JPH07210993A - デジタル音声信号処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ビット数を充分に活かしてデジタル音声信号
の伝送等を行う。 【構成】 入力端子１からの信号が加算器２を通じて量
子化器３に供給され、例えば１６ビットに変換されて出
力端子４に取り出される。この量子化器３の前後の信号
が減算器５に供給される。そしてこの減算器５で取り出
された誤差信号がフィルター６に供給され、通過された
信号が加算器２に供給される。それと共に入力端子１か
らの信号がダイナミックレンジ検出器７に供給され、こ
の検出器７にて入力されるデジタル音声信号のダイナミ
ックレンジが検出される。すなわちこのダイナミックレ
ンジはデジタル音声信号のデータの語長に対応するもの
であり、このデータの語長を計測することによってダイ
ナミックレンジが検出される。あるいはスイッチ等で設
定することもできる。そしてこの検出されたダイナミッ
クレンジ（収録ビット数）に応じてフィルター６の周波
数特性が変更される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばコンパクトディ
スク（ＣＤ）やデジタルオーディオテープ（ＤＡＴ）の
ように、伝送（記録）ビット数の規定されたデジタル音
声信号の伝送（記録）手段に使用されるデジタル音声信
号処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えばコンパクトディスク（ＣＤ）やデ
ジタルオーディオテープ（ＤＡＴ）においては、ディス
クまたはテープに記録（伝送）されるデジタル音声信号
のビット数は１６ビットに規定されている。これに対し
てＡＤ変換技術の研究開発により、１７ビット以上のビ
ット数での音声信号の収録が可能になってきている。と
ころがこのような１７ビット以上のビット数で収録を行
っても、その信号を単純に下位ビットを削除して１６ビ
ットにしたのでは特別な効果は発生しない。

【０００３】そこでこのような１７ビット以上のビット
数で収録されたデジタル音声信号を１６ビットに変換す
る場合に、１６ビットで発生される量子化ノイズの特性
を人の平均的な聴覚特性に準じた所定の特性に変化させ
て、実質的な記録（伝送）ビット数を増加させるように
したデジタル音声信号処理方法が提案された。

【０００４】すなわち図７において、入力端子７１には
音楽演奏等のアナログ音声信号が入力（収録）される。
このアナログ音声信号が例えば２０ビットのＡＤ変換回
路７２に供給され、例えば２０ビットのデジタル音声信
号が形成される。このデジタル音声信号が、いわゆるノ
イズシェーピング装置７３に供給される。このノイズシ
ェーピング装置７３からの信号が、ディスク７４あるい
はテープ７５、または回線７６を通じて記録（伝送）さ
れる。

【０００５】ここで上述のノイズシェーピング装置７３
は、例えば図８に示すように構成される。すなわち図８
において、例えば２０ビットのデジタル音声信号が入力
端子８１に供給される。この入力端子８１からの信号が
加算器８２を通じて量子化器８３に供給され、例えば１
６ビットに変換されて出力端子８４に取り出される。こ
の量子化器８３の前後の信号が減算器８５に供給され
る。そしてこの減算器８５で取り出された誤差信号がフ
ィルター８６に供給され、通過された信号が加算器８２
に供給される。

【０００６】従ってこの装置において、１６ビットの伝
送系の本来の量子化ノイズの特性（ノイズフロア）は、
例えば図９のＡの線ａに示すようになっている。これに
対して２０ビットの伝送系のノイズフロアは、例えば図
中の線ｂに示すようである。そこで上述のノイズシェー
ピング装置７３においては、このノイズフロアの形を例
えば図９のＢの線ｃに示すように変化させる。

【０００７】すなわち上述のフィルター８６にこのよう
な周波数特性を持たせることによって、ノイズフロアを
図示のように変化させることができる。そしてこの場合
に、斜線で示すノイズの総量は一定であるが、人の聴覚
特性が比較的敏感な低域のノイズレベルを低下させ、比
較的敏感でない高域のノイズレベルを上昇させることに
よって、実質的な伝送ビット数を増加させることができ
る。（特開平４−７２９０８号公報、特開平４−７２９
０９号公報等参照）

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが上述の装置に
おいて、例えばＡＤ変換回路７２の収録ビット数が２２
ビットであったとすると、２２ビットの伝送系のノイズ
フロアは、例えば図１０のＡの線ｄに示すようである。
従ってこれに対して上述の線ｃで示すようにノイズフロ
アの形を変化させても、低域の部分では２２ビットの収
録ビット数が活かしきれていないことになる。

【０００９】一方、例えばＡＤ変換回路７２の収録ビッ
ト数が１８ビットであったとすると、１８ビットの伝送
系のノイズフロアは、例えば図１０のＢの線ｅに示すよ
うである。従ってこれに対して上述の線ｃで示すように
ノイズフロアの形を変化させると、低域の部分では処理
が過剰となり、この場合も１８ビットの収録ビット数が
充分に活かしきれていないことになる。

【００１０】この出願はこのような点に鑑みて成された
ものであって、解決しようとする問題点は、従来の方法
では収録ビット数が変更されると、そのビット数を充分
に活かした伝送ビット数への変換が行われなくなるとい
うものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の手段
は、伝送ビット数より多い収録ビット数で記録されたデ
ジタル音声信号の伝送を行う場合に、上記伝送ビット数
で発生される量子化ノイズの特性を人の平均的な聴覚特
性に準じた所定の特性に変化させて、実質的な伝送ビッ
ト数を増加させるようにしたデジタル音声信号処理方法
において、上記量子化ノイズの特性を、上記伝送ビット
数及び収録ビット数に応じて所望の特性に変化させるよ
うにしたデジタル音声信号処理方法である。

【００１２】本発明による第２の手段は、第１の手段記
載のデジタル音声信号処理方法において、上記所望の特
性は、上記収録ビット数が伝送ビット数に対して充分多
い時は、上記所定の特性に比して低域を低減し高域を増
加させるようにしたデジタル音声信号処理方法である。

【００１３】本発明による第３の手段は、第１の手段記
載のデジタル音声信号処理方法において、上記所望の特
性は、上記収録ビット数が伝送ビット数に対して近い値
の時は、上記所定の特性に比して低域を増加し高域を低
減させるようにしたデジタル音声信号処理方法である。

【００１４】本発明による第４の手段は、第１〜第３の
手段のいずれかに記載のデジタル音声信号処理方法にお
いて、上記伝送ビット数より多い収録ビット数で記録さ
れたデジタル音声信号（入力端子１）を上記伝送ビット
数に量子化（量子化器３）したときに発生する量子化誤
差を抽出（減算器５）し、この量子化誤差をＦＩＲフィ
ルター６に入力し、このＦＩＲフィルター６の周波数特
性を上記伝送ビット数及び収録ビット数（ダイナミック
レンジ検出器７）に応じて上記所望の特性に変化させる
と共に、このＦＩＲフィルター６の出力を次に量子化さ
れる上記記録されたデジタル音声信号のサンプルにフィ
ードバックして加算（加算器２）し、この加算結果を上
記伝送ビット数に量子化して上記伝送されるデジタル音
声信号を生成（出力端子４）するようにしたデジタル音
声信号処理方法である。

【００１５】

【作用】これによれば、量子化ノイズの特性を伝送ビッ
ト数及び収録ビット数に応じて所望の特性に変化させる
ことによって、各ビット数を充分に活かしてデジタル音
声信号の伝送等を行うことができる。

【００１６】

【実施例】図１は本発明によるデジタル音声信号処理方
法を適用したノイズシェーピング装置の構成を示す。こ
の図１において、入力端子１からの信号が加算器２を通
じて量子化器３に供給され、例えば１６ビットに変換さ
れて出力端子４に取り出される。この量子化器３の前後
の信号が減算器５に供給される。そしてこの減算器５で
取り出された誤差信号がフィルター６に供給され、通過
された信号が加算器２に供給される。

【００１７】それと共に入力端子１からの信号がダイナ
ミックレンジ検出器７に供給され、この検出器７にて入
力されるデジタル音声信号のダイナミックレンジが検出
される。すなわちこのダイナミックレンジはデジタル音
声信号のデータの語長に対応するものであり、このデー
タの語長を計測することによってダイナミックレンジが
検出される。あるいは例えば上述の図７のＡＤ変換回路
７２のビット数（収録ビット数）に応じてスイッチ等で
設定することもできる。

【００１８】そしてこの検出されたダイナミックレンジ
（収録ビット数）に応じてフィルター６の周波数特性が
変更される。すなわち例えば収録ビット数が２２ビット
のときは、周波数特性が図２のＡの線ｆに示すように変
更される。これによって低域の部分で２２ビットの収録
ビット数を充分に活かしたノイズフロアの形にすること
ができる。

【００１９】一方、例えば収録ビット数が１８ビットの
ときは、周波数特性が図２のＢの線ｇに示すように変更
される。これによって高域の部分でノイズ成分の上昇を
最小限に抑えることができ、１８ビットの収録ビット数
が充分に活かした処理を行うことができる。

【００２０】こうして上述の方法によれば、量子化ノイ
ズの特性を伝送ビット数及び収録ビット数に応じて所望
の特性に変化させることによって、各ビット数を充分に
活かしてデジタル音声信号の伝送等を行うことができる
ものである。

【００２１】なお上述の実施例においてフィルター６
は、例えば図３に示すようないわゆるＦＩＲフィルター
で構成される。そしてこのＦＩＲフィルターにおいて、
各係数器Ｃ０〜Ｃ７の係数に任意の値を定めることによ
って、それぞれ所望の周波数特性を得ることができる。

【００２２】すなわち例えば図４のＡに示すような係数
とすることによって、同図のＢに示すような周波数特性
を得ることができる。これによれば、例えば収録ビット
数が１８ビットのときのノイズシェーピングを良好に行
うことができる。

【００２３】また例えば図５のＡに示すような係数とす
ることによって、同図のＢに示すような周波数特性を得
ることができる。これによれば、例えば収録ビット数が
２０ビットのときのノイズシェーピングを良好に行うこ
とができる。

【００２４】さらに例えば図６のＡに示すような係数と
することによって、同図のＢに示すような周波数特性を
得ることができる。これによれば、例えば収録ビット数
が２２ビットのときのノイズシェーピングを良好に行う
ことができる。

【００２５】また本発明はフィルターの係数を任意に定
めることによって、１８、２０、２２ビット以外の１７
ビット以上の任意の収録ビット数に対してもそれぞれ所
望の周波数特性を得ることができる。さらに伝送ビット
数が１６ビット以外の場合にも、それぞれ所望の周波数
特性を得ることによって、常に伝送ビット数及び収録ビ
ット数を充分に活かしきった良好なデジタル音声信号の
伝送のための処理を行うことができる。

【００２６】

【発明の効果】この発明によれば、量子化ノイズの特性
を伝送ビット数及び収録ビット数に応じて所望の特性に
変化させることによって、各ビット数を充分に活かして
デジタル音声信号の伝送等を行うことができるようにな
った。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるデジタル音声信号処理方法を適用
したノイズシェーピング装置の一例の構成図である。

【図２】その説明のための図である。

【図３】ＦＩＲフィルターの一例の構成図である。

【図４】その説明のための図である。

【図５】その説明のための図である。

【図６】その説明のための図である。

【図７】デジタル音声信号の伝送系の説明のための構成
図である。

【図８】従来のノイズシェーピング装置構成図である。

【図９】その説明のための図である。

【図１０】その説明のための図である。

【符号の説明】

１ 入力端子 ２ 加算器 ３ 量子化器 ４ 出力端子 ５ 減算器 ６ フィルター ７ ダイナミックレンジ検出器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 伝送ビット数より多い収録ビット数で記
   録されたデジタル音声信号の伝送を行う場合に、上記伝
   送ビット数で発生される量子化ノイズの特性を人の平均
   的な聴覚特性に準じた所定の特性に変化させて、実質的
   な伝送ビット数を増加させるようにしたデジタル音声信
   号処理方法において、 上記量子化ノイズの特性を、上記伝送ビット数及び収録
   ビット数に応じて所望の特性に変化させるようにしたデ
   ジタル音声信号処理方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のデジタル音声信号処理方
   法において、 上記所望の特性は、上記収録ビット数が伝送ビット数に
   対して充分多い時は、上記所定の特性に比して低域を低
   減し高域を増加させるようにしたデジタル音声信号処理
   方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載のデジタル音声信号処理方
   法において、 上記所望の特性は、上記収録ビット数が伝送ビット数に
   対して近い値の時は、上記所定の特性に比して低域を増
   加し高域を低減させるようにしたデジタル音声信号処理
   方法。
4. 【請求項４】 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の
   デジタル音声信号処理方法において、 上記伝送ビット数より多い収録ビット数で記録されたデ
   ジタル音声信号を上記伝送ビット数に量子化したときに
   発生する量子化誤差を抽出し、 この量子化誤差をＦＩＲフィルターに入力し、 このＦＩＲフィルターの周波数特性を上記伝送ビット数
   及び収録ビット数に応じて上記所望の特性に変化させる
   と共に、 このＦＩＲフィルターの出力を次に量子化される上記記
   録されたデジタル音声信号のサンプルにフィードバック
   して加算し、 この加算結果を上記伝送ビット数に量子化して上記伝送
   されるデジタル音声信号を生成するようにしたデジタル
   音声信号処理方法。