JPH0590899A - デイジタル音声信号の周波数応答に作用する回路装置 - Google Patents

デイジタル音声信号の周波数応答に作用する回路装置

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JPH0590899A
JPH0590899A JP4062414A JP6241492A JPH0590899A JP H0590899 A JPH0590899 A JP H0590899A JP 4062414 A JP4062414 A JP 4062414A JP 6241492 A JP6241492 A JP 6241492A JP H0590899 A JPH0590899 A JP H0590899A
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filter
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circuit
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output signal
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JP4062414A
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Ulrich Sauvagerd
ソーバガード ウルーリツヒ
Bernd Strassenburg
ストラツセンブルク ベルン
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Koninklijke Philips NV
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Philips Gloeilampenfabrieken NV
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  • Reduction Or Emphasis Of Bandwidth Of Signals (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 周波数および／または振幅に依存して、ディ
ジタル音声信号の周波数応答に作用するディジタル回路
装置に関する。 【構成】 回路装置の入力信号は可変フィルタ係数を有
する信号フィルタ（３）に印加され、同時にその出力信
号は回路装置への入力信号の付加の後で回路装置の周波
数応答に作用された出力信号を表し、かつ信号フィルタ
の係数は回路装置の入力信号を受信し、かつ制御フィル
タ（７）、整流器（８）、パルス形成器段（９）、対数
化手段（12）および係数を決定する回路（６）を具える
制御分枝の出力信号に基づいて選択される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】本発明は周波数および／または振幅に依存
して、ディジタル音声信号の周波数応答に作用（influe
nce ）するディジタル回路装置に関する。
【０００２】
【背景技術】このタイプの回路装置は音声搬送波が記録
されかつ引き続いて再生された後で生成される雑音を低
減するために使用された雑音低減システムで特に要求さ
れている。そのような既知のシステムは、例えばｄｂ
ｘ、ハイコムシステム（HIGHCOM system）および種々の
ドルビーシステムである。後者の雑音低減システムにお
いて、所定のフィルタ特性は、信号の周波数と振幅に応
じて、その開始点と音声信号のその効果の程度に関して
調整される。そのようなシステムは、一般に「移行帯域
システム（Sliding Band System ）」と規定されてい
る。
【０００３】例えば、信号の周波数および／または振幅
に依存して記録端で音声信号の上方周波数領域を上昇さ
せる符号器と、その逆に再生端で再び同じ周波数領域を
低下させる復号器がこれらの雑音低減システムに備えら
れている。
【０００４】上述のタイプのたいていの雑音低減システ
ムにアナログ回路装置のみが使用されていることが知ら
れてい。その理由は、これらの回路装置が一般にアナロ
グ音声信号のみに使用されているからである。しかし、
音声信号を再生するディジタル装置はこの数年商用的に
ますます利用可能となり、該装置はまた特にアナログ音
声信号でも再生できなければならない。それ故、雑音低
減システムに従って、周波数および／または振幅に依存
してディジタル音声信号の周波数応答に作用できるディ
ジタル的に動作する回路装置を備えることが所望されて
いる。
【０００５】
【発明の開示】本発明によると、この目的は、回路装置
