JPH02134010A - 信号処理装置 - Google Patents

信号処理装置

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JPH02134010A
JPH02134010A JP63288127A JP28812788A JPH02134010A JP H02134010 A JPH02134010 A JP H02134010A JP 63288127 A JP63288127 A JP 63288127A JP 28812788 A JP28812788 A JP 28812788A JP H02134010 A JPH02134010 A JP H02134010A
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JP
Japan
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signal
dither
noise shaping
input
output
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JP63288127A
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Masaaki Ueki
正明 植木
Nobuyuki Yasuda
信行 安田
Toshihiko Masuda
稔彦 増田
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Sony Corp
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Sony Corp
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B14/00Transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B14/02Transmission systems not characterised by the medium used for transmission characterised by the use of pulse modulation
    • H04B14/04Transmission systems not characterised by the medium used for transmission characterised by the use of pulse modulation using pulse code modulation
    • H04B14/046Systems or methods for reducing noise or bandwidth

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、いわゆるノイズシェイピング回路を用いて量
子化ノイズを低減するような信号処理装置に関する。
〔発明の概要〕
本発明は、ノイズシェイピング回路を用いた信号処理装
置において、2個のノイズシェイピング回路を用い、入
力信号に対してディザ信号を加算及び減算した後にそれ
ぞれノイズシェイピング処理を行い、これらのノイズシ
ェイピング処理された信号について入力信号成分を実質
的に加算するように演算処理して出力することにより、
注入されたディザ信号を打ち消し、SN比を改善するも
のである。
〔従来の技術〕
いわゆるノイズシェイピングは、データを量子化する際
(データを丸める際)に発生する量子化ノイズのスペク
トルを変化させ、例えば可聴帯域内でのノイズレベルを
大きく減少させてSN比を見掛は上改善する技術である
。このノイズシエイピングのための構成としては、例え
ば文献IEEETrnsacLions on Aco
ustics+ 5peech、 and Proce
ssing、 (IEEE I・ランザクションズ・オ
ン・アコースティックス・スピーチ・アンド・プロセン
シング)vol、As5P−27,No、1. Feb
uruary 1979の第63頁〜第73頁に記載さ
れたAdaptive No1se Spectral
Shaping and Entropy Codin
g in Predictive Coding of
 5peech” (アダプティブ・ノイズ・スベクト
ラル・シェイピング・アンド・エントロビイ・コーディ
ング・イン・プレヂ゛イクティヴ・コーディング・スピ
ーチ)にも開示されているように、量子化の際の誤差分
を入力端に帰還(エラーフィートバンク)する構成が用
いられる。しかしながら、このノイズシェイピングを施
すと、信号の微小レー\ル等において特定の固有パター
ンいわゆるアイドリング・パターンが発生し、耳障りと
なることがある。
そこで、通常は第6図に示すように、入力信号にディザ
信号を加えてからノイズシェイピングを施すことが行わ
れている。
この第6図において、入力端子61に供給された入力信
号は、加算器62に送られてディザ発生器63からのデ
ィザ信号と加算され、ノイズシェイピング回路64に送
られている。ノイズシェイピング回路64からの出力は
D/A変換器65に送られてアナログ信号に変換され、
出力端子68より取り出される。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、第7図は出力端子6日からの出力信号の周波
数スペクトルを示しており、この第7図において、Xは
入力信号、Dは入力側で注入されたディザ信号、■8は
量子化ノイズ成分を示している。この冊子化ノイズ成分
■8がノイズシェイピングにより低域可聴帯域はどノイ
ズレヘルが低くなっている。このときの出力端子68か
らの出力信号Yは、 Y=X+D+V、      ・・・■となっており、
入力信号Xが無しく無信月)であってもディザ信号りが
出力されてしまうという欠点がある。なお、この場合の
信号と量子化ノイズとの電力比(SN比)は、 S/N=X!/VN”      ・・■である。
また、注入するディザ信号としては、可聴帯域を外すこ
とが必要とされ、D/A変換の際に残存するディザ信号
をLPF (ローパスフィルタ)等により除去すること
が必要とされる。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり
、入力信号にディザ信号を注入しノイズシェイピングし
て得られる出力信号中のディザ信号成分を打ち消すこと
ができ、信号成分と量子化ノイズとの比(SN比)をさ
らに改善することが可能な信号処理回路の提供を目的と
する。
(課題を解決するだめの手段) 本発明に係る信号処理回路は、上述したような課題を解
決するために、少なくとも2個のノイズシェイピング回
路を用い、一方のノイズシェイピング回路にはディザ信
号と入力信号とを加算した信号を供給し、他方のノイズ
シェイピング回路には同しア゛イザ信号と上記入力信号
との間で一方から他方を減算した信号を供給し、各ノイ
ズシェイピング回路からの各出力信号を、それぞれの上
記入力信号成分が実質的に加算されかつ上記ディザ信号
成分が打ち消されるように加算又は減算して取り出すこ
とを特徴としている。
〔作 用] 最終段の加算又は減算時に、各出力信号中の各ディザ信
号成分は減算されて打ち消され、また、各入力信号成分
は実質的に加算されて振幅が倍増し電力は二乗倍される
のに対して、量子化ノイズ成分は電力が倍になるのみで
あるから、SN比が改善される。
〔実施例〕
第】図は本発明に係る信号処理装置の第1の実施例を示
すブロック回路図である。
この第1図に示す信号処理装置IOにおいて、入力端子
11には例えば16ピントのディジクル・オーディオ信
号が供給されており、この入力信号は、加算器12a及
び12bに送られている。
加算器!2aではディザ発生器13からのディザ信号が
加算され、加算器12bではディザ発生器13からのデ
ィザ信号が減算されて、それぞれノイズシェイピング回
路14a及び14bに送られている。これらのノイズシ
ェイピング回路14a及び14bは、いずれも同し構成
を有しており、量子化器(再量子化器)により入力ディ
ジタル信号のビ・7ト数を低減する(例えば16ビツト
入力を4ビツト出力に丸める)際の量子化誤差を入力側
に帰還(エラー・フィードバック)している。
すなわちノイズシェイピング回路14a (14bも同
様)は、量子化器1の入力を出力から加算器2により減
算し、減算出力(量子化誤差)を遅延回路3を介して量
子化器1の入力端の加算器4に帰還する構成を有してい
る。これらのノイズシェイピング回路14a及び14b
からの各出力は、D/A変換器15a及び15bにそれ
ぞれ送られてアナログ信号に変換され、加算器16にて
加算された後、′/2減衰器17により利得(ゲイン)
が1/2に減衰され、出力端子I8より取り出される。
このような構成を有する信号処理装置lOにおいて、端
子11への入力信号(Xとする)に対して、ディザ発生
器13からのディザ信号(Dとする)は、一方の加算器
12aにて加算され、他方の加算器12bにて減算され
、それぞれについてノイズシェイピング処理が施される
ことから、加算した系の出力信号Y1と、減算した系の
出力信号Y2とは、 Y、=X+D+V、     ・・・■Yz =X  
D + Vs、・・・■ただしV、、V、・はノイズシ
ェイピング回路14a、14bでの量子化ノイズ と表されることになる。これらの信号Y、とY2とを加
算器16で加算することにより、ディザ信号りを完全に
打ち消すことができる。入力信号Xは実質的に加算され
て2X(振幅が2倍)になるため、その電力は(2X)
”となる。これに対して、上記量子化ノイズV、、V、
・の位相はランダムであるから、上記加算後の電力はv
、”+v、・2となり、振幅が等しければ2v、2とな
る。従って、上記加算出力中の信号成分と量子化ノイズ
との電力比(SN比)は、 S/N=4X”/2VN” = 2 (X”/VN2)   ・・・■となり、従来
技術のSN比(前記第0式参照)と比べると2倍に向上
(3dB改善)されることになる。この加算後の出力信
号の周波数スペクトルを第2図に示す。この第2図の破
線は従来技術における周波数スペクトル(第7図)を参
考のために示すものである。
また、入力側で注入されたディザ信号は最終出力中では
完全に打ち消されているため、従来不可能とされていた
可聴帯域内へのディザ信号の重畳が可能となり、例えば
帯域制限しないM系列乱数信号もディザ信号として用い
ることができる。
次に、第3図は本発明の第2の実施例を示し、上記第1
の実施例のD/A変換を最後に行うようにしたものであ
る。
すなわち、この第3図に示す信号処理回路20において
、入力端子21に供給された入力信号は、加算器22a
及び22bに送られ、ディザ発生器13からのディザ信
号がそれぞれ加算及び減算されて、ノイズシェイピング
回路24a及び24bにそれぞれ送られている。これら
のノイズシェイピング回路24a及び24bからの出力
は、先に加算器26にて加算されて、ディザ信号成分が
打ち消され、上記入力信号成分が加算される。この加算
器26からの出力は、′/2減衰器17により1/2に
減衰された後、D/A変換器25に送られてアナログ信
号に変換され、出力端子2日より取り出される。
この第2の実施例の作用は上記第1の実施例と同様であ
り、同様な効果を得ることができるが、さらに、D/A
変換器が1個で済み、より経済的であるといえる。
また、同じ極性(同位相)のディザ信号に対し逆の極性
(逆位相)の入力信号を重畳して、ノイズシェイピング
後の信号を減算(引き算)するようにしてもよい。
すなわち、第4図に示す第3の実施例の信号処理回路3
0において、入力端子31に供給された入ノj信号は、
加算器32aに送られると共に、反転回路(インバータ
)39により極性(あるいは位相)が反転されて加算器
32bに送られている。
これらの加算ff1332a及び32bにおいてはディ
ザ発生器13からのディザ信号がいずれも加算されるが
、入力信号の極性(位相)が互いに逆となっているため
、入力信号とディザ信号とは、一方では加算され、他方
では減算されることになる。
これらの加算器32a及び32bからの出力は、ノイズ
シェイピング回路34a及び34bにそれぞれ送られ、
D/A変換2W35a及び35bにそれぞれ送られてア
ナログ信号に変換されて加算器36に送られる。この加
算器36は、一方から他方を減算(引き算)することに
より、上記互いに逆極性(逆位相)の入力信号成分を実
質的に加算するものである。加算器36からの出力は1
2衰器37により利得(ゲイン)が1/2に減衰され、
出力端子38より取り出される。
この第3の実施例も、上記第1の実施例と同様な作用、
効果を奏することは勿論である。なお、この第3の実施
例の場合も上記第2の実施例と同様に、各ノイズシェイ
ピング回路34a、34bからの出力を加算器にて減算
した後、1個のD/A変換器でアナログ信号に変換する
ように構成してもよい。
以上の説明においては、ノイズシェイピング回路を2個
用いた例について説明したが、上述のような2個のノイ
ズシェイピング回路を存する信号処理装置を複数個(n
個)用意し、各信号処理装置で使用するディザ信号とし
て互いに異なるものをn個用いるようにしてもよい。
すなわち、第5図に示す第4の実施例において、各装置
IO□IO!、・・・、107は、例えば上述した第1
の実施例の信号処理装置10であり、各装置10+、1
0z、・・・、10.毎にディザ信号が異なっている。
これらの装置10□10□、・・・、10.。
には、入力端子41からの入力信号が供給されており、
各装置l01loz、・・・、10oからの出力信号は
加算器42に送られて加算された後、1/n減衰器43
にて1/nに減衰され、出力端子44から取り出される
。なお、各装置10=10□10、とじては、上記第2
の実施例の信号処理装置20や第3の実施例の信号処理
装置30を用いてもよく、これらを適宜混合して用いて
もよい。
ただし、容袋W10..10!、・・・、10゜のディ
ザ信号を異ならせることが必要である。
この第5図に示す第4の実施例によれば、出力端子44
からの出力信号でのSN比改善量は、SN比改善量−3
X log、 n (dB)となり、さらに大きくなる
〔発明の効果〕
本発明に係る信号処理装置によれば、出力信号中のディ
ザ信号成分を完全に打ち消すことができるため、D/A
変換の際のアナログLPF (ローパスフィルタ)構成
を簡素化でき、M系列信号等のように帯域制限されてい
ない信号もディザ信号として用いることができる。また
、ノイズシェイピング出力の信号成分(入力信号成分)
は最終段で実質的に加算されるため、SN比を改善する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る信号処理装置の第1の実施例を示
すブロック回路図、第2図は該第1の実施例の出力信号
の周波数スペクトルを示す特性図、第3図は本発明の第
2の実施例を示すブロック回路図、第4図は本発明の第
3の実施例を示すブロック回路図、第5図は本発明の第
4の実施例を示す回路図、第6図は従来の信号処理装置
を示すブロック回路図、第7図は該従来例の出力信号の
周波数スペクトルを示す特性図である。 11.21.3141・・・・・・入力端子12a、 
!2b、16.22a、22b、26、32a、32b
、36.42・・・・・・加算器13,23.33・・
・・・・ディザ発生器14aS 14b、24a、24
b、34a、34b・・・・・・ノイズシェイピング回
路15a、15b、25.35 a、 35 b−−−
−−−D/A変換器 17.27.37・・・、・・1/2減衰器18.28
.38.44・・・・・・出力端子43・・・・・・1
/n減衰器

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  少なくとも2個のノイズシェイピング回路を有し、 一方のノイズシェイピング回路にはディザ信号を入力信
    号に対して相対的に加算して供給し、他方のノイズシェ
    イピング回路には同じディザ信号を上記入力信号に対し
    て相対的に減算して供給し、 各ノイズシェイピング回路からの出力を各信号成分が実
    質的に加算されるように加算又は減算して取り出すこと
    を特徴とする信号処理装置。
JP63288127A 1988-11-15 1988-11-15 信号処理装置 Pending JPH02134010A (ja)

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EP89311158A EP0369630B1 (en) 1988-11-15 1989-10-30 Signal processing apparatus
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