JP2945570B2 - Signal processing device - Google Patents
Signal processing deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、入力されたオーディオ
信号をデルタシグマ変調して、3値ディジタル信号[+
1,0,−1]に変換した後、この信号を制御信号とし
てスピーカのボイスコイルへの定電圧印加条件、すなわ
ち定電圧の極性及びON/OFF条件を設定し、スピー
カシステムにより音響出力を得る信号処理装置に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ternary digital signal [+
[1, 0, -1], this signal is used as a control signal to set the conditions for applying a constant voltage to the voice coil of the speaker, that is, the polarity of the constant voltage and the ON / OFF conditions, and obtain a sound output by the speaker system. The present invention relates to a signal processing device .
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、スピーカを駆動して音響出力すべ
く、入力されたアナログオーディオ信号又はディジタル
オーディオ信号をデルタシグマ変調して3値ディジタル
信号を得る場合、量子化器の量子化閾値の設定は固定で
あった。すなわち、フルスイングのオーディオ信号S
(t)の範囲を[−1<S(t)<1]とし、デルタシ
グマ変調回路中の量子化器に入力される信号をX(t)
とすると、例えば、 X(t)≦−(1/3) の場合、量子化値:「−1」 −(1/3)<X(t)<(1/3)の場合、量子化値:「 0」 (1/3)≦X(t) の場合、量子化値:「+1」 となる。このときの量子化閾値は[−(1/3),(1
/3)]であり、これらの値は入力されるオーディオ信
号の波高値にかかわらず固定されている。2. Description of the Related Art Conventionally, when a ternary digital signal is obtained by delta-sigma modulation of an input analog audio signal or digital audio signal in order to drive a speaker and output sound, setting a quantization threshold of a quantizer. Was fixed. That is, the full swing audio signal S
The range of (t) is [-1 <S (t) <1], and the signal input to the quantizer in the delta-sigma modulation circuit is X (t).
Then, for example, when X (t) ≦ − ()), the quantization value is “−1” − (1 /) <X (t) <(1 /), and the quantization value : “0” (1 /) ≦ X (t), the quantization value is “+1”. The quantization threshold at this time is [-(1/3), (1
/ 3)], and these values are fixed regardless of the peak value of the input audio signal.
【0003】ここで、デルタシグマ変調を行って3値デ
ィジタル信号を生成する場合の一般的な特性として、
「0」に量子化される範囲を広げた場合、すなわち例え
ば上記の条件で量子化閾値を[−(2/3),(2/
3)]とした場合には、波高値の大きなオーディオ信号
が入力された場合でも、デルタシグマ変調による発振が
生じ難い。また、生成された3値信号に含まれる量子化
ノイズのレベル及び高調波歪みの量が増加する。Here, as a general characteristic when a ternary digital signal is generated by performing delta-sigma modulation,
When the range to be quantized to “0” is expanded, that is, for example, the quantization threshold is set to [− (2/3), (2 /
3)], oscillation due to delta-sigma modulation is unlikely to occur even when an audio signal having a large peak value is input. Further, the level of quantization noise and the amount of harmonic distortion included in the generated ternary signal increase.
【0004】「0」に量子化される範囲を狭めた場
合、すなわち例えば上記の条件で量子化閾値を[−(1
/6),(1/6)]とした場合には、波高値の大きな
オーディオ信号が入力された場合でも、デルタシグマ変
調による発振が生じ易い。また、生成された3値信号に
含まれる量子化ノイズのレベルはの場合に比べて減少
する。という傾向がある。When the range to be quantized to "0" is narrowed, that is, for example, the quantization threshold is set to [-(1
/ 6), (1/6)], oscillation due to delta-sigma modulation easily occurs even when an audio signal having a large peak value is input. In addition, the level of the quantization noise included in the generated ternary signal decreases as compared with the case of (1). There is a tendency.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の信号処理装置では、3値ディジタル信号を生成する
場合に上述の傾向があるにもかかわらず、量子化閾値が
固定されているので、発振限界と量子化ノイズのレベル
が固定される。このため、生成された3値ディジタル信
号をローパスフィルタに入力した後に得られるオーディ
オ信号、及び生成された3値ディジタル信号を制御信号
として、スピーカのボイスコイルに印加する電圧をスイ
ッチングすることにより得られる音響信号のダイナミッ
クレンジをさらに拡大することは困難であるという問題
点を有している。However, in the above-mentioned conventional signal processing apparatus , when the ternary digital signal is generated, the quantization threshold is fixed in spite of the above-mentioned tendency, so that the oscillation limit is reduced. And the level of quantization noise are fixed. Therefore, the audio signal obtained after inputting the generated ternary digital signal to the low-pass filter and the generated ternary digital signal as a control signal are obtained by switching the voltage applied to the voice coil of the speaker. There is a problem that it is difficult to further expand the dynamic range of the acoustic signal.
