JP3807599B2

JP3807599B2 - Recording device

Info

Publication number: JP3807599B2
Application number: JP2001256852A
Authority: JP
Inventors: 元市村; 雅義野口; 雄一猪俣; 正明植木; 誠山田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-08-27
Filing date: 2001-08-27
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2021-08-09
Also published as: JP2002190154A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は記録装置に関し、例えばオーデイオ信号を高い標本化周波数でデイジタル信号に変換して磁気テープに記録するデイジタルオーデイオテープレコーダに適用し得る。
【０００２】
【従来の技術】
従来、デイジタルオーデイオテープレコーダにおいては、オーデイオ信号をデイジタル信号に変換して磁気テープに記録することにより、高音質のオーデイオ信号を記録再生し得るようになされている。
【０００３】
すなわちこのデイジタルオーデイオテープレコーダは、順次入力されるオーデイオ信号を標本化周波数48〔ｋHz〕、又は44.1〔ｋHz〕でサンプリングしてアナログデイジタル変換処理することにより、このオーデイオ信号を16ビツトのデイジタル信号に変換する。
【０００４】
ここで周波数20〔Hz〕から20〔ｋHz〕帯域が人間の可聴周波数帯域と言われていることにより、デイジタルオーデイオテープレコーダは、このように標本化周波数を選定して人間の可聴周波数帯域とほぼ等しい周波数帯域で、オーデイオ信号をデイジタル信号に変換するようになされている。
【０００５】
さらにデイジタルオーデイオテープレコーダは、このデイジタル信号を所定ブロツク単位に分割した後、このブロツク単位で誤り訂正符号を付加すると共にインターリーブ処理し、これにより記録データを形成する。
【０００６】
これによりデイジタルオーデイオテープレコーダは、この記録データで磁気ヘツドを駆動し、これによりこの記録データを順次磁気テープに記録するようになされている。
【０００７】
かくしてデイジタルオーデイオテープレコーダは、再生時、磁気ヘツドから出力される再生信号を２値データに変換した後、記録時と逆の処理手順を実行して元のオーデイオ信号を復調するようになされ、これにより記録再生時の音質劣化を有効に回避し得るようになされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこの種のデイジタルオーデイオテープレコーダにおいては、回転ドラムの回転速度を通常の２倍の回転速度に設定すると共に、磁気テープ走行速度を通常の２倍の速度に設定することにより、さらに一段と高音質のオーデイオ信号を記録再生し得るようになされてもの（以下倍速録音再生のデイジタルオーデイオテープレコーダと呼ぶ）が提案されている。
【０００９】
この倍速録音再生のデイジタルオーデイオテープレコーダによれば、標本化周波数を通常のデイジタルオーデイオテープレコーダの２倍に設定することができ、その分録音再生可能な周波数帯域を通常のデイジタルオーデイオテープレコーダの２倍に拡大することができる。
【００１０】
従つてこの倍速録音再生のデイジタルオーデイオテープレコーダによれば、帯域制限に使用するアンチエリアシングフイルタの遮断周波数を可聴周波数帯域に対して十分高い周波数に設定することができ、従来のデイジタルオーデイオテープレコーダに比して、可聴周波数帯域内の過渡特性の劣化を格段的に低減することができる。
【００１１】
ところがこの倍速録音再生のデイジタルオーデイオテープレコーダにおいて、録音再生可能な量子化ビツト数は、従来のデイジタルオーデイオテープレコーダと同一のため、周波数特性を改善し得る反面、従来のデイジタルオーデイオテープレコーダに比して振幅特性は何ら改善されていない欠点がある。
【００１２】
この倍速録音再生のデイジタルオーデイオテープレコーダの特性を有効に利用して振幅特性をも簡易に向上することができれば、この種のデイジタルオーデイオテープレコーダの音質をさらに向上することができ、またこの種のデイジタルオーデイオテープレコーダの使い勝手を向上すると共に、適用分野も拡大し得ると考えられる。
【００１３】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、周波数特性の良い伝送路を介してオーデイオ信号を伝送する際に、この伝送路の特性を有効に利用して振幅特性をも簡易に向上することができる記録装置を提案しようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明の記録装置においては、入力されるアナログ信号を第１のサンプリング周波数で量子化して量子化ビツトがｍビツト（ｍは正の整数）のデイジタル信号に変換するアナログデイジタル変換手段と、アナログデイジタル変換手段にて変換されたデイジタル信号を第１のサンプリング周波数より低い第２のサンプリング周波数で量子化された量子化ビツトがｎビツト（ｎ＞ｍ、ｎは正の整数）のデイジタル信号に変換する変換手段と、変換手段において変換された第２のサンプリング周波数で量子化された量子化ビツトがｎビツト（ｎ＞ｍ、ｎは正の整数）のデイジタル信号の可聴周波数帯域の量子化ノイズを抑圧すると共にｎビツトの量子化ビツトを低減させるノイズシエーパ手段と、ノイズシエーパ手段において可聴周波数帯域の量子化ノイズを抑圧され、かつｎビツトの量子化ビツトを低減させられたデイジタル信号を記録媒体に記録する記録手段とを設けるようにした。
