JP3272438B2 - Signal processing system and processing method - Google Patents

Signal processing system and processing method

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JP3272438B2
JP3272438B2 JP01481693A JP1481693A JP3272438B2 JP 3272438 B2 JP3272438 B2 JP 3272438B2 JP 01481693 A JP01481693 A JP 01481693A JP 1481693 A JP1481693 A JP 1481693A JP 3272438 B2 JP3272438 B2 JP 3272438B2
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芳男 山崎
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  • Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は音声・画像信号等の信号
処理技術に係り、より詳細には人間の聴覚等を考慮した
量子化雑音のスペクトル制御を用いた信号の符号化・複
号化等の信号処理及びその応用に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a signal processing technique for audio and video signals, and more particularly to coding and decoding of signals using spectral control of quantization noise in consideration of human hearing and the like. Etc. and its applications.

【0002】[0002]

【従来の技術】ディジタル信号処理において、量子化雑
音をいかに制御、軽減するかは高忠実度再生を行うため
の本質的課題である。一般に、量子化ステップが十分に
多いか、あるいは的確なディザが重畳・減算されている
場合には、量子化雑音は入力信号と無相関な白色性の雑
音となる。この場合、標本化周波数の1/2の帯域にお
ける量子化雑音の電力は量子化ステップをΔとすると、
Δ2 /12となる。従って、標本化周波数を高くすれば
信号帯域内の量子化雑音を相対的に減少させることがで
き、理論上は1ビット量子化で100dB以上のダイナ
ミックレンジを確保することも可能である。しかし、現
実には標本化周波数が数GHzにもなるため、現実には
ハードウエア化が困難である。そこで、量子化雑音の分
布を高域に集中させることにより現実的な標本化周波数
で十分なダイナミックレンジを確保する試みがなされて
いる。
2. Description of the Related Art In digital signal processing, how to control and reduce quantization noise is an essential issue for performing high-fidelity reproduction. In general, when the number of quantization steps is sufficiently large or when accurate dither is superimposed / subtracted, the quantization noise becomes white noise uncorrelated with the input signal. In this case, the power of the quantization noise in the band of 1/2 of the sampling frequency is given by
A Δ 2/12. Therefore, if the sampling frequency is increased, the quantization noise in the signal band can be relatively reduced, and a dynamic range of 100 dB or more can be theoretically secured by 1-bit quantization. However, since the sampling frequency is actually several GHz, it is actually difficult to implement hardware. Therefore, attempts have been made to secure a sufficient dynamic range at a realistic sampling frequency by concentrating the distribution of quantization noise in a high frequency range.

【0003】図26に、各種のA/D・D/A変換方式
を、図27にその周波数スペクトルを示す。図26(a)
は最も基本的なPCM伝送・処理方法である。図26
(b) は、オーバーサンプリング方式と呼ばれる手法で、
通常より高い周波数で標本化し、帯域制限を兼ねたディ
ジタルローパスフィルタで間引き処理を行うことにより
通常のディジタル信号との整合を図っている。
FIG. 26 shows various A / D / D / A conversion methods, and FIG. 27 shows a frequency spectrum thereof. FIG. 26 (a)
Is the most basic PCM transmission and processing method. FIG.
(b) is a method called oversampling method.
Sampling is performed at a frequency higher than usual, and thinning is performed by a digital low-pass filter that also serves as a band limit, thereby achieving matching with ordinary digital signals.

【0004】図22(c) は量子化器を帰還ループ内に設
けることにより量子化雑音に高域上がりの微分特性を与
えるΣΔ変調とよばれる方式である。図28に1〜3次
のΣΔ変調の構成を示す。図28において、量子化器に
より入力信号とは無相関の量子化雑音Nq が発生するも
のと仮定すると、n次のΣΔ変調の出力は、 Y=X+(1−z-1n ・Nq となり、出力信号に現れる量子化雑音はNq をn次微分
したものとなる。図29にこのようなΣΔ変調の入出力
関係、量子化雑音のスペクトル、標本化周波数をfsとし
た場合の0〜fs/2、0〜fs/32の帯域の量子化雑音
電力を示す。また、図30は0〜4次のΣΔ変調の量子
化雑音のスペクトル分布を現したものであり、図30
(a) は0〜fs、図30(b) は0〜fs/4の帯域を拡大表
示したものである。図29,30からわかるように、Σ
Δ変調の次数を上げると量子化雑音の総電力は増すが、
標本化周波数の1/6の周波数を境に、これより低周波
数帯域の量子化雑音電力は急速に減少する。図31は、
1〜4次の1ビットΣΔ変調における0〜fの帯域の最
大振幅の正弦波と量子化雑音との電力比SNq を示した
ものである。この図より、例えば、一次のΣΔ変調では
20kHzの帯域で100dBのダイナミックレンジを
得るためには112MHzの標本化周波数が必要となる
が、2次では6.7MHZ、3次では2.0Mhz、4
次では1.1MHzの標本化周波数で良いことがわか
る。
FIG. 22 (c) shows a system called ΣΔ modulation in which a quantizer is provided in a feedback loop to give a higher-range differential characteristic to quantization noise. FIG. 28 shows a configuration of first to third order ΣΔ modulation. In Figure 28, when the input signal by the quantizer assuming that quantization noise N q uncorrelated occurs, the output of the n-order ΣΔ modulation, Y = X + (1- z -1) n · N q , and the quantization noise appearing in the output signal is obtained by differentiating Nq to the nth order. FIG. 29 shows the input / output relationship of such ΣΔ modulation, the spectrum of quantization noise, and the quantization noise power in the bands of 0 to fs / 2 and 0 to fs / 32 when the sampling frequency is fs. FIG. 30 shows the spectral distribution of quantization noise of 0〜Δ modulation of the 0th to 4th orders.
30A is an enlarged view of the band of 0 to fs, and FIG. 30B is an enlarged view of the band of 0 to fs / 4. As can be seen from FIGS.
Increasing the order of Δ modulation increases the total power of the quantization noise,
At a frequency 1/6 of the sampling frequency, the quantization noise power in the lower frequency band decreases rapidly. FIG.
Shows the power ratio SN q of a sine wave and the quantization noise of the maximum amplitude of the band of the 0~f in 1-4 order 1 bit ΣΔ modulation. From this figure, for example, in the first-order ΣΔ modulation, a sampling frequency of 112 MHz is required in order to obtain a dynamic range of 100 dB in a band of 20 kHz.
Next, it can be seen that a sampling frequency of 1.1 MHz is sufficient.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述のA/D,D/A
変換方式は、図26からもわかるように、ローパスフィ
ルタによる帯域制限が行われるため、記録・伝送される
信号帯域に一定の制限がある。また、特にΣΔ変調方式
などではA/D側,D/A側ともに複雑な信号処理が必
要となる。
The above-mentioned A / D, D / A
In the conversion method, as can be seen from FIG. 26, since the band is limited by the low-pass filter, the signal band to be recorded and transmitted has a certain limitation. Particularly, in the ΣΔ modulation method, complicated signal processing is required on both the A / D side and the D / A side.

