245019 A JP62245019 A JP 62245019A JP 24501987 A JP24501987 A JP 24501987A JP 2565179 B2 JP2565179 B2 JP 2565179B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- data
- signal processing
- signal data
- processing circuit
- digital signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B20/00—Signal processing not specific to the method of recording or reproducing; Circuits therefor
- G11B20/10—Digital recording or reproducing
- G11B20/10527—Audio or video recording; Data buffering arrangements
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B20/00—Signal processing not specific to the method of recording or reproducing; Circuits therefor
- G11B20/10—Digital recording or reproducing
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、デジタル音声信号の音量制御に好適なデジ
タル信号処理回路に関する。
タル信号処理回路に関する。
本発明は、ｎ倍のオーバーサンプリングを受けた信号
データに制御データを乗算して被制御信号データを得る
と共に、この被制御信号データの丸め誤差をスペクトル
整形することにより、所望帯域におけるデータの品質を
劣化させることなく、信号データの音量制御処理を行な
うようにしたものである。
データに制御データを乗算して被制御信号データを得る
と共に、この被制御信号データの丸め誤差をスペクトル
整形することにより、所望帯域におけるデータの品質を
劣化させることなく、信号データの音量制御処理を行な
うようにしたものである。
従来、コンパクトディスク再生装置のようなデジタル
オーディオ装置において、ラインアウト・レベル、即ち
再生音量を遠隔制御する場合、電圧制御型の増幅器（い
わゆる電子ボリューム）は歪率等が所要のレベルに達し
ないため使用されず、音量制御等の可変抵抗器をモータ
で駆動し、このモータの回転を遠隔制御するようにして
いた。
オーディオ装置において、ラインアウト・レベル、即ち
再生音量を遠隔制御する場合、電圧制御型の増幅器（い
わゆる電子ボリューム）は歪率等が所要のレベルに達し
ないため使用されず、音量制御等の可変抵抗器をモータ
で駆動し、このモータの回転を遠隔制御するようにして
いた。
上述のような、可変抵抗器と駆動モータによる音量制
御は、形状が大きい，配置が制約される，原価が高い等
の問題点があった。
御は、形状が大きい，配置が制約される，原価が高い等
の問題点があった。
この問題を解決するために、デジタル信号の段階で音
量制御のための信号処理を行なうことが考えられる。
量制御のための信号処理を行なうことが考えられる。
この場合、信号データと、音量制御のための係数デー
タとの乗算により被制御信号データが得られるが、この
被制御信号データのワード長は原信号データのワード長
よりも長くなる。そして、この長い分だけがＤ−Ａ変換
器で切り捨てられてしまうため、丸め誤差（量子化ノイ
ズ）が生じ、ダイナミックレンジが狭くなる等、被制御
信号データの品質が劣化するという問題が生ずる。
タとの乗算により被制御信号データが得られるが、この
被制御信号データのワード長は原信号データのワード長
よりも長くなる。そして、この長い分だけがＤ−Ａ変換
器で切り捨てられてしまうため、丸め誤差（量子化ノイ
ズ）が生じ、ダイナミックレンジが狭くなる等、被制御
信号データの品質が劣化するという問題が生ずる。
ところで、この丸め誤差は平坦な周波数スペクトルの
ランダムノイズであり、これを適当な伝達関数を有する
帰還回路を遠して帰還することにより、その周波数スペ
クトルを整形して、量子化ノイズの影響を小さくする技
術が、例えば、特公昭55−28445号に開示されている。
ランダムノイズであり、これを適当な伝達関数を有する