【００１５】
この結果、本発明の記録装置では、第１のサンプリング周波数を例えば可聴周波数帯域の上限周波数よりも高い値に設定することで、入力されるアナログ信号を、量子化ノイズが可聴周波数帯域で抑圧されるようにノイズシエーピングした効果を維持しつつ量子化ビツトを低減させたデイジタル信号に変換して記録媒体に記録することができるので、可聴周波数帯域内でデイジタル信号のビツト数以上の聴感上の分解能を得ることができる。
【００１６】
また本発明の記録装置においては、ノイズシエーパ手段が、変換手段において変換された第２のサンプリング周波数で量子化された量子化ビツトがｎビツト（ｎ＞ｍ、ｎは正の整数）のデイジタル信号とノイズフイルタ手段から出力されるデイジタル信号との差分を演算する第１の演算手段と、第１の演算手段から出力されるデイジタル信号を再量子化する量子化手段と、量子化手段から出力されるデイジタル信号と第１の演算手段から出力されるデイジタル信号との差分を演算する第２の演算手段とから構成され、第２の演算手段の出力をノイズフイルタ手段に入力するようにした。この結果、本発明の記録装置では、可聴周波数帯域について振幅特性を抑圧し、その分可聴周波数帯域以上の周波数帯域で振幅特性を強調するようにノイズフィルタ手段の周波数特性を選定すれば、ノイズシェーパ手段の出力データにおいては、可聴周波数の量子化ノイズを抑圧し得る。
【００１７】
さらに本発明の記録装置においては、ノイズシエーパ手段に、変換手段において変換された第２のサンプリング周波数で量子化された量子化ビツトがｎビツト（ｎ＞ｍ、ｎは正の整数）のデイジタル信号の周波数分布を分析するエネルギー分析手段と、エネルギー分析手段の分析結果に応じてノイズフイルタ手段の係数を決定する係数決定手段とを設けるようにした。この結果、本発明の記録装置では、入力されるディジタル信号のエネルギーが高域又は低域に集中している場合でも、当該エネルギーが集中する高域又は低域の量子化ノイズを低減し、さらにこの量子化ノイズを可聴周波数帯域以上に分布するように設定することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００１９】
（１）第１の実施の形態
図１において、１は全体としてデイジタルオーデイオテープレコーダを示し、倍速録音再生のデイジタルオーデイオテープレコーダ２を用いてオーデイオ信号Ｓ１を記録し、さらに記録したオーデイオ信号Ｓ２を再生する。
【００２０】
すなわちデイジタルオーデイオテープレコーダ１は、入力端子３を介してアナログオーデイオ信号Ｓ１をローパスフイルタ（ＬＰＦ）４に入力し、ここで通常のデイジタルオーデイオテープレコーダの場合に比して２倍の周波数帯域で帯域制限して出力する。
【００２１】
さらにデイジタルオーデイオテープレコーダ１は、このローパスフイルタ４の出力信号をアナログデイジタル変換回路（Ａ／Ｄ）５に入力し、ここでデイジタル信号に変換する。
【００２２】
ここでこの実施の形態の場合、倍速録音再生のデイジタルオーデイオテープレコーダ２は、標本化周波数２ｆ_ｓ（２ｆ_ｓ＝96〔ｋHz〕）のデイジタルオーデイオ信号を記録再生し得るように形成され、アナログデイジタル変換回路５の標本化周波数は、このデイジタルオーデイオテープレコーダ２の標本化周波数の32倍の周波数（すなわち通常のデイジタルオーデイオテープレコーダの標本化周波数をｆ_ｓで表せば、64ｆ_ｓの周波数でなる）に選定されるようになされている。
【００２３】
これによりデイジタルオーデイオテープレコーダにおいては、可聴周波数帯域の上限周波数に対して、さらには倍速録音再生のデイジタルオーデイオテープレコーダ２の記録可能な上限周波数に対して、標本化周波数を充分高い周波数に選定してオーデイオ信号の音質劣化を有効に回避し得るようになされている。
【００２４】
さらにデイジタルオーデイオテープレコーダ１は、このアナログデイジタル変換回路５の出力データＤ１をデシメーシヨンフイルタ６に出力し、ここで標本化周波数を低減すると共に、出力データのビツト数を増大し、これによりこのデイジタルオーデイオ信号Ｄ１を標本化周波数２ｆ_ｓ、20ビツトのデイジタルオーデイオ信号Ｄ２に変換する。
【００２５】
これによりデイジタルオーデイオテープレコーダ１は、このデシメーシヨンフイルタ６でデイジタルオーデイオ信号Ｄ１の周波数帯域を、倍速録音再生のデイジタルオーデイオテープレコーダ２で記録可能な周波数帯域に低減するようになされている。
【００２６】
かくして倍速録音再生のデイジタルオーデイオテープレコーダ２を使用すれば、標本化周波数２ｆ_ｓ（96〔ｋHz〕）、16ビツトのデイジタルオーデイオ信号を記録再生し得、これにより記録再生可能な周波数帯域を通常のデイジタルオーデイオテープレコーダの２倍に拡大することができる。
【００２７】
これに対してデイジタルオーデイオテープレコーダ１は、デシメーシヨンフイルタ６の出力データＤ２をノイズシエイパー７に出力し、ここでこのデイジタル信号のビツト数を16ビツトに低減する。
【００２８】
これによりデイジタルオーデイオテープレコーダ１は、このノイズシエイパー７の出力データを倍速録音再生のデイジタルオーデイオテープレコーダ２に出力して記録することにより、従来のデイジタルオーデイオテープレコーダで記録可能な周波数帯域に比して、周波数帯域を２倍に拡大してオーデイオ信号Ｓ１を記録する。
【００２９】
さらにこの実施の形態においては、ノイズシエイパー７でオーデイオデータＤ２のビツト数を低減する際、いわゆるノイズシエーピングの手法を適用して聴感上の分解能を改善する。
【００３０】
すなわち図２に示すように、ノイズシエイパー７は、順次入力される入力データＤ２を量子化器９に入力し、ここでこの入力データＤ２を再量子化して出力データＤ３に変換するようになされ、これにより20ビツトの入力データＤ２を16ビツトの出力データＤ３に変換する。