【0006】本発明の目的は、量子化雑音のスペクトル
分布を制御することにより、簡易な構成で高精度の処理
が可能な信号処理システムを提供することにある。
An object of the present invention is to provide a signal processing system capable of performing highly accurate processing with a simple configuration by controlling the spectral distribution of quantization noise.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、信号を1ビット高速標本化により記録媒体に記録す
るための信号処理装置において、第1のアナログ入力信
号を変調することにより量子化雑音を高域に集中した1
ビット高速標本化された第1の1ビットディジタル信号
を生成する第1の1ビット信号処理部と、第2のアナロ
グ入力信号を変調することにより量子化雑音を高域に集
中した1ビット高速標本化された第2の1ビットディジ
タル信号を生成する第2の1ビット信号処理部と、前記
第1の1ビットディジタル信号を、通常の標本化周波数
による第1の複数ビットディジタル信号に変換する変換
部と、前記第2のアナログ入力信号を第2の複数ビット
ディジタル信号に変換するアナログ−ディジタル変換器
と、クロスフェード期間以前においては前記第1の1ビ
ットディジタル信号を記録信号とし、クロスフェード期
間中においては前記第1の複数ビットディジタル信号と
前記第2の複数ビットディジタル信号とをクロスフェー
ド処理することにより記録信号を生成し、クロスフェー
ド期間後においては前記第2の1ビットディジタル信号
を記録信号とする記録信号生成部と、を備える。
According to a first aspect of the present invention, in a signal processing apparatus for recording a signal on a recording medium by 1-bit high-speed sampling, a first analog input signal is modulated by modulating a quantum signal. 1 that focuses on the high frequency noise
A first 1-bit signal processing unit that generates a first 1-bit digital signal sampled at a high speed, and a 1-bit high-speed sampler that concentrates quantization noise on a high frequency band by modulating a second analog input signal A second 1-bit signal processing unit for generating a converted second 1-bit digital signal, and a converter for converting the first 1-bit digital signal into a first multi-bit digital signal at a normal sampling frequency An analog-to-digital converter for converting the second analog input signal into a second multi-bit digital signal; a cross-fade period before the cross-fade period; In which the first multi-bit digital signal and the second multi-bit digital signal are cross-fade. Ri to generate a recording signal, after the cross-fade period and a recording signal generating unit to recording signals the second 1-bit digital signal.

【0008】また、請求項2に記載の発明は、信号を1
ビット高速標本化により記録媒体に記録する方法におい
て、クロスフェード期間前において、第1のアナログ入
力信号を変調することにより量子化雑音を高域に集中し
た1ビット高速標本化された第1の1ビットディジタル
信号を生成して記録媒体に記録し、クロスフェード期間
中においては、前記第1のディジタル信号を通常の標本
化周波数による第1の複数ビットディジタル信号に変換
するとともに、第2のアナログ入力信号を第2の複数ビ
ットディジタル信号に変換し、前記第1の複数ビットデ
ィジタル信号と前記第2の複数ビットディジタル信号と
をクロスフェード処理することにより記録信号を生成し
て前記記録媒体に記録し、クロスフェード期間終了後に
おいては、前記第2のアナログ入力信号を変調すること
により量子化雑音を高域に集中した1ビット高速標本化
された第2のディジタル信号を生成して前記記録媒体に
記録する。上記のように構成された信号記録装置又は方
法によれば、まず、第1のアナログ信号が高速標本化さ
れて第1の1ビットディジタル信号に変換され、記録媒
体に記録される。次に、クロスフェード期間に入ると、
第1の1ビットディジタル信号が第1の複数ビットディ
ジタル信号に変換されるとともに、第2のアナログ信号
が、通常の標本化周波数により第2の複数ビットディジ
タル信号に変換され、両者がクロスフェード処理されて
記録媒体に記録される。クロスフェード期間が終わる
と、第2のアナログ信号が高速標本化されて第2の1ビ
ットディジタル信号に変換され、記録媒体に記録され
る。
According to a second aspect of the present invention, the signal is set to 1
In the method of recording on a recording medium by bit high-speed sampling, a 1-bit high-speed sampled 1 bit in which quantization noise is concentrated in a high band by modulating a first analog input signal before a cross-fade period. A bit digital signal is generated and recorded on a recording medium. During the cross-fade period, the first digital signal is converted into a first multi-bit digital signal at a normal sampling frequency, and a second analog input signal is generated. A signal is converted into a second multi-bit digital signal, and a cross-fade process is performed between the first multi-bit digital signal and the second multi-bit digital signal to generate a recording signal, which is recorded on the recording medium. After the end of the cross-fade period, the quantization noise is modulated by modulating the second analog input signal. To generate a second digital signal 1-bit high-speed sampling concentrated on high frequency band is recorded on the recording medium. According to the signal recording device or method configured as described above, first, the first analog signal is sampled at high speed, converted into a first 1-bit digital signal, and recorded on a recording medium. Next, when entering the crossfade period,
The first 1-bit digital signal is converted to a first multi-bit digital signal, and the second analog signal is converted to a second multi-bit digital signal at a normal sampling frequency. And recorded on a recording medium. When the crossfade period ends, the second analog signal is sampled at high speed, converted into a second 1-bit digital signal, and recorded on a recording medium.

【0009】請求項3に記載の発明は、信号処理システ
ムにおいて、アナログ信号を変調し、量子化雑音を高域
に集中した1ビット高速標本化信号を出力する符号化手
段と、前記1ビット高速標本化信号と同一周波数の正負
の繰り返し信号であるゲート信号を発生する信号発生手
段と、前記1ビット高速標本化信号と前記ゲート信号と
の排他的論理和演算を行うEX−OR回路と、前記EX
−OR回路の出力信号に対して、記録媒体への記録、又
は、伝送路を介した送信を含む一定の信号処理を行う信
号処理手段と、を備える。上記のように構成されたシス
テムによれば、1ビット高速標本化した信号を、EX−
OR回路で排他的論理和演算した結果が信号処理され
る。
[0009] According to a third aspect of the invention, in the signal processing system, modulates the analog signal, and encoding means for outputting the 1-bit high-speed sampling signals centered quantization noise to a higher frequency, the 1-bit high-speed Positive or negative of the same frequency as the sampled signal
Signal generation means for generating a gate signal which is a repetition signal of the above, an EX-OR circuit for performing an exclusive OR operation of the 1-bit high-speed sampling signal and the gate signal,
And-a signal processing means for performing predetermined signal processing including recording on a recording medium or transmission via a transmission line with respect to the output signal of the OR circuit. According to the system configured as described above, the 1-bit high-speed sampled signal is converted to the EX-
The result of the exclusive OR operation in the OR circuit is signal-processed.

【0010】請求項4に記載の発明は、請求項3に記載
の信号処理システムにおいて、前記信号処理手段の出力
信号と前記ゲート信号との排他的論理和演算を行う他の
EX−OR回路と、ローパスフィルタを有し、前記他の
EX−OR回路の出力信号を入力して原アナログ信号を
復元する復号化手段と、をさらに備える。これにより、
EX−OR回路により演算された信号が復号化される。
According to a fourth aspect of the present invention, in the signal processing system according to the third aspect, another EX-OR circuit that performs an exclusive OR operation of an output signal of the signal processing unit and the gate signal. And a decoding means for inputting the output signal of the another EX-OR circuit and restoring the original analog signal. This allows
The signal calculated by the EX-OR circuit is decoded.

【0011】請求項5に記載の発明は、信号処理方法に
おいて、アナログ信号を変調し、量子化雑音を高域に集
中した1ビット高速標本化信号を出力する第1工程と、
前記1ビット高速標本化信号と同一周波数の正負の繰り
返し信号であるゲート信号を発生する第2工程と、前記
1ビット高速標本化信号と前記ゲート信号との排他的論
理和演算を行う第3工程と、前記EX−OR回路の出力
信号に対して、記録媒体への記録、又は、伝送路を介し
た送信を含む一定の信号処理を行う第4工程と、を有す
る。上記のように構成されたシステムによれば、1ビッ
ト高速標本化した信号を、EX−OR回路で排他的論理
和演算した結果が信号処理される。請求項6に記載の発
明は、請求項5に記載の信号処理システムにおいて、前
記信号処理手段の出力信号と前記ゲート信号との排他的
論理和演算を行う第5工程と、ローパスフィルタを使用
し、前記第5工程により生成された信号を入力して原ア
ナログ信号を復元する第6工程と、をさらに有する。こ
れにより、EX−OR回路により演算された信号が復号
化される。
According to a fifth aspect of the present invention, in the signal processing method, a first step of modulating an analog signal and outputting a 1-bit high-speed sampling signal in which quantization noise is concentrated in a high frequency band;
Positive / negative repetition of the same frequency as the 1-bit high-speed sampling signal
A second step of generating a gate signal as a return signal, a third step of performing an exclusive OR operation of the 1-bit high-speed sampling signal and the gate signal, and a step of performing an exclusive-OR operation on the output signal of the EX-OR circuit. And performing a certain signal processing including recording on a recording medium or transmission via a transmission path. According to the system configured as described above, a signal obtained by performing an exclusive OR operation on a signal obtained by sampling one bit at a high speed by an EX-OR circuit is processed. According to a sixth aspect of the present invention, in the signal processing system according to the fifth aspect, a fifth step of performing an exclusive OR operation of an output signal of the signal processing unit and the gate signal, and using a low-pass filter. And a sixth step of inputting the signal generated in the fifth step and restoring the original analog signal. Thus, the signal calculated by the EX-OR circuit is decoded.