【0006】本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされ
たものであって、その目的は、3値ディジタル信号を生
成する際における量子化閾値を可変とすることにより、
ダイナミックレンジを拡大し、発振現象を回避すると共
に量子化ノイズを低減して、再生音質の向上を図り得る
信号処理装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to make a quantization threshold variable when generating a ternary digital signal.
Expanding the dynamic range, avoiding oscillation phenomena and reducing quantization noise, can improve reproduction sound quality
It is to provide a signal processing device .
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明は、入力されたオーディオ信号
をデルタシグマ変調した後に、3値量子化手段が2つの
量子化閾値を用いて量子化を行うことにより3値ディジ
タル信号を生成すると共に、3値量子化手段により生成
された3値ディジタル信号を、オーディオ信号をデルタ
シグマ変調するときの入力側に負帰還させる信号処理装
置において、入力されたオーディオ信号の波高値を検出
する波高値検出手段と、該波高値検出手段により検出さ
れた波高値情報に基づいて上記3値量子化手段の量子化
閾値を可変する閾値可変手段とを設ける一方、上記閾値
可変手段が、波高値が設定値よりも大きいときに2つの
量子化閾値の間隔を広げ、又波高値が設定値よりも小さ
いときに2つの量子化閾値の間隔を狭めるよう量子化閾
値を可変すると共に、その際に2つの量子化閾値の絶対
値を等しくすることを特徴としている。In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is characterized in that the ternary quantization means comprises two ternary quantization means after delta-sigma modulation of an input audio signal .
A ternary digital signal is generated by performing quantization using a quantization threshold, and generated by ternary quantization means.
Delta-valued audio signal
In a signal processing device for negatively feeding back to an input side at the time of sigma modulation, a peak value detecting means for detecting a peak value of an input audio signal, and the peak value information detected based on the peak value information detected by the peak value detecting means. while providing a threshold varying means for varying the quantization threshold value quantization means, the threshold value
When the peak value is larger than the set value,
Increase the interval of the quantization threshold, and the peak value is smaller than the set value.
Quantization threshold to narrow the interval between two quantization thresholds
Variable and the absolute value of the two quantization thresholds
It is characterized by making the values equal .
【0008】請求項2記載の発明は、請求項1記載の信
号処理装置において、上記3値量子化手段によって生成
された3値ディジタル信号を元のオーディオ信号に復調
するローパスフィルタを設けたことを特徴としている。[0008] The invention according to claim 2 provides the signal according to claim 1.
The signal processing device is characterized in that a low-pass filter for demodulating the ternary digital signal generated by the ternary quantization means into an original audio signal is provided.
【0009】請求項3記載の発明は、請求項1記載の信
号処理装置において、上記3値量子化手段によって生成
された3値ディジタル信号に基づいてスピーカへの印加
電圧をスイッチングして音響信号を得る音響再生手段を
設けたことを特徴としている。[0009] The invention according to claim 3 provides the communication according to claim 1.
The signal processing device is characterized in that a sound reproducing means for obtaining a sound signal by switching a voltage applied to a speaker based on the ternary digital signal generated by the ternary quantization means is provided.
【0010】請求項4記載の発明は、請求項1乃至請求
項3の何れかに記載の信号処理装置において、上記閾値
可変手段は、入力されたオーディオ信号の波高値S
(t)が、−1<S(t)<1の範囲にあるとき、量子
化閾値を、0<〔量子化閾値の絶対値〕<1の範囲で変
化させるように構成したことを特徴としている。[0010] The invention according to claim 4 is the invention according to claims 1 to
Item 3. In the signal processing device according to any one of Items 3, the threshold value varying means includes a peak value S of an input audio signal.
When (t) is in the range of -1 <S (t) <1, the quantization threshold is changed in the range of 0 <[absolute value of quantization threshold] <1. I have.
【0011】[0011]
【作用】上記の構成によれば、入力されたオーディオ信
号の波高値が波高値検出手段によって検出されたとき、
閾値可変手段がその検出された波高値が設定値よりも大
きい場合において3値量子化手段における2つの量子化
閾値の間隔を広げ、又設定値よりも小さい場合において
3値量子化手段における2つの量子化閾値の間隔を狭め
るよう量子化閾値を可変すると共に、その際に2つの量
子化閾値の絶対値を等しくすることにより、入力される
オーディオ信号の波高値が大きい場合でも、3値量子化
手段における「0」の量子化範囲を広げることによって
デルタシグマ変調回路における発振を回避することが可
能となる一方、入力されるオーディオ信号の波高値が小
さい場合は、3値量子化手段における「0」の量子化範
囲を狭めることによって量子化ノイズレベルを低減でき
る。 According to the above arrangement, the input audio signal
When the peak value of the signal is detected by the peak value detecting means,
The threshold changing means determines that the detected peak value is larger than the set value.
Two quantizations in the ternary quantization means in critical cases
If the threshold interval is widened and it is smaller than the set value
Reduce the interval between two quantization thresholds in the ternary quantization means
The quantization threshold is varied so that two quantities
Input by equalizing the absolute value of the child threshold
Ternary quantization even when the peak value of the audio signal is large
By expanding the quantization range of "0" in the means
Oscillation in delta-sigma modulation circuit can be avoided
While the peak value of the input audio signal is small.
In this case, the quantization range of "0" in the ternary quantization means
The quantization noise level can be reduced by reducing the
You.
【0012】[0012]
【0013】したがって、生成された3値ディジタル信
号をローパスフィルタに入力した後に得られるオーディ
オ信号、及び生成された3値ディジタル信号を制御信号
として、スピーカに印加する電圧をスイッチングするこ
とにより得られる音響信号のダイナミックレンジは拡大
されるので、再生音質の向上を図ることができる。特
に、生成された3値ディジタル信号を制御信号としてス
ピーカに印加する電圧をスイッチングすることにより得
られる音響信号は、スイッチング電圧に対するオーディ
オ信号における波高値の割合を大きくとることができる
ため、良好かつ効率の良い音響再生が可能となる。Therefore, an audio signal obtained after inputting the generated ternary digital signal to the low-pass filter and an audio signal obtained by switching the voltage applied to the speaker using the generated ternary digital signal as a control signal. Since the dynamic range of the signal is expanded, the quality of reproduced sound can be improved. In particular, an acoustic signal obtained by switching a voltage applied to a speaker using the generated ternary digital signal as a control signal can have a large ratio of the peak value of the audio signal to the switching voltage, so that good and efficiency can be obtained. Good sound reproduction becomes possible.
【0014】すなわち、3値ディジタル信号を生成する
際における量子化閾値を可変とすることにより、ダイナ
ミックレンジを拡大し、発振現象を回避すると共に量子
化ノイズを低減して、再生音質の向上を図ることができ
る。That is, by making the quantization threshold variable when generating a ternary digital signal, the dynamic range is expanded, the oscillation phenomenon is avoided, the quantization noise is reduced, and the reproduction sound quality is improved. be able to.
【0015】[0015]
【実施例】本発明の一実施例について図1及び図2に基
づいて説明すれば、以下の通りである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【0016】本発明の信号処理装置が適用される本実施
例のスピーカ駆動装置は、図1に示すように、アナログ
オーディオ信号又はディジタルオーディオ信号が入力さ
れる入力端子1を有すると共に、この入力端子1にはデ
ルタシグマ変調回路2が接続されると共に、このデルタ
シグマ変調回路2の出力は、スイッチング回路3を介し
てスイッチング駆動スピーカ4に入力されるようになっ
ている。As shown in FIG. 1, the speaker driving device of the present embodiment to which the signal processing device of the present invention is applied has an input terminal 1 for inputting an analog audio signal or a digital audio signal. 1 is connected to a delta-sigma modulation circuit 2, and the output of the delta-sigma modulation circuit 2 is input to a switching drive speaker 4 via a switching circuit 3.
【0017】上記のデルタシグマ変調回路2には、オー
ディオ信号をデルタシグマ変調するための積分器6…、
乗算器7…、加算器8、及び1クロック遅延器9等が接
続されていると共に、3値ディジタル信号を生成するた
めの3値量子化手段としての量子化器10が設けられて
いる。The delta-sigma modulation circuit 2 includes integrators 6 for performing delta-sigma modulation on the audio signal.
A multiplier 7, an adder 8, a one-clock delay unit 9, and the like are connected, and a quantizer 10 as ternary quantization means for generating a ternary digital signal is provided.
【0018】また、上記入力端子1には、波高値検出回
路5が接続されており、この波高値検出回路5の出力
は、例えばマイコンチップ等からなる閾値可変手段とし
ての閾値可変装置11を介して量子化器10に入力され
るようになっている。A peak value detecting circuit 5 is connected to the input terminal 1, and the output of the peak value detecting circuit 5 is transmitted through a threshold value changing device 11 as a threshold value changing means composed of a microcomputer chip or the like. And input to the quantizer 10.
【0019】すなわち、上記の閾値可変装置11は、波
高値検出回路5による入力されたオーディオ信号の波高
値が設定値よりも大きい場合には、量子化器10におけ
る「0」の量子化範囲を広げる一方、入力されるオーデ
ィオ信号の波高値が設定値よりも小さい場合には、量子
化器10における「0」の量子化範囲を狭めるように量
子化閾値を変化させるようになっている。That is, when the peak value of the audio signal input by the peak value detection circuit 5 is larger than the set value, the threshold value varying device 11 sets the quantization range of “0” in the quantizer 10 to the threshold value. On the other hand, when the peak value of the input audio signal is smaller than the set value, the quantization threshold is changed so as to narrow the quantization range of “0” in the quantizer 10.
【0020】一方、スイッチング回路3は、量子化器1
0の出力が「+1 」の場合にはスイッチング駆動スピー
カ4の図示しないボイスコイルに対し正方向の定電圧を
印加し、量子化器10の出力が「0」の場合にはスイッ
チング駆動スピーカ4のボイスコイルに対し電圧印加を
OFFにし、量子化器10の出力が「−1 」の場合には
スイッチング駆動スピーカ4のボイスコイルに対し、負
方向の定電圧を印加するようになっている。On the other hand, the switching circuit 3 includes the quantizer 1
When the output of 0 is "+1", a constant voltage in the positive direction is applied to a voice coil (not shown) of the switching drive speaker 4, and when the output of the quantizer 10 is "0", the switching drive speaker 4 The voltage application to the voice coil is turned off, and when the output of the quantizer 10 is “−1”, a constant negative voltage is applied to the voice coil of the switching speaker 4.
【0021】上記の構成を有するスピーカ駆動装置の動
作を説明する。まず、入力端子1に入力されたオーディ
オ信号は波高値検出回路5に入力され、この波高値検出
回路5にて入力信号波高値の絶対値が検出される。ただ
し、入力されるオーディオ信号の波高値S(t)は、 −1<S(t)<1 の範囲にあるものとする。The operation of the speaker driving device having the above configuration will be described. First, the audio signal input to the input terminal 1 is input to a peak value detection circuit 5, and the peak value detection circuit 5 detects the absolute value of the input signal peak value. However, the peak value S (t) of the input audio signal is in the range of -1 <S (t) <1.
【0022】一方、デルタシグマ変調回路2に入力され
たオーディオ信号は、多段の積分器6からなる積分ルー
プに導かれた後、加算器8により加算され、次いで、3
値の量子化器10に入力される。この量子化器10で
は、例えば[−(1/3),+(1/3)]のように2
つの量子化閾値の絶対値が等しくなるように設定されて
おり、これら2つの量子化閾値によって量子化器10
は、 加算された結果が2つの量子化閾値より大きい場合、量子化値=「+1」 加算された結果が2つの量子化閾値の間にある場合、量子化値=「0」 加算された結果が2つの量子化閾値より小さい場合、量子化値=「−1」 の3値を出力する。さらに2つの量子化閾値は、閾値可
変装置11によって、 0<〔量子化閾値の絶対値〕<1 の範囲で変化できる構成となっていると共に、閾値可変
装置11は、波高値検出回路3からの波高値情報をもと
に波高値情報が設定値よりも大の場合には、量子化閾値
の絶対値をより大きく設定し、波高値情報が設定値より
も小の場合には量子化閾値の絶対値をより小さく設定す
るように連続的に制御する。On the other hand, the audio signal input to the delta-sigma modulation circuit 2 is guided to an integration loop composed of multi-stage integrators 6 and then added by an adder 8.
The value is input to a quantizer 10. In this quantizer 10, for example, [-(1/3), + (1/3)]
The absolute values of the two quantization thresholds are set to be equal, and the quantizer 10 is determined by these two quantization thresholds.
If the added result is larger than two quantization thresholds, the quantization value = “+ 1”. If the added result is between the two quantization thresholds, the quantization value = “0”. Is smaller than the two quantization thresholds, the quantization value = “− 1” is output. Further, the two quantization thresholds can be changed in the range of 0 <[absolute value of the quantization threshold] <1 by the threshold variable device 11, and the threshold variable device 11 If the crest value information is larger than the set value based on the crest value information, the absolute value of the quantization threshold is set to be larger, and if the crest value information is smaller than the set value, the quantization threshold is set. Is continuously controlled so that the absolute value of is set smaller.
【0023】これを図2(a)(b)(c)に基づいて
詳述する。すなわち、図2(a)に示すように、1kH
zの正弦波が入力された場合に、|量子化閾値|=1/
3のときには、破線で示す位置が発振限界となってお
り、これによって、斜線で示す部分がオーディオ出力信
号の存在範囲となっている。This will be described in detail with reference to FIGS. 2 (a), 2 (b) and 2 (c). That is, as shown in FIG.
When a sine wave of z is input, | quantization threshold | = 1 /
In the case of 3, the position indicated by the broken line is the oscillation limit, and the portion indicated by the diagonal lines is the existence range of the audio output signal.
