JPH09153806A - 信号処理装置 - Google Patents
信号処理装置Info
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- JPH09153806A JPH09153806A JP7311427A JP31142795A JPH09153806A JP H09153806 A JPH09153806 A JP H09153806A JP 7311427 A JP7311427 A JP 7311427A JP 31142795 A JP31142795 A JP 31142795A JP H09153806 A JPH09153806 A JP H09153806A
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- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 19
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
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- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
- H03G3/00—Gain control in amplifiers or frequency changers
- H03G3/20—Automatic control
- H03G3/30—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
- H03G3/3089—Control of digital or coded signals
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M3/00—Conversion of analogue values to or from differential modulation
- H03M3/30—Delta-sigma modulation
- H03M3/458—Analogue/digital converters using delta-sigma modulation as an intermediate step
- H03M3/478—Means for controlling the correspondence between the range of the input signal and the range of signals the converter can handle; Means for out-of-range indication
- H03M3/488—Means for controlling the correspondence between the range of the input signal and the range of signals the converter can handle; Means for out-of-range indication using automatic control
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B14/00—Transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B14/02—Transmission systems not characterised by the medium used for transmission characterised by the use of pulse modulation
- H04B14/06—Transmission systems not characterised by the medium used for transmission characterised by the use of pulse modulation using differential modulation, e.g. delta modulation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 同じレートでシグマデルタ変調された１ビッ
トディジタルオーディオデータ情報を伝送記録したとし
ても、使用するＡ／Ｄ変換器やシグマデルタ変調器によ
ってその実用上使用可能なダイナミックレンジは異な
る。 【解決手段】 ディジタルデータ送受信システム３０
は、ディジタルデータ送信装置１でシグマデルタ変調さ
れた１ビットディジタルデータを伝送記録部１０を介し
て伝送記録し、ディジタルデータ受信装置２０で受信さ
せるシステムであり、特に、入力信号にシグマデルタ処
理を施して１ビットディジタルデータを得る際に使用し
た有効ダイナミックレンジ情報を上記１ビットディジタ
ルデータで構成されたメインデータと共にディジタルデ
ータ列に格納して送信し、このディジタルデータ列から
抽出した上記有効ダイナミックレンジ情報に基づいて上
記メインデータを例えばサンプリング周波数４４．１Ｋ
Ｈｚ、ビット数１６ビットのマルチビットディジタルデ
ータにダウンサンプリングフィルタ２３を使ってダウン
サンプリングする。
トディジタルオーディオデータ情報を伝送記録したとし
ても、使用するＡ／Ｄ変換器やシグマデルタ変調器によ
ってその実用上使用可能なダイナミックレンジは異な
る。 【解決手段】 ディジタルデータ送受信システム３０
は、ディジタルデータ送信装置１でシグマデルタ変調さ
れた１ビットディジタルデータを伝送記録部１０を介し
て伝送記録し、ディジタルデータ受信装置２０で受信さ
せるシステムであり、特に、入力信号にシグマデルタ処
理を施して１ビットディジタルデータを得る際に使用し
た有効ダイナミックレンジ情報を上記１ビットディジタ
ルデータで構成されたメインデータと共にディジタルデ
ータ列に格納して送信し、このディジタルデータ列から
抽出した上記有効ダイナミックレンジ情報に基づいて上
記メインデータを例えばサンプリング周波数４４．１Ｋ
Ｈｚ、ビット数１６ビットのマルチビットディジタルデ
ータにダウンサンプリングフィルタ２３を使ってダウン
サンプリングする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シグマデルタ変調
された１ビットディジタルデータをメインデータとして
含んで成るディジタルデータ列を受信する信号処理装置
に関する。
された１ビットディジタルデータをメインデータとして
含んで成るディジタルデータ列を受信する信号処理装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】音声信号をディジタル化する方法として
は、シグマデルタ（ΣΔ）変調と呼ばれる方法が知られ
るようになった（日本音響学会誌４６巻３号（１９９
０）第２５１〜２５７頁「ＡＤ／ＤＡ変換器とディジタ
ルフィルター（山崎芳男）」等参照）。
は、シグマデルタ（ΣΔ）変調と呼ばれる方法が知られ
るようになった（日本音響学会誌４６巻３号（１９９
０）第２５１〜２５７頁「ＡＤ／ＤＡ変換器とディジタ
ルフィルター（山崎芳男）」等参照）。
【０００３】このΣΔ変調により得られる１ビットディ
ジタルデータは、従来のデジタルオーディオに使われて
きたデータのフォーマット（例えばサンプリング周波数
４４．１ＫＨｚ、データ語長１６ビット）に比べて、非
常に高いサンプリング周波数と短いデータ語長（例えば
サンプリング周波数が４４．１ＫＨｚの６４倍でデータ
語長が１ビット）といった形をしており、広い伝送可能
周波数帯域を特長にしている。また、ΣΔ変調により１
ビット信号であっても、６４倍というオーバーサンプリ
ング周波数に対して低域であるオーディオ帯域におい
て、高いダイナミックレンジをも確保できる。この特徴
を生かして高音質のレコーダーやデータ伝送に応用する
ことができる。
ジタルデータは、従来のデジタルオーディオに使われて
きたデータのフォーマット（例えばサンプリング周波数
４４．１ＫＨｚ、データ語長１６ビット）に比べて、非
常に高いサンプリング周波数と短いデータ語長（例えば
サンプリング周波数が４４．１ＫＨｚの６４倍でデータ
語長が１ビット）といった形をしており、広い伝送可能
周波数帯域を特長にしている。また、ΣΔ変調により１
ビット信号であっても、６４倍というオーバーサンプリ
ング周波数に対して低域であるオーディオ帯域におい
て、高いダイナミックレンジをも確保できる。この特徴
を生かして高音質のレコーダーやデータ伝送に応用する
ことができる。
【０００４】このΣΔ変調回路自体はとりわけ新しい技
術ではなく、回路構成がＩＣ化に適していて、また比較
的簡単にＡ／Ｄ変換の精度を得ることができることから
従来からＡ／Ｄ変換器の内部などではよく用いられてい
る。
術ではなく、回路構成がＩＣ化に適していて、また比較
的簡単にＡ／Ｄ変換の精度を得ることができることから
従来からＡ／Ｄ変換器の内部などではよく用いられてい
る。
【０００５】ΣΔ変調された信号は、簡単なアナログロ
ーパスフィルターを通すことによって、アナログオーデ
ィオ信号に戻すことができる。
ーパスフィルターを通すことによって、アナログオーデ
ィオ信号に戻すことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、同じレート
でシグマデルタ変調された１ビットディジタルオーディ
オデータ情報を伝送記録したとしても、使用するＡ／Ｄ
変換器やシグマデルタ変調器によってその実用上使用可
能なダイナミックレンジは異なる。従来の４４．１ＫＨ
ｚサンプリング、１６ビットの場合は最大レベルは１６
ビットのフルデータであり、使用されるＡ／Ｄ変換器に
は依存しなかった。
でシグマデルタ変調された１ビットディジタルオーディ
オデータ情報を伝送記録したとしても、使用するＡ／Ｄ
変換器やシグマデルタ変調器によってその実用上使用可
能なダイナミックレンジは異なる。従来の４４．１ＫＨ
ｚサンプリング、１６ビットの場合は最大レベルは１６
ビットのフルデータであり、使用されるＡ／Ｄ変換器に
は依存しなかった。
【０００７】ここで、Ａ／Ｄ変換器にシグマデルタ変調
器を使用した場合の最大レベルはその１ビットディジタ
ルオーディオデータを４４．１ＫＨｚサンプリング、１
６ビットなどにダウンサンプリングして規定している。
この場合、United States.Patent.Patent Number:4,85
1,841「GAIN SCALING OF OVERSAMPLED ANALOG-TO-DIGIT
AL CONVERTERS」に開示されているように、シグマデル
タ変調器の特性により１ビットで表現できる最大レベル
までは使用せずダウンサンプリングフィルタでゲインを
低下させて使用している。これはゲインスケーリングと
呼ばれており、１ビットで表現できる最大レベルの８０
％程にスケーリングしている。
器を使用した場合の最大レベルはその１ビットディジタ
ルオーディオデータを４４．１ＫＨｚサンプリング、１
６ビットなどにダウンサンプリングして規定している。
この場合、United States.Patent.Patent Number:4,85
1,841「GAIN SCALING OF OVERSAMPLED ANALOG-TO-DIGIT
AL CONVERTERS」に開示されているように、シグマデル
タ変調器の特性により１ビットで表現できる最大レベル
までは使用せずダウンサンプリングフィルタでゲインを
低下させて使用している。これはゲインスケーリングと
呼ばれており、１ビットで表現できる最大レベルの８０
％程にスケーリングしている。
【０００８】このスケーリングは、入力信号がこの範囲
以上だと出力が急激に歪んだり、ノイズが悪化するとい
う理由のためである。この場合、使用するＡ／Ｄ変換器
によって悪化するレベルが異なり、ダウンサンプリング
フィルタのゲイン低下量は使用したＡ／Ｄ変換器に固有
の値を持たせることになる。
以上だと出力が急激に歪んだり、ノイズが悪化するとい
う理由のためである。この場合、使用するＡ／Ｄ変換器
によって悪化するレベルが異なり、ダウンサンプリング
フィルタのゲイン低下量は使用したＡ／Ｄ変換器に固有
の値を持たせることになる。
【０００９】したがって、ΣΔ変調器が出力する１ビッ
トディジタルオーディオデータだけではどのレベルまで
０ｄＢとして使用が最適か分からないことになる。
トディジタルオーディオデータだけではどのレベルまで
０ｄＢとして使用が最適か分からないことになる。
【００１０】また、１ビットディジタルオーディオデー
タを振幅操作、周波数特性操作して再び１ビットディジ
タルオーディオデータに戻した場合や、複数の１ビット
ディジタルオーディオデータをミックスして再び１ビッ
トディタルオーディオデータに戻した場合など基準レベ
ルが変更される場合がある。そうした場合も１ビットデ
ィジタルオーディオデータだけではどのレベルを０ｄＢ
として基準にするかは分からないことになる。
タを振幅操作、周波数特性操作して再び１ビットディジ
タルオーディオデータに戻した場合や、複数の１ビット
ディジタルオーディオデータをミックスして再び１ビッ
トディタルオーディオデータに戻した場合など基準レベ
ルが変更される場合がある。そうした場合も１ビットデ
ィジタルオーディオデータだけではどのレベルを０ｄＢ
として基準にするかは分からないことになる。
【００１１】さらに、１ビットディジタルオーディオデ
ータをダウンサンプリングして４４．１ＫＨｚサンプリ
ング、１６ビットなどの他のフォーマットに変換しよう
とする場合もダウンサンプリングフィルタのゲイン低下
量が不明である。
ータをダウンサンプリングして４４．１ＫＨｚサンプリ
ング、１６ビットなどの他のフォーマットに変換しよう
とする場合もダウンサンプリングフィルタのゲイン低下
量が不明である。
【００１２】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であり、シグマデルタ変調器が出力する１ビットディジ
タルデータの使用可能なダイナミックレンジを簡単な構
成で知ることのできる信号処理装置の提供を目的とす
る。
であり、シグマデルタ変調器が出力する１ビットディジ
タルデータの使用可能なダイナミックレンジを簡単な構
成で知ることのできる信号処理装置の提供を目的とす
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明に係る信号処理装
置は、上記課題を解決するために、同期信号と、サブデ
ータと、シグマデルタ変調された１ビットディジルデー
タで形成されたメインデータとから成るディジタルデー
タ列から上記メインデータと上記サブデータとを分離
し、上記サブデータ中に格納された有効ダイナミックレ
ンジ情報に基づいて上記メインデータをダウンサンプリ
ングする際のゲイン設定を制御する。
置は、上記課題を解決するために、同期信号と、サブデ
ータと、シグマデルタ変調された１ビットディジルデー
タで形成されたメインデータとから成るディジタルデー
タ列から上記メインデータと上記サブデータとを分離
し、上記サブデータ中に格納された有効ダイナミックレ
ンジ情報に基づいて上記メインデータをダウンサンプリ
ングする際のゲイン設定を制御する。
【００１４】ここで、有効ダイナミックレンジ情報と
は、リニアリティが確保されている範囲をいう。
は、リニアリティが確保されている範囲をいう。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る信号処理装置
の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１６】この実施の形態は、図１に示すように、デ
ィジタルデータ送信装置１と、伝送記録部１０と、ディ
ジタルデータ受信装置２０とからなるディジタルデータ
送受信システム３０である。
ィジタルデータ送信装置１と、伝送記録部１０と、ディ
ジタルデータ受信装置２０とからなるディジタルデータ
送受信システム３０である。
【００１７】このディジタルデータ送受信システム３０
は、ディジタルデータ送信装置１でシグマデルタ変調さ
れた１ビットディジタルデータを伝送記録部１０を介し
て伝送記録し、ディジタルデータ受信装置２０で受信さ
せるシステムであり、特に、入力信号にシグマデルタ
（ΣΔ）処理を施して１ビットディジタルデータを得る
際に使用した有効ダイナミックレンジ情報を上記１ビッ
トディジタルデータで構成されたメインデータと共にデ
ィジタルデータ列に格納して送信し、このディジタルデ
ータ列から抽出した上記有効ダイナミックレンジ情報に
基づいて上記メインデータを例えばサンプリング周波数
４４．１ＫＨｚ、ビット数１６ビットのマルチビットデ
ィジタルデータにダウンサンプリングする。
は、ディジタルデータ送信装置１でシグマデルタ変調さ
れた１ビットディジタルデータを伝送記録部１０を介し
て伝送記録し、ディジタルデータ受信装置２０で受信さ
せるシステムであり、特に、入力信号にシグマデルタ
（ΣΔ）処理を施して１ビットディジタルデータを得る
際に使用した有効ダイナミックレンジ情報を上記１ビッ
トディジタルデータで構成されたメインデータと共にデ
ィジタルデータ列に格納して送信し、このディジタルデ
ータ列から抽出した上記有効ダイナミックレンジ情報に
基づいて上記メインデータを例えばサンプリング周波数
４４．１ＫＨｚ、ビット数１６ビットのマルチビットデ
ィジタルデータにダウンサンプリングする。
【００１８】このディジタルデータ送受信システム３０
の中でディジタルデータ受信装置２０は、伝送記録部１
０により伝送記録された上記ディジタルデータ列を受信
する。ディジタルデータ受信装置２０は、上記ディジタ
ルデータ列から上記メインデータと上記サブデータとを
分離するデータ分離器２１と、このデータ分離器２１に
て分離した上記メインデータをダウンサンプリングする
ダウンサンプリングフィルタ２３と、データ分離器２１
にて分離した上記サブデータ中に格納された有効ダイナ
ミックレンジ情報に基づいて上記ダウンサンプリングフ
ィルタ２３のゲインを制御するコントロール中央処理部
（ＣＰＵ）２２とを備えてなる。このディジタルデータ
受信装置２０の動作については後述する。
の中でディジタルデータ受信装置２０は、伝送記録部１
０により伝送記録された上記ディジタルデータ列を受信
する。ディジタルデータ受信装置２０は、上記ディジタ
ルデータ列から上記メインデータと上記サブデータとを
分離するデータ分離器２１と、このデータ分離器２１に
て分離した上記メインデータをダウンサンプリングする
ダウンサンプリングフィルタ２３と、データ分離器２１
にて分離した上記サブデータ中に格納された有効ダイナ
ミックレンジ情報に基づいて上記ダウンサンプリングフ
ィルタ２３のゲインを制御するコントロール中央処理部
（ＣＰＵ）２２とを備えてなる。このディジタルデータ
受信装置２０の動作については後述する。
【００１９】ディジタルデータ送信装置１は、入力端子
２から供給される入力信号をシグマデルタ変調して１ビ
ットディジタルデータを出力するシグマデルタ（ΣΔ）
変調器３と、このシグマデルタ変調器３の有効ダイナミ
ックレンジ情報を抽出して、後述する図２及び図３に示
すようなサブデータに格納して出力するコントロールＣ
ＰＵ４と、このコントロールＣＰＵ４からのサブデータ
と上記１ビットディジタルデータとから、ディジタルデ
ータ列を合成して出力するマルチプレクサ５とを備えて
なる。
２から供給される入力信号をシグマデルタ変調して１ビ
ットディジタルデータを出力するシグマデルタ（ΣΔ）
変調器３と、このシグマデルタ変調器３の有効ダイナミ
ックレンジ情報を抽出して、後述する図２及び図３に示
すようなサブデータに格納して出力するコントロールＣ
ＰＵ４と、このコントロールＣＰＵ４からのサブデータ
と上記１ビットディジタルデータとから、ディジタルデ
ータ列を合成して出力するマルチプレクサ５とを備えて
なる。
【００２０】マルチプレクサ５で合成されるディジタル
データ列の１ブロックは、図２に示すように例えば2048
バイトからなり、8バイトの同期信号、3バイトのサブデ
ータ、2048バイトのメインデータ、16バイトの誤り訂正
用信号とを備える。
データ列の１ブロックは、図２に示すように例えば2048
バイトからなり、8バイトの同期信号、3バイトのサブデ
ータ、2048バイトのメインデータ、16バイトの誤り訂正
用信号とを備える。
【００２１】ここで、サブデータには、図３に示すよう
に、4ビットの有効ダイナミックレンジ情報が、4ビット
の標本化周波数ｆsと1ビットのエンファシスと15ビット
の付随データと共に格納されている。
に、4ビットの有効ダイナミックレンジ情報が、4ビット
の標本化周波数ｆsと1ビットのエンファシスと15ビット
の付随データと共に格納されている。
【００２２】シグマデルタ変調器３は、上述したように
入力端子２から供給される入力信号をシグマデルタ変調
して１ビットディジタルデータを出力する。
入力端子２から供給される入力信号をシグマデルタ変調
して１ビットディジタルデータを出力する。
【００２３】図４は、このシグマデルタ変調器３の詳細
なブロック図である。この図４において、入力端子２か
らの入力信号が加算器１１を通じて積分器１２に供給さ
れる。この積分器１２からの信号が比較器１３に供給さ
れ、入力信号の中点電位と比較されて１サンプル期間ご
とに１ビット量子化処理されて１ビットディジタルデー
タとして出力される。
なブロック図である。この図４において、入力端子２か
らの入力信号が加算器１１を通じて積分器１２に供給さ
れる。この積分器１２からの信号が比較器１３に供給さ
れ、入力信号の中点電位と比較されて１サンプル期間ご
とに１ビット量子化処理されて１ビットディジタルデー
タとして出力される。
【００２４】この量子化処理データである１ビットディ
ジタルデータが１サンプル遅延器１４に供給されて１サ
ンプル期間分遅延される。この遅延データが１ビットの
Ｄ／Ａ変換器１５でアナログ信号に変換されて加算器１
１に供給されて、入力端子２からの入力信号に加算され
る。そして比較器１３から出力される１ビットディジタ
ルデータが出力端子１６を介してマルチプレクサ５にメ
インデータとして出力される。
ジタルデータが１サンプル遅延器１４に供給されて１サ
ンプル期間分遅延される。この遅延データが１ビットの
Ｄ／Ａ変換器１５でアナログ信号に変換されて加算器１
１に供給されて、入力端子２からの入力信号に加算され
る。そして比較器１３から出力される１ビットディジタ
ルデータが出力端子１６を介してマルチプレクサ５にメ
インデータとして出力される。
【００２５】このシグマデルタ変調回路３によりシグマ
デルタ変調処理された１ビットディジタルデータは、従
来のデジタルオーディオに使われてきたマルチビットデ
ータのフォーマット（例えばサンプリング周波数44.1kH
z、データ語長１６ビット）に比べて、非常に高いサン
プリング周波数と短いデータ語長（例えばサンプリング
周波数が44.1kHzの６４倍でデータ語長が１ビット）と
いった形をしており、広い伝送可能周波数帯域を特長に
している。また、シグマデルタ変調処理により１ビット
ディジタルデータであっても、６４倍というオーバーサ
ンプリング周波数に対して低域であるオーディオ帯域に
おいて、高いダイナミックレンジをも確保できる。この
特徴を生かして高音質のレコーダーやデータ伝送に応用
することができる。
デルタ変調処理された１ビットディジタルデータは、従
来のデジタルオーディオに使われてきたマルチビットデ
ータのフォーマット（例えばサンプリング周波数44.1kH
z、データ語長１６ビット）に比べて、非常に高いサン
プリング周波数と短いデータ語長（例えばサンプリング
周波数が44.1kHzの６４倍でデータ語長が１ビット）と
いった形をしており、広い伝送可能周波数帯域を特長に
している。また、シグマデルタ変調処理により１ビット
ディジタルデータであっても、６４倍というオーバーサ
ンプリング周波数に対して低域であるオーディオ帯域に
おいて、高いダイナミックレンジをも確保できる。この
特徴を生かして高音質のレコーダーやデータ伝送に応用
することができる。
【００２６】シグマデルタ変調回路自体はとりわけ新し
い技術ではなく、回路構成がＩＣ化に適していて、また
比較的簡単にＡ／Ｄ変換の精度を得ることができること
から従来からＡ／Ｄ変換器によく用いられている回路で
ある。
い技術ではなく、回路構成がＩＣ化に適していて、また
比較的簡単にＡ／Ｄ変換の精度を得ることができること
から従来からＡ／Ｄ変換器によく用いられている回路で
ある。
【００２７】シグマデルタ変調されたこの１ビットディ
ジタルデータは、再生側にて簡単なアナログローパスフ
ィルターを通すことによって、アナログオーディオ信号
に戻すことができる。
ジタルデータは、再生側にて簡単なアナログローパスフ
ィルターを通すことによって、アナログオーディオ信号
に戻すことができる。
【００２８】このようにディジタルデータ送信装置１
は、マルチプレクサ５から出力する図２に示すディジタ
ルデータ列に、図３に示すような有効ダイナミックレン
ジ情報を格納したサブデータを収納しているので、この
ディジタルデータ列を伝送記録部１０を介してディジタ
ルデータ受信装置２０に送信することにより、該ディジ
タルデータ受信装置２０に上記サブデータから上記有効
ダイナミックレンジ情報を簡単な構成で取り出させるこ
とができる。
は、マルチプレクサ５から出力する図２に示すディジタ
ルデータ列に、図３に示すような有効ダイナミックレン
ジ情報を格納したサブデータを収納しているので、この
ディジタルデータ列を伝送記録部１０を介してディジタ
ルデータ受信装置２０に送信することにより、該ディジ
タルデータ受信装置２０に上記サブデータから上記有効
ダイナミックレンジ情報を簡単な構成で取り出させるこ
とができる。
【００２９】ここで、有効ダイナミックレンジ情報につ
いて説明する。
いて説明する。
【００３０】図５は、任意のシグマデルタ変調器のダイ
ナミックレンジを示す図である。シグマデルタ変調器へ
のアナログＤＣ入力を横軸に、その１ビットディジタル
データ出力をディジタルデシメーションフィルタでダウ
ンサンプリングして１６ビットのマルチビット信号にし
た場合のノイズレベルを縦軸に示す。アナログＤＣ入力
の入力レベルが小さい場合は、ノイズレベルは一定であ
るが、ある程度入力レベルが大きくなるとノイズが急激
に増加している。このノイズが急激に増加するところ
を、最大帰還基準電圧ＶREFより所定ファクタ分（±
０．８）低くしたフルスケールアナログ入力電圧と設定
する。これは、United States.Patent.Patent Number:
4,851,841「GAIN SCALING OF OVERSAMPLED ANALOG-TO-D
IGITAL CONVERTERS」に開示されている技術であり、シ
グマデルタ変調器の特性により１ビットで表現できる最
大レベルまでは使用せずダウンサンプリングフィルタで
ゲインを低下させて使用することを意味している。これ
はゲインスケーリングと呼ばれており、図５では１ビッ
トで表現できる最大レベルの８０％程にスケーリングし
ていることを示している。このスケーリングは、入力信
号がこの範囲以上だと出力が急激に歪んだり、ノイズが
悪化してしまうのを防ぐために必要とされる。すなわ
ち、有効ダイナミックレンジ情報とは、出力が急激に歪
んだり、ノイズが悪化してしまわないようなリニアリテ
ィが確保されている範囲ということができる。
ナミックレンジを示す図である。シグマデルタ変調器へ
のアナログＤＣ入力を横軸に、その１ビットディジタル
データ出力をディジタルデシメーションフィルタでダウ
ンサンプリングして１６ビットのマルチビット信号にし
た場合のノイズレベルを縦軸に示す。アナログＤＣ入力
の入力レベルが小さい場合は、ノイズレベルは一定であ
るが、ある程度入力レベルが大きくなるとノイズが急激
に増加している。このノイズが急激に増加するところ
を、最大帰還基準電圧ＶREFより所定ファクタ分（±
０．８）低くしたフルスケールアナログ入力電圧と設定
する。これは、United States.Patent.Patent Number:
4,851,841「GAIN SCALING OF OVERSAMPLED ANALOG-TO-D
IGITAL CONVERTERS」に開示されている技術であり、シ
グマデルタ変調器の特性により１ビットで表現できる最
大レベルまでは使用せずダウンサンプリングフィルタで
ゲインを低下させて使用することを意味している。これ
はゲインスケーリングと呼ばれており、図５では１ビッ
トで表現できる最大レベルの８０％程にスケーリングし
ていることを示している。このスケーリングは、入力信
号がこの範囲以上だと出力が急激に歪んだり、ノイズが
悪化してしまうのを防ぐために必要とされる。すなわ
ち、有効ダイナミックレンジ情報とは、出力が急激に歪
んだり、ノイズが悪化してしまわないようなリニアリテ
ィが確保されている範囲ということができる。
【００３１】この場合、上記ダウンサンプリングフィル
タのゲインは、（１／０．８）＝１．２５倍に設定して
有効ダイナミックレンジが設定されている。
タのゲインは、（１／０．８）＝１．２５倍に設定して
有効ダイナミックレンジが設定されている。
【００３２】しかし、８０％でもノイズレベルは上昇し
てきているの、種々のシグマデルタ変調器について何％
まで使用可能であるかという基準は統一しておかなけれ
ばならない。これは各シグマデルタ変調器を製造してい
るメーカーが規定するか、あるいは小入力の時のノイズ
レベルに対して、その上昇が数％まで悪化するところを
基準とするなどの方法が考えられる。もちろん、この場
合その値は規定しておく必要がある。
てきているの、種々のシグマデルタ変調器について何％
まで使用可能であるかという基準は統一しておかなけれ
ばならない。これは各シグマデルタ変調器を製造してい
るメーカーが規定するか、あるいは小入力の時のノイズ
レベルに対して、その上昇が数％まで悪化するところを
基準とするなどの方法が考えられる。もちろん、この場
合その値は規定しておく必要がある。
【００３３】そこで、このディジタルデータ送受信シス
テム３０では、ディジタルデータ送信装置１がリニアリ
ティが確保されている範囲となる上記有効ダイナミック
レンジ情報をサブデータに格納し、上記メインデータと
ともにディジタルデータ列として伝送記録部１０を介し
てディジタルデータ受信装置２０に送信し、該ディジタ
ルデータ受信装置２０が簡単な構成で上記有効ダイナミ
ックレンジ情報を取り出して、ダウンサンプリングフィ
ルタ２３のゲインを制御し、例えばサンプリング周波数
が４４．１ＫＨｚ、ビット数が１６ビットのマルチビッ
トディジタルデータを出力している。
テム３０では、ディジタルデータ送信装置１がリニアリ
ティが確保されている範囲となる上記有効ダイナミック
レンジ情報をサブデータに格納し、上記メインデータと
ともにディジタルデータ列として伝送記録部１０を介し
てディジタルデータ受信装置２０に送信し、該ディジタ
ルデータ受信装置２０が簡単な構成で上記有効ダイナミ
ックレンジ情報を取り出して、ダウンサンプリングフィ
ルタ２３のゲインを制御し、例えばサンプリング周波数
が４４．１ＫＨｚ、ビット数が１６ビットのマルチビッ
トディジタルデータを出力している。
【００３４】以下、ディジタルデータ受信装置２０の実
際の動作を説明する。
際の動作を説明する。
【００３５】データ分離器２１は、伝送記録部１０を介
して伝送記録された上記ディジタルデータ列を受け取
り、上記メインデータと上記サブデータとを分離する。
分離された上記サブデータは、コントロールＣＰＵ２２
に送られ、該コントロールＣＰＵ２２で上記有効ダイナ
ミックレンジ情報が抽出される。このコントロールＣＰ
Ｕ２２は、上記有効ダイナミックレンジ情報、例えば
“０．８”に応じて、（１／０．８）＝１．２５倍にダ
ウンサンプリングフィルタ２３のゲインを調整して、上
記メインデータのダウンサンプリング処理を制御する。
して伝送記録された上記ディジタルデータ列を受け取
り、上記メインデータと上記サブデータとを分離する。
分離された上記サブデータは、コントロールＣＰＵ２２
に送られ、該コントロールＣＰＵ２２で上記有効ダイナ
ミックレンジ情報が抽出される。このコントロールＣＰ
Ｕ２２は、上記有効ダイナミックレンジ情報、例えば
“０．８”に応じて、（１／０．８）＝１．２５倍にダ
ウンサンプリングフィルタ２３のゲインを調整して、上
記メインデータのダウンサンプリング処理を制御する。
【００３６】このダウンサンプリングフィルタ２３は、
上記１ビットディジタルデータが基本サンプリング周波
数４４．１ＫＨｚの例えば６４倍のサンプリング周波数
を備えている場合、図６に示すように、ＦＩＲフィルタ
２５と、６４回に１度の割合でデータをデシメーション
する間引き処理器２６と、コントロールＣＰＵ２２から
のゲインを上記デシメーションした値に乗算する乗算器
２７とを備えてなるので、出力端子２４から例えばサン
プリング周波数が４４．１ＫＨｚ、ビット数が１６ビッ
トのマルチビットディジタルデータを出力することがで
きる。
上記１ビットディジタルデータが基本サンプリング周波
数４４．１ＫＨｚの例えば６４倍のサンプリング周波数
を備えている場合、図６に示すように、ＦＩＲフィルタ
２５と、６４回に１度の割合でデータをデシメーション
する間引き処理器２６と、コントロールＣＰＵ２２から
のゲインを上記デシメーションした値に乗算する乗算器
２７とを備えてなるので、出力端子２４から例えばサン
プリング周波数が４４．１ＫＨｚ、ビット数が１６ビッ
トのマルチビットディジタルデータを出力することがで
きる。
【００３７】なお、本発明に係る信号処理装置は、上記
実施の形態にのみ限定されるものではなく、例えば伝送
記録部１０に使われる記録媒体がコンパクトディスクの
ようにＴＯＣエリアが別にあるものに関しては、そのエ
リア内のトラック毎の情報エリア内に有効ダイナミック
レンジ情報を記録しておいてもよい。
実施の形態にのみ限定されるものではなく、例えば伝送
記録部１０に使われる記録媒体がコンパクトディスクの
ようにＴＯＣエリアが別にあるものに関しては、そのエ
リア内のトラック毎の情報エリア内に有効ダイナミック
レンジ情報を記録しておいてもよい。
【００３８】
【発明の効果】本発明に係る信号処理装置は、同期信号
と、サブデータと、シグマデルタ変調された１ビットデ
ィジルデータで形成されたメインデータとから成るディ
ジタルデータ列から上記メインデータと上記サブデータ
とを分離し、上記サブデータ中に格納された有効ダイナ
ミックレンジ情報に基づいて上記メインデータをダウン
サンプリングする際のゲイン設定を制御するので、シグ
マデルタ変調器が出力する１ビットディジタルデータの
使用可能なダイナミックレンジを簡単な構成で知ること
のでき、高品質のダウンサンプリングデータを出力でき
る。
と、サブデータと、シグマデルタ変調された１ビットデ
ィジルデータで形成されたメインデータとから成るディ
ジタルデータ列から上記メインデータと上記サブデータ
とを分離し、上記サブデータ中に格納された有効ダイナ
ミックレンジ情報に基づいて上記メインデータをダウン
サンプリングする際のゲイン設定を制御するので、シグ
マデルタ変調器が出力する１ビットディジタルデータの
使用可能なダイナミックレンジを簡単な構成で知ること
のでき、高品質のダウンサンプリングデータを出力でき
る。
【図１】本発明に係る信号処理装置の実施の形態の概略
構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
【図２】上記ディジタルデータ送受信システムを構成す
るディジタルデータ送信装置が送信するディジタルデー
タ列のフォーマット図である。
るディジタルデータ送信装置が送信するディジタルデー
タ列のフォーマット図である。
【図３】上記ディジタルデータ列を形成するサブデータ
のフォーマット図である。
のフォーマット図である。
【図４】上記ディジタルデータ送信装置に用いられるシ
グマデルタ変調回路の詳細な構成を示すブロック図であ
る。
グマデルタ変調回路の詳細な構成を示すブロック図であ
る。
【図５】任意のシグマデルタ変調器のダイナミックレン
ジを示す図である。
ジを示す図である。
【図６】上記ディジタルデータ受信装置に用いられるダ
ウンサンプリングフィルタの詳細な構成を示すブロック
図である。
ウンサンプリングフィルタの詳細な構成を示すブロック
図である。
１ ディジタルデータ送信装置 ３ ΣΔ変調器 ４ コントロールＣＰＵ ５ マルチプレクサ １０ 伝送記録部 ２０ ディジタルデータ受信装置 ２１ データ分離器 ２３ ダウンサンプリングフィルタ ３０ ディジタル送受信システム
Claims (1)
- 【請求項１】 同期信号と、サブデータと、シグマデル
タ変調された１ビットディジルデータで形成されたメイ
ンデータとから成るディジタルデータ列を受信する信号
処理装置において、 上記ディジタルデータ列から上記メインデータと上記サ
ブデータとを分離するデータ分離手段と、 上記データ分離手段にて分離した上記メインデータをダ
ウンサンプリングするダウンサンプリング手段と、 上記データ分離手段にて分離した上記サブデータ中に格
納される、出力のリニアリティが確保されている範囲と
なる有効ダイナミックレンジ情報に基づいて上記ダウン
サンプリング手段のゲイン設定を制御する制御手段とを
備えて成ることを特徴とする信号処理装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7311427A JPH09153806A (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | 信号処理装置 |
| US08/753,004 US5706308A (en) | 1995-11-29 | 1996-11-19 | Signal processing apparatus and method for sigma-delta modulated signals including gain adjustment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7311427A JPH09153806A (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | 信号処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09153806A true JPH09153806A (ja) | 1997-06-10 |
Family
ID=18017081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7311427A Withdrawn JPH09153806A (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | 信号処理装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5706308A (ja) |
| JP (1) | JPH09153806A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006113153A (ja) * | 2004-10-12 | 2006-04-27 | Sharp Corp | １ビット信号のダウンサンプリング装置、ダウンサンプリング方法、マルチチャンネルオーディオ装置、及びマルチチャンネルオーディオ装置の音声再生方法 |
| JP2010193221A (ja) * | 2009-02-19 | 2010-09-02 | Korg Inc | ノーマライズ装置 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6218972B1 (en) * | 1997-09-11 | 2001-04-17 | Rockwell Science Center, Inc. | Tunable bandpass sigma-delta digital receiver |
| JP4238394B2 (ja) | 1998-11-06 | 2009-03-18 | ソニー株式会社 | デジタル信号処理装置及び再生装置 |
| EP1055288A1 (en) * | 1998-12-15 | 2000-11-29 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Audio system and audio interface |
| JP2001352247A (ja) * | 2000-06-09 | 2001-12-21 | Burr-Brown Japan Ltd | 周波数領域において変調された信号をデジタル−アナログ変換する方法および装置 |
| JP4454109B2 (ja) * | 2000-06-14 | 2010-04-21 | 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 | パルス密度変調信号（ｐｄｍ）のデジタル−アナログ変換処理におけるｓｎ比改善の方法および装置 |
| GB0018490D0 (en) * | 2000-07-27 | 2000-09-13 | Element 14 Inc | Digital/analogue communication system |
| US6531973B2 (en) * | 2000-09-11 | 2003-03-11 | Broadcom Corporation | Sigma-delta digital-to-analog converter |
| WO2002023727A2 (en) * | 2000-09-11 | 2002-03-21 | Broadcom Corporation | Method and apparatus for mismatch shaping of an oversampled converter |
| AU2002244265A1 (en) * | 2001-07-13 | 2003-01-29 | Cirrus Logic, Inc. | Circuits, systems and methods for volume control in 1-bit digital audio systems |
| CN101189678A (zh) * | 2005-05-30 | 2008-05-28 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 具有最小存储要求的直接流数字音频 |
| US11250867B1 (en) * | 2019-10-08 | 2022-02-15 | Rockwell Collins, Inc. | Incorporating data into a voice signal with zero overhead |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4851841A (en) * | 1987-10-02 | 1989-07-25 | Crystal Semiconductor Corporation | Gain scaling of oversampled analog-to-digital converters |
| US5245344A (en) * | 1991-01-15 | 1993-09-14 | Crystal Semiconductor | High order switched-capacitor filter with dac input |
-
1995
- 1995-11-29 JP JP7311427A patent/JPH09153806A/ja not_active Withdrawn
-
1996
- 1996-11-19 US US08/753,004 patent/US5706308A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006113153A (ja) * | 2004-10-12 | 2006-04-27 | Sharp Corp | １ビット信号のダウンサンプリング装置、ダウンサンプリング方法、マルチチャンネルオーディオ装置、及びマルチチャンネルオーディオ装置の音声再生方法 |
| JP2010193221A (ja) * | 2009-02-19 | 2010-09-02 | Korg Inc | ノーマライズ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5706308A (en) | 1998-01-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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