【0012】[0012]

【作用】本発明によれば、信号を通常より高い周波数に
より標本化するので、通常よりも高速の信号処理が可能
となる。
According to the present invention, a signal is sampled at a higher frequency than usual, so that a faster signal processing than usual is possible.

【0013】また、量子化雑音のスペクトル分布を制御
することにより、簡易な構成で高精度の信号処理が可能
となる。また、ΣΔ変調等の出力をそのまま1ビットの
ディジタル信号として処理するので、ΣΔ変調後のディ
ジタルフィルタや処理系後段の逆量子化器(D/A変換
器)等の複雑な処理が不要となる。また、本方式では符
号化側、複号化側のいずれにおいてもローパスフィルタ
等による帯域制限を行わないため、一般的なΣΔ方式等
より高域信号の処理を行うことができる。
Further, by controlling the spectral distribution of the quantization noise, highly accurate signal processing can be performed with a simple configuration. Further, since the output of the ΣΔ modulation or the like is processed as it is as a 1-bit digital signal, complicated processing such as a digital filter after the ΣΔ modulation or an inverse quantizer (D / A converter) at the latter stage of the processing system becomes unnecessary. . Further, in this method, since band limitation by a low-pass filter or the like is not performed on either the encoding side or the decoding side, processing of a high-frequency signal can be performed as compared with a general ΣΔ method or the like.

【0014】[0014]

【実施例】本発明の基本原理 前述したように、一般的には図26(c) に示すようにΣ
Δ変調の後にディジタルフィルタを用いて帯域制限を行
うとともに、間引き処理(decimation)により所望の標本
化周波数との整合が図られるが、このΣΔ変調後の信号
に上述のような処理をせず、そのままディジタル信号と
して扱う簡潔な処理系が考えられる。ΣΔ変調の出力、
特に1ビットのΣΔ変調の出力はディジタル信号であり
ながら、信号帯域には元の信号のスペクトルがそのまま
存在する。従って、復号時にはD/A変換器(逆量子化
器)も不要となり、必要であればフィルタを設けるだけ
でアナログ信号を得ることができる。なお、ここではΣ
Δ変調の場合のみについて説明するが、これ以外の方式
によっても符号化出力が1ビットでさえあれば量子化雑
音のスペクトルが変化するだけで同様の処理が可能であ
る。
[Embodiment] Basic principle of the present invention As described above, generally, as shown in FIG.
While performing band limiting using a digital filter after Δ modulation, matching with a desired sampling frequency is achieved by decimation processing (decimation), but the above-described processing is not performed on the signal after ΣΔ modulation, A simple processing system that treats the digital signal as it is can be considered.出力 Δ modulation output,
In particular, the output of 1-bit ΣΔ modulation is a digital signal, but the spectrum of the original signal exists as it is in the signal band. Therefore, at the time of decoding, a D / A converter (inverse quantizer) is not required, and an analog signal can be obtained only by providing a filter if necessary. Here, Σ
Although only the case of Δ modulation will be described, the same processing can be performed by a method other than this, as long as the encoded output is only one bit, only the spectrum of the quantization noise changes.

【0015】図1に本発明に係る高速標本化1ビット方
式のブロック図を示す。ΣΔ変調出力をそのまま1ビッ
トのディジタル信号として処理するので、図26(c) と
比較してΣΔ変調後のディジタルフィルタや処理系後段
の逆量子化器(D/A変換器)等が不要となる。図2に
この方式による周波数スペクトルを示す。量子化雑音が
高域に集中されているため信号帯域内の量子化雑音電力
が相対的に減少している。また、本方式では符号化側、
複号化側のいずれにおいてもローパスフィルタ等による
帯域制限を行わないため、一般的なΣΔ方式(図26
(c)) より高域信号の処理を行うことができる。また、
本方式では標本化周波数が高いので、高速処理が可能と
なる利点もある。基本構成 図3に、本発明に係る1ビット高速標本化方式の基本構
成を示す。このシステムは大別して、エンファシス部
1、ΣΔ変調部2、信号処理部3、復号化部4及びディ
エンファシス部5から成る。エンファシス部1、ディエ
ンファシス部5は、一般に音響信号では高域成分が少な
いこと、及び量子化雑音の抑制のために設けられるもの
であり、その特性は例えば図4のようなものが考えられ
るが、処理する信号の特性に依存し、省略も可能であ
る。ΣΔ変調部2は、2〜7次程度ののΣΔ変調を行
い、具体的な構成としては図5(a) に示すようなものが
ある。信号処理部3は、原信号の記録・伝送等を行う部
分であり、DAT、CD、衛星通信等が対応する。ま
た、復号化部4は通常のD/A変換器に相当する部分で
ある。例えば、図5(b) に示すように、1ビットの逆量
子化器としてフリップフロップを用いることができる。
FIG. 1 is a block diagram of a high-speed sampling 1-bit system according to the present invention. Since the ΣΔ modulation output is processed as it is as a 1-bit digital signal, there is no need for a digital filter after ΣΔ modulation or an inverse quantizer (D / A converter) at the subsequent stage of the processing system as compared with FIG. Become. FIG. 2 shows a frequency spectrum according to this method. Since the quantization noise is concentrated in the high band, the quantization noise power in the signal band is relatively reduced. In this method, the encoding side,
Since no band limitation is performed by a low-pass filter or the like on any of the decoding sides, a general ΣΔ method (FIG. 26)
(c)) Higher frequency signal processing can be performed. Also,
In this method, since the sampling frequency is high, there is also an advantage that high-speed processing can be performed. FIG. 3 shows the basic configuration of the 1-bit high-speed sampling method according to the present invention. This system is roughly divided into an emphasis unit 1, a ΣΔ modulation unit 2, a signal processing unit 3, a decoding unit 4, and a de-emphasis unit 5. The emphasis unit 1 and the de-emphasis unit 5 are generally provided to reduce the amount of high frequency components in an audio signal and to suppress quantization noise. Depending on the characteristics of the signal to be processed, it can be omitted. The ΣΔ modulation section 2 performs 部 Δ modulation of about the second to seventh order, and has a specific configuration as shown in FIG. The signal processing unit 3 is a unit that performs recording and transmission of an original signal, and corresponds to DAT, CD, satellite communication, and the like. The decoding unit 4 is a part corresponding to a normal D / A converter. For example, as shown in FIG. 5B, a flip-flop can be used as a 1-bit inverse quantizer.

【0016】図3における各部の信号波形(S1〜S
4)及び周波数特性を図6に示す。このように本方式は
数個のオペアンプとフリップフロップという簡易な構成
で実現でき、複雑なマルチビット量子化器やディジタル
フィルタを必要としない。図7に4次のΣΔ変調による
1.536MHz,1ビットの場合の周波数特性を、図
8に10kHzの方形波を本方式と通常方式でDATに
記録・再生した場合の波形を示す。図7より、本方式で
は100kHz程度までの高域信号の処理が可能である
ことがわかる。また、図8では、本方式による波形がほ
ぼ原波形をそのまま再生しているのに対し、通常方式で
はその出力が帯域制限されるため基本波のみとなってい
る。
The signal waveforms (S1 to S1) of each part in FIG.
4) and the frequency characteristics are shown in FIG. As described above, this system can be realized with a simple configuration including several operational amplifiers and flip-flops, and does not require a complicated multi-bit quantizer or digital filter. FIG. 7 shows the frequency characteristics in the case of 1.536 MHz, 1 bit by the fourth-order ΣΔ modulation, and FIG. 8 shows the waveforms when a 10 kHz square wave is recorded / reproduced to / from the DAT by the present method and the normal method. From FIG. 7, it can be seen that this system can process high-frequency signals up to about 100 kHz. Also, in FIG. 8, the waveform of the present method reproduces the original waveform almost as it is, whereas the output of the normal method is limited to the fundamental wave because the band is limited.

【0017】次に、本方式による複数チャンネル信号の
処理について説明する。図9に、4チャンネルの場合の
信号処理システムを示す。各チャンネルの入力アナログ
信号は1bitA/D部2a〜2dにおいて、1bit
のディジタル信号Sa〜Sdに変換される。これらの信
号は、マルチプレクサ6により時分割多重され、4チャ
ンネル信号Smとして処理系3へ送られる。信号Sa〜
Sd及びSmを図10に示す。周波数fの4チャンネル
信号を多重化するには、制御信号Stの周波数は4・f
必要である。処理系3では、CD、DAT等の記録・再
生や、伝送等の処理が行われる。処理系3から得られた
信号は、ディマルチプレクサ7により各チャンネルの信
号に分割され、それぞれが1bitA/D部4a〜4d
によりアナログ信号に複号化される。
Next, processing of a plurality of channel signals according to the present method will be described. FIG. 9 shows a signal processing system for four channels. The input analog signal of each channel is 1 bit in 1 bit A / D sections 2a to 2d.
Are converted to digital signals Sa to Sd. These signals are time-division multiplexed by the multiplexer 6 and sent to the processing system 3 as a 4-channel signal Sm. Signal Sa ~
FIG. 10 shows Sd and Sm. To multiplex a four-channel signal with a frequency f, the frequency of the control signal St is 4 · f
is necessary. In the processing system 3, processing such as recording / reproduction of CDs and DATs and transmission are performed. The signal obtained from the processing system 3 is divided into signals of respective channels by a demultiplexer 7, and each of the signals is divided into 1-bit A / D units 4a to 4d.
Is decoded into an analog signal.

【0018】1bitA/D部2の基本構成は図11
(a) のようであり、積分回路27、量子化器28及び遅
延回路29から成る。また、図11(a) は1次のΣΔ変
調によるものであるが、図11(b) の如く複数の次数の
構成とすることもでき、実際の構成は量子化雑音の分布
をどの様に制御するかによって定められる。
The basic configuration of the 1-bit A / D unit 2 is shown in FIG.
(a), which is composed of an integrating circuit 27, a quantizer 28 and a delay circuit 29. Although FIG. 11 (a) is based on the first-order ΣΔ modulation, it is possible to adopt a configuration of a plurality of orders as shown in FIG. 11 (b). It is determined by controlling.

【0019】図12、14に高次のΣΔ変調を行なうA
/D部の回路構成例を示す。図13、15はそれぞれ図
12、14の回路による量子化雑音の周波数特性を示
す。これらからわかるように、A/D部の構成を任意に
設定することにより、量子化雑音のスペクトル分布を制
御することができる。
FIGS. 12 and 14 show A for performing high-order ΣΔ modulation.
4 shows a circuit configuration example of a / D section. FIGS. 13 and 15 show frequency characteristics of quantization noise by the circuits of FIGS. As can be seen from these, the spectrum distribution of the quantization noise can be controlled by arbitrarily setting the configuration of the A / D section.

【0020】なお、以上の説明においてはΣΔ変調によ
り、量子化雑音のスペクトル分布を制御する場合を示し
たが、他の変調方式を用いても良い。次に、1bitA
/D部4の構成を図16に示す。各チャンネルに分配さ
れた1bitのディジタル信号は、ゲート41により反
転した信号を作り、後段の差動アンプにより0Vを中心
として正負の振幅を持つ信号として出力される。また、
この回路はディエンファシス回路も兼ねており、抵抗値
又はコンデンサの値を変えることにより、所望のディエ
ンファシス特性(図4参照)を得ることができる。
In the above description, the case where the spectrum distribution of the quantization noise is controlled by ΣΔ modulation has been described, but another modulation method may be used. Next, 1bitA
FIG. 16 shows the configuration of the / D section 4. The 1-bit digital signal distributed to each channel is inverted by the gate 41, and output as a signal having positive and negative amplitudes around 0V by the differential amplifier at the subsequent stage. Also,
This circuit also serves as a de-emphasis circuit, and a desired de-emphasis characteristic (see FIG. 4) can be obtained by changing a resistance value or a capacitor value.

【0021】なお、図9では処理系3からの信号をディ
マルチプレクサ7により各チャンネルの信号に分配して
から複号化しているが、4チャンネルのままD/A変換
すれば、4チャンネルのミックス信号を得ることもで
き、ミキシング回路としても動作する。クロスフェード、フェードイン・フェードアウト テープ等への信号記録の際、1の信号から他の信号に信
号の切り替えを行う場合にクロスフェード処理がなされ
る。本方式におけるクロスフェード処理の方法を図17
〜20に基づいて説明する。本方式では図17、18に
示すようにCH1の信号とCH2の信号の入力を切り替
えることにより行う。すなわち、CH1の信号のみを入
力する状態(ステップ1)から、徐々にCH2の信号を
入力し始め(ステップ2)、さらにその頻度を増してい
き(ステップ3〜6)、最後にはCH2の信号のみを入
力するようにする(ステップ7)。
In FIG. 9, the signals from the processing system 3 are distributed to the signals of the respective channels by the demultiplexer 7 and then decoded. A signal can be obtained, and it also operates as a mixing circuit. When recording a signal on a crossfade, a fade-in / fade-out tape, or the like, cross-fade processing is performed when a signal is switched from one signal to another signal. FIG. 17 shows a cross-fade processing method in this method.
This will be described based on FIGS. In this method, as shown in FIGS. 17 and 18, switching is performed by switching the input of the signal of CH1 and the signal of CH2. That is, from the state of inputting only the signal of CH1 (Step 1), the input of the signal of CH2 is gradually started (Step 2), and the frequency is further increased (Steps 3 to 6). Only the user inputs (step 7).

【0022】上記のようなクロスフェード処理を行うに
あたっては、量子化雑音分布の制御が必要となる。一般
に標本化周波数fsで原信号を標本化すると、その高調
波のスペクトルが現れるため、標本化周波数の1/2
(fs/2)を境に折りかえし雑音が発生する。今、図
19(a) に示すような量子化雑音分布を持つ1bit信
号をfsの標本化周波数で標本化すると、周波数fs/
2を中心に折り返し雑音が生じるが、そのスペクトルは
原信号のスペクトルと重なるため、信号帯域(低周波数
帯域)には量子化雑音の折り返し成分が重なることはな
い。これは、標本化周波数の正数倍の周波数で標本化す
れば同様の結果となる。一方、同じ信号を標本化周波数
の1/4、あるいは1/3等の標本化周波数の正数倍以
外の周波数で標本化した場合には、図19(b),(c) に示
すように折り返し雑音成分が信号帯域に重なってしまう
ため大きな雑音を含むことになる。
In performing the above-described cross-fade processing, it is necessary to control the quantization noise distribution. In general, when the original signal is sampled at the sampling frequency fs, a spectrum of its harmonic appears, so that it is 信号 of the sampling frequency.
Noise is generated at the boundary of (fs / 2). Now, when a 1-bit signal having a quantization noise distribution as shown in FIG. 19A is sampled at a sampling frequency of fs, the frequency fs /
Although aliasing noise occurs around 2, the spectrum overlaps with the spectrum of the original signal, so that the aliasing component of the quantization noise does not overlap the signal band (low frequency band). The same result is obtained by sampling at a frequency that is a positive multiple of the sampling frequency. On the other hand, when the same signal is sampled at a frequency other than a positive multiple of the sampling frequency, such as 1/4 or 1/3 of the sampling frequency, as shown in FIGS. 19 (b) and (c), Since the aliasing noise component overlaps with the signal band, a large noise is included.

【0023】前述のクロスフェード処理においては、図
18に示すように一定時間毎に信号を切り替える処理を
行うが、この様な処理は原信号をそれと異なる標本化周
波数で標本化するのと等価となる。例えば、図18にお
いて信号A(CH1)に着目すると、ステップ4では信
号Aを2倍の周波数(2fs)で標本化していることと
なるので問題はないが、ステップ5、6では、信号Aを
それぞれ1/3、1/4の周波数(fs/3,fs/
4)で標本化しているのと等価となるため、図19(b),
(c) のように折り返し雑音成分が信号帯域に重なること
になる。この様な不具合を防止するため、クロスフェー
ド処理を行う期間は、折り返し雑音成分が信号帯域に重
ならないよう量子化雑音の分布を制御することが必要と
なる。図20(a) は原信号の1/4、図20(b) は原信
号の1/3の周波数で信号の切り替えをした場合に折り
返し雑音が信号帯域に重ならないよう量子化雑音分布を
制御したスペクトルを示す。この様な量子化雑音分布の
制御は、図9に示す1bitA/D部の構成を変えるこ
とにより実現できる。したがって、クロスフェードの段
階(図18の各ステップ)毎に、切り替えの周波数に応
じた量子化雑音分布を有するようなA/D変換を行って
やれば、折り返し雑音の影響を受けずにクロスフェード
処理が可能となる。
In the above-mentioned cross-fade processing, processing for switching signals at regular time intervals is performed as shown in FIG. 18. Such processing is equivalent to sampling the original signal at a different sampling frequency. Become. For example, focusing on the signal A (CH1) in FIG. 18, there is no problem because the signal A is sampled at twice the frequency (2 fs) in step 4, but in steps 5 and 6, the signal A is 1/3 and 1/4 frequency (fs / 3, fs /
Since this is equivalent to the sampling performed in 4), FIG.
As shown in (c), the aliasing noise component overlaps the signal band. In order to prevent such a problem, it is necessary to control the distribution of the quantization noise so that the aliasing noise component does not overlap the signal band during the period in which the cross-fade processing is performed. FIG. 20 (a) controls the quantization noise distribution so that the aliasing noise does not overlap the signal band when the signal is switched at a frequency of 1/4 of the original signal and FIG. 20 (b). The spectrum obtained is shown. Such control of the quantization noise distribution can be realized by changing the configuration of the 1-bit A / D unit shown in FIG. Therefore, if A / D conversion is performed so as to have a quantization noise distribution corresponding to the switching frequency at each cross-fade stage (each step in FIG. 18), the cross-fade is not affected by aliasing noise. Processing becomes possible.

【0024】また、以下の方法によってもクロスフェー
ド処理が可能である。図21にその構成を示す。DAT
等のディジタルレコーダでは16bit、48kHzの
信号によるクロスフェード処理が行われるように構成さ
れている。そこで、クロスフェード区間においては本方
式の1bitの信号としてではなく16bit、48k
Hzの信号でクロスフェードを行う。図21において、
Aの信号からBの信号に切り替える場合を考える。A/
Dコンバータ20には本方式による1bit、768k
Hzの信号A、Bが入力されている。SW1は通常(信
号Aのみの場合)は端子a側に接続されているが、クロ
スフェード期間においては端子b側に切り替えられる。
クロスフェード時は、信号A、Bはビット変換器21に
よりそれぞれ1ビット、768kHzの信号から16ビ
ット、48kHzの信号へ変換され、クロスフェード処
理がなされる。クロスフェード後の信号は、ビット変換
器23により1ビット、768kHzの信号に再変換さ
れ、モジュレータ24を介してテープに録音される。本
方式による1ビット信号処理の特徴は量子化雑音が低域
で少ないこと、高域までの信号処理が可能なこと等にあ
るが、クロスフェードを行う期間では、2つの信号がミ
ックスされている状態であり、雑音の多少等を問題とす
べき状態ではないため、より簡易な方法として上記の方
法が用いうる。
The crossfade processing can also be performed by the following method. FIG. 21 shows the configuration. DAT
The digital recorder is configured to perform a cross-fade process using a signal of 16 bits and 48 kHz. Therefore, in the cross-fade section, a signal of 16 bits, 48 k
Cross-fade is performed with a signal of Hz. In FIG.
Consider a case where the signal of A is switched to the signal of B. A /
The D converter 20 has a 1-bit, 768 k
Hz signals A and B are input. SW1 is normally connected to the terminal a side (when only the signal A is used), but is switched to the terminal b side during the cross-fade period.
At the time of cross-fading, the signals A and B are converted from 1-bit and 768 kHz signals to 16-bit and 48 kHz signals, respectively, by the bit converter 21 and cross-fade processing is performed. The signal after the cross-fade is reconverted into a 1-bit, 768 kHz signal by the bit converter 23, and is recorded on the tape via the modulator 24. The features of the 1-bit signal processing according to this method are that the quantization noise is low in the low frequency range and that signal processing up to the high frequency range is possible. However, during the cross-fade period, the two signals are mixed. Since the state is not a state in which the degree of noise or the like should be considered, the above method can be used as a simpler method.

【0025】以上ではクロスフェード処理の場合につい
て説明した。この他に、例えばテープへの録音の開始・
終了時等には瞬間的に発生するノイズ防止のため、フェ
ードイン・フェードアウト等の処理が行われるが、その
場合はミックスされる信号の一方を零の信号とすること
によりクロスフェードと同様の方法で処理が可能であ
る。バースト符号誤り時等のノイズ抑制 一般のDAT等においては、再生時にバースト状の符号
誤りが生じた場合や、信号の記録されていない部分を再
生する場合にはディジタルの零データを出力する、いわ
ゆるミューティング処理が行われる。DAT等では符号
化に2の補数系(2´ complement system) を用いている
ため、ディジタルの零データは“ 000〜000 ”または
“ 111〜111 ”を出力することになる。従って、本方式
の1ビット信号を記録・再生する場合には各ビットがデ
ータであるため、正また負のフルスケールの信号とな
り、ノイズとなって再生される。そこで、このようなノ
イズを防止するための回路を図22に示す。図22(a)
で端子L、Rからの信号はいずれも本方式による1ビッ
ト信号であり、マルチプレクサ51により2チャンネル
の信号にミックスされ、EX−OR回路52に入力され
る。EX−OR回路52のもう1つの入力端子にはゲー
ト信号発生器56からの信号S3が入力される。信号S
3は一定周波数(例えば、信号S1と同一周波数)の正
負の繰り返し信号であり、EX−OR回路52からの出
力は、信号S2の反転信号となる。この信号は処理系を
通り再生側のEX−OR回路54に入力される。EX−
OR回路54の他の入力端子には、ゲート信号発生器5
6と同一の信号発生器からの信号S3が入力されてお
り、信号S4は再度反転されるため、その出力信号S5
は信号S2と同一の信号となる。信号S5はディマルチ
プレクサ55により2チャンネルに分配される。ここ
で、再生系において符号誤り等の原因によりミューティ
ングがかかった場合には信号S4は前述のようにフルス
ケールの信号となるが、この場合でもEX−OR回路5
4の出力は信号S3により正負の繰り返し信号となるた
め、大きなノイズの出力を防止できる。図22(b) は、
EX−OR回路を各チャンネル毎に挿入したもので、図
22(a) と同一の機能を有する。
The case of the cross-fade processing has been described above. Other than this, for example, start recording on tape
At the end, etc., processing such as fade-in / fade-out is performed in order to prevent instantaneous noise. In this case, one of the signals to be mixed is set to a zero signal, and a method similar to cross-fade is performed. Can be processed. Noise suppression at the time of burst code error In a general DAT or the like, digital zero data is output when a burst-like code error occurs during reproduction or when a portion where no signal is recorded is reproduced. Muting processing is performed. In DAT and the like, since a 2's complement system is used for encoding, digital zero data outputs "000-000" or "111-111". Therefore, when recording / reproducing a 1-bit signal according to this method, since each bit is data, it becomes a positive or negative full-scale signal, and is reproduced as noise. Therefore, a circuit for preventing such noise is shown in FIG. Fig. 22 (a)
The signals from the terminals L and R are both 1-bit signals according to the present method, are mixed into two-channel signals by the multiplexer 51, and are input to the EX-OR circuit 52. The signal S3 from the gate signal generator 56 is input to another input terminal of the EX-OR circuit 52. Signal S
Reference numeral 3 denotes a positive / negative repetitive signal having a constant frequency (for example, the same frequency as the signal S1), and the output from the EX-OR circuit 52 is an inverted signal of the signal S2. This signal passes through the processing system and is input to the EX-OR circuit 54 on the reproduction side. EX-
The other input terminal of the OR circuit 54 includes a gate signal generator 5
6, the signal S3 from the same signal generator is input, and the signal S4 is inverted again.
Is the same signal as the signal S2. The signal S5 is distributed to two channels by the demultiplexer 55. Here, when muting occurs due to a code error or the like in the reproduction system, the signal S4 becomes a full-scale signal as described above.
Since the output of No. 4 becomes a positive / negative repetition signal by the signal S3, the output of large noise can be prevented. FIG. 22 (b)
An EX-OR circuit is inserted for each channel, and has the same function as that of FIG.

【0026】以上の説明は主として1ビット信号の記録
・再生におけるノイズ防止を目的としたが、同様の考え
方を無線通信等の信号伝送系に積極的に応用することに
より、通信内容の盗聴防止(一種のスクランブル処理)
を行うこともできる。すなわち、ゲート信号発生器から
の信号としてM系列等の疑似ランダム系列等を用いれ
ば、EX−OR回路の出力信号を一種の暗号化した信号
とすることができる。従って、受信側で同一の信号を基
にして暗号の複号化を行えば元の信号を得ることができ
る。但し、ここでの信号は確定した既知の信号であるこ
とが必要である。 乗算あるいはたたみこみを必要とするシステムへの応用 ディジタル信号処理において、ディジタル信号、特に複
数ビット信号同士の乗算は複雑な演算をが必要であり、
演算時間も要する。本方式の高速標本化1ビット方式で
は、高い標本化周波数で標本化するため高速処理が可能
な点、演算が1ビット信号同士の演算ですむ点で有利で
あるが、アナログ信号との乗算(たたみこみ演算)にお
いては、本方式の特徴を利用して高い周波数帯域までの
高精度の信号処理が可能である。以下にその応用例を示
す。
The above description is mainly for recording a 1-bit signal.
・ The aim was to prevent noise in playback, but the same idea
To be actively applied to signal transmission systems such as wireless communication
Prevents wiretapping of communication contents (a kind of scramble processing)
Can also be performed. That is, from the gate signal generator
Pseudo-random sequence such as M-sequence
If the output signal of the EX-OR circuit is a kind of encrypted signal
It can be. Therefore, the same signal is used on the receiving side.
And decrypt the encryption to get the original signal.
You. However, the signal here must be a known signal that has been determined.
Is necessary. Application to systems requiring multiplication or convolution In digital signal processing, digital signals, especially complex
Multiplication of several bit signals requires complicated operations,
Calculation time is also required. High-speed sampling 1-bit method
Can be processed at high sampling frequency for high-speed processing
In that the calculation can be performed between 1-bit signals.
However, multiplication with analog signals (convolution operation)
In other words, using the features of this method,
High-precision signal processing is possible. An example of the application is shown below.
You.

【0027】図23は、本方式に係る1ビット信号を騒
音のアクティブコントロールシステムに用いた場合を示
す。図で34を着目点とし、付加音源を用いてこの点で
の雑音を制御する。雑音源30からの信号はマイク31
により集音され、フィルタ32に入力される。また、フ
ィルタ32からの信号は付加音源33から出力される。
ここで、雑音源30からマイク31への伝達特性をH1
(f) 、フィルタ32の特性をH2 (f) 、付加音源33か
ら着目点34への伝達特性をH3 (f) とし、雑音源30
から着目点34への伝達特性をH(f) とすると、 H(f) =−H1 (f) ・H2 (f) ・H3 (f) が成り立つようにフィルタ特性H2 (f) を制御すれば着
目点の雑音をキャンセルすることができる。フィルタ3
2の出力Y(n) はフィルタの係数をNとすると、 Y(n) =Σ X(n) ・H2 (n-k) で表される。ここで、X(n) はアナログ信号であり、フ
ィルタ特性H2 と、フィルタ係数N回分のたたみこみ演
算が必要となる。よって、フィルタ特性H2 を本方式の
1ビットディジタル信号としてたたみこみ演算を行え
ば、本方式の特徴である、量子化雑音が高域に集中し、
信号帯域の雑音の少ない信号が得られる。なお、フィル
タ32の係数の更新方法については、LMS等の方法が
ある。
FIG. 23 shows a case where the 1-bit signal according to this method is used in an active noise control system. In the figure, 34 is set as a point of interest, and noise at this point is controlled using an additional sound source. The signal from the noise source 30 is
And is input to the filter 32. The signal from the filter 32 is output from the additional sound source 33.
Here, the transfer characteristic from the noise source 30 to the microphone 31 is H 1
(f), the characteristic of the filter 32 is H 2 (f), the transfer characteristic from the additional sound source 33 to the point of interest 34 is H 3 (f), and the noise source 30
The transfer characteristic of the target point 34 from the H When (f), H (f) = -H 1 (f) · H 2 (f) · H 3 (f) As is true filter characteristic H 2 (f) Is controlled, the noise at the point of interest can be canceled. Filter 3
The output Y (n) of No. 2 is represented by Y (n) = (X (n) · H 2 (nk), where N is the coefficient of the filter. Here, X (n) is an analog signal, which requires a filter characteristic H 2 and a convolution operation for N filter coefficients. Therefore, if the convolution operation is performed using the filter characteristic H 2 as a 1-bit digital signal of the present method, the quantization noise, which is a feature of the present method, is concentrated in a high frequency range.
A signal with less noise in the signal band can be obtained. As a method of updating the coefficient of the filter 32, there is a method such as LMS.

【0028】図24に、本方式に係る1ビット信号をハ
ンドフリー電話等のハウリングのキャンセルに応用した
場合を示す。マイク41から入力された音声はアンプ4
3により増幅され、スピーカ44より出力されるが、ス
ピーカ44からマイク41への特性(部屋の伝達特性
等)を演算器45でたたみこみ演算し、これを入力から
減算すればハウリングのキャンセルが可能である。ここ
で、信号x、yは共にアナログ信号であり、たたみこみ
の信号に本方式の1ビット信号を用いれば、上記と同様
の高精度の処理が可能である。
FIG. 24 shows a case where the 1-bit signal according to the present method is applied to cancel howling of a hands-free telephone or the like. The sound input from the microphone 41 is transmitted to the amplifier 4
3 and is output from the speaker 44. Howling can be canceled by performing a convolution operation on the characteristics (transfer characteristics of the room, etc.) from the speaker 44 to the microphone 41 by the calculator 45 and subtracting this from the input. is there. Here, the signals x and y are both analog signals, and the same high-precision processing as described above can be performed by using the 1-bit signal of the present system as the convolution signal.

【0029】図25に、本方式の1ビット信号を用いた
音楽情報等への残響付加方法を示す。図25(a) に示す
ように、従来は音響信号をAD変換し、DSPプロセッ
サにより特定の残響特性(コンサートホール等でのイン
パルス応答等)をたたみこみ演算し、さらにDA変換し
て残響の付加された信号を得ていた。本方式によれば、
図25(b) に示すように、アナログの音響信号に対し、
1ビットの残響特性信号をスイッチを切り替える等によ
り演算すれば、AD変換や複数ビット同士の畳み込み演
算等の処理が不要となる。
FIG. 25 shows a method of adding reverberation to music information and the like using a 1-bit signal of the present system. Conventionally, as shown in FIG. 25 (a), an audio signal is AD-converted, a DSP processor performs convolution calculation of a specific reverberation characteristic (such as an impulse response in a concert hall or the like), and further DA-converted to add reverberation. Was getting a signal. According to this method,
As shown in FIG. 25 (b), for an analog sound signal,
If a 1-bit reverberation characteristic signal is calculated by switching a switch or the like, processing such as AD conversion or convolution calculation of a plurality of bits becomes unnecessary.

【0030】なお、以上の説明においては、音声信号処
理について説明したが、人間の視覚上の特徴に着目して
量子化雑音分布を制御することにより画像信号について
本発明を適用することも可能である。
In the above description, the audio signal processing has been described. However, the present invention can be applied to an image signal by controlling the quantization noise distribution while paying attention to human visual characteristics. is there.

【0031】[0031]

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、量子
化雑音のスペクトル分布を制御することにより、簡易な
構成で高精度の信号処理が可能となる。また、ΣΔ変調
等の出力をそのまま1ビットのディジタル信号として処
理するので、高速処理が可能となり、ΣΔ変調後のディ
ジタルフィルタや処理系後段の逆量子化器(D/A変換
器)等の複雑な処理が不要となる。また、1ビットの信
号であるため、アナログ信号との乗算を単純な構成で行
うことができる。さらに、本方式では符号化側、複号化
側のいずれにおいてもローパスフィルタ等による帯域制
限を行わないため、一般的なΣΔ方式等より高域信号の
処理を行うことができる。
As described above, according to the present invention, by controlling the spectral distribution of quantization noise, highly accurate signal processing can be performed with a simple configuration. In addition, since the output of ΣΔ modulation or the like is processed as it is as a 1-bit digital signal, high-speed processing becomes possible, and complex filters such as a digital filter after ΣΔ modulation and an inverse quantizer (D / A converter) at the subsequent stage of the processing system are used. Unnecessary processing becomes unnecessary. Further, since the signal is a 1-bit signal, multiplication with an analog signal can be performed with a simple configuration. Further, in this method, since band limitation by a low-pass filter or the like is not performed on either the encoding side or the decoding side, processing of a high band signal can be performed as compared with a general ΣΔ method or the like.

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

【図1】本発明に係る高速標本化1ビット方式のブロッ
ク図である。
FIG. 1 is a block diagram of a high-speed sampling 1-bit system according to the present invention.

【図2】本発明に係る高速標本化1ビット方式の周波数
スペクトルを示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a frequency spectrum of a high-speed sampling 1-bit system according to the present invention.

【図3】本発明に係る高速標本化1ビット方式の基本構
成図である。
FIG. 3 is a basic configuration diagram of a high-speed sampling 1-bit system according to the present invention.

【図4】本発明に係る高速標本化1ビット方式のエンフ
ァシス・ディエンファシス特性を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an emphasis / de-emphasis characteristic of a high-speed sampling 1-bit system according to the present invention.

【図5】ΣΔ変調部・複号化部の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a ΣΔ modulation section / decoding section.

【図6】図5における信号波形および周波数特性を示す
図である。
6 is a diagram showing signal waveforms and frequency characteristics in FIG.

【図7】本発明に係る高速標本化1ビット方式の周波数
特性を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing frequency characteristics of a high-speed sampling 1-bit system according to the present invention.

【図8】本発明に係る高速標本化1ビット方式の信号波
形図である。
FIG. 8 is a signal waveform diagram of a high-speed sampling 1-bit system according to the present invention.

【図9】本発明に係る高速標本化1ビット方式の多チャ
ンネル信号処理システムの構成図である。
FIG. 9 is a configuration diagram of a high-speed sampling 1-bit multi-channel signal processing system according to the present invention.

【図10】本発明に係る高速標本化1ビット方式の多チ
ャンネル信号処理システムの説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram of a high-speed sampling 1-bit multi-channel signal processing system according to the present invention.

【図11】1ビットA/D部の構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram of a 1-bit A / D unit.

【図12】1ビットA/D部の他の構成図である。FIG. 12 is another configuration diagram of the 1-bit A / D unit.

【図13】図12に示す1ビットA/Dによる量子化雑
音スペクトルを示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a quantization noise spectrum based on the 1-bit A / D shown in FIG.

【図14】1ビットA/D部の他の構成図である。FIG. 14 is another configuration diagram of the 1-bit A / D unit.

【図15】図14に示す1ビットA/Dによる量子化雑
音スペクトルを示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a quantization noise spectrum based on the 1-bit A / D shown in FIG. 14;

【図16】1ビットD/A部の構成図である。FIG. 16 is a configuration diagram of a 1-bit D / A unit.

【図17】1本方式によるクロスフェード処理の説明図
である。
FIG. 17 is an explanatory diagram of the cross-fade processing by one method.

【図18】本方式によるクロスフェード処理システムの
動作説明図である。
FIG. 18 is an explanatory diagram of the operation of the crossfade processing system according to the present method.

【図19】本方式によるクロスフェード処理システムの
周波数スペクトルを示す図である。
FIG. 19 is a diagram illustrating a frequency spectrum of a crossfade processing system according to the present scheme.

【図20】本方式によるクロスフェード処理システムの
周波数スペクトルを示す他の図である。
FIG. 20 is another diagram showing a frequency spectrum of the crossfade processing system according to the present scheme.

【図21】本方式によるクロスフェード処理システムの
他の構成図である。
FIG. 21 is another configuration diagram of the crossfade processing system according to the present method.

【図22】バースト符号誤りのノイズ抑制回路の構成図
である。
FIG. 22 is a configuration diagram of a noise suppression circuit for a burst code error.

【図23】本方式の応用例を示す図である。FIG. 23 is a diagram illustrating an application example of the present method.

【図24】本方式の他の応用例を示す図である。FIG. 24 is a diagram showing another application example of the present method.

【図25】本方式の他の応用例を示す図である。FIG. 25 is a diagram showing another application example of the present method.

【図26】各種のA/D・D/A変換方式を示す図であ
る。
FIG. 26 is a diagram showing various A / D / D / A conversion methods.

【図27】各A/D・D/A変換方式の周波数スペクト
ルを示す図である。
FIG. 27 is a diagram showing a frequency spectrum of each A / D / D / A conversion method.

【図28】ΣΔ変調方式の構成図である。FIG. 28 is a configuration diagram of a ΣΔ modulation method.

【図29】各次数のΣΔ変調の特性を示す図である。FIG. 29 is a diagram illustrating characteristics of 次 Δ modulation of each order.

【図30】各次数のΣΔ変調方式の量子化雑音スペクト
ルを示す図である。
FIG. 30 is a diagram illustrating a quantization noise spectrum of each order ΣΔ modulation scheme.

【図31】各次数のΣΔ変調の雑音電力の特性を示す図
である。
FIG. 31 is a diagram illustrating noise power characteristics of ΣΔ modulation of each order.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…エンファシス回路 2…ΣΔ変調器 3…処理系 4…フリップフロップ 5…D/A変換部 6、51…マルチプレクサ 7、55…ディマルチプレクサ 52、54…EXーOR回路 56、57…ゲート信号発生回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Emphasis circuit 2 ... Sigma-delta modulator 3 ... Processing system 4 ... Flip-flop 5 ... D / A conversion part 6, 51 ... Multiplexer 7, 55 ... Demultiplexer 52, 54 ... EX-OR circuit 56, 57 ... Gate signal generation circuit

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 信号を1ビット高速標本化により記録媒
体に記録するための信号処理装置において、 第1のアナログ入力信号を変調することにより量子化雑
音を高域に集中した1ビット高速標本化された第1の1
ビットディジタル信号を生成する第1の1ビット信号処
理部と、 第2のアナログ入力信号を変調することにより量子化雑
音を高域に集中した1ビット高速標本化された第2の1
ビットディジタル信号を生成する第2の1ビット信号処
理部と、 前記第1の1ビットディジタル信号を、通常の標本化周
波数による第1の複数ビットディジタル信号に変換する
変換部と、 前記第2のアナログ入力信号を第2の複数ビットディジ
タル信号に変換するアナログ−ディジタル変換器と、 クロスフェード期間以前においては前記第1の1ビット
ディジタル信号を記録信号とし、クロスフェード期間中
においては前記第1の複数ビットディジタル信号と前記
第2の複数ビットディジタル信号とをクロスフェード処
理することにより記録信号を生成し、クロスフェード期
間後においては前記第2の1ビットディジタル信号を記
録信号とする記録信号生成部と、を備えることを特徴と
する信号処理装置。
1. A signal processing apparatus for recording a signal on a recording medium by 1-bit high-speed sampling, wherein 1-bit high-speed sampling in which quantization noise is concentrated in a high band by modulating a first analog input signal. The first one done
A first 1-bit signal processing unit that generates a bit digital signal; and a 1-bit high-speed sampled second signal that modulates a second analog input signal to concentrate quantization noise in a high frequency range.
A second 1-bit signal processing unit that generates a bit digital signal; a conversion unit that converts the first 1-bit digital signal into a first multi-bit digital signal at a normal sampling frequency; An analog-to-digital converter for converting an analog input signal into a second multi-bit digital signal; a first 1-bit digital signal as a recording signal before a cross-fade period; A recording signal generating unit that generates a recording signal by performing a cross-fade process on a multi-bit digital signal and the second multi-bit digital signal, and that uses the second 1-bit digital signal as a recording signal after a cross-fade period And a signal processing device.
【請求項2】 信号を1ビット高速標本化により記録媒
体に記録する方法において、 クロスフェード期間前において、第1のアナログ入力信
号を変調することにより量子化雑音を高域に集中した1
ビット高速標本化された第1の1ビットディジタル信号
を生成して記録媒体に記録し、 クロスフェード期間中においては、前記第1のディジタ
ル信号を通常の標本化周波数による第1の複数ビットデ
ィジタル信号に変換するとともに、第2のアナログ入力
信号を第2の複数ビットディジタル信号に変換し、前記
第1の複数ビットディジタル信号と前記第2の複数ビッ
トディジタル信号とをクロスフェード処理することによ
り記録信号を生成して前記記録媒体に記録し、 クロスフェード期間終了後においては、前記第2のアナ
ログ入力信号を変調することにより量子化雑音を高域に
集中した1ビット高速標本化された第2のディジタル信
号を生成して前記記録媒体に記録することを特徴とする
信号記録方法。
2. A method of recording a signal on a recording medium by 1-bit high-speed sampling, wherein a quantization noise is concentrated on a high frequency band by modulating a first analog input signal before a cross-fade period.
A first 1-bit digital signal sampled at a high speed is generated and recorded on a recording medium. During the cross-fade period, the first digital signal is converted into a first multi-bit digital signal at a normal sampling frequency. And a second analog input signal is converted into a second multi-bit digital signal, and the first multi-bit digital signal and the second multi-bit digital signal are subjected to cross-fade processing. Is generated and recorded on the recording medium. After the end of the cross-fade period, the second analog input signal is modulated to concentrate the quantization noise in a high frequency region and the 1-bit high-speed sampled second signal is sampled. A signal recording method, wherein a digital signal is generated and recorded on the recording medium.
【請求項3】 アナログ信号を変調し、量子化雑音を高
域に集中した1ビット高速標本化信号を出力する符号化
手段と、前記1ビット高速標本化信号と同一周波数の正負の繰り
返し信号である ゲート信号を発生する信号発生手段と、 前記1ビット高速標本化信号と前記ゲート信号との排他
的論理和演算を行うEX−OR回路と、 前記EX−OR回路の出力信号に対して、記録媒体への
記録、又は、伝送路を介した送信を含む一定の信号処理
を行う信号処理手段と、を備えることを特徴とする信号
処理システム。
3. An encoding means for modulating an analog signal and outputting a 1-bit high-speed sampled signal in which quantization noise is concentrated in a high band, and a positive / negative repetition having the same frequency as the 1-bit high-speed sampled signal.
Signal generation means for generating a gate signal as a return signal ; an EX-OR circuit for performing an exclusive OR operation of the 1-bit high-speed sampling signal and the gate signal; and an output signal of the EX-OR circuit Signal processing means for performing a predetermined signal processing including recording on a recording medium or transmission via a transmission path.
【請求項4】 前記信号処理手段の出力信号と前記ゲー
ト信号との排他的論理和演算を行う他のEX−OR回路
と、 ローパスフィルタを有し、前記他のEX−OR回路の出
力信号を入力して原アナログ信号を復元する復号化手段
と、をさらに備えることを特徴とする請求項3に記載の
信号処理システム。
4. An EX-OR circuit for performing an exclusive OR operation on an output signal of the signal processing means and the gate signal, and a low-pass filter, and an output signal of the other EX-OR circuit is provided. 4. The signal processing system according to claim 3, further comprising: decoding means for inputting and restoring an original analog signal.
【請求項5】 アナログ信号を変調し、量子化雑音を高
域に集中した1ビット高速標本化信号を出力する第1工
程と、前記1ビット高速標本化信号と同一周波数の正負の繰り
返し信号である ゲート信号を発生する第2工程と、 前記1ビット高速標本化信号と前記ゲート信号との排他
的論理和演算を行う第3工程と、 前記EX−OR回路の出力信号に対して、記録媒体への
記録、又は、伝送路を介した送信を含む一定の信号処理
を行う第4工程と、を有することを特徴とする信号処理
方法。
5. A first step of modulating an analog signal and outputting a 1-bit high-speed sampled signal in which quantization noise is concentrated in a high frequency band, and performing a positive / negative cycle having the same frequency as the 1-bit high-speed sampled signal.
A second step of generating a gate signal as a return signal; a third step of performing an exclusive OR operation of the 1-bit high-speed sampling signal and the gate signal; And performing a predetermined signal processing including recording on a recording medium or transmission via a transmission path.
【請求項6】 前記信号処理手段の出力信号と前記ゲー
ト信号との排他的論理和演算を行う第5工程と、 ローパスフィルタを使用し、前記第5工程により生成さ
れた信号を入力して原アナログ信号を復元する第6工程
と、をさらに有することを特徴とする請求項5に記載の
信号処理システム。
6. A fifth step of performing an exclusive OR operation on the output signal of the signal processing means and the gate signal, and using a low-pass filter to input the signal generated in the fifth step to obtain an original signal. The signal processing system according to claim 5, further comprising: a sixth step of restoring an analog signal.
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