【0024】いま、この正弦波に対して|量子化閾値|
=2/3とすると、図2(b)に示すように、発振限界
が同図に示す破線の位置まで上昇し、これによって、波
高値も上昇するので、大きな波高値のデルタシグマ変調
が可能となる。但し、この時同時に量子化ノイズレベル
も上昇する。Now, for this sine wave, | quantization threshold |
Assuming that == 2/3, as shown in FIG. 2B, the oscillation limit rises to the position indicated by the broken line in FIG. 2B, and the peak value also rises, so that delta-sigma modulation of a large peak value is possible. Becomes However, at this time, the quantization noise level also increases.
【0025】一方、図2(c)に示すように、上記正弦
波に対して|量子化閾値|=1/6とすると、発振限界
が同図に示す破線の位置まで下降し、これによって、波
高値が下降すると共にこのとき同時に量子化ノイズレベ
ルも下降する。このため、波高値の小さい信号でもデル
タシグマ変調後の再生が可能となる。On the other hand, as shown in FIG. 2 (c), if | quantization threshold | = 1/6 with respect to the sine wave, the oscillation limit is lowered to the position indicated by the broken line in FIG. At the same time as the peak value falls, the quantization noise level also falls. Therefore, it is possible to reproduce even a signal having a small peak value after the delta-sigma modulation.
【0026】このように、入力される波高値に応じて量
子化閾値を変更すると、量子化ノイズのレベルが変化す
るため、デルタシグマ変調により最大の信号と最小の信
号(量子化ノイズに埋もれない最小の信号)との差を従
来より大きくとることができる。したがって、この意味
でダイナミックレンジが拡大することになる。As described above, when the quantization threshold is changed in accordance with the input peak value, the level of the quantization noise changes. Therefore, the maximum signal and the minimum signal (which cannot be buried in the quantization noise) by delta-sigma modulation. (Minimum signal) can be made larger than before. Therefore, the dynamic range is expanded in this sense.
【0027】上述の処理が行われた量子化器10の出力
は、デルタシグマ変調回路2の入力部に1クロック遅延
器9等を介して負帰還されると共に、スイッチング回路
3をコントロールする制御信号として出力される。そし
て、スイッチング回路3は、量子化器10の出力が「+
1 」の場合にはスイッチング駆動スピーカ4に対し正方
向の定電圧を印加し、量子化器10の出力が「+1 」の
場合にはスイッチング駆動スピーカ4に対し電圧印加を
OFFにし、量子化器10の出力が「−1 」の場合には
スイッチング駆動スピーカ4に対し、負方向の定電圧を
印加するように切り換えられる。The output of the quantizer 10 on which the above processing has been performed is negatively fed back to the input section of the delta-sigma modulation circuit 2 via a one-clock delay unit 9 and the like, and a control signal for controlling the switching circuit 3. Is output as Then, the switching circuit 3 sets the output of the quantizer 10 to “+”.
In the case of "1", a constant voltage in the positive direction is applied to the switching drive speaker 4, and when the output of the quantizer 10 is "+1", the voltage application to the switching drive speaker 4 is turned off. When the output of the switch 10 is “−1”, the switching is performed so that a constant negative voltage is applied to the switching drive speaker 4.
【0028】そして、上記のスイッチング電圧がスイッ
チング駆動スピーカ4の図示しないボイスコイルに出力
されることにより音響再生される。The switching voltage is output to a voice coil (not shown) of the switching speaker 4 to reproduce sound.
【0029】このように、本実施例のスピーカ駆動装置
では、波高値検出回路5にて入力されたオーディオ信号
の波高値が検出される。そして、閾値可変装置11は、
波高値検出回路5による入力されたオーディオ信号の波
高値が設定値よりも大きい場合には、量子化器10にお
ける「0」の量子化範囲を広げる一方、入力されるオー
ディオ信号の波高値が設定値よりも小さい場合には、量
子化器10における「0」の量子化範囲を狭めるように
量子化閾値を変化させる。As described above, in the speaker drive device of the present embodiment, the peak value of the input audio signal is detected by the peak value detecting circuit 5. Then, the threshold variable device 11
When the peak value of the audio signal input by the peak value detection circuit 5 is larger than the set value, the quantization range of “0” in the quantizer 10 is expanded, while the peak value of the input audio signal is set. If the value is smaller than the value, the quantization threshold is changed so as to narrow the quantization range of “0” in the quantizer 10.
【0030】この結果、入力されるオーディオ信号の波
高値が大きい場合でも、量子化器10における「0」の
量子化範囲を広げることによりデルタシグマ変調回路2
における発振を回避することが可能となる一方、入力さ
れるオーディオ信号の波高値が小さい場合は、量子化器
10における「0」の量子化範囲を狭めることにより耳
障りな量子化ノイズレベルを低減できる。As a result, even when the peak value of the input audio signal is large, the quantization range of “0” in the quantizer 10 is expanded to thereby increase the delta-sigma modulation circuit 2.