帰還回路を遠して帰還することにより、その周波数スペ
クトルを整形して、量子化ノイズの影響を小さくする技
術が、例えば、特公昭55−28445号に開示されている。
ところが、このノイズスペクトル整形は、サンプリン
グ周波数に比べて帯域幅が狭い場合に有効であるから、
例えば、サンプリング周波数及び帯域幅がそれぞれfs＝
44.1KH,B＝20KHzのデジタルオーディオ信号に直ちに適
用することができない。
グ周波数に比べて帯域幅が狭い場合に有効であるから、
例えば、サンプリング周波数及び帯域幅がそれぞれfs＝
44.1KH,B＝20KHzのデジタルオーディオ信号に直ちに適
用することができない。
かかる点に鑑み、本発明の目的は、ノイズスペクトル
整形を適用して、所望帯域におけるデータの品質を劣化
させることなく、信号データの音量制御処理を行なうこ
とができるデジタル信号処理回路を提供するところにあ
る。
整形を適用して、所望帯域におけるデータの品質を劣化
させることなく、信号データの音量制御処理を行なうこ
とができるデジタル信号処理回路を提供するところにあ
る。
本発明は、Ｎビットの制御データと、デジタルフィル
タによりｎ倍のオーバーサンプリングを受けたＭビット
の信号データとが供給される乗算器（12）と、この乗算
器のＭ＋Ｎビットの出力データが供給されて下位Ｎビッ
トを切り捨てる量子化手段（15）と、遅延回路（17）及
び加算器（14）を含み、量子化手段により切り捨てられ
たＮビットを帰還する帰還手段とを具備するデジタル信
号処理回路である。
タによりｎ倍のオーバーサンプリングを受けたＭビット
の信号データとが供給される乗算器（12）と、この乗算
器のＭ＋Ｎビットの出力データが供給されて下位Ｎビッ
トを切り捨てる量子化手段（15）と、遅延回路（17）及
び加算器（14）を含み、量子化手段により切り捨てられ
たＮビットを帰還する帰還手段とを具備するデジタル信
号処理回路である。
かかる構成によれば、量子化ノイズの低域成分が低減
され、オーバーサンプリングによるノイズ低減と相俟っ
て、被制御信号データの品質が改善される。
され、オーバーサンプリングによるノイズ低減と相俟っ
て、被制御信号データの品質が改善される。
以下、第１図〜第３図を参照しながら、本発明による
デジタル信号処理回路の一実施例について説明する。
デジタル信号処理回路の一実施例について説明する。
本発明の一実施例の構成を第１図に示す。
第１図において、サンプリング周波数がfsでビット数
がＭ（例えば16）の信号データが入力端子（１）からデ
ジタルフィルタ（２）に供給される。このデジタルフィ
ルタ（２）は信号データの1/fsごとの本来のサンプリン
グの間に（ｎ−１）個のデータを挿入して、みかけのサ
ンプリング周波数をｎ・fsとし、ｎ（例えば４）倍のオ
ーバーサンプリングを行なっている。
がＭ（例えば16）の信号データが入力端子（１）からデ
ジタルフィルタ（２）に供給される。このデジタルフィ
ルタ（２）は信号データの1/fsごとの本来のサンプリン
グの間に（ｎ−１）個のデータを挿入して、みかけのサ
ンプリング周波数をｎ・fsとし、ｎ（例えば４）倍のオ
ーバーサンプリングを行なっている。
（10）はデジタル信号処理回路を全体として示し、デ
ジタルフィルタ（２）の出力が、入力端子（11）を介し
て、乗算器（12）に供給されると共に、制御入力端子
（13）からＮ（例えば10）ビットの係数データが供給さ
れて、乗算器（12）の出力、即ち被制御信号データのワ
ード長はＭ＋Ｎビットとなる。この乗算器（12）の出力
が、加算器（14）を介して、量子化器（15）及び減算器
（16）に共通に供給される。量子化器（15）の量子化ス
テップはＭビットのデータの最下位の桁の大きさに等し
く設定されて、量子化器（15）からワード長がＭビット
の被制御信号データが減算器（16）に供給される。減算
器（16）の出力は量子化器（15）の入力・出力の差、即
ちＮビットの丸め誤差となり、この丸め誤差が、τｓ＝
1/n・fsの遅延時間の遅延回路（シフトレジスタ）（1
7）を経て、加算器（14）に帰還される。
ジタルフィルタ（２）の出力が、入力端子（11）を介し
て、乗算器（12）に供給されると共に、制御入力端子
（13）からＮ（例えば10）ビットの係数データが供給さ
れて、乗算器（12）の出力、即ち被制御信号データのワ
ード長はＭ＋Ｎビットとなる。この乗算器（12）の出力
が、加算器（14）を介して、量子化器（15）及び減算器
（16）に共通に供給される。量子化器（15）の量子化ス
テップはＭビットのデータの最下位の桁の大きさに等し
