JPH0410010A - Nonlinear converting method for digital data and signal processor using said converting method - Google Patents

Nonlinear converting method for digital data and signal processor using said converting method

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JPH0410010A
JPH0410010A JP2111925A JP11192590A JPH0410010A JP H0410010 A JPH0410010 A JP H0410010A JP 2111925 A JP2111925 A JP 2111925A JP 11192590 A JP11192590 A JP 11192590A JP H0410010 A JPH0410010 A JP H0410010A
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Abstract

PURPOSE:To decrease the quantity of data to be stored and to attain the high speed conversion of data by storing previously each coefficient of a linear equation connecting the points showing the nonlinear output data into a memory as the output data against the input data. CONSTITUTION:A function curve showing the nonlinear output data against the input data is approximately by a straight line connecting points having each input equal to 2<n-1> (n = 1-N). Then (a) and (b) in an equation y = aX + b showing each straight line are previously stored in a memory as the output data against the input data. Then these data (a) and (b) are read out of the memory and the equation y = aX + b is calculated for output of the conversion data. Thus it is possible to reduce the conversion error and the number of data and also to attain the high speed conversion of data with a small memory capacity and in a small number of program steps.

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は、入力データに対して非線形な出力データを得
るデジタルデータの非線形変換方法に関し、更に、該デ
ータ変換方法を用いたオーディオ信号の信号処理装置に
関する。
Detailed Description of the Invention (a) Industrial Application Field The present invention relates to a method for nonlinear conversion of digital data to obtain nonlinear output data with respect to input data, and further relates to a method for converting audio signals using the data conversion method. The present invention relates to a signal processing device.

(ロ)従来の技術 近年、映画館での立体音場再生を効果的に実現したステ
レオシステムが開発された。これを、従来のステレオ装
置の左チャネルと右チャネルにサラウンドチャネルを後
方に加えて家庭でも立体音場再生を可能にしたステレオ
装置が開発されている。
(b) Conventional technology In recent years, stereo systems have been developed that effectively realize three-dimensional sound field reproduction in movie theaters. Stereo devices have been developed that add surround channels to the rear of the left and right channels of conventional stereo devices, making it possible to reproduce a three-dimensional sound field even at home.

さらに、最近ではより本格化して、映画館とほぼ同等の
立体音場再生効果が得られるサラウンドステレオシステ
ムが発表された。これは、原音の左右チャネルのオーデ
ィオ信号に、音の定位を明確にする方向性強調と言う信
号処理が施されることが大きな特徴である。この方式の
再生においては、左右チャネルのオーディオ信号から左
チャネルし、右チャネルR、サラウンドチャネルS、及
び、センターチャネルCを作成する。しかもその時、左
右の信号のレベル差に基づいて、方向性強調を付加する
のである。
Furthermore, a more advanced surround stereo system has recently been announced that can produce a three-dimensional sound field reproduction effect almost equivalent to that of a movie theater. A major feature of this is that the audio signals of the left and right channels of the original sound are subjected to signal processing called directional enhancement to clarify the localization of the sound. In this method of reproduction, the left channel is created from the left and right audio signals, and a right channel R, surround channel S, and center channel C are created. Moreover, at that time, directional emphasis is added based on the level difference between the left and right signals.

第5図は、方向性強調を行う信号処理装置の回路ブロッ
ク図である。
FIG. 5 is a circuit block diagram of a signal processing device that performs directionality enhancement.

各チャネルL、Rのオーディオ信号は、各々バンドパス
フィルタ(1)に入力され、レベル検出に不必要な帯域
が取り除かれる。パントノ<スフィルタ(1)の出力か
ら、加算及び減算回路(2)により、L−R(サラウン
ドチャネルS)とL+R(センターチャネルC)の信号
を作成する。そして 各チャネルのオーディオ信号は、
全波整流回路(3)によって整流され 各チャネルのレ
ベルを示す電圧Lv、 Rv、 Sv、 Cvに変換さ
ね、更に、各チャネルのレベルLv、Rv、Sv、Cv
は、差動入力の対数変換回路(4)で各チャネルのレベ
ル差、LvRv  Cv  Svが対数変換される。こ
の対数変換すしたレベル差Lv−Rv、C■−8vは積
分回路(5)によって積分される。積分回路(5)は、
レベル差Lv−Rv、Cv−8vの変化の速さを検出す
る時定数切り替え回路(6)によって、積分時定数が切
り替えられる。積分されたレベル差Lv Rv、CyS
vは、極性判定回路(7)によって4つの制御信号EL
、ER,Eo、Esが作成される。即ち、R/L〉1の
場合はEt、にLv  Rvの積分値に応じた電圧を出
力し、R/L< 1の場合はE8にLvRvの積分値に
応じた電圧を出力し、また、S/C>1の場合はE。に
CvSvの積分値に応じた電圧を出力し、S/C< 1
の場合はE8にCv−Svの積分値に応じた電圧を出力
する。VCAIボルテージ・コンドロールド アンプ)
(8)は、入力された左チャネルLと右チャネルRのオ
ーディオ信号を制御信号EL、ER4Ec、Esの各々
によって制御されるアンプによって増幅し、8個の信号
を出力する。この8個の信号と左チャネルLと右チャネ
ルRのオーディオ信号を加算回路(9)において加算し
、L、R,C,Sの各チャネル信号を作成出力する。こ
の出力が方向性強調の施された信号となる。
The audio signals of each channel L and R are input to a bandpass filter (1), and bands unnecessary for level detection are removed. From the output of the pantone filter (1), LR (surround channel S) and L+R (center channel C) signals are created by an addition and subtraction circuit (2). And the audio signal of each channel is
It is rectified by the full-wave rectifier circuit (3) and converted into voltages Lv, Rv, Sv, Cv indicating the level of each channel, and furthermore, the level of each channel Lv, Rv, Sv, Cv.
In the differential input logarithmic conversion circuit (4), the level difference of each channel, LvRv Cv Sv, is logarithmically converted. The logarithmically transformed level differences Lv-Rv and C-8v are integrated by an integrating circuit (5). The integrating circuit (5) is
The integration time constant is switched by a time constant switching circuit (6) that detects the speed of change in the level differences Lv-Rv and Cv-8v. Integrated level difference Lv Rv, CyS
v is determined by the four control signals EL by the polarity determination circuit (7).
, ER, Eo, and Es are created. That is, when R/L>1, a voltage corresponding to the integral value of LvRv is output to Et, and when R/L<1, a voltage according to the integral value of LvRv is output to E8, and, E if S/C>1. outputs a voltage according to the integral value of CvSv, and when S/C<1
In this case, a voltage corresponding to the integral value of Cv-Sv is outputted to E8. VCAI Voltage Condroldo Amplifier)
(8) amplifies the input left channel L and right channel R audio signals by amplifiers controlled by control signals EL, ER4Ec, and Es, respectively, and outputs eight signals. These eight signals and the left channel L and right channel R audio signals are added in an adder circuit (9) to create and output L, R, C, and S channel signals. This output becomes a directionally emphasized signal.

この技術については、日経エレクトロニクス、1988
年6月27日(NO450号)の第88頁から第89頁
に詳細に記述されている。
Regarding this technology, see Nikkei Electronics, 1988.
It is described in detail on pages 88 to 89 of June 27, 2015 (No. 450).

(ハ)発明が解決しようとする課題 第5図に記載した方向性強調を有するオーディオ信号処
理装置は、アナログで入力された左右チャネルのオーデ
ィオ信号をアナログのまま処理している。
(C) Problems to be Solved by the Invention The audio signal processing device having directionality enhancement shown in FIG. 5 processes left and right channel audio signals input in analog form as they are in analog form.

