JP3849164B2 - オーディオ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、オーディオ装置に関する。詳しくは、入力アナログ信号に対しその使用周波数帯域の信号のみを取り出す処理を施して記録媒体にデジタル記録することによって、使用帯域外の信号(ノイズ成分)が記録されることによる再生音質の劣化を改善したものである。
【0002】
【従来の技術】
カセットテープの再生音声やFMラジオ放送やAMラジオ放送などのアナログ音声を、ミニディスク(以下、「MD」という)プレーヤやデジタルコンパクトカセット(以下、「DCC」という)プレーヤなどのデジタルオーディオ機器に記録することがある。
【0003】
これらアナログ音声信号は、デジタルオーディオ機器に内蔵されたA/Dコンバータでデジタル信号に変換されてからMDやDCCなどの記録媒体にデジタル記録される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、CDプレーヤやDCCプレーヤなどのデジタルオーディオ機器では、図3(a)に示すように、約20Hz〜約22KHzの帯域の音声を記録することができるが、カセット再生機器やラジオ受信機から出力されるアナログ音声の周波数帯域は、一般に、デジタルオーディオ機器の記録可能な帯域に比べて狭い。例えばFMラジオ放送の使用帯域は約30Hz〜15KHzであり、19KHzのパイロット信号は受信時にローパスフィルタ処理が施されて出力されないようになされる。
【0005】
しかし、このローパスフィルタはアナログフィルタであり、図3(b)に示すようにカットオフ周波数が15KHzとなるような周波数特性である。
【0006】
このフィルタ特性は急峻な帯域制限がなされていないので、フィルタ出力は、図3(c)に示すように15KHz以上の周波数も僅かながら出力されてしまう。15KHz以上の高周波数帯域には音声信号は含まれていないから、ノイズ成分となる。この他にホワイトノイズ(斜線図示)も含まれる。また、低周波数帯域ではフィルタを用いていないので30Hz以下に存在するノイズ成分も出力されて、MDやDCCなどを用いたデジタルオーディオ機器の場合には使用する記録媒体に応じた音声圧縮符号化処理がなされる。周知のようにMDではATRAC(Adaptive TRansform Acoustic Coding)処理、DCCではPASC(Precision Adaptive Sub-band Coding))処理である。使用帯域30Hz〜15KHzに混入したノイズ成分(ホワイトノイズを含む)はレベルの高い音声信号によってマスクされるため、これらのノイズ成分は記録媒体に記録されないようになっている。
【0007】
しかし、この使用帯域外の周波数成分(20Hz〜30Hz及び15KHz〜22KHz)にあって各音声圧縮符号化処理による最小可聴限界以上のレベルを有するノイズ成分は記録媒体に記録されてしまう。特にパイロット信号の残留成分はそのレベルも比較的高いのでこれも記録されてしまう。
【0008】
同様にして、使用帯域が約100Hz〜約6KHzのAMラジオ放送や、約20Hz〜10KHz(若しくは20Hz〜20KHz)のカセットテープ(周波数の上限はテープの種類などによって異なる)などにおいても、一般に帯域制限フィルタとして急峻なフィルタは用いられていない。そのため、各機器から出力される音声信号には、下限周波数以下の低周波数帯域及び上限周波数以上の高周波数帯域にもそれぞれノイズ成分が含まれている場合が多い。これをデジタルオーディオ機器に記録した場合、使用帯域の下限周波数から20Hzまで及び上限周波数から22KHzまでの最小可聴限界以上のレベルのノイズ成分(高域ノイズ)も音声信号と共に記録媒体に記録されてしまう。
【0009】
デジタルオーディオ機器のダイナミックレンジは一般にアナログオーディオ機器に比べて非常に広く、例えば、MD用機器のダイナミックレンジは96dB程度であるので上述した高域ノイズも再生される。この高域側の再生ノイズは再生音質の劣化の原因となっている。
【0010】
また、デジタル機器での音声圧縮符号化処理では、本来処理すべき音声帯域(例えばFM音声では30Hz〜15KHz)以外の帯域(20Hz〜30Hz及び15KHz〜22KHz)に存在する成分(FM音声に対して全てノイズ成分となる)までも圧縮符号化しなければならない。そのため、本来の音声信号に割り当てられるべき符号化量(ビット数)が少なくなって音声信号のダイナミックレンジが狭くなってしまう。つまり、デジタルオーディオ機器の性能を最大限まで発揮できなくなる。
【0011】
そこで、この発明は、入力アナログ音声をデジタル記録する場合に、アナログ音声の使用帯域以外の不要な周波数帯域のノイズ成分を阻止(カット)することにより、再生音質を改善できるオーディオ装置を提供するものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るオーディオ装置は、アナログオーディオ信号をデジタル信号に変換して記録媒体に記録するオーディオ装置において、上記アナログオーディオ信号を上記デジタル信号に変換するA/Dコンバータと、入力される複数種の上記アナログオーディオ信号が持つ周波数帯域を識別して識別モードを設定するモード識別手段と、入力された上記アナログオーディオ信号が上記A/Dコンバータより上記デジタル信号に変換され、変換された該デジタル信号の周波数特性をデジタルフィルタにより帯域制限する帯域制限手段と、上記帯域制限手段より出力される帯域制限されたデジタル信号を符号化処理するデジタル信号処理部と、上記デジタル信号処理部からの出力を記録媒体にデジタル記録するデジタル記録部とを備え、入力された複数種の上記アナログオーディオ信号に対し、上記モード識別手段によって設定された上記識別モードに対応した周波数帯域を設定し、設定された上記アナログオーディオ信号の周波数帯域に対応して上記デジタル信号の帯域制限を上記帯域制限手段によって変更することを特徴とする。
【0013】
アナログオーディオ信号はA/Dコンバータで信号に変換されて出力され、帯域制御手段で入力信号の使用周波数帯域がその通過帯域となるように調整される。そしてデジタル信号処理部で符号化処理されてデジタル信号処理部でデジタル記録される。よって、デジタル信号処理部では、入力信号の使用帯域以外の信号に対する符号化処理を行う必要がなく、その分、入力信号に対する符号化処理の分解能を高めることができる。したがって、再生音質が大幅に改善され、ハイファイなデジタル記録が可能となる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態としてのオーディオ装置100について説明する。このオーディオ装置100は、カセットテープの記録再生の他、AM・FMラジオ放送の受信やCDの再生及びMDの記録再生が可能なオーディオ装置(いわゆるミニコンポ)である。
【0015】
図1において、オーディオ装置100は、カセットテープ記録再生部1、FMラジオ受信部2、AMラジオ受信部3、CD再生部4及びMD記録再生部5を有する。
【0016】
カセットテープ記録再生部1ではカセットテープの記録再生が行われてアナログ音声信号が出力される。FMラジオ受信部2、AMラジオ受信部3では、それぞれFMラジオ放送やAMラジオ放送が受信されてそれらのアナログ音声信号が出力される。CD再生部4ではCDの再生が行われてそのデジタル音声信号が出力される。また、MD記録再生部5では、音声データのMDへの記録及び再生が行われる。
【0017】
オーディオ装置100は、さらにA/Dコンバータ6、デジタルシグナルプロセッサ回路(以下、「DSP回路」という)7、マイコン8及びMD信号処理回路9を有する。
【0018】
ユーザの操作によってカセットテープやAM・FMラジオ放送の音声をMD記録再生部5でMDに記録する場合に、カセットテープ記録再生部1やFMラジオ受信部2、AMラジオ受信部3より出力されるアナログ音声信号SAがA/Dコンバータ6に供給されてデジタル音声信号SDへの変換処理が行われる。
【0019】
DSP回路7には、A/Dコンバータ6より出力されるデジタル音声信号SDが供給される。DSP回路7はフィルタ特性を変えることのできるデジタルバンドパスフィルタ(以下、「デジタルBPF」という)として構成され、デジタル音声信号SDの周波数帯域が所望の如く制限される。
【0020】
ユーザの操作によってカセットテープの音声をMDに記録する場合には、カセットテープ再生部1よりのモード信号STAがマイコン8に供給される。FMラジオ放送の音声やAMラジオ放送の音声をMDに記録する場合には、FMラジオ受信部2やAMラジオ受信部3からそれぞれモード信号SFMやSAMがマイコン8に供給される。マイコン8では各モード信号を識別し、識別したモードに応じてDSP回路7のデジタルBPFの係数を制御する。この係数制御によって、入力音声信号の使用周波数帯域そのものがその通過帯域として設定される。FM放送のときにはその通過帯域は30Hz〜15KHzであり、AM放送では100Hz〜6KHzが通過帯域となり、カセットテープでは20Hz〜100KHz(20Hz〜20KHz)が通過帯域となるように係数制御が行われる。デジタルフィルタがあるため通過帯域は急峻な特性に設定できる。
【0021】
MD信号処理回路9には、DSP回路7のデジタルフィルタで帯域制限されたデジタル音声信号SDSが供給されて、ATRAC方式の音声圧縮符号化、誤り訂正処理のためのエンコード処理が行われると共に、変調処理が行われる。MD信号処理回路9より出力される記録音声データはMD記録再生部5に供給される。これによりカセットテープやFMラジオやAMラジオなどの記録音声データがMDに磁界変調記録される。
【0022】
ユーザの操作によってCD再生部4で再生された音声をMDに記録する場合には、この再生音声信号SCDはデジタル信号であるので、A/Dコンバータ6及びDSP回路7を介さずにMD信号処理回路9に直接供給される。
【0023】
次に再生系について説明する。オーディオ装置100は、再生系としてD/Aコンバータ10、パワーアンプ11及びスピーカ12を有する。MD記録再生部5で再生された再生音声データはMD信号処理回路9に供給されて復調処理が行われると共に、誤り訂正処理のためのデコード処理、誤り訂正された圧縮符号化データの伸張復号化処理が行われる。
【0024】
D/Aコンバータ10には、MD信号処理回路9より復号化されたデジタル音声信号が供給されてアナログ音声信号に変換される。パワーアンプ11には、D/Aコンバータ10よりアナログ音声信号が供給されて増幅される。そして、スピーカ12よりその音声が出力される。
【0025】
以上の構成において、FMラジオ受信部2で受信したFMラジオ放送の音声をMD記録再生部5でMDに記録する場合の動作を図1及び図2を用いて説明する。
【0026】
ユーザの操作などによって、FMラジオ受信部2で受信したFMラジオ放送の音声をMD記録再生部5でMDに記録する場合、FMラジオ受信部2の出力信号SAは、A/Dコンバータ6に供給される。このFMラジオ信号SAは図2(a)に示すように、使用周波数帯域30Hz〜15KHz以外にもノイズ成分を持った音声信号である。FMラジオ信号SAは、A/Dコンバータ6でデジタル信号SDに変換されて出力される。図2(b)に示すように、このデジタル信号SDも30Hz以下の低周波数成分及び15KHz以上の高周波数成分を持っている。
【0027】
FMラジオ受信部2からは、MDに記録する音声がFMラジオ受信部2より出力したものであることを識別するためのモード信号SFMがマイコン8に出力される。マイコン8では、モード信号SFMが供給されると、そのモード(FMモード)に応じたアルゴリズムによる制御によってDSP回路7のデジタルBPFの係数を変化させる。このときのDSP回路7のフィルタ特性は急峻なフィルタ特性となされており、図2(c)に示すように、下限周波数30Hz及び上限周波数15KHzで急峻にカットオフされる。これにより、DSP回路7より出力されるデジタル音声信号SDSは、図2(d)に示すように、30Hz以下の周波数及び15KHz以上の周波数帯域数にそれぞれノイズ成分を含まないデジタル信号となる。
【0028】
MD信号処理回路9では、図2(e)に示すように、MDに記録可能な20Hz〜22KHzまでの周波数帯域の信号成分に対して音声圧縮符号化処理が行われるが、対象とされるデジタル音声信号SDSは30Hz〜15KHzまでの周波数成分である。よって、図2(f)に示すように、20Hz〜30Hzまでの周波数帯域の信号のための符号化処理及び15KHz〜22KHzの周波数帯域の信号のための符号化処理は行われず、その分、30Hz〜15KHzまでの音声信号に対する割当ビット数が増加する。
【0029】
これによって、不要なノイズ成分を再生しなくなるから、再生音質を大幅に改善できる。
【0030】
カセットテープの音声やAMラジオ受信部3で受信したAMラジオ放送の音声がMDに記録される場合にも、各モードの使用周波数帯域のデジタル音声信号SDSのみがMD信号処理回路9に供給されるように、DSP回路7のデジタルBPFの係数が制御される。これにより、FMラジオ放送の音声が記録される場合と同様に、使用周波数帯域の信号のみが記録されるのでハイファイな再生音質を楽しむことができる。
【0031】
なお、上述した本実施の形態においては、カセットテープ記録再生部1で再生した音声をMD記録部5でMDに記録する場合、一律にDSP回路7のデジタルBPFの係数を変化させてフィルタ処理を行ったが、カセットテープの種類に応じてカセットテープ記録再生部1よりその種類を識別するためのモード信号がマイコン8に供給されるようにして、そのモード信号によってカセットテープの種類を識別したマイコン8の制御によってDSP回路7のデジタルBPFの係数を変化させるようにしてもよい。例えば、デジタルBPFでカットする上限周波数を、ノーマルテープの場合には15KHz、クロムテープの場合16KHzなどとしてもよい。
【0032】
また、上述した本実施の形態においては、再生側のアナログ音声がAM・FMラジオの出力音声やカセットテープの再生音声である場合を示したが他のアナログ音声に対しても適用できる。また、記録側についてもMDに限らず、本発明はDCCやDATなどの記録可能な他のデジタル機器にも適用される。
【0033】
【発明の効果】
この発明によれば、入力アナログオーディオ信号がA/Dコンバータでデジタル信号に変換されてデジタルフィルタに出力される。そして、モード識別部で識別されたモードに応じて、デジタルフィルタは使用周波数帯域の周波数信号のみが出力されるようにその係数が制御される。これにより、デジタル信号処理部では使用帯域以外の周波数成分の符号化処理を行う必要がなく、さらにその分のビット数を使用帯域の音声信号の符号化処理に割り当てることができる。したがって、この発明では使用帯域外のノイズ成分がカットされるため再生ノイズが減少し、ハイファイな再生音を実現できるという顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係るディスク装置の実施の形態としてのオーディオ装置100の構成を示す図である。
【図2】オーディオ装置100の各部の入出力信号などを示す図である。
【図3】FMラジオ出力の使用周波数帯域などを示す図である。
【符号の説明】
1 カセットテープ記録再生部
2 FMラジオ受信部
3 AMラジオ受信部
4 CD再生部
5 MD記録再生部
6 A/Dコンバータ
7 デジタルシグナルプロセッサ回路
8 マイコン
9 MD信号処理回路
10 D/Aコンバータ
11 パワーアンプ
12 スピーカ
100 オーディオ装置
Claims (1)
- アナログオーディオ信号をデジタル信号に変換して記録媒体に記録するオーディオ装置において、
上記アナログオーディオ信号を上記デジタル信号に変換するA/Dコンバータと、
入力される複数種の上記アナログオーディオ信号が持つ周波数帯域を識別して識別モードを設定するモード識別手段と、
入力された上記アナログオーディオ信号が上記A/Dコンバータより上記デジタル信号に変換され、変換された該デジタル信号の周波数特性をデジタルフィルタにより帯域制限する帯域制限手段と、
上記帯域制限手段より出力される帯域制限されたデジタル信号を符号化処理するデジタル信号処理部と、
上記デジタル信号処理部からの出力を記録媒体にデジタル記録するデジタル記録部とを備え、
入力された複数種の上記アナログオーディオ信号に対し、上記モード識別手段によって設定された上記識別モードに対応した周波数帯域を設定し、設定された上記アナログオーディオ信号の周波数帯域に対応して上記デジタル信号の帯域制限を上記帯域制限手段によって変更することを特徴とするオーディオ装置。
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