JP3201059B2 - ディジタルオーディオ信号処理装置及びディジタルネットワーク装置 - Google Patents

ディジタルオーディオ信号処理装置及びディジタルネットワーク装置

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JP3201059B2
JP3201059B2 JP5970393A JP5970393A JP3201059B2 JP 3201059 B2 JP3201059 B2 JP 3201059B2 JP 5970393 A JP5970393 A JP 5970393A JP 5970393 A JP5970393 A JP 5970393A JP 3201059 B2 JP3201059 B2 JP 3201059B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、マルチウェイスピー
カを使用して音声再生を行うのに用いられるディジタル
オーディオ信号処理装置及びディジタルネットワーク装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】ウーファー、ツィータ等の複数のスピー
カを使用して音声再生を行う場合に、クロスオーバーネ
ットワーク回路が必要になる。クロスオーバーネットワ
ーク回路は、入力オーディオ信号から各スピーカの特性
に応じた帯域の信号を取り出すための複数のフィルタか
ら構成されている。このようなクロスオーバーネットワ
ーク回路において、ディジタルフィルタを使用したディ
ジタルクロスオーバーネットワーク回路が知られてい
る。
【0003】図8は、従来のディジタルクロスオーバー
ネットワーク回路の一例を示すものである。図8におい
て、入力端子51A、51Bからの左右のアナログオー
ディオ信号は、A/Dコンバータ52に供給される。A
/Dコンバータ52により、アナログオーディオ信号が
ディジタルオーディオ信号に変換される。この時のサン
プリング周波数はFs、ビット数はkである。
【0004】A/Dコンバータ52の出力は、ネットワ
ーク回路53に供給される。ネットワーク回路53は、
ディジタルディレイ回路54A〜54D、ディジタルフ
ィルタ55A〜55D、丸め回路56A〜56Dから構
成される。
【0005】A/Dコンバータ52の出力は、左右のデ
ィジタルオーディオ信号に分離され、左側のディジタル
オーディオ信号がディジタルディレイ回路54A及び5
4Bに供給され、右側のディジタルオーディオ信号がデ
ィジタルディレイ回路54C及び54Dに供給される。
ディジタルディレイ回路54A及び54B、54C及び
54Dは、各スピーカユニット60A及び60B、60
及び60間の時間軸補正を行うものである。
【0006】左チャンネルにおいては、ディジタルディ
レイ回路54Aの出力がディジタルハイパスフィルタ5
5Aに供給され、ディジタルディレイ回路54Bの出力
がディジタルローパスフィルタ55Bに供給される。右
チャンネルにおいては、ディジタルディレイ回路54C
の出力がディジタルハイパスフィルタ55Cに供給さ
れ、ディジタルディレイ回路54Dの出力がディジタル
ローパスフィルタ55Dに供給される。
【0007】ディジタルハイパスフィルタ55Aで、ツ
ィータのスピーカユニット60A用にフィルタリング処
理がなされ、左チャンネルのオーディオ信号中の高域成
分が取り出される。ディジタルローパスフィルタ55B
で、ウーファーのスピーカユニット60B用のフィルタ
リング処理がなされ、左チャンネルのオーディオ信号中
の低域成分が取り出される。ディジタルハイパスフィル
タ55Cで、ツィータのスピーカユニット60C用にフ
ィルタリング処理がなされ、右チャンネルのオーディオ
信号中の高域成分が取り出される。ディジタルローパス
フィルタ55Dで、ウーファーのスピーカユニット60
D用のフィルタリング処理がなされ、右チャンネルのオ
ーディオ信号中の低域成分が取り出される。なお、ディ
ジタルフィルタ55A〜55Dは、サンプリング周波数
Fsで動作しており、その出力ビット数はmビットであ
る。
【0008】ディジタルハイパスフィルタ55Aの出力
が丸め回路56Aに供給され、ディジタルローパスフィ
