JP3955488B2 - 信号処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号処理装置に関し、特に、入力されるデジタル信号を復調してアナログ信号を出力するデジタルオーディオ機器に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、民生用デジタルオーディオ機器には、ＣＤ（Compact Disc）プレーヤ、ＭＤ（Mini Disc）プレーヤ、ＤＡＴ（Digital Audio Tape）プレーヤおよびＢＳ（Broadcasting Satellite）放送／ＣＳ（Communication Satellite）放送チューナー等があった。
【０００３】
図１４は、従来のデジタルオーディオ機器の構成例を示す図である。
図１４（Ａ）〜（Ｄ）に示す前段回路等より出力された音声デジタルデータは、図１４（Ｅ）に示す後段回路にて所定の処理が施されて、アナログ信号に復調され出力される。
【０００４】
図１４（Ａ）は、デジタル入力端子を有する機器の例であり、デジタル信号は、同軸ケーブルや光ファイバー等を介してデジタル入力端子１４０１（例えば、Ｓ／ＰＤＩＦ（Sony Philips digital interface）規格等に準拠した入力端子）より入力される。入力されたデジタル信号は、図１４（Ｅ）に示した後段回路に接続するために設けられたインターフェース変換ＩＣ（integrate circuit）であるデジタルオーディオインターフェースレシーバＩＣ１４０２（以下、「ＤＩＲ ＩＣ」と称す。）を介して出力される。
【０００５】
図１４（Ｂ）は、ＣＤプレーヤ、ＭＤプレーヤの例であり、レーザー光を用いてＣＤあるいはＭＤ等の記録媒体１４０３より読み出された信号が、高周波増幅器１４０４（以下、「ＲＦ ＡＭＰ」と称す。）にて増幅される。さらに、増幅された信号は、信号処理ＩＣ１４０５にて所定の処理が施された後、上記後段回路に出力される。
【０００６】
図１４（Ｃ）は、ＢＳ放送／ＣＳ放送チューナーの例であり、放送電波により伝送されアンテナ１４０６で受信された信号は、チューナー１４０７に入力され、復調される。さらに、復調された信号は、デコーダＩＣ１４０８にてデコードされた後、信号処理ＩＣ１４０９にて所定の処理が施され上記後段回路に出力される。
【０００７】
図１４（Ｄ）は、音声入力の例であり、マイク等の音声入力機器１４１０を用いて入力された音声信号は、増幅器およびアナログローパスフィルター（ＬＰＦ）１４１１にて処理された後、Ａ／Ｄ変換器１４１２にてデジタルデータに変換され上記後段回路に出力される。
【０００８】
上述のようにして出力された音声デジタルデータは、図１４（Ｅ）に示す後段回路内のデジタルフィルター１４１３にて、アップサンプリングされフィルタリング処理される。ここで、当該デジタルフィルター１４１３のカットオフ周波数（遮断周波数）は、サンプリングの定理より入力されるデジタルデータのサンプリング周波数の１／２倍となる。
【０００９】
さらに、デジタルフィルター１４１３にてフィルタリング処理された音声デジタルデータは、Ｄ／Ａ変換器１４１４により音声アナログ信号に変換された後、Ｄ／Ａ変換器１４１４でのデジタル信号からアナログ信号への変換時等に発生したノイズ（量子化ノイズや高周波ノイズ）がアナログＬＰＦ１４１５にて除去され、アナログ出力端子１４１６より出力される。
【００１０】
図１５は、上述したような従来のデジタルオーディオ機器のサンプリング周波数を示す図であり、ＣＤプレーヤやＭＤプレーヤのサンプリング周波数は４４．１ｋＨｚである。また、ＢＳ放送／ＣＳ放送チューナーのサンプリング周波数は、３２ｋＨｚまたは４８ｋＨｚであり、ＤＡＴプレーヤのサンプリング周波数は、３２ｋＨｚ、４４．１ｋＨｚあるいは４８ｋＨｚである。
【００１１】
このように、従来のデジタルオーディオ機器のサンプリング周波数は、３２ｋＨｚ、４４．１ｋＨｚ、４８ｋＨｚの何れかであった。そのため、上記図１４に示した従来のデジタルオーディオ機器は、後段回路内に設けられた最終段のアナログＬＰＦ１４１５のカットオフ周波数を、サンプリングの定理に基づいて、上記３種のサンプリング周波数の中で最も高い４８ｋＨｚの１／２倍である２４ｋＨｚ以上に設定すれば、入力されるデジタルデータからデータが欠落することなくアナログ信号を再現することができた。
【００１２】
例えば、実際の製品においても、デジタルフィルターのカットオフ周波数は、接続機器（デジタルデータを入力する回路）のサンプリング周波数の１／２倍（例えば、サンプリング周波数が４４．１ｋＨｚのＣＤプレーヤあるいはＭＤプレーヤの場合には、カットオフ周波数が２２．０５ｋＨｚ、サンプリング周波数が３２ｋＨｚのＢＳ放送／ＣＳ放送チューナーの場合には、カットオフ周波数が１６ｋＨｚ）になる。また、アナログＬＰＦは、オペアンプが用いられ、一般に３０〜５０ｋＨｚの間の固定値のカットオフ周波数で設計されていた。
【００１３】
このように、従来のデジタルオーディオ機器では、入力されるデジタルデータのサンプリング周波数が３２〜４８ｋＨｚの範囲内であり、デジタルデータに応じたサンプリング周波数に大きな違いはなかった。そのため、従来のデジタルオーディオ機器は、フィルター（デジタルフィルター、アナログＬＰＦ）のカットオフ周波数を所定の値に固定しても、再生出力するアナログ信号に対しては大きな問題はなかった。
【００１４】
また、最近、サンプリング周波数が９６ｋＨｚのＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏプレーヤや、サンプリング周波数が９６ｋＨｚのＳ／ＰＤＩＦ規格等に準拠してデータが入出力可能なパーソナル・コンピュータ用のサウンドボードや、サンプリング周波数が１９２ｋＨｚのＤＶＤ−Ａｕｄｉｏプレーヤが製品化されてきた。上述のように、民生用デジタルオーディオ機器のサンプリング周波数は、３２ｋＨｚ〜１９２ｋＨｚの範囲となり、近年、サンプリング周波数の範囲が大きく拡大されてきた。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように拡大されたサンプリング周波数が３２ｋＨｚ〜１９２ｋＨｚのデジタルデータを入力可能（再生処理可能）としながらも、最終段に設けたアナログＬＰＦのカットオフ周波数を従来と同様に３０〜５０ｋＨｚの間の固定値にすると、サンプリング周波数が１９２ｋＨｚのデジタルデータが記録されたメディア（例えば、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ）を再生した際、サンプリングの定理によれば本来９６ｋＨｚまでの信号を再生可能であるにもかかわらず、３０〜５０ｋＨｚを超える再生信号は欠落してしまうという問題があった。
【００１６】
一方、上記アナログＬＰＦのカットオフ周波数をサンプリング周波数である１９２ｋＨｚの１／２倍程度の１００ｋＨｚ付近に設定すると、サンプリング周波数が３２ｋＨｚのデジタルデータ（例えば、ＢＳ放送チューナー）を再生した際、図１６（Ｂ）に示すように、Ｄ／Ａ変換器等にて発生したノイズを含む不要な周波数帯域である１６〜１００ｋＨｚの周波数成分（以下、このような再生する際に不要な周波数帯域の成分を「帯域外雑音成分」と称す。）もノイズ成分として再生されてしまうという問題があった。
【００１７】
図１６（Ａ）および（Ｂ）は、サンプリング周波数が３２ｋＨｚのデジタルデータを再生した際にデジタルオーディオ機器より出力される再生信号の周波数帯域を示す図である。図１６（Ａ）は、サンプリング周波数が９６ｋＨｚあるいは１９２ｋＨｚのデジタルデータに対応しておらず、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃ（Ｌ）が３０ｋＨｚの機器による再生信号の周波数帯域を示す図である。また、図１６（Ｂ）は、サンプリング周波数が９６ｋＨｚあるいは１９２ｋＨｚのデジタルデータに対応しており、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃ（Ｈ）が１００ｋＨｚの機器による再生信号の周波数帯域を示す図である。
【００１８】
図１６（Ａ）および（Ｂ）に示したように、ＬＰＦのカットオフ周波数が３０ｋＨｚの機器より出力される再生信号の周波数帯域は、０〜３０ｋＨｚであり、ＬＰＦのカットオフ周波数が１００ｋＨｚの機器より出力される再生信号の周波数帯域は、０〜１００ｋＨｚである。しかしながら、サンプリング周波数が３２ｋＨｚのデジタルデータを再生する際に必要な領域は、サンプリングの定理により０〜１６ｋＨｚまでの領域ＳＢ１である。したがって、再生信号における１６ｋＨｚより周波数が高い成分ＮＢ１、ＮＢ２は、帯域外雑音成分であり、再生信号のノイズになる。
【００１９】
ここで、図１６（Ａ）および（Ｂ）より、ＬＰＦのカットオフ周波数が３０ｋＨｚの機器よりも、ＬＰＦのカットオフ周波数が１００ｋＨｚの機器の方が帯域外成分の面積が大きく、Ｓ／Ｎ（信号／雑音）比やＴＨＤ＋Ｎ（雑音＋歪率）特性が劣化することは明らかである。そのため、単に性能上の数値だけを比較すると、サンプリング周波数が９６ｋＨｚあるいは１９２ｋＨｚのデジタルデータに対応した機器は、それに対応していない機器より性能が悪いことになってしまう。
【００２０】
本発明は、このような問題に鑑みて成されたものであり、再生するデジタルデータに応じて、不要な帯域外雑音成分を適切に除去したアナログ信号を出力できるようにすることを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明の信号処理装置は、デジタルデータを入力するためのインターフェース回路と、インターフェース回路を介して入力されるデジタルデータから再生信号の周波数レベルを検出する検出回路と、検出した再生信号の周波数レベルに応じて、当該デジタルデータをフィルター処理する際のカットオフ周波数を選択するカットオフ周波数選択回路と、インターフェース回路を介して入力されるデジタルデータの高周波ノイズを除去するデジタルフィルター回路と、複数のカットオフ周波数が設定可能なデジタルフィルターを有し、カットオフ周波数選択回路にて選択されたカットオフ周波数で、高周波ノイズが除去されたデジタルデータにフィルター処理を施すフィルター回路と、フィルター処理されたデジタルデータをアナログ再生信号に変換するＤ／Ａ変換回路と、変換されたアナログ再生信号から高周波ノイズを除去するアナログフィルター回路とを備える。
また、本発明の信号処理装置は、デジタルデータを入力するためのインターフェース回路と、インターフェース回路を介して入力されるデジタルデータから再生信号の周波数レベルを検出する検出回路と、検出した再生信号の周波数レベルに応じて、当該デジタルデータをフィルター処理する際のカットオフ周波数を選択するカットオフ周波数選択回路と、インターフェース回路を介して入力されるデジタルデータの高周波ノイズを除去するデジタルフィルター回路と、高周波ノイズが除去されたデジタルデータをアナログ再生信号に変換するＤ／Ａ変換回路と、カットオフ周波数が異なる複数のアナログフィルターを有し、上記カットオフ周波数選択回路にて選択されたカットオフ周波数で、変換されたアナログ再生信号にフィルター処理を施すフィルター回路とを備える。
上記のように構成した本発明によれば、周波数レベルに応じて選択した適切なカットオフ周波数のフィルターを用いて、デジタルデータを復調処理し得られる再生信号から不要な帯域外雑音成分を除去することができるようになる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による信号処理装置を適用したデジタルオーディオ機器の一構成例を示すブロック図である。
図１において、１０１はインターフェースＩＣであり、後段に接続された回路にて処理可能なように供給される信号に変換処理等を施し、得られた音声デジタルデータ（以下、単に「デジタルデータ」とも称す。）を出力する。また、インターフェースＩＣ１０１は、当該デジタルデータのサンプリング周波数情報Ｓ１１を出力する。このインターフェースＩＣは、例えば、Ｓ／ＰＤＩＦ規格等のデジタルインターフェース規格に準拠したデジタル入力端子を有するＤＩＲ ＩＣや、供給された信号から必要な音声成分を抽出してデジタル信号に変換し出力する信号処理ＩＣ等により構成される。
【００２５】
１０２はデジタルフィルターであり、インターフェースＩＣ１０１にて変換処理等が施され出力されたデジタルデータから高周波ノイズを除去する。このデジタルフィルター１０２は、音声デジタルデータ用のインターポーレーションフィルターにより構成される。また、デジタルフィルター１０２のカットオフ周波数は、図２に示すように当該デジタルデータのサンプリング周波数の約１／２倍になる。
【００２６】
図２は、デジタルフィルター１０２の周波数特性の例を示す図である。
図２において、横軸は周波数（詳細には、サンプリング周波数に対する乗数）であり、縦軸は減衰レベルである。図２に示した周波数特性を有するデジタルフィルターでは、サンプリング周波数の（０．５４０）倍の周波数成分は、−７３ｄＢ減衰する。例えば、サンプリング周波数が４４．１ｋＨｚのデジタルデータを入力した場合には、４４．１×（０．５４０）＝２３．８ｋＨｚの周波数成分が−７３ｄＢ減衰し、サンプリング周波数が９６ｋＨｚのデジタルデータを入力した場合には、９６×（０．５４０）＝５１．８ｋＨｚの周波数成分が−７３ｄＢ減衰する。
【００２７】
１０３はＤ／Ａ変換ＩＣであり、例えば、１６〜２４ビットの分解能を有し、デジタルフィルター１０２より出力されるデジタルデータをアナログ信号に変換する。
【００２８】
１０４はフィルター部であり、第１の実施形態では、アナログＬＰＦ１０５により構成される。アナログＬＰＦ１０５は、例えば、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すようにオペアンプを用いて構成され、Ｄ／Ａ変換ＩＣ１０３より出力されたアナログ信号から帯域外雑音成分である高周波ノイズ等の高周波成分を除去する。ここで、当該アナログＬＰＦ１０５は、サンプリング周波数情報Ｓ１１に基づいて、フィルターのカットオフ周波数が適切になるように切り替えられアナログ信号から高周波成分を除去する。なお、アナログＬＰＦ１０５は、出力バッファとしての機能を有していても良い。
【００２９】
図３（Ａ）および（Ｂ）は、アナログＬＰＦ１０５の構成例を示す図である。
図３（Ａ）に示したアナログＬＰＦ１０５は、オペアンプ３０２と、２つの抵抗Ｒ３１、Ｒ３２と、４つのコンデンサＣ３１〜Ｃ３４と、２つの２端子スイッチＳＷ３１、ＳＷ３２とで構成される。
抵抗Ｒ３１、Ｒ３２、オペアンプ３０２は、アナログＬＰＦ１０５の入力端子３０１と出力端子３０３との間に、抵抗Ｒ３１、オペアンプ３０２、抵抗Ｒ３２の順に直列に接続される。抵抗Ｒ３１とオペアンプ３０２の入力端子との相互接続点には、コンデンサＣ３１、Ｃ３２の一端がそれぞれ接続され、オペアンプ３０２の出力端子と抵抗Ｒ３２との相互接続点には、コンデンサＣ３３、Ｃ３４の一端がそれぞれ接続される。また、コンデンサＣ３１〜Ｃ３４の他端は、グランド（接地電位）に接続され、特に、コンデンサＣ３２、Ｃ３３の他端は、それぞれスイッチＳＷ３１、ＳＷ３２を介してグランドに接続される。
【００３０】
ここで、上記スイッチＳＷ３１、ＳＷ３２は、図１に示したインターフェースＩＣ１０１より出力されるサンプリング周波数情報Ｓ１１に応じて、同期してＯＮ／ＯＦＦ（オン／オフ）制御される。これにより、アナログＬＰＦ１０５全体での容量値を切り替え、アナログＬＰＦ１０５のカットオフ周波数を切り替える。具体的には、スイッチＳＷ３１、ＳＷ３２がＯＦＦ（開）の場合には、アナログＬＰＦ１０５のカットオフ周波数は高くなり、スイッチＳＷ３１、ＳＷ３２がＯＮ（閉）の場合には、アナログＬＰＦ１０５のカットオフ周波数は低くなる。
【００３１】
図３（Ｂ）に示したアナログＬＰＦ１０５は、２つのオペアンプ３０５、３０６と、１つの抵抗Ｒ３３と、２つのコンデンサＣ３５、Ｃ３６と、１つの３端子スイッチＳＷ３３とで構成される。ここで、オペアンプ３０５、３０６は同じ特性を有し、コンデンサＣ３５、Ｃ３６は容量値が異なる。
抵抗Ｒ３３の一端がアナログＬＰＦ１０５の入力端子３０４に接続され、抵抗Ｒ３３の他端が、オペアンプ３０５の入力端子とコンデンサＣ３５の一端の相互接続点、およびオペアンプ３０６の入力端子とコンデンサＣ３６の一端の相互接続点に接続される。また、オペアンプ３０５の出力端子とコンデンサＣ３５の他端の相互接続点、およびオペアンプ３０６の出力端子とコンデンサＣ３６の他端の相互接続点は、スイッチＳＷ３３を介してアナログＬＰＦ１０５の出力端子３０７にそれぞれ接続される。
【００３２】
上記スイッチＳＷ３３は、インターフェースＩＣ１０１より出力されるサンプリング周波数情報Ｓ１１に応じて、オペアンプ３０５の出力端子とコンデンサＣ３５の他端の相互接続点、およびオペアンプ３０６の出力端子とコンデンサＣ３６の他端の相互接続点の一方をアナログＬＰＦ１０５の出力端子３０７に選択的に接続するように制御される。
ここで、コンデンサＣ３６の容量値がコンデンサＣ３５の容量値より小さいとすると、抵抗Ｒ３３、オペアンプ３０６およびコンデンサＣ３６により構成されるアナログＬＰＦのカットオフ周波数（例えば、１００ｋＨｚ）は、抵抗Ｒ３３、オペアンプ３０５およびコンデンサＣ３５により構成されるアナログＬＰＦのカットオフ周波数（例えば、４０ｋＨｚ）より高くなる。
したがって、サンプリング周波数情報Ｓ１１に応じてスイッチＳＷ３３を制御することにより、アナログＬＰＦ１０５のカットオフ周波数を切り替えることができる。なお、上記アナログＬＰＦ１０５はアナログＬＰＦにより構成しているが、ローパスフィルターに限らず、同様に構成したアナログバンドパスフィルターを用いて構成しても良い。
【００３３】
１０６はアナログ出力端子であり、アナログＬＰＦ１０５にて処理が施されたアナログ信号を外部に出力するためのものである。
【００３４】
次に、動作について説明する。
外部から供給された入力信号は、インターフェースＩＣ１０１にて所定の変換処理等が施された後、デジタルデータとしてデジタルフィルター１０２に出力される。このとき、インターフェースＩＣ１０１は、上記入力信号から上記デジタルデータのサンプリング周波数に係る情報を抽出し、サンプリング周波数情報Ｓ１１としてアナログＬＰＦ１０５に出力する。このデジタルデータのサンプリング周波数に係る情報は、デジタルデータ（オーディオデータ（音声データ）領域およびサンプリング周波数データ領域を含む。）のサンプリング周波数データ領域からサンプリング周波数に係る情報を抽出したり、デジタルデータそのものの周波数からサンプリング周波数を検出したりして出力する。このデジタルデータのサンプリング周波数に係る情報を抽出あるいは検出し、出力する機能は、既存のインターフェースＩＣ１０１が備える機能により実現することができる。
【００３５】
デジタルフィルター１０２に供給されたデジタルデータは、デジタルフィルター１０２を構成するインターポーレーションフィルターにより、例えば、８倍の周波数でアップサンプリングされフィルター処理される。その結果、図２に示したように、デジタルデータのサンプリング周波数の１／２倍以上の周波数成分が大きく減衰される。これにより、上記デジタルデータに含まれる基本サンプリング周波数によるイメージノイズを高い周波数のノイズとして除去することができ、後段に接続されたアナログＬＰＦの負荷を低減することができる。
【００３６】
デジタルフィルター１０２での処理により高周波ノイズが除去されたデジタルデータは、Ｄ／Ａ変換ＩＣ１０３に供給され、デジタルデータから音声アナログ信号へのデジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換処理が施され出力される。
Ｄ／Ａ変換ＩＣ１０３より出力された音声アナログ信号は、アナログＬＰＦ１０５に供給され、サンプリング周波数情報Ｓ１１に従って、高周波成分が除去される。アナログＬＰＦ１０５では、Ｄ／Ａ変換ＩＣ１０３でのＤ／Ａ変換処理により発生した量子化ノイズや、Ｄ／Ａ変換ＩＣ１０３でのノイズシェービング等により発生した高周波ノイズが除去される。
【００３７】
ここで、上記アナログＬＰＦ１０５のカットオフ周波数が、サンプリング周波数情報Ｓ１１に応じて、４０ｋＨｚと１００ｋＨｚとに切り替え可能であるとする。このとき、サンプリング周波数情報Ｓ１１により音声アナログ信号の元（復調前）の信号であるデジタルデータのサンプリング周波数が８８．２ｋＨｚ未満（例えば、３２ｋＨｚ、４４．１ｋＨｚ、４８ｋＨｚ等）であると判断された場合には、アナログＬＰＦ１０５のカットオフ周波数が４０ｋＨｚになるように切り替え、デジタルデータのサンプリング周波数が８８．２ｋＨｚ以上（例えば、９６ｋＨｚ、１９２ｋＨｚ等）であると判断された場合には、アナログＬＰＦ１０５のカットオフ周波数が１００ｋＨｚになるように切り替える。このように音声アナログ信号の元となるデジタルデータのサンプリング周波数に応じて、アナログＬＰＦ１０５のカットオフ周波数を切り替えることで、アナログ信号から不要な帯域外雑音成分を除去することができる。
【００３８】
上述のようにして、当該信号処理装置にてデジタルデータより復調された後、不要な帯域外雑音成分が除去されたアナログ信号は、アナログ出力端子１０６より出力される。
【００３９】
図４（Ａ）は、本発明の第１の実施形態による信号処理装置を適用したデジタルオーディオ機器の具体的な構成例を示す図である。
図４（Ａ）において、４０２は、図１に示したインターフェースＩＣ１０１に相当するＤＩＲ ＩＣ（DIR1701：Texas Instrument Inc（日本テキサスインスツルメンツ社）製）である。４０３は、図１に示したデジタルフィルター１０２およびＤ／Ａ変換ＩＣ１０３に相当するＩＣ（CS43122：CRYSTAL（クリスタル社）製）であり、４０７はアナログＬＰＦである。
【００４０】
上記ＤＩＲ ＩＣ４０２の端子ＤＩＮは、デジタル入力端子４０１に接続され、ＤＩＲ ＩＣ４０２の端子ＳＣＫＯ、ＢＣＫＯ、ＬＲＣＫＯおよびＤＯＵＴは、ＩＣ４０３の端子ＭＣＬＫ、ＳＣＬＫ、ＬＲＣＫおよびＳＤＡＴＡにそれぞれ接続される。これにより、デジタル入力端子４０１よりＤＩＲ ＩＣ４０２の端子ＤＩＮを介して入力されたデジタルデータは、端子ＤＯＵＴよりＩＣ４０３の端子ＳＤＡＴＡに対して出力される。ＩＣ４０３の端子ＳＤＡＴＡを介して入力されたデジタルデータは、ＩＣ４０３にてフィルター処理およびＤ／Ａ変換処理が施され、アナログ信号として端子ＡＯＵＴＬ＋、ＡＯＵＴＬ−よりアナログＬＰＦ４０７に出力される。
【００４１】
アナログＬＰＦ４０７は、共通の入力端子を有しカットオフ周波数が異なる２つのフィルター４０８、４０９（カットオフ周波数は、８０ｋＨｚ、３５ｋＨｚ）と、上記フィルター４０８、４０９の出力を選択的にアナログ出力端子４１１に出力するためのリレー４１０により構成される。
【００４２】
ここで、ＤＩＲ ＩＣ４０２は、入力されるデジタルデータのサンプリング周波数に係る情報を２つの端子ＢＲＡＴＥ０、ＢＲＡＴＥ１から出力する２つの信号Ｓ４１、Ｓ４２の論理値により示す。具体的には、デジタルデータのサンプリング周波数が、３２ｋＨｚの場合には、信号Ｓ４１、Ｓ４２の双方が“Ｈ”になり、４４．１ｋＨｚの場合には、信号Ｓ４１、Ｓ４２の双方が“Ｌ”になる。また、デジタルデータのサンプリング周波数が、４８ｋＨｚの場合には、信号Ｓ４１が“Ｈ”、信号Ｓ４２が“Ｌ”になり、８８．２または９６ｋＨｚの場合には、信号Ｓ４１が“Ｌ”、信号Ｓ４２が“Ｈ”になる。
【００４３】
そのため、図４に示した例においては、３つの論理和否定（ＮＯＲ）演算回路４０４〜４０６により、信号Ｓ４１、Ｓ４２の論理演算を行い、演算結果を信号Ｓ４３としてアナログＬＰＦ４０７内のリレー４１０に出力する。ここで、デジタルデータのサンプリング周波数が、３２、４４．１または４８ｋＨｚの場合には、信号Ｓ４３として“Ｌ”を出力し、８８．２または９６ｋＨｚの場合には、信号Ｓ４３として“Ｈ”を出力する。なお、この３つの論理和否定（ＮＯＲ）演算回路４０４〜４０６には、７４ＨＣ００と呼ばれるＩＣ等が用いられる。
【００４４】
以上説明したように構成することで、例えば、ＣＤに記録されたサンプリング周波数が４４．１ｋＨｚのデジタルデータがデジタル入力端子４０１より入力された場合には、信号Ｓ４３が“Ｌ”となり、リレー４１０のＬ側に接点が接続される。これにより、カットオフ周波数が３５ｋＨｚのフィルター４０９が選択され、３５ｋＨｚより高い周波数成分が除去されたフィルター４０９の出力（アナログ信号）がアナログ出力端子４１１より出力される。
【００４５】
また、例えば、ＤＶＤに記録されたサンプリング周波数が９６ｋＨｚのデジタルデータがデジタル入力端子４０１より入力された場合には、信号Ｓ４３が“Ｈ”となり、リレー４１０のＨ側に接点が接続される。これにより、カットオフ周波数が８０ｋＨｚのフィルター４０８が選択され、８０ｋＨｚ以下の周波数成分を有するフィルター４０９の出力（デジタルデータから欠落がない４８ｋＨｚ以下の周波数成分を全て含むアナログ信号）がアナログ出力端子４１１より出力される。
【００４６】
なお、上記図４（Ａ）に示した例では、入力されるデジタルデータのサンプリング周波数が８８．２ｋＨｚ以上であるか未満であるかだけを検出し、これは規格や記録媒体等によって決定される。したがって、規格や記録媒体等が異ならない限り、入力されるデジタルデータのサンプリング周波数が異なることはないため、アナログ信号の出力中（デジタルデータの再生中）にリレー４１０が切り替わることがなく、フィルター４０８、４０９の切り替えスイッチとしてリレー４１０を用いても音途切れを生じることはない。
【００４７】
また、上記図４（Ａ）に示した例では、上記図１に示したインターフェースＩＣ１０１に相当するＤＩＲ ＩＣ４０２を用いるようにしているが、ＣＤ、ＤＶＤ等の記録媒体を読み取り信号を入力する場合（ＣＤプレーヤやＤＶＤプレーヤ等の場合）には、図４（Ｂ）に示すような信号処理ＩＣを用いて構成する。
【００４８】
図４（Ｂ）において、４１２はデジタルデータが記録された記録媒体（Disc等）であり、４１３は所定の処理を行うとともにサンプリング周波数情報Ｓ４４を出力するマイコンＩＣである。４１４は記録媒体４１２よりピックアップ、高周波増幅器を介して得られた信号から必要な音声成分を抽出し、デジタル信号に変換する信号処理ＩＣであり、４１５は信号処理ＩＣ４１４やＩＣ４０３にて使用するマスタークロックを出力するマスタークロック出力回路である。
【００４９】
以上、詳しく説明したように第１の実施形態によれば、インターフェースＩＣ１０１が入力されるデジタルデータのサンプリング周波数を検出して、サンプリング周波数情報Ｓ１１として出力し、アナログＬＰＦ１０５は、上記サンプリング周波数情報Ｓ１１に基づいて適切なカットオフ周波数のフィルターに切り替え、Ｄ／Ａ変換ＩＣ１０３でのＤ／Ａ変換処理により得られた音声アナログ信号から帯域外雑音成分である高周波ノイズを除去する。
【００５０】
これにより、多大な回路追加や回路変更等を行うことなく、アナログＬＰＦ１０５におけるカットオフ周波数を変更可能にし適切に切り替えるだけで、デジタルデータのサンプリング周波数に応じて、デジタルデータを復調処理して得られる音声アナログ信号から不要な帯域外雑音成分を適切に除去することができる。
【００５１】
また、サンプリング周波数の低いデジタルデータに対しては、サンプリング周波数が１９２ｋＨｚのデジタルデータに対応するためにフィルターのカットオフ周波数を１００ｋＨｚとした従来の機器に比べ、デジタルデータのサンプリング周波数に応じてフィルターのカットオフ周波数を適切に制御することができるので、Ｓ／Ｎ比やＴＨＤ＋Ｎ特性を向上させることができる。
【００５２】
なお、上記図３（Ａ）に示したアナログＬＰＦ１０５においては、コンデンサＣ３２、Ｃ３３をグランドに接続するか否かによりアナログＬＰＦ１０５のカットオフ周波数を切り替えるようにしていたが、このように２値的な制御ではなく、コンデンサＣ３２、Ｃ３３として常にグランドに接続された可変容量を用いて、この容量値をサンプリング周波数情報Ｓ１１により制御して、アナログＬＰＦ１０５のカットオフ周波数を適切な周波数に切り替えるようにしても良い。このようにした場合には、アナログＬＰＦ１０５のカットオフ周波数を連続的に変更することができ、任意のカットオフ周波数を設定することができる。
【００５３】
また、上記図３（Ｂ）に示したアナログＬＰＦ１０５においては、２つのカットオフ周波数を有するアナログＬＰＦ１０５を示しているが、２つに限らず、オペアンプとコンデンサとの組を、同様に並列に接続することで、アナログＬＰＦ１０５の有するカットオフ周波数の設定値をさらに増加させることもできる。
【００５４】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。