【００３１】
このときノイズシエイパー７は、量子化器９で再量子化する際に発生する量子化誤差データＤＺを減算回路１０で検出し、ノイズフイルタ１１を介してこの誤差データＤＺを減算回路１２に出力する。
【００３２】
さらにノイズシエイパー７は、減算回路１２において、入力データＤ１から誤差データＤＺを減算し、これにより量子化器９で再量子化する際の量子化ノイズをノイズフイルタ１１の周波数特性で決まる特性に設定し得るようになされている。
【００３３】
すなわち図３に示すように、可聴周波数帯域について振幅特性を抑圧し、その分可聴周波数帯域以上の周波数帯域で振幅特性を強調するようにノイズフイルタ１１の周波数特性を選定すれば、ノイズシエイパー７の出力データＤ３においては、可聴周波数帯域の量子化ノイズを抑圧し得る。
【００３４】
すなわちデイジタルオーデイオテープレコーダ１においては、量子化ノイズを可聴周波数帯域以上の帯域に追いやり得、これにより量子化ノイズが可聴周波数帯域の上限周波数以上に分布するように形成し得る。これにより再量子化の際の量子化のノイズを聴感上低減することができる。
【００３５】
従つてデイジタルオーデイオテープレコーダ１においては、入力されたオーデイオ信号Ｓ１を単に標本化周波数２ｆ_ｓ、16ビツトのデイジタルオーデイオ信号に変換してデイジタルオーデイオテープレコーダ２で記録する場合に比して、可聴周波数帯域内で記録可能なビツト数以上の分解能を聴感上得ることができる。これによりデイジタルオーデイオテープレコーダ１は、可聴周波数帯域の２倍の周波数帯域を記録再生することができる倍速録音再生のデイジタルオーデイオテープレコーダ２の特性を有効に利用して高音質のオーデイオ信号を記録再生することができる。
【００３６】
さらにこの実施の形態において、デイジタルオーデイオテープレコーダ１は、図４に示すように具体的にノイズシエイパー７を形成し、これにより適応予測符号化の手法を適用してさらに一段と聴感上のノイズを低減する。
【００３７】
すなわちノイズシエイパー７は、入力データＤ２をエネルギー分析器１４に入力し、ここで所定の時間窓関数で入力データＤ２を累積加算することにより、入力データＤ２の周波数分布を検出する。
【００３８】
係数算出器１５は、エネルギー分析器１４の検出結果に基づいて、ノイズフイルタ１１の係数を切り換えることにより、入力データＤ２の周波数特性に対応して、出力データＤ２の量子化ノイズが低減するように、さらにこの量子化ノイズを可聴周波数帯域以上に追いやるように、ノイズフイルタ１１の特性を切り換える。
【００３９】
すなわち図５に示すように、係数算出器１５は、入力信号でなる入力データＤ１のエネルギーが低域に集中している場合、図６に示すように低域の量子化ノイズを低減するようにノイズフイルタ１１の係数を設定し、これにより出力データＤ２の量子化ノイズを低減し、さらにこの量子化ノイズが可聴周波数帯域以上に分布するように設定する。
【００４０】
これに対して図７に示すように、高域にエネルギーが集中している場合、係数算出器１５は、図８に示すように、低域より中高域の量子化ノイズを低減するようにノイズフイルタ１１の係数を設定し、これにより出力データＤ２の量子化ノイズを低減し、さらにこの量子化ノイズが可聴周波数帯域以上に分布するように設定する。
【００４１】
これに対して倍速録音再生のデイジタルオーデイオテープレコーダ２は、回転ドラムの回転速度及び磁気テープの走行速度を通常のデイジタルオーデイオテープレコーダの２倍の速度に設定し、さらに全体の信号処理速度を通常のデイジタルオーデイオテープレコーダの２倍の速度に設定するようになされ、これによりノイズシエイパー７から出力される標本化周波数96〔ｋHz〕、16ビツトのデイジタルオーデイオ信号Ｄ３を順次磁気テープに記録する。
【００４２】
これに対して再生時、デイジタルオーデイオテープレコーダ２は、記録時と同様の処理速度で動作し、これにより順次磁気ヘツドから出力される再生信号を処理して標本化周波数96〔ｋHz〕、16ビツトのデイジタルオーデイオ信号Ｄ４を出力する。
【００４３】
オーバーサンプリングフイルタ１７は、このデイジタルオーデイオ信号Ｄ４を帯域制限して出力し、デイジタルアナログ変換回路１８は、このフイルタ１７の出力データをアナログ信号に変換して出力する。
【００４４】
これによりデイジタルオーデイオテープレコーダ１は、このアナログ信号をローパスフイルタ１９を介して出力することにより、オーデイオ信号Ｓ２を再生することができ、このときこのオーデイオ信号Ｓ２においては、量子化ノイズが可聴周波数帯域で抑圧されるように、かつ適応予測符号化の手法を適用してこの量子化ノイズを低減したことにより、単に倍速録音再生のデイジタルオーデイオテープレコーダ２を用いてオーデイオ信号を記録再生する場合に比して音質を格段的に向上することができる。
【００４５】
（１−１）実施の形態の効果
以上の構成によれば、ノイズシエーピングの手法を適用して量子化ノイズが可聴周波数帯域以上に分布するようにオーデイオ信号を再量子化し、さらにこのとき適応予測符号化の手法を適用して量子化ノイズを低減したことにより、単に標本化周波数２ｆ_ｓ、16ビツトのデイジタルオーデイオ信号をデイジタルオーデイオテープレコーダ２で記録する場合に比して、可聴周波数帯域内で記録可能なビツト数以上の分解能を聴感上得ることができ、これにより倍速録音再生のデイジタルオーデイオテープレコーダ２の特性を有効に利用して高音質のオーデイオ信号を記録再生することができる。
【００４６】
（２）第２の実施の形態
図２との対応部分に同一符号を付して示す図９において、２０は第２の実施の形態によるデイジタルオーデイオテープレコーダを示し、この実施の形態の場合、プリエンフアシス及びデイエンフアシス回路を使用してさらに音質を向上する。