ルタ55Bの出力が丸め回路56Bに供給される。ディ
ジタルハイパスフィルタ55Cの出力が丸め回路56C
に供給され、ディジタルローパスフィルタ55Dの出力
が丸め回路56Dに供給される。
【0009】丸め回路56Aの出力がD/Aコンバータ
58Aに供給され、丸め回路56Bの出力がD/Aコン
バータ58Bに供給される。丸め回路56Cの出力がD
/Aコンバータ58Cに供給され、丸め回路56Dの出
力がD/Aコンバータ58Dに供給される。
【0010】D/Aコンバータ58A〜58Dは、サン
プリング周波数Fsで動作しており、その入力ビット数
は、nビットである。これに対して、ディジタルフィル
タ55A〜55Dの出力ビット数は、フィルタリング処
理により増加するため、mビット(m>n)となる。D
/Aコンバータ58A〜58Dの入力ビット数nはディ
ジタルフィルタ55A〜55Dの出力ビット数mより少
なくなるため、丸め回路56A〜56Dにより、mビッ
トからnビットへの丸め処理が行われる。
【0011】D/Aコンバータ58A及び58Bの出力
は、アンプ59A及び59Bを介して、ツィータのスピ
ーカユニット60A及びウーファーのスピーカユニット
60Bに供給される。D/Aコンバータ58C及び58
Dの出力は、アンプ59C及び59Dを介して、ツィー
タのスピーカユニット60C及びウーファーのスピーカ
ユニット60Dに供給される。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来のディジタ
ルクロスオーバーネットワーク53においては、D/A
コンバータ58A〜58Dの入力ビット数nはディジタ
ルフィルタ55A〜55Dの出力ビット数mより少ない
ため、丸め回路56A〜56Dが必要になる。しかしな
がら、このような丸め回路56A〜56Dで単純に丸め
処理を行うと、再量子化雑音が生じるという問題があ
る。
【0013】なお、通常、D/Aコンバータ58A〜5
8Dは外付けであり、その入力ビット数やサンプリング
周波数が規定されている。このため、従来のオーバーサ
ンプリング技術を用いることが困難である。
【0014】したがって、この発明の目的は、丸め処理
による再量子化雑音を低減できるディジタル信号処理装
置及びディジタルネットワーク装置を提供することにあ
る。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、ディジタ
ルローパスフィルタでサンプリング周波数Fsのディジ
タルオーディオ信号からその低域成分を取り出し、ディ
ジタルローパスィルタの出力をノイズシェーピング回路
に供給し、ノイズシェーピング回路からサンプリング周
波数Fsでディジタルオーディオ信号を出力するように
したことを特徴とするディジタルオーディオ信号処理装
置である。
【0016】この発明は、ディジタルオーディオ信号か
ら複数帯域の信号を取り出すための複数帯域のディジタ
ルフィルタを設け、ディジタルフィルタの出力をアナロ
グオーディオ信号に変換し、各スピーカユニットに供給
するようにしたディジタルネットワーク装置において、
複数帯域のディジタルフィルタのうち、低域を取り出す
ディジタルフィルタに対して、ノイズシェーピング回路
を設けるようにしたことを特徴とするディジタルネット
ワーク装置である。
【0017】
【作用】mビットのディジタルローパスフィルタ5B及
び5Dの出力を、入力ビット数がnビットのD/Aコン
バータ8B及び8D(m>n)に与える際に、ディジタ
ルローパスフィルタ5B及び5Dの出力に対して、ノイ
ズシェーピング回路7A及び7Bが設けられる。このノ
イズシェーピング回路7A及び7Bにより、再量子雑音
がウーファー10B及び10Dの再生帯域外にシフトさ
れ、通過帯域の再量子化雑音が低減される。
【0018】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。図1は、この発明の一実施例を示すも
のである。図1において、入力端子1A、1Bからの左
右のアナログオーディオ信号は、A/Dコンバータ2に
供給される。A/Dコンバータ2により、アナログオー
ディオ信号がディジタルオーディオ信号に変換される。
この時のサンプリング周波数はFs、ビット数はkであ