く設定されて、量子化器（15）からワード長がＭビット
の被制御信号データが減算器（16）に供給される。減算
器（16）の出力は量子化器（15）の入力・出力の差、即
ちＮビットの丸め誤差となり、この丸め誤差が、τｓ＝
1/n・fsの遅延時間の遅延回路（シフトレジスタ）（1
7）を経て、加算器（14）に帰還される。
量子化器（15）からＭビットの被制御信号データが、
出力端子（18）を介して、Ｄ−Ａ変換器（３）に供給さ
れ、このＤ−Ａ変換器（３）から所望レベルのアナログ
信号がアナログ出力端子（４）に導出される。
出力端子（18）を介して、Ｄ−Ａ変換器（３）に供給さ
れ、このＤ−Ａ変換器（３）から所望レベルのアナログ
信号がアナログ出力端子（４）に導出される。
前出の特公昭55−28445号に開示されたように、シフ
トレジスタ（17）がτｓ＝1/n・fsの単位遅延時間を有
する場合、減算器（16）からの量子化ノイズがシフトレ
ジスタ（17）を経て帰還されて、量子化ノイズの周波数
スペクトルは、第２図に実線で示すような部分的正弦波
状に整形される。
トレジスタ（17）がτｓ＝1/n・fsの単位遅延時間を有
する場合、減算器（16）からの量子化ノイズがシフトレ
ジスタ（17）を経て帰還されて、量子化ノイズの周波数
スペクトルは、第２図に実線で示すような部分的正弦波
状に整形される。
単純な量子化ノイズのスペクトルは同図に破線で示す
ように平坦であるから、ノイズスペクトル整形によって
全体のノイズレベルが増加するものの、実線と破線が交
叉するｎ・fs/6以下の周波数帯域では量子化ノイズが大
幅に低減されることが同図から明らかとなる。
ように平坦であるから、ノイズスペクトル整形によって
全体のノイズレベルが増加するものの、実線と破線が交
叉するｎ・fs/6以下の周波数帯域では量子化ノイズが大
幅に低減されることが同図から明らかとなる。
ノイズスペクトル整形による改善量Fshは、信号帯域
幅をＢとして、次の（１）式のように表わされる。
幅をＢとして、次の（１）式のように表わされる。
また、本実施例では、デジタルフィルタ（２）におい
てｎ（例えば４）倍のオーバーサンプリングを受けた信
号データが乗算器（12）に供給されて音量制御処理され
る。
てｎ（例えば４）倍のオーバーサンプリングを受けた信
号データが乗算器（12）に供給されて音量制御処理され
る。
単純なサンプリングの場合には、第３図Ａに示すよう
に、信号帯域Ｂにほぼ等しいfs/2までの周波数範囲に一
定のノイズパワーPNが存在する。
に、信号帯域Ｂにほぼ等しいfs/2までの周波数範囲に一
定のノイズパワーPNが存在する。
これに対して、例えば４倍のオーバーサンプリングの
場合には、同図Ｂに示すように、信号帯域のほぼ４倍の
2fsまでの周波数範囲に一定のノイズパワーPNが存在
し、従って、fs/2までの周波数範囲のノイズパワーは1/
4となる。
場合には、同図Ｂに示すように、信号帯域のほぼ４倍の
2fsまでの周波数範囲に一定のノイズパワーPNが存在
し、従って、fs/2までの周波数範囲のノイズパワーは1/
4となる。
一般に、オーバーサンプリングによるノイズ低減量Fo
は、ｎをオーバーサンプリングの倍数として、次の
（２）式のように表わされる。
は、ｎをオーバーサンプリングの倍数として、次の
（２）式のように表わされる。
Fo＝10log10n（dB） ‥‥‥（２） 本実施例において、信号帯域をＢ＝20kHzとし、サン
プリング周波数をfs＝44.1kHzとして、オーバーサンプ
リングの倍数ｎを変えた場合、ノイズ改善量は次の第１
表のようになる。
プリング周波数をfs＝44.1kHzとして、オーバーサンプ
リングの倍数ｎを変えた場合、ノイズ改善量は次の第１
表のようになる。
例えば、コンパクトディスク再生装置で16ビットのＤ
−Ａ変換器を用いた場合、デジタルフィルタにおいて８
倍のオーバーサンプリングを行なった後に、本実施例に
より22.8dBの音量の絞り込みを行なっても、16ビットの
量子化に対応した６×16＋1.8＝97.8dBの広いダイナミ
ックレンジを確保することができる。
−Ａ変換器を用いた場合、デジタルフィルタにおいて８
倍のオーバーサンプリングを行なった後に、本実施例に
より22.8dBの音量の絞り込みを行なっても、16ビットの
量子化に対応した６×16＋1.8＝97.8dBの広いダイナミ
ックレンジを確保することができる。
なお、本実施例のデジタル信号処理回路をデジタルフ
ィルタと同一のLSIチップに搭載するときは、乗算器（1
2），シフトレジスタ（17）等を共用することができ
