JPH04362804A - 信号処理回路 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はデジタル回路に係わり、
例えばオーディオ信号として入力されたデジタル信号の
レベルに応じた増幅を行う信号処理回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】オーディオ信号をデジタル化して取り扱
う装置として、コンパクトディスク装置（ＣＤ）やデジ
タルオーディオテープ装置（ＤＡＴ）等が普及している
。これらのデジタルオーディオ装置では、入力データを
自由に処理して出力することができ、これにより高品質
で聴きやすい音作りが可能となる。例えば、このような
装置でデジタルテープ等の記録媒体から再生されたオー
ディオ信号をそのまま増幅して出力すると、人の聴感度
特性から特に入力レベルが小さい時に低周波数域が物足
りない音となるため、この低域における所定レベル以下
の信号のみ増幅（以下、低域ブーストと呼ぶ。）するこ
とにより重低音を強調することが行われる。また、必要
に応じ、入力信号の周波数に係わりなく、所定レベル以
下の信号についてすべてブーストする処理（以下、全域
ブーストと呼ぶ。）も行われる。

【０００３】従来は、このような信号処理はアナログ回
路によりアナログ処理されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
ブースト処理を入力信号に対して急激に行うと、聴感上
不自然な音となるため、滑らかに処理を行う必要がある
。しかしながら、従来のように、ブースト処理をアナロ
グ回路で行う場合には、所望の特性を得ることが困難で
あった。また、回路定数等も固定的となるため、必要に
応じてブースト特性を可変とすることができないという
問題があった。

【０００５】従って、上記問題点を解決しなければなら
ないという課題がある。

【０００６】この発明は、かかる課題を解決するために
なされたもので、デジタル信号レベルで滑らかなブース
ト処理を行うことにより、そのブースト特性を容易に可
変とすることができる信号処理回路を得ることを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係るレベル判
定回路は、（ｉ）　入力されたデジタル信号のレベルを
判定するレベル判定手段と、（ｉｉ）このレベル判定手
段が判定した結果に基づき、増幅量を決定する増幅量設
定手段と、（ｉｉｉ）　前回の増幅量と今回の増幅量と
の差を求める増幅変化量算出手段と、（ｉｖ）この増幅
変化量算出手段により算出された増幅変化量を基に、１
ステップ当たりの変化量を算出するステップ量算出手段
と、（ｖ）　このステップ量算出手段により算出された
微小ステップ量ずつ、入力されたデジタル信号を増幅す
る増幅手段とを有するものである。

【０００８】

【作用】この発明に係る信号処理回路では、入力された
デジタル信号のレベルにより増幅量を決定すると共に、
前回と今回の増幅量の変化量を求め、この変化量に応じ
た微小ステップ量ずつ入力信号を増幅するという処理を
デジタル的に行うことができる。

【０００９】

【実施例】以下実施例につき本発明を詳細に説明する。

【００１０】図１は本発明の一実施例における信号処理
回路及びその周辺回路を表わしたものである。この図で
、ＣＤ等から再生された１６ビットのデジタル信号は、
増幅器１１で増幅されたのち復調回路１２で復調され、
信号処理回路１３に入力されるようになっている。 この信号処理回路１３では所定のブースト処理が行われ
、デジタルフィルタ１４を経てデジタルアナログ（Ｄ／
Ａ）変換器１５に入力される。このＤ／Ａ変換器１５で
アナログに変換された信号は、ローパスフィルタ１６で
高域をカットされて出力されるようになっている。

【００１１】信号処理回路１３にはカットオフ周波数が
５０Ｈｚのローパスフィルタ２１が設けられ、復調回路
１２の出力の一部が入力されるようになっている。復調
回路１２の出力の他の一部はブースト回路２２に入力さ
れる。ローパスフィルタ２１の出力側はレベル判定部２
３を介してブースト制御部２４に接続されている。この
ブースト制御部２４には、所定の制御プログラムや各種
の参照テーブルが格納されたリード・オンリ・メモリ（
ＲＯＭ）２５が接続されている。このＲＯＭ２５はレベ
ル判定部２３にも接続され、必要に応じてアクセスされ
るようになっている。ブースト制御部２４からはブース
ト量を指示するブースト乗数２６が出力され、ブースト
回路２２に供給されるようになっている。

【００１２】図２は、ＲＯＭ２５内に格納されたレベル
判定用テーブルを表わしたものである。このテーブルで
は、１６ビットの入力データの上位から何ビット目に最
初のビット“１”が現れるかによって、１２段階にレベ
ル分けがなされている。この図で“＊”は、ビットの値
が“０”、“１”のいずれでもよいことを示す。また、
入力データとしては上位１３ビットについてのみ判定の
対象となっているが、さらにそれ以下のビットをも判定
の対象とすることも可能である。

【００１３】図３はＲＯＭ２５に格納された低域ブース
ト用のブースト量決定用テーブルを表わしたものである
。この図に示すように、入力レベルが“０”〜“−１８
”デシベル（ｄＢ）の入力データについてはブースト量
は“０”ｄＢ、すなわちブースト係数Ｂｎ　を“０”と
するように設定され、また、入力レベルが“−１８”以
下の入力データについてはブースト量を“１８”若しく
は“１２”ｄＢ、すなわちブースト係数Ｂｎ　を“１０
０．９　−１”若しくは“１００．６　−１”とするよ
うに設定されている。

【００１４】ここで、入力レベルが“０”〜“１８”ｄ
Ｂの場合のブースト量“０”に対し、ブースト係数Ｂｎ
　を“１”とせず“０”とするのは低域ブーストの場合
、図１のブースト回路２２では、入力信号にブースト係
数Ｂｎ　を乗じたものをもとの入力信号に加算して出力
するようになっているためである。すなわち、加算され
る入力信号の分の係数“１”を予め差し引いたものをＢ
ｎ　としている。

【００１５】又、入力レベルが“−１８”ｄＢ以下の場
合のブースト量に対しブースト係数Ｂｎ　を“１００．
９　−１”若しくは“１００．６　−１”としているの
も同じ理由による。

【００１６】以上のような構成の信号処理回路の動作の
うち、まず、低域ブースト処理を行う場合について図５
と共に説明する。

【００１７】低域ブースト処理 復調回路１２から出力された信号は信号処理回路１３の
ブースト回路２２及びローパスフィルタ２１に入力され
る。ローパスフィルタ２１では５０Ｈｚ以下の信号のみ
通過され、レベル判定部２３に入力される。

【００１８】レベル判定部２３では、入力された１６ビ
ットのデータの絶対値を取る（ステップＳ１０１）。入
力データが負数のとき、すなわちＭＳＢの値が“１”の
ときは、すべてのビットを反転したものに“１”を加え
ることにより２の補数を求めて出力し、ＭＳＢの値が“
０”のときはそのまま出力する。このように２の補数を
とるのは、一般に、オーディオ信号としての入力データ
は負数をも含む符号付２進数が用いられるためである。

【００１９】絶対値を抽出したのち、レベル判定部２３
は、この１６ビットデータの上位から何ビット目に最初
の“１”が立っているかを調べ、そのビット位置に応じ
、ＲＯＭ２５内のレベル判定用テーブルを参照して対応
するレベルを判定する（ステップＳ１０２）。例えば、
入力データが次の（１）式に示すように、上位から数え
て第６番目のビット（下位から１１ビット目）が初めて
“１”となるデータであったとすると、レベル判定用テ
ーブル（図２）から判定レベルは“−２４”〜“−３０
”ｄＢとなる。

【００２０】 “０００００１００１０００００００”……（１）この
ようにして判定されたレベル情報はレベル判定部２３か
らブースト制御部２４に送出される。

【００２１】ブースト制御部２４は、レベル判定部２３
で判定されたレベル情報を基にＲＯＭ２５内のブースト
量決定用テーブル（図３）を参照し、ブースト量を決定
する（ステップＳ１０３）。上記した例では判定レベル
が“−２４”〜“−３０”ｄＢなので、ブースト量は“
１８”若しくは“１２”ｄＢとなり、ブースト係数Ｂｎ
　は“１００．９　−１”若しくは“１００．６　−１
”となる。次にブースト制御部２４は、前回のブースト
係数Ｂｎ−１　と今回のブースト係数Ｂｎ　との差Ｍｎ
　（以下、ブースト変化量と呼ぶ。）を求め（ステップ
Ｓ１０４）、この値が“０”でなかったとき、すなわち
ブースト係数Ｂｎ　の変化があったときは（ステップＳ
１０５；Ｎ）、その値Ｍｎ　を採用し、“０”のとき、
すなわちブースト係数Ｂｎ　の変化がなかったときは（
ステップＳ１０５；Ｙ）、前回の値Ｍｎ−１　をＭｎ　
として採用する。そして、出力変数Ｎに“０”をセット
し（ステップＳ１０６）、次の（２）式に示すステップ
量ＳＴＥＰ（Ｍｎ　）を求める（ステップＳ１０８）。

【００２２】 ＳＴＥＰ（Ｍｎ　）＝Ｍｎ　／（Ｔ×４４．１）……（
２）ここでＴは、増加方向のブースト時の遅延時間を示
すアタック時間、若しくは減少方向のブースト時の遅延
時間を示すリカバリ時間であり、この値が小さい程ブー
ストによる出力変化が急激で、大きい程緩やかとなる。 また、定数“４４．１”は、いわゆるサンプリング周波
数であり、単位はキロヘルツ（ＫＨｚ）である。従って
、（２）式の分母部分は時間Ｔ当たりのサンプリング回
数、すなわちデータ個数を示しており、これでブースト
変化量Ｍｎ　を除することにより１サンプリング当たり
のブースト変化量を求めている。ここで、例えばアタッ
ク時間を２０ｍｓ、リカバリ時間を４０ｍｓとすると、
アタック時及びリカバリ時のステップ量ＳＴＥＰ（Ｍｎ
　）は、それぞれ次の（３）式及び（４）式のようにな
る。 ＳＴＥＰ（Ｍｎ　）＝Ｍｎ　／８８２……（３）ＳＴＥ
Ｐ（Ｍｎ　）＝Ｍｎ　／１７６４……（４）例えばブー
スト変化量Ｍｎ　が６ｄＢとすると、（３）及び（４）
式よりアタック時及びリカバリ時のステップ量ＳＴＥＰ
（Ｍｎ　）は、それぞれ次の（５）式及び（６）式のよ
うになる。

【００２３】 ＳＴＥＰ（Ｍｎ　）┤６．８×１０−３（ｄＢ）……（
５）ＳＴＥＰ（Ｍｎ　）┤３．４×１０−３（ｄＢ）…
…（６）さて、このようにして順次出力変数Ｎを求め、
アタック時間が経過するまでステップ量ＳＴＥＰ（Ｍｎ
　）ずつ繰り返しブーストを行う。すなわち、ブースト
変化量Ｍｎ　が正のとき、すなわちブースト量が増加す
る方向に変化している場合には（ステップＳ１０９；Ｙ
）、Ｎがブースト係数Ｂｎ　に達しない限り（ステップ
Ｓ１１０；Ｎ）、この出力変数Ｎを出力Ｋｎ　として出
力して（ステップＳ１１１、ステップＳ１１２）、再び
ステップＳ１０８以降の処理を繰り返す。そして、Ｎが
ブースト係数Ｂｎ　を越えたとき（ステップＳ１１０；
Ｙ）、ブースト係数Ｂｎ　を出力Ｋｎ　として出力して
（ステップＳ１１３、ステップＳ１１４）、一連のブー
スト処理を終了する。

【００２４】一方、ブースト変化量Ｍｎ　が負のとき、
すなわちブースト量が減少する方向に変化している場合
（ステップＳ１０９；Ｎ）、Ｎの値が“０”以上である
限り（ステップＳ１１５；Ｎ）、この出力変数Ｎを出力
Ｋｎ　として出力し（ステップＳ１１１、ステップＳ１
１２）、再びステップＳ１０８以降の処理を繰り返す。 そして、Ｎが“０”以下となったとき（ステップＳ１１
５；Ｙ）、出力Ｋｎ　として“０”を出力して（ステッ
プＳ１１６、ステップＳ１１４）、一連のブースト処理
を終了する。

【００２５】以上の処理において、ブースト回路２２は
、ブースト制御部２４から出力Ｋｎ（ブースト乗数２６
）が出力されるごとに入力データをブースト処理して出
力する。

【００２６】図７は、アタック時間を２０ｍｓ、リカバ
リ時間を４０ｍｓとした場合のブースト量の時間変化を
表わしたものである。この図に示すように、アタックに
ついては、２０ｍｓの各期間にブースト量がステップ量
ＳＴＥＰ（Ｍｎ）ずつ順次リニアに増加し、また、リカ
バリについては、４０ｍｓの各期間にブースト量がステ
ップ量ＳＴＥＰ（Ｍｎ　）ずつ順次リニアに減少するこ
ととなる。これにより、入力データに対するブースト処
理が緩やかに行われ、出力が滑らかとなる。

【００２７】なお、本実施例では、５０Ｈｚ以上の入力
信号については一切ブースト処理を行わないこととした
が、例えば３ＫＨｚ体の信号について、入力レベルの如
何に係わらず一律３ｄＢのブーストを行うようにしても
よい。

【００２８】次に、図６と共に全域ブースト処理を行う
場合について説明する。

【００２９】全域ブースト処理 全域ブーストを行うには、図１におけるローパスフィル
タ２１を通さずに全周波数について入力レベル判定を行
う。この場合には、例えば切換スイッチを設け、これに
よりレベル判定の対象となる周波数を５０Ｈｚ以下に限
定するか否かの切り換えを行うようにすればよい。

【００３０】図６に示すように、この全域ブーストにお
いても基本的な処理の流れは低域ブーストの場合（図５
）と同様である。ただ、全域ブーストの場合には、ステ
ップＳ１０６で変数Ｎにセットする初期値を“１”とし
、また、減少方向のブーストを行う場合（ステップＳ１
０９；Ｎ）、Ｎの値がブースト係数Ｂｎ以下になるまで
、ステップ量ＳＴＥＰ（Ｍｎ　）ずつブースト処理が繰
り返し行う点で異なっている。ここで、変数Ｎの初期値
を低域ブースト時と異なり“１”とするのは、全域ブー
スト時には入力信号にブースト係数Ｂｎ　を乗じたもの
をそのまま出力するようになっており、入力信号との加
算は行わないからである。なお、この全域ブーストでは
、ステップＳ１０３のブースト量の決定は、図４に示す
ようなブースト量決定用テーブルを参照して行う。この
テーブルによれば、入力レベルが８段階に区分され、対
応するブースト量が抽出されることとなる。

【００３１】その他の処理は低域ブースト処理（図５）
と同様なので説明を省略する。

【００３２】以上のような全域ブーストを行うことによ
り、入力データの周波数に関わりなく、入力レベルに応
じた量のブーストが行われるため、周波数特性がフラッ
トとなる。

【００３３】なお、本実施例では、アタック時間及びリ
カバリ時間の一例を示したが、これらの例示に限るもの
ではなく、その他の値を採用することもできる。また、
これらの時間を低域ブースト処理時と全域ブースト処理
時とで異なるように設定することも可能である。

【００３４】もちろん、ＲＯＭ２５に格納する各種テー
ブルとしても図２〜図４に示したものに限られるもので
はなく、必要に応じ最適な区分をしたテーブルを設定す
ればよい。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
入力されたデジタル信号のレベルによりブースト量を決
定すると共に前回と今回のブースト量の変化量を求め、
この変化量に応じた微小ステップ量ずつ入力信号をブー
ストするという処理をデジタル的に行うことができる。 すなわち、従来アナログ的に行われていたブースト処理
をデジタル信号レベルで滑らかに行うことができる。そ
して、このようなデジタル処理においては、関係するパ
ラメータを適宜選択できるため、ブースト特性を可変に
することが容易となるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における信号処理回路及びそ
の周辺回路を示すブロック図である。

【図２】レベル判定用テーブルの一例を示す説明図であ
る。

【図３】低域ブースト用のブースト量決定用テーブルの
一例を示す説明図である。

【図４】全域ブースト用のブースト量決定用テーブルの
一例を示す説明図である。

【図５】図１の信号処理回路における低域ブースト時の
動作を説明するための流れ図である。

【図６】図１の信号処理回路における全域ブースト時の
動作を説明するための流れ図である。

【図７】ブーストされた出力信号の時間的変化の一例を
示す説明図である。

【符号の説明】

１３　　信号処理回路 ２１　　ローパスフィルタ ２２　　ブースト回路 ２３　　レベル判定部 ２４　　ブースト制御部 ２５　　ＲＯＭ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　入力されたデジタル信号のレベルを判
   定するレベル判定手段と、このレベル判定手段が判定し
   た結果に基づき、増幅量を決定する増幅量設定手段と、
   前回の増幅量と今回の増幅量との差を求める増幅変化量
   算出手段と、この増幅変化量算出手段により算出された
   増幅変化量を基に、１ステップ当たりの変化量を算出す
   るステップ量算出手段と、このステップ量算出手段によ
   り算出されたステップ量ずつ、前記入力されたデジタル
   信号を増幅する増幅手段とを具備することを特徴とする
   信号処理回路。