【００４７】
すなわちデイジタルオーデイオテープレコーダ２０は、デシメーシヨンフイルタ６及びノイズシエイパー７間にプリエンフアシス回路２１を配置し、これに対応してデイジタルオーデイオテープレコーダ２及びオーバーサンプリングフイルタ１７間にデイエンフアシス回路２２を介挿する。
【００４８】
ここでプリエンフアシス回路２１は、図１０に示すように、可聴周波数帯域以上の周波数帯域を強調するように周波数振幅特性が選定されるのに対し、デイエンフアシス回路２２は、図１１に示すように、このプリエンフアシス回路２１の周波数特性を補うように、周波数振幅特性が選定されるようになされている。
【００４９】
すなわち図３について上述したノイズフイルタ１１の周波数特性と同じように、可聴周波数帯域以上の周波数帯域を強調するようにプリエンフアシス回路２１の周波数特性を選定すれば、デイジタルオーデイオテープレコーダ２の録音再生可能周波数帯域内で、記録可能なビツト数以上の分解能を聴感上得ることができる。これによりさらに一段と高音質のオーデイオ信号を記録再生することができる。
【００５０】
（３）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、時間窓関数を使用してデイジタル信号Ｄ２のエネルギー分布を検出する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、デイジタル信号Ｄ２を帯域分割してエネルギー分布を検出する場合、さらには高速フーリエ変換の手法を適用する場合等、種々のエネルギー分布検出手法を広く適用することができる。
【００５１】
さらに上述の実施の形態においては、ノイズシーピングするだけでなく、併せて適応予測符号化の手法を適用し、またプリアンフアシスしてオーデイオ信号を記録する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、必要に応じてノイズシーピングだけ実施しても良く、また適応予測符号化の手法、又はプリアンフアシスの何れかの手法とノイズシーピングとを組合わせてもよい。
【００５２】
さらに上述の実施の形態においては、本発明をデイジタルオーデイオテープレコーダに適用してデイジタルオーデイオ信号を記録再生する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、光デイスク等の記録媒体を介してデイジタルオーデイオ信号を記録再生する場合、さらにはこのような記録媒体以外の種々の伝送路を介してオーデイオ信号を伝送する場合に広く適用することができる。
【００５３】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、第１のサンプリング周波数を例えば可聴周波数帯域の上限周波数よりも高い値に設定することで、入力されるアナログ信号を、量子化ノイズが可聴周波数帯域で抑圧されるようにノイズシエーピングした効果を維持しつつ量子化ビツトを低減させたデイジタル信号に変換して記録媒体に記録することができるので、可聴周波数帯域内でデイジタル信号のビツト数以上の聴感上の分解能を得ることができ、かくして伝送路の特性を有効に利用して振幅特性をも簡易に向上することができる記録装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるデイジタルオーデイオテープレコーダを示すブロツク図である。
【図２】そのノイズシエイパーを示すブロツク図である。
【図３】そのフイルタの特性を示す特性曲線図である。
【図４】ノイズシエイパーの具体的構成を示すブロツク図である。
【図５】エネルギーが低域に集中している場合を示す特性曲線図である。
【図６】その場合のフイルタの周波数特性を示す特性曲線図である。
【図７】高域にエネルギーが集中している場合を示す特性曲線図である。
【図８】その場合のフイルタの周波数特性を示す特性曲線図である。
【図９】第２の実施の形態によるデイジタルオーデイオテープレコーダを示すブロツク図である。
【図１０】プリエンフアシス回路の周波数振幅特性を表す特性曲線図である。
【図１１】デイエンフアシス回路の周波数振幅特性を表す特性曲線図である。
【符号の説明】
１、２、２０……デイジタルオーデイオテープレコーダ、４、１９……ローパスフイルタ、５……アナログデイジタル変換回路、６……デシメーシヨンフイルタ、７……ノイズシエイパー、１７……オーバーサンプリングフイルタ、１８……デイジタルアナログ変換回路、９……量子化器、１１……ノイズフイルタ、１４……エネルギー分析回路、１５……フイルタ係数算出回路、２１……プリエンフアシス回路、２２……デイエンフアシス回路。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a recording apparatus, and can be applied to, for example, a digital audio tape recorder that converts an audio signal into a digital signal at a high sampling frequency and records it on a magnetic tape.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, digital audio tape recorders can record and reproduce high-quality audio signals by converting audio signals into digital signals and recording them on a magnetic tape.