Can be avoided, but when the peak value of the input audio signal is small, the annoying quantization noise level can be reduced by narrowing the quantization range of “0” in the quantizer 10. .
【0031】したがって、生成された3値ディジタル信
号を図示しないローパスフィルタに入力した後に得られ
るオーディオ信号、及び生成された3値ディジタル信号
を制御信号として、スイッチング駆動スピーカ4に印加
する電圧をスイッチングすることにより得られる音響信
号のダイナミックレンジは拡大されるので、スイッチン
グ駆動スピーカ4はダイナミックレンジの広いオーディ
オ再生を実現することができ、再生音質の向上を図るこ
とができる。Therefore, the voltage applied to the switching drive speaker 4 is switched using the audio signal obtained after inputting the generated ternary digital signal to a low-pass filter (not shown) and the generated ternary digital signal as control signals. As a result, the dynamic range of the acoustic signal obtained is expanded, so that the switching drive speaker 4 can realize audio reproduction with a wide dynamic range, and can improve reproduction sound quality.
【0032】すなわち、3値ディジタル信号を生成する
際における量子化閾値を簡単な回路構成によって可変と
することにより、ダイナミックレンジを拡大し、発振現
象を回避すると共に量子化ノイズを低減して、再生音質
の向上を図ることができる。That is, by making the quantization threshold for generating a ternary digital signal variable with a simple circuit configuration, the dynamic range can be expanded, oscillation phenomena can be avoided, and quantization noise can be reduced, and reproduction can be performed. Sound quality can be improved.
【0033】特に、生成された3値ディジタル信号を制
御信号としてスイッチング駆動スピーカ4に印加する電
圧をスイッチングすることにより得られる音響信号は、
スイッチング電圧に対するオーディオ信号における波高
値の割合を大きくとることができるため、良好かつ効率
の良い音響再生が可能となる。例えば、+5V、0V、
−5Vの3値をデルタシグマ変調後の信号で高速スイッ
チングした際、このスイッチング信号から取り出せるオ
ーディオ帯域信号の最大波高値を従来よりも大きくとる
ことができる。すなわち、例えば、スイッチング最大電
位差を10Vとすると従来のオーディオ帯域信号の最大
波高値は4Vppとなるが本実施例では例えば8Vppとな
る。したがって、同じ電源電圧から従来よりも大きな波
高値のオーディオ信号が得られるため、効率の良い音響
再生が可能となる。In particular, the acoustic signal obtained by switching the voltage applied to the switching drive speaker 4 using the generated ternary digital signal as a control signal is:
Since the ratio of the peak value of the audio signal to the switching voltage can be increased, sound reproduction can be performed well and efficiently. For example, + 5V, 0V,
When three values of -5 V are switched at a high speed with a signal after delta-sigma modulation, the maximum peak value of an audio band signal that can be extracted from this switching signal can be made larger than before. That is, for example, if the switching maximum potential difference is 10 V, the maximum peak value of the conventional audio band signal is 4 Vpp, but in the present embodiment, it is 8 Vpp, for example. Therefore, since an audio signal having a higher peak value than that of the related art can be obtained from the same power supply voltage, efficient sound reproduction becomes possible.
【0034】なお、本実施例では、スイッチング駆動ス
ピーカ4に印加する電圧をスイッチングするための制御
信号として、3値ディジタル信号を直接スイッチング回
路3に入力する方法を述べたが、必ずしもこれに限ら
ず、例えば、一般的なローパスフィルタに3値ディジタ
ル信号を入力してオーディオ信号を得る場合でも、同様
の効果が得られる。この場合には、ローパスフィルタの
出力は、増幅アンプを介してスピーカから音響再生され
る。In this embodiment, a method has been described in which a ternary digital signal is directly input to the switching circuit 3 as a control signal for switching the voltage applied to the switching drive speaker 4. However, the present invention is not limited to this. For example, the same effect can be obtained when an audio signal is obtained by inputting a ternary digital signal to a general low-pass filter. In this case, the output of the low-pass filter is acoustically reproduced from the speaker via the amplifier.
