JPH082024B2 - 量子化器 - Google Patents
量子化器Info
- Publication number
- JPH082024B2 JPH082024B2 JP13440490A JP13440490A JPH082024B2 JP H082024 B2 JPH082024 B2 JP H082024B2 JP 13440490 A JP13440490 A JP 13440490A JP 13440490 A JP13440490 A JP 13440490A JP H082024 B2 JPH082024 B2 JP H082024B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- quantizer
- output
- shaping
- noise
- local
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Description
産業上の利用分野 本発明は、語長の長いデジタル信号を高速サンプリン
グされた語長の短いデジタル信号に変換する量子化器に
関する。 従来の技術 近年デジタル信号処理技術の向上により従来アナログ
処理されていた信号がデジタル処理化されてきている。
これにともない、デジタルアナログ変換器の高性能化、
ローコスト化がさらに重要となってきている。これら目
的のために、ノイズシェーピング型の量子化器がよく用
いられている。ノイズシェーピングを用いた量子化器と
しては、たとえば、特開昭63−209334号公報に多段ノイ
ズシェーピング型による量子化器が示されている。この
量子化器を用いると、発振等を起こすことのない安定な
高次のノイズシェーピングを行うことができる。しか
し、一方で量子化器出力の階調が増えるという課題もあ
った。そこで、この量子化器に改良をほどこし、量子化
器出力の階調増加を抑える手法が提案されている（たと
えば、IEEE Journal of solid state circuit,Aug,198
9,Vol.24,No.4）。第５図は上記提案されている手法の
ブロック図を示す、第５図において、遅延器127、加算
器126により積分器41が構成され、この積分器41と加算
器５、局部量子化器103、加算器５、遅延器４、減算器4
0により１次のシェーピング次数を有する単積分型ノイ
ズシェーピング量子化器となるメインループ20が構成さ
れている。また、加算器120と遅延器121により積分器43
が構成され、また、加算器122と遅延器123により積分器
45が構成され、これら積分器43,45と減算器42,44、局部
量子化器６、遅延器46により２次のシェーピング次数を
有する二重積分型ノイズシェーピング量子化器となるサ
ブループ21が構成されている。このサブループ21の減算
器42には、減算器２により局部量子化器103の入出力差
と遅延器46により遅延出力が与えられ、減算器44には積
分器43の出力と遅延器46の出力が与えられている。ま
た、積分器43の出力は乗算器47により係数ａが掛け合わ
された後加算器５を用いて局部量子化器103入力に加算
されている。ここでは、入力Ｘは16ビットのディジタル
信号であり、局部量子化器103、６は第１表および第２
表に示すとおりの量子化を行っている。なお、出力は16
384で規格化しており、出力＝２のとき、すなわち、327
68が0dBに相当する。また、乗算器47の係数ａは0.5とし
ている。 ここで、局部量子化器103により発生される量子化誤
差をVq1、局部量子化器６により発生される量子化誤差
をVq2とすると、メインループ20の入力Ｘ、Q1の関係は
（１）式のとおり表わされる。 Q1＝Ｘ＋（１−z-1）・Vq1 （１） また、サブループ21の入力Ｘ′、出力Q2の関係は
（２）式が成り立つ。 Q2＝Ｘ′＋（１−z-1）２・Vq2 （２） 一方、加算器２の出力は局部量子化器103の入出力差
であるので、 Ｘ′＝−Vq1 （３） よってサブループ21の出力Q2を減算器13、遅延器14で
構成される微分器10によりメインループ20の局部量子化
器103のシェーピング次数に応じて微分した後、加算器1
2によりメインループ20の出力Q1と加算すると、（１）
式に示すVq1の項が打ち消され、全体としての入出力X,Y
の関係は（４）式に示すとおりとなる。 Ｙ＝Ｘ＋（１−z-1）３・Vq2 （４） ここで、サブループ21の階調が±0.5であるにも関わ
らずこの回路が安定に動作するのは以下の理由による。
すなわち、乗算器47より積分器43の値が加算器５を介し
て局部量子化器103にフィードバックされている。よっ
て、積分器43の値が大きな値のときは局部量子化器103
の入力も大きくなるため、減算器２の値は負の大きな値
となる。この値が減算器42を介して積分器43に与えられ
ているが、減算器42のもう一方の入力は、高々0.5であ
るので、積分器43には負の大きな値が入力され、徐々に
積分器43の出力は小さくなる。 このように、積分器43の値が小さくなる方向でメイン
ループ20に対してフィードバックをかけてやることで積
分器45の値も小さく抑えることができ、局部量子化器６
の出力階調を低くすることができるものである。 ここで、Q1の取り得る値、すなわち階調は−２、−
１、…、＋２の５とおり（５値）であり、Q2の取り得る
値は−0.5、＋0.5の２値であるので、Ｙの取り得る値は
−３、−２、…、＋３の７値となる。すなわち、入力信
号が７値（３ビット弱）に圧縮されたことになる。ま
た、（４）式は低域の量子化誤差が高域に追いやられる
ことを示しており、したがって第５図のように構成する
ことにより、入力されるディジタル信号のダイナミック
レンジを損なうことなく出力するディジタル信号のビッ
ト数を圧縮することができ、64倍オーバーサンプリング
でこの回路を動作させると約118dBのダイナミックレン
ジが得られるものである。 発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、0dB入力の場
合、すなわち、信号振幅が32768に近くなると乗算器47
および加算器５によるフィードバックがうまく利かなく
なり、結果としてノイズレベルが増加するとともに高調
波歪を発生し、第５図に示す回路においては、ノイズレ
ベルで約25dB悪化する。これを避けるためには、入力信
号Ｘの最大値を0dB以下にせねばならず、結果としてダ
イナミックレンジが悪くなるという問題があった。 本発明は上記の問題を解決するもので、0dBの信号が
入力されても特性が劣化することのない量子化器を提供
することを目的とするものである。 課題を解決するための手段 上記問題を解決するために、本発明による量子化器
は、入力信号の量子化を行う局部量子器を有し、与えら
れた入力のノイズシェーピングを行う第１のノイズシェ
ーピング型量子化器と、前記第１のノイズシェーピング
型量子化器が発生する量子化誤差を入力とし、与えられ
た入力のノイズシェーピングを行う第２のノイズシェー
ピング型量子化器と、前記第２のノイズシェーピング型
量子化器の内部状態に基づき、前記第１のノイズシェー
ピング型量子化器内の局部量子化器出力の値を変化せし
めることにより、前記第２のノイズシェーピング型量子
化器を正常に動作させる手段と、前記第２のノイズシェ
ーピング型量子化器出力を第１のノイズシェーピング型
量子化器のシェーピング次数に応じて微分する微分器
と、この微分器出力と前記第１のノイズシェーピング型
量子化器出力とを加算する手段とを備え、この加算結果
を出力として取り出すようにした量子化器であって、前
記微分器の状態に基き、前記局部量子化器出力の上限
値、下限値を制御するようにしたものである。 作用 上記構成により、第１のノイズシェーピング型量子化
器が発生する量子化誤差を入力とし、与えられた入力の
ノイズシェーピングを行う第２のノイズシェーピング型
量子化器を正常に動作させるために、第２のノイズシェ
ーピング型量子化器の内部状態に基づき、第１のノイズ
シェーピング型量子化器内の局部量子化器出力の値を変
化せしめ、第２のノイズシェーピング型量子化器出力を
第１のノイズシェーピング型量子化器のシェーピング次
数に応じて微分する微分器の出力と、第１のノイズシェ
ーピング型量子化器の出力とを加算して、この加算結果
を出力として取り出すときに、第１のノイズシェーピン
グ型量子化器の第１の局部量子化器の出力の上限値、あ
るいは下限値を微分器の状態に応じて拡大あるいは縮小
するように制御するので、量子化器全体としての出力の
階調の増加がなく、メインループの発生する量子化誤差
の符号がランダム化され、メインループの発振を防止す
ることができる。また、サブループにおいても、同様に
発振を防止することができる。 実施例 以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。 第１図は本発明による量子化器の概念を示すブロック
図である。第１図において、メインループ20は第５図に
示した従来例のメインループ20と同様、単積分型ノイズ
シェーピングを行うもので、局部量子化器23のみが異な
っている。サブループ21は第５図に示したサブループ21
と同様のものである。10は微分器である。局部量子化器
23は入力される信号に対して、たとえば、第３表に示さ
れるとおりの量子化を行う。ただし、0dBは従来例の場
合と同様32768である。 サブループ21の出力はここでは第２表と同様に＋0.
5、−0.5のいずれかであるので、微分器10の出力は−
１、０、＋１である。局部量子化器23は部分器10の状
態、ここでは微分器10の出力値に応じて出力の上限値、
下限値を変化させ、たとえば、第４表に示すとおり、微
分器10による制御入力が＋１の場合は出力の上限値が＋
２となり、微分器10の出力が−１の場合には出力の下限
値が−２となるようになっている。ここで微分器10出力
について考えると、微分器10に入力される値は−0.5、
＋0.5の２とおりのみであるので、今、微分器10出力が
＋１であたとすると、次の出力値は必ず０以下となる。
何故ならば、微分器10出力が＋１であるということはそ
の入力が＋１増加したことを意味する。入力が−0.5、
＋0.5の２とおりであるので、＋１を出力するために
は、−0.5、、＋.5の順で入力されていなければなら
ず、この次にどのような値が入力されようとも０以下の
値が出力されることになる。つまり、２度に１度は必ず
局部量子化23が＋３以上、あるいは、−３以下という値
を出力することができることを意味する。 このように構成することにより、従来の0dB以上の入
力が与えられても、メインループの発生する量子化誤差
Vq1は単調増加にならず、より大きな入力に対しても正
常に動作することができ、しかも量子化器全体の出力値
は−３〜＋３の７値に抑えられた状態で、従来例と比較
して階調が増加することもない。 第２図は本発明による量子化器の具体的な他の実施例
を示すブロック図である。なお、この図において第１
図、第５図と同一機能を有するものについては同一の記
号を付し詳細な説明は省略する。第２図において、減算
器40、積分器41、加算器５、局部量子化器１、遅延器４
によって単積分型ノイズシェーピング量子化器となるメ
インループ20が構成され、減算器42,44、積分器43,45、
局部量子化器６、遅延器46によって二重積分型ノイズシ
ェーピング量子化器となるサブループ21が構成される。
また、微分器10はレジスタからなる遅延器14と減算器13
によって構成されており、本実施例ではメインループ20
の局部量子化器１が遅延器14の出力によって制御される
ようになっている。局部量子化器１は第３図に示される
ように局部量子化器31とその出力を制限するリミッタ32
からなる構成になっており、局部量子化器31は第５表に
示すとおりの量子化を行う。 また、リミッタ32は遅延器14の出力に応じて以下に示
すとおりの出力値の制限を行う。 遅延器14出力＝＋0.5 ならば 出力上限値＝３、出力下限値＝−２ 遅延器14出力＝−0.5 ならば 出力上限値＝２、出力下限値＝−３ ここで、入力Ｘとして0dB、たとえば直流値で32768が
入力された場合について考えると、
グされた語長の短いデジタル信号に変換する量子化器に
関する。 従来の技術 近年デジタル信号処理技術の向上により従来アナログ
処理されていた信号がデジタル処理化されてきている。
これにともない、デジタルアナログ変換器の高性能化、
ローコスト化がさらに重要となってきている。これら目
的のために、ノイズシェーピング型の量子化器がよく用
いられている。ノイズシェーピングを用いた量子化器と
しては、たとえば、特開昭63−209334号公報に多段ノイ
ズシェーピング型による量子化器が示されている。この
量子化器を用いると、発振等を起こすことのない安定な
高次のノイズシェーピングを行うことができる。しか
し、一方で量子化器出力の階調が増えるという課題もあ
った。そこで、この量子化器に改良をほどこし、量子化
器出力の階調増加を抑える手法が提案されている（たと
えば、IEEE Journal of solid state circuit,Aug,198
9,Vol.24,No.4）。第５図は上記提案されている手法の
ブロック図を示す、第５図において、遅延器127、加算
器126により積分器41が構成され、この積分器41と加算
器５、局部量子化器103、加算器５、遅延器４、減算器4
0により１次のシェーピング次数を有する単積分型ノイ
ズシェーピング量子化器となるメインループ20が構成さ
れている。また、加算器120と遅延器121により積分器43
が構成され、また、加算器122と遅延器123により積分器
45が構成され、これら積分器43,45と減算器42,44、局部
量子化器６、遅延器46により２次のシェーピング次数を
有する二重積分型ノイズシェーピング量子化器となるサ
ブループ21が構成されている。このサブループ21の減算
器42には、減算器２により局部量子化器103の入出力差
と遅延器46により遅延出力が与えられ、減算器44には積
分器43の出力と遅延器46の出力が与えられている。ま
た、積分器43の出力は乗算器47により係数ａが掛け合わ
された後加算器５を用いて局部量子化器103入力に加算
されている。ここでは、入力Ｘは16ビットのディジタル
信号であり、局部量子化器103、６は第１表および第２
表に示すとおりの量子化を行っている。なお、出力は16
384で規格化しており、出力＝２のとき、すなわち、327
68が0dBに相当する。また、乗算器47の係数ａは0.5とし
ている。 ここで、局部量子化器103により発生される量子化誤
差をVq1、局部量子化器６により発生される量子化誤差
をVq2とすると、メインループ20の入力Ｘ、Q1の関係は
（１）式のとおり表わされる。 Q1＝Ｘ＋（１−z-1）・Vq1 （１） また、サブループ21の入力Ｘ′、出力Q2の関係は
（２）式が成り立つ。 Q2＝Ｘ′＋（１−z-1）２・Vq2 （２） 一方、加算器２の出力は局部量子化器103の入出力差
であるので、 Ｘ′＝−Vq1 （３） よってサブループ21の出力Q2を減算器13、遅延器14で
構成される微分器10によりメインループ20の局部量子化
器103のシェーピング次数に応じて微分した後、加算器1
2によりメインループ20の出力Q1と加算すると、（１）
式に示すVq1の項が打ち消され、全体としての入出力X,Y
の関係は（４）式に示すとおりとなる。 Ｙ＝Ｘ＋（１−z-1）３・Vq2 （４） ここで、サブループ21の階調が±0.5であるにも関わ
らずこの回路が安定に動作するのは以下の理由による。
すなわち、乗算器47より積分器43の値が加算器５を介し
て局部量子化器103にフィードバックされている。よっ
て、積分器43の値が大きな値のときは局部量子化器103
の入力も大きくなるため、減算器２の値は負の大きな値
となる。この値が減算器42を介して積分器43に与えられ
ているが、減算器42のもう一方の入力は、高々0.5であ
るので、積分器43には負の大きな値が入力され、徐々に
積分器43の出力は小さくなる。 このように、積分器43の値が小さくなる方向でメイン
ループ20に対してフィードバックをかけてやることで積
分器45の値も小さく抑えることができ、局部量子化器６
の出力階調を低くすることができるものである。 ここで、Q1の取り得る値、すなわち階調は−２、−
１、…、＋２の５とおり（５値）であり、Q2の取り得る
値は−0.5、＋0.5の２値であるので、Ｙの取り得る値は
−３、−２、…、＋３の７値となる。すなわち、入力信
号が７値（３ビット弱）に圧縮されたことになる。ま
た、（４）式は低域の量子化誤差が高域に追いやられる
ことを示しており、したがって第５図のように構成する
ことにより、入力されるディジタル信号のダイナミック
レンジを損なうことなく出力するディジタル信号のビッ
ト数を圧縮することができ、64倍オーバーサンプリング
でこの回路を動作させると約118dBのダイナミックレン
ジが得られるものである。 発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、0dB入力の場
合、すなわち、信号振幅が32768に近くなると乗算器47
および加算器５によるフィードバックがうまく利かなく
なり、結果としてノイズレベルが増加するとともに高調
波歪を発生し、第５図に示す回路においては、ノイズレ
ベルで約25dB悪化する。これを避けるためには、入力信
号Ｘの最大値を0dB以下にせねばならず、結果としてダ
イナミックレンジが悪くなるという問題があった。 本発明は上記の問題を解決するもので、0dBの信号が
入力されても特性が劣化することのない量子化器を提供
することを目的とするものである。 課題を解決するための手段 上記問題を解決するために、本発明による量子化器
は、入力信号の量子化を行う局部量子器を有し、与えら
れた入力のノイズシェーピングを行う第１のノイズシェ
ーピング型量子化器と、前記第１のノイズシェーピング
型量子化器が発生する量子化誤差を入力とし、与えられ
た入力のノイズシェーピングを行う第２のノイズシェー
ピング型量子化器と、前記第２のノイズシェーピング型
量子化器の内部状態に基づき、前記第１のノイズシェー
ピング型量子化器内の局部量子化器出力の値を変化せし
めることにより、前記第２のノイズシェーピング型量子
化器を正常に動作させる手段と、前記第２のノイズシェ
ーピング型量子化器出力を第１のノイズシェーピング型
量子化器のシェーピング次数に応じて微分する微分器
と、この微分器出力と前記第１のノイズシェーピング型
量子化器出力とを加算する手段とを備え、この加算結果
を出力として取り出すようにした量子化器であって、前
記微分器の状態に基き、前記局部量子化器出力の上限
値、下限値を制御するようにしたものである。 作用 上記構成により、第１のノイズシェーピング型量子化
器が発生する量子化誤差を入力とし、与えられた入力の
ノイズシェーピングを行う第２のノイズシェーピング型
量子化器を正常に動作させるために、第２のノイズシェ
ーピング型量子化器の内部状態に基づき、第１のノイズ
シェーピング型量子化器内の局部量子化器出力の値を変
化せしめ、第２のノイズシェーピング型量子化器出力を
第１のノイズシェーピング型量子化器のシェーピング次
数に応じて微分する微分器の出力と、第１のノイズシェ
ーピング型量子化器の出力とを加算して、この加算結果
を出力として取り出すときに、第１のノイズシェーピン
グ型量子化器の第１の局部量子化器の出力の上限値、あ
るいは下限値を微分器の状態に応じて拡大あるいは縮小
するように制御するので、量子化器全体としての出力の
階調の増加がなく、メインループの発生する量子化誤差
の符号がランダム化され、メインループの発振を防止す
ることができる。また、サブループにおいても、同様に
発振を防止することができる。 実施例 以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。 第１図は本発明による量子化器の概念を示すブロック
図である。第１図において、メインループ20は第５図に
示した従来例のメインループ20と同様、単積分型ノイズ
シェーピングを行うもので、局部量子化器23のみが異な
っている。サブループ21は第５図に示したサブループ21
と同様のものである。10は微分器である。局部量子化器
23は入力される信号に対して、たとえば、第３表に示さ
れるとおりの量子化を行う。ただし、0dBは従来例の場
合と同様32768である。 サブループ21の出力はここでは第２表と同様に＋0.
5、−0.5のいずれかであるので、微分器10の出力は−
１、０、＋１である。局部量子化器23は部分器10の状
態、ここでは微分器10の出力値に応じて出力の上限値、
下限値を変化させ、たとえば、第４表に示すとおり、微
分器10による制御入力が＋１の場合は出力の上限値が＋
２となり、微分器10の出力が−１の場合には出力の下限
値が−２となるようになっている。ここで微分器10出力
について考えると、微分器10に入力される値は−0.5、
＋0.5の２とおりのみであるので、今、微分器10出力が
＋１であたとすると、次の出力値は必ず０以下となる。
何故ならば、微分器10出力が＋１であるということはそ
の入力が＋１増加したことを意味する。入力が−0.5、
＋0.5の２とおりであるので、＋１を出力するために
は、−0.5、、＋.5の順で入力されていなければなら
ず、この次にどのような値が入力されようとも０以下の
値が出力されることになる。つまり、２度に１度は必ず
局部量子化23が＋３以上、あるいは、−３以下という値
を出力することができることを意味する。 このように構成することにより、従来の0dB以上の入
力が与えられても、メインループの発生する量子化誤差
Vq1は単調増加にならず、より大きな入力に対しても正
常に動作することができ、しかも量子化器全体の出力値
は−３〜＋３の７値に抑えられた状態で、従来例と比較
して階調が増加することもない。 第２図は本発明による量子化器の具体的な他の実施例
を示すブロック図である。なお、この図において第１
図、第５図と同一機能を有するものについては同一の記
号を付し詳細な説明は省略する。第２図において、減算
器40、積分器41、加算器５、局部量子化器１、遅延器４
によって単積分型ノイズシェーピング量子化器となるメ
インループ20が構成され、減算器42,44、積分器43,45、
局部量子化器６、遅延器46によって二重積分型ノイズシ
ェーピング量子化器となるサブループ21が構成される。
また、微分器10はレジスタからなる遅延器14と減算器13
によって構成されており、本実施例ではメインループ20
の局部量子化器１が遅延器14の出力によって制御される
ようになっている。局部量子化器１は第３図に示される
ように局部量子化器31とその出力を制限するリミッタ32
からなる構成になっており、局部量子化器31は第５表に
示すとおりの量子化を行う。 また、リミッタ32は遅延器14の出力に応じて以下に示
すとおりの出力値の制限を行う。 遅延器14出力＝＋0.5 ならば 出力上限値＝３、出力下限値＝−２ 遅延器14出力＝−0.5 ならば 出力上限値＝２、出力下限値＝−３ ここで、入力Ｘとして0dB、たとえば直流値で32768が
入力された場合について考えると、
【遅延器１４出力＝−０．５の場合】 積分器43出力が正であれば、局部量子化器１は３を出
力するところであるが、リミッタ32により２を出力す
る。よってVq1は徐々に小さな値となる。−Vq1がサブル
ープ21に入力されるため、積分器43の値は徐々に大きく
なる方向となる。よって、積分器45の値も徐々に大きく
なり、少なくとも正になった時点で局部量子化器６が＋
0.5を出力する。よって遅延器14出力は次のタイミング
で＋0.5となり、局部量子化器１出力の上限値が３とな
り、サブループ21は歪むことなく正常に動作する。ま
た、積分器43出力の値が負の場合は局部量子化器１は２
を出力するので問題はない。
力するところであるが、リミッタ32により２を出力す
る。よってVq1は徐々に小さな値となる。−Vq1がサブル
ープ21に入力されるため、積分器43の値は徐々に大きく
なる方向となる。よって、積分器45の値も徐々に大きく
なり、少なくとも正になった時点で局部量子化器６が＋
0.5を出力する。よって遅延器14出力は次のタイミング
で＋0.5となり、局部量子化器１出力の上限値が３とな
り、サブループ21は歪むことなく正常に動作する。ま
た、積分器43出力の値が負の場合は局部量子化器１は２
を出力するので問題はない。
【遅延器１４出力＝＋０．５の場合】 局部量子化器１は本来出力すべき＋３を出力し、次い
で、＋２を幾度か出力する。局部量子化器１の出力に対
して何等制限が加わらないため、まったく正常に動作す
ることは明かである。 このように構成することにより、量子化器全体として
の出力階調を増やすことなく最大0dBの入力信号を与え
ることが可能となり、64倍オーバーサンプリングで動作
させた場合の0dB入力時のダイナミックレンジとして約1
18dBが得られる。 なお、上記実施例において、局部量子化器１としては
0dBが32768で、−３〜＋３の７値を出力するものを用い
たが、無論これに限ったものではないことは言うまでも
ない。またメインループについても単積分型のノイズシ
ェーピング回路である必要はなく、要は、このループ内
にある局部量子化器がサブループに接続される微分器の
状態によって出力の上限値、下限値が制御されるもので
あれば良い。 第４図は本発明による量子化器のさらに他の実施例を
示すブロック図である。なお、この図において第１図〜
第３図および第５図と同一機能を有するものについては
同一の記号を付し詳細な説明は省略する。第４図におい
て、加算器3,5、局部量子化器51、減算器２、遅延器４
によってメインループが構成され、加算器７、局部量子
化器52、減算器８、帰還回路９によってサブループが構
成される。また、微分器10は遅延器14と減算器13によっ
て構成されており、本実施例では局部量子化器51が遅延
器14の出力によって制御されるようになっている。局部
量子化器51は第３図に示されるものと同様の構成になっ
ているが、局部量子化器31の部分が第６表に示すとおり
の量子化を行う。よって、0dBは33792である。なお、出
力は11264で規格化している。また、リミッタ32は遅延
器14の出力に応じて以下に示すとおりの出力値の制限を
行う。 遅延器14出力＝＋１ ならば 出力上限値＝５、出力下限値＝−３ 遅延器14出力＝０ ならば 出力上限値＝４、出力下限値＝−４ 遅延器14出力＝−１ ならば 出力上限値＝３、出力下限値＝−５ また、局部量子化器52は第７表に示すとおりの量子化を
行う。 帰還回路９は（５）式に示すとおりのＨ（ｚ）なる伝
達関数を有している。 ちなみに、この帰還回路９の伝達関数Ｈ（ｚ）が
（６）式のとおりであれば、第２図に示したサブループ
21と同様の演算を行うこととなる。 Ｈ（ｚ）＝−2z-1＋z-2 （６） 次に第４図に示す量子化器の動作について説明ると、
局部量子化器51入力をＰ、同出力をQ1とすると、（７）
式のとおり表わされる。 Q1＝［（Ｐ＋5632）/11264］ （７） ただし［］はガウス記号である。ここで、メインルー
プの発生する量子化誤差Vq1の値は加算器３出力をＣ、
帰還回路９による帰還量をβとして、（７）式より、 Vq1＝［（Ｃ＋β＋5632）/11264］・11264−Ｃ （８） となる。局部量子化52への入力Ｐ′は帰還回路９による
帰還量βと前述のメインループの発生する量子化誤差Vq
1の差であるので、 Ｐ′＝β−Vq1＝β＋Ｃ−［（Ｃ＋β＋5632）/11264］
・11264 （９） （９）式は、Ｐ′の値が常に±5632以内になることを
示しており、つまり、局部量子化器52を含むこのサブル
ープは発振することなく安定に動作することを意味す
る。よって、この回路においても従来例の場合と同様、
局部量子化器52が発生する量子化誤差をVq2として、 となり、加算器12の出力Ｙは となり、低域で４次のノイズシェーピングが得られ、32
倍オーバーサンプリングでこの回路を動作させると約11
8dBのダイナミックレンジを得ることができる。しか
も、このように微分器10の状態に応じて局部量子化器51
の上限値、下限値を増加させるようにしてあるので、入
力Ｘとして0dBの信号を与えても帰還回路９によるフィ
ードバックが可能であるため、サブループが発振したり
することなく安定に動作する。 発明の効果 以上のように本発明によれば、入力信号の量子化を行
う局部量子器を有し、与えられた入力のノイズシェーピ
ングを行う第１のノイズシェーピング型量子化器と、前
記第１のノイズシェーピング型量子化器が発生する量子
化誤差を入力とし、与えられた入力のノイズシェーピン
グを行う第２のノイズシェーピング型量子化器と、前記
第２のノイズシェーピング型量子化器の内部状態に基づ
き、前記第１のノイズシェーピング型量子化器内の局部
量子化器出力の値を変化せしめることにより、前記第２
のノイズシェーピング型量子化器を正常に動作させる手
段と、前記第２のノイズシェーピング型量子化器出力を
第１のノイズシェーピング型量子化器のシェーピング次
数に応じて微分する微分器と、この微分器出力と前記第
１のノイズシェーピング型量子化器出力とを加算する手
段とを備え、この加算結果を出力として取り出すように
した量子化器において、前記微分器の状態に基き、前記
局部量子化器出力の上限値、下限値を制御するようにし
たことにより、0dBの信号が入力された場合は言うにお
よばず、たとえ、0dBをやや超えるような信号が入力さ
れても、回路が発振することなく、常に安定に動作する
量子化器を提供することができるという優れた効果を有
するものである。
で、＋２を幾度か出力する。局部量子化器１の出力に対
して何等制限が加わらないため、まったく正常に動作す
ることは明かである。 このように構成することにより、量子化器全体として
の出力階調を増やすことなく最大0dBの入力信号を与え
ることが可能となり、64倍オーバーサンプリングで動作
させた場合の0dB入力時のダイナミックレンジとして約1
18dBが得られる。 なお、上記実施例において、局部量子化器１としては
0dBが32768で、−３〜＋３の７値を出力するものを用い
たが、無論これに限ったものではないことは言うまでも
ない。またメインループについても単積分型のノイズシ
ェーピング回路である必要はなく、要は、このループ内
にある局部量子化器がサブループに接続される微分器の
状態によって出力の上限値、下限値が制御されるもので
あれば良い。 第４図は本発明による量子化器のさらに他の実施例を
示すブロック図である。なお、この図において第１図〜
第３図および第５図と同一機能を有するものについては
同一の記号を付し詳細な説明は省略する。第４図におい
て、加算器3,5、局部量子化器51、減算器２、遅延器４
によってメインループが構成され、加算器７、局部量子
化器52、減算器８、帰還回路９によってサブループが構
成される。また、微分器10は遅延器14と減算器13によっ
て構成されており、本実施例では局部量子化器51が遅延
器14の出力によって制御されるようになっている。局部
量子化器51は第３図に示されるものと同様の構成になっ
ているが、局部量子化器31の部分が第６表に示すとおり
の量子化を行う。よって、0dBは33792である。なお、出
力は11264で規格化している。また、リミッタ32は遅延
器14の出力に応じて以下に示すとおりの出力値の制限を
行う。 遅延器14出力＝＋１ ならば 出力上限値＝５、出力下限値＝−３ 遅延器14出力＝０ ならば 出力上限値＝４、出力下限値＝−４ 遅延器14出力＝−１ ならば 出力上限値＝３、出力下限値＝−５ また、局部量子化器52は第７表に示すとおりの量子化を
行う。 帰還回路９は（５）式に示すとおりのＨ（ｚ）なる伝
達関数を有している。 ちなみに、この帰還回路９の伝達関数Ｈ（ｚ）が
（６）式のとおりであれば、第２図に示したサブループ
21と同様の演算を行うこととなる。 Ｈ（ｚ）＝−2z-1＋z-2 （６） 次に第４図に示す量子化器の動作について説明ると、
局部量子化器51入力をＰ、同出力をQ1とすると、（７）
式のとおり表わされる。 Q1＝［（Ｐ＋5632）/11264］ （７） ただし［］はガウス記号である。ここで、メインルー
プの発生する量子化誤差Vq1の値は加算器３出力をＣ、
帰還回路９による帰還量をβとして、（７）式より、 Vq1＝［（Ｃ＋β＋5632）/11264］・11264−Ｃ （８） となる。局部量子化52への入力Ｐ′は帰還回路９による
帰還量βと前述のメインループの発生する量子化誤差Vq
1の差であるので、 Ｐ′＝β−Vq1＝β＋Ｃ−［（Ｃ＋β＋5632）/11264］
・11264 （９） （９）式は、Ｐ′の値が常に±5632以内になることを
示しており、つまり、局部量子化器52を含むこのサブル
ープは発振することなく安定に動作することを意味す
る。よって、この回路においても従来例の場合と同様、
局部量子化器52が発生する量子化誤差をVq2として、 となり、加算器12の出力Ｙは となり、低域で４次のノイズシェーピングが得られ、32
倍オーバーサンプリングでこの回路を動作させると約11
8dBのダイナミックレンジを得ることができる。しか
も、このように微分器10の状態に応じて局部量子化器51
の上限値、下限値を増加させるようにしてあるので、入
力Ｘとして0dBの信号を与えても帰還回路９によるフィ
ードバックが可能であるため、サブループが発振したり
することなく安定に動作する。 発明の効果 以上のように本発明によれば、入力信号の量子化を行
う局部量子器を有し、与えられた入力のノイズシェーピ
ングを行う第１のノイズシェーピング型量子化器と、前
記第１のノイズシェーピング型量子化器が発生する量子
化誤差を入力とし、与えられた入力のノイズシェーピン
グを行う第２のノイズシェーピング型量子化器と、前記
第２のノイズシェーピング型量子化器の内部状態に基づ
き、前記第１のノイズシェーピング型量子化器内の局部
量子化器出力の値を変化せしめることにより、前記第２
のノイズシェーピング型量子化器を正常に動作させる手
段と、前記第２のノイズシェーピング型量子化器出力を
第１のノイズシェーピング型量子化器のシェーピング次
数に応じて微分する微分器と、この微分器出力と前記第
１のノイズシェーピング型量子化器出力とを加算する手
段とを備え、この加算結果を出力として取り出すように
した量子化器において、前記微分器の状態に基き、前記
局部量子化器出力の上限値、下限値を制御するようにし
たことにより、0dBの信号が入力された場合は言うにお
よばず、たとえ、0dBをやや超えるような信号が入力さ
れても、回路が発振することなく、常に安定に動作する
量子化器を提供することができるという優れた効果を有
するものである。
第１図は本発明による量子化器の概念を示すブロック
図、第２図は本発明による量子化器の具体的な他の実施
例を示すブロック図、第３図は同量子化器における局部
量子化器の具体的な一実施例を示すブロック図、第４図
は本発明による量子化器のさらに他の実施例を示すブロ
ック図、第５図は従来の量子化器を示すブロックであ
る。 1,6,23,51,52……局部量子化器、4,46……遅延器、９…
…帰還回路、10……微分器、13……減算器、14……遅延
器、20……メインループ（第１のノイズシェーピング型
量子化器）、21……サブループ（第２のノイズシェーピ
ング型量子化器）、47……乗算器。
図、第２図は本発明による量子化器の具体的な他の実施
例を示すブロック図、第３図は同量子化器における局部
量子化器の具体的な一実施例を示すブロック図、第４図
は本発明による量子化器のさらに他の実施例を示すブロ
ック図、第５図は従来の量子化器を示すブロックであ
る。 1,6,23,51,52……局部量子化器、4,46……遅延器、９…
…帰還回路、10……微分器、13……減算器、14……遅延
器、20……メインループ（第１のノイズシェーピング型
量子化器）、21……サブループ（第２のノイズシェーピ
ング型量子化器）、47……乗算器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−265810（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−289709（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−84914（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−274510（ＪＰ，Ａ) 特公 平７−79253（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平７−79254（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平７−79255（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平７−79256（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平７−79257（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平７−79258（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平７−79259（ＪＰ，Ｂ２) 米国特許5124703（ＵＳ，Ａ) 欧州特許出願公開450984（ＥＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】入力信号の量子化を行う局部量子器を有
し、与えられた入力のノイズシェーピングを行う第１の
ノイズシェーピング型量子化器と、前記第１のノイズシ
ェーピング型量子化器が発生する量子化誤差を入力と
し、与えられた入力のノイズシェーピングを行う第２の
ノイズシェーピング型量子化器と、前記第２のノイズシ
ェーピング型量子化器の内部状態に基づき、前記第１の
ノイズシェーピング型量子化器内の局部量子化器出力の
値を変化せしめることにより、前記第２のノイズシェー
ピング型量子化器を正常に動作させる手段と、前記第２
のノイズシェーピング型量子化器出力を第１のノイズシ
ェーピング型量子化器のシェーピング次数に応じて微分
する微分器と、この微分器出力と前記第１のノイズシェ
ーピング型量子化器出力とを加算する手段とを備え、こ
の加算結果を出力として取り出すようにした量子化器で
あって、前記微分器の状態に基き、前記局部量子化器出
力の上限値、下限値を制御するように構成した量子化
器。 - 【請求項２】微分器が遅延器と遅延器入力から遅延器出
力を減算する減算器によって構成され、前記遅延器の値
に基づいて前記局部量子化器の出力値の上限値、下限値
を変化させるように構成した請求項１記載の量子化器。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13440490A JPH082024B2 (ja) | 1990-05-24 | 1990-05-24 | 量子化器 |
| US07/680,668 US5124703A (en) | 1990-04-05 | 1991-04-05 | Digital signal requantizing circuit using multistage noise shaping |
| EP91303041A EP0450984B1 (en) | 1990-04-05 | 1991-04-05 | Digital signal requantizing circuit using multi-stage noise shaping |
| DE69127491T DE69127491T2 (de) | 1990-04-05 | 1991-04-05 | Digitaler Requantifizierer unter Verwendung von mehrstufigen Rauschformern |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13440490A JPH082024B2 (ja) | 1990-05-24 | 1990-05-24 | 量子化器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0430619A JPH0430619A (ja) | 1992-02-03 |
| JPH082024B2 true JPH082024B2 (ja) | 1996-01-10 |
Family
ID=15127596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13440490A Expired - Fee Related JPH082024B2 (ja) | 1990-04-05 | 1990-05-24 | 量子化器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH082024B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4788353B2 (ja) * | 2006-01-20 | 2011-10-05 | パナソニック株式会社 | 多段型ノイズシェーピング型量子化器 |
| JP4788422B2 (ja) * | 2006-03-20 | 2011-10-05 | パナソニック株式会社 | ノイズシェーピング型量子化器 |
-
1990
- 1990-05-24 JP JP13440490A patent/JPH082024B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0430619A (ja) | 1992-02-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2704060B2 (ja) | 過サンプリング変換器 | |
| US5084702A (en) | Plural-order sigma-delta analog-to-digital converter using both single-bit and multiple-bit quantizers | |
| JPH0797749B2 (ja) | アナログ・デイジタル変換器のデルタ・シグマ変調回路 | |
| JP3830924B2 (ja) | 縦続型デルタシグマ変調器 | |
| JPH04320111A (ja) | シグマ・デルタ変調器 | |
| US20020175846A1 (en) | Multi-bit delta sigma A/D converter | |
| JP3290314B2 (ja) | ３つのシグマ−デルタ変調器をカスケード接続する方法、およびシグマ−デルタ変調器システム | |
| EP0476973A1 (en) | Noise shaping circuit | |
| EP0546920B1 (en) | Method and circuit for noise shaping | |
| JPH082024B2 (ja) | 量子化器 | |
| JP2642487B2 (ja) | ディジタル／アナログ変換器またはアナログ／ディジタル変換器におけるデルタシグマ変調回路 | |
| JPH01117527A (ja) | コード変換器 | |
| JPH0779258B2 (ja) | 量子化器 | |
| JPH0779259B2 (ja) | 量子化器 | |
| JPH0779257B2 (ja) | 量子化器 | |
| JPH0779256B2 (ja) | 量子化器 | |
| JPH0779254B2 (ja) | 量子化器 | |
| JPH0779255B2 (ja) | 量子化器 | |
| JPH0779253B2 (ja) | 量子化器 | |
| JP2621721B2 (ja) | ノイズシェーピング方法及び回路 | |
| JPH04320112A (ja) | ノイズシェーピング型量子化器 | |
| JP3036074B2 (ja) | 多段ノイズシェーピング型量子化器 | |
| JPH0793585B2 (ja) | 量子化器 | |
| JP3127477B2 (ja) | ノイズシェーピング回路 | |
| JPH0756958B2 (ja) | 二重積分型ノイズシェーパ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080110 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 13 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090110 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |