JPH0226407A - サンプリング周波数変換装置およびそれを用いたディジタル録音再生装置 - 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］ この発明は、サンプリング周波数変換装置およびそれを
用いたディジタル録音再生装置に関し、特に、ノイズ補
正（Ｎｏｉｓｅ　　Ｓｈａｐｉｎｇ）技術を用いてサン
プリング周波数の変換を行なうサンプリング周波数変換
装置およびそのようなサンプリング周波数変換装置が組
込まれたディジタル録音再生装置に関する。

〔従来の技術］ 従来、ディジタルオーディオチーブ（以下、ＤＡＴと称
す）や録音再生コンパクトディスク（ＣＤと称す）のた
めの業務用のディジタル録音再生装置においては、ディ
ジタルの音楽信号の録音再生に際してそのディジタル信
号のサンプリング周波数の変換が行なわれる。

たとえば、ＣＤから再生される４４．１ＫＨｚのサンプ
リング周波数を有するディジタル音楽信号をＤＡＴに記
録する場合を考えると、まずＣＤ再生信号を一旦アナロ
グ信号に戻した後、改めて４８ＫＨｚのサンプリング周
波数を有するディジタル信号に変換してＤＡＴに記録す
る方法が考えられるが、この方法ではディジタル信号を
一旦アナログ信号に戻す以上、音質の劣化は免れない。

これに対して、ＣＤ再生信号をディジタル信号のままＤ
ＡＴに記録する場合には、そのサンプリング周波数を４
４．１ＫＨｚから４８Ｋ）Ｉｚに変換する必要がある。

このようなサンプリング周波数の変換方法としては従来
、まず変換すべきサンプリング周波数をインターポレー
タを用いて高くした後、デシメーションフィルタを用い
て目標とするサンプリング周波数まで低下させる方法が
用いられている。このような方法については、たとえば
１９８７年１０月の電子情報通信学会誌の第１０３８頁
ないし第１０４０頁における［マルチレートディジタル
フィルタ」と題された論文に記載されている。

より詳細に説明すると、一般にディジタル信号のサンプ
リング周波数の変換を行なう場合には、入力ディジタル
信号のサンプリング周波数をＡ。

出力ディジタル信号の目標とするサンプリング周波数を
Ｂとすると、ＡとＢとの最小公倍数に相当する周波数Ｃ
にまで一旦サンプリング周波数を高（する必要がある。

すなわち、サンプリング周波数は、周波数Ａ−周波数Ｃ
−周波数Ｂの順に変化する。

このように、サンプリング周波数を一旦最小公倍数の周
波数であるＣにまで上昇させなければならないのは、た
とえば上述の４４．１ＫＨｚのサンプリング周波数Ａの
信号と４８ＫＨｚのサンプリング周波数Ｂの信号とは互
いに非同期であるため、直接ＡからＢヘサンプリング周
波数を変換することができないのに対し、ＡとＢとの最
小公倍数に相当するサンプリング周波数Ｃを有する信号
は、サンプリング周波数への信号およびサンプリング周
波数Ｂの信号の双方と同期がとれているため、−旦この
ような周波数Ｃを介することにより正確なサンプリング
周波数の壺換を行なうことができるからである。

第４図は、このような従来のサンプリング周波数変換装
置の一例を示す概略ブロック図である。

第４図に示す従来のサンプリング周波数変換装置は、入
力端子１から入力されるサンプリング周波数Ａの入力Ｐ
ＣＭ信号ａを受けてサンプリング周波数ＣのＰＣＭ信号
Ｃに変換するインターポレータ２と、このＰＣＭ信号Ｃ
を受けてサンプリング周波数ＢのＰＣＭ信号すに変換し
て出力端子４に与えるデシメーションフィルタ３とを備
えている。

なお、上述の信号Ｃのサンプリング周波数Ｃは、信号ａ
のサンプリング周波数Ａと信号すのサンプリング周波数
Ｂとの最小公倍数に相当している。

第４図に示した従来のサンプリング周波数変換装置では
、上述のように入力ディジタル信号と出力ディジタル信
号とのサンプリング周波数の最小公倍数に相当するサン
プリング周波数を一旦介するようにしているので、正確
なサンプリング周波数の変換を行なうことができる。

一方、入力信号をノイズ補正技術を用いて１ビツトのＰ
ＣＭ信号すなわちパルス密度変調信号に変換することに
より、低い帯域のノイズを高い帯域に押しやり、実際の
Ｓ／Ｎ比を改善する技術が開発されている。このような
ノイズ補正技術については、たとえば特開昭６２−１５
２２２３号公報に開示されている。そして現実には、デ
ィジタル録音再生装置のＡ／Ｄ変換回路やＤ／Ａ変換回
路などにかかるノイズ補正技術は使用されている。

第５図は、係るノイズ補正技術によるパルス密度変調器
を備えたディジタル録音再生装置の構成を示す概略ブロ
ック図である。′第５図において、入力端子５から入力
されたアナログの音楽信号は、第１のパルス密度変調回
路６により１ビツトのＰＣＭ信号すなわちパルス密度変
調信号に変換され、さらにデシメーションフィルタフに
よって１６ビツトのＰＣＭ信号に変換されて信号処理部
８に与えられる。すなわち、第１のパルス密度変調回路
６とデシメーションフィルタ７とはＡ／Ｄ変換回路を構
成している。さらに信号処理部８において信号処理を施
されたディジタル信号は第２のパルス密度変調器９に与
えられ、そこで１ビツトのＰＣＭ信号すなわちパルス密
度変調信号に変換された後、ローパスフィルタ１０に与
えられる。そして、ローパスフィルタ１０からはアナロ
グ信号が出力され、出力端子１１に与えられる。すなわ
ち、第２のパルス密度変調器９とローパスフィルタ１０
とはＤ／Ａ変換回路を構成している。なお、これらＡ／
Ｄ変換回路、Ｄ／Ａ変換回路は、０ＭＯ８化により信号
処理部と１チツプ化することができる。

［発明が解決しようとする課題］ 以上のように、従来のサンプリング周波数変換装置では
、インターポレータを用いて、入力ディジタル信号のサ
ンプリング周波数Ａを、入力信号のサンプリング周波数
Ａと出力信号のサンプリング周波数Ｂとの最小公倍数の
周波数Ｃにまで上昇させるようにしているので、そのた
めのインターポレータの回路構成が極めて複雑化し大型
化するという問題点があった。

また、上述のようなノイズ補正技術を用いた従来のディ
ジタル録音再生装置では、入力ディジタル信号のサンプ
リング周波数の変換は行なえないという問題点があった
。

したがって、この発明の目的は、入力音楽信号の音質劣
化をもたらすことなく、簡単な構成で入力ディジタル信
号のサンプリング周波数を変換することができるサンプ
リング周波数変換装置を提供することである。

さらにこの発明の他の目的は、ノイズ補正技術を用いた
Ａ／Ｄ変換回路およびＤ／Ａ変換回路を備えたディジタ
ル録音再生装置において、入力ディジタル信号のサンプ
リング周波数の変換をも可能にしたディジタル録音再生
装置を提供することである。

Ｃ疎通を解決するための手段］ この発明は、第１のサンプリング周波数を有する入力デ
ィジタル信号を第２のサンプリング周波数を有する出力
ディジタル信号に変換するサンプリング周波数変換装置
に係り、入力ディジタル信号を、第１のサンプリング周
波数と第２のサンプリング周波数との最小公倍数に相当
する第３のサンプリング周波数を有するノイズ補正を用
いたパルス密度変調信号に変換する手段と、第３のサン
プリング周波数を有するパルス密度変調信号を第２のサ
ンプリング周波数を有する出力ディジタル信号に変換す
る手段とを備えている。

さらにこの発明は、サンプリング周波数の変換機能を有
するディジタル録音再生装置に係り、入力アナログ信号
を第１のディジタル信号に変換するアナログ−ディジタ
ル変換手段と、第１のディジタル信号を信号処理して第
２のディジタル信号を与える信号処理手段と、第２のデ
ィジタル信号を出力アナログ信号に変換するディジタル
−アナログ変換手段とを備えており、アナログ−ディジ
タル変換手段は、入力アナログ信号を第１のパルス密度
変調信号に変換する第１のパルス密度変調手段と、第１
のパルス密度変調信号を第１のディジタル信号に変換す
る第１のフィルタ手段とを含み、ディジタル−アナログ
変換手段は、第２のディジタル信号を第２のパルス密度
変調信号に変換する第２のパルス密度変調手段と、第２
のパルス密度変調信号を出力アナログ信号に変換する第
２のフィルタ手段とを含み、ディジタル録音再生装置は
さらに、第２のディジタル信号の代わりに、第１のサン
プリング周波数を有する入力ディジタル信号を第２のパ
ルス密度変調手段に与える第１のスイッチ手段と、入力
ディジタル信号に応答して第２のパルス密度変調手段か
ら出力される第３のパルス密度変調信号を、第１のパル
ス密度変調信号の代わりに第１のフィルタ手段に与える
第２のスイッチ手段と、第３のパルス密度変調信号に応
答して第１のフィルタ手段から出力される第２のサンプ
リング周波数を有する出力ディジクル信号を抽出する手
段とを備えている。

［作用］ この発明においては、入力ディジタル信号を、ＩＣ化に
適したノイズ補正技術を用いて一旦パルス密度変調信号
に変換することにより、サンプリング周波数の変換を行
なっているので、音声信号の音質劣化を招くことなくサ
ンプリング周波数変換装置の小型化を実現することがで
きる。

また、この発明においては、ノイズ補正技術を用いたＡ
／Ｄ変換回路およびＤ／Ａ変換回路を備えた従来のディ
ジタル録音再生装置に含まれるパルス密度変調手段やフ
ィルタ手段を共通に用いることにより、ディジタル録音
再生装置において簡単にサンプリング周波数の変換を実
現することができる。

［実施例］ 第１図は、この発明の一実施例によるサンプリング周波
数変換装置を示す概略ブロック図である。

第１図に示したサンプリング周波数変換装置は、入力端
子１から入力されるサンプリング周波数Ａの入力ＰＣＭ
信号ａを受けてデータレートＣのパルス密度変調信号Ｃ
に変換するパルス密度変調器１２と、このパルス密度変
調信号Ｃを受けてサンプリング周波数ＢのＰＣＭ信号す
に変換して出力端子４に与えるデシメーションフィルタ
３とを備えている。なお、上述の信号Ｃのデータレート
Ｃは、信号ａのサンプリング周波数Ａと信号すのサンプ
リング周波数Ｂとの最小公倍数に相当している。

次に、第２図は、第１図に示したパルス密度変調器１２
の構成を示すブロック図である。このようなパルス密度
変調器の構成および動作については、前述の特開昭６２
−１５２２２３号公報に詳細に説明されているが、以下
に簡単に説明する。

第２図のパルス密度変調器１２において、メモリ１２１
および１２２は、クロックφに応答してデータの取込み
を行なうものであり、正負判定回路１２３は、入力デー
タの正負を判定し、正か負かの判定結果を出力するもの
である。データが２の補数またはオフセット・バイナリ
で表わされている場合には、ＭＳＢ（ｆｉ上位ビット）
のみを判定することにより、正か負かの判別が可能であ
る。

また１２４は加算器であり、その出力データをＳで表わ
すものとする。

ここで、第２図の回路においては、以下の２つの式が成
立する。すなわち、 ５−ａ−ｃ　　拳　Ｚ−’　　　＋Ｓ　　−Ｚ−’　　
　　　−（１）Ｓ■ｃ＋Ｎ　　　・・・（２） ここで、 Ｚ−’−ｃｏｓ（Ａ）Ｔ−ｊｓｌｎωＴω：入力信号の
角速度 Ｔ：クロック周期 上述の（２）式のＮは、Ｓを符号のみにした結果、すな
わち、１ビツトに量子化したために発生するノイズで、
ＣとＳとの差である。

上述の（１）、　　（２）式よりＳを消去すると、ｃ−
ａ−Ｎ　（１−Ｚ−’　）　　　−（３）この（３）式
において、ωＴが小、すなわち、入力信号周波数が低い
か、またはクロック周期Ｔが短い場合、ｚ−１は１に近
い値となる。したがって・１−Ｚ−’＃０である。（３
）式において、１−Ｚ−’　＃０のとき、Ｃ＃ａとなる
。ａは入力データであり、２ビツト以上のビット長を持
つデータであるが、Ｃは１ビツトのデータである。ノイ
ズ補正機能を持ったパルス密度変調器は、出力データを
１ビツト、すなわち、パルス密度変調信号とした場合で
も十分なＳ／Ｎ比を確保することが可能である。

すなわち、基本的に第２図に示したようなパルス密度変
調回路を用い、入力ＰＣＭ信号を１ビツトのパルス信号
すなわちパルス密度変調信号に変換することにより、第
４図に示した従来のサンプリング周波数変換回路と同様
にサンプリング周波数の変換を行なうことができる。ま
た、第２図に示したパルス密度変調回路は完全なディジ
タル回路で構成できるので、信号熟理用のディジタル部
と同一チップ上に形成することができ、第４図のインタ
ーポレータを用いた従来のサンプリング周波数変換装置
のように構成が大型化・複雑化するという問題はない。

次に、第３図は、第５図に示した従来のディジタル録音
再生装置の構成部品を共用することによって、第１図に
示したサンプリング周波数変換装置を実現した、この発
明の他の実施例であるディジタル録音再生装置の構成を
示す概略ブロック図である。

ｍ３図に示した構成は、以下の点を除いて第５図に示し
た従来のディジタル録音再生装置の構成と同じである。

すなわち、入力端子１３から第１のサンプリング周波数
Ａを有する入力ディジタル信号ａが入力され、第１のス
イッチ１５の接点すに与えられる。そして、第２のパル
ス密度変調器９の出力は、第２のスイッチ１６の接点す
に与えられる。さらにデシメーションフィルタフの出力
は、第２のサンプリング周波数Ｂを有する信号すとして
出力端子１４から出力される。

通常動作時、たとえばＤＡＴの録音再生時には、スイッ
チ１５．１６は共に接点ａ側に切換えられ、第５図の従
来例と全く同じ動作がなされる。これに対し、たとえば
端子１３から入力されるＣＤ再生信号のサンプリング周
波数ＡをＤＡＴ用のサンプリング周波数Ｃに変換する場
合には、スイッチ１５．１６は共に接点す側に切換えら
れる。これにより、端子１３と、パルス密度変調器９と
、デシメーションフィルタ７と、端子１４とによって、
第１図に示したものと同じサンプリング周波数変換装置
が実現され、正確なサンプリング周波数の変換が実現さ
れる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、入力ディジタル信号
を、ノイズ補正技術を用いてパルス密度変調信号に変換
した後、目標のサンプリング周波数を有する出力ディジ
タル信号に変換するように構成しているので、サンプリ
ング周波数を入力ディジタル信号と出力ディジタル信号
とのサンプリング周波数の最小公倍数に高めるための回
路をディジタル回路で実現でき、サンプリング周波数変
換装置を著しく小型化することができる。

また、この発明によれば、従来のディジタル録音再生装
置に用いられるパルス密度変調器などの構成要素を共用
することにより、従来のディジタル録音再生装置におい
て入力ディジタル信号のサンプリング周波数の変換を容
品に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例であるサンプリング周波
数変換装置を示す概略ブロック図である。 第２図は、第１図に示したパルス密度変調器の構成を示
すブロック図である。第３図は、この発明の他の実施例
であるディジタル録音再生装置の構成を示す概略ブロッ
ク図である。第４図は、従来のサンプリング周波数変換
装置の一例を示す概略ブロック図である。第５図は、従
来のディジタル録音再生装置の一例を示す概略ブロック
図である。 図において、３．７はデシメーションフィルタ、６．９
．１２はパルス密度変調器、８は信号処理部、１０はロ
ーパスフィルタ、１５．１６はスイッチ回路を示す。 第１図 第２図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１のサンプリング周波数を有する入力ディジタ
   ル信号を第２のサンプリング周波数を有する出力ディジ
   タル信号に変換するサンプリング周波数変換装置であっ
   て、 前記入力ディジタル信号を、前記第１のサンプリング周
   波数と前記第２のサンプリング周波数との最小公倍数に
   相当する第３のサンプリング周波数を有するノイズ補正
   を用いたパルス密度変調信号に変換する手段と、 前記第３のサンプリング周波数を有するパルス密度変調
   信号を前記第２のサンプリング周波数を有する前記出力
   ディジタル信号に変換する手段とを備えた、サンプリン
   グ周波数変換装置。
2. （２）サンプリング周波数の変換機能を有するディジタ
   ル録音再生装置であって、 入力アナログ信号を第１のディジタル信号に変換するア
   ナログ−ディジタル変換手段と、前記第１のディジタル
   信号を信号処理して第２のディジタル信号を与える信号
   処理手段と、前記第２のディジタル信号を出力アナログ
   信号に変換するディジタル−アナログ変換手段とを備え
   、 前記アナログ−ディジタル変換手段は、 入力アナログ信号を第１のパルス密度変調信号に変換す
   る第１のパルス密度変調手段と、前記第１のパルス密度
   変調信号を前記第１のディジタル信号に変換する第１の
   フィルタ手段とを含み、 前記ディジタル−アナログ変換手段は、 前記第２のディジタル信号を第２のパルス密度変調信号
   に変換する第２のパルス密度変調手段と、前記第２のパ
   ルス密度変調信号を前記出力アナログ信号に変換する第
   ２のフィルタ手段とを含み、前記第２のディジタル信号
   の代わりに、第１のサンプリング周波数を有する入力デ
   ィジタル信号を前記第２のパルス密度変調手段に与える
   第１のスイッチ手段と、 前記入力ディジタル信号に応答して前記第２のパルス密
   度変調手段から出力される第３のパルス密度変調信号を
   、前記第１のパルス密度変調信号の代わりに前記第１の
   フィルタ手段に与える第２のスイッチ手段と、 前記第３のパルス密度変調信号に応答して前記第１のフ
   ィルタ手段から出力される第２のサンプリング周波数を
   有する出力ディジタル信号を抽出する手段とをさらに備
   えた、ディジタル録音再生装置。