【0035】[0035]
【発明の効果】本請求項1に記載の発明の信号処理装置
は、以上のように、入力されたオーディオ信号をデルタ
シグマ変調した後に、3値量子化手段が2つの量子化閾
値を用いて量子化を行うことにより3値ディジタル信号
を生成すると共に、3値量子化手段により生成された3
値ディジタル信号を、オーディオ信号をデルタシグマ変
調するときの入力側に負帰還させる信号処理装置におい
て、入力されたオーディオ信号の波高値を検出する波高
値検出手段と、該波高値検出手段により検出された波高
値情報に基づいて上記3値量子化手段の量子化閾値を可
変する閾値可変手段とを設ける一方、上記閾値可変手段
が、波高値が設定値よりも大きいときに2つの量子化閾
値の間隔を広げ、又波高値が設定値よりも小さいときに
2つの量子化閾値の間隔を狭めるよう量子化閾値を可変
すると共に、その際に2つの量子化閾値の絶対値を等し
くする構成である。As described above, the signal processing device according to the first aspect of the present invention converts an input audio signal into a delta signal.
After the sigma modulation, the ternary quantization means sets two quantization thresholds.
A ternary digital signal is obtained by performing quantization using values.
And the 3 generated by the ternary quantization means.
Value digital signal, audio signal delta-sigma
Signal processing device that provides negative feedback to the input side when tuning
A peak value detecting means for detecting a peak value of an input audio signal; and a threshold value varying means for varying a quantization threshold value of the ternary quantizing means based on the peak value information detected by the peak value detecting means. While the threshold variable means
Are two quantization thresholds when the peak value is greater than the set value.
When the value interval is widened and the peak value is smaller than the set value
Variable quantization threshold to narrow the interval between two quantization thresholds
And at that time, the absolute values of the two quantization thresholds are equal
It is a Kusuru configuration.
【0036】また、請求項2記載の発明は、請求項1記
載の信号処理装置において、上記3値量子化手段によっ
て生成された3値ディジタル信号を元のオーディオ信号
に復調するローパスフィルタを設けた構成である。 The invention according to claim 2 is the same as the invention according to claim 1.
In the signal processing device described above, the ternary quantization means
The ternary digital signal generated by
This is a configuration in which a low-pass filter for demodulating is provided.
【0037】また、請求項3記載の発明は、請求項1記
載の信号処理装置において、上記3値量子化手段によっ
て生成された3値ディジタル信号に基づいてスピーカへ
の印加電圧をスイッチングして音響信号を得る音響再生
手段を設けた構成である。 The invention according to claim 3 is the same as the invention according to claim 1.
In the signal processing device described above, the ternary quantization means
To the speaker based on the ternary digital signal generated by
Reproduction to obtain sound signal by switching applied voltage
This is a configuration in which means are provided.
【0038】また、請求項4記載の発明は、請求項1乃
至請求項3の何れかに記載の信号処理装置において、上
記閾値可変手段は、入力されたオーディオ信号の波高値
S(t)が、−1<S(t)<1の範囲にあるとき、量
子化閾値を、0<〔量子化閾値の絶対値〕<1の範囲で
変化させるように構成したものである。 The invention described in claim 4 is the same as the invention described in claim 1.
4. The signal processing device according to claim 3, wherein
The threshold variable means is used to calculate the peak value of the input audio signal.
When S (t) is in the range of -1 <S (t) <1, the quantity
The quantization threshold in the range of 0 <[absolute value of quantization threshold] <1
It is configured to change.
【0039】これにより、入力されるオーディオ信号の
波高値が大きい場合でも、3値量子化手段における
「0」の量子化範囲を広げることによりデルタシグマ変
調回路における発振を回避することが可能となる一方、
入力されるオーディオ信号の波高値が小さい場合は、3
値量子化手段における「0」の量子化範囲を狭めること
により量子化ノイズレベルを低減できる。Thus, even when the peak value of the input audio signal is large, it is possible to avoid oscillation in the delta-sigma modulation circuit by expanding the quantization range of "0" in the ternary quantization means. on the other hand,
If the peak value of the input audio signal is small, 3
The quantization noise level can be reduced by narrowing the quantization range of "0" in the value quantization means.
【0040】したがって、生成された3値ディジタル信
号をローパスフィルタに入力した後に得られるオーディ
オ信号、及び生成された3値ディジタル信号を制御信号
として、スピーカに印加する電圧をスイッチングするこ
とにより得られる音響信号のダイナミックレンジは拡大
されるので、再生音質の向上を図ることができる。特
に、生成された3値ディジタル信号を制御信号としてス
ピーカに印加する電圧をスイッチングすることにより得
られる音響信号は、スイッチング電圧に対するオーディ
オ信号における波高値の割合を大きくとることができる
ため、良好かつ効率の良い音響再生が可能となる。Therefore, an audio signal obtained by inputting the generated ternary digital signal to the low-pass filter and an acoustic signal obtained by switching the voltage applied to the speaker using the generated ternary digital signal as a control signal. Since the dynamic range of the signal is expanded, the quality of reproduced sound can be improved. In particular, an acoustic signal obtained by switching a voltage applied to a speaker using the generated ternary digital signal as a control signal can have a large ratio of the peak value of the audio signal to the switching voltage, so that good and efficiency can be obtained. Good sound reproduction becomes possible.