ところが、最近オーディオ信号用のDSP (デジタル
・シグナル・プロセッサ)が開発され、グラフインクイ
コライザや残響音等の処理が音質の劣化無しにデジタル
で簡単に行えるようになった。即ち、アナログのオーデ
ィオ信号をデジタルに変換し、このデジタル信号に対し
てDSP内部で各種の音響効果を実現するための処理を
施しその結果のデジタル出力を再びアナログ信号に変換
するのである。ここで、AD及びDA変換のサンプリン
グ周波数は、48KH2,44,1KH2あるいは32
KH2が使用される。
However, recently, a DSP (digital signal processor) for audio signals has been developed, and it has become possible to easily perform processing such as a graphic equalizer and reverberation digitally without deteriorating the sound quality. That is, an analog audio signal is converted into a digital signal, this digital signal is processed to realize various sound effects inside the DSP, and the resulting digital output is converted back into an analog signal. Here, the sampling frequency of AD and DA conversion is 48KH2, 44, 1KH2 or 32KH2.
KH2 is used.

そこで、DSPを使用して第5図に示すような方向性強
調を有するオーディオ信号処理装置を実現することが考
えられたが、例えば、441KH2毎に入力されてくる
デジタルデータに対して、DSPに第5図に示す処理を
全て実行させることはステップ数が膨大となり、実現が
困難であった。あるいは、非常に高速で動作するDSP
が必要となるため、コスト高となり、一般消費者に受は
入れられるオーディオ装置はできない。
Therefore, it has been considered to use a DSP to realize an audio signal processing device with directional emphasis as shown in Fig. 5, but for example, for digital data input every 441KH2, Executing all the processes shown in FIG. 5 would require an enormous number of steps, making it difficult to implement. Or a DSP that operates at very high speeds
This requires high cost and makes it impossible to create an audio device that is acceptable to general consumers.

また、第5図における対数変換回路(4)をDSPで実
現するためには、テーラ−近似あるいはチエビシエフ近
似等の近似式に基づいた計算をしなければならない、こ
の場合には、計算のためのプログラムスッテブが非常に
長くなり、また、時間も多く必要となるため、更にDS
Pでの実現を困難にしていた。
In addition, in order to realize the logarithmic conversion circuit (4) in FIG. Since the program step becomes very long and requires a lot of time, it is necessary to
This made it difficult to realize P.

一方、近似計算を行わずに対数変換する方法がある。こ
の方法は、第6図に示すように、入力を均等に分割し、
分割された各入力に対する変換値をメモリに記憶してお
き、入力データをアドレスとして変換出力データを求め
る方法である。この方法によると、分割された一つの範
囲内にある入力は全て同じ出力データとなるため、真の
対数変換値との誤差が大きくなる。特に、入力が小さい
場合にはその誤差が大きくなる。また、誤差をできるt
どけ少なくするtこめには、入力の分割数を多くしなけ
ればならない。しかし、入力の分割数が多くなるとデー
タ数が増大し、要領の大きいメモリが必要になり、メモ
リの利用効率が悪化する(二)課題を解決するための手
段 本発明は上述した点に鑑みて創作されたものであり、線
形の入力データを非線形の出力データに変換する方法に
おいて、入力データに対する非線膨比力データを表す関
数曲線を入力が2°−+(n=1.2、・・ N)の各
点間を結ぶ直線で近似し、前記各直線を表す方程式、Y
=aX+bの各々のa及びbを入力データに対する出力
データとして予めメモリに記憶し、入力データに対応す
る前記データa及びbを前記メモリから読みだし、前記
方程式Y=aX+bを演算して変換データを8力するこ
とにより、変換誤差を減少すると共にデータ数を少なく
し、少ないメモリ要領と少ないプログラムステップ数で
実現できるデータの非線形変換方法である。
On the other hand, there is a method of logarithmic transformation without performing approximate calculations. This method divides the input evenly, as shown in Figure 6,
This is a method in which converted values for each divided input are stored in a memory, and converted output data is obtained using the input data as an address. According to this method, all inputs within one divided range have the same output data, so the error from the true logarithmically transformed value becomes large. In particular, when the input is small, the error becomes large. Also, the error can be
In order to reduce the distance, the number of input divisions must be increased. However, as the number of input divisions increases, the amount of data increases, a large memory is required, and the memory usage efficiency deteriorates. This is a method of converting linear input data to nonlinear output data, in which a function curve representing nonlinear expansion specific force data with respect to input data is set to 2°−+(n=1.2, ・・ Approximate by a straight line connecting each point of N), and the equation representing each straight line, Y
= a This is a nonlinear data conversion method that reduces conversion errors, reduces the number of data, and can be realized with a small memory requirement and a small number of program steps.

(ホ)作用 上述の手段によれば、入力に対する出力データは、階段
状に変化するのではなく、関数曲線を入力が2n−1(
n= 1.2− ・Nlの各点間を結ぶ直線で近似する
ため、曲線の曲率の大きいところでは、細かくサンプリ
ングされ、曲率の小さい部分では大きくサンプリングさ
れる。そして、各点を結ぶ直線の傾きaとY細切片の高
さのデータbが出力データとして出力され、これにより
、Y=aX十すの簡単な演算により変換データが得られ
る。従って、変換する関数曲線とこれに近似した折れ線
の差が誤差となるtこめ 階段状に変化する出力データ
の誤差に比べて大幅に小さい誤差となり、更に、2t+
−1の関係にあるので、各直線と曲線の誤差の最大値は
、各々等しくなる。また、サンプリング数は、入力デー
タのビット数Nに等しくなるので、データ数が減少し、
データテーブルがメモリに占める割合が減少する。
(E) Effect According to the above-mentioned means, the output data for the input does not change stepwise, but the function curve is
Since the approximation is made by a straight line connecting each point of n=1.2-·Nl, the portions of the curve where the curvature is large are sampled finely, and the portions where the curvature is small are sampled largely. Then, the slope a of the straight line connecting each point and the data b of the height of the Y thin section are outputted as output data, whereby conversion data can be obtained by a simple calculation of Y=aX+su. Therefore, the error is the difference between the function curve to be converted and the polygonal line that approximates it.The error is much smaller than the error of output data that changes stepwise, and furthermore, 2t+
Since there is a relationship of -1, the maximum values of errors between each straight line and each curve are equal. Also, since the number of samplings is equal to the number of bits N of input data, the number of data decreases,
Data tables occupy less memory.

また、方向性強調を有するオーディオ信号の信号処理装
置に前記データの非線形変換方法を採用して、対数変換
及び逆対数変換を実現するとDSPに内蔵されるメモリ
の利用効率かたかまり、更に、プログラムステップ数も
少なくなり、容易にデジタルによる方向性強調を有する
オーディオ信号の処理装置を実現できる。
In addition, if the non-linear data conversion method is adopted in a signal processing device for audio signals with directionality emphasis to realize logarithmic conversion and anti-logarithmic conversion, the utilization efficiency of the memory built into the DSP will be increased, and the program The number of steps is also reduced, and an audio signal processing device with digital direction enhancement can be easily realized.

(へ)実施例 第1図は、本発明の詳細な説明するためのグラフであり
、入力データを対数変換する場合の例である。入力をX
軸にとり、変換データをY軸にとった場合の対数曲線が
示されている。対数曲線とX軸の交点を起点として、2
°、2′、22.23・・ 2”  (n=N−1: 
Nは入力データのピント数)の関係でX軸をサンプリン
グし、各サンプリングされた入力データに対応する曲線
上の点を各々結び対数曲線に近似する。そして、20か
ら21に対応する曲線上の点の2点を結ぶ直線の傾きa
、及びY細切片す、の値を入力20の出力データとする
。また 21から22に対応する曲線上の2点を結ぶ直
線の傾きa2とY細切片b2を入力21の出力データと
する。同様にして、各々の入力2″に対して傾きa、と
Y細切片すゎを出力データとする。ここで、入力データ
がNビットである場合、入力データの最大値2Nは、出
力データのビット数で表される最大値Y、18になるよ
うに、Y軸の出力データが決められている。
(F) Embodiment FIG. 1 is a graph for explaining the present invention in detail, and is an example of logarithmically transforming input data. input
A logarithmic curve is shown when the conversion data is taken as the Y axis. Starting from the intersection of the logarithmic curve and the X axis, 2
°, 2', 22.23... 2" (n=N-1:
The X-axis is sampled according to the relationship (N is the number of input data in focus), and points on the curve corresponding to each sampled input data are connected to approximate a logarithmic curve. Then, the slope a of the straight line connecting the two points on the curve corresponding to 20 to 21
, and Y thin slice S, are the output data of the input 20. Further, the slope a2 and the Y-slice b2 of the straight line connecting the two points on the curve corresponding to 21 and 22 are used as the output data of the input 21. Similarly, for each input 2'', the slope a and the Y thin intercept s are output data.Here, when the input data is N bits, the maximum value 2N of the input data is the output data. The output data on the Y axis is determined so that the maximum value Y expressed in bit number is 18.