る。
【0019】A/Dコンバータ2の出力は、ネットワー
ク回路3に供給される。ネットワーク回路3は、ディジ
タルディレイ回路4A〜4D、ディジタルフィルタ5A
〜5D、丸め回路6A及び6B、ノイズシェーピング回
路7A及び7Bから構成される。
【0020】A/Dコンバータ2の出力は、左右のディ
ジタルオーディオ信号に分離され、左側のディジタルオ
ーディオ信号がディレイ回路4A及び4Bに供給され、
右側のディジタルオーディオ信号がディジタルディレイ
回路4C及び4Dに供給される。ディジタルディレイ回
路4A及び4B、4C及び4Dは、各スピーカユニット
10A及び10B、10C及び10D間の時間軸補正を
行うものである。
【0021】左チャンネルにおいては、ディジタルディ
レイ回路4Aの出力がディジタルハイパスフィルタ5A
に供給され、ディジタルディレイ回路4Bの出力がディ
ジタルローパスフィルタ5Bに供給される。右チャンネ
ルにおいては、ディジタルディレイ回路4Cの出力がデ
ィジタルハイパスフィルタ5Cに供給され、ディジタル
ディレイ回路4Dの出力がディジタルローパスフィルタ
5Dに供給される。
【0022】ディジタルハイパスフィルタ5Aで、ツィ
ータのスピーカユニット10A用にフィルタリング処理
がなされ、左チャンネルのオーディオ信号中の高域成分
が取り出される。ディジタルローパスフィルタ5Bで、
ウーファーのスピーカユニット10B用のフィルタリン
グ処理がなされ、左チャンネルのオーディオ信号中の低
域成分が取り出される。ディジタルハイパスフィルタ5
Cで、ツィータのスピーカユニット10C用にフィルタ
リング処理がなされ、右チャンネルのオーディオ信号中
の高域成分が取り出される。ディジタルローパスフィル
タ5Dで、ウーファーのスピーカユニット10D用のフ
ィルタリング処理がなされ、右チャンネルのオーディオ
信号中の低域成分が取り出される。なお、ディジタルフ
ィルタ5A〜5Dは、サンプリング周波数Fsで動作し
ており、その出力ビット数はmビットである。
【0023】ディジタルハイパスフィルタ5Aの出力が
丸め回路6Aに供給され、ディジタルローパスフィルタ
5Bの出力がノイズシェーピング回路7Aに供給され
る。ディジタルハイパスフィルタ5Cの出力が丸め回路
6Bに供給され、ディジタルローパスフィルタ5Dの出
力がノイズシェーピング回路7Bに供給される。
【0024】丸め回路6Aの出力がD/Aコンバータ8
Aに供給され、ノイズシェーピング回路7Aの出力がD
/Aコンバータ8Bに供給される。丸め回路6Bの出力
がD/Aコンバータ8Cに供給され、ノイズシェーピン
グ回路7Bの出力がD/Aコンバータ8Dに供給され
る。
【0025】D/Aコンバータ8A〜8Dは、サンプリ
ング周波数Fsで動作しており、その入力ビット数は、
nビットである。これに対して、ディジタルフィルタ5
A〜5Dの出力ビット数はmビットであり、D/Aコン
バータ8A〜8Dの入力ビット数nはディジタルフィル
タ5A〜5Dの出力ビット数mより少ない。そこで、丸
め回路6A及び6Bにより、mビットからnビットへの
丸め処理が行われる。また、ノイズシェーピング回路7
A及び7Bは、1次のノイズシェーピング回路であり、
mビットからnビットへの変換処理での再量子化雑音を
減少させている。
【0026】D/Aコンバータ8A及び8Bの出力は、
アンプ9A及び9Bを介して、ツィータのスピーカユニ
ット10A及びウーファーのスピーカユニット10Bに
供給される。D/Aコンバータ8C及び8Dの出力は、
アンプ9C及び9Dを介して、ツィータのスピーカユニ
ット10C及びウーファーのスピーカユニット10Dに
供給される。
【0027】図2は、ノイズシェーピング回路7A及び
7Bの一例を示すものである。図2において、入力端子
21にディジタルオーディオ信号が供給される。このデ
ィジタルオーディオ信号が加算回路22に供給される。
加算回路22の出力が量子化回路23に供給されると共
に、減算回路24に供給される。量子化回路23の出力
が出力端子25から出力されると共に、減算回路24に
供給される。減算回路24の出力が遅延回路26を介し
て、加算回路22に供給される。
【0028】このようなノイズシェーピング回路7A及
