JPH0286215A - Ａｄ変換装置 - 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 本発明は、音声や各種音響信号などのアナログ信号をデ
ィジタル信号に変換するＡＤ変換装置に関する。

従来の技術 近年、半導体技術の進歩により、音声や音響信号等をデ
ィジタル信号で処理する機器が実用化されている。これ
らの機器では、アナログ信号とディジタル信号との変換
を行うＡＤ変換装置が必要となる。

以下に従来のＡＤ変換装置について説明をする。

第２図は従来のＡＤ変換装置の構成を示すものであり、
１はアナログローパスフィルタ、２ハＡＤ変換器、３は
クロック供給回路である。

以上のように構成されたＡＤ変換装置について、以下そ
の動作を説明する。

まず入力信号の帯域幅を考慮して、ＡＤ変換するサンプ
リング周波数Ｆｍと、異名現象を防ぐためのアナログロ
ーパスフィルタのカットオフ周波数Ｆｃをナイキストの
標本化定理を満たすように決定しておかなければならな
い。

入力である音声や音響信号などのアナログ信号ハマスア
ナログローパスフィルタｌでカヅトオフ周波数ＦＣ以上
の不要帯域をリジェクトする。クロック供給回路３は、
設定したサンプリング周波数Ｆｓを発生し、ＡＤ変換器
２ヘサンプリング周波数に対応したクロックを供給する
。ＡＤ変ｍ器２ではアナログローパスフィルタの出力で
ある帯域制限されたアナログ信号を、クロック供給回路
３から得たサンプリング周期Ｆ日に対応したクロックに
よりディジタル信号に変換する。

発明が解決しようとする課題 上記従来の構成において、サンプリング周波数は入力さ
れるアナログ信号の帯域幅によって決定される。例えば
、電話系の音声の信号処理装置では有効帯域は０．３〜
３．４ｋＨｚでありサンプリング周波数は８ｋＨｚがよ
く用いられ、コンパクトディスクに記録されている音響
信号の場合は有効帯域は数Ｈｚ〜２０ｋＨｚでありサン
プリング周波数は４４．１ｋＨｚに設定されている。す
なわち、入力されうる最高周波数を基準とした一定値の
サンプリング周波数でＡＤ変換が行われ、また、そのデ
ィジタル信号に対する様々な信号処理も一定値のサンプ
リング周波数に依存して決定されていた。このようにサ
ンプリング周波数を帯域幅が広い音楽等の音響信号の最
高周波数にあわせて常に一定値に設定したままであれば
、帯域幅が狭い音声信号がその系に入力され、これをＡ
Ｄ変換して半導体メモリ等に記憶する場合に、メモリ容
量を膨大に浪費してしまう。また、入力信号の最高周波
数が未知の値である場合に、むやみに高いサンプリング
周波数に設定して、必要以上の数のデータを生み出すこ
とも考えられる。

本発明は上記従来のＡＤ変換装置の構成を改め、所定の
時間幅に含まれる信号帯域によって最適なサンプリング
周波′数を選択する機能および入力信号が無音状態の時
にはサンプリング周波数を零もしくは小さい値に設定す
る機能とを持ち、その適応的に変化するサンプリング周
波数でＡＤ変換を行う構成をもつ優れた適応形ＡＤ変換
装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明のＡＤ変換装置は、周波数成分を演算するための
周波数成分演算回路と、無音状態であることを検出する
ための無音検出回路と、サンプリング周波数選択回路と
デシメーション回路とを有することを特徴とする。

作用 この構成によって標本化周波数選択形ＡＤ変換装置では
周波数成分演算回路によって必要とされる帯域の上限値
を演算することにより再サンプリングするサンプリング
周波数ＦＲ１を選択的に決定し、このサンプリング周波
数ＦＲＳに応じてデシメーション回路で間引くことによ
って、必要な帯域幅に適合したサンプリング周波数での
再サンプリングを行う。これにより入力信号の使用帯域
に逐次適応したＡＤ変換が行える。

また、無音検出回路で入力信号が無音状態であることを
検出し、サンプリング周波数を零もしくは小さい値に設
定することにより、不要なデータまでもＡＤ変換するこ
とを防ぐことができる。

実施例 以下本発明の実施例について、図面を参照しながら説明
する。

第１図は本発明の実施例における適応形ＡＤ変換装置の
構成を示すものである。第１図において、ｔ　ハアナロ
グローパスフィルタ、２はＡＤ変換器、３はクロック供
給回路であり、従来例と同様である。４は周波数成分演
算回路、５は無音検出回路、６はサンプリング周波数選
択回路、７はデシメーション回路、８はディジタルロー
パスフィルタである。

以上のように構成された本実施例の適応形ＡＤ変換装置
について以下その動作を説明する。

帯域が変動するアナログの入力信号はアナログローパス
フィルタ１で、入力されうる最高周波数成分ｐｃｔを考
慮してＦ’ｃｔ、以下の帯域のみに帯域制限される。Ａ
Ｄ変換器２は、クロック供給回路３から供給されるＦ＠
　＞　２Ｆｃ　Ｌを満たすサンプリング周波数ＦＳでア
ナログローパスフィルタ１の出力信号をサンプリングし
てディジタル信号に変換する。

周波数成分演算回路４は、ＡＤ変換器２で変換されたデ
ィジタル信号を入力とし、連続した所定のサンプル数を
１フレームとしてその周波数成分をＦＦＴ等の手法で演
算する。無音検出回路５は、ＡＤ変換器２で変換された
ディジタル信号を入力とし、入力信号の有音・無音の判
定を行う。この有音・無音の判定には様々な方法が考え
られるが、その−例として次の文献を記しておく。Ｍａ
ｒｕｔａ、Ｒ、、ｅｔ　ａｌ、：“Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎ
ｄ　Ｐｅｒｆｏｒｓａｎｃｅ　ｏｆ　ａ　０５１　Ｔｅ
ｒｍｌｎａｌ　ｆｏｒ　Ｄｏｍｅｓｔｌｃ　Ａｐｐ目Ｃ
ａｔｌＯｎＳ”、ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ、　Ｃｏｍｍｕ
、、Ｃ０Ｎ−２Ｌｐｌ）３３フー３４４（Ｍａｒｃｈ　
１９８１）　（”テ゛号゛イン　アンド　バー７オマン
ス　オブ　７　テ°イーニスアイ　　ターミナル　フォ
ア　ト°メスティフク　１）゛リケイションス°”　）
サンプリング周波数選択回路６は、周波数成分演算回路
４で演算した結果と無音検出回路５で判定した有音・無
音の判定結果に基づいて再サンプルするためのサンプリ
ング周波数ＦＲＳを決定する。

有音状態であればそのフレームに含まれている最高周波
数成分を考慮して再サンプルするためのサンプリング周
波数ＦＲＳを決定し、一方、無音であればそのフレーム
におけるサンプリング周波数ＦＲ＄を零もしくは小さい
値にする。

デシメーシーン回路７は、ＡＤ変換器２の出力であるサ
ンプリング周波数Ｆｓでサンプルされたディジタルのデ
ータを、サンプリング周波数ＦＲＳに応じて間引きを行
い、これによりデータはダウンサンプルされる。ここで
Ｆｌｌｉｌが零に設定されているとディジタル信号は出
力されない。このダウンサンプルする技術に関しては例
えば次のようなものがある。

Ｒ，Ｅ、Ｃｒｏｃｈｉｅｒｅ　ａｎｄ　Ｌ、Ｒ，Ｒａｂ
ｊｎｅｒ、　”Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｌ。

ｎ　　ａｎｄ　　Ｄｅｃｉｍａｔｉｏｎ　　ｏｆ　　Ｄ
ｉｇｉｔａｌ　　Ｓｉｇｎａｌｓ、”　　Ｐｒｏｃｅｅ
ｄｌｎｇｓ　　ｏｆ　　ｔｈｅｌＥＥＥ　　、Ｖｏｌ、
６９．Ｎｏ、３．Ｍａｒ、１９８１　　（”　インター
ネ°レイジョン　アント°　テ°シメイション　オブ　
テ゛イシ゛タル　シケ′ナルス゛）そしてダウンサンプ
ルされたデータはディジタルローパスフィルタ８に入力
され、サンプリング周波数ＦＲＳに応じて帯域制限のた
めのフィルタリングがなされる。ここでディジタルロー
パスフィルタ１６はサンプリング周波数ＦＲＳに同期し
て演算され、カットオフ周波数はＦＲＳの半分以下に設
定される。この標本化周波数選択形ＡＤ変換装置の出力
は、ダウンサンプルした後のサンプリング周波数ＦＭＳ
　と、ディジタルローパスフィルタ１６の出力であるサ
ンプリング周波数ＦＲＩＩでダウンサンプルされたサン
プル出力とである。ここでは、出力はフレーム単位で出
力されるとする。サンプリング周波数Ｆｌｌｌはフレー
ム単位で変更されている可能性があり、１フレーム中の
サンプリングデータの数は、そのサンプリング周波数Ｆ
ＲＳによって変化する。

以上のように本実施例によれば、サンプリング周波数選
択回路と無音検出回路を設けたことにより入力信号の帯
域に応じてサンプリング周波数を選択的に変更すること
ができる。

発明の効果 本発明は入力信号に含まれる長時間周波数成分が長い時
間周期で変化する場合に、サンプリング周波数をフレー
ム単位で選択的に変更でき、音声のような比較的帯域の
狭い範囲で標本化する場合でも、音響信号等の帯域が広
い信号を標本化する場合でも、常に最適な標本化周波数
で標本化したサンプルデータを得ることができ、サンプ
リング周波数に関する冗長性を除いた最適な信号処理が
実現できうるものである。また、無音状態を検出する無
音検出回路により、不必要なデータを出力しないように
できる。したがって、演算時間がかかる信号処理を行う
場合、サンプリング周波数を適応的に下げることにより
、処理遅延を短くできるという長所もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のＡＤ変換装置の構成図、第
２図は従来例のＡＤ変換装置の構成図である。 １・・・アナログローパスフィルタ、２・・・ＡＤ変換
器、３・・・クロック供給回路、４・・・周波数成分演
算回路、５・・・無音検出回路、６・・・サンプリング
周波数選択回路、７・・・デシメーション回路、８・・
・ディジタルローパスフィルタ。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名第２図 ２−・− −一 ４−・− ５・−・ アナロジローパスフィルタ ＡＤ２倹４ クロプク供ＩＩｇ：田路 周波数成分演算回路 Ｒ音検出回路 Ｂ−−−ｐ崎ジタルローバスフィルタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力信号に対して最高周波数成分をＦ＿Ｃ＿Ｌに帯域制
   限するアナログローパスフィルタと、前期ローパスフィ
   ルタの出力信号をＦ＿Ｃ＿Ｌの２倍以上のサンプリング
   周波数Ｆ＿Ｓでディジタル信号に変換するＡＤ変換器と
   、前期ＡＤ変換器の出力であるディジタル信号の連続し
   た所定サンプル数に含まれる周波数成分を演算するため
   の周波数成分演算回路と、前記ＡＤ変換器の出力が無音
   状態であることを検出するための無音検出回路と、前期
   周波数成分演算回路または前記無音検出回路の出力信号
   に応じて前期ＡＤ変換器出力のディジタル信号を再サン
   プルするためのサンプリング周波数Ｆ＿Ｒ＿Ｓを決定す
   るサンプリング周波数選択回路と、前期サンプリング周
   波数選択回路で決定したサンプリング周波数Ｆ＿Ｒ＿Ｓ
   に応じて前期ＡＤ変換器出力であるディジタル信号を適
   宜間引くためのデシメーション回路と、前期デシメーシ
   ョン回路の出力信号を異名現象を除くために前期サンプ
   リング周波数設定回路で決定したＦ＿Ｒ＿Ｓに応じて帯
   域制限するためのディジタルローパスフィルタを具備し
   、再サンプリングしたディジタル信号と再サンプルに用
   いたサンプリング周波数Ｆ＿Ｒ＿Ｓとを出力するＡＤ変
   換装置。