の入力信号が可変フィルタ係数を有する信号フィルタに
印加され、同時にその出力信号が回路装置への入力信号
の付加の後で回路装置の周波数応答に作用された出力信
号を表し、かつ信号フィルタの係数が、回路装置の入力
信号を受信し、かつ制御フィルタ、整流器、パルス形成
器段（pulse shaper stage）、対数化手段（logarithma
tion means）および係数を決定する回路を具える制御分
枝の出力信号に基づいて選択され、上記の回路が信号フ
ィルタのフィルタ係数を供給することにより達成されて
いる。
【０００６】既知のアナログ回路装置に対して、本発明
による回路装置は再帰的（recursively ）に動作しな
い。というのは、これはディジタルシステムに問題をも
たらすからである。しかし、この回路装置は振幅動作に
関してのみならずパルス動作に関してもアナログシステ
ムの特性をシミュレートすることができなければならな
い。これに関連する基本問題は、所望の周波数および／
または振幅依存周波数応答特性が標準曲線として与えら
れないが、しかし所与のアナログ回路装置の基本特徴が
たいていの雑音低減システムに対して規定されることで
ある。これらの回路装置の動作は規定されないが、しか
しいわばそれらの構造から自動的に発出される。もしこ
れらのアナログ回路装置の動作がディジタル領域で疑似
シミュレート（quasi-simulate）されるなら、対応する
ディジタル回路装置は非常に柔軟（flexible）であるべ
きで、すなわち実質的に任意の振幅動作および／または
パルス動作を得ることが可能でなければならない。もし
所与の雑音低減システムの所与の特性をシミュレートす
べきなら、対応する周波数応答曲線と回路のダイナミッ
ク動作は実験的にのみ決定できる。
【０００７】本発明によるディジタル回路装置におい
て、これらの要件は可変フィルタ係数で動作する信号フ
ィルタが備えられることで適合される。回路装置の入力
信号の周波数および／または振幅に依存して、これらの
フィルタ係数は所望するように調整できる。このことは
スタティックな場合、すなわち、一定周波数と一定振幅
の入力信号が存在する場合に適用され、ならびにダイナ
ミックな場合、すなわち、入力信号の周波数および／ま
たは振幅が変化する場合にも適用される。
【０００８】信号フィルタの係数は回路装置の入力信号
が印加される制御分枝で選択される。この制御分枝は整
流器に先立つ制御フィルタを含んでいる。整流器の出力
信号は対数化手段に先行するパルス形成器段に到達す
る。対数化手段の出力信号に依存して、この係数は係数
を決定する回路で調整される。
【０００９】周波数応答の所望の作用と所望のダイナミ
ック動作に依存して、回路装置の個別の成分要素は異な
る構造を有している。
【００１０】例えば、そのフィルタ特性に関して、信号
フィルタは入力信号の周波数および／または振幅に依存
して所望の周波数応答が調整されるように適応されなけ
ればならない。制御分枝の制御フィルタは回路装置のス
タティック動作およびダイナミック動作の双方を規定す
る。このフィルタのフィルタ曲線は信号フィルタのフィ
ルタ係数が所望のごとく変化できるような態様で形成さ
れるべきである。パルス形成器はダイナミック動作を決
定する。これは制御フィルタからの信号の上昇時定数
（rise time constant）および／または減衰時定数（de
cay time constant）がパルス形成器に作用できること
で実現される。これらの時定数の選択は、回路装置の入
力信号の振幅および／または周波数跳躍（jump）の後で
フィルタ係数がどの最小時定数で新しい振幅あるいは新
しい周波数に調整されるかを決定する。これらの値は、
信号フィルタの所望の周波数応答と制御フィルタの特性
曲線が異なっているのと同様に、周波数応答の所望の作
用に依存しているから、これらの値の一般規則を示すこ
とは可能ではない。たいていの場合、成分要素とフィル
タ特性は実験的に選択すべきである。
【００１１】回路装置は周波数応答に作用する疑似恣意
特性（quasi-arbitrary characteristics ）を使用する
可能性を備えている。フィルタ特性とフィルタ係数、な
らびにパルス形成器段のみがこの目的に適応されなけれ
ばならない。この大きな可変性（variability）にもか
かわらず、回路装置は簡単な構造を有している。
【００１２】本発明の一実施例において、パルス形成器
は低域通過フィルタである上昇時間フィルタと減衰時間
フィルタを具え、かつ上昇時間フィルタが信号の上昇縁
部の最小時定数を規定し、減衰時間フィルタが信号の降
下縁部の最小時定数を規定するようにパルス形成器を通
して信号のパルス動作に作用する。
【００１３】上昇時間フィルタと減衰時間フィルタはパ
ルス形成器を通る信号の縁部の最小時定数を規定する。
上昇時間フィルタの時定数は信号の上昇縁部の傾斜を規
定する。減衰時間フィルタは降下縁部の時定数を規定す
る。回路装置のダイナミック動作はこれら２つのフィル
タにより作用される。回路装置の入力信号の周波数跳躍
および／または振幅跳躍の後で、信号フィルタの周波数
特性を新しい振幅および／または新しい周波数に直ちに
適応させることはしばしば望ましくない。この遷移はむ
しろ多重遅延で実現される。新しい周波数および／また
は新しい振幅が周波数応答に作用するよう調整されるこ
の遅延時間は上昇時間フィルタの時定数ならびに減衰時
間フィルタの時定数によって調整できる。
【００１４】本発明の別の実施例において、上昇時間フ
ィルタは、上記のフィルタに印加された信号の振幅に依
存して変化する時定数で動作し、かつこのフィルタは信
号のより大きな振幅に対してより小さい時定数で動作す
る。
【００１５】ディジタル回路装置が使用できる多くの雑
音低減回路において、ダイナミック動作の時定数は回路
装置の入力信号の振幅に依存して別々に選択すべきであ
る。この場合、上昇時間フィルタは信号の振幅に依存し
て変化する可変定数で動作することが有利である。
【００１６】別の実施例において、上昇時間フィルタは
伝達関数
【数６】 を有する１次ディジタルフィルタであり、ここでＴ＝１
／Ｆ、Ｆ＝ディジタル音声信号のサンプリング周波数、
ｅ0 ＝ｋ1 ＋フィルタの出力信号、ｆ1 ＝ｋ2 ＋フィル
タの反転出力信号である。
【００１７】一般に、上昇時間フィルタは１次ディジタ
ルフィルタとして設計すべきである。そのようなフィル
タは４つのフィルタ係数で動作する。しかし、２つの係
数は認識された使用（envisaged use）に十分であり、
従って係数ｅ0 とｆ1 のみが調整されるべきである。上
昇時間フィルタの特性を入力信号の振幅に適応するため
に、係数ｅ0 は一定値ｋ1 とフィルタの出力信号から構
成されている。係数ｆ 1 は一定値ｋ2 とフィルタの反転
出力信号から構成されている。このようにして、２つの
フィルタ係数ｅ0 とｆ1 は信号振幅に依存して変化す
る。
【００１８】本発明の別の実施例において、制御フィル
タは伝達関数
【数７】 を有する１次ディジタルフィルタとして設計された高域
通過フィルタであり、ここでＴ＝１／Ｆ、Ｆ＝ディジタ
ル音声信号のサンプリング周波数、かつフィルタ係数ｃ
0 ，ｃ1 ，ｄ1 は一定値を有している。
【００１９】フィルタ係数ｃ0 、ｃ1 およびｄ1 の大き
さは回路装置のスタティク動作ならびにダイナミック動
作を決定する。
【００２０】本発明の別の実施例において、信号フィル
タは以下の伝達関数
【数８】 を有する１次ディジタルフィルタであり、ここでＴ＝１
／Ｆ、Ｆ＝ディジタル音声信号のサンプリング周波数で
あり、同時にフィルタの係数ａ0 とｂ1 は可変であり、
かつ制御分枝の出力信号に依存して選択される。
【００２１】しかし、可変である２つの係数ａ0 とｂ1
はこの場合に十分である。これらのフィルタ係数は制御
分枝の出力信号に依存して選択される。これらの係数は
所望の周波数応答特性が（回路装置の入力信号に付加さ
れる）信号フィルタの出力信号によって実現できるよう
なやり方で選択されるべきである。これらの値の理論的
決定がまた極めて精巧であるから、実験によりそれらを
決定するのが最良である。
【００２２】本発明の別の実施例において、係数を決定
する回路は、対数化手段の出力信号により制御される読
み取り専用メモリを具え、同時に信号フィルタに要求さ
れたフィルタ係数の100 個の値が上記の読み取り専用メ
モリに蓄積されている。
【００２３】所要のフィルタ係数は対数化手段の出力信
号に依存してそれらが読み取られる読み取り専用メモリ
に簡単な態様で蓄積できる。２つのフィルタ係数に対し
て100 個の値を蓄積することで一般に十分である。この
ように、少なくとも100 個の異なる周波数応答曲線がこ
のようにして得られる。異なる周波数応答曲線のこの移
行（gradation ）は一般にもはや可聴ではなく、かつ、
たいていの雑音低減システムで十分であることが見いだ
されている。
【００２４】本発明の別の実施例において、係数を決定
する回路は、所定の数式によって、対数化手段の出力信
号に依存して信号フィルタに要求されたフィルタ係数を
計算する。
【００２５】読み取り専用メモリの使用の代わりに、フ
ィルタ係数は係数を決定する回路で有利に計算できる。
フィルタ係数が計算できる数式がこの目的に使用される
べきである。読み取り専用メモリを使用する実施例と比
較して、もし非常に多くのフィルタ係数が要求されるよ
うに全体の回路装置が良好な歪み態様を有すべきなら、
この実施例を備えることは特に有利である。
【００２６】２つのフィルタ係数のみを持つ前述の信号
フィルタに対して、フィルタ係数ａ 0 とｂ1 は以下の式
【数９】 ａ0 ＝Ｌ1 ・ｆ（ｚ）＋Ｌ2 ｂ1 ＝Ｌ3 ・ｆ（ｚ）＋Ｌ4 により計算できることが有利であり、ここでｆ（ｚ）は
対数化手段の出力信号であり、かつＬ1 からＬ4 は所定
の一定値を有している。
【００２７】ディジタル信号プロセッサにより制御でき
るのが有利な本発明による回路装置はアナログ雑音低減
回路の特性に従って周波数応答に作用するために特に使
用できる。そのような回路の一例はドルビーＢシステム
である。例えば、アナログドルビーＢ回路の特性に従っ
て復号するために、信号フィルタを１次低域通過フィル
タとして実現することで十分である。
【００２８】例えばドルビーＢシステムのようなある雑
音低減システムにおいて、所与の振幅値が超過される場
合に符号器端で信号は制限される。この制限は再生端、
すなわち復号器端で再び無効にされるべきである。従っ
て本発明の別の実施例は、回路装置への入力信号の付加
に先立って、所定の振幅値以下に降下する場合に値１に
より信号が乗算され、かつ所定の振幅値を越える場合に
１より僅かに大きい値により乗算される乗算器に信号フ
ィルタの出力信号が印加され、かつディジタル信号の符
号化処理の制限機能が所定の振幅値の超過に応じて活性
化されることを特徴としている。
【００２９】本発明の別の実施例によると、例えばアナ
ログドルビーＣ回路による周波数応答特性を発生するさ
らに複雑な雑音低減システムに対してこの回路装置もま
た使用できる。一方では、互いに独立に動作する２つの
回路装置が順次配設されることが可能である。他方で
は、信号フィルタと制御フィルタが２次ディジタルフィ
ルタとして実現することが可能であり、それは本発明に
よる１つの回路装置で十分である。
【００３０】本発明の一実施例を添付図面を参照して詳
細に説明する。
【００３１】
【実施例】図１のブロック線図に示されたディジタル回
路装置はドルビーＢシステムに従う周波数応答特性を発
生する復号器として形成されている。このために、回路
装置は例えばアナログ領域からディジタル領域に変換さ
れた音声信号であってよいディジタル音声信号ｘ（ｎ）
を受信する。
【００３２】この信号は回路装置内で加算器２の第１入
力１と信号フィルタ３に印加される。信号フィルタ３の
出力信号はその入力信号が加算器２の第２入力５に印加
されている乗算器４に印加される。図面でｙ（ｎ）によ
り示されている加算器２の出力信号は回路装置の復号さ
れた出力信号を表している。
【００３３】このようにディジタル信号は、作用されな
い主分枝（main branch ）と、信号フィルタ３と乗算器
４を通して信号が通過する副分枝（sub-branch）とを通
過する。主分枝と副分枝の信号は加算され、かつ回路装
置の出力信号ｙ（ｎ）を構成する。
【００３４】信号フィルタ３はその周波数と振幅に依存
して、信号ｘ（ｎ）の周波数応答を所望の態様で作用す
るのに使用される。所望のように周波数応答に作用する
可変フィルタ係数を有する１次低域通過フィルタが使用
される。信号フィルタ３のフィルタ係数は係数を決定す
る回路６からこのフィルタに印加される。この係数決定
回路６は今後詳細に説明する予定の制御分枝の出力信号
により制御される。
【００３５】その入力が回路装置ｘ（ｎ）の入力信号を
受信する制御分枝は一定フィルタ係数で動作する１次デ
ィジタルフィルタである制御フィルタ７を含んでいる。
このフィルタの特性は回路装置のスタティック動作なら
びにダイナミック動作に作用する。もし図面に示された
実例のように、回路装置がドルビーＢシステム用復号器
として動作すべきなら、このフィルタは高域通過フィル
タとして実現されるべきである。
【００３６】図面ではｓ（ｎ）により示された制御フィ
ルタ７の出力信号は図面のスイッチ８として示された整
流器に印加され、それは信号値をｓ（ｎ）＜０に抑制す
る。このように整流されかつ図面でｓ′（ｎ）により示
された信号は引き続いてパルス形成器段９に印加され
る。このパルス形成器段９において、この段に印加され
た信号ｓ′（ｎ）の上昇時間と減衰時間は所与の時定数
である。このために、上昇時間フィルタ10がパルス形成
器段９内に配設され、このフィルタはそこに印加された
信号の上昇縁部の最小時定数を決定する。上昇時間フィ
ルタ10はそのフィルタ係数がその出力信号ｗ（ｎ）に依
存して選択される可変フィルタである。
【００３７】パルス形成器段９内の上昇時間フィルタ10
は固定時定数、すなわち所定の固定フィルタ係数で動作
する減衰時間フィルタ11に先行する。このフィルタはそ
こに印加された信号ｗ（ｎ）の降下縁部の最小時定数を
決定する。その信号が図面でｚ（ｎ）により示されてい
る減衰時間フィルタ11の出力信号はパルス形成器段９の
出力信号を表し、かつ引き続いてこの信号が対数化され
る対数化手段12に印加される。式ｆ（ｚ）＝Ａ＋Ｂｚ
1/3 ＋Ｃｚ2/3 ＋Ｄｚ（ここでＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄは定数で
ある）に従ってパルス形成器段９の出力信号ｚから出力
信号ｆ（ｎ）を計算する修正対数化手段12であることが
好ましい。対数化手段12の出力信号は、係数を決定する
回路６に印加され、かつ読み取り専用メモリ内の信号フ
ィルタ３のフィルタ係数の所望の選択をトリガーする一
種のベクトルを表している。
【００３８】図１に示された回路装置の動作は周波数応
答に所望の態様で作用するよう任意に調整できる。信号
フィルタ３とそこに印加された可変フィルタ係数は周波
数応答に作用する所望の特性が回路装置の入力信号によ
り加算器２に付加された後で使用できるようなやり方で
実現できることは明らかである。係数を決定するの回路
６のフィルタ係数の選択は制御分枝により実現される。
この制御分枝において、制御フィルタ７は回路装置のス
タティック動作とダイナミック動作の双方に作用する。
スタティック動作に関して、パルス形成器段９は疑似非
動作（quasi-inoperative ）である。もし一定の周波数
と振幅の入力信号ｘ（ｎ）が与えられるなら、所与の係
数ペアーは、係数決定回路６のその出力信号の対数化の
後で信号フィルタと非動作パルス形成器段９を介して選
択され、かつ信号フィルタ３は所望されるように周波数
応答に作用するために調整される。
【００３９】もし入力における信号がその周波数および
／または振幅を変化するなら、信号フィルタ３は新しい
周波数応答に調整されなければならない。しかし調整す
べきこの新しい周波数応答への遷移はステップなしでは
実現されず、所与のダイナミック動作で実現される。ア
ナログ雑音低減システムのこのダイナミック動作はこの
明細書では明示的に行われていない。ダイナミック動作
はむしろ実際に所与のダイナミック動作を有する所与の
アナログ回路構造の結果である。本発明による回路装置
の実現に対して、これらのアナログ装置のダイナミック
動作のみがディジタル回路装置により測定できかつシミ
ュレートできる。それ故、ディジタル回路装置は実験に
より実現される。このダイナミック動作は上昇時間フィ
ルタ、減衰時間フィルタ、および新しい係数を選択する
フィルタならびに制御フィルタの周波数応答により決定
された最小時定数によって決定される。
【００４０】図１による装置において、信号ｘ（ｎ）の
変化は信号フィルタ７の新しい出力信号ｓ（ｎ）を発生
しよう。しかし、これはフィルタ係数の対応する直接の
変化とはならない。というのは、信号ｓ（ｎ）と信号
ｓ′（ｎ）の変化は、対数化手段12で引き続いて対数化
される信号がゆっくりと新しい公称値を取るパルス形成
器段９の所与の時定数であるからである。このように、
新しい入力信号ｘ（ｎ）の新しい統計値は、フィルタ係
数の異なる中間値の選択の後、および遷移期間の後で係
数決定回路６でまた調整される。入力信号の大なり小な
りの振幅あるいは周波数に対する遷移の期間はパルス形
成器段９の上昇時間フィルタ10と減衰時間フィルタ11の
時定数により決定される。
【００４１】多くの雑音低減システムにおいて、信号は
振幅に依存して制限される。例えば、ドルビーＢシステ
ムにおいて、信号は符号器端において、すなわち記録端
において所与の振幅あるいは周波数で制限されなくては
ならない。再生端で復号器のこの制限を無効にするため
に、図１の装置はパルス形成器段９の出力信号が印加さ
れる乗算器４を含んでいる。この乗算器４は通常ファク
タ１でそれを通過する信号と、作用されないままの信号
を乗算する。回路装置が（信号が符号器端で制限される
と結論できる）振幅および／または周波数を有する信号
を受信する場合に、乗算器４を通過する信号は１より大
きいファクタにより作用され、従って符号器端における
制限はそれにより無効にされる。乗算器４が回路装置の
基本機能に必要とされず、かつ無しで済ませることは明
らかである。
【００４２】図２は図１の回路装置の主分枝と副分枝を
詳細に示している。信号フィルタ３の構造が特に詳細に
示されている。１次ディジタル低域通過フィルタである
信号フィルタ３は、乗算器22のフィルタ係数ａ0 が印加
された回路装置の入力信号を受信する加算器21と、乗算
器23でフィルタ係数ａ1 ＝−ａ0 が印加されかつ遅延部
材25で１クロック期間だけ遅延された回路装置の入力信
号、ならびに乗算器24でフィルタ係数ｂ1 が印加されか
つ１クロック期間だけ遅延された加算器21の出力信号ｕ
（ｎ）を具えている。
【００４３】この信号フィルタはドルビーＢシステムの
復号器周波数応答を発生するよう伝達関数
【数１０】 を有し、乗算器22と23のフィルタ係数ａ0 とａ1 は符号
を除いて等しく選ぶことができる。このように、フィル
タ係数ａ0 とｂ1 のみがこのフィルタに印加されるべき
である。これらのフィルタ係数は図１による装置の対数
化手段の出力信号に依存して係数決定回路６で選択され
る。
【００４４】加算器21、従って信号フィルタ３の出力信
号ｕ（ｎ）はそれが乗算器４を通過し、かつ引き続いて
加算器２の回路装置の入力信号ｘ（ｎ）に加算された後
で回路装置の出力に印加され、かつ出力信号を表し、そ
れ故、回路装置の復号されたディジタル音声信号ｙ
（ｎ）を表している。
【００４５】図３は図１の装置の制御フィルタ７を詳細
に示している。ディジタル音声信号ｘ（ｎ）はフィルタ
の入力に印加される。図３に示された信号フィルタは高
域通過フィルタとして実現された１次ディジタルフィル
タである。そのような高域通過特性はドルビーＢシステ
ムの周波数応答特性により復号するために必要とされて
いる。
【００４６】図３に示された信号フィルタは乗算器32の
フィルタ係数ｃ0 が乗算された後で入力信号ｘ（ｎ）を
受信する加算器31を含んでいる。この入力信号ｘ（ｎ）
は１サンプリングクロック期間だけ遅延部材33でさらに
遅延され、引き続いて乗算器34でフィルタ係数ｃ1が印
加される。乗算器34の出力信号は加算器31の別の入力に
印加される。加算器31の出力信号は、信号が１サンプリ
ングクロック期間だけ遅延される遅延部材34′と、遅延
部材34′の出力信号にフィルタ係数ｄ1 が印加される引
き続く乗算器35を介して加算器31の入力にフィードバッ
クされる。
【００４７】加算器31の出力信号は図面のｓ（ｎ）によ
り示されている信号フィルタの出力信号を同時に構成し
ている。このフィルタは伝達関数
【数１１】 を有している。フィルタ係数ｃ0 ，ｃ1 ，ｄ1 は一定値
を有し、かつ図１による全回路装置が所望のスタティッ
ク動作とダイナミック動作を有するように実現されてい
る。
【００４８】図４は図１のパルス形成器段９を詳細に示
している。図４は特に上昇時間フィルタ10と減衰時間フ
ィルタ11を詳細に示している。制御フィルタの整流され
た出力信号ｓ′（ｎ）は図４に示されたパルス形成器の
入力に印加される。この信号はフィルタ係数ｅ0 がこの
信号に印加される乗算器41を介して加算器42の入力で受
信される。遅延部材43で１サンプリングクロック期間だ
け遅延され、引き続いて乗算器44のフィルタ係数ｅ0 が
印加される入力信号ｓ′（ｎ）は加算器42の別の入力に
印加される。加算器42の出力信号は１サンプリングクロ
ック期間だけ遅延される遅延部材45を介して、かつフィ
ルタ係数ｆ1 がこの信号に印加される引き続く乗算器46
を介して加算器42の別の入力にフィードバックされる。
図４でｗ（ｎ）によって示された加算器42の出力信号も
また上昇時間フィルタの出力信号を表している。
【００４９】そのフィルタ係数ｅ0 とｆ1 に関して、上
昇時間フィルタは可変である。事実、これらのフィルタ
係数ｅ0 とｆ1 は出力信号ｗ（ｎ）の振幅に依存してい
る。このために、信号ｗ（ｎ）は固定値ｋ1 が加算され
る加算器49に印加される。加算器49の出力信号は今や乗
算器41と44のフィルタ係数ｅ0 を表している。
【００５０】フィルタ係数ｆ1 を得るために、出力信号
ｗ（ｎ）は乗算器47で反転され、すなわちそれは−１な
る値により乗算され、引き続いて加算器48で固定値ｋ2
が加算される。加算器48の出力信号は乗算器46のフィル
タ係数ｆ1 を構成する。
【００５１】フィルタ係数ｅ0 とｆ1 を発生するこのモ
ードは、その出力信号ｗ（ｎ）に依存してフィルタのフ
ィルタ特性が変化する結果となる。上昇時間フィルタが
このフィルタに印加された信号ｓ′（ｎ）の上昇縁部の
最小時定数を決定するから、図１による全回路装置のダ
イナミック動作はフィルタ係数ｅ0 とｆ1 の選択により
決定できる。この動作が例えばドルビーＢ回路のように
振幅に依存すべきであるから、フィルタ係数ｅ0 とｆ1
はフィルタ出力信号ｗ（ｎ）に依存して選択される。上
昇時間フィルタのフィルタ係数ｅ0 とｆ1 の値は、ディ
ジタル音声信号の小さい振幅から大きな振幅への遷移の
場合、あるいは音声信号の低い周波数から高い周波数へ
の遷移の場合に回路装置のダイナミック動作を決定す
る。
【００５２】図４は図１の装置の減衰時間フィルタ11を
詳細に示している。これは一定フィルタ係数ｇ0 で動作
する１次フィルタである。
【００５３】スイッチ51は、上昇時間フィルタの出力信
号ｗ（ｎ）を減衰時間フィルタ出力にスイッチするか、
あるいは信号が１サンプリングクロック期間だけ遅延さ
れる遅延部材52を介して、かつ乗算器を通過する信号に
フィルタ係数ｇ0 を印加する引き続く乗算器53を介し
て、図面にｚ（ｎ）によって示された減衰時間フィルタ
の出力信号を印加するかのいずれかでスイッチする図１
のフィルタを表している。スイッチ51は信号ｚ（ｎ）の
値と比較した信号ｗ（ｎ）の値に依存して選択される。
信号ｗ（ｎ）が信号ｚ（ｎ）より小さい値を有する場合
に、出力信号ｚ（ｎ）は遅延部材52と乗算器53を介して
出力にフィードバックされる。他の期間で、信号ｗ
（ｎ）は減衰時間フィルタ11の出力に出力信号ｚ（ｎ）
として直接印加される。
【００５４】減衰時間フィルタの出力信号ｚ（ｎ）は同
時に図１のパルス形成器段９の出力信号を表している。
【００５５】減衰時間フィルタのフィルタ係数ｇ0 の選
択は図１の回路装置の減衰動作を決定し、すなわちディ
ジタル音声信号の大きな振幅から小さい振幅への遷移、
あるいはディジタル音声信号の高い周波数から低い周波
数への遷移における動作を決定する。
【００５６】ディジタル１次フィルタはＩフィルタから
直接記述される。しかし、再帰フィルタが一般に使用さ
れているから、これらのフィルタは何らの安定度問題が
生起しないディジタル波フィルタとして有利に実現され
る。これは特に非線形条件の下の安定動作に適用され
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は周波数および／または振幅に依存して、
ディジタル音声信号の周波数応答に作用するドルビーＢ
復号器として動作するディジタル回路装置のブロック線
図である。
【図２】図２は図１の回路装置の信号フィルタを詳細に
示している。
【図３】図３は図１の回路装置の制御フィルタを詳細に
示している。
【図４】図４は図１の回路装置のパルス形成器段を詳細
に示している。
【符号の説明】
１ 第１入力 ２ 加算器 ３ 信号フィルタ ４ 乗算器 ５ 第２入力 ６ 係数決定回路 ７ 制御フィルタ ８ スイッチ ９ パルス形成器段 10 上昇時間フィルタ 11 減衰時間フィルタ 12 対数化手段 21 加算器 22 乗算器 23 乗算器 24 乗算器 25 遅延部材 26 遅延部材 31 加算器 32 乗算器 33 遅延部材 34 乗算器 34′ 遅延部材 35 乗算器 41 乗算器 42 加算器 43 遅延部材 44 乗算器 45 遅延部材 46 乗算器 47 乗算器 48 加算器 51 スイッチ 52 遅延部材 53 乗算器

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 周波数および／または振幅に依存して、
    ディジタル音声信号の周波数応答に作用するディジタル
    回路装置において、 該回路装置の入力信号が可変フィルタ係数を有する信号
    フィルタ（３）に印加され、同時にその出力信号が回路
    装置への入力信号の付加の後で回路装置の周波数応答に
    作用された出力信号を表し、かつ該信号フィルタの係数
    が、回路装置の入力信号を受信し、かつ制御フィルタ
    （７）、整流器（８）、パルス形成器段（９）、対数化
    手段（12）および係数を決定する回路（６）を具える制
    御分枝の出力信号に基づいて選択され、上記の回路が信
    号フィルタ（３）のフィルタ係数を供給すること、 を特徴とするディジタル回路装置。
  2. 【請求項２】 パルス形成器（９）が、低域通過フィル
    タである上昇時間フィルタ（10）と減衰時間フィルタ
    （11）を具え、かつ上昇時間フィルタ（10）が信号の上
    昇縁部の最小時定数を規定し、減衰時間フィルタ（11）
    が信号の降下縁部の最小時定数を規定するようにパルス
    形成器（９）を通して信号のパルス動作に作用すること
    を特徴とする請求項１に記載の回路装置。
  3. 【請求項３】 上昇時間フィルタ（10）が、上記のフィ
    ルタに印加された信号の振幅に依存して変化する時定数
    で動作し、かつフィルタ（10）が信号のより大きな振幅
    に対してより小さい時定数で動作することを特徴とする
    請求項２に記載の回路装置。
  4. 【請求項４】 上昇時間フィルタ（10）が伝達関数 【数１】 を有する１次ディジタルフィルタであり、ここでＴ＝１
    ／Ｆ、Ｆ＝ディジタル音声信号のサンプリング周波数、
    ｅ0 ＝ｋ1 ＋フィルタ（10）の出力信号、ｆ1 ＝ｋ2 ＋
    フィルタ（10）の反転出力信号であること、を特徴とす
    る請求項２あるいは３に記載の回路装置。
  5. 【請求項５】 制御フィルタ（７）が高域通過フィルタ
    であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つ
    に記載の回路装置。
  6. 【請求項６】 制御フィルタ（７）が伝達関数 【数２】 を有する１次ディジタルフィルタであり、ここでＴ＝１
    ／Ｆ、Ｆ＝ディジタル音声信号のサンプリング周波数、
    かつフィルタ係数ｃ0 ，ｃ1 ，ｄ1 が一定値を有するこ
    と、 を特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の回
    路装置。
  7. 【請求項７】 信号フィルタ（３）が以下の伝達関数 【数３】 を有する１次ディジタルフィルタであり、ここでＴ＝１
    ／Ｆ、Ｆ＝ディジタル音声信号のサンプリング周波数で
    あり、かつフィルタ（３）の係数ａ0 とｂ1 が可変であ
    り、かつ対数化手段（12）の出力信号に依存して選択さ
    れること、 を特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の回
    路装置。
  8. 【請求項８】 係数を決定する回路（６）が、対数化手
    段（12）の出力信号により制御される読み取り専用メモ
    リを具え、かつ信号フィルタ（３）に要求されたフィル
    タ係数の100 個の値が上記の読み取り専用メモリに蓄積
    されること、 を特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の回
    路装置。
  9. 【請求項９】 係数を決定する回路（６）が、所定の数
    式により対数化手段（12）の出力信号に依存して信号フ
    ィルタ（３）に要求されたフィルタ係数を計算すること
    を特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の回
    路装置。
  10. 【請求項１０】 フィルタ係数ａ0 とｂ1 が以下の式 【数４】 ａ0 ＝Ｌ1 ・ｆ（ｚ）＋Ｌ2 ｂ1 ＝Ｌ3 ・ｆ（ｚ）＋Ｌ4 により計算され、ここでｆ（ｚ）は対数化手段（12）の
    出力信号であり、かつＬ1 からＬ4 が所定の一定値を有
    することを特徴とする請求項７あるいは９に記載の回路
    装置。
  11. 【請求項１１】 対数化手段が修正対数化を実行し、か
    つ式 【数５】ｆ（ｚ）＝Ａ＋Ｂｚ1/3 ＋Ｃｚ2/3 ＋Ｄｚ に従って出力信号ｆ（ｚ）をその入力信号ｚから計算
    し、ここでＡ，Ｂ，ＣおよびＤが一定値を有することを
    特徴とする請求項１から１０のいずれか１つに記載の回
    路装置。
  12. 【請求項１２】 回路装置がディジタル信号プロセッサ
    により制御されることを特徴とする請求項１から１１の
    いずれか１つに記載の回路装置。
  13. 【請求項１３】 周波数応答に作用する回路装置がアナ
    ログドルビーＢ回路の特性に従って使用されることを特
    徴とする請求項１から１２のいずれか１つに記載の回路
    装置。
  14. 【請求項１４】 復号用の回路装置がアナログドルビー
    Ｂ回路の特性に従って使用され、かつ信号フィルタ
    （３）が１次低域通過フィルタであることを特徴とする
    請求項１３に記載の回路装置。
  15. 【請求項１５】 回路装置への入力信号の付加に先立っ
    て、所定の振幅値以下に降下する場合に値１により信号
    が乗算され、かつ所定の振幅値を越える場合に１より僅
    かに大きい値により乗算される乗算器に信号フィルタ
    （３）の出力信号が印加され、かつディジタル信号の符
    号化処理の制限機能が所定の振幅値の超過に応じて活性
    化されること、 を特徴とする請求項１から１４のいずれか１つに記載の
    回路装置。
  16. 【請求項１６】 周波数応答に作用するディジタル回路
    装置がアナログドルビーＣ回路の特性に従って使用さ
    れ、かつ互いに独立に動作する２つの回路装置が順次配
    設されることを特徴とする請求項１から１５のいずれか
    １つに記載の回路装置。
  17. 【請求項１７】 周波数応答に作用する回路装置がアナ
    ログドルビーＣ回路の特性に従って使用され、かつ信号
    フィルタ（３）と制御フィルタ（７）が２次ディジタル
    フィルタであることを特徴とする請求項１から１６のい
    ずれか１つに記載の回路装置。
JP4062414A 1991-03-21 1992-03-18 デイジタル音声信号の周波数応答に作用する回路装置 Pending JPH0590899A (ja)

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DE41092112 1991-03-21
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