JPH0677768A - Sampling rate converting method for digital audio data - Google Patents

Sampling rate converting method for digital audio data

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JPH0677768A
JPH0677768A JP22603292A JP22603292A JPH0677768A JP H0677768 A JPH0677768 A JP H0677768A JP 22603292 A JP22603292 A JP 22603292A JP 22603292 A JP22603292 A JP 22603292A JP H0677768 A JPH0677768 A JP H0677768A
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JP
Japan
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audio data
digital audio
sampling rate
sampling
data
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Application number
JP22603292A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideo Kobayashi
秀郎 小林
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Kowa Co Ltd
Original Assignee
Kowa Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To directly transform digital audio data, which are sampled at a certain sampling rate, to digital audio data at a different sampling rate. CONSTITUTION:The sampling rate of the source digital audio data is defined as f1 and the sampling rate of the converted digital audio data is defined as f2. The integer part of f1/f2 is defined as N, the remainder is defined as tau%, and an i-th sampled value Di of the f2 after the coincidence of both sample points is calculated as the sum of respective products of an N-th sampled value and ten sampled values before and after it, of the source data, and transformation coefficients. The transformation coefficients are calculated based on a function obtained by Fourier transforming a single rectangular pulse and further inversely Fourier transforming the result by using a high frequency cut filter.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は所定のサンプリングレー
トでサンプリングされたディジタルオーディオデータ
を、これとは別のサンプリングレートでサンプリングさ
れたディジタルオーディオデータに変換する方法に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for converting digital audio data sampled at a predetermined sampling rate into digital audio data sampled at another sampling rate.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近の音声機器においては、S/Nの向
上、クロストークや歪み率の低減などの観点からオーデ
ィオデータはディジタルデータとして取り扱われること
が多くなってきている。また、ゲインコントロールやミ
キシングもディジタル的に行われるようになってきた。
しかし、ディジタルオーディオデータのサンプリングレ
ートは、ディジタル化の発展ともに各種のサンプリング
レートが採用されている。例えば、AM放送局のオーディ
オファイルでは24KHz のサンプリングレートが採用さ
れ、FM放送局用の音声伝送ビットレートは32KHz となっ
ており、VTR を使用したオーディオデータの録音には4
4.065KHz のサンプリングレートが採用され、CDのディ
ジタルオーディオデータのサンプリングレートには44.1
KHz が採用されており、さらにFM放送局内のディジタル
オーディオデータのビットレートとしては48KHz が採用
されている。
2. Description of the Related Art In recent audio equipment, audio data is often treated as digital data from the viewpoint of improving S / N, reducing crosstalk and distortion. Moreover, gain control and mixing have come to be performed digitally.
However, as the sampling rate of digital audio data, various sampling rates have been adopted with the development of digitization. For example, the audio file of AM broadcasting station adopts a sampling rate of 24KHz, the audio transmission bit rate for FM broadcasting station is 32KHz, and it is 4K for audio data recording using VTR.
The sampling rate of 4.065KHz is adopted, and the sampling rate of digital audio data of CD is 44.1.
KHz is adopted, and 48KHz is adopted as the bit rate of digital audio data in the FM broadcasting station.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】このように現在使用さ
れている各種のディジタルオーディオ機器ではそのサン
プリングレートは異なっており、したがってこれらの機
器の出力信号を例えばミッスクする場合には、サンプリ
ングレートを統一した1つのものとする必要がある。す
なわち、ディジタルオーディオデータのサンプリングレ
ートの変換が必要となる。
As described above, the various digital audio devices currently in use have different sampling rates. Therefore, when the output signals of these devices are mixed, for example, the sampling rates are unified. It has to be one. That is, it is necessary to convert the sampling rate of digital audio data.

【0004】ディジタルオーディオデータのサンプリン
グレートを変換する簡単な方法としては、総てのディジ
タルオーディオデータを一旦アナログ信号に変換し、こ
のアナログ信号を希望するサンプリングレートでサンプ
リングし直すことが考えられる。しかし、ディジタルオ
ーディオデータを一旦アナログ信号に変換したのでは、
その場合にはディジタルオーディオデータの特性である
良好なS/N、クロストーク、歪み率などが失われてし
まうことになる。
As a simple method for converting the sampling rate of digital audio data, it is conceivable to convert all digital audio data into an analog signal once and then resample this analog signal at a desired sampling rate. However, once the digital audio data is converted into an analog signal,
In that case, good S / N, crosstalk, distortion rate, etc., which are characteristics of digital audio data, are lost.

【0005】本発明の目的は、このような従来の欠点を
除去し、ディジタルオーディオデータのサンプリングレ
ートを、ディジタルオーディオデータをアナログ信号に
変換することなく別のサンプリングレートに変換するこ
とができ、しかも原ディジタルオーディオデータとサン
プリングレートが変換されたディジタルオーディオデー
タとが高度の精度を以て対応するようにしたディジタル
オーディオデータのサンプリングレート変換方法を提供
しようとするものである。
An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned conventional drawbacks and to convert the sampling rate of digital audio data to another sampling rate without converting the digital audio data into an analog signal. An object of the present invention is to provide a sampling rate conversion method for digital audio data in which original digital audio data and digital audio data whose sampling rate has been converted correspond to each other with a high degree of accuracy.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、ディジタルオ
ーディオデータのサンプリングレートを変換するに当た
り、ディジタルデータの原サンプリングレートをf1
し、新たなサンプリングレートをf2とするとき、両サン
プリングレートのサンプリングタイミングが一致する瞬
時からf2のi番目のサンプリングタイミングを、f1・i
/f2= N + τで与え、ここに N は整数部、τはf1・i
/f2 の剰余を百分率で表した小数部であり、このi番目
のサンプル値を、原ディジタルオーディオデータのN番
目のサンプル値とその前後の10個程度のサンプル値から
演算により求める際の変換係数を、単一矩形パルスをフ
ーリエ変換し、次いで高域カットフィルタを用いた逆フ
ーリエ変換によって得られる関数に基づいて決定し、こ
れらの変換係数を可能な総ての百分率について予め求め
た値をメモリに記憶しておき、このメモリから読み出し
た変換係数と前記N番目のサンプル値およびその前後の
サンプル値との積和演算を行って変換したサンプリング
レートのサンプル値を求めることを特徴とするものであ
る。
According to the present invention, in converting the sampling rate of digital audio data, when the original sampling rate of digital data is f 1 and the new sampling rate is f 2 , both sampling rates are changed. From the moment when the sampling timings match, the i-th sampling timing of f 2 is set to f 1 · i
/ f 2 = N + τ, where N is the integer part and τ is f 1 · i
/ f 2 is the fractional part of the remainder expressed as a percentage, and is the conversion when calculating the i-th sample value from the N-th sample value of the original digital audio data and about 10 sample values before and after it. The coefficients are determined based on the function obtained by Fourier transforming a single rectangular pulse and then inverse Fourier transform with a high pass cut filter, and these transform coefficients are pre-determined for all possible percentages. A sample value of a sampling rate, which is stored in a memory and is converted by performing a product-sum operation of the conversion coefficient read from the memory and the N-th sample value and the sample values before and after the sample value. Is.

【0007】[0007]

【作用】このような本発明によるディジタルオーディオ
データのサンプリングレート変換方法によれば、原ディ
ジタルオーディオデータをアナログ信号に変換すること
なく、ディジタルオーディオデータのままでサンプリン
グレートを希望するものに変換することができ、したが
ってディジタルオーディオデータが本来持っている優れ
た特性を損なわずにサンプリングレートの変換を行うこ
とができる。さらに、変換係数を、単一矩形パルスをフ
ーリエ変換し、次いで高域カットフィルタを用いた逆フ
ーリエ変換によって得られる関数に基づいて決定するの
で、高度の忠実度を以てサンプル値を内挿計算すること
ができ、したがって原ディジタルオーディオデータとサ
ンプリングレートが変換されたディジタルオーディオデ
ータとはきわめて高い精度を以て相関することになる。
According to the sampling rate conversion method for digital audio data of the present invention, the sampling rate can be converted to the desired one without converting the original digital audio data into an analog signal. Therefore, the sampling rate can be converted without impairing the excellent characteristics originally possessed by the digital audio data. Furthermore, since the transform coefficient is determined based on the function obtained by Fourier transforming a single rectangular pulse and then inverse Fourier transform using a high-pass cut filter, it is possible to interpolate sample values with high fidelity. Therefore, the original digital audio data and the sampling rate-converted digital audio data are correlated with extremely high accuracy.

【0008】[0008]

【実施例】図1は本発明によるディジタルオーディオデ
ータのサンプリングレート変換方法を実施する装置の全
体の構成を示すブロック図である。本例ではサンプリン
グレートが24KHz, 32KHz, 44.1KHz および48KHz のディ
ジタルオーディオデータを取扱うものとする。本発明に
おいては、或る瞬時においてサンプリングタイミングが
一致してから次にサンプリングタイミングが一致するま
での期間を単位としてサンプリングレートの変換を行う
ものであるので、すべてのディジタルオーディオデータ
のサンプリングタイミングを同期させる必要がある。こ
のために基準サンプリングパルス発生部11には1つの基
準発振器12を設け、この基準発振器から発生される基準
信号を分周してそれぞれのディジタルオーディオデータ
のサンプリングパルスの基準となる基準サンプリングパ
ルスを生成するようにする。
1 is a block diagram showing the overall construction of an apparatus for implementing a sampling rate conversion method for digital audio data according to the present invention. In this example, it is assumed that digital audio data with sampling rates of 24 KHz, 32 KHz, 44.1 KHz and 48 KHz is handled. In the present invention, the sampling rate is converted in units of the period from the coincidence of sampling timing to the coincidence of sampling timing at a certain instant, so that the sampling timing of all digital audio data is synchronized. Need to let. For this purpose, the reference sampling pulse generator 11 is provided with one reference oscillator 12, and the reference signal generated from this reference oscillator is divided to generate the reference sampling pulse serving as the reference of the sampling pulse of each digital audio data. To do so.

【0009】上述したディジタルオーディオデータのサ
ンプリングレートを素数に分解すると次のようになる。
24KHz=263153, 32KHz=2853, 44.1KHz=22325272, 48KHz=
273153。これらの最小公倍数(LCM) の発振器を用いれ
ば、その出力信号を分周することにより上述した総ての
サンプリングレートを得ることができる。ただし、本例
においては、総てのサンプリングパルスのデューディサ
イクルが50% となるようにLCM ×2の発振器を以て基準
発振器12を構成する。すなわち、この基準発振器12の発
振周波数は28325372×2 =28.224MHzとなる。この基準発
振器12から発生される基準信号をそれぞれ1/294, 1/32
0, 1/441, 1/588分周器13〜16で分周し、これら分周器
の出力信号をさらにフリップフロップ17〜20で1/2 に分
周することによって上述したように周波数が24KHz, 32K
Hz, 44.1KHz および48KHz 、デューティサイクルが50%
で互いに同期した4種類の基準サンプリングパルスを得
ることできる。
The above-mentioned sampling rate of digital audio data is decomposed into prime numbers as follows.
24KHz = 2 6 3 1 5 3 , 32KHz = 2 8 5 3, 44.1KHz = 2 2 3 2 5 2 7 2, 48KHz =
2 7 3 1 5 3 . If these least common multiple (LCM) oscillators are used, all the above sampling rates can be obtained by dividing the output signal. However, in this example, the reference oscillator 12 is configured with an LCM × 2 oscillator so that the duty cycle of all sampling pulses is 50%. That is, the oscillation frequency of this reference oscillator 12 is 2 8 3 2 5 3 7 2 × 2 = 28.224 MHz. The reference signals generated from this reference oscillator 12 are 1/294 and 1/32, respectively.
The frequency is divided by 0, 1/441, 1/588 dividers 13 to 16, and the output signals of these dividers are further divided by 1/2 by the flip-flops 17 to 20 to reduce the frequency as described above. 24KHz, 32K
Hz, 44.1KHz and 48KHz, 50% duty cycle
It is possible to obtain four types of reference sampling pulses synchronized with each other.

【0010】これらのサンプリングパルスを各音声機器
21〜24に供給する。これらの音声機器にはそれぞれ固有
の電圧制御発振器25〜28を設け、その出力パルスをそれ
ぞれ分周器29〜32によって適切に分周してそれぞれ所望
のサンプリングパルスを発生させるようにする。これら
の分周器29〜32から発生されるサンプリングパルスと、
基準サンプリングパルス発生部11から上述したようにし
て発生させた基準サンプリングパルスとの位相を位相比
較器33〜36で比較し、その差で電圧制御発振器25〜28の
発振周波数を制御するPLL を設けることによって基準サ
ンプリングパルスに同期したサンプリングパルスを発生
させることができる。このようにして発生させたサンプ
リングパルスによって各音声機器21〜24においてオーデ
ィオデータ源からの音声信号をサンプリングすることに
よってディジタルオーディオデータを得ることができ
る。
These sampling pulses are applied to each audio device.
Supply to 21-24. Each of these audio devices is provided with its own voltage-controlled oscillator 25-28, and its output pulse is appropriately frequency-divided by frequency dividers 29-32 to generate desired sampling pulses, respectively. Sampling pulses generated from these dividers 29-32,
The phase of the reference sampling pulse generated by the reference sampling pulse generator 11 as described above is compared by the phase comparators 33 to 36, and the PLL for controlling the oscillation frequency of the voltage controlled oscillators 25 to 28 is provided by the difference. Thus, a sampling pulse synchronized with the reference sampling pulse can be generated. Digital audio data can be obtained by sampling the audio signal from the audio data source in each of the audio devices 21 to 24 by the sampling pulse thus generated.

【0011】このようにして各音声機器21〜24から出力
されるディジタルオーディオデータをサンプリングレー
ト変換のための演算を行う演算回路37に供給する。この
演算回路37では4つの入力ディジタルオーディオデータ
の内から少なくも2つを選択し、それらのサンプリング
レートを一致されるものである。今、説明の便宜上48KH
z のサンプリングレートを有するディジタルオーディオ
データと、44.1KHz のサンプリングレートを有するディ
ジタルオーディオデータとを使用してミキシングを行う
ものとする。この場合には48KHz のディジタルオーディ
オデータはそのまま使用し、44.1KHz のディジタルオー
ディオデータを48KHz のディジタルオーディオデータに
変換するものとする。
In this way, the digital audio data output from each of the audio devices 21 to 24 is supplied to the arithmetic circuit 37 which performs an arithmetic operation for sampling rate conversion. The arithmetic circuit 37 selects at least two out of the four input digital audio data, and makes their sampling rates coincide with each other. Now, for convenience of explanation, 48KH
The mixing shall be performed using digital audio data having a sampling rate of z and digital audio data having a sampling rate of 44.1 KHz. In this case, the 48 KHz digital audio data is used as it is, and the 44.1 KHz digital audio data is converted to the 48 KHz digital audio data.

【0012】図2に示すように、44.1KHz のディジタル
オーディオデータの或るサンプリングタイミングと、48
KHz のディジタルオーディオデータの或るサンプリング
タイミングとが時刻t0 において一致したものと考え
る。48KHz のディジタルオーディオデータのサンプル点
は44.1KHz のディジタルオーディオデータのサンプル点
に比べて少しずつ早めに到来することになる。すなわ
ち、44.1KHz のディジタルオーディオデータの1つのサ
ンプル区間を480 区分に等分すると、48KHz のディジタ
ルオーディオデータのサンプル点は441 区分目に来るこ
とになる。したがって、一般に48KHz のディジタルオー
ディオデータの時刻t0から数えてi 番目のサンプル点
は、
As shown in FIG. 2, a certain sampling timing of 44.1 KHz digital audio data and 48
It is considered that a certain sampling timing of KHz digital audio data coincides with each other at time t 0 . The sampling points of the 48 KHz digital audio data will arrive little earlier than the sampling points of the 44.1 KHz digital audio data. In other words, if one sample section of 44.1KHz digital audio data is equally divided into 480 sections, the sampling point of 48KHz digital audio data will be the 441th section. Therefore, in general, the i-th sample point counted from the time t 0 of 48 KHz digital audio data is

【数1】 で与えられることになる。すなわち、48KHz のディジタ
ルオーディオデータのi番目のサンプル点は、44.1KHz
のディジタルオーディオデータのN番目のサンプル点と
N+1番目のサンプル点との間にあって、N番目のサン
プル点からτ%だけ離れた時刻に位置することを示して
いる。
[Equation 1] Will be given in. That is, the i-th sample point of 48KHz digital audio data is 44.1KHz.
It is shown that it is located between the N-th sample point and the N + 1-th sample point of the digital audio data of, and is located at a time separated by τ% from the N-th sample point.

【0013】今、ディジタル信号をD/A変換器によっ
て一旦アナログ信号に変換し、このアナログ信号を新た
なサンプリングレートでサンプリングする過程を考え
る。ディジタル信号をアナログ信号に変換すると、図3
に示すような階段波形となる。このような階段波形から
量子化ノイズを除去し、さらにサンプリングレートの1/
2 以上の周波数成分をカットする高域カットフィルタに
通すことによってスムーズな波形を有するアナログ信号
が得られることになる。
Now, consider a process in which a digital signal is once converted into an analog signal by a D / A converter and the analog signal is sampled at a new sampling rate. Converting a digital signal to an analog signal,
The staircase waveform is as shown in. Quantization noise is removed from such a staircase waveform, and 1 /
An analog signal having a smooth waveform can be obtained by passing it through a high-frequency cut filter that cuts two or more frequency components.

【0014】上述した階段波形は各ステップによってレ
ベルが異なるが、正負の符号を含めて単一矩形波の連続
と考えることができる。したがって、i 番目のサンプル
点に対する影響は先に計算した N 番目の矩形波を中心
とし、その前後幾つかのサンプル点の矩形波による影響
を集計したものと見做すことができる。その理由は単一
パルスのその中心から周辺に対する影響はかなり早く零
に収斂することが知られているからである。今、図4A
に示すように振幅がAで、パルス巾がTの矩形波のフー
リエ変換は、
Although the above-mentioned staircase waveform has different levels depending on each step, it can be considered as a continuous single rectangular wave including positive and negative signs. Therefore, it can be considered that the effect on the i-th sample point is centered on the N-th rectangular wave calculated earlier and the effects of the rectangular waves on several sample points before and after that are aggregated. The reason is that the effect of a single pulse from its center to its periphery is known to converge to zero fairly quickly. Now Figure 4A
The Fourier transform of a square wave with amplitude A and pulse width T as shown in

【数2】 で与えられ、その波形は図4Bに示すようなものとなる
から、サンプリングレートの半分の周波数でカットした
フーリエ逆変換は、
[Equation 2] And the waveform is as shown in FIG. 4B, the Fourier inverse transform cut at a frequency half the sampling rate is

【数3】 となり、図4Cに示すように1つの矩形波の再現波形を
求めることができる。
[Equation 3] Therefore, as shown in FIG. 4C, a reproduced waveform of one rectangular wave can be obtained.

【0015】そこで、本発明においては、−T/2 ≦t<
T/2 に対する値をF0(τ) とし、その細部をτ%で表し
たものの表を作成する。同様にして−21T/2 〜−19T/2,
−19T/2 〜−17T/2,----−3T/2〜−T/2 に対する値をF
-10(τ),F-9( τ),--- F-1( τ) とし、T/2 〜3T/2,
3T/2〜5T/2,---- 19T/2 〜21T/2 に対する値をF1(τ),
2(τ),--- F10( τ) とすると、図5に示すような表
を作成する。この表はτが定められたときの変換係数を
表すものである。上述したように、或る時刻t0 におい
てサンプル点が一致してから、新たなサンプリングレー
トでのi番目のサンプル値は、数1に基づいて整数部分
Nと小数部分τとを計算し、44.1KHz のN番目のサンプ
ル値、すなわち振幅をA0 とし、N−10番目のサンプル
値をA-10 、N−9番目のサンプル値をA-9とし、以下
同様のサンプル値をA-8, A-7,---A1,A2,A3,--- A
10とするとき、48KHz のi番目のサンプル値Bi は、
Therefore, in the present invention, -T / 2≤t <
Let F 0 (τ) be the value for T / 2, and create a table showing the details in τ%. Similarly, −21T / 2 to −19T / 2,
The value for −19T / 2 to −17T / 2, ----− 3T / 2 to −T / 2 is F
-10 (τ), F -9 (τ), --- F -1 (τ), T / 2 〜 3T / 2,
The value for 3T / 2 to 5T / 2, ---- 19T / 2 to 21T / 2 is F 1 (τ),
Assuming that F 2 (τ), --- F 10 (τ), a table as shown in FIG. 5 is created. This table shows the conversion coefficient when τ is set. As described above, after the sample points match at a certain time t 0 , the i-th sample value at the new sampling rate calculates the integer part N and the decimal part τ based on Equation 1, The Nth sample value of KHz, that is, the amplitude is A 0 , the N-10th sample value is A -10 , the N-9th sample value is A -9, and similar sample values are A -8 , A -7 , --- A 1 , A 2 , A 3 , --- A
Assuming 10 , the i-th sample value B i at 48 KHz is

【数4】 として求めることができる。[Equation 4] Can be asked as

【0016】上述したように44.1KHz のディジタルオー
ディオデータを48KHz のディジタルオーディオデータに
変換するには、44.1KHz のデータ441 個を480 個のデー
タに変換すれば良いのであるから、図6に示すように4
4.1KHz のデータ441 個のデータd0〜d440と、その前後
の10個のデータd -10 〜d -1, d441〜d450を含めて461
個のデータを記憶できるバッファメモリを設ける。この
場合48KHz に変換した或るデータのサンプル位置が図6
のデータd0と一致するものとしても良い。この48KHz に
変換した或るデータをD0とすると、先に述べたように48
KHz のi番目のデータDi は数1の式から、44.1KHz の
N番目のデータからτ% だけずれた位置に来る。このと
き、このデータDi の値は、数4の式から求められる。
As described above, in order to convert 44.1 KHz digital audio data into 48 KHz digital audio data, it is sufficient to convert 441 44.1 KHz data into 480 data, as shown in FIG. In 4
461 including 4.1KHz data 441 data d 0 to d 440 and 10 data before and after it d -10 to d -1, d 441 to d 450
A buffer memory capable of storing individual data is provided. In this case, the sample position of certain data converted to 48KHz is shown in Fig. 6.
The data may be the same as the data d 0 . Assuming that some data converted to 48 KHz is D 0 , as described above, 48
The i-th data D i of KHz comes to the position deviated from the N-th data of 44.1 KHz by τ% from the equation (1). At this time, the value of this data D i is obtained from the equation (4).

【0017】図7はこのような演算を行う演算回路37の
一例を示すものである。バッファメモリ41の書込みを制
御する書込みアドレス回路42には44.1KHz のサンプリン
グパルスを供給し、読み出しを制御する読み出しアドレ
ス回路43には当該データ群の前後のサンプルデータを指
定する信号j と、N-10番目のデータのアドレスとを供給
し、これら書込みアドレス回路42および読み出しアドレ
ス回路43の出力をスイッチ44で切換えてバッファメモリ
41に供給し得るように構成する。さらに、上述した演算
係数を予め記憶したROM45 を設け、係数値F-10(τ),F
-9( τ),--- F-1( τ) , F0(τ),F1(τ),F2(τ),--
- F10( τ) を記憶しておく。これらの係数値およびバ
ッファメモリ41に記憶したデータ値を乗算器46-1〜46-2
1 に供給し、これらの積を求め、これらの積を加算器47
に供給し、上述した数4の式に従う演算を行う。この加
算器47から供給される値を、48KHz のサンプルクロック
でレジスタ48に書き込むことによって48KHz のサンプリ
ングレートのディジタルオーディオデータDi が得られ
ることになる。この演算は、48KHzのサンプリングレー
トの1周期である約20μs の時間内で行わなければなら
ないので、高速演算素子を用いる必要がある。
FIG. 7 shows an arithmetic circuit 37 for performing such an arithmetic operation.
An example is shown. Control writing to buffer memory 41
The write address circuit 42 to be controlled has a 44.1 kHz sampling
The read address that supplies the pulse
The sampling circuit 43 is instructed to sample data before and after the data group.
Supply the signal j that determines the address and the address of the N-10th data
The write address circuit 42 and the read address.
Buffer memory by switching output of switch circuit 43 with switch 44
41 so that it can be supplied to. In addition, the above calculation
A ROM 45 that stores the coefficient in advance is provided, and the coefficient value F-Ten(τ), F
-9(τ), --- F-1(τ), F0(τ), F1(τ), F2(τ),-
-FTenRemember (τ). These coefficient values and
Data values stored in the buffer memory 41 are multiplied by the multipliers 46-1 to 46-2.
Feed to 1, find these products, and add these products to the adder 47
And perform the calculation according to the above-described equation (4). This addition
The value supplied from the calculator 47 is the sample clock of 48KHz.
48KHz sample by writing to register 48 at
Great digital audio data DiIs obtained
Will be. This calculation is based on a sampling rate of 48 KHz.
Must be done within about 20 μs, which is one cycle of
Since it does not exist, it is necessary to use a high-speed arithmetic element.

【0018】サンプリングの変換は次々と行う必要があ
るので、480 個の新しいデータが得られた後に、また新
たなデータ計算を行う必要がある。このため、バッファ
メモリ41としては、図8に示すようなリング状のバッフ
ァメモリを用いる必要がある。すなわち、44.1KHz のデ
ータは最初A点からメモリに書き込まれ、B点で461個
となる。この時点でA点から11番目の点Xを中心として
48KHz への変換が開始される。一回の演算はおおよそ20
μs で終了し、48KHz のクロックでレジスタ48へ取り込
まれる。演算が順次進行して点Xから479 回の演算が終
わると、すなわち480 個のデータが出力されると、44.1
KHz と48KHz とは一定の関係があるので、丁度点Dまで
書き込んでいることになる。そこで改めて、点Yを点X
と見做して演算を始めれば引き続いて次の480 個のデー
タが演算されることになり、480回目でまた最初の状態
に戻ることになる。このようにして44.1KHz のディジタ
ルオーディオデータを48KHz のディジタルオーディオデ
ータに連続的に変換することができる。
Since the sampling conversion needs to be performed one after another, it is necessary to perform new data calculation again after 480 new data are obtained. Therefore, as the buffer memory 41, it is necessary to use a ring-shaped buffer memory as shown in FIG. That is, the data of 44.1 KHz is first written in the memory from the point A, and becomes 461 at the point B. At this point, centering on the 11th point X from point A
Conversion to 48KHz starts. 20 times per operation
It ends in μs and is taken into the register 48 by the clock of 48KHz. When the calculation progresses sequentially and 479 calculations are completed from point X, that is, when 480 data are output, 44.1
Since there is a fixed relationship between KHz and 48KHz, it means that data is written up to point D. Therefore, point Y is replaced by point X.
If you start the calculation with this, the next 480 pieces of data will be calculated, and at the 480th time you will return to the initial state. In this way, 44.1 KHz digital audio data can be continuously converted to 48 KHz digital audio data.

【0019】以上の説明は44.1KHz のディジタルオーデ
ィオデータを48KHz のディジタルオーディオデータへ変
換する場合について述べたが、一般にサンプリングレー
トをf1からf2へ変換する場合のf1とf2とのサンプリング
の相対位置を求める式は、
The above description has dealt with the case of converting the digital audio data of 44.1KHz to digital audio data of 48KHz, typically sampled between f 1 and f 2 in the case of converting the sampling rate from f 1 to f 2 The formula for the relative position of is

【数5】 で与えられることになる。[Equation 5] Will be given in.

【0020】このようにf1からf2へ変換する場合、f1
f2であると、f1のサンプルデータは高い周波数成分を含
むものであるから、エリアシンクを起こす可能性があ
る。このときは、逆フーリエ変換の帯域をf2/2に制限し
て得られるFj ( τ) を用いると良い。24KHz, 32KHz,
44.1KHz, 48KHzの場合、高い周波数への変換のケースは
6つあるが、変換係数のメモリ容量を8倍とすれば十分
である。
When converting f 1 to f 2 in this way, f 1 >
If it is f 2 , since the sample data of f 1 contains high frequency components, area sync may occur. At this time, preferably used is obtained by limiting the band of the inverse Fourier transform to f 2/2 F j (τ ). 24KHz, 32KHz,
In the case of 44.1KHz and 48KHz, there are six cases of conversion to a high frequency, but it is sufficient to increase the memory capacity of the conversion coefficient by 8 times.

【0021】[0021]

【発明の効果】上述したように本発明によれば、異なっ
たサンプリングレートのディジタルオーディオデータ
を、アナログ信号に変換することなく所望のサンプリン
グレートのディジタルオーディオデータへ直接変換する
ことができ、アナログ信号へ変換する場合のようなS/
N、クロストーク、歪み率などの劣化を招くことはな
い。また、変換に際しては、単一矩形パルスをフーリエ
変換し、次いで高域カットのフィルタを用いた逆フーリ
エ変換によって得られる変換係数を求め、前後10個程度
のデータを用いて演算を行っているのできわめて精度の
高い変換を行うことができる。その結果、マルチプライ
ヤを用いたミキシング処理などを容易に行うことがで
き、音声情報のディジタル処理に大いに貢献することに
なる。
As described above, according to the present invention, digital audio data having different sampling rates can be directly converted into digital audio data having a desired sampling rate without being converted into analog signals. S / when converting to
N, crosstalk, distortion, etc. are not deteriorated. In the conversion, a single rectangular pulse is Fourier-transformed, then the transform coefficient obtained by the inverse Fourier transform using a high-frequency cut filter is obtained, and the calculation is performed using about 10 data before and after. Very accurate conversion can be performed. As a result, mixing processing using a multiplier can be easily performed, which greatly contributes to digital processing of voice information.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は、本発明によるディジタルオーディオデ
ータのサンプリングレート変換方法を実施する装置の一
例の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an example of an apparatus that implements a sampling rate conversion method for digital audio data according to the present invention.

【図2】図2は、本発明による変換方法の原理を説明す
るための線図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of the conversion method according to the present invention.

【図3】図3は、ディジタルオーディオデータをD/A
変換したときの階段波形を示すグラフである。
FIG. 3 is a diagram showing a digital audio data D / A.
It is a graph which shows a staircase waveform at the time of conversion.

【図4】図4A,BおよびCは、単一矩形波パルスのフ
ーリエ変換および逆フーリエ変換を示すグラフである。
4A, B and C are graphs showing the Fourier transform and inverse Fourier transform of a single square wave pulse.

【図5】図5は、変換係数表を示す線図である。FIG. 5 is a diagram showing a conversion coefficient table.

【図6】図6は、バッファメモリの構成を示す線図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a buffer memory.

【図7】図7は、演算回路の一例の構成を示すブロック
図である。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of an example of an arithmetic circuit.

【図8】図8は、リング状バッファメモリの構成を示す
線図である。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a ring-shaped buffer memory.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 基準サンプリングパルス発生部 12 基準発振器 13〜16 分周器 17〜20 フリップフロップ 21〜24 音声機器 25〜28 電圧制御発振器 29〜32 分周器 33〜36 位相比較器 37 演算回路 41 バッファメモリ 42 書込みアドレス回路 43 読み出しアドレス回路 44 スイッチ 45 ROM 46-1〜46-21 乗算器 47 加算器 48 レジスタ 11 Reference sampling pulse generator 12 Reference oscillator 13-16 Frequency divider 17-20 Flip-flop 21-24 Audio equipment 25-28 Voltage controlled oscillator 29-32 Frequency divider 33-36 Phase comparator 37 Arithmetic circuit 41 Buffer memory 42 Write address circuit 43 Read address circuit 44 Switch 45 ROM 46-1 to 46-21 Multiplier 47 Adder 48 Register

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ディジタルオーディオデータのサンプリ
ングレートを変換するに当たり、ディジタルデータの原
サンプリングレートをf1とし、新たなサンプリングレー
トをf2とするとき、両サンプリングレートのサンプリン
グタイミングが一致する瞬時からf2のi番目のサンプリ
ングタイミングを、f1・i/f2= N +τで与え、ここに
N は整数部、τはf1・i/f2 の剰余を百分率で表した
小数部であり、このi番目のサンプル値を、原ディジタ
ルオーディオデータのN番目のサンプル値とその前後の
10個程度のサンプル値から演算により求める際の変換係
数を、単一矩形パルスをフーリエ変換し、次いで高域カ
ットフィルタを用いた逆フーリエ変換によって得られる
関数に基づいて決定し、これらの変換係数を可能な総て
の百分率について予め求めた値をメモリに記憶してお
き、このメモリから読み出した変換係数と前記N番目の
サンプル値およびその前後のサンプル値との積和演算を
行って変換したサンプリングレートのサンプル値を求め
ることを特徴とするディジタルオーディオデータのサン
プリングレート変換方法。
1. When converting the sampling rate of digital audio data, when the original sampling rate of digital data is f 1 and the new sampling rate is f 2 , from the moment when the sampling timings of both sampling rates match 2 of the i-th sampling timing, given by f 1 · i / f 2 = N + τ, here
N is an integer part and τ is a decimal part that represents the remainder of f 1 · i / f 2 as a percentage. The i-th sample value is the N-th sample value of the original digital audio data and the values before and after it.
The transform coefficients when calculating from about 10 sample values are determined based on the function obtained by Fourier transforming a single rectangular pulse and then inverse Fourier transform using a high-pass cut filter. The values obtained in advance for all possible percentages are stored in a memory, and the product of the conversion coefficient read from this memory and the N-th sample value and the sample values before and after it are converted to perform conversion. A sampling rate conversion method for digital audio data, characterized by obtaining a sampled value of a sampling rate.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100834937B1 (en) * 2006-07-14 2008-06-03 엠텍비젼 주식회사 Method and system converting sampling rate targeting specific sampling rate
CN115083427A (en) * 2022-06-09 2022-09-20 珠海海奇半导体有限公司 Audio resampling method, audio processing equipment and storage medium

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