JPH0621813A - 変換装置の特性評価方法及び特性評価装置 - Google Patents

変換装置の特性評価方法及び特性評価装置

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JPH0621813A
JPH0621813A JP4173997A JP17399792A JPH0621813A JP H0621813 A JPH0621813 A JP H0621813A JP 4173997 A JP4173997 A JP 4173997A JP 17399792 A JP17399792 A JP 17399792A JP H0621813 A JPH0621813 A JP H0621813A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 人間の聴感に照らして意味のある、音声及び
音響信号の変換装置の信号対雑音比特性の評価方法を提
供する。 【構成】 被測定システムへの入力信号として、サイン
波又はサイン波に準じる入力信号を与え、被測定物の出
力を臨界帯域幅の帯域通過フイルタでフイルタリング
し、その出力信号のレベルを得ることにより、人間の聴
感にあった客観的な評価値を得る評価方法である。また
入力信号についてノイズシエイピングされたサイン波を
用いることにより、被測定システムの語長が被測定シス
テムの狭帯域雑音特性を測定するに不充分な事を回避す
ることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ディジタルオーディオ
機器に関し、特に、D/A変換回路の精度の測定方法及び
測定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】本件出願人は、先に、コンパクトディス
クのようなオーディオ機器の音質を向上させる技術とし
て、等ラウドネス特性やマスキング特性に合うように量
子化雑音のスペクトルを変更することにより聴感上の雑
音レベルを低減させるいわゆるスーパービットマッピン
グ(Super Bit Mapping)技術を、例えば特開昭59-223032
号公報、特開平01-233823号公報、特開平01-233824号、
特開平02-131611号公報の各明細書及び図面等において
提案している。
【0003】この技術は、量子化を行なう段階で量子化
雑音を検出し、エラーフィードバックによる量子化雑音
のフィルターリングを等ラウドネス及びマスキング特性
にあわしたスペクトルで行なう。この技術をコンパクト
ディスクに適用することにより、44.1kHzでサンプリン
グされた各サンプルが16ビットで量子化されているにも
かかわらず、狭帯域の量子化雑音レベルが、16ビット語
長であってノイズシェイピングせずに量子化された場合
の量子化雑音レベルを越える周波数帯域を作ることがで
きる。
【0004】つまり聴覚的に量子化雑音の検知が特にさ
れやすい周波数帯域の狭帯域での量子化雑音レベルを低
下させることにより全体的な音質向上が実現できるので
ある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、コンパクト
ディスクプレーヤーの性能を計ろうとするとき、たとえ
D/Aを含む再生系の精度が16ビットを越えていても、コ
ンパクトディスクに記録されている測定信号の量子化雑
音レベルがD/Aを含む再生系の精度にまで達することが
出来ず、実際にコンパクトディスクからの信号によって
16ビット以上の性能を測定することが出来なかった。
【0006】また、このような測定を行なうに当たって
は、単に客観的であるのみならず、聴覚的にも意味のあ
る量子化雑音レベルの測定を行なうことが理想的であ
る。
【0007】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであり、人間の聴覚に照らして意味のある、音声
及び音響信号変換装置の信号対雑音比特性の評価手法を
提供するものであり、叉ディジタル記録叉は伝送メディ
アの語長の制限による、D/Aなどの変換器の信号対雑音
比特性の評価の困難さを解決する評価方法及び装置を提
供するものである。この一例としては16ビットを語長と
するコンパクトディスク及びコンパクトディスクプレー
ヤーにおいてコンパクトディスクからの測定用信号を用
いて、コンパクトディスクプレーヤーのホワイトな16ビ
ット量子化雑音レベルを越える量子化雑音レベル特性を
測定する評価方法及び装置を与えることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係る評価方法及
び装置は、被測定システムへの入力信号としてサイン波
もしくはそれに準ずる入力波形を与え、被測定物の出力
を臨界帯域幅の帯域通過フィルターでフィルタリングし
て、その出力信号の大きさを得ることで、主観的な雑音
の大きさに見合った客観的な評価値を得る。また帯域阻
止特性を与えるノイズシェイピングされたサイン波もし
くはそれに準ずるディジタル信号を被測定システムに入
力する事により、被測定システムの語長が被測定システ
ムの狭帯域雑音特性を測定するに不十分な事を回避する
事が可能となる。この場合出力信号のための帯域通過フ
ィルターの通過帯域幅を入力信号のノイズシェイピング
のための阻止帯域幅よりも狭くすることは、マスキング
に関わらない不要な量子化雑音の影響を除くうえで好都
合である。この帯域通過フィルターの帯域幅はシステム
が音声もしくは音響信号を扱う場合には臨界帯域幅とす
る事が聴覚的に望ましいことである。また前記阻止帯域
幅はシステムが広帯域の音響信号を扱う場合には、概略
5Hzから15kHzまでの帯域とすることが、ハードウエア規
模及び性能のバランスから見て有効な一例である。ま
た、前記サイン波もしくはそれに準ずる入力波形信号の
振幅を時間と共に単調に増加もしくは減少せしめて、異
なった信号レベルに対する複数の出力値を連続して得る
ことは評価の時間的効率を高めるうえで有効である。ま
たCDプレーヤーの狭帯域量子化雑音特性を計る場合、前
記帯域阻止特性を与えるノイズシェイピングされたサイ
ン波もしくはそれに準ずるディジタル信号はコンパクト
ディスクに記録されており、D/A変換回路を有するコン
パクトディスクプレーヤーの出力を臨界帯域幅でフィル
タリングして、その出力信号の大きさを得ることにより
上述の課題を解決する。
【0009】
【作用】臨界帯域幅の帯域通過フイルターを使うこと
で、音声及び音響信号変換装置の入力サイン波形の出力
分と出力雑音分を聴覚的に意味のある特性量で評価でき
る。叉狭帯域ごとの雑音特性を、語長で決まるホワイト
量子化雑音レベルを越える低レベルにまで渡って測定す
ることができる。また、精度が高いにもかかわらず、語
長が短く制限されているD/Aの雑音出力特性をその精度
限界まで測定することができる。また入力波形信号の振
幅を時間と共に単調に増加もしくは減少することによ
り、連続的な測定を可能とし、短時間での測定が可能と
なる。コンパクトディスクに記録されたディジタルサン
プルが16ビットの語長の分解能しかないにもかかわら
ず、16ビットを越える変換精度を有するD/A変換器の出
力雑音特性をその精度限界まで測定することができる。
叉同時にこの測定は実際のCDの再生実働条件でCDプレー
ヤーの再生性能を測定することができる。
【0010】
【実施例】先ず図1は、本発明に係る装置の一実施例の
概略構成を示すブロック回路図である。この図1の装置
は、被測定装置の雑音出力レベルを聴覚に則って測定す
ることができる。
【0011】以下、図1の具体的な構成について詳細に
説明する。図1に示す装置のサイン波信号発生回路10
1は、測定に使用する音声オーディオ帯域のサイン波を
発生する。サイン波信号発生回路101の出力は、被測
定システム102に与えられる。被測定システム102
の出力は、臨界帯域幅の帯域通過特性を有しており、通
過帯域以外の帯域の雑音成分を減少させる臨界帯域幅フ
ィルタ−103に供給される。臨界帯域幅は、表1の様
な周波数が高くなるほど広くなる非一様な周波数幅を持
っている。雑音の大きさ及び雑音による他の信号のマス
キングは、この臨界帯域が関係している。まずある中心
周波数付近の雑音の大きさは、その中心周波数の臨界帯
域内の雑音の強さと、等ラウドネス特性から概略求める
ことができる。図6は等ラウドネス特性の概略を示して
いる。概略4kHzが最も耳の感度の高い周波数であ
り、これよりも高くても低くても耳の感度は低下する。
これから雑音の大きさを得るには、まず臨界帯域での狭
帯域雑音の強さを計算し、この強さのサイン波信号があ
るものとして、等ラウドネス特性を当て嵌めてその狭帯
域雑音の大きさを得ることができる。次に雑音による他
の信号のマスキングは、その信号の周波数を中心周波数
とする臨界帯域内の雑音のみがマスキングに関与し、そ
の他の臨界帯域の雑音はマスキングに関与しない。図7
は狭帯域雑音によるマスキングと臨界帯域の関係を示す
図である。どの周波数帯域であっても、マスクされる信
号すなわマスキーをマスクする雑音はマスキーを含む臨
界帯域内の狭帯域雑音のみであるから、それ以外の帯域
の雑音は、マスキーの聞こえ方には影響を及ぼさない。
このことから非測定物からの発生雑音レベルの評価を聴
覚的観点から行なうには、臨界帯域幅の帯域通過フィル
ターで、それ以外の帯域の雑音を除外することにより、
その臨界帯域のいわば狭帯域雑音特性を与えることが望
ましい。この測定方法によれば、その臨界帯域ではどの
程度の小ささの信号までが非測定物から発生する雑音に
よりマスクされることなく聞くことができるかを知るこ
とができる。図2は、非測定ディジタルシステムが持つ
語長が、たとえ短くても、非測定システムのD/A変換の
相対精度が高い場合入力信号にノイズシェ−パ−を適用
することで分解能を上回る狭帯域雑音特性を測定するこ
とができる原理を示している。ノイズシェ−パ−を実現
する手法の1例としてのエラーフィードバック回路のブ
ロックダイアグラムを図8に示す。以下図8に沿ってノ
イズシェ−パ−の動作を説明すると、時間信号入力端子
801に入力された信号は、加算回路802に供給さ
れ、帰還フィルター805の出力信号との差をとられ
る。加算回路802の出力は量子化器803及び第2の
加算回路806に供給される。量子化器では入力信号語
長よりも少ない語長で出力されることで少ない情報量で
信号を伝送記録等を行なおうとするものである。量子化
器803の出力はノイズシェイパーの出力端子及び第2
の加算器に供給される。第2の加算器805は量子化器
803の入力及び出力の信号の差を得るものであり、出
力として量子化誤差が抽出される。第2の加算器の出力
は帰還フィルター806に供給される。帰還フィルター
805について図9にて説明する。帰還フィルター入力
901に供給された信号は、遅延素子902、903、
904、905の直列回路中を順次シフトしてゆく。各
遅延素子のノドからは、乗算素子906、907、90
8、909が接続されており、フィルター係数との積が
とられる。これらの乗算素子の出力は加算素子910
で、加算されて帰還フィルターの出力911に導かれ
る。次に図2の具体的な構成について詳細に説明する。
図2に示す装置のサイン波信号発生回路201は、測定
に使用する音声オーディオ帯域のサイン波を発生する。
サイン波信号発生回路201の出力は、被測定システム
202に与えられる前にサイン波の周波数を中心周波数
とする臨界帯域幅かそれ以上の広さの阻止帯域を持つノ
イズシェ−パ−により、その帯域の量子化雑音を低減さ
せる。非測定物の出力の取り扱いは図1の場合と同様で
ある。図10において、(a)は、概略臨界帯域幅の量子
化雑音阻止帯域を持たし場合を示す。また図10の(b)
は量子化雑音低減周波数領域が、単一の臨界帯域を越え
て概略15kHz以下の帯域に渡っている場合を示してい
る。この特性は概略等ラウドネス特性に沿った雑音周波
数特性を与えるものである。低域に於て等ラウドネス特
性が示すレスポンスの上昇を持っていないが、これはこ
の部分の周波数帯域の幅が狭いことから、フィルターの
次数を増やしてまで雑音レベルを上げる必然性がないた
めである。図3は、図2における帯域通過フィルタ−を
臨界帯域通過フィルタ−としたものであり、音声もしく
は音響信号に対する測定時に有効である。図4は別の本
発明の例であって、非測定物がD/A変換回路である場合
を示している。更に図5は別の本発明の例であって、測
定信号が20ビットないしは24ビットの語長を持つ時間的
に徐々に振幅の減少するサイン波であり、これをノイズ
シェ−パ−502でノイズシェイピングして16ビット信
号とし、コンパクトディスク503に記録した後再生回
路504で再生し、D/A505でアナログ信号に変換す
る。アナログ信号は更に臨界帯域フィルタ−506でフ
ィルタリングされてからレベルメ−タ−507でレベル
測定される。なお、本発明は上記実施例のみに限定され
るものではなく一般に分解能を上回る精度を持つD/Aな
どの特性を高精度に測定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る音声及び音響信号変換装置の測定
方法及び測定装置の構成例を示すブロック回路図であ
る。
【図2】本発明に係る分解能よりも精度が高い装置の測
定方法及び測定装置の構成例を示すブロック回路図であ
る。
【図3】本発明に係る分解能よりも精度が高い音声及び
音響信号変換装置の測定方法及び測定装置の構成例を示
すブロック回路図である。
【図4】本発明に係る分解能よりも精度が高い音声及び
音響信号変換用D/Aの測定方法及び測定装置の構成例を
示すブロック回路図である。
【図5】本発明に係るコンパクトディスク及びコンパク
トディスクプレ−ヤ−の測定方法及び測定装置の構成例
を示すブロック回路図である。
【図6】狭帯域雑音によるマスキングと臨界帯域の関係
を示す図である。
【図7】等ラウドネス特性を示す図である。
【図8】ノイズシェイパーを示す図である。
【図9】ノイズシェイパーのフィルター回路を示す図で
ある。
【図10】ノイズシェイピング周波数特性の例を示す図
である。
【図11】臨界帯域の帯域幅を示す表を表す図である。
【符号の説明】
101、201、301、401 サイン波信号発生回
路又は手段 102、203、303、 非測定システム 103、304、404、506、 臨界帯域幅フィル
タ− 104、205、305、405、507 レベルメ−
タ− 202、302、402、502 帯域阻止ノイズシェ
−パ−又はノイズシェピング手段 403、505 D/A変換回路又はD/A変換手段 503 コンパクトディスク 504 再生回路又は再生手段 801 ノイズシェーパー入力 802 加算素子 803 量子化器 804 ノイズシェーパー入力 805 加算器 806 帰還フィルター 901 帰還フィルター入力 902、903、904、905 遅延素子 906、907、908、909 乗算素子 910 加算素子 911 帰還フィルター出力

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被測定物である音響信号変換装置の入力
    信号としてサイン波またはサイン波に準ずる入力波形を
    与え、 この音響信号変換装置からの出力信号を臨界帯域幅の帯
    域通過フィルターでフィルタリングし、 上記帯域通過フィルターの出力信号を得ることを特徴と
    する、 変換装置の特性評価方法。
  2. 【請求項2】 被測定物である音響信号変換装置の入力
    信号としてサイン波またはサイン波に準ずる入力波形を
    与える手段と、 この音響信号変換装置からの出力信号を臨界帯域幅の帯
    域通過フィルターでフィルタリングする手段とよりな
    り、 上記帯域通過フィルターの出力信号より特性評価を行う
    ことを特徴とする、 変換装置の特性評価装置。
  3. 【請求項3】 上記入力信号は、帯域阻止特性を与える
    ノイズシェイパ−でノイズシェイピングされたサイン波
    もしくはそれに準ずるディジタル信号であることを特徴
    とする、 請求項1または2記載の変換装置の特性評価方法及び特
    性評価装置。
  4. 【請求項4】 上記請求項3において、前記帯域通過フ
    ィルターの通過帯域幅を、前記サイン波もしくはそれに
    準ずる入力波形のノイズシェイピングのための阻止帯域
    幅よりも、狭くしたことを特徴とする信号変換装置の特
    性評価方法及び特性評価装置。
  5. 【請求項5】 上記請求項3において、前記帯域通過フ
    ィルターの通過帯域幅を臨界帯域幅としたことを特徴と
    する音声及び音響信号変換装置の特性評価方法及び特性
    評価装置。
  6. 【請求項6】 上記請求項5において、前記帯域阻止フ
    ィルターの阻止帯域を概略5Hz以上15KHZ以下の帯域とし
    たことを特徴とする音声及び音響信号変換装置の特性評
    価方法及び特性評価装置。
  7. 【請求項7】 上記請求項4、5、6において、前記信
    号変換装置をD/A変換回路とした特性評価手法及び特性
    評価装置。
  8. 【請求項8】 上記請求項7において、前記サイン波も
    しくはそれに準ずる入力波形信号の振幅を、時間と共に
    単調に増加もしくは減少することを特徴とした特性評価
    方法及び特性評価装置。
  9. 【請求項9】 上記請求項7、8において、前記帯域阻
    止特性を与えるノイズシェイピングされたサイン波もし
    くはそれに準ずるディジタル信号はコンパクトディスク
    に記録されておりD/A変換回路を有するコンパクトディ
    スクプレーヤーの出力を臨界帯域幅でフィルタリングし
    て、その出力信号の大きさを得ることを特徴とする音声
    及び音響信号変換装置の特性評価手法及び特性評価装
    置。及び特性評価装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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