図５は、本発明の第２の実施形態による信号処理装置を適用したデジタルオーディオ機器の一構成例をブロック図である。なお、この図５において、図１に示したブロック等と同一の機能を有するブロック等には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５５】
図５において、５０１はフィルター部であり、再生周波数判別回路５０２、カットオフ周波数選択回路５０３、デジタルＬＰＦ５０４および遅延（ディレイ）回路５０５により構成される。
【００５６】
再生周波数判別回路５０２は、インターフェースＩＣ１０１より供給されるサンプリング周波数情報Ｓ１１やデジタルデータＤ５１に基づいて、図６に示すようにして再生信号の周波数成分（周波数レベル）を算出し、算出した再生信号の周波数成分を信号Ｓ５１としてカットオフ周波数選択回路５０３に出力する。
【００５７】
図６は、再生周波数判別回路５０２によるデジタルデータＤ５１の再生周波数成分の算出方法を説明するための図である。
図６において、横軸は時間（Ｓ）、縦軸はデジタルデータのデジタル値であり、ＳＩＧＤはデジタルデータの波形である。なお、デジタルデータのデジタル値は、例えば、デジタルオーディオにおいては２の補数形式で示されるが、図６においてはオフセットバイナリコードにコード変換して示している。また、参考として、デジタルデータＳＩＧＤのもとのアナログ波形ＳＩＧＡを示している。
【００５８】
再生周波数判別回路５０２は、サンプリング時間ＴＳ毎に設けられたサンプリングポイントＴm（ｍは添え字であり、例えば、ｍ＝（ｎ−９）〜ｎ）にてデジタルデータの値Ａ〜Ｊを観測する。そして、再生周波数判別回路５０２は、あるサンプリングポイントＴmのデジタルデータ値Ａ〜Ｊと当該サンプリングポイントＴmの次のサンプリングポイントＴm+1のデジタルデータ値Ａ〜Ｊとの差分Δから増減を判別する。図６に示した例では、差分Δａｂ、Δｂｃ、Δｃｄ、…Δｉｊとすると、例えば差分Δａｂは、時間の進行に対してデジタルデータ値が減少するので、増減は「−」になり、同様に差分Δｂｃは、時間の進行に対してデジタルデータ値が増加するので、増減は「＋」になる。以下も同様にして、差分Δａｂ、Δｂｃ、Δｃｄ、…Δｉｊにおける増減は、「−＋＋＋＋−−＋−」になる。ここで、デジタルデータ値の増減において、同一の符号が連続して続くほど（図７（Ａ））再生信号の周波数成分が低く、続かないほど（図７（Ｂ））再生信号の周波数成分が高いということがわかる。これにより、任意の時間における再生信号の周波数成分を判別することができる。
【００５９】
カットオフ周波数選択回路５０３は、再生周波数判別回路５０２より信号Ｓ５１として供給される再生信号の周波数成分（正確には、サンプリング周波数を同一の符号の連続数で除算した値）に基づいて、デジタルＬＰＦ５０４におけるカットオフ周波数を選択する。例えば、デジタルＬＰＦ５０４におけるカットオフ周波数として、図８に示すように低い周波数から順にカットオフ周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３が設定されていたとする。カットオフ周波数選択回路５０３は、再生周波数判別回路５０２より供給される再生信号の周波数成分とカットオフ周波数の設定値ｆ１、ｆ２、ｆ３とを比較する。
【００６０】
その結果、カットオフ周波数選択回路５０３は、図９に示すように再生信号の周波数成分がカットオフ周波数の設定値ｆ１より低い場合には、デジタルＬＰＦ５０４のカットオフ周波数として設定値ｆ１を選択し、再生信号の周波数成分値がカットオフ周波数の設定値ｆ１以上設定値ｆ２より低い場合には、デジタルＬＰＦ５０４のカットオフ周波数として設定値ｆ２を選択する。同様に、再生信号の周波数成分値がカットオフ周波数の設定値ｆ２以上の場合には、デジタルＬＰＦ５０４のカットオフ周波数として設定値ｆ３を選択する。さらに、カットオフ周波数選択回路５０３は、上述のようにして選択したデジタルＬＰＦ５０４のカットオフ周波数を信号Ｓ５２としてデジタルＬＰＦ５０４に供給する。
【００６１】
デジタルＬＰＦ５０４は、例えば、図１０に示すような切り替え可能な複数のカットオフ周波数を有するデジタルフィルターで構成される。
図１０は、デジタルＬＰＦ５０４の一例を示す図であり、切り替え可能な３つのカットオフ周波数（８ｋＨｚ、２４ｋＨｚ、９６ｋＨｚ）を有するデジタルフィルターを一例として示している。図１０において、１００１はデジタルデータの入力端子である。スイッチＳＷ１０１は、デジタルＬＰＦにおけるフィルターのカットオフ周波数を切り替えるためのスイッチであり、カットオフ周波数選択回路５０３により選択されたカットオフ周波数を示す信号Ｓ５２に基づいて、何れか１つのカットオフ周波数が選択され、フィルター処理されたデータが出力端子１００２より出力される。
【００６２】
なお、上記図１０においては、３つのカットオフ周波数を有するデジタルフィルター５０４を一例として示しているが、カットオフ周波数は３つに限らず、フィルターを構成するための回路（ＬＳＩやＤＳＰ等）の規模に応じてカットオフ周波数の数を増やしても良い。また、ローパスフィルターに限らず、バンドパスフィルターであっても良い。
【００６３】
遅延回路５０５は、再生周波数判別回路５０２での再生周波数判別に要する時間（複数のサンプリングポイントにおけるデジタルデータ値の観測に要する時間）と同じ時間だけ、デジタルデータがインターフェースＩＣ１０１からデジタルフィルター１０２に伝達されるのを遅延させるための回路である。この遅延回路５０５は、デジタルデータを時間的に単純に遅延させれば良いので、例えば、シフトレジスタやＦＩＦＯにより構成することができる。なお、遅延回路５０５は、デジタルデータの処理中にデジタルＬＰＦ５０４のカットオフ周波数の切り替えが頻繁に行われる場合に設けることが望ましく、例えば、デジタルＬＰＦ５０４のカットオフ周波数が２種程度だけの場合や、サンプリング周波数が低くカットオフ周波数の切り替えが頻繁に行われないような場合には、必ずしも設けなくとも良い。５０６は所定のカットオフ周波数を有するアナログＬＰＦである。
【００６４】
以上のように構成することで、外部から供給された信号は、インターフェースＩＣ１０１を介して遅延回路５０５および再生周波数判別回路５０２に供給される。また、インターフェースＩＣ１０１にて上記入力信号から上記音声デジタルデータのサンプリング周波数に係る情報が抽出され、サンプリング周波数情報Ｓ１１として再生周波数判別回路５０２に供給される。
【００６５】
そして、インターフェースＩＣ１０１より供給されたデジタルデータに基づいて、再生周波数判別回路５０２が再生信号の周波数成分を算出し、算出した再生信号の周波数成分に基づいて、カットオフ周波数選択回路５０３がデジタルＬＰＦ５０４におけるカットオフ周波数を選択する。一方、遅延回路５０５に供給されたデジタルデータは、遅延回路５０５にて所定の時間だけ遅延されて出力され、デジタルフィルター１０２を介してデジタルＬＰＦ５０４に供給される。
【００６６】
デジタルＬＰＦ５０４は、カットオフ周波数選択回路５０３により選択されたカットオフ周波数でのフィルター処理を供給されたデジタルデータに施しＤ／Ａ変換ＩＣ１０３に出力する。デジタルＬＰＦ５０４より出力されたデジタルデータは、Ｄ／Ａ変換ＩＣ１０３にてＤ／Ａ変換処理が施され、さらにアナログＬＰＦ５０６にて、Ｄ／Ａ変換ＩＣ１０３より供給されたアナログ信号からＤ／Ａ変換処理にて発生した高周波ノイズが除去され出力端子１０６より出力される。
【００６７】
図１１（Ａ）は、本発明の第２の実施形態による信号処理装置を適用したデジタルオーディオ機器の具体的な構成例を示す図である。なお、この図１１（Ａ）において、図４（Ａ）に示したブロック等と同一の機能を有するブロック等には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６８】
図１１（Ａ）において、１１０１は、図５に示したインターフェースＩＣ１０１に相当するＤＩＲ ＩＣ（AK4112：AKM Semiconductor Inc（旭化成マイクロシステム株式会社）製）であり、入力されるデジタルデータのサンプリング周波数に応じて、サンプリング周波数が８８．２ｋＨｚ以上の場合には“Ｈ”になる信号Ｓ１１１を端子ＦＳ９６より出力する。１１０２は、図５に示したデジタルフィルター１０２に相当するＩＣ（SM5847：NIPPON PRECISION CIRCUIT INC.（日本プレシジョン・サーキッツ株式会社）製）であり、１１０３は図５に示したＤ／Ａ変換ＩＣ１０３に相当するＩＣ（SM5865CM：NIPPON PRECISION CIRCUIT INC.（日本プレシジョン・サーキッツ株式会社）製）である。１１０６はフィルター切り替え回路であり、図５に示したフィルター部５０１に相当する回路である。
【００６９】
１１０４はＩＣ１１０３から出力されたアナログ信号を電流レベルの信号から電圧レベルの信号に変換するＩ／Ｖ変換回路であり、１１０５はアナログＬＰＦである。
上記ＤＩＲ ＩＣ１１０１の端子ＲＸ１は、デジタル入力端子４０１に接続され、ＤＩＲ ＩＣ１１０１の端子ＭＣＫＯ１、ＢＩＣＫ、ＬＲＣＫおよびＳＤＴＯは、ＩＣ１１０２の端子ＸＴＩ、ＢＣＫＩ、ＬＲＣＩおよびＤＩにそれぞれ接続される。これにより、デジタル入力端子４０１より入力されたデジタルデータは、ＤＩＲ ＩＣ１１０１を介して、ＩＣ１１０２およびフィルター切り替え回路１１０６に供給される。また、フィルター切り替え回路１１０６には、ＩＣ１１０２にてフィルター処理されたデジタルデータが供給される。そして、ＩＣ１１０２にてフィルター処理されたデジタルデータは、上述したようにして、フィルター切り替え回路１１０６にてデジタルデータの再生周波数成分に応じたカットオフ周波数でフィルター処理され、ＩＣ１１０３に出力される。さらに、ＩＣ１１０３にてＤ／Ａ変換処理が施された後、アナログＬＰＦ１１０５にて高周波ノイズを除去されたアナログ信号が、アナログ出力端子４１１より出力される。
【００７０】
なお、上記第１の実施形態と同様に、上記１１（Ａ）に示したＤＩＲ ＩＣ１１０１に代えて、図１１（Ｂ）に示すような信号処理ＩＣを用いて構成しても良い。なお、図１１（Ｂ）については、図４（Ｂ）と同様であるので説明は省略する。
【００７１】
以上、説明したように第２の実施形態によれば、再生周波数判別回路５０２およびカットオフ周波数選択回路５０３が、入力されたデジタルデータに係る再生信号の周波数レベルを検出し、検出結果に基づいてデジタルＬＰＦ５０４における適切なカットオフ周波数を選択決定する。さらに、デジタルＬＰＦ５０４は、選択されたカットオフ周波数にて、デジタルデータにフィルター処理を行い、帯域外雑音成分の高周波ノイズを除去する。
【００７２】
これにより、デジタルデータを再生処理して得られる再生信号の周波数レベルに応じて、デジタルＬＰＦ５０４におけるカットオフ周波数を適切に変更することができ、デジタルデータを復調処理して得られる音声アナログ信号から不要な帯域外雑音成分を適切に除去することができる。
【００７３】
なお、第２の実施形態においては、再生信号の周波数レベルに応じたフィルター処理をデジタル処理、すなわちＤ／Ａ変換ＩＣ１０３にて処理する前のデータに対して行っているため、Ｄ／Ａ変換ＩＣ１０３にて発生する不要な帯域外雑音成分を除去することはできないが、デジタル領域での精度を向上させ、量子化雑音を低減することができる。例えば、サンプリング周波数が４４．１ｋＨｚ、１６ビットの１ｋＨｚの正弦波の信号に係るデジタルデータを第２の実施形態に示した信号処理装置にて２４ビットの分解能を有するデジタルＬＰＦをカットオフ周波数２ｋＨｚとして処理すると、デジタルデータの量子化ノイズは時間軸方向でデジタルＬＰＦの処理により、また分解能方向でビット数の増加に伴い、より精度の高いデジタルデータに変換され、量子化ノイズを元の信号より減少させることができる。これにより、Ｄ／Ａ変換処理後のアナログ信号の歪成分は減少させることができる。
【００７４】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。
図１２は、本発明の第３の実施形態による信号処理装置を適用したデジタルオーディオ機器の一構成例を示すブロック図である。なお、この図１２において、図１および図５に示したブロック等と同一の機能を有するブロック等には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７５】
図１２において、１２０１はフィルター部であり、再生周波数判別回路５０２、カットオフ周波数選択回路５０３、アナログＬＰＦ１０５および遅延回路５０５により構成される。このフィルター部１２０１は、上述した第２の実施形態においては、再生信号の周波数成分に応じたカットオフ周波数を選択してフィルター処理する際、デジタルデータに対してフィルター処理していたものを、Ｄ／Ａ変換ＩＣ１０３にてＤ／Ａ変換処理された後のアナログ信号に対してフィルター処理するようにしたものである。なお、各機能ブロックの動作は、上記第１および第２の実施形態と同様であるので、第３の実施形態における動作についての説明は省略する。また、上述した第１および第２の実施形態と同様に、上記アナログＬＰＦ１０５は、ローパスフィルターに限らず、アナログバンドパスフィルターを用いて構成しても良い。
【００７６】
図１３（Ａ）は、本発明の第３の実施形態による信号処理装置を適用したデジタルオーディオ機器の具体的な構成例を示す図である。なお、この図１３（Ａ）において、図４（Ａ）および図１１（Ａ）に示したブロック等と同一の機能を有するブロック等には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７７】
図１３（Ａ）において、１３０１はフィルター切り替え制御回路であり、上記図１２に示したフィルター部１２０１（アナログＬＰＦ１０５を除く。）に相当する。１３０２は、アナログＬＰＦ１３０２であり、カットオフ周波数として５、１２、３５、８０ｋＨｚの何れかになるように切り替えることが可能である。上記アナログＬＰＦ１３０２の切り替えは、フィルター切り替え制御回路１３０１より出力される信号ＳＦＣ１〜ＳＦＣ３により行われ、アナログＬＰＦ１３０２内に設けられた各コンデンサを接地するか否かによりカットオフ周波数を切り替えることができる。
【００７８】
なお、上記第１および第２の実施形態と同様に、上記１３（Ａ）に示したＤＩＲ ＩＣ１１０１に代えて、図１３（Ｂ）に示すような信号処理ＩＣを用いて構成しても良い。なお、図１３（Ｂ）については、図４（Ｂ）と同様であるので説明は省略する。
【００７９】
以上、説明したように第３の実施形態によれば、再生周波数判別回路５０２およびカットオフ周波数選択回路５０３が、入力されたデジタルデータに係る再生信号の周波数レベルを検出し、検出結果に基づいてアナログＬＰＦ１０５における適切なカットオフ周波数を選択決定する。さらに、アナログＬＰＦ１０５は、選択決定されたカットオフ周波数のフィルターに切り替え、Ｄ／Ａ変換ＩＣ１０３でのＤ／Ａ変換処理により得られた音声アナログ信号から帯域外雑音成分である高周波ノイズを除去する。
【００８０】
これにより、デジタルデータを再生処理して得られる再生信号の周波数レベルに応じて、アナログＬＰＦ１０５におけるカットオフ周波数を適切に変更することができ、デジタルデータを復調処理して得られる音声アナログ信号から不要な帯域外雑音成分を適切に除去することができ、Ｓ／Ｎ比およびＴＨＤ＋Ｎ特性を向上させることができる。
【００８１】
例えば、第３の実施形態に示した信号処理装置にてアナログＬＰＦ１０５にカットオフ周波数２ｋＨｚのローパスフィルター（あるいはバンドパスフィルター）を用いて、１ｋＨｚの正弦波の信号に係るデジタルデータを処理したとすると、Ｄ／Ａ変換ＩＣ１０３にて３次以上（３、４、５、…ｋＨｚ）の歪成分が発生したとしても、当該歪成分を除去することができ、Ｄ／Ａ変換ＩＣ１０３が有する性能以上でアナログ信号を再生出力することができる。同様に、第３の実施形態によれば、例えば、Ｄ／Ａ変換ＩＣ１０３の精度が悪く、微分・積分非直線性誤差を生じたとしても、これらの影響を抑えることができる場合がある。
【００８２】
また、例えば、パーソナル・コンピュータ等で一度ＭＰ３方式で圧縮処理した音楽信号は、再びデジタルオーディオ用として復号してもほとんど１０ｋＨｚ以下の帯域だけの音楽信号となるので、アナログＬＰＦ１０５により１２ｋＨｚ以上の成分を除去することでＳ／Ｎ比を向上させることができる。また、現在のデジタルオーディオ機器にて最も多く使用されているΔΣ型１ｂｉｔを基本とするＤ／Ａ変換ＩＣの欠点の１つである、数十ｋＨｚ以上のノイズを常に発生してしまうという問題点を解決することもできる。
【００８３】
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
本発明の諸態様を付記として以下に示す。
【００８４】
（付記１）デジタルデータに所定の処理を施し、アナログ信号に変換して出力する信号処理装置であって、
上記デジタルデータを処理して得られる再生信号の周波数レベルを検出する検出回路と、
カットオフ周波数が変更制御可能であり、上記検出回路にて検出した再生信号の周波数レベルに応じたカットオフ周波数で、上記デジタルデータに基づく信号にフィルター処理を施すフィルター回路とを備えたことを特徴とする信号処理装置。
【００８５】
（付記２）上記検出回路は、上記デジタルデータを一定の時間間隔で複数抽出し、抽出して得られた隣接するデジタルデータの値の増減に基づいて、上記再生信号の周波数レベルを検出することを特徴とする付記１に記載の信号処理装置。
（付記３）上記フィルター回路は、上記検出回路にて検出した再生信号の周波数レベルに応じて、上記再生信号より高い周波数の成分を上記デジタルデータに基づく信号から除去することを特徴とする付記１に記載の信号処理装置。
【００８６】
（付記４）上記検出回路にて検出した再生信号の周波数レベルに応じて、上記フィルター処理におけるカットオフ周波数を選択するカットオフ周波数選択回路をさらに備えることを特徴とする付記１に記載の信号処理装置。
（付記５）上記カットオフ周波数選択回路は、予め設定されたフィルターのカットオフ周波数の設定値と、上記検出回路にて検出した再生信号の周波数レベルとを比較し、上記フィルター処理におけるカットオフ周波数を選択することを特徴とする付記４に記載の信号処理装置。
【００８７】
（付記６）上記フィルター回路は、カットオフ周波数が異なる複数のアナログフィルターまたはカットオフ周波数が変更可能なアナログフィルターを有し、上記検出回路にて検出した再生信号の周波数レベルに応じて、上記フィルター処理に用いるアナログフィルターを選択的に切り替えることを特徴とする付記１に記載の信号処理装置。
【００８８】
（付記７）上記カットオフ周波数が異なる複数のアナログフィルターは、それぞれ１つの抵抗、容量値が互いに異なるコンデンサおよびオペアンプにより構成されることを特徴とする付記６に記載の信号処理装置。
（付記８）上記カットオフ周波数が変更可能なアナログフィルターは、１つの抵抗およびオペアンプと、複数のコンデンサにより構成され、上記コンデンサをグランドに対してそれぞれ接続するか否かによりカットオフ周波数が変更可能であることを特徴とする付記６に記載の信号処理装置。
【００８９】
（付記９）上記アナログフィルターは、ローパスフィルターであることを特徴とする付記６に記載の信号処理装置。
（付記１０）上記アナログフィルターは、バンドパスフィルターであることを特徴とする付記６に記載の信号処理装置。
【００９０】
（付記１１）上記フィルター回路は、複数のカットオフ周波数が設定可能なデジタルフィルターを有し、上記検出回路にて検出した再生信号の周波数レベルに応じて、上記デジタルフィルターのカットオフ周波数を選択的に切り替えることを特徴とする付記１に記載の信号処理装置。
【００９１】
（付記１２）上記デジタルフィルターは、ローパスフィルターであることを特徴とする付記１１に記載の信号処理装置。
（付記１３）上記デジタルフィルターは、バンドパスフィルターであることを特徴とする付記１１に記載の信号処理装置。
【００９２】
（付記１４）デジタルデータを入力するためのインターフェース回路と、
上記インターフェース回路を介して入力されるデジタルデータから当該デジタルデータを処理して得られる再生信号の周波数レベルを検出する検出回路と、
上記検出回路にて検出した再生信号の周波数レベルに応じて、当該デジタルデータをフィルター処理する際のカットオフ周波数を選択するカットオフ周波数選択回路と、
上記インターフェース回路を介して入力されるデジタルデータの高周波ノイズを除去するデジタルフィルター回路と、
複数のカットオフ周波数が設定可能なデジタルフィルターを有し、上記カットオフ周波数選択回路にて選択されたカットオフ周波数で、上記デジタルフィルター回路により高周波ノイズが除去されたデジタルデータにフィルター処理を施すフィルター回路と、
上記フィルター回路によりフィルター処理されたデジタルデータをアナログ再生信号に変換するＤ／Ａ変換回路と、
上記Ｄ／Ａ変換回路により変換されたアナログ再生信号から高周波ノイズを除去するアナログフィルター回路とを備えることを特徴とする信号処理装置。
【００９３】
（付記１５）上記インターフェース回路より出力されるデジタルデータを遅延させ、上記デジタルフィルター回路に供給する遅延回路をさらに備えることを特徴とする付記１４に記載の信号処理装置。
【００９４】
（付記１６）デジタルデータを入力するためのインターフェース回路と、
上記インターフェース回路を介して入力されるデジタルデータから当該デジタルデータを処理して得られる再生信号の周波数レベルを検出する検出回路と、
上記検出回路にて検出した再生信号の周波数レベルに応じて、当該デジタルデータをフィルター処理する際のカットオフ周波数を選択するカットオフ周波数選択回路と、
上記インターフェース回路を介して入力されるデジタルデータの高周波ノイズを除去するデジタルフィルター回路と、
上記デジタルフィルター回路により高周波ノイズが除去されたデジタルデータをアナログ再生信号に変換するＤ／Ａ変換回路と、
カットオフ周波数が異なる複数のアナログフィルターを有し、上記カットオフ周波数選択回路にて選択されたカットオフ周波数で、上記Ｄ／Ａ変換回路により変換されたアナログ再生信号にフィルター処理を施すフィルター回路とを備えることを特徴とする信号処理装置。
【００９５】
（付記１７）上記インターフェース回路より出力されるデジタルデータを遅延させ、上記デジタルフィルター回路に供給する遅延回路をさらに備えることを特徴とする付記１６に記載の信号処理装置。
【００９６】
（付記１８）デジタルデータに所定の処理を施し、アナログ信号に変換して出力する信号処理装置であって、
上記デジタルデータから当該デジタルデータのサンプリング周波数を検出する検出回路と、
カットオフ周波数が変更制御可能なフィルターを有し、上記検出回路にて検出したサンプリング周波数に応じたカットオフ周波数で、上記デジタルデータを復調処理して得られたアナログ再生信号にフィルター処理を施すフィルター回路とを備えることを特徴とする信号処理装置。
【００９７】
（付記１９）上記フィルター回路は、上記検出回路にて検出したサンプリング周波数の１／２倍の周波数より高い周波数の成分を上記アナログ再生信号から除去することを特徴とする付記１８に記載の信号処理装置。
（付記２０）上記フィルター回路は、カットオフ周波数が異なる複数のアナログフィルターを有し、上記検出回路にて検出したサンプリング周波数に応じて、上記フィルター処理に用いるアナログフィルターを選択的に切り替えることを特徴とする付記１８に記載の信号処理装置。
（付記２１）上記アナログフィルターは、ローパスフィルターであることを特徴とする付記２０に記載の信号処理装置。
【００９８】
（付記２２）入力されるデジタルデータのサンプリング周波数を検出する機能を有し、上記デジタルデータを入力するためのインターフェース回路と、
上記インターフェース回路を介して入力されるデジタルデータの高周波ノイズを除去するデジタルフィルター回路と、
上記デジタルフィルター回路により高周波ノイズが除去されたデジタルデータをアナログ再生信号に変換するＤ／Ａ変換回路と、
カットオフ周波数が異なる複数のアナログフィルターを有し、上記インターフェース回路にて検出したサンプリング周波数に応じて上記アナログフィルターを選択的に切り替え、上記Ｄ／Ａ変換回路により変換されたアナログ再生信号にフィルター処理を施すフィルター回路とを備えることを特徴とする信号処理装置。
【００９９】
（付記２３）デジタルデータに所定の処理を施し、アナログ信号に変換して出力する信号処理方法であって、
上記デジタルデータを処理して得られる再生信号の周波数レベルを検出し、
上記検出した再生信号の周波数レベルに応じて、フィルターのカットオフ周波数を変更制御し、上記デジタルデータに基づく信号にフィルター処理を施すことを特徴とする信号処理方法。
【０１００】
（付記２４）デジタルデータに所定の処理を施し、アナログ信号に変換して出力する信号処理方法であって、
上記デジタルデータから当該デジタルデータのサンプリング周波数を検出し、
上記検出したサンプリング周波数に応じて、フィルターのカットオフ周波数を変更制御し、上記デジタルデータを復調処理して得られたアナログ再生信号にフィルター処理を施すことを特徴とする信号処理方法。
【０１０１】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、デジタルデータを処理して得られる再生信号の周波数レベルを検出回路により検出し、上記検出した再生信号の周波数レベルに応じて、上記デジタルデータに基づく信号にフィルター処理を施すフィルターのカットオフ周波数を変更制御するようにしたので、再生信号の周波数レベルに応じた適切なカットオフ周波数のフィルターを用いて、デジタルデータを復調処理し得られる再生信号から不要な帯域外雑音成分を除去し出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態による信号処理装置を適用したデジタルオーディオ機器の一構成例を示すブロック図である。
【図２】デジタルフィルターの周波数特性を示す図である。
【図３】アナログＬＰＦの構成例を示す図である。
【図４】第１の実施形態による信号処理装置を適用したデジタルオーディオ機器の具体的な構成例を示す図である。
【図５】第２の実施形態による信号処理装置を適用したデジタルオーディオ機器の一構成例をブロック図である。
【図６】再生信号の周波数レベルの算出方法を説明するための図である。
【図７】再生信号の周波数レベルの判別方法を説明するための図である。
【図８】ＬＰＦのカットオフ周波数の設定例を示す図である。
【図９】再生信号の周波数レベルに応じたＬＰＦの切り替え例を示す図である。
【図１０】デジタルＬＰＦの一例を示す図である。
【図１１】第２の実施形態による信号処理装置を適用したデジタルオーディオ機器の具体的な構成例を示す図である。
【図１２】第３の実施形態による信号処理装置を適用したデジタルオーディオ機器の一構成例を示すブロック図である。
【図１３】第３の実施形態による信号処理装置を適用したデジタルオーディオ機器の具体的な構成例を示す図である。
【図１４】従来のデジタルオーディオ機器の構成例を示す図である。
【図１５】従来のデジタルオーディオ機器のサンプリング周波数を示す図である。
【図１６】ＬＰＦのカットオフ周波数に応じた再生信号の周波数帯域を説明するための図である。
【符号の説明】
１０１ インターフェースＩＣ
１０２ デジタルフィルター
１０３ Ｄ／Ａ変換ＩＣ
１０４ フィルター部
１０５、５０６ アナログローパスフィルター
５０２ 再生周波数判別回路
５０３ カットオフ周波数選択回路
５０４ デジタルローパスフィルター
５０５ 遅延回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号処理装置に関し、特に、入力されるデジタル信号を復調してアナログ信号を出力するデジタルオーディオ機器に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、民生用デジタルオーディオ機器には、ＣＤ（Compact Disc）プレーヤ、ＭＤ（Mini Disc）プレーヤ、ＤＡＴ（Digital Audio Tape）プレーヤおよびＢＳ（Broadcasting Satellite）放送／ＣＳ（Communication Satellite）放送チューナー等があった。
【０００３】
図１４は、従来のデジタルオーディオ機器の構成例を示す図である。
図１４（Ａ）〜（Ｄ）に示す前段回路等より出力された音声デジタルデータは、図１４（Ｅ）に示す後段回路にて所定の処理が施されて、アナログ信号に復調され出力される。
【０００４】
図１４（Ａ）は、デジタル入力端子を有する機器の例であり、デジタル信号は、同軸ケーブルや光ファイバー等を介してデジタル入力端子１４０１（例えば、Ｓ／ＰＤＩＦ（Sony Philips digital interface）規格等に準拠した入力端子）より入力される。入力されたデジタル信号は、図１４（Ｅ）に示した後段回路に接続するために設けられたインターフェース変換ＩＣ（integrate circuit）であるデジタルオーディオインターフェースレシーバＩＣ１４０２（以下、「ＤＩＲ ＩＣ」と称す。）を介して出力される。
【０００５】
図１４（Ｂ）は、ＣＤプレーヤ、ＭＤプレーヤの例であり、レーザー光を用いてＣＤあるいはＭＤ等の記録媒体１４０３より読み出された信号が、高周波増幅器１４０４（以下、「ＲＦ ＡＭＰ」と称す。）にて増幅される。さらに、増幅された信号は、信号処理ＩＣ１４０５にて所定の処理が施された後、上記後段回路に出力される。
【０００６】
図１４（Ｃ）は、ＢＳ放送／ＣＳ放送チューナーの例であり、放送電波により伝送されアンテナ１４０６で受信された信号は、チューナー１４０７に入力され、復調される。さらに、復調された信号は、デコーダＩＣ１４０８にてデコードされた後、信号処理ＩＣ１４０９にて所定の処理が施され上記後段回路に出力される。
【０００７】
図１４（Ｄ）は、音声入力の例であり、マイク等の音声入力機器１４１０を用いて入力された音声信号は、増幅器およびアナログローパスフィルター（ＬＰＦ）１４１１にて処理された後、Ａ／Ｄ変換器１４１２にてデジタルデータに変換され上記後段回路に出力される。
【０００８】
上述のようにして出力された音声デジタルデータは、図１４（Ｅ）に示す後段回路内のデジタルフィルター１４１３にて、アップサンプリングされフィルタリング処理される。ここで、当該デジタルフィルター１４１３のカットオフ周波数（遮断周波数）は、サンプリングの定理より入力されるデジタルデータのサンプリング周波数の１／２倍となる。
【０００９】
さらに、デジタルフィルター１４１３にてフィルタリング処理された音声デジタルデータは、Ｄ／Ａ変換器１４１４により音声アナログ信号に変換された後、Ｄ／Ａ変換器１４１４でのデジタル信号からアナログ信号への変換時等に発生したノイズ（量子化ノイズや高周波ノイズ）がアナログＬＰＦ１４１５にて除去され、アナログ出力端子１４１６より出力される。
【００１０】
図１５は、上述したような従来のデジタルオーディオ機器のサンプリング周波数を示す図であり、ＣＤプレーヤやＭＤプレーヤのサンプリング周波数は４４．１ｋＨｚである。また、ＢＳ放送／ＣＳ放送チューナーのサンプリング周波数は、３２ｋＨｚまたは４８ｋＨｚであり、ＤＡＴプレーヤのサンプリング周波数は、３２ｋＨｚ、４４．１ｋＨｚあるいは４８ｋＨｚである。
【００１１】
このように、従来のデジタルオーディオ機器のサンプリング周波数は、３２ｋＨｚ、４４．１ｋＨｚ、４８ｋＨｚの何れかであった。そのため、上記図１４に示した従来のデジタルオーディオ機器は、後段回路内に設けられた最終段のアナログＬＰＦ１４１５のカットオフ周波数を、サンプリングの定理に基づいて、上記３種のサンプリング周波数の中で最も高い４８ｋＨｚの１／２倍である２４ｋＨｚ以上に設定すれば、入力されるデジタルデータからデータが欠落することなくアナログ信号を再現することができた。
【００１２】
例えば、実際の製品においても、デジタルフィルターのカットオフ周波数は、接続機器（デジタルデータを入力する回路）のサンプリング周波数の１／２倍（例えば、サンプリング周波数が４４．１ｋＨｚのＣＤプレーヤあるいはＭＤプレーヤの場合には、カットオフ周波数が２２．０５ｋＨｚ、サンプリング周波数が３２ｋＨｚのＢＳ放送／ＣＳ放送チューナーの場合には、カットオフ周波数が１６ｋＨｚ）になる。また、アナログＬＰＦは、オペアンプが用いられ、一般に３０〜５０ｋＨｚの間の固定値のカットオフ周波数で設計されていた。
【００１３】
このように、従来のデジタルオーディオ機器では、入力されるデジタルデータのサンプリング周波数が３２〜４８ｋＨｚの範囲内であり、デジタルデータに応じたサンプリング周波数に大きな違いはなかった。そのため、従来のデジタルオーディオ機器は、フィルター（デジタルフィルター、アナログＬＰＦ）のカットオフ周波数を所定の値に固定しても、再生出力するアナログ信号に対しては大きな問題はなかった。
【００１４】
また、最近、サンプリング周波数が９６ｋＨｚのＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏプレーヤや、サンプリング周波数が９６ｋＨｚのＳ／ＰＤＩＦ規格等に準拠してデータが入出力可能なパーソナル・コンピュータ用のサウンドボードや、サンプリング周波数が１９２ｋＨｚのＤＶＤ−Ａｕｄｉｏプレーヤが製品化されてきた。上述のように、民生用デジタルオーディオ機器のサンプリング周波数は、３２ｋＨｚ〜１９２ｋＨｚの範囲となり、近年、サンプリング周波数の範囲が大きく拡大されてきた。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように拡大されたサンプリング周波数が３２ｋＨｚ〜１９２ｋＨｚのデジタルデータを入力可能（再生処理可能）としながらも、最終段に設けたアナログＬＰＦのカットオフ周波数を従来と同様に３０〜５０ｋＨｚの間の固定値にすると、サンプリング周波数が１９２ｋＨｚのデジタルデータが記録されたメディア（例えば、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ）を再生した際、サンプリングの定理によれば本来９６ｋＨｚまでの信号を再生可能であるにもかかわらず、３０〜５０ｋＨｚを超える再生信号は欠落してしまうという問題があった。
【００１６】
一方、上記アナログＬＰＦのカットオフ周波数をサンプリング周波数である１９２ｋＨｚの１／２倍程度の１００ｋＨｚ付近に設定すると、サンプリング周波数が３２ｋＨｚのデジタルデータ（例えば、ＢＳ放送チューナー）を再生した際、図１６（Ｂ）に示すように、Ｄ／Ａ変換器等にて発生したノイズを含む不要な周波数帯域である１６〜１００ｋＨｚの周波数成分（以下、このような再生する際に不要な周波数帯域の成分を「帯域外雑音成分」と称す。）もノイズ成分として再生されてしまうという問題があった。
【００１７】
図１６（Ａ）および（Ｂ）は、サンプリング周波数が３２ｋＨｚのデジタルデータを再生した際にデジタルオーディオ機器より出力される再生信号の周波数帯域を示す図である。図１６（Ａ）は、サンプリング周波数が９６ｋＨｚあるいは１９２ｋＨｚのデジタルデータに対応しておらず、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃ（Ｌ）が３０ｋＨｚの機器による再生信号の周波数帯域を示す図である。また、図１６（Ｂ）は、サンプリング周波数が９６ｋＨｚあるいは１９２ｋＨｚのデジタルデータに対応しており、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃ（Ｈ）が１００ｋＨｚの機器による再生信号の周波数帯域を示す図である。
【００１８】
図１６（Ａ）および（Ｂ）に示したように、ＬＰＦのカットオフ周波数が３０ｋＨｚの機器より出力される再生信号の周波数帯域は、０〜３０ｋＨｚであり、ＬＰＦのカットオフ周波数が１００ｋＨｚの機器より出力される再生信号の周波数帯域は、０〜１００ｋＨｚである。しかしながら、サンプリング周波数が３２ｋＨｚのデジタルデータを再生する際に必要な領域は、サンプリングの定理により０〜１６ｋＨｚまでの領域ＳＢ１である。したがって、再生信号における１６ｋＨｚより周波数が高い成分ＮＢ１、ＮＢ２は、帯域外雑音成分であり、再生信号のノイズになる。
【００１９】
ここで、図１６（Ａ）および（Ｂ）より、ＬＰＦのカットオフ周波数が３０ｋＨｚの機器よりも、ＬＰＦのカットオフ周波数が１００ｋＨｚの機器の方が帯域外成分の面積が大きく、Ｓ／Ｎ（信号／雑音）比やＴＨＤ＋Ｎ（雑音＋歪率）特性が劣化することは明らかである。そのため、単に性能上の数値だけを比較すると、サンプリング周波数が９６ｋＨｚあるいは１９２ｋＨｚのデジタルデータに対応した機器は、それに対応していない機器より性能が悪いことになってしまう。
【００２０】
本発明は、このような問題に鑑みて成されたものであり、再生するデジタルデータに応じて、不要な帯域外雑音成分を適切に除去したアナログ信号を出力できるようにすることを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明の信号処理装置は、デジタルデータを入力するためのインターフェース回路と、インターフェース回路を介して入力されるデジタルデータから再生信号の周波数レベルを検出する検出回路と、検出した再生信号の周波数レベルに応じて、当該デジタルデータをフィルター処理する際のカットオフ周波数を選択するカットオフ周波数選択回路と、インターフェース回路を介して入力されるデジタルデータの高周波ノイズを除去するデジタルフィルター回路と、複数のカットオフ周波数が設定可能なデジタルフィルターを有し、カットオフ周波数選択回路にて選択されたカットオフ周波数で、高周波ノイズが除去されたデジタルデータにフィルター処理を施すフィルター回路と、フィルター処理されたデジタルデータをアナログ再生信号に変換するＤ／Ａ変換回路と、変換されたアナログ再生信号から高周波ノイズを除去するアナログフィルター回路とを備える。
また、本発明の信号処理装置は、デジタルデータを入力するためのインターフェース回路と、インターフェース回路を介して入力されるデジタルデータから再生信号の周波数レベルを検出する検出回路と、検出した再生信号の周波数レベルに応じて、当該デジタルデータをフィルター処理する際のカットオフ周波数を選択するカットオフ周波数選択回路と、インターフェース回路を介して入力されるデジタルデータの高周波ノイズを除去するデジタルフィルター回路と、高周波ノイズが除去されたデジタルデータをアナログ再生信号に変換するＤ／Ａ変換回路と、カットオフ周波数が異なる複数のアナログフィルターを有し、上記カットオフ周波数選択回路にて選択されたカットオフ周波数で、変換されたアナログ再生信号にフィルター処理を施すフィルター回路とを備える。
上記のように構成した本発明によれば、周波数レベルに応じて選択した適切なカットオフ周波数のフィルターを用いて、デジタルデータを復調処理し得られる再生信号から不要な帯域外雑音成分を除去することができるようになる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による信号処理装置を適用したデジタルオーディオ機器の一構成例を示すブロック図である。
図１において、１０１はインターフェースＩＣであり、後段に接続された回路にて処理可能なように供給される信号に変換処理等を施し、得られた音声デジタルデータ（以下、単に「デジタルデータ」とも称す。）を出力する。また、インターフェースＩＣ１０１は、当該デジタルデータのサンプリング周波数情報Ｓ１１を出力する。このインターフェースＩＣは、例えば、Ｓ／ＰＤＩＦ規格等のデジタルインターフェース規格に準拠したデジタル入力端子を有するＤＩＲ ＩＣや、供給された信号から必要な音声成分を抽出してデジタル信号に変換し出力する信号処理ＩＣ等により構成される。
【００２５】
１０２はデジタルフィルターであり、インターフェースＩＣ１０１にて変換処理等が施され出力されたデジタルデータから高周波ノイズを除去する。このデジタルフィルター１０２は、音声デジタルデータ用のインターポーレーションフィルターにより構成される。また、デジタルフィルター１０２のカットオフ周波数は、図２に示すように当該デジタルデータのサンプリング周波数の約１／２倍になる。
【００２６】
図２は、デジタルフィルター１０２の周波数特性の例を示す図である。
図２において、横軸は周波数（詳細には、サンプリング周波数に対する乗数）であり、縦軸は減衰レベルである。図２に示した周波数特性を有するデジタルフィルターでは、サンプリング周波数の（０．５４０）倍の周波数成分は、−７３ｄＢ減衰する。例えば、サンプリング周波数が４４．１ｋＨｚのデジタルデータを入力した場合には、４４．１×（０．５４０）＝２３．８ｋＨｚの周波数成分が−７３ｄＢ減衰し、サンプリング周波数が９６ｋＨｚのデジタルデータを入力した場合には、９６×（０．５４０）＝５１．８ｋＨｚの周波数成分が−７３ｄＢ減衰する。
【００２７】
１０３はＤ／Ａ変換ＩＣであり、例えば、１６〜２４ビットの分解能を有し、デジタルフィルター１０２より出力されるデジタルデータをアナログ信号に変換する。
【００２８】
１０４はフィルター部であり、第１の実施形態では、アナログＬＰＦ１０５により構成される。アナログＬＰＦ１０５は、例えば、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すようにオペアンプを用いて構成され、Ｄ／Ａ変換ＩＣ１０３より出力されたアナログ信号から帯域外雑音成分である高周波ノイズ等の高周波成分を除去する。ここで、当該アナログＬＰＦ１０５は、サンプリング周波数情報Ｓ１１に基づいて、フィルターのカットオフ周波数が適切になるように切り替えられアナログ信号から高周波成分を除去する。なお、アナログＬＰＦ１０５は、出力バッファとしての機能を有していても良い。
【００２９】
図３（Ａ）および（Ｂ）は、アナログＬＰＦ１０５の構成例を示す図である。
図３（Ａ）に示したアナログＬＰＦ１０５は、オペアンプ３０２と、２つの抵抗Ｒ３１、Ｒ３２と、４つのコンデンサＣ３１〜Ｃ３４と、２つの２端子スイッチＳＷ３１、ＳＷ３２とで構成される。
抵抗Ｒ３１、Ｒ３２、オペアンプ３０２は、アナログＬＰＦ１０５の入力端子３０１と出力端子３０３との間に、抵抗Ｒ３１、オペアンプ３０２、抵抗Ｒ３２の順に直列に接続される。抵抗Ｒ３１とオペアンプ３０２の入力端子との相互接続点には、コンデンサＣ３１、Ｃ３２の一端がそれぞれ接続され、オペアンプ３０２の出力端子と抵抗Ｒ３２との相互接続点には、コンデンサＣ３３、Ｃ３４の一端がそれぞれ接続される。また、コンデンサＣ３１〜Ｃ３４の他端は、グランド（接地電位）に接続され、特に、コンデンサＣ３２、Ｃ３３の他端は、それぞれスイッチＳＷ３１、ＳＷ３２を介してグランドに接続される。
【００３０】
ここで、上記スイッチＳＷ３１、ＳＷ３２は、図１に示したインターフェースＩＣ１０１より出力されるサンプリング周波数情報Ｓ１１に応じて、同期してＯＮ／ＯＦＦ（オン／オフ）制御される。これにより、アナログＬＰＦ１０５全体での容量値を切り替え、アナログＬＰＦ１０５のカットオフ周波数を切り替える。具体的には、スイッチＳＷ３１、ＳＷ３２がＯＦＦ（開）の場合には、アナログＬＰＦ１０５のカットオフ周波数は高くなり、スイッチＳＷ３１、ＳＷ３２がＯＮ（閉）の場合には、アナログＬＰＦ１０５のカットオフ周波数は低くなる。
【００３１】
図３（Ｂ）に示したアナログＬＰＦ１０５は、２つのオペアンプ３０５、３０６と、１つの抵抗Ｒ３３と、２つのコンデンサＣ３５、Ｃ３６と、１つの３端子スイッチＳＷ３３とで構成される。ここで、オペアンプ３０５、３０６は同じ特性を有し、コンデンサＣ３５、Ｃ３６は容量値が異なる。
抵抗Ｒ３３の一端がアナログＬＰＦ１０５の入力端子３０４に接続され、抵抗Ｒ３３の他端が、オペアンプ３０５の入力端子とコンデンサＣ３５の一端の相互接続点、およびオペアンプ３０６の入力端子とコンデンサＣ３６の一端の相互接続点に接続される。また、オペアンプ３０５の出力端子とコンデンサＣ３５の他端の相互接続点、およびオペアンプ３０６の出力端子とコンデンサＣ３６の他端の相互接続点は、スイッチＳＷ３３を介してアナログＬＰＦ１０５の出力端子３０７にそれぞれ接続される。
【００３２】
上記スイッチＳＷ３３は、インターフェースＩＣ１０１より出力されるサンプリング周波数情報Ｓ１１に応じて、オペアンプ３０５の出力端子とコンデンサＣ３５の他端の相互接続点、およびオペアンプ３０６の出力端子とコンデンサＣ３６の他端の相互接続点の一方をアナログＬＰＦ１０５の出力端子３０７に選択的に接続するように制御される。
ここで、コンデンサＣ３６の容量値がコンデンサＣ３５の容量値より小さいとすると、抵抗Ｒ３３、オペアンプ３０６およびコンデンサＣ３６により構成されるアナログＬＰＦのカットオフ周波数（例えば、１００ｋＨｚ）は、抵抗Ｒ３３、オペアンプ３０５およびコンデンサＣ３５により構成されるアナログＬＰＦのカットオフ周波数（例えば、４０ｋＨｚ）より高くなる。
したがって、サンプリング周波数情報Ｓ１１に応じてスイッチＳＷ３３を制御することにより、アナログＬＰＦ１０５のカットオフ周波数を切り替えることができる。なお、上記アナログＬＰＦ１０５はアナログＬＰＦにより構成しているが、ローパスフィルターに限らず、同様に構成したアナログバンドパスフィルターを用いて構成しても良い。
【００３３】
１０６はアナログ出力端子であり、アナログＬＰＦ１０５にて処理が施されたアナログ信号を外部に出力するためのものである。
【００３４】
次に、動作について説明する。
外部から供給された入力信号は、インターフェースＩＣ１０１にて所定の変換処理等が施された後、デジタルデータとしてデジタルフィルター１０２に出力される。このとき、インターフェースＩＣ１０１は、上記入力信号から上記デジタルデータのサンプリング周波数に係る情報を抽出し、サンプリング周波数情報Ｓ１１としてアナログＬＰＦ１０５に出力する。このデジタルデータのサンプリング周波数に係る情報は、デジタルデータ（オーディオデータ（音声データ）領域およびサンプリング周波数データ領域を含む。）のサンプリング周波数データ領域からサンプリング周波数に係る情報を抽出したり、デジタルデータそのものの周波数からサンプリング周波数を検出したりして出力する。このデジタルデータのサンプリング周波数に係る情報を抽出あるいは検出し、出力する機能は、既存のインターフェースＩＣ１０１が備える機能により実現することができる。
【００３５】
デジタルフィルター１０２に供給されたデジタルデータは、デジタルフィルター１０２を構成するインターポーレーションフィルターにより、例えば、８倍の周波数でアップサンプリングされフィルター処理される。その結果、図２に示したように、デジタルデータのサンプリング周波数の１／２倍以上の周波数成分が大きく減衰される。これにより、上記デジタルデータに含まれる基本サンプリング周波数によるイメージノイズを高い周波数のノイズとして除去することができ、後段に接続されたアナログＬＰＦの負荷を低減することができる。
【００３６】
デジタルフィルター１０２での処理により高周波ノイズが除去されたデジタルデータは、Ｄ／Ａ変換ＩＣ１０３に供給され、デジタルデータから音声アナログ信号へのデジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換処理が施され出力される。
Ｄ／Ａ変換ＩＣ１０３より出力された音声アナログ信号は、アナログＬＰＦ１０５に供給され、サンプリング周波数情報Ｓ１１に従って、高周波成分が除去される。アナログＬＰＦ１０５では、Ｄ／Ａ変換ＩＣ１０３でのＤ／Ａ変換処理により発生した量子化ノイズや、Ｄ／Ａ変換ＩＣ１０３でのノイズシェービング等により発生した高周波ノイズが除去される。
【００３７】
ここで、上記アナログＬＰＦ１０５のカットオフ周波数が、サンプリング周波数情報Ｓ１１に応じて、４０ｋＨｚと１００ｋＨｚとに切り替え可能であるとする。このとき、サンプリング周波数情報Ｓ１１により音声アナログ信号の元（復調前）の信号であるデジタルデータのサンプリング周波数が８８．２ｋＨｚ未満（例えば、３２ｋＨｚ、４４．１ｋＨｚ、４８ｋＨｚ等）であると判断された場合には、アナログＬＰＦ１０５のカットオフ周波数が４０ｋＨｚになるように切り替え、デジタルデータのサンプリング周波数が８８．２ｋＨｚ以上（例えば、９６ｋＨｚ、１９２ｋＨｚ等）であると判断された場合には、アナログＬＰＦ１０５のカットオフ周波数が１００ｋＨｚになるように切り替える。このように音声アナログ信号の元となるデジタルデータのサンプリング周波数に応じて、アナログＬＰＦ１０５のカットオフ周波数を切り替えることで、アナログ信号から不要な帯域外雑音成分を除去することができる。
【００３８】
上述のようにして、当該信号処理装置にてデジタルデータより復調された後、不要な帯域外雑音成分が除去されたアナログ信号は、アナログ出力端子１０６より出力される。
【００３９】
図４（Ａ）は、本発明の第１の実施形態による信号処理装置を適用したデジタルオーディオ機器の具体的な構成例を示す図である。
図４（Ａ）において、４０２は、図１に示したインターフェースＩＣ１０１に相当するＤＩＲ ＩＣ（DIR1701：Texas Instrument Inc（日本テキサスインスツルメンツ社）製）である。４０３は、図１に示したデジタルフィルター１０２およびＤ／Ａ変換ＩＣ１０３に相当するＩＣ（CS43122：CRYSTAL（クリスタル社）製）であり、４０７はアナログＬＰＦである。
【００４０】
上記ＤＩＲ ＩＣ４０２の端子ＤＩＮは、デジタル入力端子４０１に接続され、ＤＩＲ ＩＣ４０２の端子ＳＣＫＯ、ＢＣＫＯ、ＬＲＣＫＯおよびＤＯＵＴは、ＩＣ４０３の端子ＭＣＬＫ、ＳＣＬＫ、ＬＲＣＫおよびＳＤＡＴＡにそれぞれ接続される。これにより、デジタル入力端子４０１よりＤＩＲ ＩＣ４０２の端子ＤＩＮを介して入力されたデジタルデータは、端子ＤＯＵＴよりＩＣ４０３の端子ＳＤＡＴＡに対して出力される。ＩＣ４０３の端子ＳＤＡＴＡを介して入力されたデジタルデータは、ＩＣ４０３にてフィルター処理およびＤ／Ａ変換処理が施され、アナログ信号として端子ＡＯＵＴＬ＋、ＡＯＵＴＬ−よりアナログＬＰＦ４０７に出力される。
【００４１】
アナログＬＰＦ４０７は、共通の入力端子を有しカットオフ周波数が異なる２つのフィルター４０８、４０９（カットオフ周波数は、８０ｋＨｚ、３５ｋＨｚ）と、上記フィルター４０８、４０９の出力を選択的にアナログ出力端子４１１に出力するためのリレー４１０により構成される。
【００４２】
ここで、ＤＩＲ ＩＣ４０２は、入力されるデジタルデータのサンプリング周波数に係る情報を２つの端子ＢＲＡＴＥ０、ＢＲＡＴＥ１から出力する２つの信号Ｓ４１、Ｓ４２の論理値により示す。具体的には、デジタルデータのサンプリング周波数が、３２ｋＨｚの場合には、信号Ｓ４１、Ｓ４２の双方が“Ｈ”になり、４４．１ｋＨｚの場合には、信号Ｓ４１、Ｓ４２の双方が“Ｌ”になる。また、デジタルデータのサンプリング周波数が、４８ｋＨｚの場合には、信号Ｓ４１が“Ｈ”、信号Ｓ４２が“Ｌ”になり、８８．２または９６ｋＨｚの場合には、信号Ｓ４１が“Ｌ”、信号Ｓ４２が“Ｈ”になる。
【００４３】
そのため、図４に示した例においては、３つの論理和否定（ＮＯＲ）演算回路４０４〜４０６により、信号Ｓ４１、Ｓ４２の論理演算を行い、演算結果を信号Ｓ４３としてアナログＬＰＦ４０７内のリレー４１０に出力する。ここで、デジタルデータのサンプリング周波数が、３２、４４．１または４８ｋＨｚの場合には、信号Ｓ４３として“Ｌ”を出力し、８８．２または９６ｋＨｚの場合には、信号Ｓ４３として“Ｈ”を出力する。なお、この３つの論理和否定（ＮＯＲ）演算回路４０４〜４０６には、７４ＨＣ００と呼ばれるＩＣ等が用いられる。
【００４４】
以上説明したように構成することで、例えば、ＣＤに記録されたサンプリング周波数が４４．１ｋＨｚのデジタルデータがデジタル入力端子４０１より入力された場合には、信号Ｓ４３が“Ｌ”となり、リレー４１０のＬ側に接点が接続される。これにより、カットオフ周波数が３５ｋＨｚのフィルター４０９が選択され、３５ｋＨｚより高い周波数成分が除去されたフィルター４０９の出力（アナログ信号）がアナログ出力端子４１１より出力される。
【００４５】
また、例えば、ＤＶＤに記録されたサンプリング周波数が９６ｋＨｚのデジタルデータがデジタル入力端子４０１より入力された場合には、信号Ｓ４３が“Ｈ”となり、リレー４１０のＨ側に接点が接続される。これにより、カットオフ周波数が８０ｋＨｚのフィルター４０８が選択され、８０ｋＨｚ以下の周波数成分を有するフィルター４０９の出力（デジタルデータから欠落がない４８ｋＨｚ以下の周波数成分を全て含むアナログ信号）がアナログ出力端子４１１より出力される。
【００４６】
なお、上記図４（Ａ）に示した例では、入力されるデジタルデータのサンプリング周波数が８８．２ｋＨｚ以上であるか未満であるかだけを検出し、これは規格や記録媒体等によって決定される。したがって、規格や記録媒体等が異ならない限り、入力されるデジタルデータのサンプリング周波数が異なることはないため、アナログ信号の出力中（デジタルデータの再生中）にリレー４１０が切り替わることがなく、フィルター４０８、４０９の切り替えスイッチとしてリレー４１０を用いても音途切れを生じることはない。
【００４７】
また、上記図４（Ａ）に示した例では、上記図１に示したインターフェースＩＣ１０１に相当するＤＩＲ ＩＣ４０２を用いるようにしているが、ＣＤ、ＤＶＤ等の記録媒体を読み取り信号を入力する場合（ＣＤプレーヤやＤＶＤプレーヤ等の場合）には、図４（Ｂ）に示すような信号処理ＩＣを用いて構成する。
【００４８】
図４（Ｂ）において、４１２はデジタルデータが記録された記録媒体（Disc等）であり、４１３は所定の処理を行うとともにサンプリング周波数情報Ｓ４４を出力するマイコンＩＣである。４１４は記録媒体４１２よりピックアップ、高周波増幅器を介して得られた信号から必要な音声成分を抽出し、デジタル信号に変換する信号処理ＩＣであり、４１５は信号処理ＩＣ４１４やＩＣ４０３にて使用するマスタークロックを出力するマスタークロック出力回路である。
【００４９】
以上、詳しく説明したように第１の実施形態によれば、インターフェースＩＣ１０１が入力されるデジタルデータのサンプリング周波数を検出して、サンプリング周波数情報Ｓ１１として出力し、アナログＬＰＦ１０５は、上記サンプリング周波数情報Ｓ１１に基づいて適切なカットオフ周波数のフィルターに切り替え、Ｄ／Ａ変換ＩＣ１０３でのＤ／Ａ変換処理により得られた音声アナログ信号から帯域外雑音成分である高周波ノイズを除去する。
【００５０】
これにより、多大な回路追加や回路変更等を行うことなく、アナログＬＰＦ１０５におけるカットオフ周波数を変更可能にし適切に切り替えるだけで、デジタルデータのサンプリング周波数に応じて、デジタルデータを復調処理して得られる音声アナログ信号から不要な帯域外雑音成分を適切に除去することができる。
【００５１】
また、サンプリング周波数の低いデジタルデータに対しては、サンプリング周波数が１９２ｋＨｚのデジタルデータに対応するためにフィルターのカットオフ周波数を１００ｋＨｚとした従来の機器に比べ、デジタルデータのサンプリング周波数に応じてフィルターのカットオフ周波数を適切に制御することができるので、Ｓ／Ｎ比やＴＨＤ＋Ｎ特性を向上させることができる。
【００５２】
なお、上記図３（Ａ）に示したアナログＬＰＦ１０５においては、コンデンサＣ３２、Ｃ３３をグランドに接続するか否かによりアナログＬＰＦ１０５のカットオフ周波数を切り替えるようにしていたが、このように２値的な制御ではなく、コンデンサＣ３２、Ｃ３３として常にグランドに接続された可変容量を用いて、この容量値をサンプリング周波数情報Ｓ１１により制御して、アナログＬＰＦ１０５のカットオフ周波数を適切な周波数に切り替えるようにしても良い。このようにした場合には、アナログＬＰＦ１０５のカットオフ周波数を連続的に変更することができ、任意のカットオフ周波数を設定することができる。
【００５３】
また、上記図３（Ｂ）に示したアナログＬＰＦ１０５においては、２つのカットオフ周波数を有するアナログＬＰＦ１０５を示しているが、２つに限らず、オペアンプとコンデンサとの組を、同様に並列に接続することで、アナログＬＰＦ１０５の有するカットオフ周波数の設定値をさらに増加させることもできる。
【００５４】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。
図５は、本発明の第２の実施形態による信号処理装置を適用したデジタルオーディオ機器の一構成例をブロック図である。なお、この図５において、図１に示したブロック等と同一の機能を有するブロック等には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５５】
図５において、５０１はフィルター部であり、再生周波数判別回路５０２、カットオフ周波数選択回路５０３、デジタルＬＰＦ５０４および遅延（ディレイ）回路５０５により構成される。
【００５６】
再生周波数判別回路５０２は、インターフェースＩＣ１０１より供給されるサンプリング周波数情報Ｓ１１やデジタルデータＤ５１に基づいて、図６に示すようにして再生信号の周波数成分（周波数レベル）を算出し、算出した再生信号の周波数成分を信号Ｓ５１としてカットオフ周波数選択回路５０３に出力する。
【００５７】
図６は、再生周波数判別回路５０２によるデジタルデータＤ５１の再生周波数成分の算出方法を説明するための図である。
図６において、横軸は時間（Ｓ）、縦軸はデジタルデータのデジタル値であり、ＳＩＧＤはデジタルデータの波形である。なお、デジタルデータのデジタル値は、例えば、デジタルオーディオにおいては２の補数形式で示されるが、図６においてはオフセットバイナリコードにコード変換して示している。また、参考として、デジタルデータＳＩＧＤのもとのアナログ波形ＳＩＧＡを示している。
【００５８】
再生周波数判別回路５０２は、サンプリング時間ＴＳ毎に設けられたサンプリングポイントＴm（ｍは添え字であり、例えば、ｍ＝（ｎ−９）〜ｎ）にてデジタルデータの値Ａ〜Ｊを観測する。そして、再生周波数判別回路５０２は、あるサンプリングポイントＴmのデジタルデータ値Ａ〜Ｊと当該サンプリングポイントＴmの次のサンプリングポイントＴm+1のデジタルデータ値Ａ〜Ｊとの差分Δから増減を判別する。図６に示した例では、差分Δａｂ、Δｂｃ、Δｃｄ、…Δｉｊとすると、例えば差分Δａｂは、時間の進行に対してデジタルデータ値が減少するので、増減は「−」になり、同様に差分Δｂｃは、時間の進行に対してデジタルデータ値が増加するので、増減は「＋」になる。以下も同様にして、差分Δａｂ、Δｂｃ、Δｃｄ、…Δｉｊにおける増減は、「−＋＋＋＋−−＋−」になる。ここで、デジタルデータ値の増減において、同一の符号が連続して続くほど（図７（Ａ））再生信号の周波数成分が低く、続かないほど（図７（Ｂ））再生信号の周波数成分が高いということがわかる。これにより、任意の時間における再生信号の周波数成分を判別することができる。
【００５９】
カットオフ周波数選択回路５０３は、再生周波数判別回路５０２より信号Ｓ５１として供給される再生信号の周波数成分（正確には、サンプリング周波数を同一の符号の連続数で除算した値）に基づいて、デジタルＬＰＦ５０４におけるカットオフ周波数を選択する。例えば、デジタルＬＰＦ５０４におけるカットオフ周波数として、図８に示すように低い周波数から順にカットオフ周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３が設定されていたとする。カットオフ周波数選択回路５０３は、再生周波数判別回路５０２より供給される再生信号の周波数成分とカットオフ周波数の設定値ｆ１、ｆ２、ｆ３とを比較する。
【００６０】
その結果、カットオフ周波数選択回路５０３は、図９に示すように再生信号の周波数成分がカットオフ周波数の設定値ｆ１より低い場合には、デジタルＬＰＦ５０４のカットオフ周波数として設定値ｆ１を選択し、再生信号の周波数成分値がカットオフ周波数の設定値ｆ１以上設定値ｆ２より低い場合には、デジタルＬＰＦ５０４のカットオフ周波数として設定値ｆ２を選択する。同様に、再生信号の周波数成分値がカットオフ周波数の設定値ｆ２以上の場合には、デジタルＬＰＦ５０４のカットオフ周波数として設定値ｆ３を選択する。さらに、カットオフ周波数選択回路５０３は、上述のようにして選択したデジタルＬＰＦ５０４のカットオフ周波数を信号Ｓ５２としてデジタルＬＰＦ５０４に供給する。
【００６１】
デジタルＬＰＦ５０４は、例えば、図１０に示すような切り替え可能な複数のカットオフ周波数を有するデジタルフィルターで構成される。
図１０は、デジタルＬＰＦ５０４の一例を示す図であり、切り替え可能な３つのカットオフ周波数（８ｋＨｚ、２４ｋＨｚ、９６ｋＨｚ）を有するデジタルフィルターを一例として示している。図１０において、１００１はデジタルデータの入力端子である。スイッチＳＷ１０１は、デジタルＬＰＦにおけるフィルターのカットオフ周波数を切り替えるためのスイッチであり、カットオフ周波数選択回路５０３により選択されたカットオフ周波数を示す信号Ｓ５２に基づいて、何れか１つのカットオフ周波数が選択され、フィルター処理されたデータが出力端子１００２より出力される。
【００６２】
なお、上記図１０においては、３つのカットオフ周波数を有するデジタルフィルター５０４を一例として示しているが、カットオフ周波数は３つに限らず、フィルターを構成するための回路（ＬＳＩやＤＳＰ等）の規模に応じてカットオフ周波数の数を増やしても良い。また、ローパスフィルターに限らず、バンドパスフィルターであっても良い。
【００６３】
遅延回路５０５は、再生周波数判別回路５０２での再生周波数判別に要する時間（複数のサンプリングポイントにおけるデジタルデータ値の観測に要する時間）と同じ時間だけ、デジタルデータがインターフェースＩＣ１０１からデジタルフィルター１０２に伝達されるのを遅延させるための回路である。この遅延回路５０５は、デジタルデータを時間的に単純に遅延させれば良いので、例えば、シフトレジスタやＦＩＦＯにより構成することができる。なお、遅延回路５０５は、デジタルデータの処理中にデジタルＬＰＦ５０４のカットオフ周波数の切り替えが頻繁に行われる場合に設けることが望ましく、例えば、デジタルＬＰＦ５０４のカットオフ周波数が２種程度だけの場合や、サンプリング周波数が低くカットオフ周波数の切り替えが頻繁に行われないような場合には、必ずしも設けなくとも良い。５０６は所定のカットオフ周波数を有するアナログＬＰＦである。
【００６４】
以上のように構成することで、外部から供給された信号は、インターフェースＩＣ１０１を介して遅延回路５０５および再生周波数判別回路５０２に供給される。また、インターフェースＩＣ１０１にて上記入力信号から上記音声デジタルデータのサンプリング周波数に係る情報が抽出され、サンプリング周波数情報Ｓ１１として再生周波数判別回路５０２に供給される。
【００６５】
そして、インターフェースＩＣ１０１より供給されたデジタルデータに基づいて、再生周波数判別回路５０２が再生信号の周波数成分を算出し、算出した再生信号の周波数成分に基づいて、カットオフ周波数選択回路５０３がデジタルＬＰＦ５０４におけるカットオフ周波数を選択する。一方、遅延回路５０５に供給されたデジタルデータは、遅延回路５０５にて所定の時間だけ遅延されて出力され、デジタルフィルター１０２を介してデジタルＬＰＦ５０４に供給される。
【００６６】
デジタルＬＰＦ５０４は、カットオフ周波数選択回路５０３により選択されたカットオフ周波数でのフィルター処理を供給されたデジタルデータに施しＤ／Ａ変換ＩＣ１０３に出力する。デジタルＬＰＦ５０４より出力されたデジタルデータは、Ｄ／Ａ変換ＩＣ１０３にてＤ／Ａ変換処理が施され、さらにアナログＬＰＦ５０６にて、Ｄ／Ａ変換ＩＣ１０３より供給されたアナログ信号からＤ／Ａ変換処理にて発生した高周波ノイズが除去され出力端子１０６より出力される。
【００６７】
図１１（Ａ）は、本発明の第２の実施形態による信号処理装置を適用したデジタルオーディオ機器の具体的な構成例を示す図である。なお、この図１１（Ａ）において、図４（Ａ）に示したブロック等と同一の機能を有するブロック等には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６８】
図１１（Ａ）において、１１０１は、図５に示したインターフェースＩＣ１０１に相当するＤＩＲ ＩＣ（AK4112：AKM Semiconductor Inc（旭化成マイクロシステム株式会社）製）であり、入力されるデジタルデータのサンプリング周波数に応じて、サンプリング周波数が８８．２ｋＨｚ以上の場合には“Ｈ”になる信号Ｓ１１１を端子ＦＳ９６より出力する。１１０２は、図５に示したデジタルフィルター１０２に相当するＩＣ（SM5847：NIPPON PRECISION CIRCUIT INC.（日本プレシジョン・サーキッツ株式会社）製）であり、１１０３は図５に示したＤ／Ａ変換ＩＣ１０３に相当するＩＣ（SM5865CM：NIPPON PRECISION CIRCUIT INC.（日本プレシジョン・サーキッツ株式会社）製）である。１１０６はフィルター切り替え回路であり、図５に示したフィルター部５０１に相当する回路である。
【００６９】
１１０４はＩＣ１１０３から出力されたアナログ信号を電流レベルの信号から電圧レベルの信号に変換するＩ／Ｖ変換回路であり、１１０５はアナログＬＰＦである。
上記ＤＩＲ ＩＣ１１０１の端子ＲＸ１は、デジタル入力端子４０１に接続され、ＤＩＲ ＩＣ１１０１の端子ＭＣＫＯ１、ＢＩＣＫ、ＬＲＣＫおよびＳＤＴＯは、ＩＣ１１０２の端子ＸＴＩ、ＢＣＫＩ、ＬＲＣＩおよびＤＩにそれぞれ接続される。これにより、デジタル入力端子４０１より入力されたデジタルデータは、ＤＩＲ ＩＣ１１０１を介して、ＩＣ１１０２およびフィルター切り替え回路１１０６に供給される。また、フィルター切り替え回路１１０６には、ＩＣ１１０２にてフィルター処理されたデジタルデータが供給される。そして、ＩＣ１１０２にてフィルター処理されたデジタルデータは、上述したようにして、フィルター切り替え回路１１０６にてデジタルデータの再生周波数成分に応じたカットオフ周波数でフィルター処理され、ＩＣ１１０３に出力される。さらに、ＩＣ１１０３にてＤ／Ａ変換処理が施された後、アナログＬＰＦ１１０５にて高周波ノイズを除去されたアナログ信号が、アナログ出力端子４１１より出力される。
【００７０】
なお、上記第１の実施形態と同様に、上記１１（Ａ）に示したＤＩＲ ＩＣ１１０１に代えて、図１１（Ｂ）に示すような信号処理ＩＣを用いて構成しても良い。なお、図１１（Ｂ）については、図４（Ｂ）と同様であるので説明は省略する。
【００７１】
以上、説明したように第２の実施形態によれば、再生周波数判別回路５０２およびカットオフ周波数選択回路５０３が、入力されたデジタルデータに係る再生信号の周波数レベルを検出し、検出結果に基づいてデジタルＬＰＦ５０４における適切なカットオフ周波数を選択決定する。さらに、デジタルＬＰＦ５０４は、選択されたカットオフ周波数にて、デジタルデータにフィルター処理を行い、帯域外雑音成分の高周波ノイズを除去する。
【００７２】
これにより、デジタルデータを再生処理して得られる再生信号の周波数レベルに応じて、デジタルＬＰＦ５０４におけるカットオフ周波数を適切に変更することができ、デジタルデータを復調処理して得られる音声アナログ信号から不要な帯域外雑音成分を適切に除去することができる。
【００７３】
なお、第２の実施形態においては、再生信号の周波数レベルに応じたフィルター処理をデジタル処理、すなわちＤ／Ａ変換ＩＣ１０３にて処理する前のデータに対して行っているため、Ｄ／Ａ変換ＩＣ１０３にて発生する不要な帯域外雑音成分を除去することはできないが、デジタル領域での精度を向上させ、量子化雑音を低減することができる。例えば、サンプリング周波数が４４．１ｋＨｚ、１６ビットの１ｋＨｚの正弦波の信号に係るデジタルデータを第２の実施形態に示した信号処理装置にて２４ビットの分解能を有するデジタルＬＰＦをカットオフ周波数２ｋＨｚとして処理すると、デジタルデータの量子化ノイズは時間軸方向でデジタルＬＰＦの処理により、また分解能方向でビット数の増加に伴い、より精度の高いデジタルデータに変換され、量子化ノイズを元の信号より減少させることができる。これにより、Ｄ／Ａ変換処理後のアナログ信号の歪成分は減少させることができる。
【００７４】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。
図１２は、本発明の第３の実施形態による信号処理装置を適用したデジタルオーディオ機器の一構成例を示すブロック図である。なお、この図１２において、図１および図５に示したブロック等と同一の機能を有するブロック等には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７５】
図１２において、１２０１はフィルター部であり、再生周波数判別回路５０２、カットオフ周波数選択回路５０３、アナログＬＰＦ１０５および遅延回路５０５により構成される。このフィルター部１２０１は、上述した第２の実施形態においては、再生信号の周波数成分に応じたカットオフ周波数を選択してフィルター処理する際、デジタルデータに対してフィルター処理していたものを、Ｄ／Ａ変換ＩＣ１０３にてＤ／Ａ変換処理された後のアナログ信号に対してフィルター処理するようにしたものである。なお、各機能ブロックの動作は、上記第１および第２の実施形態と同様であるので、第３の実施形態における動作についての説明は省略する。また、上述した第１および第２の実施形態と同様に、上記アナログＬＰＦ１０５は、ローパスフィルターに限らず、アナログバンドパスフィルターを用いて構成しても良い。
【００７６】
図１３（Ａ）は、本発明の第３の実施形態による信号処理装置を適用したデジタルオーディオ機器の具体的な構成例を示す図である。なお、この図１３（Ａ）において、図４（Ａ）および図１１（Ａ）に示したブロック等と同一の機能を有するブロック等には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７７】
図１３（Ａ）において、１３０１はフィルター切り替え制御回路であり、上記図１２に示したフィルター部１２０１（アナログＬＰＦ１０５を除く。）に相当する。１３０２は、アナログＬＰＦ１３０２であり、カットオフ周波数として５、１２、３５、８０ｋＨｚの何れかになるように切り替えることが可能である。上記アナログＬＰＦ１３０２の切り替えは、フィルター切り替え制御回路１３０１より出力される信号ＳＦＣ１〜ＳＦＣ３により行われ、アナログＬＰＦ１３０２内に設けられた各コンデンサを接地するか否かによりカットオフ周波数を切り替えることができる。
【００７８】
なお、上記第１および第２の実施形態と同様に、上記１３（Ａ）に示したＤＩＲ ＩＣ１１０１に代えて、図１３（Ｂ）に示すような信号処理ＩＣを用いて構成しても良い。なお、図１３（Ｂ）については、図４（Ｂ）と同様であるので説明は省略する。
【００７９】
以上、説明したように第３の実施形態によれば、再生周波数判別回路５０２およびカットオフ周波数選択回路５０３が、入力されたデジタルデータに係る再生信号の周波数レベルを検出し、検出結果に基づいてアナログＬＰＦ１０５における適切なカットオフ周波数を選択決定する。さらに、アナログＬＰＦ１０５は、選択決定されたカットオフ周波数のフィルターに切り替え、Ｄ／Ａ変換ＩＣ１０３でのＤ／Ａ変換処理により得られた音声アナログ信号から帯域外雑音成分である高周波ノイズを除去する。
【００８０】
これにより、デジタルデータを再生処理して得られる再生信号の周波数レベルに応じて、アナログＬＰＦ１０５におけるカットオフ周波数を適切に変更することができ、デジタルデータを復調処理して得られる音声アナログ信号から不要な帯域外雑音成分を適切に除去することができ、Ｓ／Ｎ比およびＴＨＤ＋Ｎ特性を向上させることができる。
【００８１】
例えば、第３の実施形態に示した信号処理装置にてアナログＬＰＦ１０５にカットオフ周波数２ｋＨｚのローパスフィルター（あるいはバンドパスフィルター）を用いて、１ｋＨｚの正弦波の信号に係るデジタルデータを処理したとすると、Ｄ／Ａ変換ＩＣ１０３にて３次以上（３、４、５、…ｋＨｚ）の歪成分が発生したとしても、当該歪成分を除去することができ、Ｄ／Ａ変換ＩＣ１０３が有する性能以上でアナログ信号を再生出力することができる。同様に、第３の実施形態によれば、例えば、Ｄ／Ａ変換ＩＣ１０３の精度が悪く、微分・積分非直線性誤差を生じたとしても、これらの影響を抑えることができる場合がある。
【００８２】
また、例えば、パーソナル・コンピュータ等で一度ＭＰ３方式で圧縮処理した音楽信号は、再びデジタルオーディオ用として復号してもほとんど１０ｋＨｚ以下の帯域だけの音楽信号となるので、アナログＬＰＦ１０５により１２ｋＨｚ以上の成分を除去することでＳ／Ｎ比を向上させることができる。また、現在のデジタルオーディオ機器にて最も多く使用されているΔΣ型１ｂｉｔを基本とするＤ／Ａ変換ＩＣの欠点の１つである、数十ｋＨｚ以上のノイズを常に発生してしまうという問題点を解決することもできる。
【００８３】
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
本発明の諸態様を付記として以下に示す。
【００８４】
（付記１）デジタルデータに所定の処理を施し、アナログ信号に変換して出力する信号処理装置であって、
上記デジタルデータを処理して得られる再生信号の周波数レベルを検出する検出回路と、
カットオフ周波数が変更制御可能であり、上記検出回路にて検出した再生信号の周波数レベルに応じたカットオフ周波数で、上記デジタルデータに基づく信号にフィルター処理を施すフィルター回路とを備えたことを特徴とする信号処理装置。
【００８５】
（付記２）上記検出回路は、上記デジタルデータを一定の時間間隔で複数抽出し、抽出して得られた隣接するデジタルデータの値の増減に基づいて、上記再生信号の周波数レベルを検出することを特徴とする付記１に記載の信号処理装置。
（付記３）上記フィルター回路は、上記検出回路にて検出した再生信号の周波数レベルに応じて、上記再生信号より高い周波数の成分を上記デジタルデータに基づく信号から除去することを特徴とする付記１に記載の信号処理装置。
【００８６】
（付記４）上記検出回路にて検出した再生信号の周波数レベルに応じて、上記フィルター処理におけるカットオフ周波数を選択するカットオフ周波数選択回路をさらに備えることを特徴とする付記１に記載の信号処理装置。
（付記５）上記カットオフ周波数選択回路は、予め設定されたフィルターのカットオフ周波数の設定値と、上記検出回路にて検出した再生信号の周波数レベルとを比較し、上記フィルター処理におけるカットオフ周波数を選択することを特徴とする付記４に記載の信号処理装置。
【００８７】
（付記６）上記フィルター回路は、カットオフ周波数が異なる複数のアナログフィルターまたはカットオフ周波数が変更可能なアナログフィルターを有し、上記検出回路にて検出した再生信号の周波数レベルに応じて、上記フィルター処理に用いるアナログフィルターを選択的に切り替えることを特徴とする付記１に記載の信号処理装置。
【００８８】
（付記７）上記カットオフ周波数が異なる複数のアナログフィルターは、それぞれ１つの抵抗、容量値が互いに異なるコンデンサおよびオペアンプにより構成されることを特徴とする付記６に記載の信号処理装置。
（付記８）上記カットオフ周波数が変更可能なアナログフィルターは、１つの抵抗およびオペアンプと、複数のコンデンサにより構成され、上記コンデンサをグランドに対してそれぞれ接続するか否かによりカットオフ周波数が変更可能であることを特徴とする付記６に記載の信号処理装置。
【００８９】
（付記９）上記アナログフィルターは、ローパスフィルターであることを特徴とする付記６に記載の信号処理装置。
（付記１０）上記アナログフィルターは、バンドパスフィルターであることを特徴とする付記６に記載の信号処理装置。
【００９０】
（付記１１）上記フィルター回路は、複数のカットオフ周波数が設定可能なデジタルフィルターを有し、上記検出回路にて検出した再生信号の周波数レベルに応じて、上記デジタルフィルターのカットオフ周波数を選択的に切り替えることを特徴とする付記１に記載の信号処理装置。
【００９１】
（付記１２）上記デジタルフィルターは、ローパスフィルターであることを特徴とする付記１１に記載の信号処理装置。
（付記１３）上記デジタルフィルターは、バンドパスフィルターであることを特徴とする付記１１に記載の信号処理装置。
【００９２】
（付記１４）デジタルデータを入力するためのインターフェース回路と、
上記インターフェース回路を介して入力されるデジタルデータから当該デジタルデータを処理して得られる再生信号の周波数レベルを検出する検出回路と、
上記検出回路にて検出した再生信号の周波数レベルに応じて、当該デジタルデータをフィルター処理する際のカットオフ周波数を選択するカットオフ周波数選択回路と、
上記インターフェース回路を介して入力されるデジタルデータの高周波ノイズを除去するデジタルフィルター回路と、
複数のカットオフ周波数が設定可能なデジタルフィルターを有し、上記カットオフ周波数選択回路にて選択されたカットオフ周波数で、上記デジタルフィルター回路により高周波ノイズが除去されたデジタルデータにフィルター処理を施すフィルター回路と、
上記フィルター回路によりフィルター処理されたデジタルデータをアナログ再生信号に変換するＤ／Ａ変換回路と、
上記Ｄ／Ａ変換回路により変換されたアナログ再生信号から高周波ノイズを除去するアナログフィルター回路とを備えることを特徴とする信号処理装置。
【００９３】
（付記１５）上記インターフェース回路より出力されるデジタルデータを遅延させ、上記デジタルフィルター回路に供給する遅延回路をさらに備えることを特徴とする付記１４に記載の信号処理装置。
【００９４】
（付記１６）デジタルデータを入力するためのインターフェース回路と、
上記インターフェース回路を介して入力されるデジタルデータから当該デジタルデータを処理して得られる再生信号の周波数レベルを検出する検出回路と、
上記検出回路にて検出した再生信号の周波数レベルに応じて、当該デジタルデータをフィルター処理する際のカットオフ周波数を選択するカットオフ周波数選択回路と、
上記インターフェース回路を介して入力されるデジタルデータの高周波ノイズを除去するデジタルフィルター回路と、
上記デジタルフィルター回路により高周波ノイズが除去されたデジタルデータをアナログ再生信号に変換するＤ／Ａ変換回路と、
カットオフ周波数が異なる複数のアナログフィルターを有し、上記カットオフ周波数選択回路にて選択されたカットオフ周波数で、上記Ｄ／Ａ変換回路により変換されたアナログ再生信号にフィルター処理を施すフィルター回路とを備えることを特徴とする信号処理装置。
【００９５】
（付記１７）上記インターフェース回路より出力されるデジタルデータを遅延させ、上記デジタルフィルター回路に供給する遅延回路をさらに備えることを特徴とする付記１６に記載の信号処理装置。
【００９６】
（付記１８）デジタルデータに所定の処理を施し、アナログ信号に変換して出力する信号処理装置であって、
上記デジタルデータから当該デジタルデータのサンプリング周波数を検出する検出回路と、
カットオフ周波数が変更制御可能なフィルターを有し、上記検出回路にて検出したサンプリング周波数に応じたカットオフ周波数で、上記デジタルデータを復調処理して得られたアナログ再生信号にフィルター処理を施すフィルター回路とを備えることを特徴とする信号処理装置。
【００９７】
（付記１９）上記フィルター回路は、上記検出回路にて検出したサンプリング周波数の１／２倍の周波数より高い周波数の成分を上記アナログ再生信号から除去することを特徴とする付記１８に記載の信号処理装置。
（付記２０）上記フィルター回路は、カットオフ周波数が異なる複数のアナログフィルターを有し、上記検出回路にて検出したサンプリング周波数に応じて、上記フィルター処理に用いるアナログフィルターを選択的に切り替えることを特徴とする付記１８に記載の信号処理装置。
（付記２１）上記アナログフィルターは、ローパスフィルターであることを特徴とする付記２０に記載の信号処理装置。
【００９８】
（付記２２）入力されるデジタルデータのサンプリング周波数を検出する機能を有し、上記デジタルデータを入力するためのインターフェース回路と、
上記インターフェース回路を介して入力されるデジタルデータの高周波ノイズを除去するデジタルフィルター回路と、
上記デジタルフィルター回路により高周波ノイズが除去されたデジタルデータをアナログ再生信号に変換するＤ／Ａ変換回路と、
カットオフ周波数が異なる複数のアナログフィルターを有し、上記インターフェース回路にて検出したサンプリング周波数に応じて上記アナログフィルターを選択的に切り替え、上記Ｄ／Ａ変換回路により変換されたアナログ再生信号にフィルター処理を施すフィルター回路とを備えることを特徴とする信号処理装置。
【００９９】
（付記２３）デジタルデータに所定の処理を施し、アナログ信号に変換して出力する信号処理方法であって、
上記デジタルデータを処理して得られる再生信号の周波数レベルを検出し、
上記検出した再生信号の周波数レベルに応じて、フィルターのカットオフ周波数を変更制御し、上記デジタルデータに基づく信号にフィルター処理を施すことを特徴とする信号処理方法。
【０１００】
（付記２４）デジタルデータに所定の処理を施し、アナログ信号に変換して出力する信号処理方法であって、
上記デジタルデータから当該デジタルデータのサンプリング周波数を検出し、
上記検出したサンプリング周波数に応じて、フィルターのカットオフ周波数を変更制御し、上記デジタルデータを復調処理して得られたアナログ再生信号にフィルター処理を施すことを特徴とする信号処理方法。
【０１０１】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、デジタルデータを処理して得られる再生信号の周波数レベルを検出回路により検出し、上記検出した再生信号の周波数レベルに応じて、上記デジタルデータに基づく信号にフィルター処理を施すフィルターのカットオフ周波数を変更制御するようにしたので、再生信号の周波数レベルに応じた適切なカットオフ周波数のフィルターを用いて、デジタルデータを復調処理し得られる再生信号から不要な帯域外雑音成分を除去し出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態による信号処理装置を適用したデジタルオーディオ機器の一構成例を示すブロック図である。
【図２】デジタルフィルターの周波数特性を示す図である。
【図３】アナログＬＰＦの構成例を示す図である。
【図４】第１の実施形態による信号処理装置を適用したデジタルオーディオ機器の具体的な構成例を示す図である。
【図５】第２の実施形態による信号処理装置を適用したデジタルオーディオ機器の一構成例をブロック図である。
【図６】再生信号の周波数レベルの算出方法を説明するための図である。
【図７】再生信号の周波数レベルの判別方法を説明するための図である。
【図８】ＬＰＦのカットオフ周波数の設定例を示す図である。
【図９】再生信号の周波数レベルに応じたＬＰＦの切り替え例を示す図である。
【図１０】デジタルＬＰＦの一例を示す図である。
【図１１】第２の実施形態による信号処理装置を適用したデジタルオーディオ機器の具体的な構成例を示す図である。
【図１２】第３の実施形態による信号処理装置を適用したデジタルオーディオ機器の一構成例を示すブロック図である。
【図１３】第３の実施形態による信号処理装置を適用したデジタルオーディオ機器の具体的な構成例を示す図である。
【図１４】従来のデジタルオーディオ機器の構成例を示す図である。
【図１５】従来のデジタルオーディオ機器のサンプリング周波数を示す図である。
【図１６】ＬＰＦのカットオフ周波数に応じた再生信号の周波数帯域を説明するための図である。
【符号の説明】
１０１ インターフェースＩＣ
１０２ デジタルフィルター
１０３ Ｄ／Ａ変換ＩＣ
１０４ フィルター部
１０５、５０６ アナログローパスフィルター
５０２ 再生周波数判別回路
５０３ カットオフ周波数選択回路
５０４ デジタルローパスフィルター
５０５ 遅延回路
Claims (2)
- デジタルデータを入力するためのインターフェース回路と、
上記インターフェース回路を介して入力されるデジタルデータから当該デジタルデータを処理して得られる再生信号の周波数レベルを検出する検出回路と、
上記検出回路にて検出した再生信号の周波数レベルに応じて、当該デジタルデータをフィルター処理する際のカットオフ周波数を選択するカットオフ周波数選択回路と、
上記インターフェース回路を介して入力されるデジタルデータの高周波ノイズを除去するデジタルフィルター回路と、
複数のカットオフ周波数が設定可能なデジタルフィルターを有し、上記カットオフ周波数選択回路にて選択されたカットオフ周波数で、上記デジタルフィルター回路により高周波ノイズが除去されたデジタルデータにフィルター処理を施すフィルター回路と、
上記フィルター回路によりフィルター処理されたデジタルデータをアナログ再生信号に変換するＤ／Ａ変換回路と、
上記Ｄ／Ａ変換回路により変換されたアナログ再生信号から高周波ノイズを除去するアナログフィルター回路とを備えることを特徴とする信号処理装置。 - デジタルデータを入力するためのインターフェース回路と、
上記インターフェース回路を介して入力されるデジタルデータから当該デジタルデータを処理して得られる再生信号の周波数レベルを検出する検出回路と、
上記検出回路にて検出した再生信号の周波数レベルに応じて、当該デジタルデータをフィルター処理する際のカットオフ周波数を選択するカットオフ周波数選択回路と、
上記インターフェース回路を介して入力されるデジタルデータの高周波ノイズを除去するデジタルフィルター回路と、
上記デジタルフィルター回路により高周波ノイズが除去されたデジタルデータをアナログ再生信号に変換するＤ／Ａ変換回路と、
カットオフ周波数が異なる複数のアナログフィルターを有し、上記カットオフ周波数選択回路にて選択されたカットオフ周波数で、上記Ｄ／Ａ変換回路により変換されたアナログ再生信号にフィルター処理を施すフィルター回路とを備えることを特徴とする信号処理装置。
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