て、構成が簡単になる。
ィルタと同一のLSIチップに搭載するときは、乗算器（1
2），シフトレジスタ（17）等を共用することができ
て、構成が簡単になる。
また、上述の実施例では、１次の帰還回路によりノイ
ズスペクトル整形を行なったが、高次の帰還回路を用い
れば、更に大きな改善量が得られる。
ズスペクトル整形を行なったが、高次の帰還回路を用い
れば、更に大きな改善量が得られる。
以上詳述のように、本発明によれば、ｎ倍のオーバー
サンプリングを受けた信号データに制御データを乗算し
て被制御信号データを得ると共に、この被制御信号デー
タの丸め誤差をスペクトル整形するようにしたので、所
望帯域におけるデータの品質を劣化させることなく、信
号データの音量制御処理を行なうことができるデジタル
信号処理回路が得られる。
サンプリングを受けた信号データに制御データを乗算し
て被制御信号データを得ると共に、この被制御信号デー
タの丸め誤差をスペクトル整形するようにしたので、所
望帯域におけるデータの品質を劣化させることなく、信
号データの音量制御処理を行なうことができるデジタル
信号処理回路が得られる。
第１図は本発明によるデジタル信号処理回路の一実施例
の構成を示すブロック図、第２図は本発明の一実施例の
ノイズスペクトル図、第３図は本発明の説明のためのス
ペクトル図である。 （２）はデジタルフィルタ、（12）は乗算器、（15）は
量子化器、（17）は遅延回路（シフトレジスタ）であ
る。
の構成を示すブロック図、第２図は本発明の一実施例の
ノイズスペクトル図、第３図は本発明の説明のためのス
ペクトル図である。 （２）はデジタルフィルタ、（12）は乗算器、（15）は
量子化器、（17）は遅延回路（シフトレジスタ）であ
る。
Claims (1)
- 【請求項１】Ｎビットの制御データと、デジタルフィル
タによりｎ倍のオーバーサンプリングを受けたＭビット
の信号データとが供給される乗算器と、 この乗算器のＭ＋Ｎビットの出力データが供給されて下
位Ｎビットを切り捨てる量子化手段と、 遅延回路及び加算器を含み、上記量子化手段により切り
捨てられたＮビットを帰還する帰還手段とを具備するこ
とを特徴とするデジタル信号処理回路。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62245019A JP2565179B2 (ja) | 1987-09-29 | 1987-09-29 | デジタル信号処理回路 |
| EP19880308642 EP0310274B1 (en) | 1987-09-29 | 1988-09-19 | Digital signal processing apparatus |
| DE19883882320 DE3882320T2 (de) | 1987-09-29 | 1988-09-19 | Digitales signalverarbeitungsgeraet. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62245019A JP2565179B2 (ja) | 1987-09-29 | 1987-09-29 | デジタル信号処理回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6486706A JPS6486706A (en) | 1989-03-31 |
| JP2565179B2 true JP2565179B2 (ja) | 1996-12-18 |
Family
ID=17127367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62245019A Expired - Lifetime JP2565179B2 (ja) | 1987-09-29 | 1987-09-29 | デジタル信号処理回路 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0310274B1 (ja) |
| JP (1) | JP2565179B2 (ja) |
| DE (1) | DE3882320T2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2768006B2 (ja) * | 1990-11-14 | 1998-06-25 | 松下電器産業株式会社 | 光ディスク装置 |
| JPH0923137A (ja) * | 1995-07-10 | 1997-01-21 | Sony Corp | 信号処理装置 |
-
1987
- 1987-09-29 JP JP62245019A patent/JP2565179B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-09-19 EP EP19880308642 patent/EP0310274B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-09-19 DE DE19883882320 patent/DE3882320T2/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3882320D1 (de) | 1993-08-19 |
| EP0310274A2 (en) | 1989-04-05 |
| EP0310274A3 (en) | 1990-08-16 |
| DE3882320T2 (de) | 1993-11-04 |
| JPS6486706A (en) | 1989-03-31 |
| EP0310274B1 (en) | 1993-07-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6340940B1 (en) | Digital to analog conversion circuits and methods utilizing single-bit delta-SIGMA modulators and multiple-bit digital to analog converters | |
| JP3272438B2 (ja) | 信号処理システムおよび処理方法 | |
| US20020173865A1 (en) | Digital audio signal processing | |
| JP3130105B2 (ja) | Ｄ／ａ変換器用シグマ・デルタ変調器 | |
| US6784816B2 (en) | Circuits, systems and methods for volume control in 1-bit digital audio systems | |
| JPH08274646A (ja) | ディジタル信号処理方法及び装置 | |
| KR100514340B1 (ko) | 디지털 데이터 변환 장치 | |
| JPH08330967A (ja) | デルタ・シグマ変調回路 | |
| JP2565179B2 (ja) | デジタル信号処理回路 | |
| JP3334413B2 (ja) | ディジタル信号処理方法及び装置 | |
| EP0185095A1 (en) | Digital signal transmission device | |
| JP2000341129A (ja) | 信号処理装置 | |
| JP4058178B2 (ja) | オーディオ信号処理装置 | |
| JPH09307447A (ja) | 高次δς変調器とδς変調型コンバータ | |
| US7173550B1 (en) | Circuits, systems and methods for volume control in low noise 1-bit digital audio systems | |
| JP2928072B2 (ja) | Ａ／ｄ変換器 | |
| JP2752284B2 (ja) | ビット圧縮回路 | |
| JP2001237708A (ja) | データ処理方式 | |
| JP3339320B2 (ja) | ディジタル信号処理装置 | |
| US5177699A (en) | Analogue-to-digital converter having two decimate filter circuits receiving output of a front end which is bit shifted down in being applied to one of the filter circuits | |
| JP3193499B2 (ja) | 信号処理装置 | |
| EP0398638A2 (en) | Digital-to-analog converter device | |
| CN1149217A (zh) | 信号处理设备 | |
| JP3222611B2 (ja) | 演算器 | |
| JPH04150416A (ja) | ディジタル・アナログ変換器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |