JP2643349B2 - Audio signal playback device - Google Patents

Audio signal playback device

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JP2643349B2
JP2643349B2 JP21963188A JP21963188A JP2643349B2 JP 2643349 B2 JP2643349 B2 JP 2643349B2 JP 21963188 A JP21963188 A JP 21963188A JP 21963188 A JP21963188 A JP 21963188A JP 2643349 B2 JP2643349 B2 JP 2643349B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 ディジタルオーディオ信号の再生装置に関し、従来の
アナログLPレコードの持つ音の良さの本質を解明して取
り入れた再生装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a reproducing apparatus for digital audio signals, and relates to a reproducing apparatus which clarifies and incorporates the essence of good sound of a conventional analog LP record.

〔発明の概要〕 ディジタルオーディオ再生装置の再生音と比較したア
ナログLPレコード再生音の良さの本質が約20KHz以上の
音の存在にあることを発見してディジタルオーディオ信
号再生装置に応用したもので、D/A変換後のアナログオ
ーディオ信号のカットオフ周波数を越える周波数成分を
有する高域音信号を発生して、前記アナログオーディオ
信号に重畳することを特徴とするディジタルオーディオ
信号再生装置。
[Summary of the Invention] It was discovered that the essence of the goodness of the analog LP record reproduction sound compared to the reproduction sound of the digital audio reproduction device is in the presence of a sound of about 20 KHz or more and applied to a digital audio signal reproduction device, A digital audio signal reproducing apparatus, wherein a high-frequency sound signal having a frequency component exceeding a cutoff frequency of a D / A converted analog audio signal is generated and superimposed on the analog audio signal.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

人間の可聴周波数の上限は耳の良いと言われる人でも
約20KHzであると言われており、ディジタルオーディオ
信号は約20KHz(場合によっては約15KHz)が折り返し歪
なくディジタル信号化及びアナログ復号化出来るように
作られる。例えば、ディジタルオーディオディスクでは
約20KHz以上を低域通路ろ波器(ローパスフィルタ)で
除去して44.1KHzのサンプリング周波数で標本化して
後、アナログ・ディジタル(A/D)変換し、再生時には
ディジタル・アナログ(D/A)変換後に、混変調によっ
て約20KHz以下の音がにごるのを防ぐため約20KHz以上を
除去してアナログのオーディオ信号を取り出している。
また、ディジタルオーディオテープレコーダー(DAT)
やNHK衛星放送テレビのBモードステレオでは48KHzをサ
ンプリング周波数としている。詳しくは、従来技術の記
録系ブロック図を第6図に、従来技術の再生系ブロック
図を第7図に、従来技術のブロック図におけるスペクト
ラム分布を第8図に示す。
The upper limit of human audible frequency is said to be about 20KHz even for people who have good ears, and about 20KHz (in some cases, about 15KHz) digital audio signals can be converted to digital signals and analog decoded without aliasing. Made like For example, in a digital audio disc, about 20 kHz or more is removed by a low-pass filter (low-pass filter), sampled at a sampling frequency of 44.1 kHz, and then converted to analog / digital (A / D). After analog (D / A) conversion, about 20KHz or more is removed to prevent the sound below about 20KHz from being blurred due to cross modulation, and an analog audio signal is taken out.
Digital audio tape recorder (DAT)
48KHz is used as the sampling frequency in the B-mode stereo of NHK satellite broadcasting television. Specifically, FIG. 6 shows a block diagram of a conventional recording system, FIG. 7 shows a block diagram of a conventional reproducing system, and FIG. 8 shows a spectrum distribution in the block diagram of the conventional technology.

これらのディジタルオーディオ技術によって従来のア
ナログLPレコード等の技術では到底得られなかった高い
信号対雑音比(S/N比)と広いダイナミックレンジが得
られるようになり、一般に高音質のオーディオ装置とし
て急速に普及した。
With these digital audio technologies, a high signal-to-noise ratio (S / N ratio) and a wide dynamic range, which could not be obtained with conventional analog LP recording technology, can be obtained. Popularized.

しかるに、一部のオーディオマニアや音楽関係者など
音にこだわる人達(マニア層)からは、従来のアナログ
LPレコードの方が音が良いという評価が少なからずされ
ている。S/Nが悪くダイナミックレンジの狭い(物理的
特性の劣る)LPレコードの方が良い音に感じる(快適さ
がある)と指摘される原因は何か、その対策は何かとい
うことが研究されている。その代表的な知見として次の
3つが知られている。
However, some audio enthusiasts and music professionals who are obsessed with sound (the enthusiasts) will find that traditional analog
LP records have received a good reputation for better sound. What is the cause of the fact that LP records with poor S / N and a narrow dynamic range (poor physical characteristics) feel better (comfortable), and what are the countermeasures? ing. The following three are known as typical findings.

第1の知見は、A/D、D/A変換時の精度が完全でないた
め特に微小な音に対してA/D、D/A変換時に歪が生じると
いう考え方で、第2の知見は、例えA/D、D/A変換器の精
度が十分高くても、量子化雑音が発生し、その量子化雑
音によって特に入力レベルの低い信号に対して入力信号
レベルと相関の強い歪が発生するという考え方である。
The first finding is that the accuracy at the time of A / D and D / A conversion is not perfect, so that particularly small sounds will be distorted at the time of A / D and D / A conversion. Even if the accuracy of the A / D and D / A converters is sufficiently high, quantization noise is generated, and the quantization noise causes distortion having a strong correlation with the input signal level, especially for a signal having a low input level. This is the idea.

