JPH04192711A - サンプリング周波数変換装置 - 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−にの利用分野 本究明は、ＣＤプレーヤ、ＤＡＴや、電子楽器などの、
サンプリングされたデジタ／ｖＧ号を扱う機器における
、サンプリング周波数変換装置１′Ｉ”に関するもので
ある。

従来の技術 近年、デジタル技術はＬＳＩ技術に支えられて急激に進
歩しており、特にザンプリンク技術によるデジタル信号
処理の進歩ばめざ丘しく、通信１７′Ｊ′野から家庭用
のオーディオや″電子楽器に至る葦で、高性能な製品が
開発されている。このようか背景のもとで、サンプリン
グ周波数の異なる機器間でのデータ変換や、電子楽器に
おける柴音ピッチの変換などを実現するための手段とし
て、サンプリング周波数変換装置が必安とされている。

以下に従来のサンプリング周波数変換装置について説明
する。

第３図は従来のサンプリング周波数変換装置の構成を示
すものである。躬３図において、３１に】：入力信号に
○データケ補間する補間器、３２は補間したデータから
折り返し成分全抑圧して出力ザンブリング周散久のデー
タを得るデジタルフィルタである。

以」−のようにＷに　ｔｉ〜ｔさねたザンブリング周波
数変検装置について、以下その動作について第４図を参
照しながら説明する。第４図は、従来例のデータの処理
の様子を示す図でめる。

１ず第４図（ａ）は、入力するサンプリング波形のクリ
であジ、そのサンプリング周波数ｉｌ″ｌｌ：ｆｓｉで
める。

これを周波数スベク）／ｌ／で表現すると第４図（ｂ）
となる。この波形が補間器３１に入力されると、補間器
３１は第４図（Ｃ）に示すように（ｎ−１）個の０幀デ
ータを加えることによりｆｓｉのｎ倍のサンプリング周
波数ｆｄ　の波形を出力する。このときの周漱数スベク
１−）ｖは第４図（ｄ）となる。ここでデシタルフィル
り３２は、間引き時に折り返される周波数成分全抑圧す
るために、第４図（ｅ）のような周波数特性【もつ。こ
のデジタルフィルタ３２によってすべてのタイミンクの
データを計１′−シた場合、サンブリングデータは第４
図（ｆ）のようになめらかに捕間されたデータとなり、
その周波数スペクトルは第４図（ｑ）の様になる。

ここで１ｉｍにテークを間引く場合？考えると、必要な
ポイン１−のみ計ｙすれば、第４図（ｈ）の様なサンプ
リング周波数ｆｓｏのサンプリンクデータが得られ、そ
の周波数スペクトルは第４図（ｉ）のようになる。以上
の（構成により、ｎ、ｍ　全通１当に選４尺すれば、任
意のザンブリンク周波数にデータを変換することがＩｉ
Ｊ能となり、そのサンプリング周波数の関節は次式で計
算できる。

ｆｓｏ＝ｆｓｉ−一 発明が解決しようとする課題 しかしながら」７記の従来の構成では、フィルりの計算
の為必す入力データのピッ１〜幅に対応した乗算器を必
要とし、ＬＳＩ化しても非常にチップ面積を必要とする
ため、コストの高いものとなるという欠点を自していた
。

本発明は」二ｉ己従来の課題をＩｆｌｉＮ決するもので
、ビット幅の広い乗算器τ使用することなく、ＬＳＩ化
に適したコストの安いサンプリンク周〃ヅ数変換絞ｔｋ
ケ提供することを７目的とする。

課題を）（拝決するための手段 この目的を達成するため（ｆこ本発明のサンプリンクツ
！舅ａヅｈ　Ｋ　＋突？・置は、ｆｌ−、＊、のサンブ
リンクｌ−１１ｉ１シ数６　　・ で入力される観数ビット幅より７ｉ：るデータを受収り
、一定のサンプリング周波数にあわせて捕間データを先
生する袖向装置と、袖囲さ扛たデータをうけと９、入力
データを少ないビット幅のデータに変換するデルタシグ
マ量子化器と、任意の出力サンプリング周波数で、間引
きした出力データを計算するデシタルフィルりとをそな
えている。