尚、第1図において、各傾きa、とY細切片す。In addition, in FIG. 1, each slope a and Y thin section are shown.

の関係は、ao=2al=4a2=・・・= 2 ” 
a mであり、また、b 、+ b 、−、=・・・=
 b +−b 0=h(一定)となっており、これによ
れば、aOとhを記憶しておけば計算によって各傾き及
びY細切片を簡単に求めるこ、とができる。
The relationship is ao=2al=4a2=...=2''
a m, and b, + b, -, =...=
b + - b 0 = h (constant), and according to this, if aO and h are memorized, each slope and Y thin intercept can be easily obtained by calculation.

第1図において求められる傾きとY細切片のデータは、
入力データに関してN−n−1をアドレスとしてメモリ
に記憶される1例えば、N;16ビントの場合、2°に
対応する傾きa。とY細切片b0のデータは、15をア
ドレスとするメモリ領域に記憶され、2′に対応する傾
きalとY細切片す、のデータは、14をアドレスとす
る領域に記憶され、同様にして、2 +5に対応する傾
きalsとY細切片b15は、0をアドレスとするメモ
リ領域に8己憶される。このように記憶した傾きa。と
Y細切片すつを取り出すときは、第2図に示されるフロ
ー図の如く行う、入力データの最上位ビットから何ビッ
ト目に′1″があるかを調べる。即ち、入力データの最
上位ビットが1′″であるかどうか判定し、II OI
Iであるときには、カウンタを+1した後、入力データ
を上位ビット方向に1ビツトシフトする。そして、再び
最上位ピントが゛ビ′であるかどうか判定する。この時
、ビであれば、入力データは2 + 4 + 21 (
lは14未満)であるから、214に対応する傾きa1
4とY軸切片b14を取り出せばよいので、アドレス1
をアクセスすればよい。即ち、カウンタの計数値をアド
レスデータとして使用すればよいのである。
The slope and Y-slice data obtained in Figure 1 are as follows:
1 stored in the memory with address N-n-1 for the input data. For example, for N; 16 bits, the slope a corresponds to 2°. The data of the Y thin slice b0 and Y are stored in the memory area whose address is 15, and the data of the slope al corresponding to 2' and the Y thin slice b0 are stored in the area whose address is 14, and in the same way. , 2 +5 and the Y thin slice b15 are stored in the memory area whose address is 0. The slope a memorized in this way. When extracting one Y thin slice, check which bit from the most significant bit of the input data has a '1'' as shown in the flow diagram shown in Figure 2.In other words, the most significant bit of the input data Determine whether the bit is 1'', II OI
When it is I, after incrementing the counter by 1, the input data is shifted by 1 bit in the direction of the upper bit. Then, it is determined again whether or not the topmost focus is at ``V''. At this time, if it is Bi, the input data is 2 + 4 + 21 (
l is less than 14), so the slope a1 corresponding to 214
4 and Y-axis intercept b14, address 1
All you have to do is access. That is, the count value of the counter can be used as address data.

次に、上述のデータ変換方法を使用した方向性強調を有
するオーディオ信号処理装置を第3図に示し説明する。
Next, an audio signal processing device having directionality enhancement using the above-described data conversion method is shown in FIG. 3 and will be described.

第3図に於て、(11)は第1ブロツクであり、左チャ
ネルデジタルデータLINと右チャネルデジタルデータ
RIMを入力し、サンプリング周期1/f3毎に動作す
るブロックである。 (12)は第1ブロツクから出力
されるデジタルデータを入力し処理する第2ブロツクで
あり、サンプリング周期1/fsのN倍の周期で動作を
するブロックである。(+3)は第3ブロツクであり、
第1ブロツクと同様にサンプリング周期1/f8毎に動
作するブロックである。
In FIG. 3, (11) is a first block which receives left channel digital data LIN and right channel digital data RIM and operates at every sampling period 1/f3. (12) is a second block that inputs and processes the digital data output from the first block, and is a block that operates at a period N times the sampling period 1/fs. (+3) is the third block,
Like the first block, this block operates at every sampling period of 1/f8.

以下各ブロックを詳細に説明する。Each block will be explained in detail below.

第1ブロツクは、サンプリング周期1 / f s、例
えば、f、=  44.1KH,)毎に、左チャネルデ
ジタルデータL1.1と右チャネルデジタルデータRI
Nを各々入力するデジタルバンドパスフィルタ(14)
と、デジタルバンドパスフィルタ(14)の出力し及び
Rを加算して、センターチャネルデータCを作成する加
算器(15)と、デジタルバンド)<スフィルタ(14
)の8カからL−Rを減算してサラウンドチャネルデー
タSを作成する減算器(16)と各チャネルデータL、
R,C,Sを入力するデジタルハイ)<スフィルタ(1
7+と、各デジタルバイパスフィルタ(17)の出力デ
ータを全波整流する全波整流器(18)とから構成され
る。
The first block collects left channel digital data L1.1 and right channel digital data RI every sampling period 1/fs, e.g., f, = 44.1 KH.
Digital bandpass filters (14) each input with N
and an adder (15) that adds the outputs and R of the digital band pass filter (14) to create center channel data C;
), a subtracter (16) that creates surround channel data S by subtracting L−R from the eight values of
Digital high that inputs R, C, and S) < filter (1
7+, and a full-wave rectifier (18) for full-wave rectifying the output data of each digital bypass filter (17).

ここで、デジタルバンドパスフィルタ(14)は各チャ
ネルのレベル検出に不必要な周波数成分を除去するだめ
のものであり、3段の継続接続されたIIRデジタルフ
ィルタで構成され、1段目及び2段目のデジタルフィル
タはカットオフ周波数が100H2のバイパスフィルタ
であり、3段目のデジタルフィルタはカットオフ周波数
が5KH2のローパスフィルタである。
Here, the digital band pass filter (14) is for removing unnecessary frequency components for level detection of each channel, and is composed of three stages of continuously connected IIR digital filters, the first stage and the second stage. The digital filter in the third stage is a bypass filter with a cutoff frequency of 100H2, and the digital filter in the third stage is a low pass filter with a cutoff frequency of 5KH2.

第1ブロツク(11)のデジタルバイパスフィルタ(1
7)は、カントオフ周波数が218Hzに設定されてい
る。
Digital bypass filter (1) of the first block (11)
7), the cant-off frequency is set to 218 Hz.

また、全波整流器(18)は、絶対値算出回路とカント
オフ周波数が14H2のデジタルローパスフィルタとか
ら構成される。絶対値算出回路は入力されたデジタルデ
ータの最上位ピントが′0”′であるか“1″であるか
を検出し、”o”の場合には入力されたデジタルデータ
をそのまま出力し、“1″の場合には入力されたデジタ
ルデータの補数を算出して出力することにより、入力さ
れたデジタルデータを全波整流する働きをする。このデ
ジタルローパスフィルタは、全波整流のための積分器の
働きをし、絶対値算出回路で全波整流された出力を平滑
化するとともに、アンチエリアスフィルタとしても作用
し、第2ブロツクがサンプリング周期N/ faで動作
する際に、第1ブロツクの出力信号の周波数と第2ブロ
ツクのサンプリング周波数f、/Hの干渉を防止するた
めのフィルタも兼ねる。
Further, the full-wave rectifier (18) includes an absolute value calculation circuit and a digital low-pass filter with a cant-off frequency of 14H2. The absolute value calculation circuit detects whether the highest focus of the input digital data is '0' or '1', and if it is 'o', outputs the input digital data as is, and 1'', it works to full-wave rectify the input digital data by calculating and outputting the complement of the input digital data.This digital low-pass filter functions as an integrator for full-wave rectification. It functions as a filter to smooth the full-wave rectified output in the absolute value calculation circuit, and also acts as an anti-alias filter, so that when the second block operates at the sampling period N/fa, the output of the first block It also serves as a filter to prevent interference between the signal frequency and the sampling frequencies f and /H of the second block.

