JPH07219598A - デジタル信号処理装置及びディザ信号発生装置 - Google Patents

デジタル信号処理装置及びディザ信号発生装置

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JPH07219598A
JPH07219598A JP6024895A JP2489594A JPH07219598A JP H07219598 A JPH07219598 A JP H07219598A JP 6024895 A JP6024895 A JP 6024895A JP 2489594 A JP2489594 A JP 2489594A JP H07219598 A JPH07219598 A JP H07219598A
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JP
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dither
dither signal
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digital signal
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JP6024895A
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Nobuyuki Yasuda
安田  信行
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Sony Corp
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M7/00Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits
    • H03M7/30Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction
    • H03M7/60General implementation details not specific to a particular type of compression
    • H03M7/6011Encoder aspects
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B14/00Transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B14/02Transmission systems not characterised by the medium used for transmission characterised by the use of pulse modulation
    • H04B14/04Transmission systems not characterised by the medium used for transmission characterised by the use of pulse modulation using pulse code modulation
    • H04B14/046Systems or methods for reducing noise or bandwidth
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F7/00Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
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    • HELECTRICITY
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    • H03M7/005Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits characterised by the elements used using semiconductor devices

Abstract

(57)【要約】 【目的】 再量子化データのリニアリティ向上とともに
聴感的な雑音レベルを低減し、さらに回路構成の簡略化
を実現する。 【構成】 デジタル信号処理装置として、入力デジタル
信号と、低域周波数成分に対して高域周波数成分が多く
なる周波数特性を有するディサ信号とを加算して、出力
デジタル信号を得るように構成する。またディザ信号発
生装置10としては、ランダムデータ発生手段1から出
力された信号を遅延手段2で所定時間遅延させ、ランダ
ムデータ発生手段1から出力された信号と遅延手段2で
遅延された信号との間で減算を行なう(3,4)ことに
より、非相関な信号間での減算処理が行なわれて、低域
周波数成分に対して高域周波数成分が多くなる周波数特
性を有するディサ信号が生成されるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はデジタル音声信号等の処
理において好適なデジタル信号処理装置及びディザ信号
発生装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】デジタルフィルタやDSPなどの回路部
におけるデジタル信号処理によって生成したNビットの
データを後段の信号処理部に供給する際などに、その信
号処理部における動作ビット数(Mビット)に適合させ
るために、Nビットのデータに対して下位ビットデータ
の端数処理(切り捨て/四捨五入)を行なってMビット
データ(N>M)に再量子化しなければならない場合が
ある。このような再量子化の際に、データ信号に低レベ
ルのディザノイズ信号を加えて、LSBレベルのリニア
リティを向上させ、音質をより改善する技術が知られて
いる。
【0003】特にこの場合、ディザ信号としてのノイズ
レベルは大きい方がランダム性が高くなり、またノイズ
エネルギーが大きいことがリニアリティの向上には好適
である。ところが、ノイズレベルは少なくともデータの
量子化における1ビットステップ内のレベル以内の分布
をもつものであるとしたい。
【0004】ここで、ディザ信号のノイズレベルと発生
頻度の関係として、図4に破線で示すように、ノイズ
レベルに対して略一様な発生頻度でディザノイズが発生
されるようにすると、レベルの絶対値が大きいノイズ成
分も一様に発生されるためディザ信号としてエネルギー
(斜線部面積)をさほど大きくすることができず、リニ
アリティ向上のためのディザ信号としてはエネルギーが
十分でない場合がある。そこで、図4に実線として示
すようにノイズレベル分布としてゼロレベルを最大発生
頻度とし、レベルの絶対値が大きくなるにつれて発生頻
度が低下するようなディザ信号(以下このようなディザ
信号を、仮に分布ディザ信号という)を生成すれば、よ
りディザ信号としてのエネルギーを大きくすることがで
き、リニアリティ向上に好適である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、再量子化の
際にデジタルデータに加えられるディザ信号の周波数特
性についてみると、通常、図5に示すように一様な特性
をもつものが用いられる。ところが、このような一様な
特性のディザ信号を加えることで、聴感上、再量子化雑
音以上の雑音レベルの増加を生じており、特に、リニア
リティの向上のために必要なレベルのディザ信号を加え
た場合、3〜6dB程度の雑音レベルの増加を伴ってい
たという問題があった。つまり、リニアリティ向上効果
を上げようとするほどS/Nは悪化し、聴感的にはノイ
ズが増えてしまうということになっていた。
【0006】また、図4にとして示したような分布デ
ィザ信号は、例えば図6のように、複数のM系列ジェネ
レータ21,22を用い、その出力を加算器23で加算
することにより生成している。ここで、各M系列ジェネ
レータ21,22は互いに全く非相関なランダムデータ
を出力しているものであり、従って加算により得られる
ノイズデータは確率的にゼロレベルのノイズをピークと
して、レベルの絶対値が大きくなるにつれて発生頻度が
低下するようなレベル−分布特性(すなわち、図4の
特性)を呈することになる。しかしながら、このような
分布ディザ信号を得るために比較的に規模の大きい回路
であるジェネレータが複数個必要になり、装置としての
経済性に問題があった。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような問題
点に鑑みて、再量子化データのリニアリティ向上と聴感
的な雑音レベルを低減し、さらに回路構成の簡略化を実
現することを目的とする。
【0008】このためデジタル信号処理装置として、入
力デジタル信号と、低域周波数成分に対して高域周波数
成分が多くなる周波数特性を有するディサ信号とを加算
して、出力デジタル信号を得るように構成する。
【0009】また、ディザ信号発生装置としては、非相
関な信号どうしで減算処理を行なうことにより低域周波
数成分に対して高域周波数成分が多くなる周波数特性を
有するディサ信号を生成するように構成する。
【0010】特にこの場合、ランダムデータ発生手段
と、このランダムデータ発生手段から出力された信号を
所定時間遅延させる遅延手段と、ランダムデータ発生手
段から出力された信号と遅延手段で遅延された信号との
間で減算を行なう減算手段とを備えることにより、非相
関な信号間での減算処理が行なわれて、低域周波数成分
に対して高域周波数成分が多くなる周波数特性を有する
ディサ信号が生成されるようにする。
【0011】
【作用】入力デジタル信号に加算するディザ信号とし
て、低域周波数成分に対して高域周波数成分が多くなる
周波数特性を有するようにし、ディザエネルギーレベル
として例えば可聴帯域より高い帯域でのエネルギー分布
を大きくして、可聴帯域内でのディザ成分を少なくすれ
ば、聴感上でのディザノイズの影響を低減することがで
きるとともに、その分ディザー信号レベルを上げて再量
子化データのリニアリティをより向上させることもでき
る。
【0012】また、ランダムデータ発生手段から出力さ
れる信号は時間的に非相関であり(自己相関がない)、
従ってランダムデータ発生手段から出力された信号と遅
延手段を介した信号とは、2つの非相関なデータとして
扱うことができる。このため、この2つの信号を減算す
ることで、分布ディザ信号を生成することができ、また
遅延時間の設定によりハイパスフィルタを構成できるた
め、ディザ信号の周波数特性を低域周波数成分に対して
高域周波数成分が多くなる特性とすることができる。
【0013】
【実施例】以下、図1〜図3により本発明の実施例を説
明する。図1は本実施例のディザ発生部10を示してい
る。1はランダムなデータを発生させるM系列ジェネレ
ータ、2は例えばフリップフロップなどにより構成され
る遅延回路、3は極性反転回路、4は加算器である。M
系列ジェネレータ1の出力データは遅延回路2及び極性
反転回路3に供給され、また遅延回路2の出力と極性反
転回路3の出力が加算器4に供給され加算が行なわれ
る。そしてその加算器4の出力が生成されたディザ信号
となる。
【0014】M系列ジェネレータ1で発生されるランダ
ムデータは、公知のとおり、一定周期以外のデータ間に
は自己相関がないため、異なった時刻に発生されるデー
タは複数のM系列ジェネレータより出力されたデータと
同等に扱うことができる。また極性反転回路3と加算器
4により、減算器が構成されることになる。
【0015】従って、遅延回路2で遅延されて出力され
たデータと、極性反転回路3に入力されたデータは、そ
の時点では全く非相関なデータであり、極性反転されて
出力されたデータと遅延データが加算器4で加算される
ことにより、2つの非相関データ間で減算処理が行なわ
れることになる。
【0016】2つの非相関データ間で加算(減算)処理
を行なうことにより、得られるノイズデータとしては分
布ディザ信号となり、即ち図4にとして示したよう
に、確率的にゼロレベルのノイズをピークとして、レベ
ルの絶対値が大きくなるにつれて発生頻度が低下するよ
うなレベル−分布特性を呈することになることは上述し
たとおりである。
【0017】ここで遅延回路2における遅延時間は、例
えば標本化周波数FS の周期に相当する時間とされてい
る。一般に、標本化周期離れたデータを加算又は減算す
ることにより周波数フィルタ処理が実現されていること
が知られているが、即ち遅延回路2の遅延時間が標本化
周波数FS 周期とされ、標本化周波数FS 周期だけ離れ
たデータどうしで、極性反転回路3及び加算器4による
減算処理が行なわれることで、一次のハイパスフィルタ
が構成されることになる。
【0018】従って、このディザ発生部10によって生
成されるディザ信号としては例えば図3に実線Aとして
示すような周波数特性を呈することになる。なお、この
ディザ発生部10において、遅延データ側の極性を反転
させるように極性反転回路を配置してもよいことはいう
までもない。
【0019】図2は以上のようなディザ発生部10を有
するデジタル信号処理装置の実施例のブロック図であ
り、この場合、Nビットのデジタルデータを出力するデ
ジタル処理部11の出力を、Mビット(N>M)のデジ
タル処理を行なうデジタル処理部14に対して供給する
ために、NビットデータからMビットデータへの再量子
化を行なう装置として示している。
【0020】即ち、Nビットデータに対して、上述のよ
うにディザ発生部10で生成されたディザ信号を加算器
12において加算し、端数処理回路13でN−Mのビッ
ト数である下位ビットの切り捨て又は四捨五入を行なっ
てMビット再量子化を行なうものである。
【0021】このようにディザ信号を加算して再量子化
することにより、再量子化データのリニアリティが向上
されるわけであるが、ここで本実施例ではディザ信号は
図3のAのように低域成分(可聴帯域成分)が少なく高
域成分が多い周波数特性とされているため、可聴帯域に
おけるディザ信号によるノイズ発生は著しく低減され
る。図3において破線Zで示すのは従来のディザ信号の
周波数特性であるが、これに比べてAの特性となるディ
ザ信号により斜線部の可聴帯域内のノイズエネルギーが
低減されていることがわかる。(例えばFS =40KH
z程度だとすると、1/2FS 以下が可聴帯域である)
【0022】また、このように可聴帯域内のノイズを低
減させることにより、ディザ信号のレベルとしてはより
大きくすることも問題なくなり、従ってリニアリティの
向上効果を高めることもできる。
【0023】ところで、ディザ発生部10において、上
述した標本化周波数FS に代えてnFS (n=2,4,
8等)として処理を行ない遅延回路2の遅延時間を設定
すれば、例えば図3において一点鎖線のB、C、Dとし
て示すような特性のディザ信号を発生させることができ
るようにもなる。(Bは2FS 、Cは4FS 、Dは8F
S で処理を行なった場合である)
【0024】このようにすると、可聴周波数帯域内の雑
音レベルをより低減することができ、従って、よりディ
ザ信号レベルを上げてリニアリティ向上効果を大きくす
ることも可能となる。
【0025】以上説明したように本実施例では、再量子
化データのリニアリティ向上と聴感上の雑音レベルの低
減を同時に達成することができ、しかも、ゼロレベルの
ノイズをピークとして、レベルの絶対値が大きくなるに
つれて発生頻度が低下するような分布ディザ信号を、一
つのM系列ジェネレータを用いるのみで生成することが
できる。
【0026】なお、本発明としてはこのような実施例の
構成に限定されるものではなく、要旨の範囲内で種々の
変形が可能である。例えばランダムデータ発生手段はM
系列ジェネレータに限られるものではない。また、遅延
回路を複数備えて高次のフィルタを形成し、得られるデ
ィザ信号の周波数特性をより多様に設定することも考え
られる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、入力デジ
タル信号に加算するディザ信号として、低域周波数成分
に対して高域周波数成分が多くなる周波数特性を有する
ようにし、ディザエネルギーレベルとして例えば可聴帯
域より高い帯域でのエネルギー分布を大きくして、可聴
帯域内でのディザ成分を少なくすることにより、聴感上
でのディザノイズの影響を低減することができるととも
に、その分ディザー信号レベルを上げて再量子化データ
のリニアリティをより向上させることができるという効
果がある。
【0028】また、遅延手段を用いて、1つのランダム
データ発生手段から時間的に異なる時点で出力される非
相関信号を減算することにより、簡単な回路構成で分布
ディザ信号を生成することができ、回路経済性に優れて
いるという効果があり、また遅延時間の設定によりハイ
パスフィルタを構成できるため、分布ディザ信号の生成
と同時にディザ信号の周波数特性を低域周波数成分に対
して高域周波数成分が多くなる特性とすることができる
という効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のディザ信号発生装置の実施例のブロッ
ク図である。
【図2】本発明のデジタル信号処理装置の実施例のブロ
ック図である。
【図3】実施例におけるディザ信号の周波数特性の説明
図である。
【図4】分布ディザ信号の説明図である。
【図5】従来のディザ信号の周波数特性の説明図であ
る。
【図6】従来の分布ディザ信号生成回路のブロック図で
ある。
【符号の説明】
1 M系列ジェネレータ 2 遅延回路 3 極性反転回路 4 加算器 10 ディザ発生部 11,14 デジタル処理部 12 加算器 13 端数処理部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力デジタル信号と、低域周波数成分に
    対して高域周波数成分が多くなる周波数特性を有するデ
    ィサ信号とを加算して、出力デジタル信号を得るように
    構成したことを特徴とするデジタル信号処理装置。
  2. 【請求項2】 非相関な信号どうしで減算処理を行なう
    ことにより低域周波数成分に対して高域周波数成分が多
    くなる周波数特性を有するディサ信号を生成するように
    構成したことを特徴とするディザ信号発生装置。
  3. 【請求項3】 ランダムデータ発生手段と、このランダ
    ムデータ発生手段から出力された信号を所定時間遅延さ
    せる遅延手段と、前記ランダムデータ発生手段から出力
    された信号と前記遅延手段で遅延された信号との間で減
    算を行なう減算手段とを備えることにより、非相関な信
    号間での減算処理が行なわれるようにしたことを特徴と
    する請求項2に記載のディザ信号発生装置。
JP6024895A 1994-01-28 1994-01-28 デジタル信号処理装置及びディザ信号発生装置 Pending JPH07219598A (ja)

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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20020521