【0041】すなわち、3値ディジタル信号を生成する
際における量子化閾値を可変とすることにより、ダイナ
ミックレンジを拡大し、発振現象及び量子化ノイズを低
減して、再生音質の向上を図ることができるという効果
を奏する。That is, by making the quantization threshold variable when generating a ternary digital signal, the dynamic range can be expanded, the oscillation phenomenon and the quantization noise can be reduced, and the reproduced sound quality can be improved. This has the effect.
【図1】本発明の一実施例におけるスピーカ駆動装置の
構成を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a speaker driving device according to an embodiment of the present invention.
【図2】オーディオ出力信号のスペクトルレベルを示す
説明図であり、(a)は|量子化閾値|=1/3の場
合、(b)は|量子化閾値|=2/3の場合、(c)は
|量子化閾値|=1/6の場合を示すものである。FIGS. 2A and 2B are explanatory diagrams showing a spectrum level of an audio output signal. FIG. 2A shows a case where | quantization threshold | = 1/3, FIG. 2B shows a case where | quantization threshold | = 2/3, c) shows the case where | quantization threshold | = 1/6.
2 デルタシグマ変調回路 3 スイッチング回路 4 スイッチング駆動スピーカ(スピーカ) 5 波高値検出回路(波高値検出手段) 10 量子化器(3値量子化手段) 11 閾値可変装置(閾値可変手段) Reference Signs List 2 Delta-sigma modulation circuit 3 Switching circuit 4 Switching drive speaker (speaker) 5 Peak value detection circuit (peak value detection means) 10 Quantizer (ternary quantization means) 11 Threshold variable device (threshold variable means)
Claims (4)
変調した後に、3値量子化手段が2つの量子化閾値を用
いて量子化を行うことにより3値ディジタル信号を生成
すると共に、3値量子化手段により生成された3値ディ
ジタル信号を、オーディオ信号をデルタシグマ変調する
ときの入力側に負帰還させる信号処理装置において、 入力されたオーディオ信号の波高値を検出する波高値検
出手段と、 該波高値検出手段により検出された波高値情報に基づい
て上記3値量子化手段の量子化閾値を可変する閾値可変
手段とを設ける一方、 上記閾値可変手段は、波高値が設定値よりも大きいとき
に2つの量子化閾値の間隔を広げ、又波高値が設定値よ
りも小さいときに2つの量子化閾値の間隔を狭めるよう
量子化閾値を可変すると共に、その際に2つの量子化閾
値の絶対値を等しくする ことを特徴とする信号処理装
置。1. A ternary quantizer uses two quantization thresholds after delta-sigma modulation of an input audio signal .
To generate a ternary digital signal by performing quantization, and the ternary digital signal generated by the ternary quantization means.
Digital signal, delta-sigma modulation of audio signal
A signal processing device for providing a negative feedback to the input side at the time, a peak value detecting means for detecting a peak value of the input audio signal, and the ternary quantization based on the peak value information detected by the peak value detecting means. A threshold variable means for varying a quantization threshold of the means, while the threshold variable means is provided when the peak value is larger than a set value.
Widen the interval between the two quantization thresholds and make the peak value
To narrow the interval between two quantization thresholds when
The quantization threshold is varied, and two quantization thresholds are used.
A signal processing device for making the absolute values of the values equal .
値ディジタル信号を元のオーディオ信号に復調するロー
パスフィルタを設けたことを特徴とする請求項1記載の
信号処理装置。2. The three-value quantization means according to claim 2, wherein
2. The signal processing apparatus according to claim 1, further comprising a low-pass filter for demodulating the value digital signal into an original audio signal.
値ディジタル信号に基づいてスピーカへの印加電圧をス
イッチングして音響信号を得る音響再生手段を設けたこ
とを特徴とする請求項1記載の信号処理装置。3. The three-valued quantizer generated by the ternary quantizer.
2. The signal processing apparatus according to claim 1, further comprising: a sound reproducing unit that switches an applied voltage to the speaker based on the digital value signal to obtain a sound signal.
オ信号の波高値S(t)が、 −1<S(t)<1 の範囲にあるとき、量子化閾値を、 0<〔量子化閾値の絶対値〕<1 の範囲で変化させるように構成したことを特徴とする請
求項1乃至請求項3の何れかに記載の信号処理装置。4. The threshold changing means sets a quantization threshold to 0 <[quantization when a peak value S (t) of an input audio signal is in a range of -1 <S (t) <1. 4. The signal processing apparatus according to claim 1, wherein the absolute value of the threshold value is changed within a range of <1.
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