第2ブロツク(12)は、サンプリング周期1/f8の
N倍の周期で動作する。即ち サンプリング周期1/f
、毎に出力される全波整流器(18)の出力は、積分結
果であるから、データの変化が緩やか、即ち、周波数が
低くなるため、その出力を処理する第2ブロツク(12
)は、サンプリング周波数を低くすることができる0本
実施例では、全波整流器(18)の出力周波数を考え1
/16のサンプリング周波数、2.75KH,を採用し
ている。
The second block (12) operates at a period N times the sampling period 1/f8. That is, sampling period 1/f
Since the output of the full-wave rectifier (18) that is output every time is the result of integration, the change in data is gradual, that is, the frequency is low, so the second block (12) that processes the output
) can lower the sampling frequency. In this embodiment, considering the output frequency of the full-wave rectifier (18),
/16 sampling frequency and 2.75KH are adopted.

ここで、第2ブロツク(12)は、第1ブロンクから出
力される各チャネルのデジタルデータを16個毎に入力
し、そのデジタルデータを対数変換する対数変換器(2
4)と、各対数変換器(24)の出力Le、Re、Ce
、Seのレベル差Le−Re、及び、Ce−8eを求め
る減算器(25)と、Le−ReとCe−3eを各々入
力するレベル検圧器(26)と、Le−Re及びCe−
3eを各々入力するデジタルローパスフィルタ(27)
ト、デジタルローパスフィルタ(27)の出力ELR及
びEC8を各々入力する極性判別器(28)と、極性判
別器(2B)の出力を逆対数変換する逆対数変換器(2
9)と、逆対数変換器(29)の出力に基づいて8個の
係数を算出する係数算出器(30)とから構成される。
Here, the second block (12) is a logarithmic converter (2) which inputs the digital data of each channel outputted from the first block every 16 pieces and logarithmically converts the digital data.
4) and the outputs Le, Re, Ce of each logarithmic converter (24)
, a subtracter (25) for calculating the level differences Le-Re and Ce-8e of Se, a level detector (26) for inputting Le-Re and Ce-3e, respectively, and
Digital low-pass filter (27) that inputs 3e respectively
a polarity discriminator (28) which inputs the outputs ELR and EC8 of the digital low-pass filter (27), and an antilogarithmic converter (2) which antilogarithmically transforms the output of the polarity discriminator (2B).
9) and a coefficient calculator (30) that calculates eight coefficients based on the output of the anti-logarithm converter (29).

ここで、対数変換器(24)は、第1図に示された方法
によって対数変換を行うものであり、傾きデータa及び
Y細切片データbを記憶するROMを使用する。
Here, the logarithmic converter (24) performs logarithmic conversion according to the method shown in FIG. 1, and uses a ROM that stores slope data a and Y slice data b.

レベル検出器(26)は、カットオフ周波数が7H2の
デジタルローパスフィルタを有し、Le−Re及びCe
−3eの積分結果が共に所定値以下になったことを検出
する。また、デジタルローパスフィルタ(27)は、カ
ットオフ周波数が0.34Hzのデジタルローパスフィ
ルタとカットオフ周波数が7H2のデジタルローパスフ
ィルタからなり、レベル差データLe−Re及びCe−
3eが共に小さ(なり、レベル検出器(26)から検出
出力が出力されると、0.34Hzと7Hzのデジタル
ルーバスフィルタが継続接続され、それ以外はレベル差
データLa−Re及びCe−9sが各々7H2のジタル
ローノベヌフィルタに印加される。
The level detector (26) has a digital low-pass filter with a cutoff frequency of 7H2, and has Le-Re and Ce
It is detected that the integral results of -3e are both below a predetermined value. Further, the digital low-pass filter (27) consists of a digital low-pass filter with a cut-off frequency of 0.34 Hz and a digital low-pass filter with a cut-off frequency of 7H2, and is configured to process level difference data Le-Re and Ce-
When both 3e are small (and the detection output is output from the level detector (26), the 0.34Hz and 7Hz digital Louvus filters are continuously connected, and otherwise the level difference data La-Re and Ce-9s are each applied to a 7H2 digital rhono Venue filter.

この第2ブロツク(12)は、サンプリング周波数が2
.75KHzと低くなっているため、これらデジタルロ
ーパスフィルタのフィルタ係数のビット長は16ビツト
程度におさえられると共に係数精度が確保される。
This second block (12) has a sampling frequency of 2
.. Since the frequency is as low as 75 KHz, the bit length of the filter coefficients of these digital low-pass filters can be kept to about 16 bits, and coefficient accuracy is ensured.

極性判別器(28)は、デジタルローパスフィルタ(2
7)の各出力ELR及びECSの極性、即ち、各出力E
LR及びEC8が正か負かを判別するものであり1例え
ば、E L’Rが正の場合、出力ELには−ELRが出
力され、他方の出力ER’は0となる。逆に、ELRが
負の場合には、EL’にはOが出力され、ER”にはE
LRが出力される。EC3についても同様である。
The polarity discriminator (28) includes a digital low-pass filter (28).
7) The polarity of each output ELR and ECS, that is, each output E
LR and EC8 determine whether it is positive or negative. For example, if E L'R is positive, -ELR is output to the output EL, and the other output ER' becomes 0. Conversely, when ELR is negative, O is output to EL' and E is output to ER''.
LR is output. The same applies to EC3.

逆対数変換器(29)は、対数変換器(24)と同様に
第1図に示されたデータ変換方法によって逆対数変換す
るものであるが、第1図が対数曲線であるのに対し、入
力データに対して逆対数曲線となっている。そして、入
力データに対して傾きデータaとY細切片データbが記
憶されたROMを使用し、極性判別器(28)からの出
力EL’、ER“、ECo、ES’を逆対数変換して、
方向性強調を施すためのデータEL、ER,EC,ES
を作成する。
The anti-logarithmic converter (29) performs anti-logarithmic conversion using the data conversion method shown in FIG. 1 in the same way as the logarithmic converter (24), but unlike the logarithmic curve shown in FIG. It is an anti-logarithmic curve for the input data. Then, using a ROM in which slope data a and Y slice data b are stored for the input data, the outputs EL', ER", ECo, and ES' from the polarity discriminator (28) are inverse logarithmically transformed. ,
Data EL, ER, EC, ES for directional emphasis
Create.

係数算出器(30)は、データEL、ER,EC1ES
に基づいて、左チャネルデジタルデータLHI及び右チ
ャネルデジタルデータRIMに乗算する係数を8個作成
するものであり、定数LL、CL。
The coefficient calculator (30) uses data EL, ER, EC1ES
Eight coefficients are created to multiply the left channel digital data LHI and the right channel digital data RIM based on the constants LL and CL.

CR,RRは、データEL、ER,EC,ESに各々定
められた定数を乗算し、該乗算結果と所定の定数を加算
することで得られ、定数LR,RLは、データEC,E
Sに各々定められた定数を乗算し、該乗算結果を加算す
ることによって得られ、定数SL、SRは、データEL
、ER1ECに各々定められた定数を乗算し、該乗算結
果と所定の定数を加算することによって得られる。
CR and RR are obtained by multiplying the data EL, ER, EC, and ES by respective predetermined constants, and adding the multiplication result to a predetermined constant.
The constants SL and SR are obtained by multiplying S by each predetermined constant and adding the multiplication results, and the constants SL and SR are the data EL.
, ER1EC are each multiplied by a predetermined constant, and the multiplication result is added to the predetermined constant.

第3ブロツクは、第1ブロツクと同様、サンプリング周
波数f、で動作するブロックであり、サンプリング周期
毎に入力される左チャネルデジタルデータLIHに第2
ブロツクから出力される係数値LL、OL、RL、SL
を各々乗算する乗算器(43)と、右チャネルデジタル
デ〜りRIMに係数値LR,CR,RR,S、Rを各々
乗算する乗算器(44)と、乗算器(43)と(44)
の出力を各々加算して各チャネルのデジタルデータL゛
、R′、C1Sを作成する加算器(45)と、チャンネ
ルデータCを入力し低周波部分を除去してセンターチャ
ネルデータC0υ丁を出力するデジタルバイパスフィル
タ(46)と、チャンネルデータC°からデジタルバイ
パスフィルタ(46)の出力データを減算してセンター
チャンネルの低域部分を求め、これをチャンネルデータ
L°及びRoに加算して左チャネルデジタルデータL。
The third block, like the first block, is a block that operates at the sampling frequency f, and the second block is a block that operates at the sampling frequency f.
Coefficient values LL, OL, RL, SL output from the block
a multiplier (43) that multiplies the right channel digital data RIM by the coefficient values LR, CR, RR, S, and R, respectively, and multipliers (43) and (44)
an adder (45) that adds the outputs of each to create digital data L', R', and C1S for each channel; and an adder (45) that inputs channel data C, removes the low frequency part, and outputs center channel data C0υ. The output data of the digital bypass filter (46) and the digital bypass filter (46) are subtracted from the channel data C° to obtain the low frequency part of the center channel, and this is added to the channel data L° and Ro to obtain the left channel digital signal. Data L.

U、及び右チャネルデジタルデータROIJTとして出
力する減算器(47)及び加算器(48)と、チャンネ
ルデータS°を遅延する遅延素子(49)と、遅延素子
(49)の出力を入力して高域部分を除去してサラウン
ドチャネルデジタルデータS。0丁を出力するローパス
フィルタ(50)とから構成される。ここで、デジタル
バイパスフィルタ(46)は、カプトオフ周波数が10
0H,であり、デジタルローパスフィルタ(50)は、
カントオフ周波数が7KH2である。
U, a subtracter (47) and an adder (48) that output as right channel digital data ROIJT, a delay element (49) that delays channel data S°, and a high Surround channel digital data S by removing the area portion. It consists of a low pass filter (50) that outputs 0 filters. Here, the digital bypass filter (46) has a cut-off frequency of 10
0H, and the digital low-pass filter (50) is
The cant-off frequency is 7KH2.

次に、第3図に示された方向性強調を有するオーディオ
信号の処理装置を実現するのに最適なりSPを第4図に
示す、このDSPは、一対のデータバス(Bus 1 
)(Bus2)(511と、該データバス(Bus 1
 )(Bus2)f51)に接続されたデジタル処理回
路(52) (53)と、同様にデータバス(BUSI
)(Bus2)+511に接続されたデータ入出力回路
(54)、インターフェイス回路(55)、外部−メモ
リインターフェイス回路(56)データ交換レジスタ(
57)と、データバス(Bus2)に接続された記憶制
御レジスタ(58L条件分岐制御回路(59)と、デー
タバス(Bus2)に接続され、前記各回路の動作を制
御する制御回路(60)とから構成されたオーディオ信
号処理用のDSPシステムであり、このDSPシステム
はワンチップ半導体素子上に集積されるものである。
Next, FIG. 4 shows an optimal SP for realizing the audio signal processing device with directional emphasis shown in FIG.
) (Bus 2) (511 and the data bus (Bus 1)
) (Bus2) f51) and the digital processing circuits (52) (53) connected to the data bus (BUSI
) (Bus2)+511 connected to the data input/output circuit (54), interface circuit (55), external-memory interface circuit (56), data exchange register (
57), a storage control register (58L) connected to the data bus (Bus2), a conditional branch control circuit (59), and a control circuit (60) connected to the data bus (Bus2) and controlling the operation of each of the circuits. This is a DSP system for audio signal processing, which is integrated on a single-chip semiconductor device.

データバス(51)は、各々8ビツト×3の24ピント
で構成される。データ入出力回路(54)は、入力端子
INに外部から印加された16ビツトの左チャンネルと
右チャンネルのサンプリングデータをシリアルに入力し
、右チャンネルのデータはデータバスBUSIに、左チ
ャンネルのデータはデータバスBUS2に送出し、更に
、データバスBus 1及びBtJS2に送出された処
理済のデータを受は取り、出力端子OUTからシリアル
出力するものである。
The data bus (51) is composed of 24 pins of 8 bits x 3 each. The data input/output circuit (54) serially inputs 16-bit left channel and right channel sampling data applied externally to the input terminal IN, and the right channel data is input to the data bus BUSI, and the left channel data is input to the data bus BUSI. It receives and receives the processed data sent to the data bus BUS2, further sent to the data buses Bus1 and BtJS2, and serially outputs it from the output terminal OUT.

データ処理回路(52)は右チャンネルのデータ処理用
、データ処理回路(53)は左チャンネルのデータ処理
用であり、各々全く同じ構成である。即ち、データ処理
回路f52) (53)は、データRAM(61)、定
数RAM(621,定数ROM(63)  アドレスポ
インタf64) (65) f86)、乗算器(M U
 L :1 Fe2)A L U (68)、アキュー
ムレータ(ACC)(69)、テンポラリ−レジスタ(
TMPI〜TMP8)(70)を有している。データR
AM(6+1は、データ入出力回路(54)から送出さ
れた処理前のデータ、及び、演算処理後のデータを記憶
する24ピント×128の容量を有し、データバス(5
1)及び乗算器(67)の入力に接続される。定数RA
 M (62)は、インターフェイス回路(55)から
送出されるデジタルフィルタの係数等を記憶する16ビ
ツ)X256の容量を有し、データバス(51)、乗算
器(67)の入力、及び、A L U f[i8)の入
力に接続される。また、定数ROM(63)は、デジタ
ルフィルタの固定的な乗算係数と対数変換及び逆対数変
換のためのデータテーブル等を固定配憶する24ピツ)
X256のリードオンリメモリであり、データバス(5
1)及び乗算器(67)の入力に接続される。
The data processing circuit (52) is for data processing of the right channel, and the data processing circuit (53) is for processing data of the left channel, and each has exactly the same configuration. That is, the data processing circuit f52) (53) includes a data RAM (61), constant RAM (621, constant ROM (63), address pointer f64) (65) f86), and a multiplier (MU
L:1 Fe2) A L U (68), accumulator (ACC) (69), temporary register (
TMPI to TMP8) (70). Data R
AM (6+1) has a capacity of 24 pints x 128 to store unprocessed data sent from the data input/output circuit (54) and data after arithmetic processing, and has a capacity of 24 pints x 128
1) and the input of the multiplier (67). constant RA
M (62) has a capacity of 16 bits x 256 to store the coefficients of the digital filter sent out from the interface circuit (55), and is connected to the data bus (51), the input of the multiplier (67), and Connected to the input of L U f[i8). In addition, the constant ROM (63) is a 24-bit memory that fixedly stores fixed multiplication coefficients for digital filters, data tables for logarithmic conversion and anti-logarithmic conversion, etc.)
X256 read-only memory, data bus (5
1) and the input of the multiplier (67).

アドレスポインタ(64)は、8ピントで構成されデー
タRAM+81)のアドレス指定を行うものであり、制
御回路(60)から出力されるマイクロコードlNCl
及びDEC1で制御される。また、アドレスポインタ(
65)は定数RA M (621のアドレスを指定する
10ビツトのポインタであり、制御回路(60)から出
力されるマイクロコードlNC2で制御される。更に、
アドレスポインタ(66)は、定数ROMf83)のア
ドレスを指定する8ピントのポインタであり、制御回路
(60)から出力されるマイクロコードDEC3によっ
て制御される。
The address pointer (64) is configured with 8 pins and specifies the address of the data RAM+81), and is configured by the microcode INCl output from the control circuit (60).
and DEC1. Also, the address pointer (
65) is a 10-bit pointer that specifies the address of the constant RAM (621), and is controlled by the microcode INC2 output from the control circuit (60).Furthermore,
The address pointer (66) is an 8-pin pointer that specifies the address of the constant ROMf83), and is controlled by the microcode DEC3 output from the control circuit (60).

乗算器(67)は、24ピント×16ビツトの乗算をす
るものであり、A入力は24ピント、B入力は16ビツ
トで、その乗算結果はlサイクル後に確定するものであ
る。更に1乗算器(67)のA入力とB入力には、入力
選択回路MPXAとMPXBが設けられ、入力選択回路
MPXAは 制御回路(60)からのマイクロコードA
−BUSによりデータバス(51)を選択し、マイクロ
コー1’A−DRAMによりデータRA M (611
を選択してA入力に印加し、入力選択回路MPXBは、
マイクロコードB−BUSによりデータバス(5j)を
選択し、マイクロコードB−ORAMにより定数RA 
M (621を選択し、マイクロコードB−CROMに
より定数ROM (631を選択してB入力に印加する
0乗算結果は32ビツトで出力される。
The multiplier (67) multiplies 24 pins by 16 bits, the A input is 24 pins, the B input is 16 bits, and the multiplication result is determined after 1 cycle. Furthermore, input selection circuits MPXA and MPXB are provided at the A input and B input of the 1 multiplier (67), and the input selection circuit MPXA receives the microcode A from the control circuit (60).
-BUS selects the data bus (51), and microcode 1'A-DRAM selects the data RAM (611).
is selected and applied to the A input, and the input selection circuit MPXB is
The data bus (5j) is selected by the microcode B-BUS, and the constant RA is selected by the microcode B-ORAM.
M(621 is selected and the constant ROM(631 is selected and applied to the B input) by the microcode B-CROM. The 0 multiplication result is output in 32 bits.

A L U (68)は32ビツトの演算回路であり、
方に入力された32ビツトの乗算結果と他方に入力され
た32ピントのA CC(69)のデータをマイクロコ
ードADDによって加算処理して、その結果をA CC
(69)に転送する。A CC(69)の32ビツトの
うち、上位24ビフトはデータバス(51)と接続され
、下位8ピントは補助バス(71)によってテンポラリ
−レジスタげ0)の下位8ビツトと接続されている。テ
ンポラリ−レジスタ(70)は 32ビツトのレジスタ
TMPI  TMP2n TMP8で構成され、32ビ
ツトのデータを最大8個保持するレジスタであり、各々
の上位24ビツトはデータバス(51)と接続される。
ALU (68) is a 32-bit arithmetic circuit,
The 32-bit multiplication result input to one side and the 32-pin ACC (69) data input to the other side are added together using the microcode ADD, and the result is added to the ACC (69).
Transfer to (69). Of the 32 bits of the ACC (69), the upper 24 bits are connected to the data bus (51), and the lower 8 pins are connected to the lower 8 bits of the temporary register (0) by an auxiliary bus (71). The temporary register (70) is composed of 32-bit registers TMPI, TMP2n, and TMP8, and is a register that holds up to eight pieces of 32-bit data, and the upper 24 bits of each are connected to the data bus (51).

データバス(51)と補助バス(71)によって テン
ポラリ−レジスタ(70)とA CC(69)間で32
ビツトデータの転送が行われる。
32 between temporary register (70) and ACC (69) by data bus (51) and auxiliary bus (71)
Bit data is transferred.

制御回路(60)は、予めプログラムされた手順に従っ
て、各部回路を制御するものであるが データ処理回路
(52) (53)の各部回路を同時にあるいは各々独
立して制御することも可能である。この制御回路(60
)内にはプログラムROM (あるいはRAM)が内蔵
され、プログラムROMから読み出されたプログラムの
実行により、アドレスポインタ(64) (651(6
8)を制御するlNCl、lNC2゜DECI、CLE
AR2,DEC3:入力選択回路MPXA、MPXBを
制御するA−Bus。
The control circuit (60) controls each section circuit according to a preprogrammed procedure, but it is also possible to control each section circuit of the data processing circuits (52) and (53) simultaneously or independently. This control circuit (60
) has a built-in program ROM (or RAM), and by executing the program read from the program ROM, the address pointer (64) (651 (6
8) Control lNCl, lNC2゜DECI, CLE
AR2, DEC3: A-Bus that controls input selection circuits MPXA and MPXB.

A−DRAM、B−Bus   B−CRAM   B
−CROM 、ALU(68)を制御するADD、TH
R,MD:データ交換レジスタ(57)を制御するCH
G;条件分岐制御回路(59)を制御する○VFR,5
IFR,CAFR,BOFR,記憶制御レジスタ(58
)を制御するMBDL等が出力される。
A-DRAM, B-Bus B-CRAM B
-CROM, ADD that controls ALU (68), TH
R, MD: CH that controls data exchange register (57)
G; ○VFR, 5 that controls the conditional branch control circuit (59)
IFR, CAFR, BOFR, storage control register (58
) is output.

インターフェイス回路(55)は DSPシステムと外
部の制御装置、例えば、マイクロコンピータ(不図示)
の間のデータ送受を行うものである。
The interface circuit (55) connects the DSP system and an external control device, such as a microcomputer (not shown).
It is used to send and receive data between.

外部メモリインターフェイス回路(56)は、DSPシ
ステムに外部接続されるメモリとの間で、アドレス指定
及びデータの送受を行うための回路である。
The external memory interface circuit (56) is a circuit for specifying addresses and transmitting and receiving data to and from a memory externally connected to the DSP system.

この第4図に示されたDSPを用いて第3図に示された
信号処理装置を実現する場合、DSPのデジタル処理回
路(52) (531に各々処理を分担させ同時に行う
ことができる。即ち、AD変換されて入力される左チャ
ネルと右チャネルのデジタルデータを各々フィルタする
デジタルバンドパスフィルタ(14)は、デジタル処理
回路(52) (531の各々で独立して形成し、その
出力結果は、DSPのデータ交換レジスタ(57)を使
用してデジタル処理回路(52) (53)の各々に伝
達する。以降は、基本的に、左チャネル及び右チャネル
の処理をデジタル処理回路(52)で行い、センターチ
ャネル及びサラウンドチャネルの処理をデジタル処理回
路(53)で行う。
When the signal processing device shown in FIG. 3 is realized using the DSP shown in FIG. , a digital bandpass filter (14) that filters the left channel and right channel digital data input after AD conversion is formed independently in each of the digital processing circuits (52) (531), and the output result is , to each of the digital processing circuits (52) and (53) using the data exchange register (57) of the DSP.From now on, basically, the processing of the left channel and the right channel is carried out by the digital processing circuit (52). The digital processing circuit (53) processes the center channel and surround channels.

また、デジタル処理回路(52) (53)の各々にお
いて、第3図に示された各種のデジタルフィルタ等を実
現する場合、係数の乗算は、乗算器(67)で行い、加
算及び減算は、A L U (68)で行う。即ちフィ
ルタに入力されるデジタルデータを乗算器(67)の入
力Aに印加し、フィルタ係数を定数ROMから読み出し
て入力已に印加して乗算を行い、更にデータRAM(6
1)から1サンプリング前のデータを読み出して定数R
OM(63)からのフィルタ係数と乗算器(67)で乗
算する。この乗算を繰り返しながら乗算器(67)から
出力されて(る乗算結果をA L U (68)とA 
CC(69)で繰り返し加算することによって効率良(
フィルタ処理が実現できる。
Furthermore, in each of the digital processing circuits (52) and (53), when realizing the various digital filters shown in FIG. 3, multiplication of coefficients is performed by a multiplier (67), and addition and subtraction are Perform with A L U (68). That is, the digital data input to the filter is applied to the input A of the multiplier (67), the filter coefficient is read out from the constant ROM and applied to the input signal to perform multiplication, and then the data RAM (67) is
1) Read the data from one sampling ago and set the constant R.
Multiply the filter coefficient from OM (63) by multiplier (67). While repeating this multiplication, the multiplication results are output from the multiplier (67) and A L U (68) and A
Efficient (
Filter processing can be achieved.

対数変換器(24)及び逆対数変換器(29)は、一方
のデジタル処理回路の定数ROM (63)に対数変換
テーブルを記憶させ、他方のデジタル処理回路の定数R
OM (63)に逆対数変換テーブルを記憶させ、互い
の定数ROM (63)をアクセスしあうことで実現す
る。
The logarithmic converter (24) and the anti-logarithmic converter (29) store a logarithmic conversion table in the constant ROM (63) of one digital processing circuit, and store the logarithmic conversion table in the constant ROM (63) of one digital processing circuit, and the constant R of the other digital processing circuit.
This is achieved by storing an anti-logarithmic conversion table in the OM (63) and accessing each other's constant ROM (63).

そこで、第1図の変換方法による動作を第2図のフロー
図を参照して具体的に説明する。変換すべきデータX、
が生成されると、アドレスポインタ(66)に入力デー
タ215に対応する傾き及びY細切片を記憶しているア
ドレスデータをセントする。そして、データX、をA 
L U (68)に入力し最上位ピントが” 1 ”で
あるか否か判定する。判定の結果、“′1′′であれば
、アドレスポインタ(66)によって、定数ROM +
63+からアドレスに記憶された傾きデータa16及び
Y軸切片データbusを読み出す0判定の結果が“0′
′であれば、アドレスポインタ(66)をインクリメン
トして、ALUに入力された入力データを上位ビット方
向に1ピントシフトし、再び最上位ビットの判定を行う
、このようにして最上位ビットがパ1′″と判定される
まで、同様の動作を行ことにより、アドレスポインタ(
66)は入力データに対応するデータを記憶するアドレ
スデータとなる。アドレスポインタ(66)によって読
み出されたデータはA L U (68)に入力され、
ALU(68)のシフト機能により、データをシフトダ
ウンし、上位ビットの傾きデータaだけを残す、残され
た傾きデータaをA CC(69)を介して乗算器(6
7)の入力已に印加し、乗算器(67)の入力Aにデー
タRAM(61+に保持されているデータX1を印加し
て乗算を開始する0乗算器(67)が乗算をしている間
、アドレスポインタ(66)にセットされたデータで再
び傾きデータa及びY細切片データbを定数ROM (
63)から読みだし、ALU(68)に入力する。そし
て、A L U (68)のマスク機能を用いて上位ビ
ットの傾きデータaをマスクし、下位ピントのY細切片
データbだけをACC(69)に保持し、乗算器(67
)からの乗算結果、即ち、aX+とA CC(69)に
保持されたY細切片データbをA L U (68)で
加算し、変換データY=aX1+bを得る。
Therefore, the operation according to the conversion method shown in FIG. 1 will be specifically explained with reference to the flowchart shown in FIG. 2. Data to be converted X,
is generated, the address pointer (66) is set with address data storing the slope and Y slice corresponding to the input data 215. Then, data X, is A
It is input to L U (68) and it is determined whether or not the highest focus is "1". If the result of the determination is "'1'', the constant ROM +
The result of 0 judgment when reading the slope data a16 and Y-axis intercept data bus stored in the address from 63+ is “0”
', the address pointer (66) is incremented, the input data input to the ALU is shifted by one pin in the direction of the upper bit, and the most significant bit is determined again. By performing similar operations until it is determined that the address pointer (
66) is address data for storing data corresponding to input data. The data read by the address pointer (66) is input to the ALU (68),
The shift function of the ALU (68) shifts the data down, leaving only the slope data a of the upper bits.The remaining slope data a is sent to the multiplier (6) via the ACC (69).
7) and applies the data X1 held in the data RAM (61+) to the input A of the multiplier (67) to start multiplication.0 While the multiplier (67) is performing multiplication. , the slope data a and the Y slice data b are stored in the constant ROM (
63) and input to the ALU (68). Then, using the mask function of ALU (68), mask the slope data a of the upper bits, hold only the Y thin slice data b of the lower focus in ACC (69), and
), that is, aX+ and the Y thin slice data b held in ACC (69) are added at ALU (68) to obtain converted data Y=aX1+b.

このように、定数ROM(63)に傾きデータa及びY
細切片データbを記憶させておくことにより、極めて短
いステップでY=aX、+bの計算が行えるのである。
In this way, the slope data a and Y are stored in the constant ROM (63).
By storing the thin section data b, it is possible to calculate Y=aX, +b in extremely short steps.

さらに、変換のためのデータ量も少ないため、定数RO
M (63)の一部だけを使用すればよく、その他記憶
すべきフィルタ係数等のデータを犠牲にすることもない
Furthermore, since the amount of data for conversion is small, the constant RO
It is only necessary to use a part of M (63), and other data such as filter coefficients to be stored is not sacrificed.

(ト)発明の効果 上述の如く、本発明によれば、データ変換のためのテー
ブルとなるメモリに記憶しておくデータ量が少なくなり
、且つ、メモリから読み出されたデータに基づいて行う
計算も簡単となるため、プログラムステップ数が少な(
高速のデータ変換ができるものである。さらに、変換誤
差も大幅に低減されるため、精度の高いデジタル処理が
できる利点がある。
(G) Effects of the Invention As described above, according to the present invention, the amount of data stored in the memory that serves as a table for data conversion is reduced, and calculations are performed based on data read from the memory. The number of program steps is small (
It is capable of high-speed data conversion. Furthermore, since conversion errors are significantly reduced, there is an advantage that highly accurate digital processing can be performed.

また、DSPの処理の負担が大幅に軽減できるため、従
来アナログ処理で行っていた方向側強調を有するオーデ
ィオ信号処理装置を、DSPを用いたデジタル処理によ
って極めて容易にしかも高精度に実現できるものである
In addition, since the processing burden on the DSP can be significantly reduced, an audio signal processing device with directional emphasis, which was conventionally performed using analog processing, can be realized extremely easily and with high precision using digital processing using a DSP. be.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の詳細な説明するための図、第2図はデ
ータ変換動作を示すフロー図、第3図は方向性強調を有
するオーディオ信号処理装置を示すブロック図、第4図
は第3図に示されたオーディオ信号処理装置を実現する
のに適したDSPのブロック図、第5図は本発明の従来
例を示すブロック図、第6図は従来のデータテーブルを
用いたデータ変換方法を示す図である。 (11)・・・第1ブロツク、(12)・・・第2ブロ
ツク、(13)・・第3ブロツク、(14)・・・デジ
タルバンドパスフィルタ、(15)・・・加算器、(1
6)・・・減算器、(17)・・・バイパスフィルタ、
  (18+・・・全波整流器、(24)・・・対数変
換器、(25)・・・減算器、(26)・・・レベル検
出器、(27)・・デジタルローパスフィルタ、(28
)・・・極性判別器、(29)・・・逆対数変換器、(
30)・・・係数算出器、(43) (44)・・・乗
算器、(45)・・・加算器、 (46)・・・デジタ
ルバイパスフィルタ、(47)・・・減算器、(48)
・・加算器、(49)・・遅延素子、(50)・・デジ
タルローパスフィルタ。
FIG. 1 is a diagram for explaining the present invention in detail, FIG. 2 is a flow diagram showing data conversion operation, FIG. 3 is a block diagram showing an audio signal processing device with directional emphasis, and FIG. 4 is a diagram showing a data conversion operation. FIG. 3 is a block diagram of a DSP suitable for realizing the audio signal processing device shown in FIG. 5, a block diagram showing a conventional example of the present invention, and FIG. 6 is a conventional data conversion method using a data table. FIG. (11)...First block, (12)...Second block, (13)...Third block, (14)...Digital band pass filter, (15)...Adder, ( 1
6)...Subtractor, (17)...Bypass filter,
(18+... Full wave rectifier, (24)... Logarithmic converter, (25)... Subtractor, (26)... Level detector, (27)... Digital low pass filter, (28
)... Polarity discriminator, (29)... Anti-logarithm converter, (
30)... Coefficient calculator, (43) (44)... Multiplier, (45)... Adder, (46)... Digital bypass filter, (47)... Subtractor, ( 48)
... Adder, (49) ... Delay element, (50) ... Digital low-pass filter.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)線形の入力データを非線形の出力データに変換す
る方法において、 入力データに対する非線形出力データを表す関数曲線が
X軸と交差する点を起点として、入力が2^n^−^1
(n=1、2、・・N)の各点間を結ぶ直線で近似し、
前記各直線を表す方程式、Y=aX+bの各々のa及び
bを入力データに対する出力データとして予めメモリに
記憶し、 入力データに対応する前記データa及びbを前記メモリ
から読みだし、前記方程式Y=aX+bを演算して変換
データを出力することを特徴とするデジタルデータの非
線形変換方法。
(1) In a method of converting linear input data to nonlinear output data, the input is 2^n^-^1 starting from the point where the function curve representing the nonlinear output data for the input data intersects the X axis.
Approximate by a straight line connecting each point of (n=1, 2,...N),
A and b of the equation Y=aX+b representing each of the straight lines are stored in memory in advance as output data for the input data, and the data a and b corresponding to the input data are read from the memory and the equation Y= A method for nonlinear conversion of digital data, characterized by calculating aX+b and outputting converted data.
(2)前記メモリに記憶されるa及びbは、N−n−1
に関するアドレスに各々記憶され、 入力データの最上位ビットから最初に“1”となるビッ
ト数によって前記メモリのアドレスを指定して前記a及
びbを読み出すことを特徴とする第1項記載のデジタル
データの非線形変換方法。
(2) a and b stored in the memory are N-n-1
2. The digital data according to claim 1, wherein a and b are read out by specifying an address in the memory according to the number of bits that are first "1" from the most significant bit of the input data. Nonlinear transformation method.
(3)左チャネル信号と右チャネル信号のレベル比、及
び、各チャネル信号の和と差のレベル比を検出し、該検
出結果に基づいて各出力チャネルのレベルを増幅又は減
衰させることによって方向性強調を行うオーディオ信号
の信号処理装置において、 所定のサンプリング周期毎に入力される左チャネルと右
チャネルのデジタルデータL及びRからL+R及びL−
Rを算出し、各デジタルデータL、R、L+R、及び、
L−Rの各々の整流値を算出する第1のブロックと、 前記第1のブロックで算出された各整流値を各々対数変
換し、該対数変換出力からLとRの差及びL+RとL−
Rの差を算出し、該算出結果を逆対数変換すると共に該
逆対数変換に基づいて複数の係数を作成する第2のブロ
ックと、 前記サンプリング周期毎に入力される左チャネル及び右
チャネルのデジタルデータL及びRに前記第2のブロッ
クで作成された係数を乗算して、方向性強調された複数
チャネルの出力データを算出する第3のブロックと、 を備え、前記第1のブロックの対数変換及び第2のブロ
ックの逆対数変換は、請求項第1項に記載された方法で
あることを特徴とする方向性強調を有するオーディオ信
号の信号処理装置。
(3) Directionality is achieved by detecting the level ratio of the left channel signal and right channel signal, and the level ratio of the sum and difference of each channel signal, and amplifying or attenuating the level of each output channel based on the detection results. In a signal processing device for audio signals that performs enhancement, left channel and right channel digital data L and R to L+R and L- are input at every predetermined sampling period.
Calculate R, and calculate each digital data L, R, L+R, and
A first block that calculates each rectified value of L−R, and logarithmically transforms each rectified value calculated by the first block, and calculates the difference between L and R and the difference between L+R and L− from the logarithmically transformed output.
a second block that calculates the difference in R, performs antilogarithmic transformation on the calculation result, and creates a plurality of coefficients based on the antilogarithmic transformation; a third block that calculates directionally emphasized multi-channel output data by multiplying data L and R by the coefficients created in the second block; and logarithmic transformation of the first block. A signal processing device for an audio signal having directional emphasis, characterized in that the inverse logarithmic transformation of the second block and the second block is performed by the method according to claim 1.
(4)左チャネル信号と右チャネル信号のレベル比、及
び、各チャネル信号の和と差のレベル比を検出し、該検
出結果に基づいて各出力チャネルのレベルを増幅又は減
衰させることによって方向性強調を行うオーディオ信号
の信号処理装置において、 所定のサンプリング周期毎に入力される左及び右チャネ
ルのデジタルデータL及びRを入力するデジタルバンド
パスフィルタと、該デジタルバンドパスフィルタの出力
からL+R及びL−Rを算出する加減算手段と、各デジ
タルデータL、R、L+R、及び、L−Rの各々の絶対
値を算出する全波整流手段とを備えた第1のブロックと
、前記第1のブロックで算出された各絶対値を各々対数
変換する対数変換手段と、該対数変換出力からLとRの
差及びL+RとL−Rの差を算出するレベル差算出手段
と、該レベル差算出手段の各出力を第1のデジタルロー
パスフィルタで積分し、所定のレベルになったことを検
出するレベル検出手段と、該レベル検出手段の出力に従
って時定数が切り替え制御され、前記レベル差算出手段
の出力を入力する第2のデジタルローパスフィルタと、
該第2のデジタルローパスフィルタの出力の符号に従っ
て出力を振り分ける極性判別手段と、該極性判別手段の
出力を逆対数変換する逆対数変換手段と、該逆対数変換
手段の出力に基づいて複数の係数を作成する係数作成手
段とを備えた第2のブロックと、 前記サンプリング周期毎に入力される左チャネル及び右
チャネルのデジタルデータL及びRに前記第2のブロッ
クで作成された係数を乗算して、方向性強調された複数
チャネルの出力データを算出する第3のブロックと、 を備え、前記対数変換手段及び逆対数変換手段は、入力
データに対する対数曲線あるいは逆対数曲線を入力が2
^n^−^1(n=1、2、・・N)の各点間を結ぶ直
線で近似し、前記各直線を表す方程式、y=aX+bの
各々のa及びbがN−nをアドレスとして記憶された記
憶装置であることを特徴とする方向性強調を有するオー
ディオ信号の信号処理装置。
(4) Directionality is achieved by detecting the level ratio of the left channel signal and right channel signal, and the level ratio of the sum and difference of each channel signal, and amplifying or attenuating the level of each output channel based on the detection results. A signal processing device for audio signals that performs enhancement includes a digital bandpass filter that inputs digital data L and R of left and right channels that are input at every predetermined sampling period, and L+R and L from the output of the digital bandpass filter. a first block comprising an addition/subtraction means for calculating -R, and a full-wave rectification means for calculating the absolute value of each digital data L, R, L+R, and LR; and the first block. a logarithmic conversion means for logarithmically converting each of the absolute values calculated in , a level difference calculation means for calculating the difference between L and R and the difference between L+R and LR from the output of the logarithm conversion; A level detecting means for integrating each output with a first digital low-pass filter and detecting that the level has reached a predetermined level, and a time constant is controlled to switch according to the output of the level detecting means, and the output of the level difference calculating means is controlled by switching. a second digital low-pass filter for input;
polarity determining means for distributing the output according to the sign of the output of the second digital low-pass filter; anti-logarithm conversion means for inverse-logarithmically converting the output of the polarity determining means; and a plurality of coefficients based on the output of the anti-logarithm conversion means. a second block comprising a coefficient creating means for creating a coefficient, and a second block that multiplies the digital data L and R of the left channel and right channel input at each sampling period by the coefficient created in the second block. , a third block for calculating directionally emphasized output data of a plurality of channels;
^n^-^1 (n = 1, 2,...N) is approximated by a straight line connecting each point, and each a and b of y = a 1. A signal processing device for an audio signal having directional emphasis, characterized in that the device is a storage device in which a directional enhancement is stored.
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