[0003]
That is, this digital audio tape recorder samples the audio signal that is sequentially input at a sampling frequency of 48 [kHz] or 44.1 [kHz] and performs analog-digital conversion processing, thereby converting the audio signal into a 16-bit digital signal. Convert.
[0004]
Here, since the frequency 20 [Hz] to 20 [kHz] band is said to be a human audible frequency band, the digital audio tape recorder selects the sampling frequency in this way and is almost equal to the human audible frequency band. Audio signals are converted to digital signals in the same frequency band.
[0005]
Further, after the digital audio tape recorder divides the digital signal into predetermined block units, an error correction code is added and interleaved in units of blocks, thereby forming recording data.
[0006]
As a result, the digital audio tape recorder drives the magnetic head with the recorded data, thereby recording the recorded data on the magnetic tape sequentially.
[0007]
Thus, the digital audio tape recorder converts the reproduction signal output from the magnetic head into binary data during reproduction, and then demodulates the original audio signal by executing a processing procedure reverse to that for recording. Therefore, it is possible to effectively avoid deterioration in sound quality during recording and reproduction.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in this type of digital audio tape recorder, the rotational speed of the rotating drum is set to twice the normal rotational speed, and the magnetic tape running speed is set to twice the normal speed to further increase the sound quality. However, there has been proposed an audio signal that can be recorded and reproduced (hereinafter referred to as a double-speed recording / reproducing digital audio tape recorder).
[0009]
According to the digital audio tape recorder for double-speed recording / playback, the sampling frequency can be set to twice that of a normal digital audio tape recorder, and the frequency band capable of recording / playback can be set to 2 times that of a normal digital audio tape recorder. Can be doubled.
[0010]
Therefore, according to the digital audio tape recorder for double-speed recording / playback, the cutoff frequency of the anti-aliasing filter used for band limitation can be set to a sufficiently high frequency with respect to the audible frequency band, and the conventional digital audio tape recorder As compared with the above, the deterioration of the transient characteristics in the audible frequency band can be remarkably reduced.
[0011]
However, the number of quantized bits that can be recorded and reproduced in this double-speed recording / reproducing digital audio tape recorder is the same as that of the conventional digital audio tape recorder, so the frequency characteristics can be improved, but compared with the conventional digital audio tape recorder. Therefore, there is a drawback that the amplitude characteristic is not improved at all.
[0012]
If the amplitude characteristics can be improved easily by effectively utilizing the characteristics of this double-speed recording / reproducing digital audio tape recorder, the sound quality of this type of digital audio tape recorder can be further improved. It is possible to improve the usability of digital audio tape recorders and expand the application field.
[0013]
The present invention has been made in consideration of the above points. When an audio signal is transmitted through a transmission line having good frequency characteristics, the amplitude characteristic can be easily improved by effectively utilizing the characteristics of the transmission line. It is intended to propose a recording apparatus that can do this.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this problem, in the recording apparatus of the present invention, the analog signal to be input is quantized at the first sampling frequency and converted to a digital signal whose quantization bit is m bits (m is a positive integer). The quantizing bit obtained by quantizing the digital signal converted by the converting means and the analog digital converting means at the second sampling frequency lower than the first sampling frequency is n bits (n> m, n is a positive integer). An audible frequency band of a digital signal having n bits (n> m, n is a positive integer) quantized at the second sampling frequency converted by the converting means, The noise shaper means for suppressing the quantization noise of the noise and reducing the quantization bit of n bits, and the noise shaper means Audible frequency band is suppressed quantization noise, and to a digital signal which is to reduce the quantization bits of n bits to provide a recording means for recording on a recording medium Te.
[0015]
As a result, in the recording apparatus of the present invention, by setting the first sampling frequency to a value higher than the upper limit frequency of the audible frequency band, for example, quantization noise is suppressed in the audible frequency band of the input analog signal. In this way, it can be converted into a digital signal with reduced quantization bits while maintaining the noise-shaping effect so that it can be recorded on a recording medium. Resolution can be obtained.
[0016]
In the recording apparatus of the present invention, the noise shaper means is a digital signal whose quantized bit quantized at the second sampling frequency converted by the converting means is n bits (n> m, n is a positive integer) and First arithmetic means for calculating a difference from the digital signal output from the noise filter means, quantizing means for requantizing the digital signal output from the first arithmetic means, and output from the quantizing means The second calculation means calculates the difference between the digital signal and the digital signal output from the first calculation means, and the output of the second calculation means is input to the noise filter means. As a result, in the recording apparatus of the present invention, if the frequency characteristic of the noise filter means is selected so that the amplitude characteristic is suppressed for the audible frequency band and the amplitude characteristic is emphasized in the frequency band higher than the audible frequency band, the noise shaper is selected. In the output data of the means, the audible frequency quantization noise can be suppressed.
[0017]
Further, in the recording apparatus of the present invention, the noise shaper means is a digital signal having n bits (n> m, n is a positive integer) quantized with the second sampling frequency converted by the conversion means. Energy analyzing means for analyzing the frequency distribution and coefficient determining means for determining the coefficient of the noise filter means in accordance with the analysis result of the energy analyzing means are provided. As a result, in the recording apparatus of the present invention, even when the energy of the input digital signal is concentrated in the high frequency or low frequency, the quantization noise in the high frequency or low frequency where the energy is concentrated is reduced. This quantization noise can be set to be distributed over the audible frequency band.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0019]
(1) First Embodiment In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a digital audio tape recorder as a whole, and an audio signal S1 is recorded using a digital audio tape recorder 2 for double speed recording and reproduction, and the recorded audio signal S2 is further recorded. Reproduce.
[0020]
In other words, the digital audio tape recorder 1 inputs an analog audio signal S1 to the low-pass filter (LPF) 4 through the input terminal 3, and in this case, the frequency band is twice that in the case of a normal digital audio tape recorder. Limited output.
[0021]
Further, the digital audio tape recorder 1 inputs the output signal of the low-pass filter 4 to an analog digital conversion circuit (A / D) 5 where it is converted into a digital signal.
[0022]
Here, in the case of this embodiment, the digital audio tape recorder 2 for double speed recording / reproduction is formed so as to be able to record and reproduce a digital audio signal having a sampling frequency of 2 f _s (2 f _s = 96 [kHz]). The sampling frequency of the conversion circuit 5 is 32 times the sampling frequency of the digital audio tape recorder 2 (that is, if the sampling frequency of a normal digital audio tape recorder is expressed as f _s , it becomes a frequency of 64 _fs ). It is made to be selected.
[0023]
Thus, in the digital audio tape recorder, the sampling frequency is selected to be sufficiently high with respect to the upper limit frequency of the audible frequency band and further to the upper limit frequency that can be recorded by the digital audio tape recorder 2 for double speed recording / playback. Therefore, sound quality deterioration of the audio signal can be effectively avoided.
[0024]
Further, the digital audio tape recorder 1 outputs the output data D1 of the analog digital conversion circuit 5 to the decimation filter 6, where the sampling frequency is reduced and the number of output data bits is increased. The digital audio signal D1 is converted into a digital audio signal D2 having a sampling frequency of 2 f _s and 20 bits.
[0025]
As a result, the digital audio tape recorder 1 uses the decimation filter 6 to reduce the frequency band of the digital audio signal D1 to a frequency band that can be recorded by the digital audio tape recorder 2 for double speed recording and reproduction.
[0026]
Thus, if the digital audio tape recorder 2 for double-speed recording / reproduction is used, a digital audio signal having a sampling frequency of 2 _fs (96 [kHz]) and 16 bits can be recorded and reproduced. The digital audio tape recorder can be enlarged twice as much.
[0027]
On the other hand, the digital audio tape recorder 1 outputs the output data D2 of the decimation filter 6 to the noise shaper 7, where the number of bits of this digital signal is reduced to 16 bits.
[0028]
As a result, the digital audio tape recorder 1 outputs and records the output data of the noise shaper 7 to the digital audio tape recorder 2 for double-speed recording / reproduction, so that the frequency band can be recorded by the conventional digital audio tape recorder. Then, the audio signal S1 is recorded with the frequency band expanded twice.
[0029]
Furthermore, in this embodiment, when the noise shaper 7 reduces the number of bits of the audio data D2, so-called noise shaping technique is applied to improve the auditory resolution.
[0030]
That is, as shown in FIG. 2, the noise shaper 7 inputs the sequentially input data D2 to the quantizer 9, where the input data D2 is requantized and converted to output data D3. As a result, the 20-bit input data D2 is converted into 16-bit output data D3.
[0031]
At this time, the noise shaper 7 detects the quantization error data DZ generated when requantizing by the quantizer 9 by the subtraction circuit 10, and outputs the error data DZ to the subtraction circuit 12 via the noise filter 11. To do.
[0032]
Further, the noise shaper 7 subtracts the error data DZ from the input data D1 in the subtracting circuit 12, and thereby the quantization noise when requantized by the quantizer 9 becomes a characteristic determined by the frequency characteristic of the noise filter 11. It can be set.
[0033]
That is, as shown in FIG. 3, if the frequency characteristic of the noise filter 11 is selected so as to suppress the amplitude characteristic in the audible frequency band and emphasize the amplitude characteristic in the frequency band higher than the audible frequency band, the noise shaper 7 In the output data D3, quantization noise in the audible frequency band can be suppressed.
[0034]
That is, in the digital audio tape recorder 1, the quantization noise can be driven to a band higher than the audible frequency band, so that the quantization noise can be distributed over the upper limit frequency of the audible frequency band. Thereby, the noise of the quantization at the time of requantization can be reduced audibly.
[0035]
Accordingly, in the digital audio tape recorder 1, the audio frequency S 1 is audible compared to the case where the input audio signal S 1 is simply converted into a sampling frequency 2 f _s , 16-bit digital audio signal and recorded by the digital audio tape recorder 2. A resolution higher than the number of bits that can be recorded in the band can be obtained in the sense of hearing. As a result, the digital audio tape recorder 1 records and reproduces high-quality audio signals by effectively utilizing the characteristics of the digital audio tape recorder 2 that can record and reproduce twice the frequency band of the audible frequency band. can do.
[0036]
Furthermore, in this embodiment, the digital audio tape recorder 1 specifically forms a noise shaper 7 as shown in FIG. 4, thereby applying adaptive predictive coding to further reduce the audible noise. To reduce.
[0037]
That is, the noise shaper 7 inputs the input data D2 to the energy analyzer 14, and detects the frequency distribution of the input data D2 by cumulatively adding the input data D2 with a predetermined time window function.
[0038]
The coefficient calculator 15 switches the coefficient of the noise filter 11 based on the detection result of the energy analyzer 14 so that the quantization noise of the output data D2 is reduced corresponding to the frequency characteristic of the input data D2. Further, the characteristics of the noise filter 11 are switched so that the quantization noise is driven beyond the audible frequency band.
[0039]
That is, as shown in FIG. 5, the coefficient calculator 15 reduces the low-frequency quantization noise as shown in FIG. 6 when the energy of the input data D1 that is an input signal is concentrated in the low frequency. The coefficient of the noise filter 11 is set, whereby the quantization noise of the output data D2 is reduced, and further, the quantization noise is set to be distributed over the audible frequency band.
[0040]
On the other hand, as shown in FIG. 7, when energy is concentrated in the high range, the coefficient calculator 15 performs noise so as to reduce the quantization noise in the middle and high range from the low range as shown in FIG. The coefficient of the filter 11 is set, whereby the quantization noise of the output data D2 is reduced, and further, the quantization noise is set to be distributed over the audible frequency band.
[0041]
On the other hand, the digital audio tape recorder 2 for double-speed recording / playback sets the rotational speed of the rotating drum and the running speed of the magnetic tape to twice the speed of a normal digital audio tape recorder, and further sets the overall signal processing speed to normal. Thus, the sampling frequency 96 [kHz] and 16-bit digital audio signal D3 output from the noise shaper 7 are sequentially recorded on the magnetic tape.
[0042]
On the other hand, at the time of reproduction, the digital audio tape recorder 2 operates at the same processing speed as at the time of recording, thereby processing the reproduction signal output from the magnetic head sequentially to obtain a sampling frequency of 96 [kHz], 16 bits. The digital audio signal D4 is output.
[0043]
The oversampling filter 17 limits the band of the digital audio signal D4 and outputs it. The digital-analog conversion circuit 18 converts the output data of the filter 17 into an analog signal and outputs it.
[0044]
As a result, the digital audio tape recorder 1 can reproduce the audio signal S2 by outputting the analog signal via the low-pass filter 19. At this time, the quantization noise is audible in the audio frequency band. And by reducing the quantization noise by applying an adaptive predictive coding method, the audio signal can be recorded and reproduced simply by using the digital audio tape recorder 2 for double speed recording and reproduction. Thus, the sound quality can be remarkably improved.
[0045]
(1-1) According to the above configuration, the audio signal is requantized so that the quantization noise is distributed over the audible frequency band by applying the noise shaping method. Since the quantization noise is reduced by applying the adaptive predictive coding method, the audible frequency band is simply compared with the case where a digital audio tape recorder 2 records a 16-bit digital audio signal with a sampling frequency of 2 _fs . Therefore, it is possible to record and reproduce a high-quality audio signal by effectively utilizing the characteristics of the digital audio tape recorder 2 for double speed recording and reproduction.
[0046]
(2) Second Embodiment In FIG. 9, in which parts corresponding to those in FIG. 2 are assigned the same reference numerals, 20 denotes a digital audio tape recorder according to the second embodiment. In this embodiment, Sound quality is further improved by using pre-emphasis and day-emphasis circuits.
[0047]
In other words, the digital audio tape recorder 20 has a pre-emphasis circuit 21 disposed between the decimation filter 6 and the noise shaper 7, and the day audio circuit 22 is inserted between the digital audio tape recorder 2 and the oversampling filter 17 correspondingly. To do.
