JPH01145699A - 音声信号再生回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野〕 本発明はディジタルフィルタを用いた音声信号再生回路
に関するものである。

［従来の技術］ 従来のＰ　ＣＭ　（Ｐｕｌｓｅ　Ｃｏｄｅｄ　Ｍｏｄｕ
ｌａｔｉｏｎ）音声合成方法においては、まず標本化周
波数（ｆｓ）を決定し、標本化定理に基いて標本化周波
数の１／２以下の遮断周波数特性を有するアナログロー
パスフィルタを用いてアナログ音声信号の高周波成分を
カットし、このフィルタリング後のアナログ音声信号を
標本化周波数ｆｓで標本化し、その結果を任意のビット
レートで量子化してディジタル音声データに変換してい
る。

そしてこのディジタル音声データを記憶手段に記憶させ
、必要に応じてこのデータを読み出し、Ｄ／Ａ変換回路
に供給してアナログ音声信号に変換するものである。

このアナログ音声信号をそのまま増幅して発音素子によ
って再生しても、音声出力を得ることは可能であるが、
このアナログ音声信号には、上記標本化によって発生し
た標本化雑音成分が多分に含まれているため、良好な再
生音を得ることはできない。

そこで良好な再生音を得るために標本化雑音成分を取り
除くには、アナログ音声信号を、標本化周波数ｆｓの１
／２以下の遮断周波数特性を有するアナログローパスフ
ィルタに入力して高周波成分、つまり上記標本化雑音成
分を取り除くようにしている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記従来の方法では、アナログ音声信号を標本化する際
およびＤ／Ａ変換回路からのアナログ音声信号を再生す
る際に、標本化周波数の１／２以下に遮断周波数特性を
有するアナログローパスフィルタによって高周波成分を
取り除く必要がある。

この高周波成分を取り除く際に、標本化によって出現す
る標本化雑音と音声信号の良好な特性を考えると、アナ
ログローパスフィルタの遮断周波数特性は第６図−点鎖
線で示すように極めて急峻な特性が要求される。

ところが遮断周波数特性が極めて急峻なアナログローパ
スフィルタは回路構成が極めて複雑であり、また標本化
周波数を変更する場合には、その都度回路定数の設定等
をやり直さなければならず、非常に不都合なものであっ
た。

ところで、一般にＰＣＭ音声合成方法では、ディジタル
音声データの量を少なくするために、標本化波数を可聴
周波数帯域の上限の２倍以上の周波数に設定することは
少なく、音声信号成分の含まれる周波数帯域内で、例え
ば６〜８ＫＨｚ程度に標本化周波数が設定されることが
多い。

しかしながらこの場合でも、量子化されたディジタル音
声データを総て記憶回路に記憶させると、記憶回路には
かなりの記憶容量が必要となる。そこで記憶回路の記憶
容量をさらに減らすために、標本化周波数をさらに低く
すると、音質の低下をきたしユーザーの要望に応えられ
ないという問題が生じる。

本発明は、少ないデータ二で良好な再生音が可能な音声
再生回路を提供することを目的とするものである。

［問題点を解決するだめの手段］ 本発明は、ディジタルフィルタからなるインターポレー
ション回路を用いて、ディジタル音声データをオーバー
サンプリングするところに特徴を有し、これによってデ
ィジタル音声データを内挿補間し、その出力をＤ／Ａ変
換回路によってアナログ音声信号に変換するようにした
ものである。

［実施例］ 第１図において、１はＲＯＭ等からなる記憶回路で、後
述する方法によって、１／２ｆｓ（本例では、４ＫＨｚ
）以下の音声信号が標本化周波数ｆｓ　　（８ＫＨｚ）
で標本化され、量子化されたディジタル音声データが記
憶されている。２はインターポレーション回路で、周波
数２　ｆｓ　　（１６ＫＨｚ）でスイッチングされるス
イッチング回路３および有限インパルス応答型のディジ
タルフィルタ４からなるものである。５はＤ／Ａ変換回
路、６は遮断周波数特性が緩慢なアナログロー１＜スフ
ィルタである。

つぎに上記構成による音声再生動作について説明する。

記憶回路１には、後述する方法によって、第２図に示す
ような周波数分布のディジタル音声データが記憶されて
いる。すなわち周波数１／２ｆｓ以下の音声信号周波数
成分と周波数ｆｓ、２ｆｓ・・・を中心とする標本化雑
音周波数成分を含んでおり、音声信号周波数成分に標本
化雑音周波数成分がほとんど混入しない理想的な周波数
分布となっている。

このディジタル音声データをそのままＤ／Ａ変換して再
生すると、標本化雑音周波数成分を取り除くために、従
来よりもさらに急峻な遮断周波数特性を有するアナログ
ローパスフィルタが必要となる。そこで本例では、イン
ターポレーション回路２を用いて２倍のオーバーサンプ
リングを行うことにより、第３図のように周波数ｆｓ、
３ｆｓ・・・を中心とする標本化雑音周波数成分を取り
除き、アナログローパスフィルタ６として同図−点鎖線
で示したような緩慢な遮断周波数特性のものですむよう
にしたものである。

インターポレーション回路２では、記憶回路１からのデ
ータとデータの間にスイッチング回路３によって新たな
データを内挿補間するもので、この新たなデータはディ
ジタルフィルタ４に設定された任意の演算次数によって
、前後の数データから演算されて求められるものである
。