び7Bでは、入力信号をx、出力信号をyとし、量子化
回路23による量子化誤差をNとすると、伝達関数は、 y=x+(1−Z-1)・N となり、量子化誤差を帯域外にシフトさせることができ
る。
【0029】図3は、サンプリング周波数Fsが(Fs
=44.1kHz)の場合の出力yにおける量子化雑音
の特性を示すものである。図3において、横軸は周波数
を示し、縦軸はレベルを示す。図3に示すように、この
ようなノイズシェーピング回路を用いると、量子化雑音
が高域にシフトされ、約7kHz以上では量子化雑音が
増加している。しかしながら、一般的にウーファーの周
波数特性は7kHzで既に減衰しており、約7kHz以
上で増加した雑音は、ウーファーのスピーカユニット1
0B、10Dでは再生されない。一方、一般的なウーフ
ァーの再生帯域である1kHz以下では、量子化雑音が
大幅に減少している。
【0030】このように、ノイズシェーピング回路を設
けると、再量子化雑音が高域にシフトするため、特に、
ウーファーのスピーカユニットに対する経路には、ノイ
ズシェーピング回路が有効である。
【0031】図4は、カットオフ周波数800Hzのロ
ーパスフィルタで、単純に丸め処理だけを行ったもので
ある。図5は、この特性を振幅0dBを中心として拡大
したものである。図5に示すように、単純に丸め処理を
行うと、リップルが生じていることがわかる。
【0032】これに対して、図6は1次ノイズシェーピ
ングを行った場合の特性であり、図7はこの特性を振幅
0dBを中心として拡大したものである。図7に示すよ
うに、1次ノイズシェーピング回路により、リップ
減少されていることがわかる。
【0033】
【発明の効果】この発明によれば、mビットのディジタ
ルローパスフィルタ5B及び5Dの出力を、入力ビット
nビットのD/Aコンバータ8B及び8D(m>n)
に与える際に、ディジタルローパスフィルタ5B及び5
Dの出力に対して、ノイズシェーピング回路7A及び7
Bが設けられる。このノイズシェーピング7A及び7B
により、再量子雑音がウーファー10B、10Dの再
生帯域外にシフトされ、通過帯域の再量子化雑音が低減
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例のブロック図である。
【図2】この発明の一実施例におけるノイズシェーピン
グ回路の一例のブロック図である。
【図3】この発明の一実施例の説明に用いる周波数特性
図である。
【図4】この発明の一実施例の説明に用いる周波数特性
図である。
【図5】この発明の一実施例の説明に用いる周波数特性
図である。
【図6】この発明の一実施例の説明に用いる周波数特性
図である。
【図7】この発明の一実施例の説明に用いる周波数特性
図である。
【図8】従来のディジタルクロスオーバーネットワーク
のブロック図である。
【符号の説明】
2 A/Dコンバータ 3 ネットワーク回路 5A〜5D ディジタルフィルタ 6A,6D 丸め回路 7A,7B ノイズシェーピング回路 8A〜8D D/Aコンバータ 10A,10C ツィータ 10B,10D ウーファー

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力ディジタルオーディオ信号からその
    低域成分を取り出すディジタルローパスフィルタと、上記入力ディジタルオーディオ信号からその高域成分を
    取り出すディジタルハイスフィルタと、 上記ディジタルローパスフィルタの出力に対してノイズ
    シェーピングを行い、第1の出力ディジタルオーディオ
    信号を出力するノイズシェーピング回路上記ディジタルハイパスフィルタの出力に対して丸め処
    理を行い、第2の出力ディジタルオーディオ信号を出力
    する丸め回路 とを備えることを特徴とするディジタルネ
    ットワーク装置。
  2. 【請求項2】 上記ディジタルローパスフィルタの出力
    ビット数(m)は、上記ノイズシェーピング回路の出力
    ビット数(n)よりも大きい(m>n)ことを特徴とす
    請求項1に記載のディジタルネットワーク装置。
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