[0048]
Here, as shown in FIG. 10, the pre-emphasis circuit 21 has a frequency amplitude characteristic selected so as to emphasize a frequency band higher than the audible frequency band, while the de-emphasis circuit 22 has a frequency amplitude characteristic as shown in FIG. The frequency amplitude characteristic is selected so as to supplement the frequency characteristic of the pre-emphasis circuit 21.
[0049]
That is, if the frequency characteristic of the pre-emphasis circuit 21 is selected so as to emphasize the frequency band higher than the audible frequency band, like the frequency characteristic of the noise filter 11 described above with reference to FIG. 3, the recording / playback frequency of the digital audio tape recorder 2 can be obtained. Within the band, it is possible to obtain a resolution higher than the number of bits that can be recorded. As a result, audio signals with higher sound quality can be recorded and reproduced.
[0050]
(3) Other Embodiments In the above-described embodiment, the case where the energy distribution of the digital signal D2 is detected using the time window function has been described, but the present invention is not limited to this, and the digital signal D2 is not limited thereto. Various energy distribution detection methods can be widely applied, for example, when the energy distribution is detected by dividing the frequency band of the signal and when the fast Fourier transform method is applied.
[0051]
Further, in the above-described embodiment, the case where not only noise shaping but also adaptive predictive coding technique is applied and audio signal is recorded by performing pre-phase is described, but the present invention is not limited to this. Instead, only noise shaping may be performed as needed, or any of adaptive prediction coding techniques or preamble techniques and noise shaping may be combined.
[0052]
Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a digital audio tape recorder to record / reproduce a digital audio signal has been described. However, the present invention is not limited to this, and the recording medium such as an optical disk is used. The present invention can be widely applied to recording / reproducing digital audio signals, and further to transmitting audio signals via various transmission paths other than such recording media.
[0053]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by setting the first sampling frequency to a value higher than the upper limit frequency of the audible frequency band, for example, quantization noise is suppressed in the audible frequency band of the input analog signal. In this way, it can be converted into a digital signal with reduced quantization bits while maintaining the noise-shaping effect so that it can be recorded on a recording medium. Therefore, it is possible to realize a recording apparatus that can effectively improve the amplitude characteristics by effectively using the characteristics of the transmission path.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a digital audio tape recorder according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing the noise shaper.
FIG. 3 is a characteristic curve diagram showing characteristics of the filter.
FIG. 4 is a block diagram showing a specific configuration of a noise shaper.
FIG. 5 is a characteristic curve diagram showing a case where energy is concentrated in a low frequency range.
FIG. 6 is a characteristic curve diagram showing the frequency characteristics of the filter in that case.
FIG. 7 is a characteristic curve diagram showing a case where energy is concentrated in a high frequency range.
FIG. 8 is a characteristic curve diagram showing frequency characteristics of the filter in that case.
FIG. 9 is a block diagram showing a digital audio tape recorder according to a second embodiment.
FIG. 10 is a characteristic curve diagram showing frequency amplitude characteristics of the pre-emphasis circuit.
FIG. 11 is a characteristic curve diagram showing a frequency amplitude characteristic of a day-emphasis circuit.
[Explanation of symbols]
1, 2, 20: Digital audio tape recorder, 4, 19: Low-pass filter, 5: Analog digital conversion circuit, 6: Decimation filter, 7: Noise shaper, 17: Oversampling filter, DESCRIPTION OF SYMBOLS 18 ... Digital analog conversion circuit, 9 ... Quantizer, 11 ... Noise filter, 14 ... Energy analysis circuit, 15 ... Filter coefficient calculation circuit, 21 ... Pre-emphasis circuit, 22 ... Day-emphasis circuit

Claims

Analog digital conversion means for quantizing an input analog signal at a first sampling frequency and converting the digital signal into a digital signal whose quantization bit is m bits (m is a positive integer) ;
A digital signal obtained by quantizing the digital signal converted by the analog digital conversion means at a second sampling frequency lower than the first sampling frequency is n bits (n> m, n is a positive integer). Conversion means for converting to a signal;
The quantization bit quantized at the second sampling frequency converted by the conversion means suppresses quantization noise in the audible frequency band of an n-bit (n> m, n is a positive integer) digital signal and noise shaper means for reducing n-bit quantization bits ;
A recording apparatus comprising: recording means for recording a digital signal in which quantization noise in an audible frequency band is suppressed in the noise shaper means and the quantization bit of the n bits is reduced on a recording medium.

The noise shaper means is
The difference between the digital signal quantized with the second sampling frequency converted by the conversion means and having n bits (n> m, n is a positive integer) and the digital signal output from the noise filter means First computing means for computing
Quantization means for requantizing the digital signal output from the first calculation means;
A second calculation means for calculating a difference between the digital signal output from the quantization means and the digital signal output from the first calculation means;
2. The recording apparatus according to claim 1, wherein the output of the second calculation means is input to the noise filter means .

The noise shaper means is
Energy analyzing means for analyzing a frequency distribution of a digital signal whose quantized bits quantized at the second sampling frequency converted by the converting means are n bits (n> m, n is a positive integer);
Coefficient determining means for determining a coefficient of the noise filter means in accordance with an analysis result of the energy analyzing means;
The recording apparatus according to claim 2, further comprising: