JPH0799813B2 - オ−デイオ信号処理装置 - Google Patents

オ−デイオ信号処理装置

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JPH0799813B2
JPH0799813B2 JP59059945A JP5994584A JPH0799813B2 JP H0799813 B2 JPH0799813 B2 JP H0799813B2 JP 59059945 A JP59059945 A JP 59059945A JP 5994584 A JP5994584 A JP 5994584A JP H0799813 B2 JPH0799813 B2 JP H0799813B2
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audio signal
circuit
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博美 十楚
修造 西田
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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
    • H03M7/50Conversion to or from non-linear codes, e.g. companding

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〈本発明の技術分野〉 本発明はディジタル化されたオーディオ信号を限定され
たビット数を有する伝送系を通して転送する時、ダイナ
ミックにプリ・エンファシスをかけることにより、上記
ビット数以上の大きなダイナミックレンジを広い帯域に
おいて得ることのできるオーディオ信号処理装置に関す
るものである。
〈背景技術〉 一般に、アナログ信号をディジタル信号に変換して処理
する装置では回路が複雑になることをさけるため全ての
オーディオ信号に対して共通の固定エンファシス(例え
ば、コンパクトディスクプレーヤでは15μs,50μsの特
性)をかけていたが、最近では伝送系の多目的利用及び
経済性の追従により伝送系で限定しているビット数相当
以上のダイナミックレンジ及びS/N比を広い帯域に亘っ
て得ることのできる信号処理装置が必要とされるように
なってきている。
〈本発明の目的〉 本発明は上述のような現状に鑑みて発明されたものであ
り差分化回路の応用により信号処理装置におけるプリ・
エンファシス回路のディジタルフィルターの係数を変化
させるようにしてオーディオ信号にバリアブルなプリ・
エンファシスをかけることにより広い帯域に亘って大き
なダイナミックレンジを得ることができるようにせんと
するものである。
〈本発明の実施例〉 以下、本発明の一実施例を添付図面に従って詳細に説明
する。第1図は本発明に係る信号処理装置の一実施例を
示すブロック的電気回路図にして、図中1はA/D変換系
を示し、このA/D変換系において、2は音源からのアナ
ログ信号を例えば44.1KHzのサンプリング周波数でサン
プリングすると共に16ビットに量子化してディジタル信
号に変換するA/D変換器にして、これより出力されるデ
ィジタル化されたオーディオ信号(以下、これをオーデ
ィオ信号列と言う)はプリ・エンファシス回路3と差分
化回路段4に供給される。
この差分化回路段4は上記オーディオ信号列をXnとして
第1差分列Ynと第2差分列Znを Yn=Xn−Xn−1 ……(1) Zn=Yn−Yn−1 ……(2) と定義した回路であって、その構成は第2図に示す通り
でオーディオ信号列Xnを1サンプル期間遅延させて遅延
データXn−1を得る第1の遅延素子6と、上記(1)式
を実行して第1差分列Ynを得る第1の引算回路7と、上
記第1差分列Ynを1サンプリング期間遅延させて遅延デ
ータYn−1を得る第2の遅延素子8と、上記(2)式を
実行して第2差分列Znを得る第2の引算回路9とよりな
り、次段に夫々オーディオ信号列Xn,第1及び第2差分
列Yn,Znのデータを供給するように成っている。
5は上記オーディオ信号列Xn,第1及び第2差分列Yn,Zn
によりエンファシスを指定するエンファシス指定回路段
にして、第3図に示すように上記オーディオ信号列Xn,
第1、第2差分列Yn,Znの平均振幅値A,B及びCを次式 但しN:エンファシス指定期間(レンジ期間)のサンプル
数 に従って求める平均値回路10A,10B及び10Cと、上記平均
振幅値AをBで除算する第1の除算器11と、上記平均振
幅値BをCで除算する第2の除算器12と、各除算器11,1
2からの商A/B,B/Cでアドレス指定を受けて予め定めたエ
ンファシス指定データ*を出力するROM(リードオンリ
ーメモリ)13とから成っている。
第5図(a)は商A/B,B/Cと指定エンファシスの関係を
示し、又、第5図(b)とその指定エンファシスと上記
ROM13の出力信号であるエンファシス指定データとの関
係を示す図である。上記第5図(a)のエンファシスの
分類は第6図の(a)乃至(c)に示す音楽信号の分析
より行ったもので、音楽信号の典型的なパワー・スペク
トラムを分類すると、同図より明らかなようにH1:フラ
ット型、H2:6dB/Oct型及びH3:−12dB/Oct型となる。
これら各特性H1,H2及びH3に対応したエンファシスとし
て第7図に示した各プリ・エンファシスH1(Z)−H1 -1
(Z),H2(Z)−H2 -1(Z)及びH3(Z)−H
3 -1(Z)が周波数帯域の全域に亘って利用できること
ゝなり効力が大きい。
又、第5図(C)は上記第6図の(a)乃至(c)に示
す音楽信号を上記差分化回路段4を経てエンファシス指
定回路段5に供給した場合における第1及び第2の除算
器11,12から得られる商A/B,B/Cを示すもので、図からも
明らかなように、第6図の(a)の音楽信号(H1:フラ
ット型)は商A/B,B/Cの何れもが4以下であるから、そ
のエンファシスは第5図(a)よりH1(Z)であり、従
って上記ROM13より出力されるエンファシス指定データ
*は「0000」となる。又、第6図の(b)の音楽信号
(H2:−6dB/Oct型)は商A/Bは4以上、商B/Cは4以下で
あるため、第5図(a)よりエンファシスはH2(Z)で
あり、従って、エンファシス指定データは「0001」とな
る。同様に第6図の(c)の音楽信号(H2:−12dB/Oct
型)は何れの商も4以上であるため、そのエンファシス
はH3(Z)であり、エンファシス指定データは「0010」
となる。
以上のことから明らかなように、オーディオ信号列が上
記H1,H2及びH3の特性の音楽信号の何れに該当するかを
上記エンファシス指定回路段5が差分化回路段4より得
られオーディオ信号列Xn,第1,第2差分列Yn,Znの振幅平
均値A,B,Cより判断し、それに応じたエンファシス指定
データを出力すると言うことである。
次いで、上記プリ・エンファシス回路3であるが、これ
は上記エンファシス指定回路段5より供給されるエンフ
ァシス指定データ*により内蔵するディジタルフィルタ
ーの係数を選択しバリアブルにプリ・エンファシスをか
けるものである。
このディジタルフィルターは周知のIIR型のもので、第
4図に示すような遅延素子13,14と乗算器15乃至20と、
加算器21と、分配器22によって構成され、その伝達関数
Hn(Z)は a1 n,a2 n,b1 n,b2 n,Cn:指定したエンファシスのディジタ
ルフィルターの係数 n:エンファシスの番号 の形で表現されるものである。
尚、上記エンファシスの番号nとは上記第5図(a),
(b)及び第11図で示したプリ・エンファシスH
1(Z),H3(Z)或いは▲H-1 2▼(Z)等のHの横に
付加した番号を言い、又、上記係数a1 n,a2 n等は図示し
ないマルチプレクサ等で上記ROM13より得られるエンフ
ァシス指定データ*によって切換えられる。
再度、第1図に戻って、23は上記プリ・エンファシス回
路3より供給されるプリ・エンファシスをかけられたオ
ーディオ信号列(プリ・エンファシス回路3を出たとこ
ろで図示しない圧縮回路で圧縮をかけられている)に上
記エンファシス指定データ*を順次挿入するミキシング
回路である。
この回路23における信号のミキシング前とミキシング後
のデータフォーマットの概略を第8図に示している。ミ
キシング前では1レンジ期間と(上記エンファシス指定
回路段5の平均値回路が平均値を取るオーディオ信号列
の期間)のオーディオ信号列の中にサンプリングに伴う
オーディオデータ乃至(オーディオ信号列)がある
のみであるのに対してミキシング後では同期信号SYNCと
エンファシス指定データ*が挿入されている。
そして、このようにミキシングによって形成されたオー
ディオ信号列は伝送路24に出力される。
以上が、A/D変換系1の構成であって、A/D変換器2より
出力された上記オーディオ信号列Xnはその一方でプリ・
エンファシス回路3に入力されると共に他方で差分化回
路段4に入力され、斯る回路段4はこれに基いて第1,第
2差分列Yn,Znのデータを生成すると共にこれらのデー
タをオーディオ信号列Xnのデータと共に次段のエンファ
シス指定回路段5に供給する。
このエンファシス指定回路段5では上述のように上記オ
ーディオ信号列Xn,第1,第2差分列Yn,Znの各データが入
力されることに相俟って平均値回路10A乃至10Cで各レン
ジ期間毎に夫々の平均振幅値A,B,Cを求めると共にこれ
ら平均振幅値に基いて各除算器11,12で商A/B,B/Cを求
め、これら商に従ってROM13より各レンジ毎にプリ・エ
ンファシスH1(Z)−▲H-1 1▼(Z),H2(Z)−▲H
-1 2▼(Z),H3(Z)−▲H-1 3▼(Z)に応じた第5
図(b)に示すエンファシス指定データ*を出力する。
このエンファシス指定データ*が上記プリ・エファシス
回路3に入力されると、該回路3はディジタルフィルタ
ーにおけるa1 n,a2 n,b1 n,b2 n,c2 nをエファシス指定デー
タ*に従って変化させ、この変化された各係数に基づく
伝達関数Hn(Z)に従ってオーディオ信号列Xnにプリ・
エンファシスをかけ、次段に出力する。
続いて、このバリアブルなプリ・エンファシスをかけら
れたオーディオ信号列Xnは途中圧縮させられた後、ミキ
シング回路23に供給される。
そして、オーディオ信号列Xnはこゝで上記第8図に示す
ように上記エファシス指定データ*と同期信号SYNCを挿
入され伝送路24に出力される。
以上がA/D変換系の作用である。
次に、再生系25について説明する。
かゝる再生系25において、26は分離回路であって、上記
伝送路24を通じて伝送されてくる上記バリアブルなプリ
・エンファシスをレンジ期間単位でかけられたオーディ
オ信号列Xn(分離回路26の手前で伸長をかけられてい
る)を入力してこのオーディオ信号列Xnより第9図に示
すように同期信号SYNCとエファシス指定データ*を分離
し、そして、このエンファシス指定データ*とこれを分
離したオーディオ信号列Xnと異る経路で次段のデ・エン
ファシス回路27に供給する。
このデ・エンファシス回路27は上記プリ・エンファシス
回路3と全く同一のディジタルフィルターで構成される
もので、その伝達関数▲H-1 n▼(Z)は の形で表現されるものである。
そして、このデ・エンファシス回路27では上記エンファ
シス指定データ*に従って上記(7)式におけるディジ
タルフィルターの係数a1 n-1,a2 n-1,b2 n-1及びCn-1をマ
ルチプレクサー等で上記レンジ期間毎に切り換えて上記
オーディオ信号列Xnをそれら係数に基く上記伝達関数で
デ・エンファシスし、上記プリ・エンファシスする前の
ディジタルのオーディオ信号列Xnに復調して次のD/A変
換器28に供給する。
このD/A変換器28は上記デ・エンファシスされたオーデ
ィオ信号列Xnをアナログ信号に変換し、後続の図示しな
い回路に供給するものである。
以上の構成を成する再生系において、伝送路24より各レ
ンジ期間単位で異るエンファシスをかけられたオーディ
オ信号Xnが伝送されてくると、分離回路26はそのオーデ
ィオ信号列Xnからエンファシス指定データ*と同期信号
SYNCを分離すると共に、このエンファシス指定データ
と、これを分離されたオーディオ信号列Xnとを別経路で
デ・エンファシス回路27に供給する。
すると、このデ・エンファシス回路27は上記エンファシ
ス指定データ*に従ってディジタルフィルターの上記係
数をレンジ期間毎に切り換えて上記オーディオ信号列Xn
をデ・エファシスし、そして、このデ・エンファシスし
たオーディオ信号列Xnを次のD/A変換器28に供給してア
ナログ信号に変換させる。
〈本発明の効果〉 以上のように本発明にあっては、各レンジ期間毎にオー
ディオ信号列のパワースペクトラムを分析して複数類に
分類し、各レンジ期間単位でその分類に応じたプリ・エ
ンファシスをかけ、伝送系を通して伝送されて来たオー
ディオ信号列に各レンジ期間単位で先の分類に応じたデ
・エンファシスをかけるように構成したことにより、例
えA/D変換系と再生系間に限定されたビット数の伝送路
を用いたところで、そのビット数以上の大きなダイナミ
ックレンジ及び聴感高いS/N比を広い帯域にわたって得
ることができ、実用的効果の大きいものを提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るオーディオ信号処理装置の一実施
例を示すブロック的電気回路図、第2図乃至第4図は同
上装置における差分化回路段、エンファシス指定回路段
及びプリ・エンファシス(デ・エンファシス)回路の具
体例を示すブロック的構成図、第5図(a)乃至(c)
は上記エンファシス指定回路によるエンファシス指定の
説明に供された図、第6図は音楽信号の典型的なパワー
スペクトラムを示す図、第7図はエンファシス特性を示
す線図、第8図及び第9図は上記オーディオ信号処理装
置におけるミキシング回路と分離回路の説明に供された
オーディオ信号列のデータフォーマットを示す図であ
る。 26:分離回路、27:デ・エンファシス回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アナログ・オーディオ信号をディジタル・
    オーディオ信号に変換し、圧縮した後伝送するA/D変換
    系と、該A/D変換系より伝送系を通して伝送されたディ
    ジタル化されたオーディオ信号列を伸長した後アナログ
    ・オーディオ信号に変換し出力する再生系とからなるオ
    ーディオ信号処理装置において、 上記A/D変換系には、 オーディオ信号をアナログ信号からディジタル信号に変
    換するA/D変換器と、 ディジタル化されたオーディオ信号列のパワースペクト
    ラムを各レンジ期間毎に分析して夫々のレンジ期間にお
    けるオーディオ信号列を複数種に分類する差分化回路段
    と、 上記各レンジ期間単位で差分化回路段による分類に応じ
    たエンファシスを指定するエンファシス指定回路段と、 上記オーディオ信号列に、各レンジ期間単位で上記エン
    ファシス指定回路段からの指定に応じたプリ・エンファ
    シスをかけるプリ・エンファシス回路と、 上記オーディオ信号列に、各レンジ期間単位で上記エン
    ファシス指定回路段からのエンファシス指定データを挿
    入するミキシング回路とを設ける一方、 上記再生系には、 該ミキシング回路より伝送されるオーディオ信号列より
    エンファシス指定データを分離する分離回路と、 上記オーディオ信号列に、各レンジ期間単位で上記分離
    回路より得られたエンファシス指定データに応じたデ・
    エンファシスをかけるデ・エンファシス回路と、 該デ・エンファシス回路からのオーディオ信号列をアナ
    ログ信号に変換するD/A変換器とを設けたことを特徴と
    するオーディオ信号処理装置。
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