JPH08172362A - 信号伸張装置及び方法 - Google Patents
信号伸張装置及び方法Info
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- JPH08172362A JPH08172362A JP6334283A JP33428394A JPH08172362A JP H08172362 A JPH08172362 A JP H08172362A JP 6334283 A JP6334283 A JP 6334283A JP 33428394 A JP33428394 A JP 33428394A JP H08172362 A JPH08172362 A JP H08172362A
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- Japan
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- Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ラグランジェ補間を用いてデータの語長を伸
張する場合、ラグランジェ補間の周波数特性を受けない
でデータを伸張する。 【構成】 ローパスフィルター２で高域成分が除去され
たデータがラグランジェ補間ブロック３でラグランジェ
補間された後、加算器４に供給される。加算器４では、
このデータと広域成分が除去されたデータとの差分がと
られる。この差分値とローパスフィルター２を介される
前のデータが加算器５で足し合わされて出力される。
張する場合、ラグランジェ補間の周波数特性を受けない
でデータを伸張する。 【構成】 ローパスフィルター２で高域成分が除去され
たデータがラグランジェ補間ブロック３でラグランジェ
補間された後、加算器４に供給される。加算器４では、
このデータと広域成分が除去されたデータとの差分がと
られる。この差分値とローパスフィルター２を介される
前のデータが加算器５で足し合わされて出力される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば、コンパクト
ディスク（ＣＤ）やディジタルオーディオテープ（ＤＡ
Ｔ）等の記録媒体に記録されたディジタルオーディオデ
ータの語長を伸張して出力することができる信号伸張装
置及び方法に関する。
ディスク（ＣＤ）やディジタルオーディオテープ（ＤＡ
Ｔ）等の記録媒体に記録されたディジタルオーディオデ
ータの語長を伸張して出力することができる信号伸張装
置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、ＣＤやＤＡＴ等の記録媒体には、
１６ビットの記録フォーマットでデータが記録されてい
る。また、業務用のレコーダー、ＡＤコンバーターやＤ
Ａコンバーターでは、データが２０ビットで処理され
る。例えば、１６ビット以上のレコーダーで録音された
ディジタルオーディオデータをＣＤ化する場合、単純に
１６ビット以下のデータを切り捨てたり、スーパービッ
トマッピング（ＳＢＭ）等で１６ビット以下のデータを
利用して、１６ビットに圧縮するような方法が用いられ
ている。
１６ビットの記録フォーマットでデータが記録されてい
る。また、業務用のレコーダー、ＡＤコンバーターやＤ
Ａコンバーターでは、データが２０ビットで処理され
る。例えば、１６ビット以上のレコーダーで録音された
ディジタルオーディオデータをＣＤ化する場合、単純に
１６ビット以下のデータを切り捨てたり、スーパービッ
トマッピング（ＳＢＭ）等で１６ビット以下のデータを
利用して、１６ビットに圧縮するような方法が用いられ
ている。
【０００３】ところで、１６ビットのデータから、１６
ビットより多いデータを生成する方法はない。例えば、
ディジタルミキサーやＤＡコンバーターでは、上述のよ
うに２０ビットまたは２４ビット等のデータを処理でき
るものが多い。このような機器に、一度語長が切り捨て
られたデータや圧縮されたデータが供給されても、その
語長でしか処理することができない。また、単純に理論
値通りのＡＤコンバーターを用いて量子化されたデータ
であっても、そのＡＤコンバーターの語長以上の分解能
でデータを処理することはできない。
ビットより多いデータを生成する方法はない。例えば、
ディジタルミキサーやＤＡコンバーターでは、上述のよ
うに２０ビットまたは２４ビット等のデータを処理でき
るものが多い。このような機器に、一度語長が切り捨て
られたデータや圧縮されたデータが供給されても、その
語長でしか処理することができない。また、単純に理論
値通りのＡＤコンバーターを用いて量子化されたデータ
であっても、そのＡＤコンバーターの語長以上の分解能
でデータを処理することはできない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで、例えば、ラグ
ランジェ補間を用いて上述の問題を解決する方法があ
る。この方法では、同じ特性を有し、ラグランジェ補間
を行う２つの補間フィルターが用いられる。第１の補間
フィルターにおいて、入力データのサンプリングポイン
トの中間ポイントのデータを前後数サンプルのデータに
基づいて原データより長い語長で補間し、第２の補間フ
ィルターにおいて、第１の補間フィルターで補間したポ
イントの中間ポイント（原信号のサンプリングポイン
ト）で、前後数サンプルの補間したデータを用いて、再
度原信号の語長より長い語長で補間することにより、原
信号のデータ語長より長い語長のディジタルオーディオ
データを得ることができる。
ランジェ補間を用いて上述の問題を解決する方法があ
る。この方法では、同じ特性を有し、ラグランジェ補間
を行う２つの補間フィルターが用いられる。第１の補間
フィルターにおいて、入力データのサンプリングポイン
トの中間ポイントのデータを前後数サンプルのデータに
基づいて原データより長い語長で補間し、第２の補間フ
ィルターにおいて、第１の補間フィルターで補間したポ
イントの中間ポイント（原信号のサンプリングポイン
ト）で、前後数サンプルの補間したデータを用いて、再
度原信号の語長より長い語長で補間することにより、原
信号のデータ語長より長い語長のディジタルオーディオ
データを得ることができる。
【０００５】図３は、上述の補間フィルターを用いて語
長を伸張した場合の出力データの特性図である。なお、
Ｘ軸を周波数（Ｈｚ）、Ｙ軸を出力信号レベル（ｄＢ）
とする。図３からもわかるように、１５ｋＨｚ以下で
は、一定の出力信号レベルであるが、１５ｋＨｚを越え
た付近から出力信号レベルが減衰してしまう。これは、
ラグランジェ補間の周波数特性に起因する。
長を伸張した場合の出力データの特性図である。なお、
Ｘ軸を周波数（Ｈｚ）、Ｙ軸を出力信号レベル（ｄＢ）
とする。図３からもわかるように、１５ｋＨｚ以下で
は、一定の出力信号レベルであるが、１５ｋＨｚを越え
た付近から出力信号レベルが減衰してしまう。これは、
ラグランジェ補間の周波数特性に起因する。
【０００６】従って、この発明の目的は、ラグランジェ
補間を用いても周波数特性の影響を受けることなく、デ
ータの語長を伸張することができる伸張装置及び方法を
提供することにある。
補間を用いても周波数特性の影響を受けることなく、デ
ータの語長を伸張することができる伸張装置及び方法を
提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、入力データ
の高域成分を除去するローパスフィルター２と、ローパ
スフィルター２の出力データに基づいて補間を行うラグ
ランジェ補間ブロック３と、ラグランジェ補間ブロック
３の出力データとローパスフィルター２の出力データと
を加算する加算器４と、加算器４の出力データと入力デ
ータとを加算する加算器５とからなる信号伸張装置であ
る。
の高域成分を除去するローパスフィルター２と、ローパ
スフィルター２の出力データに基づいて補間を行うラグ
ランジェ補間ブロック３と、ラグランジェ補間ブロック
３の出力データとローパスフィルター２の出力データと
を加算する加算器４と、加算器４の出力データと入力デ
ータとを加算する加算器５とからなる信号伸張装置であ
る。
【０００８】また、この発明は、入力データの高域成分
を除去し、高域成分が除去された入力データに基づいて
補間を行い、補間されたデータと高域成分が除去された
入力データとを加算し、加算されたデータと入力データ
とをさらに加算する信号伸張方法である。
を除去し、高域成分が除去された入力データに基づいて
補間を行い、補間されたデータと高域成分が除去された
入力データとを加算し、加算されたデータと入力データ
とをさらに加算する信号伸張方法である。
【０００９】
【作用】入力されたデータＸ（ｎ）の高域成分がローパ
スフィルター２で除去され、ラグランジェ補間ブロック
３に供給される。ラグランジェ補間ブロック３では、デ
ータＸ（ｎ）のサンプリングポイントの中間でデータＹ
（ｎ）が生成される。さらに、データＹ（ｎ）に基づい
て、そのサンプリングポイントの中間（Ｘ（ｎ）のサン
プリングポイント）でデータＺ（ｎ）が生成される。デ
ータＺ（ｎ）は加算器４に供給される。加算器４では、
データＺ（ｎ）と低域成分のみのデータＸ（ｎ）との差
分がとられる。この差分データは、加算器５において、
データＸ（ｎ）と加算される。最終的に、入力データの
語長よりも長い語長のディジタルオーディオデータとし
て出力される。
スフィルター２で除去され、ラグランジェ補間ブロック
３に供給される。ラグランジェ補間ブロック３では、デ
ータＸ（ｎ）のサンプリングポイントの中間でデータＹ
（ｎ）が生成される。さらに、データＹ（ｎ）に基づい
て、そのサンプリングポイントの中間（Ｘ（ｎ）のサン
プリングポイント）でデータＺ（ｎ）が生成される。デ
ータＺ（ｎ）は加算器４に供給される。加算器４では、
データＺ（ｎ）と低域成分のみのデータＸ（ｎ）との差
分がとられる。この差分データは、加算器５において、
データＸ（ｎ）と加算される。最終的に、入力データの
語長よりも長い語長のディジタルオーディオデータとし
て出力される。
【００１０】
【実施例】以下、この発明による信号伸張装置に関して
図面を参照して説明する。図１は、この発明による信号
伸張装置のブロック図である。図１において、入力端子
１を介して、所定のフォーマット（例えば、ＡＥＳ／Ｅ
ＢＵフォーマットやＩＥＣ９５８フォーマット）に復調
されたディジタルオーディオデータＸ（ｎ）がローパス
フィルター（以下、ＬＰＦとする）２に供給される。Ｌ
ＰＦ２では、データＸ（ｎ）の所定帯域以下のデータの
みが通過される。ＬＰＦ２の出力データは、ラグランジ
ェ補間ブロック３及び加算器４に供給される。なお、Ｌ
ＰＦ２のカットオフ周波数の減衰特性は、ラグランジェ
補間ブロック３のロールオフ周波数よりも十分低いもの
に設定されている。例えば、ラグランジェ補間ブロック
３のロールオフ周波数が１５ｋＨｚだとすると、ＬＰＦ
２のカットオフ周波数の減衰特性は５ｋＨｚまたは１０
ｋＨｚとされる。ラグランジェ補間ブロック３で補間さ
れたデータは、加算器４に供給される。加算器４では、
ラグランジェ補間ブロック３から出力されるデータとＬ
ＰＦ２から出力されるデータとの差分がとられる。この
差分データは、加算器５において、高域成分が除去され
る前のデータＸ（ｎ）と加算されて出力される。なお、
図１に示されるブロック図は、１個のＤＳＰ（Digital
Signal Processor）で実現することができる。
図面を参照して説明する。図１は、この発明による信号
伸張装置のブロック図である。図１において、入力端子
１を介して、所定のフォーマット（例えば、ＡＥＳ／Ｅ
ＢＵフォーマットやＩＥＣ９５８フォーマット）に復調
されたディジタルオーディオデータＸ（ｎ）がローパス
フィルター（以下、ＬＰＦとする）２に供給される。Ｌ
ＰＦ２では、データＸ（ｎ）の所定帯域以下のデータの
みが通過される。ＬＰＦ２の出力データは、ラグランジ
ェ補間ブロック３及び加算器４に供給される。なお、Ｌ
ＰＦ２のカットオフ周波数の減衰特性は、ラグランジェ
補間ブロック３のロールオフ周波数よりも十分低いもの
に設定されている。例えば、ラグランジェ補間ブロック
３のロールオフ周波数が１５ｋＨｚだとすると、ＬＰＦ
２のカットオフ周波数の減衰特性は５ｋＨｚまたは１０
ｋＨｚとされる。ラグランジェ補間ブロック３で補間さ
れたデータは、加算器４に供給される。加算器４では、
ラグランジェ補間ブロック３から出力されるデータとＬ
ＰＦ２から出力されるデータとの差分がとられる。この
差分データは、加算器５において、高域成分が除去され
る前のデータＸ（ｎ）と加算されて出力される。なお、
図１に示されるブロック図は、１個のＤＳＰ（Digital
Signal Processor）で実現することができる。
【００１１】以下、ラグランジェ補間ブロック３での補
間方法を図２を用いて説明する。ＬＰＦ２から出力され
る、高域成分を除去されたデータＸ（ｎ）は、ラグラン
ジェ補間ブロック３に供給される。なお、図２Ａに示さ
れるように、黒マルで示されるデータＸ（ｎ）は、１／
ＳＦ（サンプリング周波数）の時間でサンプリングされ
Ｎビットで量子化されたデータである。このデータがラ
グランジェ補間ブロック３に供給される。ラグランジェ
補間ブロック３では、データＸ（ｎ）の任意のポイント
の前後数ポイントのデータを用いて、このサンプリング
ポイントの中間ポイントでデータの補間がなされる（図
２Ｂ参照）。この補間データＹ（ｎ）が白マルで示され
る。この時、補間の計算をデータＸ（ｎ）の語長より長
いＭビット（Ｎ＜＜Ｍ）で行った後、Ｌビットに丸め込
む（Ｎ＜Ｌ＜Ｍ）（または切り捨て）ことにより、補間
データＹ（ｎ）が生成される。なお、Ｍビットの語長
は、Ｌビットのデータを計算するのに、誤差を無視でき
る程度の長さとされる。例えば、データＸ（ｎ）を中心
として４つの前ポイント及び３つの後ポイントを用い
て、上述の処理を行うことにより、データＹ（ｎ）を得
ることができる。
間方法を図２を用いて説明する。ＬＰＦ２から出力され
る、高域成分を除去されたデータＸ（ｎ）は、ラグラン
ジェ補間ブロック３に供給される。なお、図２Ａに示さ
れるように、黒マルで示されるデータＸ（ｎ）は、１／
ＳＦ（サンプリング周波数）の時間でサンプリングされ
Ｎビットで量子化されたデータである。このデータがラ
グランジェ補間ブロック３に供給される。ラグランジェ
補間ブロック３では、データＸ（ｎ）の任意のポイント
の前後数ポイントのデータを用いて、このサンプリング
ポイントの中間ポイントでデータの補間がなされる（図
２Ｂ参照）。この補間データＹ（ｎ）が白マルで示され
る。この時、補間の計算をデータＸ（ｎ）の語長より長
いＭビット（Ｎ＜＜Ｍ）で行った後、Ｌビットに丸め込
む（Ｎ＜Ｌ＜Ｍ）（または切り捨て）ことにより、補間
データＹ（ｎ）が生成される。なお、Ｍビットの語長
は、Ｌビットのデータを計算するのに、誤差を無視でき
る程度の長さとされる。例えば、データＸ（ｎ）を中心
として４つの前ポイント及び３つの後ポイントを用い
て、上述の処理を行うことにより、データＹ（ｎ）を得
ることができる。
【００１２】一例として、７次のラグランジェ補間を行
った時の生成式を以下に示す。
った時の生成式を以下に示す。
【００１３】Ｙ（ｎ）＝ｋ０×Ｘ（ｎ−４）＋ｋ１×Ｘ
（ｎ−３）＋ｋ２×Ｘ（ｎ−２）＋ｋ３×Ｘ（ｎ−１）
＋ｋ４×Ｘ（ｎ）＋ｋ５×Ｘ（ｎ＋１）＋ｋ６×Ｘ（ｎ
＋２）＋ｋ７×Ｘ（ｎ＋３）
（ｎ−３）＋ｋ２×Ｘ（ｎ−２）＋ｋ３×Ｘ（ｎ−１）
＋ｋ４×Ｘ（ｎ）＋ｋ５×Ｘ（ｎ＋１）＋ｋ６×Ｘ（ｎ
＋２）＋ｋ７×Ｘ（ｎ＋３）
【００１４】但し、
【００１５】 ｋ０＝−ｃ１×ｃ２×ｃ３×ｃ４×ｃ５×ｃ６×ｃ７／３５ ｋ１＝ｃ０×ｃ２×ｃ３×ｃ４×ｃ５×ｃ６×ｃ７×４／１５ ｋ２＝−ｃ０×ｃ１×ｃ３×ｃ４×ｃ５×ｃ６×ｃ７×６／５ ｋ３＝ｃ０×ｃ１×ｃ２×ｃ４×ｃ５×ｃ６×ｃ７×４ ｋ４＝ｃ０×ｃ１×ｃ２×ｃ３×ｃ５×ｃ６×ｃ７×４ ｋ５＝−ｃ０×ｃ１×ｃ２×ｃ３×ｃ４×ｃ６×ｃ７×６／５ ｋ６＝ｃ０×ｃ１×ｃ２×ｃ３×ｃ４×ｃ５×ｃ７×４／１５ ｋ７＝−ｃ０×ｃ１×ｃ２×ｃ３×ｃ４×ｃ５×ｃ６／３５
【００１６】また、 ｃ０＝（３＋０．５）／４ ｃ１＝（２＋０．５）／３ ｃ２＝（１＋０．５）／２ ｃ３＝０．５ ｃ４＝１−０．５ ｃ５＝１−０．５／２ ｃ６＝１−０．５／３ ｃ７＝１−０．５／４
【００１７】とする。
【００１８】次に、上述と同様の条件でもって、データ
Ｙ（ｎ）の中間ポイントで補間すると、図２Ｃに示され
るデータＺ（ｎ）を得ることができる。なお、データＹ
（ｎ）の中間ポイント、即ち、データＺ（ｎ）のサンプ
リングポイントは、データＸ（ｎ）のサンプリングポイ
ントと同一である。このような補間を行うことにより、
Ｎビットの入力データ（Ｘ（ｎ））を、語長が拡張され
たＬビットのデータとして出力することができる。
Ｙ（ｎ）の中間ポイントで補間すると、図２Ｃに示され
るデータＺ（ｎ）を得ることができる。なお、データＹ
（ｎ）の中間ポイント、即ち、データＺ（ｎ）のサンプ
リングポイントは、データＸ（ｎ）のサンプリングポイ
ントと同一である。このような補間を行うことにより、
Ｎビットの入力データ（Ｘ（ｎ））を、語長が拡張され
たＬビットのデータとして出力することができる。
【００１９】ラグランジェ補間ブロック３から出力され
る補間後のデータは、加算器４に供給される。上述のよ
うに、加算器４には、高域が除去されたデータＸ（ｎ）
が供給されており、補間後のデータとの差分がとられ
る。加算器４の差分出力は、加算器５に供給される。加
算器５には、ＬＰＦ２に入力される前のデータが供給さ
れる。これらのデータは、加算器５で足し合わされてか
ら出力される。
る補間後のデータは、加算器４に供給される。上述のよ
うに、加算器４には、高域が除去されたデータＸ（ｎ）
が供給されており、補間後のデータとの差分がとられ
る。加算器４の差分出力は、加算器５に供給される。加
算器５には、ＬＰＦ２に入力される前のデータが供給さ
れる。これらのデータは、加算器５で足し合わされてか
ら出力される。
【００２０】
【発明の効果】この発明に依れば、入力データの語長を
伸張する手段として、ラグランジェ補間を用いた場合で
も、周波数特性を生じることなく、また、高域でのレベ
ルを減衰することなしに行うことが可能になる。従っ
て、Ｓ／Ｎ比（音質）を向上できる。さらに、ハードウ
ェアを１個のＤＳＰで構成することができるので、この
発明を容易に実現することができる。
伸張する手段として、ラグランジェ補間を用いた場合で
も、周波数特性を生じることなく、また、高域でのレベ
ルを減衰することなしに行うことが可能になる。従っ
て、Ｓ／Ｎ比（音質）を向上できる。さらに、ハードウ
ェアを１個のＤＳＰで構成することができるので、この
発明を容易に実現することができる。
【図１】この発明による信号伸張装置のブロック図であ
る。
る。
【図２】ラグランジェ補間ブロックに対する入力データ
及び出力データの波形図である。
及び出力データの波形図である。
【図３】ラグランジェ補間ブロックの周波数特性を示す
グラフである。
グラフである。
２ ローパスフィルター ３ ラグランジェ補間ブロック ４、５ 加算器
Claims (4)
- 【請求項１】 入力データの高域成分を除去するローパ
スフィルターと、 上記ローパスフィルターの出力データに基づいて補間を
行う補間部と、 上記補間部の出力データと上記ローパスフィルターの出
力データとを加算する第１の加算部と、上記第１の加算
部の出力データと上記入力データとを加算する第２の加
算部とからなる信号伸張装置。 - 【請求項２】 上記補間部では、ラグランジェ補間が行
われることを特徴とする請求項１記載の信号伸張装置。 - 【請求項３】 入力データの高域成分を除去し、 高域成分が除去された上記入力データに基づいて補間を
行い、 補間された上記データと高域成分が除去された上記入力
データとを加算し、加算された上記データと上記入力デ
ータとをさらに加算する信号伸張方法。 - 【請求項４】 上記補間は、ラグランジェ補間で行われ
ることを特徴とする請求項３記載の信号伸張方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6334283A JPH08172362A (ja) | 1994-12-16 | 1994-12-16 | 信号伸張装置及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6334283A JPH08172362A (ja) | 1994-12-16 | 1994-12-16 | 信号伸張装置及び方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08172362A true JPH08172362A (ja) | 1996-07-02 |
Family
ID=18275612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6334283A Pending JPH08172362A (ja) | 1994-12-16 | 1994-12-16 | 信号伸張装置及び方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08172362A (ja) |
-
1994
- 1994-12-16 JP JP6334283A patent/JPH08172362A/ja active Pending
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