上記の内挿補間によってインターボレーション回路２か
ら発生するデータは標本化周波数２ｆｓと等価になり、
周波数ｆｓを中心とする標本化雑音周波数成分が消滅す
る。このデータがＤ／Ａ変換回路５によってアナログ音
声信号に変換され、緩慢な遮断周波数特性のアナログロ
ーパスフィルタ６によって標本化雑音周波数成分が取り
除かれるものである。したがってアナログローパスフィ
ルタ６の出力を増幅回路を介して発音装置に供給するこ
とにより、良好な音質の再生音が得られるのである。

ところで記憶回路１内のデータは上記のように２倍にオ
ーバーサンプリングされるため、記憶回路１内のデータ
数の２倍のデータによる再生音と実質的に等価な良好な
再生音が得られることになり、したがって少ないデータ
量で良好な再生音が得られるのである。

つぎに記憶回路１に上記ディジタル音声データを記憶さ
せる方法について説明する。第４図において、７は量子
化回路で、その入力端子ａにはアナログ音声信号が供給
され、これを音声信号の上限の２倍より高い周波数、例
えば約４０ＫＨｚの標本化周波数によって標本化し、量
子化してディジタル音声データに変換するものである。

この量子化に際し、アナログローパスフィルタは用いず
、アナログ音声信号を直接量子化回路７に供給している
。８はデシメーション回路で、量子化されたディジタル
音声データを間引くもので、例えばディジタル音声デー
タを５つおきに選択し、それ以外を間引くことにより標
本化周波数ｆｓ　　（８ＫＨ２）によって標本化され、
たと同数のディジタル音声データに減らすものである。

９は有限インパルス応答型のディジ・タルフィルタで、
例えば標本化周波数ｆｓの１／′２以下の周波数（４Ｋ
Ｈｚ）で遮断周波数特性を有するディジタルフィルタ乗
数を任意の演算次数分だけ設定したものである。

第５図はディジタルフィルタ９の具体例を示したもので
、任意の次数の遅延素子Ｄ、乗算回路Ｍおよび各乗算結
果を加算する加算回路Ａからなる。

つぎに動作について説明する。量子化回路７には、アナ
ログ音声信号がアナログローパスフィルタを介すること
なく直接供給され、これが約４０ＫＨｚの標本化周波数
によって標本化され、量子化されてディジタル音声デー
タに変換される。このディジタル音声データはデシメー
ション回路８とディジタルフィルタ９のやりとりによっ
てダウンサンプリング演算が行なわれ、これによって８
ＫＨｚの標本化周波数によって標本化されたと同等のデ
ータにダウンサンプリングされる。ディジタルフィルタ
９には、４ＫＨｚ以下に遮断周波数特性を有するディジ
タルフィルタ乗数が任意の演算次数分だけ設定されてい
るため、このディジタルフィルタ乗数とデシメーション
回路８からのディジタル音声データが第５図の乗算回路
Ｍによって演算次数分だけ乗算され、各乗算結果が加算
回路Ａで加算されて出力される。

この出力は記憶回路１に記憶される。

したがって記憶回路１に記憶されるデータの数は量子化
回路１からのディジタル音声データの１１５となってお
り、先に述べたように第２図に示すような周波数分布に
なっているのである。

なお上記の実施例では、インターポレーション回路２に
よって２倍のオーバーサンプリングを行って、標本化周
波数２ｆｓで必要となるディジタール音声データ、数の
１／２のデータ数で、標本化周波数２ｆｓと同等の再生
音を出力することを可能にしているが、さらにオーバー
サンプリングを４倍、８倍と上げることによって、記憶
回路４に記憶させるデータ量を１／４．１／８と少なく
することが゛できる。

［発明の効果］ 本発明によれば、記憶回路に記憶されたディジタル音声
データを、ディジタルフィルタからなるインターポレー
ション回路によってオーバーサンプリングし、これをア
ナログ信号に変換するようにしたので、少ないディジタ
ル音声データ量で良好な再生音が得られ、記憶回路の縮
小が可能となる。

またＤ／Ａ変換回路から出力される音声信号周波数成分
と標本化雑音周波数成分との周波数差が大きくなるため
、アナログローパスフィルタの遮新局波数特性は緩慢な
ものでよく、その回路構成を簡素化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示したブロック図、第２図
は第１図の記憶回路に記憶されたディジタル音声データ
の周波数分布を示した特性図、第３図は第１図のインタ
ーポレーション回路から出力されるディジタル音声デー
タの周波数分布を示した特性図、第４図は第１図の記憶
回路にディジタル音声データを記憶させるための構成を
示したブロック図、第５図は第４図要部の具体例を示し
た回路図、第６図は従来必要とされていたアナログロー
パスフィルタの遮断周波数特性を示した特性図である。 １・・・記憶回路 ２・・・インターポレーション回路 ４・・・ディジタルフィルタ ５・・・Ｄ／Ａ変換回路 以　　上 第１図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 所定の標本化周波数にて標本化され、量子化されたディ
   ジタル音声データを記憶する記憶回路と、この記憶回路
   からのディジタル音声データを受けて所定数倍のオーバ
   ーサンプリングを行うディジタルフィルタからなるイン
   ターポレーション回路と、このインターポレーション回
   路からの出力をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換回路
   とからなる音声信号再生回路。