しかし、第1及び第2の知見はディジタルオーディオ
技術の改善提案ではあるが、40〜50dBもS/Nやダイナミ
ックレンジが劣ってもなおアナログが良いという説明に
はほど遠い。
However, although the first and second findings are proposals for improvement of digital audio technology, it is far from an explanation that analog is still good even if the S / N and dynamic range are as poor as 40 to 50 dB.

第3の知見は、約20KHz以上の高域音についても実は
人間は感じることが出来、アナログLPレコードにはそれ
が含まれるがディジタルオーディオには含まれないとい
う考え方である。
The third finding is that humans can actually sense high-frequency sounds of about 20 KHz or more, and analog LP records include them but digital audio does not.

第3の知見に関しては、ディジタルオーディオの信号
フォーマットが種々定められて普及した今日、アナログ
LPレコードを美しく再生しようとする以上の積極的な対
策は取られていないと思われる。
Regarding the third finding, today, when the signal format of digital audio is variously defined and spread,
It seems that no proactive measures have been taken beyond trying to play LP records beautifully.

ここで第3の知見に関して深く追求するため、さらに
詳細な従来の研究成果を引用する。いずれも筑波大学の
大橋力氏らによる研究である。第1の引用文献(日本音
響学会聴覚研究会資料H−84−42、1984年10月22日)に
よれば、高域制限による音質変化の検知状態を調べた結
果、定常音に対しては確かに20KHzが検知上限とするの
は妥当であるが、非定常に対しては民族音楽経験者は26
KHz以上の音を検知することが出来、美しく快適な音質
に感じられると報告されている(音楽経歴のない被験者
群は26KHz以上が含まれても検知していない)。第2の
引用文献(日本音響学会聴覚研究会資料H−85−22、19
85年6月25日)によれば、声明、合唱において単唱では
発生しない高域音が復唱によって(斉唱であっても)発
生し、その周波数スペクトラムはフルスケール50KHzの
目盛一杯まで示されている。またガムラン音楽では100K
Hzを越えるスペクトラムが示されている。そしてこのよ
うな高域成分の存在とその活用に関して経験的かつかな
り意図的に追求されてきたという可能性を否定すること
は難しいと結ばれている。
Here, in order to deeply pursue the third finding, more detailed conventional research results are cited. All are studies by Tsukuba University Riki Ohashi et al. According to the first cited document (Acoustic Society of Japan, H-84-42, October 22, 1984), the state of detection of a change in sound quality due to high-frequency limitation was examined. Certainly, it is reasonable to set the upper limit of detection to 20 KHz.
It has been reported that sounds above KHz can be detected, and the sound quality is beautiful and comfortable. (Subjects with no music history have not detected any sound above 26KHz.) Second cited reference (Acoustic Society of Japan, H-85-22, 19
According to the statement on June 25, 1985), high-frequency sounds not produced by single singing in statements and chorus were generated by repetition (even in singing), and their frequency spectrum was shown to the full scale of 50 KHz full scale. I have. 100K for Gamelan music
The spectrum above Hz is shown. It has been concluded that it is difficult to deny the possibility that such high-frequency components have been pursued empirically and fairly intentionally with respect to their use and their utilization.

第3の引用文献(日本経済新聞1988年3月23日夕刊、
アーバン・ナウ欄)にはアナログLPレコードから良い音
を再生することにこだわるオーディオ評論家のグループ
の紹介とともに、大橋力氏らによる26KHz以上の高周波
成分の有無による音質の違いの比較と、「音の高周波成
分が直接脳に刺激を与え、ドーパミンのような心地よさ
を感じさせる物質の分泌を促している」という仮説とが
紹介されている。
Third citation (Nihon Keizai Shimbun, March 23, 1988, evening edition,
In the Urban Now section), along with an introduction of a group of audio critics who are particular about playing good sound from analog LP records, Riki Ohashi and his colleagues compared the differences in sound quality with and without high frequency components above 26KHz, High-frequency components directly stimulate the brain to stimulate the secretion of comforting substances such as dopamine. "

これらの引用文献を参考にディジタルオーディオ信号
のサンプリング周波数を引上げて従来人間には聴こえな
いと考えられている周波数まで記録再生可能な周波数帯
域を広げることは、経済的負担も大きく世の中の支持を
得られないと思われる。
Referring to these cited references, raising the sampling frequency of digital audio signals to expand the frequency band that can be recorded and played back to frequencies that are conventionally considered inaudible to humans is economically burdensome and has gained public support. I don't think you can.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

従来技術で述べた第3の知見に基づき、約20KHz以上
の高域音を含んでアナログLPレコードを上回る快適な音
質で再生出来るディジタルオーディオ信号再生装置を従
来のディジタルオーディオ信号ファーマットを変えずに
得ることを課題とする。
Based on the third knowledge described in the prior art, a digital audio signal reproducing device capable of reproducing with a sound quality more comfortable than an analog LP record including a high frequency sound of about 20 KHz or more without changing the conventional digital audio signal format. The challenge is to obtain.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明においては、ディジタルオーディオ信号を対応
のアナログオーディオ信号に変換するためのD/A変換手
段を備えるオーディオ信号再生装置において、前記D/A
変換手段から出力されるアナログオーディオ信号のカッ
トオフ周波数を越える周波数成分を有する高域音信号を
発生するための高域音信号発生手段と、前記D/A変換手
段から出力されるアナログオーディオ信号に前記高域音
信号発生手段から出力される高域音信号とを重畳するた
めの信号重畳手段とを備えることを特徴とするオーディ
オ信号再生装置とする。
According to the present invention, in the audio signal reproducing apparatus provided with a D / A conversion means for converting a digital audio signal into a corresponding analog audio signal, the D / A
High-frequency sound signal generating means for generating a high-frequency sound signal having a frequency component exceeding the cutoff frequency of the analog audio signal output from the converting means, and an analog audio signal output from the D / A converting means. An audio signal reproducing device comprising: a signal superimposing unit for superimposing a high-frequency sound signal output from the high-frequency sound signal generating unit.

さらに、前記D/A変換手段にはオーバサンプリング処
理されたディジタルオーディオ信号を供給してもよく、
それに加えて前記信号重畳手段から出力される信号に対
して折り返しノイズを防止するためのフィルタ手段を設
けた構成としてもよい。いずれの場合も前記アナログオ
ーディオ信号のカットオフ周波数を越える高域音に対し
て高域音の周波数帯域、レベル、波形、ビブラートなど
及び/又はそれらのゆらぎ量を調節及び/又は制御出来
る構成とすれば、なお一層好適な再生装置とすることが
出来る。
Further, the D / A conversion means may be supplied with an oversampled digital audio signal,
In addition, a configuration may be adopted in which filter means for preventing aliasing noise from being output from the signal superimposing means is provided. In any case, for a high frequency sound exceeding the cutoff frequency of the analog audio signal, the frequency band, level, waveform, vibrato, etc. of the high frequency sound and / or the fluctuation amount thereof can be adjusted and / or controlled. If this is the case, an even more suitable reproducing apparatus can be obtained.

〔作用〕[Action]

本発明にあたって、本発明者は1つの発見をしてい
る。即ち、高域音特に26KHz以上の音が存在することに
よって快適に聴こえる原因は、楽音でなくとも(即ち雑
音であっても)その周波数帯の音が音楽とともに存在す
ること自体にあるという発見である。
In the present invention, the inventor has made one discovery. In other words, the reason that high-frequency sounds, especially sounds with a frequency of 26 KHz or more, can be heard comfortably is due to the fact that the sound of the frequency band exists together with the music even if it is not a musical sound (that is, even if it is noise). is there.

この発見は、以下の状況証拠によって自然法則にかな
うことが証明される。
This finding proves to be a natural rule with the following circumstantial evidence.

アナログLPレコードのようにS/Nの悪いダイナミック
レンジの狭い音は一般に不自然で聞きづらい音であり、
微弱な高域成分などは含んでいても雑音にマスクされて
しまって聞きとれないことが多い。それにもかかわらず
快適な聴こえ方がするのは雑音の存在そのものに快適さ
の原因があると推定される。
A sound with a poor S / N and a narrow dynamic range like an analog LP record is generally unnatural and hard to hear,
Even if a weak high-frequency component is included, it is often masked by noise and cannot be heard. Nevertheless, it is presumed that comfortable hearing is caused by the presence of noise itself.

第2の引用文献によれば約26KHzを越える楽音は白色
雑音に近いスペクトルで音楽等に応じたゆらぎをもって
存在していることがわかる。
According to the second cited document, it is understood that the musical tone exceeding about 26 KHz exists in a spectrum close to white noise with a fluctuation corresponding to music or the like.

第1乃至第3の引用文献が示唆するところによれば、
約20KHz以上の高域音は耳から音が聴こえるのとは必ず
しも同じでないメカニズムで実際に人が感じることが出
来ることが推定される。従って、まず、音楽と一緒に高
域音が存在すること自体が快適さを感じるための必要条
件であると考えられる。
According to the first to third references,
It is presumed that humans can actually sense high-frequency sounds of about 20 KHz or more by a mechanism that is not necessarily the same as the sound that can be heard from the ears. Therefore, first, the existence of the high-frequency sound together with the music is considered to be a necessary condition for feeling comfort.

本発明では、かかる発見の応用として前記の手段を用
いている。従って、ディジタルオーディオ信号には本来
約20KHz以上の高域音を除去してあるにもかかわらず、
再生装置において約20KHz以上の高域音を付加すること
によって、はじめから約20KHz以上の信号が除去されて
いなかったかのような快適な音楽の再生をすることが出
来る。
In the present invention, the above means is used as an application of such discovery. Therefore, despite the fact that high-frequency sounds of about 20 KHz or higher were originally removed from digital audio signals,
By adding a high-frequency sound of about 20 KHz or more in the playback device, it is possible to reproduce comfortable music as if the signal of about 20 KHz or more had not been removed from the beginning.

〔実施例〕〔Example〕

まず本発明の第1の実施例のディジタルオーディオ信
号再生装置について第1図に示すブロック図に従って説
明する。第7図の従来例の再生系ブロック図に比べて、
高域音信号発生手段として高域音信号発生回路18がラ
インアンプ17のプリアンプ17Aとパワーアンプ17Bとの間
に信号重畳手段を介して挿入されていることが異なっ
ている。
First, a digital audio signal reproducing apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the block diagram shown in FIG. Compared with the conventional reproduction system block diagram of FIG.
The difference is that the high-frequency sound signal generating circuit 18 is inserted between the preamplifier 17A and the power amplifier 17B of the line amplifier 17 via the signal superimposing means 3 as the high-frequency sound signal generating means 2 .

高域音信号発生回路18は必ず備えていなければならな
い高域音信号発振器(発振器)18Aと、聴取者の好みを
付加して一層快適な再生音を得るための諸回路とから構
成される。前記発振器18Aは約20KHz以上の音信号を発振
する1ケ又は複数の発振回路からなるように構成されて
もよいし、クロックジェネレータ18の出力を分周及び合
成するように構成してもよく、白色雑音化するための関
数発生器も合わせて備えてもよい。また、発振器18Aに
は発振周波数・発振波形調節回路(OSC調節回路)18Bを
接続して、発振器18Aの発振周波数及び発振波形を外部
から調節可能にすると、聴取者の好みによる選択範囲が
広がる。例えば、発振器18AをVCA(Voltage Controled
Amplifier)を用いて構成し、OSC調節回路18Bを制御電
圧発生器を含んで構成することが出来る。
The high-frequency sound signal generation circuit 18 includes a high-frequency sound signal oscillator (oscillator) 18A which must be provided, and various circuits for adding a listener's preference and obtaining a more comfortable reproduced sound. The oscillator 18A may be configured to include one or a plurality of oscillation circuits that oscillate a sound signal of about 20 KHz or more, or may be configured to divide and synthesize the output of the clock generator 18, A function generator for making white noise may also be provided. When an oscillation frequency / oscillation waveform adjustment circuit (OSC adjustment circuit) 18B is connected to the oscillator 18A so that the oscillation frequency and oscillation waveform of the oscillator 18A can be adjusted from the outside, the selection range according to the listener's preference is expanded. For example, the oscillator 18A is connected to a VCA (Voltage Controled
Amplifier), and the OSC adjustment circuit 18B can be configured to include a control voltage generator.

本実施例の高域音信号発生回路18にはさらに、約20KH
z以上の任意の帯域の通路周波数帯域と各帯域ごとの通
過レベルを調節出来る帯域フィルタ群を通すことも通さ
ないことも出来るように構成している。さらにレベル調
節回路18Dにおいて高域音信号レベルを調節してパワー
アンプ17Bにスイッチaを介して接続(信号重畳手段
)している。
The high-frequency sound signal generation circuit 18 of this embodiment further has a
It is configured such that it can pass or not pass through a band frequency filter group that can adjust a pass frequency band of an arbitrary band of z or more and a pass level of each band. Further, the level of the high-frequency sound signal is adjusted by the level adjusting circuit 18D and connected to the power amplifier 17B via the switch a (signal superimposing means).
3 ) Yes.

さらに、ゆらぎ関数発生回路18Eを備え、その出力に
よってレベル調節回路18Dの増幅率を制御して振幅ゆら
ぎを高域音信号に付加することが出来、帯域フィルタ群
18Cの通帯周波数帯域を制御して、帯域ゆらぎを高域音
信号に付加することが出来、発振器18Aの発振回路を制
御して周波数ゆらぎ(ビブラート)を付加することが出
来る構成としている。そして、スイッチa〜hによって
それぞれ任意に断続可能としており、発振器18Aとスイ
ッチa以外の回路18B〜18Eは必ずしも備えていなくても
本質的機能には支障ないが、回路18B〜18Eの一部又は全
部を備えることにより、聴取者にとって一層快適な調節
/制御が出来る再生装置が得られる。
Furthermore, a fluctuation function generation circuit 18E is provided, and the output of the circuit 18E controls the amplification factor of the level adjustment circuit 18D so that amplitude fluctuation can be added to the high-frequency sound signal.
The configuration is such that the band fluctuation can be added to the high-frequency sound signal by controlling the band frequency band of 18C, and the frequency fluctuation (vibrato) can be added by controlling the oscillation circuit of the oscillator 18A. The switches a to h can be arbitrarily intermittently connected, and the circuits 18B to 18E other than the oscillator 18A and the switch a do not necessarily have the essential functions. Providing everything provides a playback device that can be adjusted / controlled more comfortably for the listener.

ここでゆらぎ関数発生回路18Eを、自然音や胎内音で
知られる1/fゆらぎ(fは周波数)を発生してもよい
し、プリアンプ17Aから20KHz以下の信号を受けて、20KH
z以下の信号のある帯域(例えば3KHz〜20KHz)の信号レ
ベルに応じたゆらぎ関数を発生させることにより音楽に
合わせてゆらぎ制御出来るようにしてもよい。後者の場
合、記録系でカットされ含んでいない約20KHz以上の音
楽信号を本実施例の再生装置で擬似的に復元することも
出来る。
Here, the fluctuation function generating circuit 18E may generate a 1 / f fluctuation (f is a frequency) known as a natural sound or an intrauterine sound, or may receive a signal of 20KHz or less from the preamplifier 17A and generate a 20KH
By generating a fluctuation function according to the signal level of a certain band (for example, 3 KHz to 20 KHz) of the signal of z or less, the fluctuation may be controlled in accordance with the music. In the latter case, a music signal of about 20 KHz or more that is not included and cut by the recording system can be restored in a pseudo manner by the reproducing apparatus of the present embodiment.

なお、第1の実施例において、高域音信号発生回路18
の出力をパワーアンプ17Bに入力することによってアナ
ログオーディオ信号に高域音信号を重畳(信号重畳手段
)しているが、20KHz以下のアナログオーディオ信号
との混変調の発生機会を減らすためには、なるべくスピ
ーカ等の電気音響変換装置に近い増幅段に入力すること
が望ましい。
In the first embodiment, the high-frequency sound signal generation circuit 18
The high-frequency sound signal is superimposed on the analog audio signal by inputting the output of
3 ) However, in order to reduce the chance of occurrence of intermodulation with an analog audio signal of 20 KHz or less, it is desirable to input the signal to an amplification stage such as a speaker that is as close as possible to an electroacoustic transducer.

次に、本発明の第2の実施例について第2図a)ブロ
ック図、b)スペクトラム例をもとに説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described based on FIG. 2 a) a block diagram and b) an example of a spectrum.

第2の実施例においては、第1の実施例に比べてオー
バサンプリング手段をD/A変換手段を前に設けて、
オーバサンプリング処理されたディジタル信号をD/A変
換手段に入力していることが異なっている。それにと
もない、信号重畳手段 3をフィルタ手段(ローパスフ
ィルタ16)の前に設けることが出来ることも第1の実施
例と異なっている。
 In the second embodiment, compared to the first embodiment,
Basampling means4To D / A conversion means1In front of
Convert the oversampled digital signal to D / A
Exchange means1What you are typing is different. And
No signal superposition means 3. Filter means5(Low pass
Filter 16) can also be provided before the first implementation
It is different from the example.

オーバサンプリング手段は、サンプリング周波数fs
の2倍以上の周波数(例えば2fs)にサンプリング周波
数を変更するためのオーバサンプリング回路14Aからな
っている。例えば、fs=44.1KHzでサンプリングされた
ディジタルオーディオ信号を2fs=88.2KHzでオーバサン
プリングすると第2図b)のスペクトラム例に示すよう
に、サンプリングによって追加された高調波成分の周波
数帯域が2fsを中心とする高い周波数帯域に移動する。
The oversampling means 4 has a sampling frequency f s
Twice or more frequency (e.g. 2f s) consist oversampling circuit 14A for changing the sampling frequency. For example, when a digital audio signal sampled at f s = 44.1 KHz is oversampled at 2f s = 88.2 KHz, the frequency band of the harmonic component added by sampling becomes 2f as shown in the spectrum example of FIG. Move to a higher frequency band around s .

それにより、ローパスフィルタ16のカットオフ周波数
を高くしても折り返し歪みを生じなくすることが出来、
アナログオーディオ信号の上限と、ローパスフィルタ16
の通過周波数上限との間に空いた帯域が発生する。この
帯域に前記高域音信号の挿入することにより、前記高調
波成分との混変調を引き起こす心配はなく、必要ならア
ナログオーディオ信号との間に空き周波数帯域を設け
て、アナログオーディオ信号と高域音信号とを重畳する
ことが出来る。従って、信号重畳手段はパワーアンプ
17Bの近傍にある必要がなく、第2の実施例のように構
成することが出来る。
Thereby, even if the cutoff frequency of the low-pass filter 16 is increased, aliasing distortion can be prevented, and
Upper limit of analog audio signal and low pass filter 16
A vacant band is generated between the band and the upper limit of the pass frequency. By inserting the high-frequency sound signal into this band, there is no fear of causing cross-modulation with the harmonic components, and if necessary, an empty frequency band is provided between the analog audio signal and the analog audio signal and the high-frequency sound signal. A sound signal can be superimposed. Therefore, the signal superimposing means 3 is a power amplifier.
It is not necessary to be in the vicinity of 17B, and can be configured as in the second embodiment.

なお、第2図b)においては説明の便宜のため実際の
アナログオーディオ信号とその高調波成分のかわりに理
想的なフィルタで模式化した原信号とその高調波成分と
を示している。
FIG. 2 (b) shows the original signal and its harmonic components schematically represented by an ideal filter instead of the actual analog audio signal and its harmonic components for convenience of explanation.

従来、一般に理想的な特性のフィルタは得がたく、デ
ィジタルオーディオ信号再生装置においても、例えば4f
s、例えば8fsのオーバサンプリングすることにより、ア
ナログフィルタのカットオフ特性のなだらかなことによ
る欠点を回避したり、ディジタルフィルタを構成してフ
ィルタ特性も改善する例がみられるが、本発明の第2実
施例はこれらの技術との整合性が良くシンプルな構成と
することが出来る。
Conventionally, it is generally difficult to obtain a filter having ideal characteristics.
There is an example in which the oversampling of s , for example, 8 fs , avoids the drawbacks due to the gradual cut-off characteristics of the analog filter, and improves the filter characteristics by configuring a digital filter. The two embodiments have a good consistency with these techniques and can be a simple configuration.

次に本発明の第3の実施例について第3図a)ブロッ
ク図、b)スペクトラム例(高域信号重畳前)、c)ス
ペクトラム例(高域信号重畳後)をもとに説明する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described based on FIG. 3 a) a block diagram, b) an example of a spectrum (before superimposing a high frequency signal), and c) an example of a spectrum (after superimposing a high frequency signal).

第3の実施例は、第2の実施例に比べて、信号重畳手
の位置がフィルタ手段(ローパスフィルタ16)の
後に設けてあることが異なっている。第3の実施例にお
いて、ローパスフィルタ16のカットオフ周波数は、従来
例と同様に約20KHz程度とすることも出来るが、第3図
b)に示すように高域音信号に対しても折り返し歪みが
生じない範囲で高く設定することが出来る。
The third embodiment is different from the second embodiment in that the position of the signal superimposing means 3 is provided after the filter means 5 (low-pass filter 16). In the third embodiment, the cutoff frequency of the low-pass filter 16 can be set to about 20 KHz as in the conventional example. However, as shown in FIG. Can be set as high as possible within a range in which no problem occurs.

これにより、第2の実施例の場合も第3の実施例の場
合もローパスフィルタ16のカットオフ周波数を同じにす
ることが出来、オーバサンプリング回路14A、D/A変換回
路14B、アパーチャ回路15、ローパスフィルタ16などの
集積回路設計を総合的にかつ従来技術との整合性を持た
せて任意に行うことも可能となる。
Thus, the cutoff frequency of the low-pass filter 16 can be the same in both the second embodiment and the third embodiment, and the oversampling circuit 14A, the D / A conversion circuit 14B, the aperture circuit 15, The integrated circuit such as the low-pass filter 16 can be arbitrarily designed comprehensively and with consistency with the conventional technology.

次に、第4の実施例について、第4図に示すブロック
図をもとに説明する。第4の実施例においては、第7図
の従来技術に比べて高域音信号発生手段Aとして、ハ
イパスフィルタ19、サンプリング周波数除去トラップ2
0、トーンコントロールアンプ21、パワーアンプ22、ス
イッチg、信号重畳手段Aとして線形加算器24が追加
されている。
Next, a fourth embodiment will be described with reference to the block diagram shown in FIG. In the fourth embodiment, as high range signal generator 2 A as compared to prior art FIG. 7, the high-pass filter 19, the sampling frequency rejection trap 2
0, tone control amplifier 21, a power amplifier 22, a linear adder 24 is added as a switch g, signal superimposing means 3 A.

第4の実施例においては再生された信号を、従来ロー
パスフィルタで除去していた約20KHz以上についても除
去せずに再生することによって、サンプリング周波数の
上下各約20KHzにわたって分布する高調波成分を高域音
信号としてスピーカ等の電気音響変換器から音響振動と
して取り出そうとしている。これによって第1の実施例
における高域音信号発生回路18を設けずに、前記高調波
成分を高域音信号として用いることにより同様の目的を
達成しようとしている。しかるに、ローパスフィルタ16
を設けずにアパーチャ回路15の出力を直接ラインアンプ
17へ接続すると、約20KHz以下の帯域に約20KHz以上の高
調波成分との混変調による音のにごりが発生するため、
その防止対策を講じている。まず、約20KHz以上は別ル
ートのアンプで再生し、約20KHz以下との混変調を防い
でいる。さらに、高調波成分のパワースペクトルの中心
であるサンプリング周波数をトラップ20で除去すること
によって高調波成分のスペクトラム分布を略平坦化し、
自然の音楽スペクトラムに近づけた高域音信号を得ると
ともに線形加算器24及び電気音響変換器での混変調発生
を防止している。さらにトーンコントロールアンプ21で
聴取者の好みに合わせた信号レベル、周波数特性等の調
節を可能としている。
In the fourth embodiment, the reproduced signal is reproduced without removing about 20 KHz or more, which has been conventionally removed by the low-pass filter, so that harmonic components distributed over the upper and lower sampling frequencies of about 20 KHz can be increased. Attempts are to be taken as acoustic vibration from an electroacoustic transducer such as a speaker as a range sound signal. Thus, the same purpose is intended to be achieved by using the harmonic component as a high-frequency sound signal without providing the high-frequency sound signal generation circuit 18 in the first embodiment. However, the low-pass filter 16
Output of the aperture circuit 15 directly to a line amplifier
When connected to 17, the sound will be blurred due to intermodulation with harmonic components of about 20 KHz or more in the band of about 20 KHz or less,
We take preventive measures. First of all, about 20KHz or more is reproduced by the amplifier of another route, and cross-modulation with about 20KHz or less is prevented. Furthermore, by removing the sampling frequency, which is the center of the power spectrum of the harmonic component, by the trap 20, the spectrum distribution of the harmonic component is substantially flattened,
A high-frequency sound signal close to the natural music spectrum is obtained, and the occurrence of cross-modulation in the linear adder 24 and the electroacoustic transducer is prevented. Further, the tone control amplifier 21 can adjust a signal level, a frequency characteristic, and the like according to a listener's preference.

なお、前記高調波成分はもともと音楽等のオーディオ
信号を標本化するときに発生したものであるから、それ
から取り出した高域音信号は、音楽等に応じたゆらぎを
もっている。
Since the harmonic component is originally generated when sampling an audio signal of music or the like, the high-frequency sound signal extracted therefrom has a fluctuation corresponding to the music or the like.

なお、パワーアンプ22の出力を高調波成分から取り出
した高域音専用のスピーカに接続することも出来るが、
第4実施例では線形加算器24(信号重畳手段A)によ
って約20KHz以下のオーディオ信号と重畳してから出力
して一般のスピーカシステムに接続出来るようにしてい
る。線形加算器24は、約20KHz以下の信号と約20KHz以上
の高域音信号との混変調を防ぐため非線形回路を極力通
さない構成が望まれる。例えば、ラインアンプ17の出力
とパワーアンプ22の出力とを単純に並列接続したり抵抗
ネットワークで混合することが出来る。あるいは、パワ
ーアンプ22の出力をラインアンプ17の出力段トランジス
タの電源ラインに重畳させることが出来る。
In addition, it is possible to connect the output of the power amplifier 22 to a speaker dedicated to high-frequency sounds extracted from harmonic components,
In the fourth embodiment it is to be able to connect the output from the superimposed about 20KHz or less of the audio signal by a linear adder 24 (signal superimposing means 3 A) generally of the speaker system. The linear adder 24 is desired to have a configuration in which a nonlinear circuit is not passed as much as possible in order to prevent intermodulation between a signal of about 20 KHz or less and a high-frequency sound signal of about 20 KHz or more. For example, the output of the line amplifier 17 and the output of the power amplifier 22 can be simply connected in parallel or mixed by a resistor network. Alternatively, the output of the power amplifier 22 can be superimposed on the power supply line of the output transistor of the line amplifier 17.

次に第5実施例について、第5図のブロック図に基づ
いて説明する。第5の実施例は第4の実施例と同じ考え
方に基づくものであるが、簡易化のために高域音信号と
して使用する約20KHz以上の高調波成分も約20KHz以下の
信号と同じラインアンプ17へ通せるように、混変調防止
対策を施したものである。第1トラップ24はサンプリン
グ周波数のトラップで第4実施例のトラップ20と同じ目
的で設けたもので、トラップ20と同じ構成でよい。第2
トラップ25は、約20KHz以下の信号と約20KHz以上の高域
音信号との間に明白な空白範囲を設けることによって折
り返し歪による周波数重なりを再生系においても念のた
め除去する構成とし、ラインアンプ17等での約20KHz以
下信号と約20KHz以上の高域音信号との混変調のにごり
発生を防ぐことを目的としている。
Next, a fifth embodiment will be described with reference to the block diagram of FIG. The fifth embodiment is based on the same concept as the fourth embodiment. However, for the sake of simplicity, the harmonic components of about 20 KHz or more used as high-frequency sound signals have the same line amplifier as the signals of about 20 KHz or less. In order to allow the signal to pass through 17, a cross-modulation prevention measure has been taken. The first trap 24 is a sampling frequency trap provided for the same purpose as the trap 20 of the fourth embodiment, and may have the same configuration as the trap 20. Second
The trap 25 has a configuration that eliminates the frequency overlap due to aliasing in the reproduction system by just providing a clear blank range between the signal of about 20 KHz or less and the high frequency sound signal of about 20 KHz or more, and the line amplifier. It is intended to prevent the occurrence of cross modulation of a signal of about 20 KHz or less at 17 mag and a high-frequency sound signal of about 20 KHz or more.

その結果、例えば21KHzから25KHzは含まず、例えば4
4.1KHzのサンプリング周波数を除去した高調波成分を高
域音信号として含むオーディオ信号がラインアンプ17か
ら出力される。
As a result, for example, 21 KHz to 25 KHz are not included, for example, 4 KHz
An audio signal including a harmonic component from which the sampling frequency of 4.1 KHz has been removed as a high-frequency sound signal is output from the line amplifier 17.

これらの実施例はディジタル変換されたオーディオ信
号の再生に注目して説明してきたが、テレビジョン信号
のPCM音声放送の受信などにも適用出来ることはもちろ
んであり、音声帯域制限が約20KHzでなく約15KHzに制限
された放送や録音の再生にも効果がある。
Although these embodiments have been described focusing on the reproduction of digitally converted audio signals, it is needless to say that the present invention can be applied to the reception of PCM audio broadcasting of television signals, and the audio band limit is not about 20 KHz. It is also effective for broadcasting and recording playback limited to about 15KHz.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明の実施により、新規に発見した自然法則の応用
としてD/A変換手段から出力されるアナログオーディオ
信号のカットオフ周波数を越える高域音信号が重畳され
たオーディオ信号が再生出来るディジタルオーディオ信
号再生装置が得られる。該装置は聴取者の好みにより約
20KHz以上の高域音信号の特性を調節可能で、高域音は
音楽に応じたゆらぎをもたせることも可能な装置とする
ことが出来る。
According to the present invention, a digital audio signal reproduction that can reproduce an audio signal on which a high-frequency sound signal exceeding a cutoff frequency of an analog audio signal output from a D / A conversion means is superimposed as an application of a newly discovered law of nature. A device is obtained. The device is approximately
The device can adjust the characteristics of the high-frequency sound signal of 20KHz or higher, and can make the high-frequency sound fluctuate according to the music.

この結果、ディジタルオーディオ信号には本来約20KH
z以上の高域音を除去してあるにもかかわらず、約20KHz
以上の信号が除去されていなかったかのような快適な音
楽等の再生をすることが出来、従来のアナログLPレコー
ドを越えた、人(マニア層)の感性を満足させるディジ
タルオーディオ信号再生装置が得られる。
As a result, the digital audio signal is originally about 20KH
About 20KHz despite removing high frequencies above z
A digital audio signal reproducing apparatus that can reproduce comfortable music and the like as if the above-mentioned signals have not been removed and that satisfies the sensibility of a person (mania layer) beyond the conventional analog LP record can be obtained. .

しかも、本発明はすでに普及してしまっているディジ
タルオーディオの信号フォーマットに手を加えずに再生
装置のみに本発明の手段を付加することで実施出来る。
Moreover, the present invention can be implemented by adding the means of the present invention only to a reproducing apparatus without changing the signal format of digital audio which has already become widespread.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の第1の実施例のブロック図、第2図は
本発明の第2の実施例を示すa)ブロック図、b)スペ
クトラム例である。第3図は本発明の第3の実施例を示
すa)ブロック図、b)スペクトラム例、c)スペクト
ラム例である。第4図は本発明の第4の実施例のブロッ
ク図、第5図は本発明の第5の実施例のブロック図であ
る。第6図は従来技術の記録系ブロック図、第7図は従
来技術の再生系ブロック図、第8図は従来技術のブロッ
ク図におけるスペクトラム分布を示す。 ……D/A変換手段A、B……高域音信号発生手段A、B……信号重畳手段 ……オーバサンプリング手段 ……フィルタ手段 14A……オーバサンプリング回路 14、14B……D/A変換器 16……ローパスフィルタ 17……ラインアンプ 17A……プリアンプ 17B……パワーアンプ 18……高域音信号発生回路 18A……高域音信号発振器
FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an a) block diagram and b) an example of a spectrum showing a second embodiment of the present invention. FIG. 3 shows a) block diagram, b) an example of a spectrum, and c) an example of a spectrum showing a third embodiment of the present invention. FIG. 4 is a block diagram of a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a block diagram of a fifth embodiment of the present invention. FIG. 6 is a block diagram of a conventional recording system, FIG. 7 is a block diagram of a reproducing system of the prior art, and FIG. 8 shows a spectrum distribution in the block diagram of the prior art. 1 ...... D / A converter 2, 2 A, 2 B ...... high range sound signal generation means 3, 3 A, 3 B ...... signal superimposing means 4 ...... oversampling means 5 ...... filtering means 14A ...... over Sampling circuits 14, 14B D / A converter 16 Low-pass filter 17 Line amplifier 17A Preamplifier 17B Power amplifier 18 High-frequency sound signal generation circuit 18A High-frequency sound signal oscillator

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ディジタルオーディオ信号を対応のアナロ
グオーディオ信号に変換するためのD/A変換手段を備え
るオーディオ信号再生装置において、 前記D/A変換手段から出力されるアナログオーディオ信
号のカットオフ周波数を越える周波数成分を有する高域
音信号を発生するための高域音信号発生手段と、 前記D/A変換手段から出力されるアナログオーディオ信
号に前記高域音信号発生手段から出力される高域音信号
とを重畳するための信号重畳手段とを備えることを特徴
とするオーディオ信号再生装置。
1. An audio signal reproducing apparatus comprising a D / A converter for converting a digital audio signal into a corresponding analog audio signal, wherein a cutoff frequency of the analog audio signal output from the D / A converter is High-frequency sound signal generation means for generating a high-frequency sound signal having a frequency component exceeding the high-frequency sound signal output from the high-frequency sound signal generation means to an analog audio signal output from the D / A conversion means An audio signal reproducing device, comprising: signal superimposing means for superimposing a signal.
【請求項2】前記D/A変換手段にはオーバサンプリング
処理されたディジタルオーディオ信号が供給されること
を特徴とする請求項1のオーディオ信号再生装置。
2. The audio signal reproducing apparatus according to claim 1, wherein an oversampling digital audio signal is supplied to said D / A conversion means.
【請求項3】前記D/A変換手段にはオーバサンプリング
処理されたディジタルオーディオ信号が供給されると共
に、 前記信号重畳手段から出力される信号に対して折り返し
ノイズを防止するためのフィルタ手段が設けられること
を特徴とする請求項1のオーディオ信号再生装置。
3. The D / A conversion means is supplied with an oversampled digital audio signal, and is provided with a filter means for preventing aliasing of a signal output from the signal superposition means. The audio signal reproducing device according to claim 1, wherein the audio signal is reproduced.
【請求項4】前記高域音信号のレベル及び/又は周波数
成分及び/又はそれらのゆらぎ量を調節及び/又は制御
出来るようにしたことを特徴とする請求項1又は請求項
2又は請求項3のオーディオ信号再生装置。
4. The apparatus according to claim 1, wherein a level and / or a frequency component of said high frequency sound signal and / or a fluctuation amount thereof can be adjusted and / or controlled. Audio signal playback device.
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