作　　　用 この構成によって、コストの高い乗′ＪＩ′ｉ１．器を
用いることなく、加算器のみ、もしくは小規模な乗算器
のみを使用して、サンプリング周波数変換装置を天川す
ることかできる。

実施例 以下、本発明の一失施例について、図面ｒ参照しながら
、尻明する。

鉛１図は不究明の実施例にお・けるサンプリング周奴数
変換表直の横１戊を示すものである。第１図において、
１１は入力（Ｈ号Ｖ’−０デークを補間する捕間器、１
２は入力データを１ビツトデータに変換する２次のデル
タシグマ量子化器、１３は補間６Ｎ−１ したデータから折り返し成分を抑圧して出力サンプリン
グ周波数のデータを得るテジタルフィルタである。

以」二のように構成されたサンブリンク周波数変換装置
について、以下その動作を第２図を参１１貧しながら説
明する。

１ず第２図（ａ）は、人力するザンブリンク漱形の例で
あり、そのサンプリング周波数はｆｓｉである。

これを周波数スベク）／しで表現すると第２図（ｂ）と
なる。この波形が補間器１１に入力されると、捕間器１
１は弔２図（Ｃ）に示すように（ｎ−１）個の０ｊｌＩ
データ？加えることによりｉｔのｎ倍ザンフ”リング周
波数ｆｄの波形音出力する。このときの周波数スペク）
／しは第２図（ｄ）となる。次に、補間されたデータは
２次のデルタシグマ量子化器１２にて１ビツトデータに
再量子化される。このデルタシグマ量子化器１２の伝達
特性はよく知られているように次式で表わされる。

（以　１′余　白） ７　　・−２ Ｙ（Ｚ）−（１−Ｚ”）２・（Ｘ（Ｚ）十〇（Ｚ））Ｘ
　（ｚ　）　　入力データの２友換 Ｙ　（ｚ　）　　出力データの２変換 Ｑ（Ｚ）　　再量子化時のノミ量子化ノイズのｚ変換こ
のとき発生する再量子化ノイズＱ（Ｚ）の周ｌ）λ数ｔ
ｌ（ｈはよく知られているように第２図（ｅ）のように
；：’７１い周波数に片寄−つだ分布になる１、（ノイ
ズシェイピング） 帖果として、デルタシグマ量子化器１２の出力は、第２
図（ｆ）の様な２値テータとなジ、その周波数スペクト
／１／は第２図（ｑ）の様になる。さて、デジタルフィ
ルタ１３は、間引き時に折り返される周波数成分ケ抑圧
するために、第２図（ｈ）のような周波数特目、τもつ
。このフィルりによってデルタシグマ量子化器１２によ
る再量子化によって発生した再量子化ノイズが同時に取
り除かれる。なた、入力データか２値のみでりるので、
乗↓゛−１器は不安で加算器のみで実現できる。このデ
ジタルフィルタ１３によ−〕てすべてのり・イミノジの
データを計：！、′ｌｌ、する）４．；　ｌ＞　・ζ考
えると、サンブリンクデータは第２図（ｉ）のようにな
めらかに補間されたデータとなり、その周波数スペク）
／しな第２図（Ｄの様になる。

ここで１．／′Ｉ’ｎにデータを間引く場合ケ考えると
、必要とされるサンプリングポイントのみ計算すれは、
第２図（ｋ）の様なサンブリング周ｌ！ｊｇ　ｆ　ｓｏ
のサンプリングデータが得られ、七の周波数スペクトル
以上のように本実施例によれは、一定のリンク。

リンク周波数にあわせて補間データを発生する補間装置
と、１１４記補間表直の出力データを、＠把出カデータ
のピッ１−幅より少ないビット幅のデータに変換するデ
ルタシグマ量子化器と、前記デルタシグマ量子化器の出
力データより、任意の出力サンプリング周波数の出力タ
イミンクに合わせて、間引きした出力データを訂薄．す
るデシタルフィルりとを設けることにより、乗算器を用
いることなく、加算器のみでリンク”リンク周波数支候
装置全天用１−ることが出来る。

なお、木天施１夕１］にお・いてデルタシグマ量子化器
は２次としたか、次数は２次ＶＣｌｕｌらず、１次でも
、９　・＼− ３次以．−１，でも良い。丘た、量子化ステップも１ピ
ノ＋−　（　２値）に眠らず、３碩でも乗算器は不要で
あり、４値以」二の場合でも乗算器が商略化できるので
、発明の効果は大きなものがある。

元＋ｖ４の効果 以」二のように本発明は、一定のサンプリング周波数に
あわせて補間データを発生する補間装置と、ＲＴＪ記補
間装置の出力データを、前記出力データのビット１Ｍよ
り少ないビット幅のデータに変＃するデルタシグマ量子
化器と、前記デルタシグマ量子化器の出力データより、
任意の出力サンブリンク周波数の出力タイミングに合わ
せて、間引きした出力データを計算するデジタルフィル
タとヲ設ケることにより、乗算器が不要寸たに小規模と
なり、低コストでＬＳＩ化することが出来る優れたサン
プリング周波数変換装置を実現できるものである。

４、図１１１１の１ｔｆ＋中な「＋す（１明第１肉は本
発明の実施例におけるサンプ°リンク周／ｌヅ数変換装
置の構成を示すブロック図、第２図（ａ）は入力波形［
ン１、弔２図（ｂ）は入力の周波数スベク１０　・＼−
ノ ド／ｌ／を示す図、第２図（ｃ）ばＯ値補間した時の時
間波形図、第２図（ｄＪはＯ顧捕間吋の周波数スベクＩ
−／Ｉ／を示す図、第２図（ｅ）はデルタシグマ量子化
器の量子化ノイズの分布を示す波形図、第２図（ｆ）　
ｆｌ：デルタシグマ量子化器の出力の時ｌｆｌＨＩＩｆ
ｆ形図、第２図（ｇ）はデルタシグマ量子化器の出力の
周波数ヌベク１）ｌｚ（ｉ７示す図、第２図（ｈ＞はデ
ジタルフィルタの周波数特性図、第２図（ｉ）は間引き
処理ケしないときのテジタルフィルりの出力波形図、第
２図（ｊ）（１′；１．間引き処理をしないときのデジ
タルフィルタの出力の周ｌ！ｌ数スベク１゛）ｖをノＪ
くす図、第２図（ｋ）はＩ）」引き処理？したときのデ
ジタルフィルタの出力漱形図、第２図（１）は間引き処
理をしたときのデジタルフィルタの出力周ｕ数スベク）
／レケ示した図、第３図は従来のサンプリング周波数変
換装置の構成を示すブロック図、第４図（ａ）は人力ｄ
クル図、第４図（ｂ）は入力の周波数スペクトルを・示
す図、第４図（Ｃ）は０値袖間した時のＩＱ　Ｔｔｉｌ
波Ｊ１つ図、・」−４図（Φは○値補間時の周波数スベ
ク）／し孕示す図、化４図（、）はデシタルフィルりの
周仮数ト♀１に１′図、第４図Ｌｆ）は曲引１１　　・
−・ き処理をしないときのデジタルフィルタの出力波形図、
第４図（ｑ）ばｍ１引き処理をしないときのデジクルフ
ィルりの出力の周波数スベク）／しを示す図、第４図（
ｈ）は間引き処理をしたときのデジタルフィルタの出力
彼形１図、第４図（ｉ）は間引き処理をしたときのデジ
タルフィルタの出力周波数スペクトルを示す図である。

１１．３１・・・・・・補間器、１２・・・・・・デル
タシグマ量子化器、１３．３２・・・・・・デジタルフ
ィルタ。

代理人の氏名　弁理士　小鍜治　　明　ほか２名第１図 第４図 （ａ）゛ （ｅ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　任意のサンプリング周波数で複数ビット幅よりなる入
   力データを受取り、一定のサンプリング周波数にあわせ
   て補間データを発生する補間装置と、前記補間装置の出
   力データを、前記出力データのビット幅より少ないビッ
   ト幅のデータに変換するデルタシグマ量子化器と、 前記デルタシグマ量子化器の出力データより、任意の出
   力サンプリング周波数の出力タイミングに合わせて、間
   引きした出力データを計算するデジタルフィルタとをそ
   なえたサンプリング周波数変換装置。